DE1080867B - Steuersystem fuer Luftaufhaengungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für Luftaufhängungen von Kraftfahrzeugen mit zwei Ventilen, von denen das eine Druckluft zur Luftfeder, das andere Luft aus der Luftfeder steuert und die beide unter dem Einfluß eines nachgiebig mit einem auf Höhenänderungen des Fahrzeugrahmens ansprechenden Element verbundenen Stellglieds stehen.

Bei derartigen Anlagen hat man bereits eine Übersteuereinrichtung vorgesehen, die von Hand verstellbar ist und die Betätigung der Luftein- und auslaßventile unabhängig von der Stellung des auf die Änderung der Rahmenhöhe ansprechenden Elements bewirkt. Es ist ferner bekannt, den Grad der Dämpfung einer Luftfederung von Hand zu steuern.

Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Kurvenfahrt. Wenn ein Fahrzeug eine Kurve nimmt, so ändert die abgefederte Masse ihre Winkellage zur ungefederten Masse, so daß sich die Luftfedern auf der Außenseite der Kurve zusammendrücken, während sich die auf der Innenseite der Kurve liegenden Luftfedern zu dehnen trachten. Diese Wirkung betätigt normalerweise die Steuerventile, um den Luftdruck in den Luftfedern so zu ändern, daß er in den außenliegenden Luftfedern ansteigt, in den innenliegenden Federn dagegen sinkt. Gelangt das Fahrzeug aus der Kurve, so versuchen die Steuerventile, die Winkellage zwischen der gefederten und der ungefederten Masse wieder in die normale horizontale Lage zu bringen. Für eine kurze Zeit, bis die Steuerventile zum Zurückführen der gefederten Masse in die normale horizontale Lage ansprechen, neigt diese zu einer entgegengerichteten Änderung der Winkel^lage·.

Dies zu verhindern, sind die von Hand einstellbaren bekannten Einrichtungen nicht geeignet, da sie einmal nicht den besonderen Bedingungen entsprechend bedient werden können, zum anderen den Fahrer durch die zusätzliche Bedienung ablenken würden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile besteht daher die Erfindung darin, daß bei Anlagen der eingangs geschilderten Art eine Übersteuereinrichtung vorgesehen ist, die auf einen Wechsel der Änderung der Winkellage zwischen der gefederten und der ungefederten Masse selbsttätig anspricht und dann das Stellglied in der Weise unwirksam macht, daß die Luftein- und auslaßventile nicht betätigt werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuersystems nach der Erfindung,

Steuersystem für Luftaufhängungen
von Kraftfahrzeugen

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Vorwerk und Dipl.-Ing. K. Walther,
Patentanwälte, Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Juni 1956

George Wright Jackson, Dayton, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 ein Querschnitt durch ein Steuerventil und Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.

Der Rahmen 10 eines Fahrzeugs besteht aus einem vorderen Querträger 11 und seitlichen Längsträgern 12 und 13. An den entgegengesetzten Enden des Querträgers 11 sind Vorderradaufhängungen 14 und 15 gelagert die aus unteren Lenkhebeln 16 und 17 sowie oberen Lenkhebeln 18 und 19 bestehen. Die Lenkhebel sind am Querträger 1 angelenkt. Achsschenkel 20 und 23 sind mit den äußeren Enden der Lenkhebel 16 und 17 durch Kugelgelenke 22 und 25 sowie mit den äußeren Enden der Lenkhebel 18 und 19 durch Kugelgelenke 21 und 24 verbunden. Zwischen den unteren Lenkhebeln 16 und 17 und den ihnen gegenüberliegenden Enden des Querträgers sind Luftfedern 26 und 27 angeordnet. Der Rahmen 10 stellt also eine gefederte Masse dar, die über die Luftfedern 26 und 27 von den Radaufhängungen 14 und 15 getragen wird.

Zwischen zwei Hinterhalbachsen 32 und 33 sowie den Seitenlängsträgern 12 und 13 sind Luftfedern 30 und 31 angeordnet, über die der rückwärtige Teil des Rahmens auf den Halbachsen 32 und 33 abgestützt ist. Diese werden universalgelenkartig verbunden von einem Differentialgehäuse 34 getragen, so daß senkrechte Bewegungen der Halbachsen unabhängig voneinander möglich sind. Hinterachsenschubstangen 35 und 36 verbinden die Halbachsen 32 und 33 mit den seitlichen Längsträgern 12 und 13 und verhindern deren Längsbewegung in Bezug zum Rahmen.

