DE69018568T2

DE69018568T2 - Aufhängungsanordnung für Fahrzeug.

Info

Publication number: DE69018568T2
Application number: DE69018568T
Authority: DE
Inventors: Gary L Stecklein; Glenn R Wendel
Original assignee: Southwest Research Institute SwRI
Current assignee: Southwest Research Institute SwRI
Priority date: 1989-11-06
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2010-10-26
Also published as: US5020826A; JPH0712771B2; AU6552990A; EP0427046B1; AU631020B2; DE69018568D1; CA2027994A1; EP0427046A1; CA2027994C; JPH03176224A

Description

Sachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aufhängungsanordnungen für die Schwingungs- und Beschleunigungsisolierung zwischen Bauteilen, wie zum Beispiel für Fahrzeuge zwischen Rädern und Chassis. Insbesondere, jedoch nicht darauf beschränkt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine nachgiebige, gedämpfte Aufhängungsanordnung für Fahrzeuge.

Hintergrund der Erfindung

Seit es Fahrzeuge gibt, wurden Versuche unternommen, eine Aufhängungsanordnung für die Insassen und die vom Fahrzeug beförderte Ladung zur Verfügung zu stellen, die die Belastungen von den unebenen Straßen, über die das Fahrzeug fährt, fernhält. Weiterhin und in neuerer Zeit ist es mit dem Erscheinen von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen wünschenswert geworden, eine Aufhängungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die es dem Fahrzeug gestattet bei relativ hohen Geschwindigkeiten um die Ecke zu fahren, und die dabei das Fahrzeug in einer im wesentlichen horizontalen Position hält. Weiterhin ist es erwünscht, bei jeder Beschleunigung oder jedem Anhalten das Fahrzeug in einer im wesentlichen horizontalen Lage zu halten. In der Fachsprache ausgedrückt, es ist sehr erwünscht, daß man die Roll- und Stampfbewegungen, die bei Manövern des Fahrzeuges auftreten steuern, wenn nicht sogar vollständig vermeiden, kann.
Es ist nicht nur erwünscht, eine aktive Aufhängungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die so funktioniert, daß Bewegungen des Fahrzeuges aus der Horizontalen heraus unwirksam gemacht werden, sondern auch eine relativ komfortable Aufhängungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die das Dämpfen der Schwingungen oder Bewegungen zwischen den aufgehängten und nicht aufgehängten Teilen des Fahrzeuges einschließt, wobei eine sanfte, elastische Fahrt für die Fahrgäste und die Ladung des Fahrzeuges gewährleistet ist.
Die Lotus Motor Company hat für ihre Kraftfahrzeuge eine aktive Federkonstentensteuerung entwickelt, die ein Hydrauliksystem mit elektrohydraulischen Servo-Steuerventilen und hydraulischen linearen Stellgliedern verwendet, das durch einen Computer gesteuert wird, der auf einen Beschleunigungsmesser und einen Kreiselsensor reagiert, die am Fahrzeug angebracht sind. Ein solches System ist zwangsläufig kompliziert und äußerst teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine praktische aktive Aufhängungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die nicht so kompliziert und teuer ist, wie andere Anordnungen, und die ein besseres Fahren im Vergleich zu den dämpfergesteuerten Anordnungen gewährleistet, als die Anordnungen, die gegenwärtig für die Fahrzeuge produziert werden.
DE-A-2 050 831, das im allgemeinen dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht, offenbart eine Ausgleichsanordnung, die Hydraulikmittel für ein nachgiebiges Halten zwischen den aufgehängten und nichtaufgehängten Teilen eines Massesystems einschließt. Ein Strömungsmittel, das eine Pumpen-Motor-Kombination einschließt, führt eine Hydraulikfluidströmung den Hydraulikmitteln zu und von den Hydraulikmitteln ab. DE-A-2 050 831 zeigt die Verwendung einer stationären Verdrängerpumpe, die eine stationäre Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, wenn die Pumpendrehzahl nicht verändert wird. Ein Sammlermittel steht mit dem Strömungsmittel in Verbindung, um ein geschlossenes Drucksystem zur Verfügung zu stellen. Das Umkehren der Pumpenmotordrehrichtung oder das Aktivieren eines komplexen Fluid-Umkehrnetzes ermöglicht eine Fluidströmung von den Hydraulikmitteln, wenn die Hydraulikmittel zusammengedrückt sind und zu den Hydraulikmitteln, wenn die Hydraulikmittel ausgefahren sind. Keine Strömung ist vorhanden, wenn sich die Hydraulikmittel in einer neutralen Stellung befindet. Stationäre Verdrängerpumpen sind für Ausgleichssysteme und für Förderstromsteuerungssysteme, wie sie in DE-A-2 050 831 aufgezeigt sind.
