DE4211628A1 - Aktives Federungssystem für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Federungssystem für Fahrzeuge, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges, aktives Federungssystem ist in dem US-Patent 2,338,897 beschrieben und weist an einer Fahr­ zeugachse jeweils zwischen einem Radführungselement und dem Fahrzeugoberbau eine Luftfeder mit einem kompressi­ blen Gasraum auf, der über eine Leitung mit einer zuge­ ordneten Steuergaskammer verbunden ist, die im Volumen über einen Steuerkolben veränderbar ist. Die beiden an einer Fahrzeugachse jeweils einem Fahrzeugrad zugeordne­ ten Steuergaskammern sind in einem festen Gehäuse ausge­ bildet und von einem gemeinsamen Steuerkolben getrennt, der über ein Gestänge mit einer schwenkbaren Masse ver­ bunden ist, die um einen von der Querbeschleunigung des Fahrzeugs abhängigen Winkel in Querrichtung verschwenkbar ist. Durchfährt das Fahrzeug eine Kurve, so verschwenkt die Masse entsprechend der auftretenden Querbeschleuni­ gung, wodurch der Steuerkolben durch Verkleinerung der dem kurvenäußeren Fahrzeugrad zugeordneten Steuergaskam­ mer den Druck in der Gaskammer der Luftfeder des kur­ venäußeren Fahrzeugrades erhöht und gleichzeitig durch Vergrößerung der dem kurveninneren Fahrzeugrad zugeordne­ ten Steuergaskammer den Druck in der Gaskammer der Luft­ feder des kurveninneren Fahrzeugrades so vermindert, daß der Fahrzeugoberbau in seiner Normallage verbleiben soll. Besonders nachteilig ist, daß trotz der am Steuerkolben entgegenwirkenden Druckkräfte der beiden Steuergaskammern eine große Verstellkraft an dem Steuerkolben erforderlich ist, wenn das Fahrzeug beispielsweise mit maximaler Quer­ beschleunigung eine Kurve durchfährt. Die großen Ver­ stellkräfte des Steuerkolbens erfordern eine große Masse, die das Fahrzeuggewicht und den erforderlichen Bauraum erhöht. Zum Verschwenken der Masse ist ein entsprechender Freiraum vorzusehen. Mit dem Federungssystem kann eine Wankbewegung beim Durchfahren einer Kurve nicht vollstän­ dig vermieden werden, da die Verkleinerung des Volumens der kurvenäußeren Steuergaskammer der Vergrößerung des Volumens der kurveninneren Steuergaskammer entspricht. Aufgrund der polytropen Zustandsänderungen der in den Gasräumen und in den Steuergaskammern eingeschlossenen Luft müßte jedoch zur Vermeidung von Wankbewegungen des Fahrzeugoberbaus bei Kurvenfahrt über den Steuerkolben dem kurvenäußeren Gasraum durch entsprechende Verkleine­ rung der zugeordneten Steuergaskammer ein kleineres Luft­ volumen zugeführt werden, als der kurveninneren Gaskammer durch entsprechende Vergrößerung der zugeordneten Steuer­ gaskammer entnommen wird. Aufstützeffekte von Radfüh­ rungselementen bleiben unberücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aktives Fe­ derungssystem für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 anzugeben, das in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Steuerkolbens eine vorgebbare Druckverän­ derung in der Steuergaskammer und damit im Gasraum der Gasfeder bewirkt.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders vorteilhaft ist, daß die Steuerabrollfläche an dem Steu­ erkolben willkürlich vorgebbar ist. Die Steuerabrollflä­ che kann so gewählt sein, daß sich auf dem Verstellweg des Steuerkolbens ein gewünschter Druckverlauf in der Steuergaskammer einstellt. Darüber hinaus ist es möglich, über die Steuerabrollfläche des Steuerkolbens, an der sich der Rollbalg der Steuergaskammer abstützt, die Ver­ stellkraft des Steuerkolbens zu beeinflussen. Beispiels­ weise bei einem rotationssymmetrischen Steuerkolben, der sich in Achsrichtung in die Steuergaskammer hinein konkav im Querschnitt vergrößert, ist theoretisch eine etwa kon­ stante Verstellkraft über dem Verstellweg des Steuerkol­ bens zu erreichen. Werden beispielsweise in diesem Fall die beiden Steuerkolben entgegenwirkend an eine Verstell­ einrichtung angeschlossen, so sind von der Verstellein­ richtung beim Verstellen der Steuerkolben lediglich Reib­ kräfte zu überwinden. Bei Verwendung der Gasfedern an einer Fahrzeugachse ist ein weiterer wesentlicher Vorteil darin zu sehen, daß zur Vermeidung von Wankbewegungen des Fahrzeugoberbaus bei einer Kurvenfahrt die polytropen Zu­ standsänderungen des verwendeten Gases dadurch zu berück­ sichtigen sind, daß in den Gasraum der kurvenäußeren Gas­ feder durch entsprechende Verkleinerung der zugeordneten Steuergaskammer eine kleinere Gasmenge eingebracht wird, als dem Gasraum der kurveninneren Gasfeder durch entspre­ chende Vergrößerung der zugeordneten Steuergaskammer ent­ nommen wird. Dabei können die Verstellwege der Steuerkol­ ben entgegengesetzt und in der Größe gleich sein. Glei­ che, entgegengesetzte Verstellwege der Steuerkolben haben den weiteren Vorteil, daß diese auf einfache Weise durch Verlagerung eines einzigen Stellgliedes beispielsweise mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch be­ wirkt werden können. Ebenso können die Gasfedern auch an einer Fahrzeugseite vorgesehen sein, um in zur Wankstabi­ lisierung ähnlicher Weise Nickbewegungen des Fahr­ zeugoberbaus zu vermeiden. Mit dem aktiven Federungs­ system können somit bei der aktiven Wank- und/oder Nickstabilisierung beispielsweise bei Kurvenfahrt und beim Überfahren einseitiger Bodenunebenheiten eine Reihe wesentlicher Einflüsse berücksichtigt werden, um den Fahrzeugoberbau bei diesen oder anderen Fahrzuständen möglichst genau in seiner Normallage zu halten. Auch ein durch die Ausbildung und Anordnung von Radfüh­ rungselementen bewirktes Aufstützen des Fahrzeugoberbaus kann berücksichtigt werden, indem die Steuerabrollfläche an dem Steuerkolben entsprechend ausgebildet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand von Unteransprüchen.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem ge­ meinsamen Stellzylinder zur Ansteuerung der Steuerkolben,

