DE60306522T2 - Federungssystem für ein fahrzeug - Google Patents

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WESTHUIZEN JAKOB JOHANNES VAN
WESTHUIZEN JAKOB JOHANNES VAN DER
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Federungssystem für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Paaren von Rädern, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Der Zweck eines Federungssystems besteht darin, ein Fahrzeug mit einer Federung zu versehen, das sowohl einem Heruntertauchen, einem Springen und einem Rollen widerstehen kann, eine bequemen Fahrt mit umfassender Achsgelenkbewegung ermöglicht, wobei auf allen Rädern ein möglichst gleicher Druck erhalten bleibt.
  • Bekannte Federungssysteme können nicht alle der genannten Anforderungen erfüllen und müssen einen Kompromiss in der Fahrqualität eingehen, die ihrerseits von der Federsteifigkeit abhängt. Federn, die zu steif sind, führen zu einer rauhen Fahrt und behindern die Achsbewegungen. Weiche Federn führen zu einer sanfteren Fahrt, können jedoch unerwünschte Effekte auf die Handhabung des Fahrzeuges bewirken, wie z. B. ein zu tiefes Absenken, ein Springen oder eine Körperrollbewegung.
  • Andere Nachteile üblicher Federungssysteme liegen darin, dass kinetische Energie aufgebaut wird, wenn die Federn zusammengedrückt werden, und diese Energie anschließend freigegeben wird, wenn die Federn in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Dies bewirkt eine Chassisverdrehung und ein Radspringen, das eine Dämpfung durch hydraulische Dämpfer erfordert.
  • Der Erfinder geht daher von einem Bedarf für ein Federungssystem aus, das eine umfangreiche Radbewegung unabhängig von der Achsbewegung ermöglicht, einen nahezu gleichen Druck auf allen Rädern ohne Körperrollen, minimales Abtauchen und Springen und eine bequemen Fahrt auf allen Arten von Oberflächen aufgrund der Verhinderung des Aufbaus von kinetischer Energie und des Fehlens von Chassisverdrehung ermöglicht.
  • Bei bekannten Federungssystemen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie z.B. der US-A-3917307, sind obere und untere Kammern von gegenüberliegenden linken und rechten Zylindern quer miteinander verbunden. Wenn dies im stabilisierenden Modus erfolgt, stehen die vorderen und hinteren Zylinder nicht in einer Fließverbindung miteinander und arbeiten unabhängig. Das Resultat der Querverbindung und des Schließens der Absperrventile, während das System sich im stabilisierenden Modus befindet, ist, dass, wenn der linke Kolben aufgrund einer Erhebung der Bahnoberflächen aufwärts gehoben wird, eine entsprechende Aufwärtsbewegung des Kolbens in dem gegenüberliegenden Zylinder auftritt. Die vorliegende Erfindung dient dazu, diese Ausbildungen zu verbessern. Die DE 1112907 B , FR 1256864 A und DE 1947232 A zeigen weitere diesbezügliche Federungssysteme.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Federungssystem für ein Fahrzeug angegeben, das eine Mehrzahl von flüssigkeitsbetriebenen Zylindern aufweist, die jeweils ausgelegt sind, um die Räder des Fahrzeugs mit dem Chassis zu verbinden, wobei sich die Zylinder in Fließverbindung miteinander befinden, so dass ein Versatz eines der Räder und damit eines Kolbens des flüssigkeitsbetriebenen Zylinders der in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene mit einem Rad verbunden ist, einen entsprechenden, jedoch entgegen gesetzten Versatz der Kolben der flüssigkeitsbetriebenen Zylinder bewirkt, die in direkter Fließverbindung mit dem Zylinder stehen, die mit dem einen Rad verbunden ist, um dadurch die verbundenen Räder in Kontakt mit der Oberfläche, über die sich das Fahrzeug bewegt, zu drücken, so dass die Volumina der Flüssigkeit in den gegenüberliegenden Zylindern und den Fließverbindungsmitteln, die diese verbinden, immer gleich sind; und eine oder mehrere flüssigkeitsbetriebene Fließsteueranordnungen so ausgebildet sind, dass sie die