Ein Nachteil des Ausgleichsystems nach DE-A-2 050 831 ist, daß stationäre Verdrängerpumpen nicht von einer gemeinsamen Antriebswelle betrieben werden können. Die Pumpen müssen bei verschiedenen Drehzahlen arbeiten. Somit kann das gesamte Ausgleichssystem nicht durch eine einzelne Leistungsabnahineeinrichtung vom Fahrzeugmotor angetrieben werden. Stattdessen erfordert jede Pumpe ihren eigenen, umsteuerbaren Antriebsmotor.
Ein anderer Nachteil ist, daß das offenbarte Ausgleichssystem entweder eine umsteuerbare Pumpe oder ein komplexes Fluidführungsnetz aufweisen muß, um eine Fluidströmung in zwei Richtungen von den Hydraulikmitteln zum Sammler zu ermöglichen. Die Energie des rückströmenden Fluids geht verloren. Die vorliegende Erfindung verwendet das rückströmende Fluid, um den Betrieb jeder variablen Verdrängerpumpe zu unterstützen und um die Gesamtleistung, die für jede variable Verdrängerpumpe erforderlich ist, zu verringern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängungsanordnung gemäß Patentanspruch 1.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Fahrzeug-Aufhängungsanordnung, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils der Anordnung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Sammlers, der ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 4a, 4b und 4c sind Ansichten der variablen Verdrängerpumpeund Motor-Kombinationen, die in der Aufhängungsanordnung von Fig. 1 verwendet werden.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Wirkung der Verwendung der gemäß der Erfindung aufgebauten Aufhängungsanordnung zeigt.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Energieausnutzung in der Aufhängungsanordnung von Fig. 1 zeigt.
Fig. 7 ist ein Diagramm ähnlich Fig. 6, das jedoch eine Aufhängungsanordnung zeigt, die nicht den Sammelbehälter der Anordnung von Fig. 1 aufweist.
Fig. 8 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils einer anderen Ausführung der Aufhängungsanordnung, die ebenfalls gemäß der Erfindung aufgebaut ist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Bezugnehmend auf die Zeichnung und insbesondere auf Fig. 1, ist darin eine allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnete Fahrzeug-Aufhängungseinrichtung gezeigt. Das Aufhängungssystem 10 kann in jedem Fahrzeugtyp verwendet werden, z.B. in Motorfahrzeugen, Panzern und in einem Kraftwagen, um ein Chassis 12 auf Rädern 14 zu halten. Das Chassis 12 und nur zwei Räder 14 sind in Fig. 1 dargestellt. Die Aufhängungs-Stempel-Anordnung 16 ist haltend zwischen dem Chassis 12 und dem Rad 14 angebracht.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind vier Aufhängungs-Stempel-Anordnungen 16, 18, 20 und 22 vorhanden. Obwohl nur zwei Räder 14 gezeigt sind, ist es so vorgesehen, daß die Stempel-Anordnungen 20 und 22 ebenfalls zwischen den anderen Rädern (nicht gezeigt) des Fahrzeuges und dem Chassis 12 angeordnet sind.
Die Stempel-Anordnungen 16, 18, 20 und 22 sind durch geeignete hydraulische Kreisläufe, die noch beschrieben werden, mit einer Pump/Motor-Anordnung verbunden, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet ist. Die Pump/Motor-Anordnung 24 ist wiederum mit einer Sammler-Anordnung 26 verbunden, die auch als ein Behälter für das Hydrauliksystem dient. Zwischen den Stempel-Anordnungen 16, 18, 20 und 22 und der Pump/Motor-Anordnung 24 sind die Steuer-Einrichtungen 28, 30, 32 bzw. 34 angebracht. Die Steuer-Einrichtungen und die Stempel-Anordnungen sind in der Funktion ähnlich und es werden nur die Stempelanordnung 18 und die Steuereinrichtung 30 vollständiger in Verbindung mit der vergrößerten schematischen Teilansicht von Fig. 2 beschrieben.
Wie hierin noch klarer aufgezeigt wird, schließt die Aufhängungs-Stempel-Anordnung 18 einen Hohlkörper 36 mit einer im allgemeinen zylindrischen Bohrung 38 darin ein. Angeordnet in der Bohrung 38 und für eine Bewegungsumkehr ausgelegt ist ein Kolben 40 mit einer Kolbenstange 42, die sich ausgehend von einem Ende des Körpers 36 erstreckt. Die Stempel-Anordnung kann als einfachwirkendes lineares Stellglied beschrieben werden.