Fig. 2 bis 4 mögliche Verstelleinrichtungen für den gemein­ samen Stellzylinder in Fig. 1,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Steuerkol­ ben, die über eine Pendelmasse verstellbar sind,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel mit Übertra­ gungszylindern,

Fig. 7 eine grafische Darstellung des bei festgehal­ tenem Fahrzeugrad theoretischen Druckverlaufes in der Steuergaskammer, des für die Verstell­ kraft eines Steuerkolbens maßgebenden Quer­ schnitts und der theoretisch erreichbaren Ver­ stellkraft des Steuerkolbens jeweils in Abhän­ gigkeit von dem Verstellweg des Steuerkolbens und

Fig. 8 einen über ein Führungselement in der Steuer­ gaskammer axial geführten Steuerkolben.

Das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dar­ gestellte aktive Federungssystem ist an einem Kraftfahr­ zeug vorgesehen, um eine Wankstabilisierung des Fahr­ zeugoberbaus bei Kurvenfahrt und eine Wank- und Nicksta­ bilisierung beim einseitigen Überfahren von Bodenuneben­ heiten zu bewirken. Das Federungssystem weist zumindest an einer vorzugsweise vorderen Fahrzeugachse jeweils zwi­ schen einem Radführungselement eines Fahrzeugrades und dem Fahrzeugoberbau angeordnete Luftfedern 1, 1′ auf, die bei dem Ausführungsbeispiel in bekannter Weise von je­ weils einem Teleskopdämpfer 2, 2′ axial durchsetzt sind. Bei der vorliegenden Ausführung ist das Außenrohr des Te­ leskopdämpfers 2 bzw. 2′ unten bei 3 bzw. 3′ mit dem be­ treffenden Radführungselement und oben bei 4, 4′ mit dem Fahrzeugoberbau jeweils gelenkig verbunden. Die Luftfeder 1 bzw. 1′ schließt einen kompressiblen Gasraum 6 bzw. 6′ ein und weist einen Rollbalg 5 bzw. 5′ auf, der sich gas­ dicht an dem unteren Außenrohr des Teleskopdämpfers 2 bzw. 2′ abstützt. Durch Einfedern bzw. Ausfedern des lin­ ken Vorderrades verkleinert bzw. vergrößert sich somit der Gasraum 6 der zugeordneten Luftfeder 1. In gleicher Weise verkleinert bzw. vergrößert sich der Gasraum 6′ beim Einfedern bzw. Ausfedern des rechten Vorderrades. Jeder Gasraum 6 bzw. 6′ ist jeweils über eine Leitung 7, 7′ mit einer zugeordneten Steuergaskammer 8 bzw. 8′ ver­ bunden, die bei dem Ausführungsbeispiel in nicht darge­ stellter Weise an dem Fahrzeugoberbau abgestützt sind. Die beiden Steuergaskammern 8, 8′ sind über jeweils einen etwa axial verstellbaren Steuerkolben 9, 9′ volumenverän­ derlich. Hierzu ist jede Steuergaskammer 8′ 8′ von einem Rollbalg 10, 10′ begrenzt, der sich mit einem Ende in Umfangsrichtung abdichtend an einer Steuerabrollfläche 11, 11′ des zugeordneten Steuerkolbens 9, 9′ abstützt. Durch etwa axiales Verstellen eines Steuerkolbens 9 bzw. 9′ kann somit das Volumen in der betreffenden Steuergas­ kammer 8 bzw. 8′ und in dem betreffenden Gasraum 6 bzw. 6′ und somit der Druck in den Steuergaskammern 8, 8′ und in den Gasräumen 6, 6′ verändert werden, um Wankbewegun­ gen des Fahrzeugoberbaus zu vermeiden. Wie man erkennt, weist jeder Steuerkolben 9, 9′ eine Steuerabrollfläche 11 bzw. 11′ auf, die sich in der etwa durch die Achse 12 bzw. 12′ des Steuerkolbens 9 bzw. 9′ gebildeten Verstell­ richtung des Steuerkolbens 9 bzw. 9′ in die Steu­ ergaskammer 8 bzw. 8′ hinein im Querschnitt erweitert. Bei der vorliegenden Ausführung ist jede Steuerabrollflä­ che 11 bzw. 11′ zur Achse 12 bzw. 12′ des betreffenden Steuerkolbens 9 bzw. 9′ rotationssymmetrisch ausgebildet. Die in der Figur vereinfacht dargestellten Steuerabroll­ flächen 11, 11′ sind bei dem Ausführungsbeispiel jeweils so gewählt, daß beim Durchfahren einer Rechtskurve etwa gleiche, entgegengesetzte axiale Verstellweg der Steuer­ kolben 9, 9′ durch Verringerung des Volumens in der kur­ venäußeren Steuergaskammer 8 dem kurvenäußeren Gasraum 6 ein kleineres Volumen zugeführt wird, als dem kurveninne­ ren Gasraum 6′ durch Vergrößerung der zugeordneten Steuergaskammer 8′ entnommen wird, und zwar in dem Maß, daß keine Wankbewegungen des Fahrzeugoberbaus auftreten. Gleiches gilt beim Durchfahren einer Linkskurve, wobei sich die Volumen in den Steuergaskammern bzw. in den Gas­ räumen umgekehrt zur Kurvenfahrt nach rechts vergrößern bzw. verkleinern. Aufgrund der polytropen Zustandsände­ rungen der als Strömungsmittel verwendeten Luft ist dem kurvenäußeren Gasraum 6 bzw. 6′ ein kleineres Luftvolumen zuzuführen, als dem kurveninneren Gasraum 6′ bzw. 6 ent­ nommen wird. Die Leitungen 7, 7′ weisen einen solchen größeren Querschnitt auf, daß Drosselverluste beim Durch­ strömen der Leitungen 7, 7′ weitgehend vermieden sind. Über die Steuerabrollfläche kann aber auch, beispiels­ weise zusätzlich, ein Aufstützeffekt von Radführungsglie­ dern ausgeglichen werden. Die Steuerabrollfläche 11 bzw. 11′ bewirkt bei der vorliegenden Ausführung einen weite­ ren wesentlichen Effekt, der darin zu sehen ist, daß sich die für die axiale Verstellkraft des betreffenden