DE2315236A1

DE2315236A1 - Fahrzeugaufhaengung

Info

Publication number: DE2315236A1
Application number: DE2315236A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Aikawa; Naganori Ito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-27
Publication date: 1973-10-25
Also published as: DE2315236C3; JPS4898518A; US3871680A; IT980001B; JPS5119888B2; FR2177946A1; DE2315236B2; FR2177946B1; GB1379710A

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüHLING - KlNNE 2315236

TEL. (0611) 538653-6« TELEXi 524 845 tipat CABLE ADDRESS: Germaniapatent München

8000 München 2 Bavarlarlng4 27. März 1973 Postfach 202403

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City (Japan)

Fahrzeugaufhängung

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugaufhängung von der Art, bei der eine Fluiddruckquelle mit einem Paar Aufhängungsstützen in Verbindung steht und die effektive Aufhängungslänge dieser Stützen unabhängig von der Fahrzeugbelastung automatisch gesteuert wird. Das Aufhängungsstützenpaar kann den rechten oder linken Vorder- und Hinterrädern oder den vorderen oder hinteren rechten und linken Rädern des Fahrzeugs zugeordnet sein.

Bekanntermaßen soll eine solche Aufhängung verhindern, daß sich das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt in Querrichtung übermäßig neigt oder beim Beschleunigen oder Bremsen in Längsrichtung übermäßig nickt. Da oedoch jede Aufhängungsstütze angeordnet ist, um relative Axialbewegungen von dem Zylinder und dem Kolben zur Erzielung einer weichen Wirkungsweise der Stütze selbst auf einer rauhen Oberfläche mit einer geeigneten Zeitverzögerung zu dämpfen, ruft die Zeitverzögerung eine unerwünschte Ver-

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schlechterung der Fahreigenschaften hervor, wenn das Fahrzeug in einer ausgestreckten Weise (sprawling fashion) bei hoher Geschwindigkeit fährt, so daß die Gefahr besteht_?-daß der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verlierte

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Fahrzeugaufhängung geschaffen, die gekennzeichnet ist durch erste und zweite Aufhängungsstützen, bestehend jeweils aus einem hydraulischen Stoßdämpfer und einer hydropneumatischen Feder₉ die eine Gaskammer aufweist, Nivelliereinrichtungen, bestehend aus einer von einem Fluidreservoir gespeisten Fluidpumpe, um Druckfluid durch zumindest ein Nivellierventil zu pumpen, welches auf die Höhenlage des Fahrzeugs anspricht und entweder mit dem Fluidreservoir oder mit den Stoßdämpfern der ersten und zweiten Aufhängungsstützen kommuniziert, um automatisch die Höhenlage des Fahrzeugs unabhängig von Belastungsänderungen konstant zu halten, durch einen Druckspeicher mit zwei Hilfsfluidkammern und mindestens einer dazwischen gebildeten Hilfsgaskammer_s durch ein normal offenes Ventil, das in'die Verbindung zwischen der einen der beiden Hilfsfluidkammern und den Stoßdämpfer der ersten Aufhängungsstütze sowie zwischen der anderen der beiden Hilfsfluidkammern und den Stoßdämpfer der zweiten Aufhängungsstütze eingeschaltet ist, und durch eine Sensoreinrichtung zum Erfühlen einer horizontalen Komponente einer auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft, wobei die Sensoreinriehtung operativ mit dem Ventil verbunden ist, um in Abhängigkeit -worn. Erfühlen einer auf

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das "Fahrzeug einwirkenden horizontalen Kraftkomponente das Ventil zu schließen und die zwei Hilfsfluidkammern von den entsprechenden Stoßdämpfern der ersten und zweiten Aufhängungsstützen zu isolieren·

Die Erfindung wird im !Folgenden anhand schenatiscber Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematisehe Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugaufhängung;

Pig« 2 und 3 zeigen Teile anderer Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen "Fahrzeugaufhängung; und

Eig. 4- zeigt schamatisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen !Fahrzeugaufhängung, "bei der unter gewissen I?ahrbedingungen eine Fluidkammer jeder'Aufhängungseinheit von der Fluidpumpe isoliert ist.

