DE2315238A1

DE2315238A1 - Fahrzeugaufhaengung

Info

Publication number: DE2315238A1
Application number: DE2315238A
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: FR2177944B1; JPS5135970B2; DE2315238B2; JPS4898516A; IT979999B; GB1379875A; US3869141A; DE2315238C3; FR2177944A1

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüHLING - KlNNE 2315238

TEL. (0811) 539β53-5β TELEXi 524845 tipst CABLE ADDRESS: Germaniapatent München

8000 München 2 Bavariaring 4 27. März 1973 Postfach 202403

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City (Japan)

Fahrzeugaufhängung

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugaufhängung, bei der eine Fluiddruckquelle mit einem Paar von Aufhängungsstützen in Verbindung steht, deren effektive Aufhängungslänge unabhänging von der Belastung des Fahrzeugs automatisch gesteuert wird. Das Aufhängungsstützenpaan kann den Vorder- und Hinterrädern oder den rechten und linken Fahrzeugrädern zugeordnet sein.

Bekanntermaßen soll eine solche Fahrzeugaufhängung verhindern, daß sich das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt in Querrichtung oder beim Beschleunigen oder Bremsen in Längsrichtung übermäßig neigt. Da jede Aufhängungsstütze angeordnet ist, um relative Axialbewegungen des Zylinders und des Kolbens zur Erzielung

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einer weichen Wirkungsweise der Stütze selbst auf einer rauhen Oberfläche mit einer geeigneten Zeitverzögerung zu dämpfen, verursacht die Zeitverzögerung eine unerwünschte Verschlechterung der Fahreigenschaften, v/enn das Fahrzeug in gestreckter Weise (sprawling fashion) mit hoher Geschwindigkeit fährt. Dies führt zu der Gefahr, daß der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert.

Mit vorliegender Erfindung wird eine Fahrzeugaufhängung geschaffen, die gekennzeichnet ist durch erste und zweite Aufhängungsstützen, die jeweils aus einem hydraulischen Stoßdämpfer und einer hydropneumatischen Feder aufgebaut sind, eine Einrichtung mit einer Gaskammer, Nivelliereinrichtungen mit einer von einem Fluidreservöir gespeisten Fluidpumpe, um Druckfluid durch zumindest ein auf die Fahrzeughöhenlage ansprechendes Nivellierventil zu pumpen, das entweder mit dem Fluidreservoir oder mit den Stoßdämpfern der ersten und zweiten Aufhängungsstützen kommuniziert, um.automatisch die Fahrzeughöhenlage unabhängig von B el astung sänd'erungen konstant zu halten, durch erste und zweite Hilfsgaskammern₉ ein normal offenes Ventil, das die erste Hilfsgaskammer mit der Gaskammer der Feder der ersten Aufhängungsstütze und die zweite Hilfsgaskammer mit der Gaskammer der Feder der zweiten Aufhängungsstütze-verbindet, sowie durch eine Sensoreinrichtung zum Erfühlen einer auf das Fahrzeug einwirkenden horizontalen Kraftkomponente, wobei die Sensoreinrichtung operativ mit dem Ventil verbunden ist, um

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in Abhängigkeit vom Erfühlen einer einwirkenden horizontalen Kraftkompohente das Ventil zu schließen und die erste und zweite Hilfsgaskammer von der entsprechenden Gaskammer der Feder der ersten und zweiten Aufhängungsstütze zu isolieren.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen naher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Fahrzeugaufhängung;
Fig. 2,3 und 4 zeigen Teile anderer Ausführungsformen einer

erfindungsgemäßen Fahrzeugaufhängung·, und Fig. 5 zeigt eine Fahrzeugaufhängung, bei der eine Fluidkammer einer Aufhängungseinheit von einer Fluidpumpe und einem Reservoir isoliert werden kann.