Steuer­ kolbens 9 bzw. 9′ maßgebende Querschnittsfläche des Steu­ erkolbens 9 bzw. 9′ über dem Verstellweg des Steuerkol­ bens 9 bzw. 9′ so verändert, daß die axiale Verstellkraft an dem Steuerkolben 9 bzw. 9′ in dem angenommenen theore­ tischen Fall etwa konstant ist. Aufgrund der gleichen, entgegengesetzten Verstellwege der beiden Steuerkolben derselben Fahrzeugachse beim Durchfahren einer Kurve ist bei dem Ausführungsbeispiel eine Verstelleinrichtung zum axialen Verstellen der Steuerkolben 9, 9′ mit einem ein­ zigen Stellkolben 13 zu verwenden. Der Stellkolben 13 ist in einem aufbauseitig abgestützten Gehäuse 14 axial ver­ stellbar und trennt zwei Druckräume 15, 15′ in dem Ge­ häuse 14, die jeweils über eine Leitung 16, 16′ mit einem Ansteuerraum 17, 17′ verbunden sind, die jeweils eine axiale Belastung des zugeordneten Steuerkolbens 9 bzw. 9′ in die betreffende Steuergaskammer 8 bzw. 8′ hinein be­ wirken. Das Druckmedium in den Druckräumen 15, 15′ bzw. in den Ansteuerräumen 17, 17′ kann ein Gas, beispiels­ weise Luft, oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Hydrau­ likflüssigkeit, sein. Ein axiales Verstellen der mit dem Stellkolben 13 verbundenen Stellstange 18′ kann beispielsweise mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Ansteuerräume 15, 15′ entgegenwirkend an dem Stell­ kolben 13 angeschlossen, so daß in dem angenommenen Ide­ alfall, daß die axialen Verstellkräfte der Steuerkolben 9, 9′ etwa konstant sind, von dem Stellkolben 13 ledig­ lich Reibungskräfte zu überwinden sind, um die Steuerkol­ ben 9, 9′ axial zu verstellen. Bei der vorliegenden Aus­ führung verstellt sich der Stellkolben 13 selbsttätig in axialer Richtung, wenn sich der Druck in einem Ansteuer­ raum 17 bzw. 17′ gegenüber dem anderen Ansteuerraum 17′ bzw. 17 erhöht und die Stellstange 18 an der Verstellein­ richtung nicht aktiv angesteuert ist. Dies bewirkt beim einseitigen Überfahren von Bodenunebenheiten, bei dem zum Beispiel das linke Vorderrad des Kraftfahrzeugs einfe­ dert, eine Druckerhöhung im Gasraum 6 und damit auch in der Steuergaskammer 8, worauf der Steuerkolben 9 ausfe­ dert. Dies bewirkt eine Druckerhöhung in dem Ansteuerraum 17 und in dem Druckraum 15, die den nicht aktiv von der Verstelleinrichtung angesteuerten Verstellkolben 13 nach rechts verlagert. Der Druck in dem Druckraum 15′ und in dem Ansteuerraum 17′ erhöht sich dadurch, worauf der Steuerkolben 9′ in die Steuergaskammer 8′ einfährt und eine Druckerhöhung in dem Gasraum 6′ bewirkt, die eine Radlasterhöhung des rechten Fahrzeugrades verursacht, das keine Bodenunebenheiten überfährt. Die bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel im wesentlichen durch die Stellstange 18′, den Stellkolben 13, die Ansteuerräume 17, 17′ und einen nicht dargestellten Verstellmechanismus zur aktiven Ver­ lagerung der Verstellstange 18′ gebildete Verstellein­ richtung bewirkt somit beim Überfahren von einseitigen Bodenunebenheiten aufgrund der Radeinfederung des die Bo­ denunebenheit überfahrenden Fahrzeugrades eine Drucküber­ tragung von dem Gasraum 6 bzw. 6′ des eine Bodenuneben­ heit überfahrenden Fahrzeugrades auf den Gasraum 6′ bzw. 6 des anderen Fahrzeugrades derselben Fahrzeugachse, das keine Bodenunebenheit überfährt, in dem Maß, daß der Fahrzeugoberbau etwa in seiner Normallage verbleibt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist in der Leitung 16 eine Dros­ sel 19 vorgesehen, die Schwingungserscheinungen bei­ spielsweise beim wechselseitigen Überfahren einseitiger Fahrbahnunebenheiten dämpft. Durch unterbrochene Umriß­ linien ist angedeutet, daß an die Leitungen 7, 7′ jeweils über eine Anschlußleitung 20, 20′, in der eine Drossel 21, 21′ angeordnet ist, ein Zusatzvolumen 22, 22′ ange­ schlossen sein kann, das in Verbindung mit der zugeordne­ ten Drossel 21, 21′ eine Dämpfung hochfrequenter Druck­ stöße in dem betreffenden Gasraum 6 bzw. 6′ und in der zugeordneten Steuergaskammer 8 bzw. 8′ bewirkt. Bei der vorliegenden Ausführung ist diesen durch Fahrbahnuneben­ heiten bewirkten Federbewegungen die bei einer Kurven­ fahrt erzeugte Steuerbewegung des Stellkolbens für einen Wankausgleich additiv zu überlagern.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann eine axiale Verlagerung des Stellkolbens 13 in Fig. 1 über zwei den Stellkolben 13 wechselweise in entgegengesetzte axiale Richtungen be­ lastende Pneumatikzylinder 23, 23′ erfolgen, die jeweils einen Rollbalg 24, 24′ aufweisen, der an einem zugeordne­ ten Kolben 25, 25′ abdichtend abgestützt ist, der über eine axiale Stellstange 18, 18′ mit dem Stellkolben 13 verbunden ist. In einfacher Abänderung könnten selbstver­ ständlich die Kolben des Pneumatikzylinders und der Stellkolben durch einen einzigen Kolben gebildet sein, an dem sich die Rollbälge auch axial nach außen gerichtet abstützen können.