Der Luftdruck in den Luftfedern 26 und 27 wird in an sich bekannter Weise durch auf den Rahmen 10

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aufgebaute Steuerventile 40 und 41 geregelt. Diese Ventile haben Stellhebel 42 bzw. 43, die mit den unteren Lenkhebeln 16 bzw. 17 der Vorderradaufhängung über Lenker 44 bzw. 45 verbunden sind. Senkt sich der Rahmen mit seinem vorderen Ende, so werden die Stellhebel 42 und 43 nach oben bewegt, um die Lufteinlässe der Ventile 40 bzw. 41 zu öffnen, so daß also die Luftfedern 26 und 27 mit Druckluft gespeist werden. Bewegt sich der Rahmen 10 in Bezug zu den Vorderrädern nach oben, so bewirkt die Abwärtsbewegung der Stellhebel 42 und 43 das öffnen der Luftauslässe der Ventile 40 bzw. 41, so daß also Luft aus den Luftfedern abströmt. Dies bewirkt die Berichtigung des Abstands der gefederten von der ungefederten Masse des Fahrzeugs, so daß dieser Abstand unabhängig von der Belastung verhältnismäßig konstant gehalten wird.

Auf den Seitenlängsträgern 12 und 13 sitzen Steuerventile 50 bzw. 51, die die Zu- und Abfuhr von Luft zu bzw. von den Luftfedern 30 bzw. 31 in Abhängigkeit von den Relativbewegungen der Seitenlängsträger 12 und 13 zu den Hinterachsschubstangen 35 bzw. 36 steuern. Stellhebel der Ventile sind an den Hinterachsschubstangen angelenkt.

Die Steuerventile 50 und_; 51 sind entsprechend den Steuerventilen 40 und 41 ausgebildet, so daß lediglich die nähere Beschreibung des Steuerventils 40 erforderlich ist. Das Steuerventil 40 (Fig. 2 und 3) hat in einem Gehäuse 60 eine Kammer 61, von der eine Luftzuleitung 62 zur Luftfeder 26 führt. Das Gehäuse 60 enthält in an sich bekannter Weise ein Lufteinlaßventil 63 und ein Luftauslaßventil 64, die beide ähnlich einem üblichen Reifenventil ausgebildet sind. Das Ventil 63 liegt in einer Luftzuleitung 67 und das Ventil 64 in einer Luftableitung 68.

Die Ventile 63 und 64 werden von einem Hebel (Stellglied) 70 betätigt, der drehbar auf einer Welle 71 sitzt. Der Hebel 70 hat einen in der Querrichtung zurückgebogenen Teil 72, der an einander gegenüberliegenden Seiten gegen die- beiden Enden 76 und 77 einer Schraubenfeder 73 anliegt. Die Enden der Feder 73 liegen auch gegen einander gegenüberliegende Seiten eines Betätigungsgliedes 74 an, das auf der Welle 71 befestigt ist. Diese Welle erstreckt sich durch ein abdichtendes Gummilager 75 hindurch, das im Gehäuse 60 sitzt. Am äußeren Ende trägt die Welle 71 den Stellhebel 42 des Steuerventils 40.

Bewegt sich der Stellhebel 42 nach oben, so daß sich die Welle 71 (Fig. 2) im Uhrzeigerdrehsinn dreht, so betätigt der Hebel 70 einen Stößel 65 und öffnet dadurch das Ventil 63. Hierdurch gelangt Druckluft in die Kammer 61, die über die Leitung 62 in die Luftfeder 26 strömt. Bewegt sich dagegen der Stellhebel 42 nach unten und dreht die Welle 71 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn (Fig. 2), so kommt der Hebel 70 gegen den Kopf eines Stößels 66 zur Anlage, wodurch das Ventil 64 geöffnet wird und der Abstrom von Luft aus der Luftfeder 26 erfolgt. Die Welle 71 kann gegenüber dem Gehäuse 60 schwingen, und diese Schwingbewegungen werden auf den Hebel 70 durch die Schraubenfeder 73 übertragen. Der Hebel 70 wird in seinen Schwingbewegungen um die Welle 71 durch einen Dämpfer 90 gedämpft. Wenn die Welle 71 schnellere Schwingbewegungen ausführt, als dies dem Hebel 70 möglich ist, so ist eine Relativbewegung über die Feder ?'3 möglich.