Die Aufhängung nach Fig. 1 umfaßt zwei Aufhängungsstützen 10 und 10¹ üblicher Bauart, die entweder den vorderen oder hinteren rechten und linken Fahrzeugrädern 12 bzw. 12* zugeordnet sind. Die Aufhängungsstützen 10 und 10' besitzen Stoßdämpfer mit Kolbenstangen 14- und 14-', die an Kolben 15 und 15' ι welche in Zylindern 16 und 16' arbeiten, befestigt sind. Die Kolben 15,15' sind an ihren oberen Oberflächen von einem Druckfluid beaufschlagt. Membranen 17 und 17' teilen hydropneumatische Federn (ohne Bezugszeichen), die mit den Innenräumen der Zylinder 16 und 16' verbunden sind, in Fluidkammern 18 und 18¹ und

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in Gaskammern 20 und 20'. Eine Pumpe 23 versorgt die Aufhängung mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid. Diese Pumpe kann von dem Fahrzeugmotor oder von irgend einer anderen geeigneten Einrichtung, wie z. B. einem Elektromotor angetrieben werden. Die Pumpe 23. empfängt Hydraulikfluid von einem Reservoir 25 und pumpt dieses"Hydraulikfluid durch ein bekanntes Nivellierventil 27 und durch Leitungen 28 und 28', durch die auch überschüssiges Fluid abgeleitet wird, in die Fluidkammern 18 und 18' der Aufhängungsstützen ΊΟ und TO¹. Die Aufgabe des Nivellierventils 27 besteht darin, die' Durchflußrichtung des Hydraulikfluids zu steuern, um die effektive Länge der Aufhängungsstützen konstant zu halten und dadurch eine vorbestimmte Bodenfreiheit am Fahrzeug sicherzustellen.

Bei der Aufhängung von Fig, 1 besitzen die Gaskammern 20 und 20' der Aufhängungsstützen ein wesentlich geringeres Volumen als üblich, wobei Hilfsgaskammern 30 und 30' zum Zusammenwirken mit den Gaskammern 20 und 20^s vorgesehen sind» Die Gaskammer 20 steht mit der Hilfs'gaskammer 30 über einen Ventil schieber 32 und eine Leitung 33 in Verbindung. Die Gaskammer 20' kommuniziert mit der Hilfsgaskammer 30' ebenfalls über den Ventilschieber 32 und eine Leitung 33'·

Der VentilSchieber 32 besitzt ein horizontal angeordnetes Zylindergehäuse 34·» einen in diesem Gehäuse axial bewegbaren Schieber 35 und zwei Federn 3? und 37'_s die den Schieber in

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entgegengesetzten Richtungen belasten, um ihn federnd, wie dargestellt, in einer neutralen Stellung zu halten. Der Schieber 35 weist zwei Ringnuten 40 und 40· in axialem Abstand auf, über die zu den Gaskammern 20 und 20' führende Einlasse 42 und 42^f mit zu den Hilfsgaskammern 30 und 30' führenden Einlassen 43 und 43' in Verbindung stehen, wenn der Schieber 35 seine neutrale Stellung einnimmt.

Am Ventilschieber 32 ist ferner eine Sensoreinrichtung vorgesehen, um eine horizontale Komponente einer auf das Fahrzeug einwirkenden Kraft zu erfühlen. In der dargestellten Ausführungsform besteht die Sensoreinrichtung aus einem Hebel 45, der schwenkbar um einen an dem Zylindergehäuse 43 befestigten Stift 46 gelagert ist, und aus einem Gewicht 47, das an das untere Ende des Hebels 45 angebracht ist. Das obere Ende des Hebels 45 ist operativ mit dem Schieber 35 verbunden, so daß der Hebel bei einer Schwenkbewegung den Schieber in axialer Richtung bewegt.

t.

In den Stirnflächen des Zylindergehäuses 34 sind Öffnungen und 48' ausgebildet und die Einschränkung des Luftdurchtritts durch die öffnungen hat eine Bremsung der Schieberbewegungen zur Folge, so daß Hin- und Herbewegungen des Schiebers rasch gedämpft werden.

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Fährt das Fahrzeug ohne einer horizontalen Kraftkomponente ausgesetzt zu sein, so ist der Schieber 35 in seiner neutralen Stellung·gehalten und demgemäß kommunizieren die Hilfsgaskammern 30 und 30' über den Ventilschieber 32 mit den zugeordneten Gaskammern 20 und 20'«Hieraus ergibt sich, daß die Gaskammern 20, 20', 30 und 30' zusammenwirken, um Straßenstöße zu absorbieren. Da, also die G-esamtfederkonstante der Aufhängungsstützen TO und 10^ä auf einem niedrigen Wert liegt, wird eine befriedigend weiche Federung erhalten.