Eine zweite mögliche Ansteuerung des Stellkolbens 13 in Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Fall bildet das Gehäuse 14 einen zweiten, bis auf Zu- bzw. Rücklauf­ leitungen abgeschlossenen Raum, der durch einen zweiten Stellkolben 13′ in zwei Druckräume 27, 27′ unterteilt ist, die durch entsprechende Druckbelastung eines Druck­ raumes 27 bzw. 27′ und geöffneter Rücklaufleitung 26 bzw. 26′ des anderen Druckraumes 27′ bzw. 27 ein axiales Ver­ stellen des Stellkolbens 13′ und damit des Stellkolbens 13 bewirken. Bei dieser Ausführung ist in jedem Druckraum 27, 27′ eine Funktionsfeder 28, 28′, die bewirken, daß sich der Stellkolben 13′ von dem Druck in einem der Druckräume 27 bzw. 27′ abhängig axial verstellt und der Verstellweg eine Funktion der am Fahrzeugoberbau wirken­ den Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ist. Die Funk­ tionsfedern können aber auch entfallen, wenn einem Druck­ raum ein entsprechendes Volumen des Druckmediums, das ein Gas oder eine Flüssigkeit sein kann, beispielsweise ent­ sprechend der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, zu­ geführt und ein entsprechendes Volumen dem anderen Druck­ raum entnommen wird. Selbstverständlich könnten die bei­ den Stellkolben auch mit seitlichem Abstand parallel an­ geordnet sein.