Der Stempel ist mit beiden Enden des linearen Stellgliedes verbunden konstruiert. Das Zusammendrücken der Stempel bewirkt eine Netzfluidverdrängung gleich der Kolbenstangenfläche multipliziert mit der Kompressionsstrecke. Dieses Fluid wird in den Sammler verdrängt, der wiederum das Gas komprimiert und dadurch den Gasdruck erhöht. Der erhöhte Gasdruck spiegelt sich in einem erhöhten Fluiddruck wider, der an beiden Enden des Zylinders wirkt Das Endergebnis ist ein Druck, der auf die Kolbenstangenfläche wirkt, die die von außen aufgebrachte Belastung auf fängt. Die Funktion des Kolbens ist es, eine gesteuerte Fluidströmung (kein Leckverlust hinter dem Kolben) für die Dämpfung zur Verfügung zu stellen.
Die Steuer-Einrichtung 30, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, schließt eine Rohrleitung 44, angeordnet an einer Seite des Kolbens 40, und eine Rohrleitung 46, angeordnet an der entgegengesetzten Kolbenseite ein. Die Rohrleitungen 44 und 46 stehen mit der Bohrung 38 in Verbindung. Parallelgeschaltet zur Rohrleitung 44 sind ein Rückschlagventil 48, eine veränderliche Öffnung 50 und ein Druckablaßventil 52.
Gleichermaßen ist die Rohrleitung 46 mit einem Rückschlagventil 54, einer veränderlichen Öffnung 56 und mit einem Druckablaßventil 58 verbunden, die ebenfalls parallelgeschaltet sind. Die Rückschlagventile 48 und 54 sind angeordnet, um es der Fluidströmung zu gestatten, zur Stempelanordnung 18 hin zu strömen, während eine Strömung in entgegengesetzter Richtung verhindert wird. Die veränderlichen Öffnungen 50 und 56 sind vorgesehen, um einen gesteuerten Druckabfall zu erzeugen, der der Fluidströmungsgeschwindigkeit durch sie proportional ist, um die Bewegung des Kolbens 40 in der Bohrung 38 zu dämpfen. Die Druckablaßventile 52 und 58 sind so ausgelegt, daß sie bei einem vorbestimmten Druck in den Rohrleitungen 44 bzw. 46 öffnen.
Die Rohrleitung 60 verbindet das Ventil 48, die Öffnung 50 und das Druckablaßventil 52 parallel zum Ventil 54, der Öffnung 56 und dem Druckablaßventil 58. Eine Rohrleitungsabzweigung 62 erstreckt sich zu einem kleinen Gas/Hydraulik-Sammler 64, der eine mit einem kompressiblen Gas gefüllte Kammer 66 und eine Hydraulikfluidkammer 68 in sich enthält. Der Sammler 64 gewährleistet eine Nachgiebigkeit in Bezug auf die Stempelanordnung 18. Wenn zum Beispiel der Sammler 64 mit dem darin befindlichen kompressiblen Gas nicht vorgesehen und der Körper 36 mit Fluid gefüllt wäre, würde der Kolben 40 starr im Zylinder angeordnet sein und könnte sich nicht bewegen, wenn nicht das Fluid auf der einer oder der anderen Kolbenseite verdrängt ist. Da das Fluid im wesentlichen inkompressibel ist, würde eine Anordnung in dieser Art im Grunde genommen eine starre Verbindung zwischen dem Chassis 12 und den Rädern 14 zur Verfügung stellen.
Wegen des kompressiblen Gases im Sammler 64 kann jedoch das Hydraulikfluid auf der entsprechenden Seite des Kolbens 40 in den Sammler 64 verdrängt werden, indem das darin enthaltene Gas zusammengedrückt, eine Bewegung des Kolbens 40 gestattet und die Wiederanordnung des Kolbens 40 in seiner Ausgangslage bewirkt wird.
Nur eine der Steuereinrichtungen, die mit den Aufhängungs-Stempeleinrichtungen verbunden sind, wird in den Einzelheiten beschrieben. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß alle Einrichtungen identisch sein können.
Von der Rohrleitung 60 aus erstreckt sich eine Hydraulikleitung 78, die das Steuersystem 30 mit einer veränderlichen Verdrängerpumpe/Motor-Einrichtung 80 verbindet, die einen Teil der Pump/- Motor-Einrichtung 24 bildet. Gleichermaßen ist die Steuereinrichtung 28 durch eine Rohrleitung 74 angeschlossen, die die Stempeleinrichtung 16 mit einer veränderlichen Verdrängerpumpe/- Motor-Einrichtung 76 verbindet, die ebenfalls einen Teil der Pump/Motor-Einrichtung 24 bildet. Die Rohrleitung 70 erstreckt sich von der Stempeleinrichtung 20 zu einer veränderlichen Verdrängerpumpe/Motor-Einrichtung 72 und die Rohrleitung 81 erstreckt sich von der Stempeleinrichtung 22 zu einer variablen Verdrängerpumpe/Motor-Einrichtung 82. Die variablen Verdrängerpumpen/Motor-Einrichtungen 72 und 82 bilden ebenfalls einen Teil der Pumpeneinrichtung 24. Wie ausführlicher im Zusammenhang mit Fig. 4a, 4b und 4c beschrieben wird, sind die veränderlichen Verdrängerpumpen vorzugsweise Flügelpumpen, die während einer Umkehrströmung auch als Motor arbeiten können.