DE3873147T2 - Fahrzeugaufhaengungssysteme. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugaufhängungen.
• In der britischen Patentschrift GB-A-1.384.454 ist ein Fahrzeugaufhängungssystem (nachfolgend als "ein Aufhängungssystem der bekannten Art" bezeichnet) beschrieben, das dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht.
• Erfindungsgemäß wird ein Aufhängungssystem der bekannten Art entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 verändert.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert
• Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Aufhängungssystem;
• Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein hinteres Federbein der in Fig. 1 gezeigten Aufhängung;
• Fig. 3 zeigt eine Dämpferventilbaugruppe im Schnitt; und
• Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der vom Rechner ausgeführten Operationen.
• Das in Fig. 1 dargestellte Aufhängungssystem dient der Lagerung eines Fahrzeug-Grundkörpers 1 auf einem Paar Hinterräder 2 und einem Paar gelenkter Vorderräder 3. Jedes Hinterrad 2 ist beispielsweise mittels einer Schwingachse 4 am Fahrzeug-Grundkörper angebracht, jedes Vorderrad 3 dagegen mittels Querlenkern 5. Der Grundkörper 1 ist außerdem hinten bzw. vom über Teleskopfederbeine 6 und 7 auf den Schwingachsen 4 und den Querlenkern 5 abgestützt. Jedes der hinteren Federbeine 6 hat eine flüssigkeitsgefüllte Kammer 8, deren Volumen sich entsprechend der Länge des Federbeins ändert und die über eine Leitung 9 mit einer flüssigkeitsgefüllten Kammer 10 des vorderen Federbeins auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite verbunden ist. Während die flüssigkeitsgefüllten Kammern 8 im oberen Teil der Federbeine 6, oberhalb der je einen Kolben bildenden Teile 11 derselben angeordnet sind, befinden sich die Kammern 10 der vorderen Federbeine 7 unterhalb der Kolben 12 derselben. Demzufolge wird die aus einer hinteren Kammer 8 durch eine Aufwärtsbewegung des zugehörigen Rades 2 in Bezug auf den Grundkörper 1 verdrängte Flüssigkeit das Volumen der Kammer 10 des vorderen Federbeins 7 auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite vergrößern und somit die effektive Lange dieses vorderen Federbeins verkürzen, was einer Querneigung des Fahrzeugs entgegenwirkt.
• Weitere flüssigkeitsgefüllte Kammern 13 mit variablem Volumen sind in den vorderen Federbeinen 7 durch die Kolben 12 begrenzt, und zwar auf der zu den Kammern 10 entgegengesetzten Seite der Kolben 12.
• Die notwendige Federung für die Aufhängung wird durch zwei hintere Gasfederungsbaugruppen 14 und eine vordere Gasfederungsbaugruppe 15 gewährleistet. Jede der hinteren Gasfederungsbaugruppen 14 hat eine Gas enthaltende Kammer 16, die mit dem erforderlichen Gasdruck mit Gas gefüllt ist, um die Last des Fahrzeugs aufnehmen zu können. Die gasgefüllte Kammer 16 ist durch eine verschiebbare Trennwand 17, hier in Form einer Membran, von einer flüssigkeitsgefüllten Kammer 18 abgetrennt, die ihrerseits über eine Leitung 19, an die zweckmäßigerweise die zugehörige Leitung 9 angeschlossen werden kann, mit der flüssigkeitsgefüllten Kammer 8 des entsprechenden Stütz-Federbeins verbunden ist.
• In analoger Weise hat die vordere Gasfederungsbaugruppe 15 eine gasgefüllte Kammer 21, die mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist, und eine flüssigkeitsgefüllte Kammer 22, die von der gasgefüllten Kammer 21 durch eine verschiebbare Trennwand 23 in Form einer Membran getrennt ist. Die flüssigkeitsgefüllte Kammer 22 ist durch Leitungen 24 mit den beiden oberen flüssigkeitsgefüllten Kammern 13 der beiden vorderen Stütz- Federbeine 7 verbunden.
