DE3910030A1

DE3910030A1 - Radaufhaengung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3910030A1
Application number: DE3910030A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Kawarasaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1989-10-19
Anticipated expiration: 2009-03-29
Also published as: JPH01145704U; DE3910030C2; US4911469A; JPH0719852Y2

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Fahrzeuge gemäß dem Oberbe griff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer aktiv gesteuerten Aufhän gung zur Unterdrückung von Positionsänderungen des Fahrzeugaufbaus und zur Absorption von Stößen und damit zur Erzielung eines komfortablen und stabi len Fahrverhaltens.

Aktiv gesteuerte Aufhängungssysteme zur Erzielung eines komfortablen und stabilen Fahrverhaltens sind in jüngerer Zeit in verschiedenen Formen bekannt geworden. Die US-PS 47 02 490 beschreibt beispielsweise eine typische Aus führung einer aktiv gesteuerten hydraulischen Aufhängung mit Hydraulik-Zy lindern, die eine Arbeitskammer aufweisen, die mit einer hydraulischen Druckquelle verbunden ist. Ein Drucksteuerventil ist in einem Hydrauliksystem angeordnet, das die Druckquelle mit der Arbeitskammer verbindet und den Druck in der Arbeitskammer und damit die Aufhängungscharakteristik steuert, so daß diese den Fahrbedingungen angepaßt werden kann. Das Drucksteuerven til ist ein elektrisch gesteuertes Ventil zum Ein- und Auslassen von Druckfluid in die bzw. aus der Kammer mit Hilfe einer Steuereinheit. Die Steuereinheit nimmt eine Anzahl von Steuerparametern der Aufhängung auf, wie etwa den Hub von Auf- und Abbewegungen des Fahrzeugaufbaus in bezug auf einen Radträger, Längsbeschleunigungen und/oder Querbeschleunigungen, die auf den Fahrzeug aufbau ausgeübt werden. Die Steuereinheit unterdrückt Tauchbewegungen, Rollbewegungen, Wippbewegungen etc.

Bei einem derartigen bekannten System weist das Steuerventil ein Ventilglied auf, das alternativ eine Fluidverbindung zwischen der Arbeitskammer des Zy linders und der Druckquelle herstellt bzw. unterbricht. Das Ventilglied liegt innerhalb einer Ventilbohrung und ist in dieser durch einen elektrischen An trieb, etwa einen Elektromagneten verschiebbar. Bei einem derartigen Ventil glied wirken sich Beschleunigungen, die auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt wer den, auch auf das Ventilglied aus, so daß dies unbeabsichtigt aus seiner Posi tion verschoben wird und dadurch den Fluiddruck in der Arbeitskammer verän dert. Dadurch verringert sich die Genauigkeit der Steuerung.

Wenn beispielsweise das Steuerventil in einer Position angeordnet ist, in der die Ventilbohrung quer und senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugaufbaus ver läuft, ist das Ventilglied in Querrichtung des Fahrzeugaufbaus verschiebbar. In diesem Falle kann es seitlichen Kräften bei der Kurvenfahrt ausgesetzt sein. Wenn das Fahrzeug beispielsweise durch eine Linkskurve fährt und nach rechts gerichteten Querkräften ausgesetzt ist, die eine Neigung des Aufbaus nach links bewirken, wird der Fluiddruck der Steuerventile der Aufhängung auf der rechten Seite des Fahrzeugs, d. h. des rechten Vorder- und Hinterrades, erhöht, so daß eine Neigung des Fahrzeugaufbaus nach rechts unterdrückt wird. Ande rerseits wird der Fluiddruck in der Arbeitskammer auf der linken Seite verrin gert, so daß die Hebekraft hier abnimmt. Wenn in diesem Falle die nach rechts gerichtete Querkraft auf das Ventilglied des Drucksteuerventils einwirkt, führt dies zu einer Verschiebung des Ventilgliedes. Wenn es dabei in eine Rich tung verschoben wird, in der der Fluiddruck auf der rechten Seite der Aufhän gung abnimmt und auf der linken Seite erhöht wird, wird die Neigung des Auf baus verstärkt.

Zur Vermeidung dieses Einflusses äußerer Kräfte auf das Drucksteuerventil kann es notwendig sein, die Bewegung des Ventilgliedes durch eine Feder zu verringern, die eine ausreichende Federkraft aufweist. Die Federkraft kann so gewählt werden, daß sie nicht durch die auftretenden äußeren Kräfte überwun den wird. Dies bedeutet jedoch einen Widerstand gegen die Steuerkräfte, die auf das Ventilglied zur Steuerung der Aufhängung ausgeübt werden. Die Ventil position in dem Drucksteuerventil soll mit ausreichend hoher Empfindlichkeit einstellbar sein, so daß die Dämpfungscharakteristik der Hydraulik-Zylinder rechtzeitig eingestellt werden kann. Dies erfordert einen kräftigen Antrieb für das Ventilglied und einen starken Strom zur Versorgung dieses Antriebs. Je größer die Leistung des Antriebes und je größer die Federkraft ist, desto sper riger wird das Drucksteuerventil insgesamt, so daß die Unterbringung in einem Fahrzeug schwierig wird.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine aktiv gesteuerte Radaufhängung zu schaffen, die es ermöglicht, äußere Kräfte weitgehend auszuschließen, oh ne daß die Leistung bzw. Größe der verwendeten Bauteile des Drucksteuerven tils vergrößert werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Pa tentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist das Drucksteuerventil so angeordnet, daß die Ventilboh rung, in der das Ventilglied verschiebbar ist, in Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft, da die in Längsrichtung gerichteten Kräfte kleiner sind als Querkräfte oder senkrechte Kräfte. Die Kraft einer Feder zur Abstützung des Ventilgliedes kann daher gering sein.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Radaufhän gung für Fahrzeuge
einen Zylinder zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radträger zur dreh baren Aufnahme eines Rades, der eine Arbeitskammer aufweist, die ein Ar beitsfluid aufnimmt und deren Volumen entsprechend einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger veränderbar ist, eine Fluid- Schaltung mit einer Fluiddruckquelle zum Zuführen eines unter Druck stehen den Arbeitsfluids,
ein Drucksteuerventil in der Fluid-Schaltung zur Steuerung des Fluiddrucks in der Arbeitskammer, welches Drucksteuerventil einen beweglichen Ventilkör per zur Erhöhung des Druckes in der Arbeitskammer in einem ersten Betriebs zustand und zur Verringerung des Drucks in der Arbeitskammer in einem zwei ten Betriebszustand aufnimmt,
eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Ventilgliedes entsprechend dem er sten und zweiten Betriebszustand, welche Steuereinrichtung das Ventilglied entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeugs einstellt,
welches Drucksteuerventil derart an dem Fahrzeugaufbau angebracht ist, daß die Verschiebungsachse des Ventilgliedes in bezug auf die Achse des Fahrzeug aufbaus zur Minimierung äußerer, auf das Ventilglied übertragender Kräfte an geordnet ist.