Die in ]?ig. 1 dargestellte Aufhängung weist zwei Aufhängungsstützen 10 und 10' bekannter Bauart auf, die den rechten bzw. linken Fahrzeugrädern 12 und 12' zugeordnet sind. Die Aufhängungsstützen 10 und 10¹ umfassen Stoßdämpfer mit Kolbenstangen 14 und 14', die an Kolben 15 und 15', welche in Zylindern 16 und 16' arbeiten, angeschlossen sind. Die Kolben 15, 15* sind an ihren oberen Oberflächen von Druckfluid beaufschlagt. Mit den Zylindern 16 und 16' sind hydropneumatisch^ Federn verbunden. Membranen 17 und 1?' trennen Pluidkammern 18 und 18¹ von

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Gaskammern 20 bzw. 20'. Zur Versorgung der Aufhängung mit hy-, draulischem Druckfluid ist eine Pumpe 23 vorgesehen, die von dem Fahrzeugmotor oder von einer anderen geeigneten Einrichtung, wie z.B. von einem Elektromotor angetrieben wird. Die Pumpe 23 wird von einem Reservoir 25 mit Hydraulikfluid gespeist. Sie pumpt Hydraulikfluid durch ein übliches Nivellierventil 27 und durch Leitungen 28 und 28' zu und von den Fluid-* kammern 18 und 18' der Aufhängungsstützen 10 und 10'. Die Funktion des Nivellierventils 2? besteht darin, den Durchfluß des Hydraulikfluids zu steuern, um die effektive Länge der Stützen und dadurch eine vorbestimmte Bodenfreiheit des Fahrzeugs beizubehalten.

Bei der in^- Fig. 1 gezeigten Aufhängung weisen die Gaskammern 20 und 20'· der Stützen ein beträchtlich kleiners Volumen als gewöhnlich auf. Zur Ergänzung des Volumens ist eine Hilfsgaskammer 30 innerhalb eines Druckspeichers 31 vorgesehen, die mit den Gaskammern 20 und 20' zusammenarbeite;. Der Druckspeicher 31 besitzt ein Gehäuse 32, zwei Membranen 33 und 33' und zwei Federn 34 und 34-'» welche die Membranen auseinanderdrücken, wobei die Hilfsgaskammer 30 zwischen den Membranen 33 und 33' gebildet ist. Der Druckspeicher 31 enthält auch Hilfsfluidkammern 35 und 35' für die Fluidkammern 18 und 18', wobei diese Hilfsfluidkammern 35 und 35' zwischen der jeweiligen Membran 33 und 33' und der Stirnwand des Gehäuses 32 gebildet sind. Die Fluid— kammer 18 steht mit der Hilfsfluidkammer 35 über einen Ventilschieber 37 und eine Leitung 38 in Verbindung und die Fluidkam-

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mer 18' ist über den Ventil schieber 37 und eine Leitung 38' an die Hilfsfluidkammer 35' angeschlossen·

Der Ventilschieber 37 besteht aus einem horizontal angeordneten Zylinder 40, in dem ein Schieber 41 axial beweglich ist. Zwei Federn 42 und 42' belasten den Schieber in entgegengesetzten Richtungen, um diesen, wie dargestellt, federnd in einer neutralen Stellung zu halten. Der Schieber 41 ist mit zwei Ringnuten 43 und 43' in axialem Abstand versehen. Diese Ringnuten verbinden Einlasse 44 und 44', die an die Fluidkammem 18 bzw. 18' angeschlossen sind, mit Einlassen 45 und 45', die an die Hilfskammern 35 bzw. 35* angeschlossen sind, wenn der Schieber 41 in der neutralen Stellung gehalten ist. Der Ventilschieber 37 ist ferner mit einer Sensoreinrichtung versehen, die eine horizontale Komponente einer auf das Fahrzeug einwirkenden Kraft ertastet. In dieser Ausführungsform besteht die Sensoreinrichtung aus einem Gewicht 48, das an das untere Ende eines Hebels 46 befestigt ist, wobei der Hebel um einen an dem Zylinder 40 befestigten Stift 47 schwenken kann. Das obere Ende des Hebels 46 ist operativ mit dem Schieber 41 verbunden, so daß eine Schwenkung des Hebels eine Axialbewegung des Schiebers hervorruft.

In den Stirnseiten des Zylinders 40 sind öffnungen 49 und 49' vorgesehen, in denen der hindurchtretende Luftstrom gebremst wird, so daß auf die Schieberbewegung ein Widerstand einwirkt

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und Hin- und Herbewegungen des Schiebers rasch gedämpft werden.

Bei der anhand von Pig. 1 beschriebenen Aufhängung wird der Schieber 41 in seiner neutralen Stellung gehalten, wenn sich das Fahrzeug bewegt, ohne daß eine horizontale Kraftkomponente auf es einwirkt. Demgemäß stehen die Hilfsfluidkammem 35 und 35' über den Ventilschieber 37 mit den entsprechenden Fluidkammern 18 und 18' in Verbindung. Daraus folgt, daß die Gaskammern 20 und 20' und die Hilfsgaskammern 30 bei der Absorbierung von Stoßen von der Straße zusammenarbeiten. Die gesamte "Federkonstante'¹ der Aufhängungsstützen 10 und 10' wird damit auf einem geringen Wert gehalten, wodurch eine befriedigende weiche Federung erzielt xvird.

