DE3447750A1

DE3447750A1 - Luftgefederte aufhaengung

Info

Publication number: DE3447750A1
Application number: DE19843447750
Authority: DE
Inventors: Shuuichi Toyota Aichi Buma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1985-07-04
Also published as: FR2557038A1; JPH0313365Y2; DE3447750C2; JPS60105215U; FR2557038B1; US4673171A

Description

Luftgefederte Aufhängung

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftgefederte Aufhängung und insbesondere auf eine für ein Kraftfahrzeug verwendete luftgefederte Aufhängung vom Macpherson-Druckstabtyp, die eine neue Vorrichtung zum Einstellen der Dämpfungskapazität aufweist.

Bei dieser luftgefederten Aufhängung vom Druckstabtyp ist es möglich, die Dämpfungskapazität einzustellen, d.h., die Dämpfungskraft eines Stoßdämpfers und die Federkonstante einer Luftfederung. Bei diesem Typ einer Aufhängung hat der Stoßdämpfer eine Einrichtung zur Einstellung der Dämpfungskraft, die in Verbindung mit einem verschiebbar in einem Zylinder angeordneten Kolben vorgesehen ist und so gebildet ist, daß die kinetische Energie einer durch den Kolben fließenden Flüssigkeit variiert werden kann. Andererseits ist die Luftfederung so vorgesehen, daß eine Hauptluftkammer, die durch Umgeben des Stoßdämpfers mit einem Gehäuse und einer Membran gebildet ist, und eine Hilfsluftkammer (zusätzliche Luftkammer) mit Druckluft gefüllt sind, wobei eine Verbindung zwischen der Haupt- und der Hilfsluftkammer mit Hilfe eines Ventils hergestellt und abgeschlossen werden kann.

Dieser Aufhängungstyp verwendet eine Einrichtung zur gleichzeitigen Einstellung der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers

und der Federkonstanten der Luftfederung, wobei sich herkömmlicherweise eine einzelne Steuerstange von einem Antrieb in einer Kolbenstange des Stoßdämpfers zur Einstellung der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers auf der einen Seite und der Federkonstanten der Luftfederung auf der anderen Seite erstreckt.

Die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers kann nun durch Vorgabe eines geringen Drehwinkels der Steuerstange, wodurch eine in der Steuerstange vorgesehene Austrittsöffnung gegen eine in der Kolbenstange vorgesehene Bohrung verschoben wird, eingestellt werden. Andererseits ist zur Variation der Federkonstanten der Luftfederung ein großer Drehwinkel der Steuerstange zum Herstellen und Absperren der Verbindung zwischen der Haupt- und Hilfsluftkammer notwendig. Somit ist herkömmlicherweise ein großer Drehwinkel, der größer ist als der zur Einstellung der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers ursprünglich notwendige, mit der Steuerstange erforderlich, wodurch die Steuerstange zusätzliche Arbeit verrichten muß. Dieses bedeutet aus der Sicht des Energiesparens eine unerwünschte zusätzliche Belastung des Antriebs.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine luftgefederte Aufhängung vorzusehen, bei der die Dämpfungskraft eines Stoßdämpfers und die Federkonstante einer Luftfederung mit einem einzigen Antrieb individuell eingestellt werden können,

Die erfindungsgemäße luftgefederte Aufhängung weist einen Stoßdämpfer mit einer Kolbenstange, in der eine Steuerstange zur Einstellung der Dämpfungskraft angeordnet ist, eine Luftfederung mit einer Hauptluftkammer und einer Hilfsluftkamrner, einen Ventilkörper (Absperrkörper) zum Herstellen

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und Absperren einer Verbindung zwischen den beiden Luftkammern, um die Federkonstante der Luftfederung einzustellen, ein Auflager, das mit der Autokarosserie verbunden ist und ein festes Teil einschließt, mit dem die Kolbenstange des Stoßdämpfers verbunden ist und in dem der Ventilkörper angeordnet ist und eine Buchse, die das feste Teil auf seiner Außenseite umgibt und eine sich in die Hilfsluftkammer erstreckende Bohrung aufweist und einen Antrieb zur Steuerung der Steuerstange und des Ventilkörpers, der über dem Auflager vorgesehen ist, auf.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer erfindungsgemäßen luftgefederten Aufhängung mit einer Einrichtung zur Einstellung der Dämpfungskapazität

und

Fig. 2 eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 aufgenommen ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist eine Aufhängung 10 einen Stoßdämpfer 12, eine den Stoßdämpfer 12 umgebende Luftfederung 14 und eine Einrichtung 16 zum Einstellen der Dämpfungskapazität der Aufhängung 10, auf, wobei die Einrichtung 16 ein Auflager 20 zur Verbindung des Stoßdämpfers 12 mit der Autokarosserie 18 und einen Antrieb 22 aufweist.

