DE102006008608B4

DE102006008608B4 - Radaufhängung

Info

Publication number: DE102006008608B4
Application number: DE102006008608A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2026-02-25
Also published as: DE102006008608A1; US7681897B2; US20070200311A1

Abstract

Radaufhängung, umfassend ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange und Dämpfungsventilen, eine parallel dazu geschaltete Hauptfeder, eine Zusatzfeder über die der Arbeitszylinder des Kolben-Zylinder-Aggregats gegen einen Fahrzeugaufbau abgestützt ist, und eine Kolbenanordnung über die die Lage der Abstützung der Zusatzfeder relativ zum Fahrzeugaufbau in Bezug auf die Längsachse der Kolbenstange verstellbar ist, wobei der Kolben der Kolbenanordnung in einem Zylinder axial beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) mit der Kolbenstange (8) verbunden ist, dass eine Strömungsverbindung (10) einen Raum (9) oberhalb des im Zylinder (13) angeordneten Kolbens (7) mit einem Raum (11) unterhalb des Kolbens (7) der Kolbenanordnung (6) verbindet, dass in der Strömungsverbindung (10) ein Absperrelement (12) angeordnet ist und dass der Kolben (7) auf einer Stirnseite über eine Feder (14) beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 9.
Bei Kraftfahrzeugen besteht das Problem darin, dass bei Fahrzeugen mit einem hohen Schwerpunkt diese Fahrzeuge bei Kurvenfahrten dazu neigen, dass das kurvenäußere Rad übermäßig einfedert. Dieser Rollneigung um die Fahrzeuglängsachse gilt es seit Jahren durch entsprechende Eingriffe in den Querstabilisator entgegen zu wirken. Darüber hinaus bestehen Möglichkeiten ein Fahrzeug direkt über den Schwingungsdämpfer zu stabilisieren (z. B. DE 10 2004 019 991 A1 ). Bei dieser Radaufhängung wird ein Schwingungsdämpfer mit einem Gehäuse, einer Kolbenstange und einer parallel dazugeschalteten Hauptfeder vorgesehen. Zur Wankstabilisierung des Fahrzeuges wird bei diesem Stand der Technik eine ansteuerbare Kolbenanordnung relativ zum Fahrzeugaufbau verstellt, dies ermöglicht ein regelbares oder teilaktives Kraftfahrzeugfahrwerk mit einfachem Aufbau und kleinen Verstellwegen. Derartige bekannte Radaufhängungen besitzen alle den Nachteil einer aufwendigen Konstruktion und benötigen zusätzlich noch eine entsprechende Fremdenergiequelle für die nötige Wegverstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radaufhängung zu schaffen, bei der eine Wankstabilisierung vorgesehen ist, die nicht nur kostengünstig, sondern auch ohne Fremdenergie und ohne eine elektronische Positionsregelung auskommt und dennoch in der Lage ist, schnell und wirkungsvoll einsetzbar zu sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass als Feder eine Schraubenfeder und/oder eine Gasfeder vorgesehen ist. Dabei lässt sich auch vorsehen, dass die Gasfeder außerhalb des Kolben-Zylinder-Aggregates angeordnet ist.
Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass das Absperrelement extern ansteuerbar ist. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die Ansteuerung des Absperrelementes über einen Sensor erfolgt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Absperrelement ein Magnetventil vorgesehen ist.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass der Kolben der Kolbenanordnung auf seinem Außenumfang gegenüber dem Zylinder abgedichtet ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einer Nut des Kolbens ein Dichtring aufgenommen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt:
1 eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung
2 bis 6 als Einzelheit eine Kolbenanordnung in den verschiedenen Funktionsstufen im Schnitt
7 bis 8 eine weitere Ausführungsform einer Kolbenanordnung im Schnitt
9 und 10 wiederum eine Kolbenanordnung im Schnitt dargestellt
11 und 12 weitere Ausführungsformen mit einer extern angeordneten Feder.
Die 1 zeigt im wesentlichen eine Radaufhängung, wobei die 1a die Achse eines Fahrzeuges mit einer konventionellen Ausführung gemäß dem Stand der Technik darstellt, während die 1b ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 vorsieht, bei dem parallel dazu eine Hauptfeder 2 gezeigt ist, die obere Befestigung 3 und die untere Befestigung 4 dienen zur Befestigung des Kolben-Zylinder-Aggregats 1 im Fahrzeug. Mit dem Bezugszeichen 5 ist die Zusatzfeder dargestellt, die mit der Hauptfeder 2 derart zusammen arbeitet, dass die Gesamtfederrate zum Anschlagende hin einen stark progressiven Verlauf aufweist. Dieser progressive Verlauf ist wichtig, um das Kraftfahrzeug, beispielsweise bei Kurvenfahrt, entsprechend abzustützen. Gemäß 1a ist dargestellt, dass die Zusatzfeder 5 mit ihrer starken Progression erst einsetzt, wenn üblicherweise aus Komfortgründen ein Freigang X ausgeschöpft ist. Die Zusatzfeder 5 ist vorzugsweise aus PU- oder Elastomermaterial hergestellt, wobei auch eine Stahlfeder ohne weiteres möglich ist.
Ein Dämpfungssystem ist daher dann komfortabel, wenn es einen entsprechenden Freigang X aufweist, dieses Dämpfungssystem ist aber dann unkomfortabel und wankstabil, wenn der Freigang X aufgebraucht und gegen 0 geht.
Die 1b zeigt zusätzlich eine Kolbenanordnung 6 auf, die einerseits den Freigang X ebenfalls bereitstellt, aber im Bedarfsfall die Zusatzfeder 5 unverzüglich zum Einsatz gelangen lässt.