Wenn auf das Fahrzeug z*B_e während einer rasch durchfahrenen Kurve eine große horizontale Kraftkomponente einwirkt, verursacht die auf das Gewicht 47 einwirkende Zentrifugalkraft eine Axialbewegung des Schiebers 35? wodurch die Verbindungen zwischen den· Einlassen 42 und 43 und den Einlassen 42' und 43' unterbrochen v/erden. Es sind dann also nurmehr die Gaskammern 20 und 20' wirksam, was eine Erhöhung der Gesamtfederkonstante der Aufhängungsstützen 10 und 10' und darni-f; einen erhöhten Widerstand gegen Schlingerbewegungen zur Folge hat» Es ist verständlich, daß das Ausmaß der Schlingerb.ewegungen des Fahrzeugs auf diese Weise beträchtlich verringert werden kann.

In Fig. 2 ist ein Teil, einer anderen Ausführungsform vorliegender Erfindung dargestellt, bei der für jede Aufhängungsstütze zwei Hilfsgaskammern vorgesehen sind«, Die Hilfsgaskammern 30 und 30a stehen durch Leitungen 50 bzw. 50a mit axial ausein-

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anderliegenden Einlassen 43 und 43a in Verbindung. Ebenso stehen die Hilfsgaskammern 30' und 30a' durch Leitungen 50' bzw. 50a¹ mit axial auseinanderliegenden Einlassen 43' und 43a¹ in Verbindung. Die axiale Ausdehnung der Ringnuten 40 und 40··- ist vergrößert, um gleichzeitig Verbindungen zu den Einlassen 43 und 43a und zu den Einlassen 43' und 43a¹ zu schaffen, wenn der Schieber 35 in der neutralen Stellung gehalten ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß die Hauptgaskammer 20 entweder mit einer oder mit beiden Hilfsgaskammern 30 und 30a kommuniziert und daß ebenso die Gaskammer 20' entweder mit einer oder mit beiden Hilfsgaskammern 30' und 30a¹ in Verbindung steht, um dadurch die Gesamtfederkonstante jeder Aufhängungsstütze entsprechend den Fahrbedingungen einzustellen. Das bedeutet, daß der Widerstand des Fahrzeugs gegen Schlingerbewegungen in zufriedenstellender Weise reguliert werden kann.

In Fig. 3 ist ein Teil einer weiteren Ausführungsform vorliegender Erfindung gezeigt, die sich darin von der Ausführungsform von Fig. 1 unterscheidet, daß die Hilfsgaskammern 30 und 30' zu beiden Seiten einer Membran 60 gebildet sind, die in einem einheitlichen Behälter 62 montiert ist. Ein Vorteil dieser Anordnung beruht darin, daß der Neigungsgrad des Fahrzeugs vermindert wird , wenn ein Fahrzeugrad bei normaler Fahrt über einen Buckel oder eine Erhebung rollt, da das Zusammendrücken der Aufhängungsstütze des einen Rades eine Druckerhöhung in den zugeordneten Gaskammern verursacht, welcher Druck durch die

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Membran 60 auf die gegenüberliegenden Gaskammern übertragen wird, so daß sich die gegenüberliegende Aufhängungsstütze ausdehnt. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß ein gleiches Resultat durch Anordnung eines Zylinders 65· erhalten wird, inldem ein Kolben 66 axial verschieblich ist, wobei gemäß Fig. 4- der Kolben 66 durch zwei Schraubenfedern 67 und in entgegengesetzten Reihtungen belastet ist, und die Hilfsgaskammern 30 und 30' zu beiden Seiten des Kolbens gebildet sind.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform vorliegender Erfindung, wobei Teile, die mit Teilen der Ausführungsform von Fig. 1 übereinstimmen, mit den-^selben Bezugszeichen versehen sind. Die Aufhängung umfaßt Nivellierventile 70 und 70', die für die Aufhängungsstützen 10 und 10' vorgesehen sind« Die Nivellierventile 70 und 70' sprechen auf Relativbewegungen zwischen Zylinder und Kolben der Aufhängungsstützen an, um den Fluß des Hydraulikfluids zu und von den Fluidkammern 18 und 18' zu steuern. Bei dieser Ausführungsform kommuniziert der Einlaß jedes der Nivellierventile 70 und 70" über einen Ventilschieber 72 mit der Pumpe 23, während deren Auslaß über denselben 'Ventilschieber 72 mit dem Reservoir 25 in Verbindung steht. Der Ventilschieber 72 ist aus einem gleichen Zylindergehäuse und aus einem gleichen Schieber aufgebaut wie der Ventilschieber 32 von Fig. 1. Es sind ein mit der Pumpe 23 verbundener Einlaß 73, ein mit dem Reservoir 25 verbundener Einlaß 74- und mit den

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Ein- und Auslässen der Nivellierventile 70 und 70' verbundene Einlasse 75 bzw, 76 vorgesehen. Die Einlasse 73 und 75 stehen durch eine in dem Schieber 35 ausgebildete Ringnut 78 in Verbindung. Die Einlasse 7^ und 76 ihrerseits stehen durch eine in dem Schieber 35 ausgebildete Ringnut 79 in Verbindung.