Vorzugsweise ist das Drucksteuerventil so angeordnet, daß die Verschie bungsachse des Ventilkörpers oder Ventilgliedes in Längsrichtung des Fahr zeugaufbaus verläuft.

Das Drucksteuerventil umfaßt vorzugsweise ein Gehäuse mit einem Einlaß, der mit einer Druckleitung der Fluid-Schaltung zur Zufuhr von Druckfluid verbun den ist, einen Auslaß in Verbindung mit einer Niederdruckleitung in der Fluid schaltung zum Ablassen von unter Druck stehendem Fluid, und einen Steueraus laß, der mit der Arbeitskammer verbunden ist. Eine Ventilbohrung nimmt einen Ventilkörper bzw. ein Ventilglied verschiebbar auf. Der Ventilkörper bzw. das Ventilglied sind über eine neutrale Position hinweg nach beiden Seitenver schiebbar. In der neutralen Position blockiert der Ventilkörper die Fluidver bindung zwischen dem Einlaß und dem Steuerauslaß sowie dem Auslaß und dem Steuerauslaß. Das Drucksteuerventil wird durch Verschiebung des Ventilkör pers über die neutrale Position hinweg von dem ersten in den zweiten Betriebs zustand und umgekehrt umgeschaltet.

Vorzugsweise wird der Ventilkörper bzw. das Ventilglied durch einen Antrieb derart in bezug auf die neutrale Position verschoben, daß in dem ersten Be triebszustand der Durchlaß von dem Einlaß zu dem Steuerauslaß und in dem zweiten Betriebszustand der Durchlaß von dem Steuerauslaß zu dem Auslaß gesteuert wird.

Das Drucksteuerventil ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Verschiebe achse des Ventilkörpers bzw. des Ventilgliedes senkrecht zu der Richtung der Rollkräfte und/oder senkrecht zu der Richtung der vertikalen Kräfte gerichtet ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines er findungsgemäßen aktiv gesteuerten Aufhängungssystems mit einem Proportionalventil als Drucksteuerventil;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Drucksteuerventils.

Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm für ein Beispiel einer hydraulischen Schaltung für das erfindungsgemäße System.

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem elektrischen Strom des Steuersignals des Ventilantriebs und dem Fluiddruck in der Arbeitskammer des Hydraulikzylin ders.

Im folgenden soll auf die Zeichnung, insbesondere Fig. 1 Bezug genommen werden. Eine aktiv gesteuerte Aufhängung eines Fahrzeugs ist so ausgelegt daß sie die Fahrzeughöhe und die Stellung des Fahrzeug-Aufbaus durch Unter drückung relativer Bewegungen zwischen dem Fahrzeugaufbau 10 und Radträ gern 24 FL, 24 FR, 24 RL und 24 RR regelt. Diese Radträger gehören zu vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts angeordneten Aufhängungsmecha nismen 14 FL, 14 FR, 14 RL und 14 RR und tragen drehbar entsprechende Räder 11 FL, 11 FR, 11 RL und 11 RR. Die Radträger sollen im folgenden generell mit der Bezugsziffer 24 bezeichnet werden. Die Aufhängungsmechanismen sollen durch die Bezugsziffer 14 gekennzeichnet werden. Die Aufhängungs-Mechanis men 14 FL, 14 FR, 14 RL und 14 RR weisen hydraulische Zylinder 26 FL, 26 FR, 26 RL und 26 RR auf, die ebenfalls nur mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet werden sol len.

Die Hydraulik-Zylinder 26 befinden sich zwischen dem Fahrzeug-Aufbau 10 und den Radträgern 24 und erzeugen eine Dämpfungskraft zur Unterdrückung einer relativen Verschiebung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger. Die Hydraulik-Zylinder 26 umfassen generell ein zylindrisches Gehäuse 26 a, in dem eine Zylinderkammer gebildet wird. Ein Kolben 26 c ist verschiebbar und gleitend innerhalb der Zylinderkammer des Hydraulik-Zylinders 26 angeordnet und bildet in dieser eine Arbeitskammer 26 d und eine Bezugsdruck-Kammer 26 e. Die Arbeitskammer 26 d kann mit der Bezugsdruck-Kammer 26 e über eine Drosselbohrung verbunden sein, die durch den Kolben hindurchgeht und eine ge drosselte Fluidverbindung herstellt. Der Kolben 26 c ist mit den Radträger 24 mit Hilfe einer Kolbenstange 26 b verbunden. Eine Schraubenfeder 36, die bei dem gezeigten Aufhängungssystem verwendet wird, muß nicht die bei üblichen Aufhängungen erforderliche Federkraft, sondern nur eine Federkraft besitzen, durch die der Aufbau über dem Radträger gehalten wird.