• Erfindungsgemäß ist jedem der Federbeine 6 und 7 ein Auslenkungs-Sensor 26 bzw. 27 in Form eines Potentiometers zugeordnet, dessen Widerstandselement aus einem elektrisch leitenden Plastikmaterial bestehen kann, das in das Federbein eingebaut ist. Jedes Potentiometer 26 und 27 ist an einen Bordrechner 28 angeschlossen, welcher zyklisch den Betrag und die Richtung der Abweichung jedes Potentiometer-Meßwertes von einem festgelegten Bezugswert bestimmt. Zur Korrektur solcher Abweichungen der Länge der flüssigkeitsgefüllten Stütz-Federbeine 6 und 7 von ihrer festgelegten Länge kann den Kammern 8 und 13 aus einer Druckversorgungsleitung 30 weitere unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt oder auch einer gewissen Flüssigkeitsmenge ermöglicht werden, in einen Vorratsbehälter T auszutreten. Eine motorgetriebene Hydraulikpumpe 32 saugt Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter T an und befördert diese Flüssigkeit unter Druck zu einem hydraulischen Druckspeicher 31 und in die Leitung 30. Die Pumpe 32 kann beispielsweise von der Nockenwelle des Motors angetrieben werden und arbeitet vorzugsweise mit konstantem Druck bei variabler Fördermenge, wie z. B. eine Taumelscheibenpumpe. Die Fördermenge der Pumpe wird in bekannter Weise entsprechend dem Bedarf in der Leitung 30 gesteuert.
• Ein vorderes Nivellier-Steuerventil 33 ist über eine Leitung 34 an die Leitung 24 sowie auch an die Druckversorgungsleitung 30 und an den Druckspeicher 31 angeschlossen. Analog sind zwei hintere Nivellier-Steuerventile 35 über Leitungen 36 an die Leitungen 19 sowie auch an die Druckversorgungsleitung 30 und an den Druckspeicher 31 angeschlossen. Jedes dieser drei Nivellier-Steuerventile 33 und 35 wird durch den Rechner 28, mit dem es verbunden ist, elektrisch gesteuert und ist so konstruiert, daß es einen Flüssigkeitsstrom mit einer Durchflußleistung hindurchläßt, die durch ein Steuersignal festgelegt ist, das ihm vom Rechner 28 zugeführt wird. Im Falle der beiden hinteren Steuerungsventile 35 wird die Durchflußmenge, die aus der Leitung 30 in die zugeordnete Federbein-Kammer 8 oder aus der Kammer 8 in den Druckspeicher 31 strömt, von den Ventilen 35 so gesteuert, daß sie proportional zu demjenigen Wert ist, um den die Länge des Federbeins vom vorbestimmten Wert, der einem bestimmten Wert der Bodenfreiheit entspricht, abweicht. Flüssigkeit wird in Abhängigkeit davon zugeführt oder abgezogen, ob das Volumen der Kammer 8 unter den vorbestimmten Wert abgefallen oder über diesen hinaus angewachsen ist.
• Der Rechner 28 steuert das eine vordere Nivellier-Steuerventil 33 entsprechend dem arithmetischen Mittel der Meßwerte der beiden vorderen Potentiometer 27, und die vom Ventil 33 gelieferte Durchflußmenge ist proportional zu demjenigen Wert, um den dieses arithmetische Mittel, positiv oder negativ, vom vorbestimmten Wert abweicht.
• Das Aufhängungssystem kann in bekannter Weise durch die Dämpfungscharakteristik der Gasfederungsbaugruppen 15 und 16 gedämpft werden. Durch Programmierung des Rechners 28 in der Weise, daß er die Länge der Federbeine ausreichend häufig feststellt (zum Beispiel vierundsechzigmal pro Sekunde), kann der Rechner den durch die Aufhängung erreichten Dämpfungsgrad erfassen. Dadurch, daß die Gasfederungsbaugruppen 15 und 16 mit eine variable Dämpfung ermöglichenden Steuerventilen ausgerüstet sind, kann der Rechner in die Lage versetzt werden, die Aufhängung je nach den Erfordernissen zu dämpfen.
• Um die Auswirkungen der radialen Zusammendrückung der Fahrzeugreifen auf die Bodenfreiheit zu kompensieren, können Drucksensoren 41 und 42 an die Hydraulikleitungen 24 und 19 angeschlossen werden. So wird beispielsweise bei einer starken Bremsung des Fahrzeugs, verbunden mit einer entsprechend größeren Belastung und Zusammendrückung der Reifen der Vorderräder, der Druck in der Leitung 24 wesentlich erhöht. Der Rechner 28 kann daher dementsprechend so programmiert werden, daß die Bezugsstellung der vorderen Federbeine 7 so eingestellt wird, daß das Ventil 33 veranlaßt wird, weitere Flüssigkeit aus der Leitung 30 abzugeben und dadurch die Bodenfreiheit des Fahrzeugvorderteils trotz der Neigung des Fahrzeugs zum "Nicken" beim starken Bremsen beizubehalten. In analoger Weise werden der vordere Drucksensor 41 und der äußere Drucksensor 42 beim plötzlichen starken Einbiegen des Fahrzeugs um eine Ecke den Rechner veranlassen, das äußere hintere Federbein 6 zu verlängern, um die radiale Zusammendrückung der äußeren Reifen zu kompensieren.