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, werden alle Pumpen 72, 76, 80 und 82 durch eine gemeinsame Welle 84 angetrieben. Der Vorteil des Einzelwellenantriebes ist, daß eine einzige Leistungsabnahmeeinrichtung vom Fahrzeugmotor verwendet werden kann, um die gesamte Aufhängungsanordnung anzutreiben, wodurch Größe, Masse und Kosten der Anordnung verrringert werden. Ein Elektromotor oder eine andere Kraftmaschine könnte für den Antrieb der Pumpen verwendet werden, wenn es gewünscht wird. Weiterhin könnten die Pumpen 24 einzeln angetrieben werden. Eine solche Anordnung könnte jedoch die Anordnung verkomplizieren und ihre Größe und ihre Kosten erhöhen.
Die Rohrleitungen 86, 88, 90 und 92 verbinden die Pumpen 72, 80, 82 bzw. 86 mit dem Sammler 26. Der Sammler 26 ist ausführlicher in Fig. 3 dargestellt. Die gleiche Figur gilt für die mit jedem einzelnen Stempel verwendeten Sammler.
Wie darin gezeigt, besteht der Sammler 26 aus einem Hohlgehäuse 94 mit darin angeordneten Faltenbalgen 96. Die Faltenbalge 96 bilden einen Teiler im Gehäuse 94, der eine Gaskammer 98 und eine Flüssigkeitskammer 100 definiert. Die Gaskammer 98 ist mit kompressiblem Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, gefüllt, und das in der Aufhängungsanordnung 10 verwendete Hydraulikfluid füllt die Kammer 100.
Die Faltenbalge 96 sind vorzugsweise aus Metall hergestellt, um eine lange Lebensdauer zu sichern. Es sollte weiterhin betont werden, daß das Volumen der die Faltenbalge 96 füllenden Flüssigkeit etwas größer ist, als das vom Gas eingenommene Volumen, da der Sammler 26 auch als Behälter für ein solches Fluid dient. Das relativ große Volumen der Faltenbalge, das für das Hydraulikfluid verwendet wird, ist für die Speicherung einer beträchtlichen Menge von Hydraulikfluid vorgesehen, die erforderlich ist, um eine ausreichende Nachgiebigkeit für jede der Stempeleinrichtungen zu sichern.
Die Primärfunktion des Sammelbehälters 26 ist es, die gesamte Anordnung 10 unter Fluiddruck zu setzen, so daß die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Behälters 26 und jedem stetigen oder statischen Druck auf den einzelnen Stempel, der erforderlich ist, um das Chassis 12 zu halten, so gering wie möglich wird. Es ist beabsichtigt, daß die Kolben 40 und die Kolbenstangen 42 in Zwischenpositionen in den Stempeleinrichtungen angebracht werden, um eine Bewegung der Kolben 40 und der Kolbenstangen 42 in jede Richtung zu gestatten.
Fig. 6 und 7 beschreiben die Gründe für dieses Unterdrucksetzen.
Fig. 4a, 4b und 4c zeigen eine typische veränderliche Verdrängerpumpe/Motor-Einrichtung 72, die in der Anordnung 10 verwendet werden kann. Fig. 4b zeigt die Stellung des Rotors 87, wenn keine Fluidströmung zu oder von der Rohrleitung 70 vorhanden ist. In diesem Zustand ist keine Pump/Motor-Wirkung vorhanden und das Fluid wird einfach durch die Flügel 89 in Zirkulation versetzt, wenn die Pump/Motor-Einrichtung in Betrieb ist. Wenn die Aufhängungsanordnung nicht aktiv ist und die Pump/Motor- Einrichtung sich in der Stellung befindet, in der keine Strömung vorhanden ist, kann in der Rohrleitung 70 ein Ventil vorgesehen sein, um den Stempelströmungspfad vollständig abzusperren. In diesem Falle ist keine Stempelbewegung nach unten durch Undichtigkeit möglich. Das Ventil (die Ventile) können pilotgesteuert, magnetgesteuert oder durch eine andere für die Anordnungsbetätigung geeignete Quelle gesteuert sein. In der Funktion, daß Strömung zur Rohrleitung 70 zur Verfügung gestellt wird, wird die Mittellinie des Rotors so versetzt, wie es in Fig. 4a dargestellt ist, so daß das Fluid durch die Flügel 89 durch die Pumpe 72 aus der Rohrleitung 86 entfernt und nach außen durch die Rohrleitung 70 zur Stempeleinrichtung 20 geleitet wird.
Fig. 4c zeigt den Zustand der Pump/Motor-Einrichtung 72, in dem das Fluid vom Stempel 20 den Sammler 26 passiert. In diesem Zustand ist die Mittellinie des Rotors 87 nach links verschoben und das Fluid, das aus der Rohrleitung 70 strömt, treibt die Flügel 89 und den Rotor 87 in eine Richtung, so daß das Fluid durch die Rohrleitung 86 zum Sammler 26 zurückkehrt.