flüssigkeitsbetriebenen Zylinder gegenüberliegender Räder über ein Fließverbindungsmittel verbinden, um den Kontakt zwischen den Rädern und der Oberfläche zu verbessern und eine Dämpfung ohne Beeinflussung des gegenüberliegenden Satzes von Rädern bereitzustellen, während die gleichen Flüssigkeitsvolumina gegenüberliegender Zylinder und diese verbindenden Fließkommunikationsmittel erhalten bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder durch einen Kolben, der mit dem Zylinder assoziiert ist, in eine obere und untere Kammer unterteilt ist, wobei die oberen Kammern von direkt gegenüberliegenden oder linken und rechten Zylinder in Fließkommunikation über ein Fließkommunikationsmittel stehen und die unteren Kammern von in Längsrichtung gegenüberliegenden oder vorderen und hinteren Zylindern durch ein Fließkommunikationsmittel in Fließverbindung stehen und wobei die Fließkommunikationsmittel, die mit den Flusssteuerungseinrichtungen und die Flusskommunikationsmitteln, die mit den Zylindern in Verbindung stehen, untereinander verbunden sind, jedoch unabhängig voneinander arbeiten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform, wenn der Druck in den oberen Kammern von gegenüberliegenden oder linken und rechten flüssigkeitsbetriebenen Zylindern größer als der Druck in der zugeordneten Flusssteuerungsanordnung ist, drücken Rückführkreisläufe der Fließsteuerungsanordnungen weitere Flüssigkeit in gleichem Maß in die unteren Kammern der gegenüberliegenden flüssigkeitsbetriebenen Zylinder, die mit gegenüberliegenden Rädern verbunden sind, um den Versatz der Räder in Kontakt mit der Oberfläche zu beschleunigen, um die Dämpfung dadurch zu unterstützen.
  • Vorzugsweise enthält die Fließsteuerungsanordnung Mittel zur Regulierung des Volumens der Flüssigkeit in jedem der flüssigkeitsbetätigten Zylinder und Flusskommunikationsmittel, so dass das Flüssigkeitsvolumen in den linken flüssigkeitsbetätigten Zylindern und ihre Verbindungsflusskommunikationsmittel im Wesentlichen gleich bleiben zum Volumen der Flüssigkeit in den rechten flüssigkeitsbetätigten Zylindern und ihre Verbindungsflusskombinationsmittel.
  • Das System kann ferner Höheneinstellmittel enthalten, die mit der Fließsteueranordnung in Fließverbindung mit den flüssigkeitsbetätigten Zylindern stehen, um die Einstellung der Höhe des Chassis in Bezug auf die Räder zu erleichtern. Die Höheneinstellung kann mit jedem geeigneten Druckmittel erfolgen. Die Höheneinstellung kann an einem vorderen Satz von Rädern und/oder einem hinteren Satz von Rädern oder an beiden vorgenommen werden. Die Höheneinstellungsmittel an den vorderen und hinteren Sätzen der Räder können miteinander in Fließverbindung stehen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun an einem Beispiel im Hinblick auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen die 1 und 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Federungssystems für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten;
  • 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Flusssteuermittels in Aufsicht und in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A;
  • 4 zeigt einen typischen Hydraulikzylinder;
  • 5, 6 und 7 zeigen eine schematische bevorzugte Ausführungsform eines Federungssystems gemäß der Erfindung in Ruhe mit Höhenkontrolle, in Normalbetrieb und in Betrieb beim Fahren über eine Erhebung; und
  • die 8 und 9 sind schematische Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines Federungssystems gemäß der Erfindung.
  • Bezug nehmend auf die 1 und 2 kennzeichnet die Bezugsziffer 70 im Allgemeinen ein Federungssystem für ein Fahrzeug zur Verwendung auf jeglichen Untergrund. Das Federungssystem 70 enthält eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern 6, 7, 8 und 9, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie die Räder 1, 2, 3 und 4 eines Fahrzeuges mit dem Chassis 5 verbinden.