Der Stoßdämpfer 12 weist einen Zylinder 24, einen verschieb-

bar in dem Zylinder 24 angeordneten Kolben und eine mit dem Kolben verbundene und aus dem Zylinder 24 herausragende Kolbenstange 26 auf. Der Kolben ist mit einer Austrittsöffnung und anderen Durchlaßkanälen, durch die Öl oder andere Flüssigkeit, die in dem Zylinder aufgenommen wurde, wenn die Kolbenstange 26 herausgezogen oder eingeschoben wird, fließt, und Ventilkörpern zum Öffnen und Schließen der Durchlaßöffnungen, versehen. Die Kolbenstange weist eine Bohrung zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Flüssigkeitskammern oberhalb und unterhalb des Kolbens auf. Der Stoßdämpfer 12 ist am unteren Ende des Aufhängungsarms befestigt. Dieser Aufbau ist ausreichend bekannt und daher nicht in der Zeichnung gezeigt. Weiterhin wird als Stoßdämpfer 12 ein sogenannter, aus nur einem einzelnen Zylinder bestehender Einröhrentyp in Verbindung mit einem sogenannten, aus einem inneren und einem äußeren Zylinder aufgebauter Zwillingsröhrentyp, verwendet. Die Kolbenstange 26 hat eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 28, die sich axial zur oberen Endfläche hin öffnet.

Die Luftfederung 14 besteht aus einer Hauptluftkammer 30 und einer Hilfsluftkammer 32, die mit Druckluft gefüllt sind. Die Hauptluftkammer 30 wird von einem Gehäuse 34 in Verbindung mit einer Membran 36 gebildet und andererseits wird die Hilfsluftkammer 32 von einem Gehäuse 34 in Verbindung mit einer Trennwand 38 gebildet.

Das Gehäuse 34 hat ein ringförmiges Deckenteil 42, das an dem gesamten inneren Randbereich mit dem Lagerteil 40 des Auflagers 20 verschweißt ist, ein erstes rohrförmiges Teil 43, das mit dem Deckenteil eine Einheit bildet, und ein

zweites rohrförmiges Teil 44. In der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Schrauben 46, von denen nur eine gezeigt ist, mit dem Deckenteil 42 des Gehäuses 34 verbunden, wobei der luftdichte Zustand durch Verschweißen hergestellt wird. Jede Schraube ragt durch die Autokarosserie 18 und eine Mutter 47 ist auf die Schraube 46 zur Verbindung des Gehäuses 34 mit der Autokarosserie geschraubt. Der äußere Randbereich der Trennwand 38 ist mit dem ersten rohrförmigen Teil 43 des Gehäuses 34 verschweißt, und der innere Randbereich der Trennwand 38 ist mit dem Lagerteil 40 verschweißt. Das zweite rohrförmige Teil 44 des Gehäuses 34 ist in das erste rohrförmige Teil 43 eingepaßt und mit diesem über den gesamten Randbereich verschweißt.

Die Membran 36 ist zylindrisch aus Gummi gebildet und ungefähr auf den mittleren Teil so zurückgefaltet, daß das äußere Ende derselben zwischen das zweite rohrförmige Teil 44 des Gehäuses 34 und einen Ring 48 eingeschoben und durch Verstemmen des Ringes 48 an dem Gehäuse 34 befestigt ist. Das innere Ende der Membran 36 ist auf den zylindrischen Druckkolben 50, der an den Zylinder 24 angeschweißt ist, aufmontiert.