Die Arbeitskammer 26 d des Hydraulik-Zylinders 26 ist mit einem der Druck steuerventile 28 FL, 28 FR, 28 RL, 28 RR über eine Drucksteuerleitung 38 verbun den. Die Drucksteuerventile sollen im folgenden ebenfalls nur mit der Bezugs ziffer 28 bezeichnet werden. Sie sind ihrerseits über eine Zufuhrleitung 35 und eine Auslaßleitung 37 mit einer Druckquelle 16 verbunden. Eine Zweigleitung der Drucksteuerleitung 38 ist mit einem Druckspeicher 34 über einen Strö mungsbegrenzer, etwa eine Drossel 32 verbunden. Ein weiterer Druckspeicher 18 befindet sich in der Zufuhrleitung 35 und speichert überschüssigen Druck, der von der Druckquelle 16 erzeugt wird.

Die Drucksteuerventile 28 umfassen, wie in Fig. 1 nicht gezeigt ist, elek trisch oder elektromagnetisch betriebene Betätigungsorgane, etwa Magnet ventile. Auf Fig. 2 wird Bezug genommen. Die Betätigungsorgane sind mit ei ner Steuereinheit 22 verbunden, die einen Mikroprozessor umfaßt. Die Steuer einheit 22 steht mit einer Anzahl von Fahrzeug-Höhenmessern 21 in Verbin dung, die den jeweiligen Aufhängungs-Mechanismen zugeordnet sind und die relative Höhe des Fahrzeug-Aufbaus 10 in bezug auf den jeweiligen Radträger 24 abtasten und ein Signal h ₁, h ₂, h ₃, h ₄ abgeben, das der Fahrzeughöhe ent spricht. Die Steuereinheit 22 steht weiterhin mit einem Beschleunigungssen sor 23 für Seitenbeschleunigungen und einem Beschleunigungssensor 25 für längsgerichtete Beschleunigungen etc. in Verbindung und nimmt die für den Fahrzustand aussagefähigen Parameter auf. Aufgrund dieser Parameter ein schließlich desFahrzeughöhensignals, eines der seitlichen Beschleunigung entsprechenden Signals Gy des Sensors 23 und eines der Längsbeschleunigung entsprechenden Signals Gx des Beschleunigungssensors 25 etc. führt die Steu ereinheit 22 eine Aufhängungs-Steuerung zur Unterdrückung von Roll-, Tauch- und Wippbewegungen durch.

Während die einzelnen Sensoren, wie etwa der Höhenmesser, der einen Stoß sensor umfaßt, der Beschleunigungssensor 23 für seitliche Beschleunigungen und der Beschleunigungssensor 25 für Längsbeschleunigungen vorgesehen sind, ist es möglich, diese Sensoren durch andere Sensoren zu ersetzen oder andere Sensoren hinzuzuführen, die die Betriebsparameter der Fahrzeug-Aufhängung während der Bewegung des Fahrzeugs erfassen. Beispielsweise können die Hö hen- oder Stoßsensoren, die bei der dargestellten Ausführungsform vorgese hen sind, ersetzt werden durch Beschleunigungssensoren für senkrechte Be schleunigungen. Die Beschleunigungssensoren für die seitliche Beschleunigung können ersetzt werden durch Lenkwinkelsensoren zur Überwachung der Len kung und damit zur Ermittlung der Seitenkräfte, die auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt werden. In diesem Falle kann ein Parameter verwendet werden, der repräsentativ ist für die Lenkwinkeländerung in Kombination mit der Fahr zeuggeschwindigkeit, da die Fahrzeuggeschwindigkeit das Rollmoment des Fahrzeugs während eines Lenkvorganges beeinflußt.

Wie in Fig. 2 im einzelnen gezeigt ist, umfaßt ein Drucksteuerventil 28 ein Proportionalventil und wird gesteuert durch einen elektrischen Strom als Steuersignal der Steuereinheit 22 zur Veränderung der Ventilposition ent sprechend einer Änderung des Stromwertes des Steuersignals. Generell steu ert das Drucksteuerventil 28 die Menge des in die Arbeitskammer 26 d eingelei teten und aus dieser abgeleiteten Druckfluids und damit den Druck in der Ar beitskammer. Der Druck des Druckfluids bestimmt die Dämpfungskraft, die ei ner Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugaufbau 10 und dem Radträger 24 entgegengesetzt wird. Die Charakteristik des Aufhängungsmechanismus än dert sich mit dem Fluiddruck in der Arbeitskammer zwischen der härtesten und der weichsten Charakteristik.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 umfaßt das Drucksteuerventil ein Ge häuse 42 mit einer Ventilbohrung 44, die durch eine Trennwand 46 in eine Ven tilkammer 42 L und eine Steuerkammer 42 U unterteilt ist. Die Trennwand 46 weist einen Durchlaß 46 A zur Verbindung der Kammern 42 U, 42 L auf. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Kammern 42 U, 42 L in Reihe zueinander beiderseits des Durch lasses 46 A angeordnet. Parallel zu einem Abschnitt der Trennwand 46, der sich senkrecht zu der Achse der Ventilkammer 42 L und der Steuerkammer 42 U er streckt, ist eine Trennplatte 50 mit fester Drosselbohrung vorgesehen. Die Drosselbohrung der Trennplatte 50 ist im wesentlichen mit dem Durchlaß 46 A ausgerichtet. Die Trennwand 46 und die Trennplatte 50 bilden miteinander eine Vorkammer PR.