  • Die Flusssteuerungsverbindung zwischen den Hydraulikzylindern 6, 7, 8 und 9 wird über Röhren 15, 16, 17 und 19 erreicht, die sich zwischen den oberen und unteren Betriebskammern der Hydraulikzylinder 6, 7, 8 und 9 erstrecken.
  • Zwischen und in Fließkommunikation mit gegenüberliegenden vorderen Rädern 1 und 2 und gegenüberliegenden Rädern 3 und 4 befinden sich unter pneumatischen Druck stehende Flusssteueranordnungen 12 und 13, um den Kontakt zwischen den Rädern 1, 2, 3 und 4 und einer Oberfläche zu verbessern, wenn das Fahrzeug schnell über unebenen rauen Boden fährt. Die Röhren 15, 16, 17 und 19 ermöglichen eine Fließkommunikation zwischen den oberen und unteren Kammern der Hydraulikzylinder und den Flusssteuerungsanordnungen 12 und 13.
  • Unter Bezugnahme auf 3 zeigt das Bezugszeichen 30 eine Flusssteuereinrichtung zur Regulierung und zum Ausgleich der Flüssigkeitsvolumina in den Hydraulikzylindern 6, 7, 8 und 9 (1) und der Röhren 15, 16, 17 und 19 (1).
  • Die Fließsteuerungseinrichtung 30 enthält einen oberen Anschluss 31 für einen Zugang zur Dämpfungskammer 38, einen mittleren Anschluss 32, der einen Zugang zur Ausgleichskammer 41 herstellt, einen unteren Anschluss 34, der einen Zugang zur Ausgleichskammer 45 herstellt, einen Einlassanschluss 37, der einen Zugang zur Dämpfungs- und Ausgleichskammer 49 herstellt, einen Auslass 36, der mit den Ausgleichsanschlüssen 51 über Schaltventile 35 verbunden ist, eine Dämpfungserweiterungskammer 48, die von der pneumatischen Druckkammer 44 durch den Kolben 46 getrennt ist, eine Flüssigkeitsausdehnungskammer 50 und einen Flüssigkeitsausdehnungskolben 40 einschließlich einem Flansch 39 zur Trennung der Flüssigkeiten und Entlüftern 33, die aus den Kammern und in die Kammern 43 und 47 sich bewegende Luft filtern.
  • Unter Bezugnahme auf 4 zeigt das Bezugszeichen 60 allgemein einen Hydraulikzylinder, der so ausgebildet ist, dass er die Räder 1, 2, 3 und 4 (1) des Fahrzeuges mit dem Chassis 5 (1) verbindet und typischerweise über eine Achse 10 oder 11 (1) mit der Kolbenstange 66 des Hydraulikzylinders 60 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 60 enthält eine obere Kammer 62 und eine untere Kammer 64, die durch einen Kolben 63 getrennt sind. Der obere Anschluss 61 erlaubt den Zugang zur oberen Kammer 62 und der untere Anschluss 65 erlaubt den Zugang zur unteren Kammer 64.
  • Unter Bezugnahme auf 5 zeigt das Bezugszeichen 70 allgemein ein Federungssystem für ein Fahrzeug zur Verwendung auf jeglichem Boden. Das Federungssystem 70 enthält eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern 60, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie die Räder 1, 2, 3, 4 des Fahrzeuges mit dem Chassis 5 verbinden.
  • Die Fließsteuerungsverbindung zwischen den Hydraulikzylindern 60 wird durch die Röhren 15, 16, 17 und 18 erreicht, die sich zwischen der oberen Betriebskammer 62 oder der unteren Kammer 64 der Hydraulikzylinder 60 erstrecken. Die Räder 1, 2, 3 und 4 sind typischerweise über ihre Achsen 10 und 1 (1) mit den Kolbenstangen 66 der Hydraulikzylinder 60 verbunden.