Das Auflager 20 weist ein festes Teil 52, eine aus Gummi gebildete Buchse 54 und das Lagerteil 40 auf. Das feste Teil 52 ist aus einem Material hoher Festigkeit, wie z.B. Eisen, gebildet und weist einen runden Teil auf, der wie in Fig. 2 gezeigt mit einer Bohrung 56, durch die die Kolbenstange 26 ragt, einer Bohrung 57, die parallel zur Bohrung 56 von der oberen Endfläche aus zum dazwischenliegenden Teil zur Aufnahme des Ventilkörpers 60 angeordnet ist, einer

Bohrung 58, die parallel zur Bohrung 57 von der unteren Endfläche aus zum mittleren Teil angeordnet ist und einer Bohrung 59, die sich lateral zur äußeren Oberfläche durch die Bohrungen 57, 58 erstreckt, versehen ist.

Die Hülse 54 ist vulkanisiert und haftet auf ihrer inneren Oberfläche an dem festen Teil 52 und auf der äußeren Oberfläche an der Röhre 62, so daß die Röhre 62 unter luftdichter Bedingung in das Lagerteil 40 eingepreßt ist. Diese Buchse 54 hat eine Bohrung 64, die in Verbindung mit der Bohrung 59 in dem festen Teil 52 steht und sich zur Hilfsluftkammer 32 hin öffnet. Die Hauptluftkammer 30 steht in Verbindung mit der Hilfsluftkammer 32 über die Bohrung 41 in dem Lagerteil 40, die Bohrungen 48, 49 in dem festen Teil 42, die Bohrung 64 in der Buchse 54 und die Bohrung 65, die in der Röhre 62 und dem Lagerteil 40 gegenüber der Bohrung 64 vorgesehen ist.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist das Auflager 20 mit der Autokarosserie 18 über das Gehäuse 34 verbunden. In diesem Fall wird, wenn der effektive Durchmesser d des Auflagers 20 kleiner als der Durchmesser D der

2 2
Membran 36 ist, TtP(D - d )/4 der Kräfte, bezogen auf den internen Druck P der Luftfederung, von dem Gehäuse 34 direkt zur Autokarosserie 18 übertragen, so daß die Federkonstante der Buchse 54 des Auflagers 20 zum Zwecke eines besseren Fahrverhaltens verringert werden kann.

Ein Paar Hülsen 68, zwischen denen ein abdichtender O-Ring 66 angeordnet ist, sind in die längs verlaufende Bohrung in der Kolbenstange 26 eingepreßt, und eine Steuerstange

ist drehbar in der längs verlaufenden Bohrung 28 unter luftdichter Bedingung durch einen O-Ring 66 angeordnet. Die Steuerstange 70 hat eine Durchlaßöffnung (nicht gezeigt), die diametral am unteren Ende vorgesehen ist und die der Bohrung zum Herstellen der Verbindung zwischen den Flüssigkeitskammern oberhalb und unterhalb des Kolbens gegenüberliegend angeordnet werden kann. Das obere Ende der Steuerstange 70 ist als abgeflachter Teil 71 gebildet.

Ein Ring 72 ist mit der Kolbenstange 26 verschweißt. Ein abdichtender O-Ring ist in der Bohrung 56 in dem festen Teil 52 angebracht und die Kolbenstange 26 ragt durch die Bohrung 56 hindurch, so daß der Ring 72 an das feste Teil 52 anstößt. Eine Mutter 76 ist so auf die Kolbenstange 26 geschraubt, daß die Kolbenstange 26 mit dem festen Teil 52 verbunden ist und durch einen O-Ring luftdicht abgeschlossen ist.

Der Ventilkörper 60 bildet eine Einheit mit einem verschiebbaren Teil 78 und ein abgeflachter Teil 79 ragt aufwärts durch ein Teil mit reduziertem Durchmesser, wobei das verschiebbare Teil 78 mit einer sich diametral erstreckenden Bohrung 80 versehen ist. Die Bohrung 80 kann in Verbindung mit der Bohrung 59 in dem festen Teil 52 stehen. Der Ventilkörper 60 ist in die Bohrung 57 eingefügt und ein Paar Hülsen 84, zwischen die ein abdichtender 0-Ring 82 eingepaßt ist, sind in die Bohrung 57 eingepreßt und luftdicht durch den 0-Ring 82 abgeschlossen, so daß der Ventilkörper 60 in der Bohrung 57 drehbar angeordnet ist. Wenn dieser Ventilkörper 60 z.B. um 90° gedreht wird, dann wird die Hauptluftkammer 30 von der Hilfsluftkammer 32 abgeschlossen.