Ein Ventilkörper 52 ist gleitend verschiebbar in der Ventilkammer 42 L ange ordnet. Der Ventilkörper 52 begrenzt eine obere Rückkopplungskammer FU zwi schen seinem oberen Ende und der Trennplatte 50 sowie eine untere Rückkopp lungskammer FL zwischen dem unteren Ende und dem Boden der Ventilkammer 42 L. Federn 60 U und 60 L sind in der oberen und unteren Rückkopplungskammer FU, FL angeordnet und üben eine Federkraft auf den Ventilkörper 52 zur fe dernden Unterdrückung von Bewegungen des Ventilkörpers aus. Die Federkraft der Federn 60 U, 60 L ist so eingestellt, daß sie im Gleichgewicht den Ventilkör per 52 in einer neutralen Position halten, wenn der Fluiddruck in der oberen und unteren Rückkopplungskammer FU, FL ausgeglichen ist. Die Ventilkammer 42 L steht mit der Zufuhrleitung 35 über einen Einlaß 54 S in Verbindung, während die Auslaßleitung 37 über einen Auslaß 54 r mit der Ventilkammer verbunden ist. Ferner besteht eine Verbindung zwischen der Ventilkammer und der Druck steuerleitung 38 über einen Steuerauslaß 54 c. Der Ventilkörper 52 blockiert in der neutralen Position eine Fluidverbindung zwischen der Drucksteuerkammer PC und dem Einlaß 54 s sowie dem Auslaß 54 r. Solange daher der Ventilkörper 52 in der neutralen Position steht, wird der Fluiddruck in dem Hydrauliksystem stromabwärts des Drucksteuerventils 28 einschließlich der Arbeitskammer 26 d in dem Hydraulik-Zylinder 26 konstant gehalten.

Der Ventilkörper 52 besteht auszwei Abschnitten 52 a, 52 b, die durch eine Ver bindungsstange 52 e geringeren Durchmessers verbunden sind. Der Abschnitt 52 a grenzt an die untere Rückkopplungskammer FL und ist von seinem Ende her dem Fluiddruck in dieser Kammer ausgesetzt. Der andere Abschnitt 52 b grenzt an die obere Rückkopplungskammer FU und ist von seinem Ende her dem Fluid druck in dieser Kammer ausgesetzt. Die Verbindungsstange 52 e zwischen den Abschnitten 52 a und 52 b begrenzt zusammen mit der Umfangswand der Ventil kammer 42 l eine Drucksteuerkammer PC. Ein Fluidkanal 52 d durchdringt den Ventilkörper 52. Der Fluidkanal 52 d ist an einem Ende mit der Drucksteuerkam mer PC und am anderen Ende mit der unteren Rückkopplungskammer FL verbun den. Eine Drosselstelle 52 f befindet sich in dem Fluidkanal 52 d und begrenzt den Fluidstrom durch den Kanal.

Ein Ventilglied 48 liegt innerhalb der Steuerkammer 42 U und ist in dieser ver schiebbar. Das Ventilglied 48 weist einen Ventilkopf 48 a auf, der eine im we sentlichen konische Form besitzt. Der Ventilkopf 48 a liegt dem Durchlaß 46 A in der Trennwand 46 gegenüber. Das Ventilglied 48 ist einem Proportionalmag neten 29 zugeordnet der das Betätigungsorgan bildet. Der Proportionalmagnet 29 umfaßt ein Gehäuse 62, das fest mit dem Ventil-Gehäuse 42 verbunden ist und im Inneren einen Kolben 66 aufnimmt. Der Kolben besitzt eine Kolbenstange 66 A. Das Ende der Kolbenstange 66 A wird in Berührung gehalten mit dem Ende des Ventilgliedes 48, das dem Ventilkopf 48 a gegenüberliegt. Das Ventilglied 48 wird daher axial mit Hilfe des Kolbens 66 verschoben, so daß die Durchlaß öffnung des Durchlasses 46 A entsprechend der Position der Kolbenstange 66 A geändert werden kann. Eine Einstellung der Durchlaßfläche des Durchlasses 46 A führt zu Änderungen des Fluiddrucks in der Vorkammer PR.

Zur Steuerung der Position des Kolbens 66 und der Kolbenstange 66 A ist eine Magnetspule 68 in dem Gehäuse 62 vorgesehen, die den Kolben 66 umgibt. Der Innenraum des Gehäuses 62 ist mit der Steuerkammer 42 U zur Herstellung ei ner Fluidverbindung verbunden. Der Kolben 66 ist mit einem Fluidkanal 66 B ver sehen, der den oberen und unteren Teil des Inneren des Gehäuses 62 verbindet. Der Druck in dem oberen und unteren Teil des Gehäuses 62 ist daher gleich dem Druck in der Steuerkammer 42 U. Damit wird ausgeschlossen, daß ein Fluid druck die Stellung des Ventilgliedes und des Kolbens beeinflußt, so daß die Po sition des vorderen Endes der Kolbenstange 66 A allein abhängt von der Erregung der Magnetspule 68.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Ventilglied 48 einen zylindrischen Ab schnitt 48 B größeren Durchmessers auf, der die Steuerkammer 42 U in obere und untere Abschnitte 42 Uu, 42 Ul unterteilt. Die beiden Abschnitte 42 Uu und 42 Ul sind mit der Auslaßöffnung 54 r über eine Rückleitung PT verbunden. Eine mehrstufige Drosselstelle Pr ist in der Rückleitung PT zur Begrenzung des Fluidstroms angeordnet. Die mehrstufige Drosselstelle Pr umfaßt eine Anzahl von Streifen mit Durchgangsbohrungen und ist so gestaltet, daß eine der Boh rungen auf der stromaufwärtigen Seite im wesentlichen eine Drosselung des Fluidstroms bewirkt, wenn der Fluidstrom gleichmäßig strömt, während alle Bohrungen der jeweiligen Streifen gleichermaßen den Fluidstrom drosseln, wenn der Fluidstrom gestört ist und nicht gleichmäßig strömt. Daher bewirkt die mehrstufige Drosselstelle eine größere Drosselung des Fluidstroms bei unregelmäßigem oder gestörtem Strom als bei gleichmäßigem Strom. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die mehrstufige Drosselstelle Pr stromaufwärts der oberen und unteren Abschnitte 42 Uu, 42 Ul der Steuerkammer vorgesehen. Ei nerseits ist eine feste Drosselstelle Pd in einer Position stromabwärts des unteren Abschnitts 42 Ul und stromaufwärts des oberen Abschnitts 42 Uu ange ordnet. Die Vorkammer PR steht mit dem Einlaß 54 s über einen Kanal PP in Ver bindung. Eine mehrstufige Drosselstelle Qp, die ähnlich aufgebaut ist wie die mehrstufige Drosselstelle Pr, befindet sich in dem Kanal PP.