  • Eine pneumatische Druckfließsteuerungseinrichtung 30 ist zwischen und in Fließverbindung mit gegenüberliegenden Fronträdern 1 und 2 und gegenüberliegenden rückwärtigen Rädern 3 und 4 angeordnet, um den Kontakt zwischen den Rädern 1, 2, 3 und 4 und einer Fläche 26 zu verbessern, wenn das Fahrzeug schnell über unebenen holprigen Boden fährt. Die Röhren 15, 16, 17 und 19 sind vorgesehen, um eine Fließverbindung zwischen der oberen Kammer 62 und der unteren Kammer 64 der Hydraulikzylinder und der Fließsteueranordnung 30 herzustellen. Eine Hydraulikpumpe 14 steht in Fließverbindung mit der Fließsteuereinrichtung 30 über die Röhren 21 und 22.
  • Die Hydraulikpumpe 14 stellt Flüssigkeit über die Röhre 22 zur Dämpfungs- und Ausgleichskammer 49 bereit. Die Kammer 49 vergrößert sich durch Drücken des gemeinsamen Kolbens 40 gegen die Dämpfungskammer 38. Wenn der kombinierte Kolben 40 sich hinter den Ausgleichsanschluss 51.1 bewegt, fließt die Flüssigkeit über das Absperrventil 35.1 durch die Röhre 21 zurück zur Hydraulikpumpe 14. Der kombinierte Kolben 40 versucht, seine Position zu halten, bis ein anderes Absperrventil 35 geöffnet wird und das derzeitige Absperrventil 35.1 geschlossen ist und bewegt sich dann in diese Position.
  • Wenn im Betrieb, wie in 6 gezeigt, das Rad 2 einen erhöhten Bereich einer Fläche 26 überfährt, wird der Kolben 63.1 nach oben gedrückt, was umgekehrt dazu führt, dass Flüssigkeit in der Kammer 62.1 aus der oberen Kammer 62.1 über das Rohr 15 in Richtung des Pfeils 71 fließt. Der Verssatz der Flüssigkeit von dem oberen Teil der oberen Kammer 62.1 bewirkt umgekehrt, dass die Flüssigkeit in die obere Kammer 62.2 des Hydraulikzylinders 60.2 eingeführt wird, was ihrerseits den Kolben 63.2 nach unten in Richtung des Pfeils 72 drückt und damit das Rad 1, so dass es Kontakt mit der Oberfläche 26 behält. Ähnlich bewirkt der Versatz des Kolbens 63.2, dass Flüssigkeit über das Rohr 16 in die untere Kammer 64.3 des Hydraulikzylinders 60.3 fließt, welches umgekehrt bewirkt, dass der Kolben 63.3 und damit das Rad 3 nach oben versetzt werden. Das Versetzen des Rades 4 in Kontakt mit der Oberfläche 26 wird ähnlich erreicht, indem Flüssigkeit zwischen der oberen Kammer 62.3 der Hydraulikzylinder 60.3 und der oberen Kammer 62.4 des Hydraulikzylinders 60.4 durch Versatz der entsprechenden Kolben 63.3 und 63.4 erfolgt.