Der Antrieb 22 weist eine Dreheinrichtung 86, ein erstes Zahnrad 88, ein gestuftes zweites Zahnrad 90, eine erste Stange 92, ein drittes Zahnrad 94 und eine zweite Stange auf. Während in der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform die Dreheinrichtung ein elektrischer Motor ist, kann für diese andererseits ein hydraulischer Motor, eine Kombination aus einer Zahnstange und einem Getriebe, das von einem hydraulischen Zylinder angetrieben wird, oder ähnliches, verwendet werden. Die Dreheinrichtung 86 ist auf einer Grundplatte 98 befestigt, die gegen Verdrehen gesichert auf einem Haltewinkel 100, der mit dem festen Teil 52 durch eine Schraube 76 verbunden ist, befestigt.

Die Grundplatte 98 weist zwei parallele Bohrungen auf, die den zwei Bohrungen 56, 57 in dem festen Teil 52 gegenüberliegend angeordnet sind, wobei eine Röhre 102 drehbar in die eine Bohrung und eine Röhre 104 drehbar in die andere Bohrung eingefügt sind. Das zweite Zahnrad 90 ist am unteren Ende der Röhre 102 befestigt, die am oberen Ende mit einem Nutenpaar 103 auf dem Umfang im Abstand von 180° versehen ist. Ein in die erste Stange 92 eingepreßter Dorn 106 ist in der Nut 103 angeordnet und ein E-Ring 108 ist auf der Röhre 102 zur Verhinderung des Herausrutschens der Stange 102 befestigt. Der Dorn 108 in der ersten Stange 92 berührt ebenfalls die Endfläche der Grundplatte 98, um zu verhindern, daß sich die Röhre 102 abwärts bewegt.

Eine Röhre 104, deren unteres Ende an dem dritten Zahnrad 94 befestigt ist, ist mit demselben Aufbau wie die Röhre 102 und die erste Stange 92 mit der zweiten Stange 96 verbunden. Demgemäß sind die erste Stange 92 und die zweite

Stange 96 zueinander parallel angeordnet, um sich durch das feste Teil 52 hindurch zu erstrecken, wobei das untere Zahnrad des zweiten Zahnrads 90 mit dem dritten Zahnrad 94 in Eingriff steht. Das obere Zahnrad des zweiten Zahnrads 90 steht in Eingriff mit dem ersten Zahnrad 88, das direkt mit der Antriebswelle der Dreheinrichtung 86 verbunden ist. Anstatt, wie in dieser Anordnung gewählt, kann das erste, zweite und dritte Zahnrad so angeordnet sein, daß diese miteinander in Eingriff stehen. Somit kann durch geeignete Wahl der Anzahl der Zähne eines jeden Zahnrades der Drehwinkel der ersten und zweiten Stange 92, 96 vorbestimmt werden.

Die erste und zweite Stange 92, 96 sind jeweils mit Schlitzen 110, 112 versehen. Das erste Teil 71 der Steuerstange 70 und das abgeflachte Teil 79 des Ventilkörpers 60 sind jeweils in einen Schlitz 110 der ersten Stange und einen Schlitz 112 der zweiten Stange eingefügt.

Betriebsweise der Ausführungsform:

Beim Fahren eines Kraftfahrzeugs wird die Dreheinrichtung 86 des Antriebs 22 so angesteuert, daß einerseits die Steuerstange 70 über die Zahnräder 88, 90, die Röhre 102 und die erste Stange 92 zur Einstellung der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers gedreht wird und andererseits der Ventilkörper 60 über die Zahnräder 90, 94, die Röhre 104 und die zweite Stange 96 zum Horstellen oder Absperren der Verbindung zwischen der Hauptluftkammer 30 und der Hilfsluftkammer 32,um die Federkonstante der Luftfederung einzustellen, gedreht wird. In diesem Fall wird die Einstellung im allgemeinen so durchgeführt, daß die Federkonstante der Luftfederung

härter ist, wenn die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers größer wird und weicher ist, wenn dieselbe klein wird. Weitere Einstellungen können jedoch entsprechend dem Typ des Fährzeugs erforderlich sein.