Wenn bei diesem Fahrzustand ein.Rad über einen Buckel oder über eine Erhebung fährt, kann die Neigung des Fahrzeugs gering gehalten werden, da das Zusammendrücken der Aufhängungsstütze des einen Rades bewirkt-, daß Fluid in die entsprechende Hilfsfluidkammer fließt, was seinerseits eine Erhöhung des Drucks in der Hilfsgaskammer 30 zur Folge hat. Der Druck in der Hilfsgaskammer 30 wird durch die gegenüberliegende Membran zur gegenüberliegenden Hiüsflüidkammer übertragen, so daß Fluid in die zugehörige Hauptfluidkammer gedruckt wird, was eine Ausdehnung der gegenüberliegenden Aufhängungsstütze bewirkt.

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Wenn andererseits das Fahrzeug beim raschen Durchfahren einer Kurve einer großen horizontalen Kraftkomponente ausgesetzt wird, bewirkt die auf das Gewicht 4-8 einwirkende Zentrifugalkraft eine Axialbewegung des Schiebers 4-1 und damit eine Unterbrechung der Verbindung zwischen den Einlassen 44- und 4-5 und den Einlassen 44-' und 4-5'. Ba in diesem Ifahrzustand nur die Gaskammern 20 und 20' arbeiten, ist die Gesamtfederkonstante der Aufhängungsstützen 10 und 10' vergrößert, was einen größeren Widerstand gegen Schlingerbewegungen ergibt. Das Ausmaß der Schlingerbewegungen -des !Fahrzeugs kann damit beträchtlich vermindert werden.

In Pig. 2 ist ein Teil einer anderen Ausführungsform eines in der erfindungsgemäßen Aufhängung verwendeten Druckspeichers gezeigt. Der Druckspeicher besitzt zwei Einheiten 31a und 31a¹, die Hilfsfluidkammern 35 und 35' und Hilfsgaskammern 30 und 30' aufweisen, wobei die Hilfsfluid- und Hilfsgaskammern durch Membranen 33 und 33* voneinander getrennt sind. Diese Druckspeichereinheiten 31a und 31a¹' sind in Serie miteinander durch eine Leitung 50 verbunden, die an die Hilfsgaskammern 30 und 30' angeschlossen ist. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druck spei eher s, die sich von der von Fig. 1 gezeigten Ausführungsform darin unterscheidet, daß in dem Zylindergehäuse 4-0 zv/ei Kolben 51 und 51 ' anstelle von Membranen 33 und 33' vorgesehen sind. Diese beiden xireiteren Ausführungsformen des Druckcpeichers arbeiten in gleicher V/eise wie der in Fig. 1 gezeigte Druckspeicher.

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In Eig. 4- ist eine weitere Ausfülirungsform vorliegender Erfindung gezeigt, wobei Teile, die mit denen von'. Pig· 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In der Aufhängung sind Nivellierventile" 70 und 70' vorgesehen, die mit den Aufhängungsstützen 10 und 10' verbunden sind. Jedes der Nivellierventile 70 und 70' spricht auf Relativbewegungen von Zylinder und Kolben der entsprechenden Aufhängungsstütze an, um das Pumpen von Hydraulikfluid zu und von den Fluidkammern 18 und 18' zu steuern. Bei dieser Ausführungsform stehen die Einlasse der Nivellierventile 70 und 70' über einen Ventilschieber 72 mit der Pumpe 23 in "Verbindung, während die Auslässe dieser Ventile über den^-selben Ventilschieber 72 mit dem Reservoir 25 verbunden sind. Der Ventilschieber 72 besitzt ein gleiches Zylindergehäuse und einen gleichen Schieber wie der Ventilschieber 37 von 3Tig. 1. Er besitzt einen an die Pumpe 23 angeschlossenen Einlaß 73» einen an das Reservoir angeschlossenen Einlaß 74· und Einlasse 75 und 76, die mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß der Nivellierventile 70 und 70' verbunden sind. Die Einlasse 73 und 75 stehen über eine Ringnut 78 in Verbindung, die in dem Schieber 4-1 a ausgebildet is,t. Ebenso stehen die Einlasse 74 und 76 über eine in dem Schieber 4-1 a ausgebildete Ringnut 79 miteinander in Verbindung. Der Druckspeicher 31b ist in dieser Ausführungsform von unterschiedlicher Gestalt und die Hilfsfluidkammern. 35a und 35a' sind mit Membranen 80 und 80' gebildet. Die Verbindungen zwischen den Kammern und 35a sowie zwischen den Kammern 18' und 35a¹ sind die glei-

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chen wie bei der Ausführungsform von Fig. 1.