Betrieb der Ausführung von Fig. 1

Wenn sich das Fahrzeug in Betrieb befindet, befindet sich auch die Pump/Motor-Einrichtung 24 in Betrieb. Unter der Annahme, daß das Fahrzeug entweder noch steht oder sich auf einer sehr ebenen Straße bewegt, befindet sich der Rotor 89 der Pumpe 72 in der neutralen, in Fig. 4b gezeigten Stellung, in der kein Fluid verdrängt wird.
Wenn das Fahrzeug zu einer Rollbewegung um seine Längs-Mittellinie angeregt wird, zum Beispiel wenn es eine Kurve fährt oder an einem Berghang entlangfährt, wird die auf der niedrigen Seite (Außenseite des kurvenden Fahrzeuges) auf den Stempel aufgebrachte Kraft größer und die auf der Bergseite auf den Stempel aufgebrachte Kraft wird geringer. Damit vergrößert sich der Druck auf Bergabseite und er verringert sich auf der Bergaufseite. In den Stempeleinrichtungen 16 und 22 vergrößert sich der Druck, wenn die rechte Seite des Fahrzeuges niedriger liegt und der Druck in den Stempeleinrichtungen 18 und 20 verringert sich unter der Annahme, daß die linke Seite höher liegt.
In den Pump/Motor-Einrichtungen 76 und 82 sind die Rotoren 87 neu positioniert, wie es in Fig. 4a dargestellt ist, nachdem die Kompression in den Stempel einrichtungen 16 und 22 abgetastet wurde, so daß das Fluid zu den Stempeleinrichtungen 16 und 22 auf der Bergabseite geleitet wird. Gleichzeitig wird das Ausfahren der Stempeleinrichtungen 18 und 20 abgefühlt und die Pump/Motor-Einrichtungen 72 und 80 mit den Rotoren 87 darin werden in die in Fig. 4c dargestellte Position bewegt, so daß die Fluidströmung zum Sammler 26 hin gerichtet ist. Die Anordnung wirkt dann so, daß nach dem Abtasten von Ausfahren oder Kompression der Stempel auf einer Seite des Fahrzeuges verglichen mit der anderen Seite, die entsprechenden Pump/Motor-Einrichtungen 72, 76, 80 und 82 automatisch reagieren, um zusätzliches Fluid zu komprimierten Seite zu liefern, wobei sie das Fluid von der ausgefahrenen Seite erhalten und so das Chassis des Fahrzeuges in die normale waagerechte Lage in Bezug auf die Räder 14 zurückführen. Die Anordnung reagiert ausreichend schnell, so daß das Fahrzeug scheinbar in der neutralen Lage verbleibt.
Die vorhergehende Beschreibung wurde im Zusmamenhang mit einem Fahrzeug durchgeführt, das an einem Berghang fährt. Es kann jedoch erkannt werden, daß das auch für Fahrzeuge gilt, die in einer Kurve fahren, da die vom Mittelpunkt der Kurve entfernte Seite des Fahrzeuges genauso belastet wird, als ob sie die Bergabseite des Fahrzeuges am Berghang wäre. Somit hält die Reaktion der Anordnung 10 das Fahrzeug in der normalen, waagerechten Lage.
Es ist auch zu erkennen, daß alle Komponenten der Anordnung 10 miteinander verbunden sind, so daß bei Auftreten entweder von Beschleunigung des Fahrzeuges oder einer plötzlichen Verzögerung des Fahrzeuges die entsprechenden Pump/Motor-Einrichtungen tätig werden, um zusätzliches Fluid zum auf Druck belasteten Ende des Fahrzeuges zuliefern, während sie Fluid vom anderen Ende des Fahrzeuges aufnehmen. Somit hält die Anordnung 10 die normale, waagerechte Position des Fahrzeuges entgegen den Stampfkräften aufrecht.
Die vorher erwähnten Abhängigkeiten sind aus dem Diagramm in Fig. 5 ersichtlich. Wie darin gezeigt ist, versucht der Kraftzuwachs A-C in den Stempeln den Kolben 40 darin aus der Position C in die Position B zu bewegen. Die Anordnung 10 arbeitet, um die Bewegung oder Auslenkung des Kolbens 40 und der Kolbenstange 42 von B nach C zu verhindern, die normalerweise auftreten würden, weil die Anordnung 10 fast sofort eine Fluidströmung zum belasteten Stempel liefert. Die entsprechende Fluidmenge, die dafür erforderlich ist, wird automatisch durch beschriebene veränderliche Verdrängerpumpen/Motor-Einrichtung 24 geliefert.