Eine feste Drosselstelle Pro liegt in dem Auslaß 54 r und begrenzt den austre tenden Fluidstrom. Der Durchmesser des Fluidstroms an der Drosselstelle Pro wird so eingestellt, daß sich eine große Drosselung gegenüber einem pulsie renden Fluidstrom ergibt, bei dem sich der Fluiddruck mit einer Frequenz von etwa 1 Hz zyklisch ändert.

Wie weiterhin aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Drucksteuerventil 28 so angeord net, daß die Achse der Ventilbohrung 44 parallel zu der Längsachse des Ven tilgehäuses gerichtet ist. Die Längsbeschleunigung, die auf das Fahrzeug aus geübt wird, ist wesentlich geringer als die Querbeschleunigung und die senk rechte Beschleunigung. Wenn daher das Drucksteuerventil 28 so angeordnet ist, daß das Ventilglied 48 und der Ventilkörper 52 in Längsrichtung verschiebbar sind, wird der Einfluß der von außen ausgeübten Beschleunigungen mini miert.

Fig. 3 zeigt den Schaltungsaufbau eines Beispiels einer Hydraulikschaltung, die auf die dargestellte Ausführungsform des aktiv gesteuerten Aufhängungs systems anwendbar ist. Die Druckquelle 16 umfaßt eine Fluidpumpe und ist mit einem Fluidbehälter 16 a über eine Saugleitung 201 verbunden. Die Fluidpumpe 16 ist einer Antriebsmaschine 200 zugeordnet und wird durch deren Ausgangs- Drehmoment angetrieben. Der Auslaß der Druckquelle 16, durch den Druckfluid abgegeben wird, ist mit dem Einlaß 54 s des Drucksteuerventils 28 über die Zu fuhrleitung 35 verbunden. Ein Druckregler 202 befindet sich in der Zufuhrlei tung 35 zur Unterdrückung eines pulsierenden Stroms des Arbeitsfluids und zur Regelung des Ausgangsdruckes der Druckquelle 16, der an das Drucksteuerven til 28 gelangt. Eine Rückleitung 39 ist mit der stromaufwärtigen Seite des Druckreglers 202 und andererseits mit der stromaufwärtigen Seite des Ein lasses der Druckquelle 16 verbunden, sodaß überschüssiger Druck, der sich zwischen der Druckquelle 16 und dem Druckregler 202 bildet, zur Einlaßseite der Druckquelle zurückgeleitet wird.

Ein Druckspeicher 203 befindt sich ebenfalls in der Zufuhrleitung 35 und nimmt aus dieser Leitung Druckfluid zum Aufbauen eines Druckes auf. Ein Rück schlagventil 204 ist in der Zufuhrleitung 35 stromaufwärts des Abzweigs zum Druckspeicher 203 angeordnet.

Eine weitere Rückleitung 205 befindet sich zwischen der Zufuhrleitung 35 in einer Position zwischen dem Druckregler 202 und dem Rückschlagventil 204 einerseits und der Auslaßleitung 37. Ein Überdruckventil 206 ist in der Rück leitung 205 angeordnet. Das Überdruckventil 206 spricht auf den Fluiddruck in der Zufuhrleitung 35 an, sofern dieser oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, und läßt einen Teil des Arbeitsfluids in die Auslaßleitung ab, so daß der Druck in der Zufuhrleitung 35 unterhalb eines vorgegebenen Druckes gehalten wird.

Andererseits befindet sich ein Schließventil 207 in der Rückleitung 37. Das Schließventil 207 ist über eine Steuerleitung 208 mit der Zufuhrleitung 35 in einer Position stromabwärts des Rückschlagventils 204 verbunden und nimmt über die Steuerleitung 208 einen Steuerdruck auf. Das Schließventil 207 ist so aufgebaut, daß es in einer offenen Stellung steht, solange der Steuerdruck in der Steuerleitung 208 bei einem Druck liegt, der höher als oder gleich einem vorgegebenen Druck ist. In der offenen Position hält das Schließventil eine Fluidverbindung zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite aufrecht, so daß das Arbeitsfluid in der Auslaßrichtung 37 zum Behälter 16 a zurückströmen kann. Andererseits spricht das Schließventil 207 auf den Steuerdruck an, so fern dieser unter den vorgegebenen Wert abfällt, und gelangt damit in die ge schlossene Stellung. In der geschlossenen Stellung blockiert das Schließventil die Fluidverbindung zwischen dem Auslaß 54 r des Drucksteuerventils 28 und dem Behälter 16 a.

Parallel zu dem Schließventil 207 ist ein Überdruckventil 209 angeordnet. Das Überdruckventil 209 liegt in einer Bypass-Leitung 210, die die stromaufwär tige Seite und die stromabwärtige Seite des Schließventils 207 verbindet. Das Überdruckventil 209 wird normalerweise geschlossen gehalten und unter bricht damit die Fluidverbindung. Andererseits spricht das Überdruckventil 209 auf den Fluiddruck in der Auslaßleitung 37 stromabwärts des Ventils an, und sofern dieser Druck höher als ein vorgegebener Wert, beispielsweise 30 kg/cm² ist, wird das Überdruckventil geöffnet, so daß eine Fluidverbindung zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Schließventils 207 gebildet und übermäßiger Druck auf der stromaufwärtigen Seite durch die Auslaßleitung 37 abgelassen werden kann. Das Überdruckventil 209 begrenzt daher den Maximaldruck auf den vorgegebenen Druck. Der vor gegebene Druck des Überdruckventils 209 entspricht einem vorgegebenen ver setzten Druck.