  • Wenn im Betrieb, wie in 7 gezeigt, die Räder 1 und 2 über einen erhobenen Teil einer Oberfläche 26 fahren und der Druck in den oberen Kammern 62.1 und 62.2 höher als der Druck in der pneumatisch geladenen Kammer 44.1 ist, werden die Kolben 63.1 und 63.2 nach oben gedrückt, welches umgekehrt bewirkt, dass Flüssigkeit in den oberen Kammern 62.1 und 62.2 der Hydraulikzylinder 60.1 und 60.2 über das Rohr 15 in Richtung der Pfeile 71, 72 und 73 fließt. Der Versatz der Flüssigkeit aus den oberen Kammern 62.1 und 62.2 bewirkt umgekehrt, dass die Flüssigkeit in die Dämpfungskammer 38.1 der Fließsteuereinrichtung 30.1 eingeführt wird, welches umgekehrt bewirkt, dass der kombinierte Kolben 40.1 nach unten in Richtung des Pfeils 74 gedrückt wird. Die Flüssigkeit in der Dämpfungskammer 49.1 kann nicht irgendwohin ausweichen und bewirkt, dass der Kolben 46.1 sich in Richtung des Pfeils 77 bewegt, wodurch das Gas in der pneumatisch geladenen Kammer 44.1 komprimiert wird. Die Verschiebung der Flüssigkeit durch den kombinierten Kolben 38.1 bewirkt umgekehrt, dass Flüssigkeit in der Ausgleichskammer 45.1 in Richtung des Pfeils 75 in die untere Kammer 64.1 des Hydraulikzylinders 60.1 gedrückt wird. Der Versatz der Flüssigkeit von dem kombinierten Kolben 38.1 bewirkt gleichzeitig, dass die Flüssigkeit in der Ausgleichskammer 41.1 in Richtung des Pfeils 76 in die untere Kammer 64.2 des Hydraulikzylinders 60.2 fließt.
  • Bezug nehmend auf 8 kann die Fließsteueranordnung 30 (5) durch einen Airbag 27 ersetzt werden, der mit dem Hydraulikzylinder 60.5 über eine Verbindungsstange 28 verbunden ist. Alternativ kann der Airbag 27 durch irgendein geeignetes Federmittel, z. B. einer Federanordnung, ersetzt werden. Die unteren Kammern 64.5 sind mit den Röhren 16 und 19 jeweils verbunden. Die obere Kammer 62.5 ist mit der Röhre 15 verbunden.
  • Bezug nehmend auf 9 kann die Fließsteuereinrichtung 30 (5) durch einen Hydraulikzylinder 60.5 ersetzt werden, der von der unteren Kammer 64.5 mit einem pneumatischen Druckkessel 29 über das Rohr 81 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 60.5 ist mit den Hydraulikzylindern 60.6 über die Verbindungsstange 28 verbunden. Die oberen Kammern 62.6 sind mit den Röhren 16 und 19 jeweils verbunden, während die oberen Kammern 62.5 mit der Röhre 15 verbunden sind.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf eine spezielle Ausführungsform oder Ausbildung beschränkt ist, wie hier allgemein beschrieben.

Claims (7)

  1. Federungssystem (70) für ein Fahrzeug beinhaltend eine Mehrzahl von flüssigkeitsbetriebenen Zylindern (6), (7), (8) und (9), die jeweils ausgelegt sind, um die Räder (1), (2), (3) und (4) des Fahrzeugs mit dem Chassis (5) zu verbinden, wobei sich die Zylinder (6), (7), (8) und (9) in Fließverbindung miteinander befinden, so dass eine Verschiebung eines der Räder (1), (2), (3) und (4), und damit eines Kolbens der flüssigkeitsbetriebenen Zylinder (6), (7), (8) und (9), die mit einem Rad der (1), (2), (3) und (4) verbunden sind, in einer im wesentlichen vertikalen Ebene eine übereinstimmende aber entgegen gerichtete Verschiebung der Kolben der flüssigkeitsbetriebenen Zylinder (6), (7), (8) und (9), die sich direkt in Fließverbindung mit dem Zylinder, der mit dem einen Rad der (1), (2), (3) und (4) verbunden ist, befinden, bewirkt, um dadurch die verbundenen Räder (1), (2), (3) und (4) in Kontakt mit der Oberfläche, über die sich das Fahrzeug bewegt, zu drücken, so dass das Volumen der Flüssigkeit in den gegenüberliegenden Zylindern (6) und (7), und (8) und (9) und die Fließverbindungsmittel, die sie verbinden, immer gleich ist; und eine oder mehrere Fließsteuerungsanordnungen (12) oder (13), die angeordnet sind, um die flüssigkeitsbetriebenen Zylindern (6), (7), (8) und (9) der