Um die Kolbenanordnung 6 zum Einsatz zu bringen, lässt sich beispielsweise im Kraftfahrzeug der Impuls für den stabilisierenden Einschaltvorgang der Kolbenanordnung 6 über einen Querbeschleunigungssensor ableiten. Bei Fahrzeugen heutiger Bauart mit ESP, also einem vorhandenen Lenkwinkelsensor, kann auch dieser Lenkwinkelsensor problemlos für die Beaufschlagung der Kolbenanordnung 6 herangezogen werden.
Gemäß der 2 ist ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 dargestellt, wie es in der 1b in der Zusammenschau mit der Hauptfeder 2 und dem Rad bzw. Reifen des Kraftfahrzeuges dargestellt ist. Die Kolbenanordnung 6 zeigt einen Kolben 7 der einerseits mit der oberen Befestigung 3 und andererseits mit der Kolbenstange 8 fest verbunden ist. Der obere Raum 9 ist über eine Strömungsverbindung 10 mit dem unteren Raum 11 verbunden, wobei in der Strömungsverbindung 10 ein Absperrelement 12 integriert ist.
Der Kolben 7 ist von einem Zylinder 13 umgeben, der sowohl im oberen als auch im unteren Bereich auf der Kolbenstange 8 dichtend gleiten kann. Der Kolben 7 ist gegenüber dem Zylinder 13 ebenfalls gleitend abgedichtet. Eine Feder 14, im Ausführungsbeispiel gemäß 2 als Schraubenfeder 14a ausgebildet, die sich im unteren Raum 11 befindet, und sich einerseits am Kolben 7 und andererseits am Boden des Zylinders 13 abstützt, sorgt dafür, dass die Zusatzfeder 5 ständig in Kontakt mit der dämpferseitigen Anschlagfläche 15 gehalten wird. Das Nachstellen der Zusatzfeder 5 sollte dabei mindestens bis an das Fahrzeugniveau heranreichen, also den gesamten Einfederbereich des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 abdecken.
Da das Absperrelement 12 in dieser Darstellung geöffnet ist, kann die Hydraulikflüssigkeit 16 die Strömungsverbindung 10 vom oberen Raum 9 in den unteren Raum 11 und umgekehrt passieren und die Zusatzfeder 5 folgt dabei der Anschlagfläche 15 zumindest bis zur Niveauhöhe des Kraftfahrzeuges.
Aus der 3 ist in geöffnetem Zustand des Absperrelementes 12, das heißt die Hydraulikflüssigkeit 16 kann zwischen dem oberen Raum 9 und dem unteren Raum 11 hin und her strömen, den Freigang X, wie 3 im Vergleich zur 2 zeigt, in Anspruch nehmen, wobei die Zusatzfeder 5 in dem Moment einsetzt, in dem der Freigang X ausgeschöpft ist. Die Feder 14 wird dabei um den Betrag des Freigangs X vorgespannt.
Aus der 4 ist dann zu entnehmen, dass bei weiterem Eintauchen der Kolbenstange 8 in das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 die Zusatzfeder 5 bis zu ihrer Blocklänge zusammengefahren wird.
In der 5 ist das Absperrelement 12 in die geschlossene Stellung gebracht, das Absperrelement 12 kann beispielsweise über ein Magnetventil beaufschlagt werden oder das Absperrelement 12 kann selbst ein Magnetventil sein, welches über einen bekannten Querbeschleunigungssensor, im Fall einer Kurvenfahrt oder eines Spurwechsels, den unverzüglichen Einsatz der stabilisierenden Zusatzfeder 5 ermöglicht. Es wird dabei die hydraulische Strömungsverbindung 10 vom oberen Raum 9 zum unteren Raum 11 gesperrt, in der Folge ist eine Arretierung des Kolbens 7 gegenüber dem Zylinder 13 vorgenommen worden.
In der 6 ist der Puffer 5 bis zu seiner Blocklänge beim eingefederten System zusammengeschoben worden, es ist im Vergleich mit der 4 zu erkennen, dass bei einem geschlossenen Absperrelement 12 der Freigang X gemäß 6 genutzt wurde.
Die 7 bis 10 zeigen eine Kolbenanordnung 6, wobei im Gegensatz zu den 1 bis 6 kein Kolben-Zylinder-Aggregat vorgesehen ist. Bei den Ausführungen gemäß 7 und 8 ist das Absperrelement 12 im Zylinder 13 angeordnet, und zeigt wiederum den Freigang X bevor die Zusatzfeder 5 einsetzt.
Das Absperrelement 12 ist dabei geöffnet und die Hydraulikflüssigkeit 16 kann vom oberen Raum 9 in den unteren Raum 11 und umgekehrt strömen.
Wird das Absperrelement 12 geschlossen, wie dies aus den 9 und 10 ersichtlich ist, so fließt keine Hydraulikflüssigkeit durch die Strömungsverbindung 10 und der Kolben 7 der Kolbenanordnung 6 ist dann festgesetzt, so dass der unverzügliche Einsatz der Zusatzfeder 5 eintritt. Der Zylinder 13 kann beispielsweise an der Achse oder gedreht am Aufbau eines Fahrzeuges befestigt sein.
Die 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Kolbenanordnung 6, wobei anstatt einer Schraubenfeder 14a, gemäß den 2 bis 10, eine Gasfeder 14b vorgesehen ist. Auch hierbei ist der Kolben 7 in einem Zylinder 13 angeordnet und über die Strömungsverbindung 10 fließt die Hydraulikflüssigkeit 16 in den oberen Raum 9 oder den unteren Raum 11, im Prinzip wie in den 2 bis 10 bereits dargestellt. Bei der Verwendung einer Gasfeder 14b wird dabei in der Strömungsverbindung 10 ein zusätzlicher Raum zur Aufnahme des Gases benötigt. Die Kolbenstange 8 ist in 11 oberhalb und unterhalb des Kolbens 7 mit einem unterschiedlichen Durchmesser versehen, so dass in der einen und anderen Strömungsrichtung eine unterschiedliche Menge an Hydraulikflüssigkeit verdrängt wird.
Die 12 zeigt lediglich einen Kolben 7 und eine Kolbenstange 8, die den oberen Raum 9 durchdringt, so dass hier zur Beaufschlagung der Hydraulikflüssigkeit 16 unterschiedliche Flächen des Kolbens 7 zur Verfügung stehen. Auch bei den Ausführungsformen gemäß 11 und 12 ist das Absperrventil 12 entsprechend elektrisch oder magnetisch beaufschlagbar, dies entspricht im Prinzip den bereits dargestellten Ausführungsformen.