Ein Ölkühler 211 liegt in der Auslaßleitung 37 und kühlt das in den Behälter 16 a zurückkehrende Arbeitsfluid.

Bei dieser Hydraulik-Schaltung wird die Pumpe der Druckwelle 16 durch die Antriebsmaschine 200 angetrieben, so daß Druckfluid abgegeben wird, solange die Maschine läuft. Das Druckfluid gelangt vom Auslaß der Fluidquelle 16 zu dem Drucksteuerventil 28 über die Zufuhrleitung 35, die den Druckregler202 und das Rückschlagventil 204 enthält, Wenn das Drucksteuerventil 28 eine Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 54 s und dem Steuerauslaß 54 c herstellt, strömt Druckfluid durch das Drucksteuerventil 28 in die Arbeitskammer 26 d des Hydraulik-Zylinders 26.

Wenn das Drucksteuerventil 28 andererseits die Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 54 s und der Drucksteuerkammer PC unterbricht, nimmt der Druck in der Zufuhrleitung 35 zu. Wenn der Druck in der Zufuhrleitung 35 einen vorgege benen Wert erreicht hat, der dem Einstelldruck des Überdruckventils 206 in der Rückleitung 205 entspricht, wird der Druck in die Auslaßleitung 37 über das Überdruckventil 206 abgegeben, so daß das entsprechende Fluid in den Behälter 16 a zurückkehrt.

Der Druck in der Zufuhrleitung 35 gelangt ebenfalls über die Steuerleitung 208 an das Schließventil 207. Wie zuvor erläutert wurde, befindet sich das Schließventil 207 in einer offenen Stellung, solange der Steuerdruck, der durch die Leitung 208 eintritt, höher ist als ein vorgegebener Wert. Daher wird die Fluidverbindung zwischen dem Drucksteuerventil 28 und dem Behälter 16 a aufrecht erhalten. In dieser Stellung wird das Arbeitsfluid über die Auslaßlei tung 37 und das Schließventil 207 sowie den Ölkühler 211 in den Behälter 16 a zurückgeleitet.

Selbst in der offenen Stellung dient das Schließventil 207 als Strömungswi derstand. Daher ist der Fluiddruck in der Auslaßleitung stromaufwärts des Schließventils 207 höher, d. h. höher als der Einstelldruck des Überdruckventils 209. Dieses wird daher geöffnet und gestattet einen Druckabbau über die Bypass-Leitung 210.

Wenn die Antriebsmaschine 200 stehenbleibt, gibt die Druckquelle 16 keinen weiteren Druck ab. Dadurch fällt derDruck in der Zufuhrleitung 35 ab. Aufgrund dieses Druckabfalles fällt auch der Steuerdruck in der Steuerleitung 208, die mit dem Schließventil 207 verbunden ist. Sobald der Druck einen bestimmten Wert unterschreitet, wird das Schließventil 207 geschlossen, so daß es eine Fluidverbindung unterbricht. Folglich wird der Druck in der Auslaßleitung 37 stromaufwärts des Schließventils 207 gleich dem Druck in der Arbeitskammer 26 d. Selbst im Falle eines Leckdurchganges durch Zwischenräume zwischen dem Ventilkörper 52 und der Innenwand der Ventilbohrung wird daher der Fluiddruck in der Arbeitskammer nicht abgelassen.

Fig. 4 zeigt die Änderung des Druckes des Arbeitsfluids in der Arbeitskammer 26 d des Hydraulik-Zylinders 26 in Abhängigkeit von Änderungen des jeweiligen Wertes des Steuersignals das an den Proportionalmagneten 29 des Drucksteu erventils 28 gelangt. Der hydraulische Druck in der Arbeitskammer 26 d ändert sich zwischen einem maximalen Druck P _max, der der Sättigungsdruck der Druckquelle 16 ist, und einem kleinsten Druck P _min, der eingestellt wird ent sprechend einer Rauschkomponente in dem Steuersignal. Wie aus Fig. 4 her vorgeht, entspricht der maximale Druck P _max dem maximalen Strom I _max des Steuersignals, und der Druck P _min entspricht dem kleinsten Strom I _min des Signals. Ferner ist der hydraulische Druck, der mit P _n bezeichnet ist, der neu trale Druck, der dem neutralen Strom I _n entspricht. Der neutrale Strom I _n liegt bei einem mittleren Wert zwischen dem maximalen und dem minimalen Strom I _max, I _min.

Anschließend soll die Arbeitsweise des Drucksteuerventils 28 in bezug auf die Steuerung der Aufhängungscharakteristik und die Absorption von Stößen er läutert werden.

Im allgemeinen liefert die Fluidquelle 16 einen vorgegebenen Betriebsdruck für die Zufuhrleitung 35 von beispielsweise 80 kg/cm².

Wenn das Fahrzeug gleichmäßig auf einer glatten Straßenoberfläche gefahren wird, wird der Strom des Steuersignals, der an den Proportionalmagneten 29 des Drucksteuerventils 28 gelangt, auf dem neutralen Wert I _n gehalten. Solan ge der neutrale Steuerstrom I _n an den Proportionalmagneten 29 gelangt, wird die Magnetspule 68 mit einem Strom erregt, der diesem neutralen Strom I _n ent spricht, so daß das Ventilglied 48 in die entsprechende Position gelangt. In dieser Position ist der Strömungswiderstand an dem Durchlaß 46 A, der durch den Ventilkopf 48 A des Ventilgliedes 48 bestimmt wird, auf dem neutralen Wert. In dieser Stellung des Ventilgliedes 48 ist der Steuerdruck P _p in der Vor kammer PR ebenfalls ein neutraler Druck P _n. Der Druck in der Steuerkammer PC und am Steuerauslaß 54 c ist gleich dem Druck in der Arbeitskammer 26 d des Hydraulik-Zylinders 26, und der Fluiddruck in der oberen und unteren Rückkopp lungskammer FU und FL steht im Gleichgewicht. Der Ventilkörper 52 wird in der neutralen Position gehalten und unterbricht dabei die Verbindung zwischen dem Einlaß 54 s, dem Auslaß 54 r und dem Steuerauslaß 54 c. Der Steuerdruck in der Steuerkammer PC ist der neutrale Druck P _n.