Eine andere Verstellmöglichkeit für den Stellkolben 13 in Fig. 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Die aus dem Gehäuse 14 vorstehenden Enden der beiden mit dem Stellkolben 13 ver­ bundenen Stellstangen 18, 18′ sind jeweils mit einer Ar­ beitswand 29, 29′ einer Unterdruckdose 30, 30′ verbunden, deren Unterdruckleitung 31, 31′ jeweils an ein Steuerven­ til 32 angeschlossen ist. Das Steuerventil 32 weist einen Unterdruckanschluß 33 und eine mit der Atmosphäre verbun­ dene Freileitung 34 auf, von denen der Unterdruckanschluß 33 bzw. die Freileitung 34 mit einer Unterdruckleitung 31 bzw. 31′ und die nicht betroffene Freileitung 34 bzw. der Unterdruckanschluß 33 mit der anderen Unterdruckleitung 31′ bzw. 31 verbindbar sind. Das Steuerventil 32 ist über das Stellglied 35 elektrisch oder mechanisch, beispiels­ weise über einen mit einem Radführungselement verbundenen Seilzug ansteuerbar. Eine Rückmeldung an das Steuerven­ til, daß der Stellkolben eine gewünschte Lage erreicht hat, erfolgt über einen symbolisch dargestellten Abgriff 36 an der Stellstange 18′, der das Steuerventil in eine die gewünschte axiale Stellung des Steuerkolbens 13 fest­ haltende Lage verstellen kann.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 aufgebaut und wirkend. Vergleichbare Teile sind in der Figur entwe­ der mit gleichen Bezugszahlen oder mit weitgehend glei­ chen graphischen Symbolen versehen. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Masse 38 um eine fahrzeugfe­ ste Längsachse 39 in Richtung des Doppelpfeiles 40 in Querrichtung schwenkbar. Der Ausschlagwinkel in die eine oder andere Richtung, je nachdem, ob eine Rechtskurve oder Linkskurve durchfahren wird, ist proportional der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs. Die Masse 38 über­ trägt ihre Verstellbewegung über jeweils eine Stange 41, 41′, die einerseits gelenkig mit der Masse 38 und ande­ rerseits gelenkig mit einem Schwenkhebel 42, 42′ verbun­ den ist, auf die Schwenkhebel 42, 42′, von denen ein Schwenkhebel 42 bzw. 42′ eine Verlagerung eines Steuer­ kolbens 9 bzw. 9′ in die Steuergaskammer 8 bzw. 8′ und der andere Schwenkhebel 42′ bzw. 42 eine Verlagerung des anderen Steuerkolbens 9′ bzw. 9 aus der zugeordneten an­ deren Steuergaskammer 8′ bzw. 8 heraus bewirken.