Beim Fahren und Auf- und Abwärtsbewegen der Reifen des Kraftfahrzeugs wird der Stoßdämpfer 12 so verkantet, daß die Buchse 54 des Auflagers 20 deformiert wird. Die zwei Stangen 92, 96 des Antriebs 22 sind gegenüber dem festen Teil des Auflagers 20 angeordnet, so daß die relative räumliche Beziehung der beiden Stangen zueinander nicht verändert wird und somit keine Probleme für die Einstelleinrichtung entstehen.

Gemäß der Erfindung ergeben sich folgende Wirkungen:

Mit ein und demselben Antrieb können nicht nur die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers und die Federkonstante der Luftfederung eingestellt werden, sondern es kann ebenfalls ein optimaler Betriebsbereich der luftgefederten Aufhängung jeweils gewählt werden, da die Steuerstange zum Einstellen der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers und der Ventilkörper zur Einstellung der Federkonstanten der Luftfederung individuell angesteuert werden können.

Der große Drehwinkel zur Einstellung der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers muß ebenfalls nicht von der Steuerstange durchgeführt werden, so daß auf eine zusätzliche Arbeit für die Steuerstange verzichtet werden kann, was eine Reduzierung der Belastung des Antriebs zur Folge hat.

Da die Buchse des Auflagers eine Bohrung zur Herstellung

der Verbindung zwischen der Haupt- und Hilfsluftkammer aufweist, kann die Bohrung auch vertikalen und verkantenden Bewegungen der Buchse folgen.

Claims

3U7750 F=" PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-SOOO MÜNCHEN 9O MT 13-3255 P/Ka/hu TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA, Aichi-ken / Japan Luftgefederte Aufhängung PATENTANSPRÜCHE

1. Luftgefederte Aufhängung mit einem Stoßdämpfer, der eine Kolbenstange, in der eine Steuerstange zur Einstellung der Dämpfungskraft angeordnet ist, aufweist, und einer Luftfederung, die aus einer Hauptluftkammer und einer Hilfsluftkammer gebildet ist,

gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (60) zum Herstellen und Absperren einer Verbindung zwischen den beiden Luftkammern (30, 32), um die Federkonstante der Luftfederung einzustellen, ein Auflager (20), das mit einer Autokarosserie (18) verbunden ist und das ein festes Teil (52), mit dem die Kolbenstange (26) verbunden .ist, und in dem der Ventilkörper (60) angeordnet ist, aufweist, und in dem eine Buchse (54), die das feste Teil (52) auf seiner Außenseite umgibt und

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-8000 MÜNCHEN 90 HARTHAUSER STR. 25d TEL. (0 89) 640

die eine Bohrung (64), die sich zur Hilfsluftkammer (32) hin öffnet, aufweist, angeordnet ist und einen Antrieb (22), der über dem Auflager (20) zur Ansteuerung der Steuerstange (70) und des Ventilkörpers (60) angeordnet ist.

2. Luftgefederte Aufhängung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (70) und der Ventilkörper (60) um ihre Achse gedreht werden können.

3. Luftgefederte Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (22) an der Kolbenstange (26) befestigt ist.

4. Luftgefederte Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptluftkammer (30) aus einem Gehäuse (34) und einer Membran (36) gebildet ist und das Auflager (20) mit der Autokarosserie (18) über das Gehäuse (34) verbunden ist und der effektive Durchmesser des Auflagers (20) kleiner ist als der der Membran (36).

5. Luftgefederte Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (22) eine Dreheinrichtung (86), ein Paar Stangen (92, 96), die parallel zueinander angeordnet sind und die sich zu dem festen Teil (52) des Auflagers (20) hin erstrecken, wobei jeweils eine mit der Steuerstange (70) und die andere mit dem Ventilkörper (60) verbunden ist und eine Einrichtung zur Übertragung der Drehkraft der Dreheinrichtung (86) zu dem Stangenpaar

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(92, 96), aufweist.

6. Luftgefederte Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung ein an der Dreheinrichtung (86) befestigtes Zahnrad (88) und ein Paar Zahnräder (90, 94), die jeweils an dem Stangenpaar (92, 96) befestigt sind, aufweist, wobei mindestens eines der Zahnräder (90, 94) in Eingriff mit dem Zahnrad (88) steht.

7. Luftgefederte Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stangen (92, 96) über einen Dorn (106) mit einer Röhre (102, 104) verbunden ist, die drehbar von einem Haltewinkel (100) gehalten ist, wobei jedes der Zahnräder (90, 94) an der Röhre (102, 104) befestigt ist.