Wenn unter diesen Umständen kleine Stöße mit relativ hoher Frequenz von der Straße über die Fahrzeugräder ausgeübt werden, werden sie durch die Fluid verbindung zwischen der Arbeitskammer 26 d und dem Druckspeicher 34 über die Drosselstelle 32 absorbiert. Die Drosselung in der Drossel 32 dient zur Ab sorption der Energie der Auf- und Abbewegung. Daher können keine Stöße mit hoher Frequenz absorbiert werden, so daß sie nicht auf den Fahrzeugaufbau übertragen werden.

Wenn der Kolben 26 c in Aufwärtsrichtung innerhalb der Arbeitskammer 26 d verschoben wird, steigt der Fluiddruck in der Arbeitskammer und damit zu gleich der Steuerdruck im Steuerauslaß 54 c. Der Steuerdruck P _c wird höher als der Druck P _p in der Vorkammer PR. Dies führt dazu, daß der Fluiddruck in der un teren Rückkopplungskammer FL gegenüber dem Druck in der oberen Rückkopp lungskammer FU erhöht wird. Dadurch wird der Ventilkörper 52 nach oben ver schoben, bis eine Fluidverbindung zwischen dem Auslaß 54 r und dem Steuer auslaß 54 c entsteht. Der Druck in dem Steuerauslaß 54 c kann über die Auslaß leitung 37 abgebaut werden. Dies wiederum bewirkt einen Druckabfall im Steuerauslaß 54 c, so daß der Steuerdruck P _c geringer wird als der Druck P _p in der Vorkammer PR. Der Fluiddruck in der oberen Rückkopplungskammer FU wird größer als derjenige in der unteren Rückkopplungskammer FL. Der Ventilkörper 52 wird nach unten verschoben und stellt eine Fluidverbindung her zwischen dem Einlaß 54 s und dem Steuerauslaß 54 c. Das unter Druck stehende Arbeits fluid in der Zufuhrleitung 35 gelangt damit wiederum in die Arbeitskammer 26 d überden Steuerauslaß 54 c, so daß sich der Fluiddruck wieder erhöht, Durch Wiederholung dieser Zyklen wird ein Druckausgleich hergestellt zwischen dem Druck am Steuerauslaß 54 c und demjenigen in der Vorkammer PR. Der Steuer druck P _c und der Fluiddruck in der Arbeitskammer 26 d werden auf den Pilot druck in der Vorkammer eingestellt.

Während der zuvor beschriebenen Einstellung des Druckes dient die feste Dros selöffnung Pro zur Begrenzung des Fluidstroms von dem Steuerauslaß 54 c zu der Rückleitung 37. Diese Drosselung an der Drosselstelle Pro dient als Wider stand gegen die Auf- und Abbewegung des Kolbens 26 c und zur Dämpfung oder Absorption von Energie, die zu Wippbewegungen des Fahrzeugaufbaus führen würde. Ferner wird, wie dargelegt, Arbeitsfluid in der Vorkammer PR im allge meinen durch den Kanal PP über die mehrstufige Drosselstelle Qp eingeleitet und durch den Kanal PT über den unteren Abschnitt 42 UI der Steuerkammer 42 U und die mehrstufige Drosselstelle Pr zurückgeführt. Solange der Fluidstrom in der Rückleitung PT nicht gestört und damit gleichmäßig ist, bewirkt die stromaufwärtige Drosselöffnung Pr′ eine Begrenzung des Fluidstroms. Diese Begrenzung ist relativ gering, so daß eine ausreichende Ansprech-Charakteri stik durch Reduktion des Druckes in der Vorkammer erreicht wird. Wenn ande rerseits das Arbeitsfluid, das aus der Steuerkammer 42 U austritt, mit dem Ar beitsfluid aus der Vorkammer PR zusammentrifft, wird ein Gegendruck in dem Auslaß 54 r erzeugt, so daß die Strömung in dem Kanal PT gestört und instabil wird. Dies bewirkt einen Rückstau des Druckfluids von dem Auslaß 54 r zu der Vorkammer PR. In diesem Falle werden alle Bohrungen in der mehrstufigen Drosselstelle Pr wirksam, so daß sie einen größeren Strömungswiderstand hervorrufen, als es bei einem gleichmäßigen Strom der Fall ist. Dadurch wird ein Einfluß des Gegendrucks am Auslaß 54 r vermieden.

Bei Auf- und Abbewegungen des Kolbens 26 c wird der Ventilkörper 52 nach oben und unten verschoben, so daß er die entsprechende Energie aufnimmt und den Fluiddruck in der Arbeitskammer 26 d des Hydraulik-Zylinders 26 auf dem neu tralen Wert hält.