Die Wirkungsweise der Aufhängung von ELg. 5ist wie folgt: bei Einwirkung einer großen Querkraft oder horizontalen Kraftkomponente auf das Fahrzeug z.B. beim raschen Durchfahren einer Kurve wird der Schieber 41a durch die auf das Gewicht 48 einwirkende Zentrifugalkraft in axialer Richtung bewegt, wodurch die Verbindungen zwischen der Fluidkammer 18 und der Hilfsfluidkammer 35a sov/ie zwischen der Fluidkammer 18' und der Hilfsfluidkammer 35a' unterbrochen x^erdai. Gleichzeitig blockiert der Ventilschieber 72 die Zufuhr von Hydraulikfluid von der Pumpe 23 zu den Fluidkammern 18 und 18^f und er blockiert ebenso die Abfuhr von Hydraulikfluid von den Fluidkammern 18 und 18' zu dem Reservoir 25. Damit wird nicht nur der Widerstand gegen Schlingerbewegungen vergrößert, sondern es verringert sich auch die Gefahr, daß der Fahrer während einer scharfen Kurv"e die Kontrolle über das Fahrzeug verliert, da die Nivellierventile 70 und 70' der Aufhängung isoliert sind.

Bei der vorangegangenen Beschreibung waren die zwei Aufhängungsstützen den rechten und linken Vorder- oder Hinterrädern des Fahrzeugs zugeordnet. Es ist jedoch verständlich, daß die Erfindung in gleichem Maße zur Anwendung an vorderen und hinteren Aufhängungseinheiten geeignet ist, um in diesem Falle das Ausmaß der Neigung des Fahrzeugs um die Querachse während des

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■ - ίο..·

Beschleunigens und Bremsens zu verringern. Weiterhin werden Aufhängungseinheiten vorzugsweise für jedes Rad vorgesehen.

Wie zuvor beschrieben, schafft vorliegende Erfindung eine verbesserte Fahrzeugaufhängung dadurch, daß das v/irksame G-asvolumen jeder Aufhängungsstütze verändert wird, um einen vergrößerten Widerstand gegen Schlingerbewegungen oder Nickbewegungen bei scharfen Kurven bzw. beim Beschleunigen oder Bremsen zu schaffen, ohne daß jedoch die Fahreigenschaften während normaler !Fahrbedingungen verschlechtert werden würden. Weiterhin ist ersichtlich, daß gemäß einem anderen Merkmal vorliegender Erfindung die Nivellierventile der Aufhängung während einer scharfen Kurve isoliert sind, um eine Verschlechterung der Fahreigenschaften zu verhindern und die Gefahr auszuschalten, daß der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert.

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Claims

Patentansprüche ;

I.Fahrζeugauf hängung, gekennzeichnet durch erste -^ und zweite Aufhängung s stütz en (10,10')» "bestehend jeweils aus einem hydraulischen Stoßdämpfer und einer hydropneumatischen Feder, die eine Gaskammer (20,2O¹) aufweist, Niveliereinrichtungen, bestehend aus einer von einem Fluidreservoir (25) gespeisten Fluidpumpe (25), um Druckfluid durch zumindest ein Nivellierventil (27;70,70') zu pumpen, welches auf die Höhenlage des Fahrzeugs anspricht und entweder mit dem Fluidreservoir oder mit den Stoßdämpfern der ersten und zwei-

ten Aufhängungsstutζen kommuniziert, um automatisch die Höhenlage des Fahrzeugs unabhängig von Belastungsänderungen konstant zu halten, durch einen Druckspeicher (31»31b) mit zwei Eilfsfluidkammern (35»35'»35a»35a¹) und mindestens einer dazwischen gebildeten Hilfsgaskammer (30,3O¹)»durch ein normal offenes Ventil (37 »72), das in die Verbindung zwischen der einen der beiden Hilfsfluidkammern und den Stoß-