Die Anordnung 10 bietet weitere Vorteile, wie durch Vergleich der Diagramme von Fig. 6 und 7 zu erkennen ist. Fig. 6 zeigt eine Anordnung, wie die Anordnung 10, in der der Sammler 26 nicht zur Anwendung kommt. Das bedeutet, daß das System nicht mit dem statischen Druck nahe dem Druck, der erforderlich ist, um das Gewicht der aufgehängten Teile des Fahrzeuges zu halten, vorbelastet ist. Während einer Kurvenfahrt, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, ist die Energie, die erforderlich ist, um die äußere Stempelfläche 99 auszufahren und die Energie, die erforderlich ist, um die innere Stempelfläche 100 zusammenzudrücken durch die geschnittenen Flächen unter der Kurve dargestellt. Die erforderliche Gesamtenergie ist die Differenz dieser beiden Flächen.
Das Positionieren des Rotors 87 der Pump/Motor-Einrichtung 24, damit die Fluidströmung vom Stempel 20 zum Behälter strömen kann, ermöglicht die Wiedergewinnung der durch die Fläche 100 angegebenen Energie. Die Wiedergewinnung dieser Energie macht den Gesamtenergiebedarf der Anordnung so gering wie möglich.
Nach der Kurvenfahrt ist die Energie (Fläche 100) erforderlich, um den Innenstempel auszufahren und die Energie (Fläche 99) wird während des Zusammendrückens des Außenstempels wiedergewonnen. Somit ist der theoretische Gesamtenergiebedarf der Anordnung 10 gleich Null. Das ist ein Ergebnis der Fähigkeit der Pump/Motor- Einrichtung 24 es der Fluidströmung zu gestatten, vom Stempel 20 zum Behälter zu strömen, wobei die Pump-Motor-Einrichtung in die Motor-Stellung verschoben wird.
In Fig. 7 ist die gleiche Kurve gezeigt, jedoch in einer Anordnung wie der Anordnung 10, die den Sammler 26 verwendet. Bei dieser Anordnung wird die statische Vorbelastungskraft, das heißt der Druck gleich dem Stempeldruck, der erforderlich ist, das aufgehängte Gewicht des Fahrzeuges zu halten, durch den Sammler 26 zur Verfügung gestellt. Demgemäß wird die für das Ausfahren des Außenstempels erforderliche Energie durch die kleine Dreieckfläche 103 dargestellt. Die für das Zusammendrükken des Innenstempels erforderliche Energie wird durch die restliche, geschnittene Dreieckfläche 101 dargestellt. Die erforderliche Gesamtenergie ist die Summe der Flächen 101 und 103. Die für die Aufhängungs-Anordnung 10 mit oder ohne Sammler, der als Behälter für die Pump/Motor-Einrichtung 24 wirkt, erforderliche theoretische Energie ist gleich. Der Betriebswirkungsgrad der Anordnung 10 ohne Sammler 26 ist geringer als der mit Sammler 26, weil der erhöhte Differenzdruck über die Pump/Motor- Einrichtung größer ist. Alle Pump/Motor-Einrichtungen weisen bei höheren Differenzdrücken geringere Wirkungsgrade auf.
In jedem der vorher genannten Beispiele wird der größte Teil der aufgewendeten Energie nach der Kurvenfahrt oder nach der Instabilität des Fahrzeuges zurückgewonnen. Es sollte betont werden, daß die Einführung des statischen Vorbelastungsdruckes in die Anordnung zwei Vorteile besitzt. Diese Vorteile sind: (1) Es ist wesentliche weniger Zeit für die Anordnung erforderlich, um auf die Instabilität zu reagieren und es ist sicher, daß das Fahrzeug im wesentlichen in der normalen waagerechten Lage bleibt. (2) Die Pumpen arbeiten wirksamer und haben eine wesentlich längere Lebensdauer. Die längere Lebensdauer ergibt sich aus der Verringerung der Druckdifferenz über die Pumpen. Wie aus dem Vergleich von Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, braucht der Druck nicht von praktisch Null auf den für die Wiedergewinnung erforderlichen maximalen Druck bei Verwendung des Sammlers 26 angehoben zu werden, weil die Anordnung 10 bereits unter dem Vorbelastungsdruck steht. Bei statischem, normalem, waagerechten Betrieb des Fahrzeuges ist die Differenz über die Pumpeinrichtung 24 gleich Null. Die Pumpeinrichtung 24 arbeitet in einer Umgebung, in der der Differenzdruck über sie im Vergleich zu einer Anordnung ohne Sammler 26, wesentlich reduziert ist.
Aus den vorhergehenden Ausführungen ist zu erkennen, daß die bevorzugte Ausführung der Aufhängungsanordnung 10 eine aktive Aufhängungsanordnung ist, die nicht so kompliziert und so teuer ist, wie andere Anordnungen und eine Anordnung, die einen verbesserten Fahrkomfort auf Grund der Nachgiebigkeit bei gedämpften Zuständen und auf Grund der Fähigkeit der Anordnung 10, die normale, waagerechte Höhenlage des Fahrzeuges aufrechtzuerhalten, zur Verfügung stellt.