gegenüberliegenden Räder (1) und (2), und (3) und (4) über ein Fließverbindungsmittel zu verbinden, um den Kontakt zwischen den Rädern (1), (2), (3) und (4) und der Oberfläche zu verbessern, und ein Dämpfen ohne eine Beeinflussung des anderen gegenüberliegenden Satzes der Räder (1) und (2), und (3) und (4), bereitzustellen, während das gleiche Flüssigkeitsvolumen in den gegenüberliegenden Zylindern (6) und (7), und (8) und (9) und den Fließverbindungsmittel, die sie verbinden, gleich behalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (6), (7), (8) und (9) durch einen Kolben (63), der mit dem Zylinder verbunden ist, in eine obere und eine untere Kammer (62) und (64) geteilt ist, wobei die oberen Kammern (62) der direkt gegenüberliegenden oder rechten und linken Zylinder (6) und (7), und (8) und (9) in Fließverbindung miteinander mit einem Fließverbindungsmittel verbunden sind, und die unteren Kammern (64) der longitudinal gegenüberliegenden oder vorderen und hinteren Zylindern (6) und (8), und (7) und (9) in Fließverbindung miteinander mit einem Fließverbindungsmittel verbunden sind, und wobei die Fließverbindungsmittel, die mit der Fließsteuerungsanordnungen (12) und (13) verbunden sind, und die Fließverbindungsmittel, die mit den Zylindern (6), (7), (8) und (9) verbunden sind, miteinander verbunden sind, aber unabhängig von einander betrieben werden.
  2. Federungssystem (70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Druck in den oberen Kammern (62) der gegenüberliegenden oder linken und rechten flüssigkeitsbetriebenen Zylindern (6) und (7), und (8) und (9) größer ist als der Druck in den verbundenen Fließsteuerungsanordnungen (12) und (13), Rückführungskreisläufe der Fließsteuerungsanordnungen (12) und (13) weitere Flüssigkeit in gleicher Menge in die unteren Kammern (64) der gegenüberliegenden flüssigkeitsbetriebenen Zylinder (6) und (7), und (8) und (9), die mit den gegenüberliegenden Rädern (1) und (2), und (3) und (4) verbunden sind, drücken, um die Verschiebung der Räder (1), (2), (3) oder (4) in Kontakt mit der Oberfläche zu beschleunigen, um die Dämpfung dadurch zu unterstützen.
  3. Federungssystem (70) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. dass die Fließsteuerungsanordnungen (12) oder (13) Mittel zum Regulieren des Flüssigkeitsvolumens in jedem der flüssigkeitsbetriebenen Zylinder (6), (7), (8) und (9) und Fließverbindungsmittel beinhaltet, so dass das Flüssigkeitsvolumen in den linken flüssigkeitsbetriebenen Zylindern (6) und (8) und in ihren verbindenden Fließverbindungsmittel im wesentlichen das gleiche bleibt wie das Flüssigkeitsvolumen in den rechten flüssigkeitsbetriebenen Zylindern (7) und (9) und in ihren verbindenden Fließverbindungsmittel.
  4. Federungssystem (70) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. dass das System (70) des weiteren Höhenanpassungsmittel beinhaltet, die mit den Fließsteuerungsanordnungen (12) oder (13) in Fließverbindung mit den flüssigkeitsbetriebenen Zylindern (6), (7), (8) und (9) verbunden sind, um Anpassungen an der Höhe des Chassis (5) im Bezug auf die Räder (1), (2), (3) und (4) vorzunehmen.
  5. Federungssystem (70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenanpassungsmittel mit einem passenden Druckmittel verbunden ist.
  6. Federungssystem (70) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenanpassungsmittel an einem vorderen Satz der Räder (3) und (4) und/oder einem hinteren Satz der Räder (1) und (2) und/oder an beiden angeordnet ist.
  7. Federungssystem (70) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenanpassungsmittel an dem vorderen und hinteren Satz Räder (3) und (4), und (1) und (2) entsprechend in Fließverbindung miteinander angeordnet sind.
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