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dämpfer der ersten Aufhängungsstütze sowie zwischen der anderen der beiden Hilfsfluidkammern und den Stoßdämpfer der zweiten Aufhängungsstütze eingeschaltet ist, und durch eine Sensoreinrichtung (46-48)_zum Erfühlen einer horizontalen Komponente einer auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft, wobei die Sensoreinrichtung operativ mit dem Ventil verbunden ist, um in Abhängigkeit vom Erfühlen einer auf das Fahrzeug einwirkenden horizontalen Kraftkomponente das Ventil zu schließen und die zwei Hilfsfluidkammern von den entsprechenden Stoßdämpfern der ersten und zweiten Aufhängungsstützen zu isolieren. · -
2.Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gek ennz ei ch-η e. t, daß die ersten und zweiten Aufhängungs stütz en (10, 10') operativ mit dem vorderen rechten bzw. linken Fahrzeugrad (12,12') verbunden sind.
3.Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Aufhängungsstützen operativ mit dem hinteren rechten bzw. linken Fahrzeugrad verbunden sind.
4. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiehn e t, daß die ersten und zweiten Aufhängungsstützen operativ dem linken Vorder--bzw« Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet sind .

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5«Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Aufhangungsstutzen operativ dem rechten Vorder- bzw. Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet sind.
6.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (31) ein Gehäuse (32), zwei Membranen (33»33') und zwei !Federn (3^, 34-') zum Auseinanderdrücken der Membranen aufweist, wobei die Hilfsgaskammer (30) zwischen den Membranen gebildet ist.
7.Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfluidkammern (35*35') äes Druckspeichers (31) innerhalb des Gehäuses (32) auf den zur Hilfsgaskammer (30) gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Membranen (33,33') gebildet sindo
S.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch ge-'kennzei chnet, daß der Druckspeicher zwei Einheiten (31a, 31a¹) aufweist, von denen jede eine Hilfsfluidkammer (35ϊ35') und eine Hilfsgaskammer (30,30') besitzt, wobei die Hilfsfluidkammern und Hilfsgaskammern durch Membranen (33»33') getrennt sind und die Hilfsgaskammern der zwei Einheiten miteinander verbunden sind·

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9. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher ein Gehäuse (52), zwei innerhalb des Gehäuses gleitbare Kolben (51, 51 ') und zwei Federn (34,34') ^zum Auseinanderdrücken der Kolben aufweist, wobei die Hilfsgaskammer (30) zwischen den zwei Kolben gebildet ist.
10.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch g e kennzeichnet, daß das normal offene Ventil (37» 72) ein horizontal angeordnetes Zylindergehäuse (40), einen innerhalb des Zylindergehäuses axial bewegbaren Schieber (41,41a) und zwei Federn (42,42^f) aufweist, die den Schieber in entgegengesetzten Richtungen belasten, um ihn federnd in einer neutralen Stellung zu halten, wobei in dem Zylindergehäuse ein mit der Eluidkammer (18) der ersten Aufhängungsstütze (10) verbundener erster Einlaß (44),ein mit der ersten Hilfsfluidkammer (35»35a) des Druckspeichers (31»31b) verbundener zweiter Einlaß (45) ? ein mit der Fluidkammer (18') der zweiten Aufhängungsstütze (1O¹) verbundener dritter Einlaß (44¹) und ein mit der zweiten Hilfsfluidkammer (35»35a^!) des Druck spei eher s verbundener vierter Einlaß (45 0 vorgesehen ist und der Schieber eine erste und zweite Ringnut (43,43') aufweist, die in der neutralen Stellung des Schiebers den ersten mit dem zweiten Einlaß und den dritten mit dem vierten Einlaß verbinden.

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11.Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung ein Gewicht (4-8) aufweist, das auf ein Ende des schwenkbar an dem Zylindergehäuse (40) gelagerten Hebels (46) montiert ist, dessen anderes Ende operativ mit dem Schieber (41) verbunden ist.
12.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (37,72) dazu vorgesehen ist, um das bzw· die Niyellierventile (27;7O,7O') in Abhängigkeit vom Erfühlen einer horizontalen Kraftkomponente von der Fluidpumpe (23) und dem Pluidreservoir (25) zu trennen.

13·Aufhängung nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß in dem Zylindergehäuse ein mit der Fluidpumpe (23) verbundener fünfter Einlaß (73)« ein mit dem Einlaß zumindest eines Nivellierventils (70,7O¹) verbundener sechster Einlaß' (75)» ein mit-dem Auslaß zumindest eines Hivellierventils verbundener siebter Einlaß (76) und ein mit dem iTuidreservoir (25) verbundener echter Einlaß (74) vorgesehen ist, und der Schieber (41a) eine dritte und vierte Ringnut (78,79) aufweist, die in der neutralen Stellung des Schiebers den fünften mit dem sechsten Einlaß und den siebten mit dem achten Einlaß verbinden.

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