Ausführung von Fig.8

Fig.8 ist eine partielle schematische Darstellung einer Aufhängungsanordnung, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 200 bezeichnet ist. In Fig. 8 sind gleiche Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wie sie auch in der Beschreibung der Ausführung 10 verwendet sind.
Obwohl nicht gezeigt, wird angenommen, daß die Rohrleitung 70 mit der Aufhängungsanordnung 20 so verbunden ist, wie vorher beschrieben wurde. Das gegenüberliegende Ende der Rohrleitung 70 ist in diesem Falle mit einem magnetgesteuerten Mehrwegeventil 102 verbunden, das wiederum durch eine Rohrleitung 104 mit einer stationären Verdrängerpumpe 106 in Verbindung steht. Obwohl nicht gezeigt, sind ein Ventil 102 und eine Pumpe 106 für jede Stempeleinrichtung 16, 18, 20 und 22 vorgesehen.
Das Ventil 102 ist durch eine Rohrleitung 108 mit dem Sammler 26 verbunden. Der Sammler 26 ist durch eine Rohrleitung 110 mit dem Eingang der Pumpe 106 verbunden.
Wie dargestellt ist für das Ventil 102 zusätzlich zu den Steuer-Stelleinheiten 112 und 114 eine neutrale Position (N) vorgesehen, in der das Fluid von der Pumpe 106 über die Rohrleitung 104, durch die Öffnung 105 zu einer Rohrleitung 108 gefördert wird. Das Fluid strömt über die Rohrleitung 110 zurück zur Pumpe 106. Wie gezeigt, ist in der neutralen Position (N) die Rohrleitung 70 abgesperrt, und es strömt kein Fluid zur Stempeleinrichtung 20.
Für das Ventil 102 ist auch eine Position (C) vorgesehen, bei der eine solche Schaltung der Strömungswege vorgesehen ist, daß das Fluid von der stationären Verdrängerpumpe 106 über die Rohrleitung 104 in die Rohrleitung 115 und in die Rohrleitung 108 zum Behälter des Sammlers 26 und durch die Rohrleitung 110 zurück zur Pumpe 106 strömt. Eine parallele Öffnung 116 ist mit der Rohrleitung 70 verbunden, die Hydraulikfluid von der Stempeleinrichtung 20 zum Sammlerbehälter zuführt. In dieser Position kann der Stempel 20 durch die Umgehungsführung des Fluids, wie vorher beschrieben, zusammengedrückt werden.
Wenn es gewünscht wird, Fluid von der Pumpe 106 direkt der Rohrleitung 70 zuzuführen, wird das Ventil 102 in eine Position (E) bewegt, bei der ein direkter Weg 118 sich direkt von der Verbindung mit der Rohrleitung 104 zur Rohrleitung 70 erstreckt und der Pumpenströmungspfad zur Rohrleitung 108 absperrt ist. In dieser Stellung strömt Fluid direkt zur Stempeleinrichtung 20.
Der Betrieb der Anordnung 200 ist weniger vorteilhaft, als der Betrieb der Anordnung 10, weil es erforderlich ist, ständig das Ventil 102 in seine Ausgangsstellung zurückzuführen, um eine richtige Strömungssteuerung zur Stempeleinrichtung 20 in Abhängigkeit von deren Belastungszuständen zu sichern.
Es könnten verschiedene Pumpentypen in den Anordnungen 10 und 200 verwendet werden. Es wird jedoch die veränderliche Verdrängerpumpe, die im Zusammenhang mit der Ausführung von Fig.1 beschrieben ist, vorgezogen. Viele Veränderungen und Modifikationen können für die hierin ausführlich beschriebenen Ausführungen zur Anwendung kommen, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