Ein drittes, in Fig. 6 dargestelltes Ausführungsbeispiel ist dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ähnlich. Die Übertragung eines von der aktiven Verstelleinrichtung über eine Stellstange 43 in Abhängigkeit von der Querbe­ schleunigung des Kraftfahrzeugs verstellbaren Schwenkhe­ bels 44 auf die beiden Schwenkhebel 42, 42′ erfolgt bei dieser Ausführung jeweils über zwei paarweise zusammen­ wirkende Kopplungszylinder 45, 46 bzw. 45′, 46′, deren Arbeitsräume über eine Leitung 47, 47′ verbunden sind. Vorzugsweise sind jeweils die Kolbenstangen 48, 48′, 49, 49′ der Kopplungszylinder 45, 46, 45′, 46′ an einem He­ belarm der Schwenkhebel 42, 42′, 44 gelenkig befestigt.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 7 geht hervor, daß bei in Normallage festgehaltenen Fahrzeugrädern der Druck P je­ weils in einer Steuergaskammer progressiv ansteigt, wenn der betreffende Steuerkolben um den Weg s in die Steuer­ gaskammer eingeschoben wird. Dieser Druck P stellt sich im Fahrbetrieb nicht in der Steuergaskammer ein, da das betreffende Fahrzeugrad in Wirklichkeit nicht festgehal­ ten ist, sondern bei Druckerhöhung in der Steuergaskammer ausfedern und bei Druckabsenkung einfedern kann. Bei al­ len Ausführungsbeispielen ist die Steuerabrollfläche an den Steuerkolben so gebildet, daß die für die axiale Ver­ stellkraft F an dem Steuerkolben maßgebende Querschnitts­ fläche A beim Einschieben des Steuerkolbens in die Steu­ ergaskammer entsprechend dem angegebenen theoretischen Verlauf abnimmt. Die Folge ist, daß in dem angenommenen Idealfall die axiale Verstellkraft F am Steuerkolben theoretisch etwa konstant ist.