Die Wirkungsweise der Aufhängung von Fig. 5 ist wie folgt: bei Einwirken einer großen Querkraft oder einer horizontalen Kraftkomponente auf das Fahrzeug z.B. beim Durchfahren einer scharfen Kurve wird der Schieber 35 durch die auf das Gewicht 47 einwirkende Zentrifugalkraft in axialer Richtung bewegt, wodurch die Verbindungen zwischen der Gaskammer 20 und der Hilfsgaskammer 30 und zwischen der Gaskammer 20' und der Hilfsgaskammer 30* unterbrochen werden. Gleichzeitig blockiert der Schieber 35 die Zufuhr von Hydraulikfluid von der Pumpe 23 zu den Fluidkammern 18 und 18' und er blockiert ebenso die Abfuhr von Hydraulikfluid von den Fluidkammern 18 und 18* zu dem Reservoir 25. Somit wird nicht nur der Widerstand gegen Schlingerbewegungen vergrößert, sondern es verringert sich auch die Gefahr, daß der Fahrer während einer rasch durchfahrenen Kurve die Kontrolle über das Fahrzeug verliert, da die Nivellierventile 70 und 70' der Aufhängung unwirksam sind.

Bei den vorangehend beschriebenen Auafuhrungsbeispielen waren die Aufhängungsstutζen den vorderen oder hinteren rechten und linken Fahrzeugrädern zugeordnet. Es ist jedoch hervorzuheben,

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daß die Erfindung ebenso mit den Aufhängungsstützen der linken oder rechten Vorder- und Hinterräder anwendbar ist, wobei in diesem Fall das Ausmaß der Nickbewegung des Fahrzeugs beim Beschleunigen und Bremsen vermindert werden kann. Weiterhin kann vorzugsweise für jedes Fahrzeugrad eine ,Aufhängungseinheit vorgesehen werden.

Gemäß obiger Beschreibung schafft vorliegende Erfindung eine verbesserte Fahrzeugaufhängung, indem das tatsächliche Gasvolumen, das jeder Aufhängungsstütze verfügbar ist, verändert wird, um bei einer scharfen Kurve, beim Beschleunigen oder Bremsen einen vergrößerten Widerstand gegen Schlingerbewegungen bzw. Nickbewegungen zu schaffen_a ohne «jedoch dadurch die Fahreigenschaften unter normalen Fahrbedingungen zu verschlechtern. Weiterhin ist ersichtlich, daß gemäß einem anderen Merkmal vorliegender Erfindung die Nivellierventile der Aufhängung während einer scharfen Kurve nicht wirksam sind, um nicht die Fahreigenschaften zu beeinträchtigen und um die Gefahr auszuschalten, daß der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert.

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Claims

Patentansprüche:

./Fahr zeugaufhängung, gekennzeichnet durch erste und zweite Aufhängungsstützen (10,10')» die jeweils aus einem hydraulischen Stoßdämpfer und einer hydropneumatisehen Peder aufgebaut sind, eine Einrichtung mit einer Gaskammer, Nivelliereinrichtungen mit einer von einem Fluidreservoir (25) gespeisten ITuidpumpe (23), um Druckfluid durch zumindest ein auf die !"ahrzeughöhenlage ansprechendes Nivellierventil (27; 70,70') zu pumpen, das entweder mit dem Pluidreservoir oder mit den Stoßdämpfern der ersten und zweiten Aufhängungsstützen kommuniziert, um automatisch die Fahrzeughöhenlage unabhängig von Belastungsänderungen konstant zu halten, durch erste und zweite Hilfsgaskammern (3Oi3O')» ein normal offenes Ventil (32,72), das die erste Hilfsgaskammer (30) mit der Gaskammer (20) der Feder der ersten Aufhängungsstütze (10) und die zweite Hilfsgaskammer (30') mit der