1. Aufhängungsanordnung (10) mit: Hydraulikaufhängungs-Stempeleinrichtungen (16, 18, 20, 22) zum nachgiebigen Halten und Dämpfen der Bewegung zwischen aufgehängten und nichtaufgehängten Teilen (12, 14) einer Masse oder eines Energiesystems; Strömungsmitteln (24, 70, 74, 78, 81) zum Zuführen von Hydraulikfluidströmung zu/von den Stempeleinrichtungen, wobei das Strömungsmittel eine Pump/Motoreinrichtung (24) einschließt, die eine Umkehrströmung hindurch erlaubt, damit eine Fluidströmung von der Stempeleinrichtung zugelassen wird, wenn der Stempel zusammengedrückt wird, und wobei eine Vorwärtsströmung zu der Sempeleinrichtung möglich ist, wenn der Stempel ausgefahren ist, und wobei keine Strömung erfolgt, wenn die Stempeleinrichtung in neutraler Position steht; mit Sammlermitteln (26), die an die Strömungsmittel angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen/- Motoreinrichtung eine Anzahl von veränderlichen Verdränger Pumpen (72, 76, 80, 82) aufweist, wobei jede Pumpe einer hydraulischen Stempeleinrichtung zugeordnet ist und als Motor während der Umkehrströmung arbeitet, und das jede der Pumpen eine Pumpenkammer und einen Rotor (87) aufweist, dessen Achse in bezug auf die Mittelachse der Pumpenkammer in Abhängigkeit von dem Aus fahren oder Zusarnmendrücken der zugehörigen Stempeleinrichtung versetzt ist, um entweder Fluid zu der Stempeleinrichtung zu pumpen oder um Fluid von der Stempeleinrichtung zurückströmen zu lassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Verdrängerpumpe (72, 76, 80, 82) der Verdrängerpumpen/Motor-Anordnung eine Flügelpumpe umfaßt, die während der Umkehrströmung als Motor arbeitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der veränderlichen Verdrängerpumpen (72, 76, 80, 82) die Pumpenkammer mit einer Mittellinie und den Rotor (87) mit einer Mittellinie urnfaßt, die auf Fluiddruckveränderungen von einer zugehörigen Stempeleinrichtung (16, 18, 20, 22) ansprechen, um entweder Fluid zu der entsprechenden Stempeleinrichtung zu pumpen oder um Fluid von dieser zurückströmen zu lassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sammlereinrichtung (26, 28, 30, 32, 34), um das Hydraulikfluid unter Druck zu setzen, wobei ein Gas über dem Hydrauliksammler an den Stempeleinrichtungen (16, 18, 20, 22) angeordnet und mit den Strömungsinitteln (24, 70, 74, 78, 81) verbunden ist, wobei die Sammiereinrichtung angeschlossen ist, um das System (10) mit Druck zu versehen, um die aufgehängten Teile (12) im statischen Zustand nachgiebig zu halten und um die Strömungseinrichtungen mit Druck zu versorgen, um den Druck darüber zu reduzieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikstempeleinrichtung (16, 18, 20, 22) aufweist:

ein Körperteil (36) mit einer im allgemeinen zylinderischen Bohrung (38), daß außerdem auf einem der Teile (14) montiert ist;

einem Kolben (40) mit einer Kolbenstange (42), die in der Bohrung (38) sitzt, um sich hin und her zu bewegen und mit der die Kolbenstange mit dem anderen der Teile (12) verbunden ist; und mit

Steuermitteln (28, 30, 32, 34) die an die Pumpen/Motor- Einrichtung (24) angeschlossen sind und wobei das Körperteil dazu dient, die Strömung des unterdruckstehenden Hydraulikfluids in und aus der Bohrung an beiden Seiten des Kolbens zu steuern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (28, 30, 32, 34) aufweist:

ein Rückschlagventil (48, 54), um Fluidströmung in die Bohrung zu zu lassen und um Strömung in entgegengesetzter Richtung zu verhindern;

eine veränderliche Öffnung (50, 56), die in parallel Strömungsanordnung mit dem Rückschlagventil liegt, um die Strömung durch dieses zu dämpfen; und mit

einem Druckablaßventil (52, 58), das in Parallelströmungsanordnung mit dem Rückschlagventil und der veränderlichen Öffnung liegt, um eine Strömung durch das Abblaßventil zu zu lassen, wenn der Druck in der Bohrung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (28, 30, 32, 34) einen Sammler (64) aufweist, der mit dem Steuermittel verbunden ist, wobei der Sammler ein komprimierbares Gas enthält, durch welches der Kolben (40) und die Kolbenstange (42) nachgiebig von dem Fluid in der Bohrung (38) gehalten sind, um eine Federung zwischen diesen Teilen (12, 14) zu schaffen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikfluid praktisch unkoinprimierbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, eine Anzahl von veränderlichen Verdrängerpumpen (72, 76, 80, 82) mit einer gemeisamen Antriebseinrichtung (84).

10. Aufhängungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel (24, 70, 74, 78, 81) die Pumpen/Motoranordnung (24) aufweist, die eine Anzahl von veränderlichen Verdrängerpumpen (72, 76, 80, 82) einschließt, welche Strömung zu und von der Stempeleinrichtung zulassen, wenn die Stempeleinrichtung zusammengedrückt oder ausgefahren ist, und die eine gemeisame Antriebseinrichtung (84) für die Pumpen aufweist.