Wenn andererseits die Steuerung eine Rollbewegung unterdrücken soll, die sich aus seitlichen Beschleunigungen des Fahrzeugaufbaus ergibt, wird der Steuer signalstrom auf der Basis der seitlichen Beschleunigung ermittelt, die durch den Beschleunigungssensor 23 erfaßt wird. Zur Unterdrückung von Rollbewe gungen des Fahrzeugaufbaus wird der Fluiddruck in der Arbeitskammer 26 d des Hydraulik-Zylinders 26 des Radträgers auf der Seite, in der der Fahrzeugaufbau unter die neutrale Position abgesenkt ist, erhöht, so daß diese Absenkbewe gung des Fahrzeugaufbaus unterdrückt wird. Auf der anderen Seite wird der Fluiddruck in der Arbeitskammer 22 d des Hydraulik-Zylinders 26, der sich auf der Seite befindet, auf der der Fahrzeugaufbau über die neutrale Stellung hin weg angehoben wird, verringert, so daß diese Hubbewegung des Fahrzeugauf baus reduziert wird. Daher werden zur Steuerung des Druckes in den Arbeits kammern 26 d der Hydraulik-Zylinder 26 auf beiden Seiten Steuerstromwerte erzeugt, die über den neutralen Wert I _n hinweg erhöht und verringert wer den.

Wenn beispielsweise eine Rollbewegung durch eine Linkskurve des Fahrzeugs hervorgerufen wird, wird der Steuerstrom für die Proportionalmagneten 29 der Drucksteuerventile 28 der Hydraulik-Zylinder 26 FR und 26 RR auf der vor deren und hinteren rechten Seite über den neutralen Wert I _n hinweg vergrößert, und der Steuerstrom der Proportionalmagneten der Drucksteuerventile 28 der linken Hydraulik-Zylinder 26 FL und 26 RL wird unter den neutralen Wert I _n ver ringert. Durch den Steuerstrom, der an die Proportionalmagneten 29 gelangt, werden die Magnetspulen 68 so erregt, wie es den Steuersignalströmen ent spricht, so daß die Ventilglieder 48 in die jeweiligen Stellungen gelangen. Durch Änderung der Position der Ventilglieder 48 verändert sich die Größe der Strömungsbegrenzung an den Durchlässen 46 A und damit der Druck P _p in der Vorkammer PR. Da die Fluiddrücke in den Arbeitskammern 26 d gleich den Drücken P _p sind, kann die Aufhängungscharakteristik der jeweiligen Hydrau lik-Zylinder 26 entsprechend eingestellt werden.

Eine Steuerung zur Unterdrückung von Tauchbewegungen oder Wippbewegungen kann in derselben Weise durchgeführt werden, wie sie oben in bezug auf die Rollbewegungen beschrieben worden ist.

Das erfindungsgemäße Drucksteuerventil ist so angeordnet, daß die Achse der Ventilbohrung 44 parallel zur Längsachse des Fahrzeugaufbaus verläuft. Be schleunigungen, die in Längsrichtung auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt werden, sind kleiner als Querbeschleunigungen oder senkrechte Beschleunigungen. Da her werden durch eine Anordnung des Ventils, bei dem das Ventilglied 48 und der Ventilkörper 52 in Längsrichtung verschiebbar sind, Einflüsse durch Beschleu nigungskräfte stark verringert.

Claims

1. Radaufhängung für Fahrzeuge, mit
einem Zylinder (26) zwischen einem Fahrzeugaufbau (10) und einem Radträger (24) zur drehbaren Aufnahme eines Rades (11), der eine Arbeitskammer (26 d) aufweist, die ein Arbeitsfluid aufnimmt und deren Volumen entsprechend einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger veränder bar ist,
einer Fluid-Schaltung mit einer Fluiddruckquelle (16) zum Zuführen eines un ter Druck stehenden Arbeitsfluids, und
einem Drucksteuerventil (28) in der Fluid-Schaltung zur Steuerung des Fluid drucks in der Arbeitskammer (26 d), welches Drucksteuerventil ein bewegli ches Ventilglied (48, 52) zur Erhöhung des Drucks in der Arbeitskammer (26 d) in einem ersten Betriebszustand und zur Verringerung des Drucks in der Ar beitskammer in einem zweiten Betriebszustand aufnimmt,
gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (29, 66) zur Steuerung des Ventilgliedes (48, 52) entsprechend dem ersten und zweiten Betriebszustand, welche Steuereinrichtung das Ventilglied entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeuges einstellt,
welches Drucksteuerventil (28) derart an dem Fahrzeugaufbau (10) angebracht ist, daß die Verschiebungsachse des Ventilgliedes in bezug auf die Achse des Fahrzeugaufbaus zur Minimierung äußerer, auf das Ventilglied übertragener Kräfte angeordnet ist.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver schiebungsachse des Ventilgliedes (48, 52) parallel zur Längsachse des Fahr zeugaufbaus (10) liegt.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (28) ein Gehäuse (42) umfaßt, das einen Einlaß (54 s) in Ver bindung mit einer Druck-Zufuhrleitung, einen Auslaß (54 r) in Verbindung mit einer Druck-Auslaßleitung (37) und einen Steuerauslaß (54 c) in Verbindung mit der Arbeitskammer (26 d) aufweist, in welchem Gehäuse eine Ventilboh rung (44) vorgesehen ist, in dem das Ventilglied (48, 52) axial verschiebbar ist.

4. Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ven tilglied (52) über eine neutrale Position hinweg verschiebbar ist, in der er die Fluidverbindung zwischen dem Zufuhr-Einlaß (54 s) und dem Steuerauslaß (54 c) und zwischen dem Auslaß (54 r) und dem Steuerauslaß (54 c) unter bricht.

5. Radaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daßdas Ven tilglied (52) bei der Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebs zustand über die neutrale Stellung hinweg verschiebbar ist.

6. Radaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu ereinrichtung für diePosition des Ventilgliedes (48) in bezug auf die neutrale Position den Fluidstrom von dem Zufuhr-Einlaß (54 s) zu dem Steuerauslaß (54 c) im ersten Betriebszustand und von dem Steuerauslaß (54 c) zu dem Aus laß (54 r) im zweiten Betriebszustand freigibt.

7. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (28) derart an dem Fahrzeugaufbau (10) angeordnet ist, daß die Verschiebungsachse des Ventilgliedes (48, 52) senkrecht zur Achse senk rechter, auf den Fahrzeugkörper ausgeübter Kräfte liegt.