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Gaskammer (20') der Feder der zweiten Aufhängungsstütze verbindet, sowie durch eine Sensoreinrichtung (4-5-4-7) zum Erfühlen einer auf das Fahrzeug einwirkenden horizontalen Kraftkomponente, wobei die Sens-oreinrichtung operativ mit dem Ventil verbunden ist, um in Abhängigkeit vom Erfühlen einer einwirkenden horizontalen Kraftkomponente das Ventil zu schließen und die erste und zweite Hilfsgaskammer von der entsprechenden Gaskammer der Feder der ersten und zweiten Aufhängungsstütze zu isolieren.
2.Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Aufhängungsstützen (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 ver-

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bunden sind.
4.Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hn e t, daß die ersten und zweiten Aufhängungsstützen operativ mit dem linken Vorder- bzw. Hinterrad des Fahrzeugs vwrbunden sind.

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5·Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Aufhängungsstützen operativ mit dem rechten Vorder- bzw. Hinterrad des Fahrzeugs verbunden sind.
6.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g ekennzeichne-t, daß das normal offene Ventil (32, 72) ein horizontal angeordnetes Zylindergehäuse (34), einen innerhalb des Zylindergehäuses axial bewegbaren Schieber (35) und zwei Federn (57»37') aufweist, die den Schieber in entgegengesetzten Richtungen belasten, um ihn federnd ' in einer neutralen Stellung zu halten, wobei in dem Zylindergehäuse ein mit der Gaskammer (20) der Feder der ersten Aufhängungsstütze (10) verbundener erster Einlaß (42), ein mit der ersten Hilfsgaskammer (30) verbundener zweiter Einlaß (43), ein mit der Gaskammer (20') der Feder der zweiten Aufhängungsstütze (10¹) verbundener dritter Einlaß (42') und ein mit der zweiten Hilfsgaskammer (30') verbundener vierter Einlaß (43") vorgesehen sind und der Schieber erste und zweite Ringnuten (40,4O¹) aufv/eist, die in der neutralen Stellung des Schiebers eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Einlaß und zwischen dem dritten und vierten Einlaß herstellen.
7.Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung ein Gewicht (47) aufweist,

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das an ein Ende eines schwenkbar am Zylindergehäuse (34-) gelagerten Hebels (4-5) montiert ist, während das andere Ende des Hebels operativ mit dem Schieber (35) verbunden ist.
8.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g ekennzeich.net, daß die ersten und zweiten Hilfsgaskammern je in mehrere Gaskammern (30,3Oa₁ 30',3Oa¹) aufgeteilt sind, die einzeln über das Ventil (32) mit den entsprechenden Gaskammern (20,2O¹) der Federn der ersten und zweiten Aufhängungsstützen (10,1O¹) kommunizieren.
9·Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch g e kennz eichne t, daß die erste und zweite Hilfsgaskammer "(30,30') in einem gemeinsamen Behälter (62) zu beiden Seiten einer innerhalb des Behälters montierten Membran (60) gebildet sind.
10.Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.» dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Hilfsgaskammer (30,3O¹) innerhalb eines Zylinders (65) zu beiden Seiten eines in dem Zylinder axial bewegbaren Kolbens (66) gebildet sind, wobei der Kolben,von zwei Federn (67,68) eistisch in einer neutralen Stellung gehalten wird, die den Kolben in entgegengesetzten Richtungen belasten.

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11./ufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g ekennzeichnet, daß das Ventil (-52,72) auch vorgesehen ist, um das bzw. die Nivellierventile (27;7O,7O^f) in Abhängigkeit vom Erfühlen einer horizontalen Kraftkomponente von der Fluidpumpe (23) und dem 3?luidreservoir (25) zu isolieren.
12.Aufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylindergehäuse (34-) ein mit der Fluidpumpe (23) verbundener fünfter Einlaß (73)1 mit dem Ein- und Auslaß des bzw.derNivellierventile (70,7O¹) verbundene sechste und siebte Einlasse (75 bzw. 76) und ein mit dem ITuidreservoir (25) verbundener achter Einlaß (74) vorgesehen sind und der Schieber (35) dritte und vierte Ringnuten (7<°»79) aufweist, die in der neutralen Stellung des Schiebers eine Verbindung zwischen dem fünften und sechsten Einlaß bzw. zwischen dem siebenten und achten Einlaß herstellen.

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