• Die Fig. 2 zeigt eines der hinteren Stütz-Federbeine 6 im Axialschnitt. Das Federbein umfaßt ein unteres Kolbenteil 61, das in einem oberen Zylinderteil 62 (mit geeigneten Abdichtungen S) gleitet. Beide Baugruppen haben Augen 63 und 64 zur Anlenkung an der Schwingachse bzw. am Fahrzeug-Grundkörper. Der Körper 26a des Potentiometers 26 ist an seinem oberen Ende in einer Vertiefung des Zylinderteils 62 befestigt, wo sich auch ein Durchlaß 65 für Anschlußdrähte (nicht dargestellt) zum Anschluß des Potentiometers 26 an den Rechner befinden. Der innerhalb des Potentiometergehäuses 26a befindliche Gleitkontakt (nicht dargestellt) ist durch einen Stab 26b mit dem unteren Teil des Kolbens 61 verbunden. An seinem oberen Ende hat das Potentiometergehäuse 26a einen Zapfen 66, der durch eine Klemmschraube 67 gehalten ist.
• Die volumenvariable Kammer 8 des Federbeins 6 ist über eine Querbohrung 68 sowohl mit einem Anschluß 69 zur Anbringung der Leitungen 9 und 19 und mit einem an den Rechner angeschlossenen Drucksensor (nicht dargestellt) als auch mit dem Durchgang 36 verbunden, der hier als Verlängerung der Querbohrung 68 ausgebildet ist und zum Nivellier-Steuerventil 35 führt. Dieses Ventil 35 ist ein Miniatur-Proportional-Servoventil vom Typ E050, hergestellt von der Firma Moog Controls limited of Ashchurch, Tewksbury, GL20 8NA, England. Das Ventil ist mit einem polarisierten Drehmomentmotor ausgestattet, der ein Steuerelement zwischen zwei entgegengesetzten Einlaßsteueröffnungen bewegt, um den Durchfluß durch die eine oder andere dieser Einlaßsteueröffnungen zu drosseln. Die daraus resultierenden Differenzen der Rückstaudrücke an diesen Einlaßsteueröffnungen werden an die beiden entgegengesetzten Enden eines hydraulischen Servo-Drossel-Ventils angelegt, das den Fluß zu oder von dem Durchgang 36 steuert.
• Fig. 3 zeigt die Konstruktion eines Dämpfers, der zwischen die Leitung 19 und die Gasfederungsbaugruppe 14 eingebaut wird, die hier die Funktionen eines hydraulischen Druckspeichers hat. Der Flüssigkeitseingang 71 ist auf das eine Ende einer Bohrung 72 aufgesetzt, die sich durch ein Dämpfergehäuse 73 zu einem Gewindeanschluß 74 für die Leitung 9 erstreckt. Ein Dämpferventil 75 vom Scheiben-Typ gleitet in einem erweiterten Abschnitt 76 der Bohrung 72 zwischen zwei gegenüberliegenden Absätzen. Ein einstellbares Drosselventil 77, das eine Justierschraube 78 mit einem kegeligen Ende aufweist, bildet einen voreingestellten Strömungswiderstand zwischen Durchlässen 79 und 80 an entgegengesetzten Enden des Dämpferventils 75. Ein Rückschlagventil, gebildet von einer Kugel 81, erlaubt eine Strömung durch das Ventil 77 nur in einer Richtung. Der Widerstand gegenüber einer Strömung in der entgegengesetzten Richtung ist unabhängig einstellbar mittels einer ähnlichen Anordnung 82, die in entgegengesetzter Richtung zwischen den Durchlässen 79 und 80 angebracht ist.
• Die Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der vom Rechner ausgeführten Rechenoperationen.
• Als selbstverständlich wird angenommen, daß die in den Zeichnungen dargestellte Anordnung auch angewandt werden kann, wenn die Räder 2 die gelenkten Vorderräder und die Räder 3 die Hinterräder sind.