1: Kolben-Zylinder-Aggregat
2: Hauptfeder
3: Obere Befestigung
4: Untere Befestigung
5: Zusatzfeder (Puffer)
6: Kolbenanordnung
7: Kolben
8: Kolbenstange
9: Oberer Raum
10: Strömungsverbindung
11: Unterer Kolbenraum
12: Absperrelement
13: Zylinder
14: Feder
14a: Schraubenfeder
14b: Gasfeder
15: Anschlagfläche
16: Hydraulikflüssigkeit
17: Dichtring

Claims

Radaufhängung, umfassend ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange und Dämpfungsventilen, eine parallel dazu geschaltete Hauptfeder, eine Zusatzfeder über die der Arbeitszylinder des Kolben-Zylinder-Aggregats gegen einen Fahrzeugaufbau abgestützt ist, und eine Kolbenanordnung über die die Lage der Abstützung der Zusatzfeder relativ zum Fahrzeugaufbau in Bezug auf die Längsachse der Kolbenstange verstellbar ist, wobei der Kolben der Kolbenanordnung in einem Zylinder axial beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) mit der Kolbenstange (8) verbunden ist, dass eine Strömungsverbindung (10) einen Raum (9) oberhalb des im Zylinder (13) angeordneten Kolbens (7) mit einem Raum (11) unterhalb des Kolbens (7) der Kolbenanordnung (6) verbindet, dass in der Strömungsverbindung (10) ein Absperrelement (12) angeordnet ist und dass der Kolben (7) auf einer Stirnseite über eine Feder (14) beaufschlagt wird.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Feder (14) eine Schraubenfeder (14a) und/oder eine Gasfeder (14b) vorgesehen ist.
Radaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfeder (14b) außerhalb des Kolben-Zylinder-Aggregates (1) angeordnet ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement (12) extern ansteuerbar ist.
Radaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Absperrelementes (12) über einen Sensor erfolgt.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Absperrelement (12) ein Magnetventil vorgesehen ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) der Kolbenanordnung (6) auf seinem Außenumfang gegenüber dem Zylinder (13) abgedichtet ist.
Radaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Nut des Kolbens (7) ein Dichtring (17) aufgenommen ist.
Radaufhängung, mit einer Zusatzfeder, die gegen einen Fahrzeugaufbau abgestützt ist, wobei eine Kolbenanordnung vorgesehen ist, über die ein Lager der Abstützung der Zusatzfeder relativ zum Fahrzeugaufbau in Bezug auf die Längsachse verstellbar ist, und wobei der Kolben der Kolbenanordnung in einem Zylinder axial beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsverbindung (10) einen Raum (9) oberhalb des im Zylinder (13) angeordneten Kolbens (7) mit einem Raum (16) unterhalb des Kolbens (7) der Kolbenanordnung (6) verbindet, und dass in der Strömungsverbindung (10) ein Absperrelement (12) angeordnet ist.