Der Darstellung in Fig. 8 ist entnehmbar, daß der Steuer­ kolben 9 bzw. 9′ in der betreffenden Steuergaskammer 8 bzw. 8′ von einem in Verstellrichtung des Steuerkolbens 9 bzw. 9′ verlaufenden Führungselement 50 geführt sein kann, das beispielsweise mit dem Boden 51 der Steuergas­ kammer 8 bzw. 8′ stirnseitig verbunden ist und in eine Führungsöffnung 52 im Steuerkolben 9 bzw. 9′ eingreift.

Die Erfindung wurde anhand von drei Ausführungsbeispielen beschrieben, auf die der Erfindungsgegenstand nicht ein­ geschränkt ist. Im Rahmen der Erfindung sind auch andere Ausführungen möglich. Die Steuerabrollfläche ist willkür­ lich vorgebbar. Beispielsweise kann die Steuerabrollflä­ che so gewählt sein, daß die axiale Verstellkraft am Steuerkolben nicht konstant ist. Anstelle von Luft kann auch ein anderes Gas in den Steuergaskammern und in den Gasräumen eingeschlossen sein. Die Steuerkolben können einzeln oder gemeinsam mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch bzw. elektro­ nisch von einer Verstelleinrichtung aktiv verstellbar sein. Auch ein selbsttätiges aktives Verstellen der Steu­ erkolben ist denkbar, wenn beispielsweise der Steuerkol­ ben mit seinem freien Ende einen verstellbaren Kolben eines Pneumatikzylinders bildet, der einen mit dem Gas­ raum der Gasfeder in Verbindung stehenden Innenraum auf­ weist, und eine Druckerhöhung im Gasraum der Gasfeder und damit im Arbeitsraum des Pneumatikzylinders eine Verlage­ rung des Steuerkolbens in die Steuergaskammer bewirkt, bis eine Gleichgewichtslage für den Steuerkolben erreicht ist. Die in Fig. 2 verwendeten Pneumatikzylinder könnten auch Hydraulikzylinder sein. Bei den Ausführungsbeispie­ len ist das aktive Federungssystem an einer Vorder­ radachse verwendet. Ebenso könnte das Federungssystem auch an einer anderen Fahrzeugachse oder an jeder Fahr­ zeugachse des Fahrzeugs ein derartiges Federungssystem vorgesehen sein, die beispielsweise über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung ober über einzelne Steuerungsvor­ richtungen ansteuerbar sind. Es ist auch möglich, die Gasfedern nicht an einer Fahrzeugachse, sondern an einer Fahrzeugseite vorzusehen, um in einer zur beschriebenen Wankstabilisierung ähnlichen Weise Nickbewegungen des Fahrzeugoberbaus zu vermeiden. Auch eine überlagerte Wank- und Nickstabilisierung ist möglich, wenn eine ent­ sprechende Anzahl von Gasfedern an wenigstens einer Fahr­ zeugachse und wenigstens an einer Fahrzeugseite vorgese­ hen sind. Selbstverständlich kann in diesem Fall eine Gasfeder sowohl eine Gasfeder einer Fahrzeugachse als auch eine Gasfeder einer Fahrzeugseite sein, die zur Wank- und/oder Nickstabilisierung bezüglich Druck und/oder Gasvolumen entsprechend veränderbar ist.

Claims (13)

1. Aktives Federungssystem für Fahrzeuge, mit an einer Fahrzeugachse oder Fahrzeugseite jeweils zwischen dem Fahrzeugoberbau und einem Radführungselement an­ geordneten Gasfedern, die jeweils einen kompressi­ blen Gasraum aufweisen, der über eine Leitung mit einer zugeordneten Steuergaskammer verbunden ist, die über einen verstellbaren Steuerkolben volumen­ veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergaskammer (8, 8′) von einem Rollbalg (10, 10′) begrenzt ist, der sich mit einem Ende in Umfangs­ richtung abdichtend an einer Steuerabrollfläche (11, 11′) des Steuerkolbens (9, 9′) abstützt.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerabrollfläche (11, 11′) einen solchen etwa konkaven Verlauf aufweist, daß sich der Steuerkolben (9, 9′) in Verstellrichtung in die Steuergaskammer (8, 8′) hinein im Querschnitt erwei­ tert.

3. Federungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerabrollfläche (11, 11′) zur Achse (12, 12′) des Steuerkolbens (9, 9′) rotations­ symmetrisch verläuft und die Achse (12, 12′) etwa der Verstellrichtung des Steuerkolbens (9, 9′) ent­ spricht.

4. Federungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerabrollfläche (11, 11′) des Steuerkolbens (9, 9′) so ausgebildet ist, daß die Verstellkraft an dem Steuerkolben (9, 9′) zur Druckerhöhung oder Druckminderung in der Steuergas­ kammer (8, 8′) durch entsprechende Volumenänderung der Steuergaskammer (8, 8′) etwa konstant ist.

5. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben mit seinem freien Ende einen verstellbaren Kolben eines Pneumatikzylinders bildet, der einen mit dem Gasraum der Gasfeder in Verbindung stehenden Innenraum auf­ weist, und eine Druckerhöhung im Gasraum der Gasfe­ der und damit im Arbeitsraum des Pneumatikzylinders eine Verlagerung des Steuerkolbens in die Steuergas­ kammer bewirkt, bis eine Gleichgewichtslage für den Steuerkolben erreicht ist.

6. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (9, 9′) von einer mechanischen und/oder pneumatischen und/oder hydraulischen und/oder elektrischen bzw. elektronischen Verstelleinrichtung aktiv verstellbar ist.

7. Federungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Steuerkolben (9, 9′) der beiden an einer Fahrzeugachse oder Fahrzeugseite je­ weils einer Gasfeder (Luftfeder 1, 1′) eines Fahr­ zeugrades zugeordneten Steuergaskammern (8, 8′) an der Verstelleinrichtung entgegenwirkend angeschlos­ sen und von der Verstelleinrichtung gleichzeitig verstellbar sind.

8. Federungssystem nach Anspruch 7, mit an einer Fahr­ zeugachse angeordneten Gasfedern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstelleinrichtung bei Kurven­ fahrt ein die Radlast kurvenaußen erhöhendes Ver­ stellen des diesem Fahrzeugrad zugeordneten Steuer­ kolbens (9 bzw. 9′) und ein dazu entgegengesetztes, die Radlast kurveninnen verminderndes Verstellen des dem kurveninneren Fahrzeugrad zugeordneten Steuer­ kolbens (9′ bzw. 9) bewirkt, wodurch der Fahr­ zeugoberbau bei Kurvenfahrt etwa in seiner Normal­ lage verbleibt.

9. Federungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit an einer Fahrzeugachse angeordneten Gasfedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung die durch Radeinfederung eines Bodenunebenheiten überfahrenden Fahrzeugrades bewirkte Verlagerung des diesem Fahrzeugrad zugeordneten Steuerkolbens (9 bzw. 9′) auf den Steuerkolben (9′ bzw. 9) des ande­ ren Fahrzeugrades derselben Fahrzeugachse überträgt und dadurch eine Druckerhöhung der Gasfeder (Luftfeder 1′ bzw. 1) des Fahrzeugrades, das keine Bodenunebenheiten überfährt in einem solchen Maß be­ wirkt, daß der Fahrzeugoberbau etwa in seiner Nor­ mallage verbleibt.

10. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (9, 9′) in der Steuergaskammer (8, 8′) von einem in Ver­ stellrichtung des Steuerkolbens (9, 9′) verlaufenden Führungselement (50) geführt ist.

11. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Gasraum (6, 6′) der Gasfeder (Luftfeder 1, 1′) und in der Steu­ ergaskammer (8, 8′) Luft befindet.

12. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (7, 7′) zwischen dem Gasraum (6, 6′) und der Steuergaskammer (8, 8′) über eine Anschlußleitung (20, 20′) mit einer Drossel (21, 21′) ein Zusatzvolumen (22, 22′) angeschlossen ist.

13. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (7, 7′) zur weitgehenden Vermeidung von Drosselströmungsverlu­ sten einen größeren Querschnitt aufweist.