Claims (5)

1. Aufhängungssystem für ein Fahrzeug mit einem Rahmen, der von mindestens zwei Radpaaren (2, 3) über flüssigkeitsgefüllte Teleskopfederbeine (6,7) getragen wird, die je einen in einem Zylinder gleitenden Kolben für jedes Rad des ersten und zweiten Radpaares aufweisen, mit ersten und zweiten Ventilen (35), die durch Signale von Sensoren (26) entsprechend der senkrechten Stellung der entsprechenden Räder (2) eines ersten Radpaares gesteuert werden, um Flüssigkeit unter Druck einer Kammer zwischen Kolben und Zylinder jedes der entsprechenden Federbeine des ersten Radpaares zuzuführen oder aus dieser abzulassen, um der Querneigung des Fahrzeugs entgegenzuwirken, und einem dritten Ventil (33), das durch die Signale von Sensoren entsprechend der senkrechten Stellung des Rahmens in bezug auf ein zweites Radpaar (3) gesteuert wird, um Flüssigkeit unter Druck einer ersten Kammer (13) zwischen dem Kolben und Zylinder jedes der Federbeine (7) des zweiten Paares zuzuführen oder aus dieser abzulassen, wobei die Federbeine (7) des zweiten Paares jeweils eine zweite Flüssigkeitskammer (10) zwischen dem Kolben und Zylinder aufweisen, deren Volumen sich bei der Auf- und Abbewegung ändert, wobei jede dieser zweiten Kammern (10) in Verbindung mit der Kammer (8) eines Federbeins (6) des ersten Paares steht, so daß sich der Druck in der zweiten Kammer (10) jedes Federbeins des zweiten Paares mit dem Druck in der Kammer (8) eines der Federbeine des ersten Paares ändert, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Druckänderungen in den zweiten Kammern (10) einen Widerstand gegen Querneigung am zweiten Radpaar (3) im gleichen Sinne hervorrufen wie der am ersten Radpaar (2) erzeugte Widerstand gegen Querneigung, und wobei das System Mittel zur Steuerung des Durchflusses durch jedes Ventil (33, 35) von oder zu den angeschlossenen Federbeinen in einer solchen Weise enthält, daß die Strömungsrichtung eine solche ist, daß das oder die angeschlossene(n) Federbein(e) in seine/ ihre Grundstellung(en) zurückgestellt wird/werden und die Durchflußgeschwindigkeit zu jedem der Federbeine (6) des ersten Radpaares proportional zur festgestellten Auslenkung des entsprechenden Kolbens jedes Federbeins (6) aus seiner Grundstellung ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federbein einen ihm zugeordneten Sensor (26, 27) aufweist, um Betrag und Richtung der Auslenkung des Kolbens aus seiner Grundstellung festzustellen, und daß die Durchflußgeschwindigkeit zu den Federbeinen (7) des zweiten Radpaares (3) in der Weise gesteuert wird, daß sie proportional zur algebraischen Summe der festgestellten Auslenkungen der entsprechenden Kolben jedes der Federbeine (7) aus ihrer Grundstellung ist.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1 mit Dämpfungsmitteln für die Aufhängung, Mitteln (28), um die augenblickliche Länge der Federbeine ausreichend oft festzustellen und zu bewerten, um daraus die Dämpfungscharakteristik der Aufhängung zu ermitteln, Mitteln zum Vergleich der ermittelten Dämpfungscharakteristik mit vorgegebenen Werten und Mitteln zur Verminderung von Unterschieden zwischen den ermittelten und vorgegebenen Werten.

3. Aufhängungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Drucksensoren (41, 42) zur Aufnahme der Drücke in den Federbeinen und Mittel zur Steuerung der Durchflußgeschwindigkeiten durch die Ventile (33, 35) angeordnet sind, um Änderungen der radialen Zusammendrückung der Fahrzeugreifen entsprechend den ermittelten Änderungen der Federbeindrücke zu kompensieren.

4. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sensoren (26, 27) elektrische Sensoren sind, um ein Ausgangssignal zu erzeugen und an einen Rechner (28) zu liefern, das repräsentativ für die Lange des jeweiligen Federbeins (6, 7) ist, und bei dem die genannten Ventile (33, 35) elektrisch vom Rechner (28) gesteuerte, hydraulische Proportional-Servoventile sind.

5. Aufhängungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Sensoren (26, 27) in den Federbeinen Potentiometer enthalten.