Der Dämpfer 90 besteht aus einem Kolben 91, der in einem Führungszylinder 92 gleitet. Die einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders 92 sind mit dem Kolben 91 durch ringförmige Gummimembranen 93 und 94 verbunden, die Dämpfungskammern 95 bzw. 96 begrenzen. Der Kolben 91 ist über eine an ihm gebildete Kolbenstange 97 mit dem Hebel 70 verbunden. Der Dämpfer 90 ist mit einem Fluid gefüllt. Die Bewegung des Kolbens 91 im Zylinder 92 veranlaßt eine Verlagerung des Fluids zwischen den Dämpfungskammern, da zwischen dem Kolben 91 und der Zylinderwandung Spiel vorgesehen ist. Die Geschwindigkeit der Verlagerung des Fluids zwischen den Kammern 95 und 96 bestimmt die Geschwindigkeit der Bewegung des Hebels 70. Schnelle Radschwingungen bewirken daher keine augenblickliche Zu- oder Abfuhr zu bzw. von den Luftfedern, wie dies bei Fehlen des Dämpfers 90 eintreten würde.

Die Steuerventile 40, 41, 50 und 51 erhalten Druckluft von einem Behälter 100, der von einem Verdichter 101 über eine Speiseleitung gespeist wird. Die Druckluft strömt aus dem Behälter 100 über eine Leitung 103 zu Zweigleitungen 104 und 105, die zu den Luftzuleitungen 67 der Steuerventile 40, 41 und 50 bzw. 51 führen. Die Luftableitungen 68 dieser Steuerventile sind mit Auslaßleitungen 106 bzw. 107 verbunden.

Die Dämpfer 90 der Steuerventile 40, 41, 50 und 51 verzögern in an sich bekannter Weise das öffnen und Schließen der Ein- und Auslaßventile 63 und 64, so daß schnelle Radschwingungen nicht sofort die Zu- oder Abfuhr von Luft zu bzw. von den Luftfedern bewirken können. Die Zu- und Abfuhr von Luft erfolgt also nur in Abhängigkeit von der mittleren Lage der Achsen zum Rahmen, die durch die Belastung des Fahrzeugs bestimmt wird.

Bewegt sich jedoch das Fahrzeug, so veranlaßt das Nehmen einer Kurve eine Änderung der Winkellage zwischen dem Rahmen des Fahrzeugs und der Fahrbahn. Während beim Nehmen einer kurzen Kurve der Dämpfer 90 normalerweise das Ansprechen der Steuerventile 40, 41, 50 und 51 für eine genügende Zeit verzögert, um das Nehmen der Kurve zu vollenden, bleibt beim Nehmen einer längeren Kurve die Änderung der Winkelstellung des Rahmens zur Fahrbahn für eine genügend lange Zeit erhalten, um dem Dämpfer 90 eine solche Bewegung zu gestatten, daß dem Hebel 70 die Betätigung der Steuerventile möglich wird. Während dieser anhaltenden Änderung der Winkellage veranlassen die Steuerventile auf der Innenseite der Kurve ein Ablassen von Luft aus den Luftfedern, während die Steuerventile auf der Außenseite der Kurve die Druckluftzufuhr zu den Luftfedern steuern. Dies wäre in Ordnung, wenn nicht am Ende der Kurvenfahrt ein plötzlicher Wechsel der Winkellage einträte, der wegen des verzögerten Ansprechens der Steuerventile nicht ausgeglichen werden kann.

Daher ist ernndungsgemäß eine zusätzliche Steuerung vorgesehen, die die Steuerventile übersteuert und sie in einer neutralen oder unwirksamen Lage festhält, um jegliche Änderung in der Zu- oder Abfuhr der Luft der Luftfedern zu verhindern, solange ein Wechsel der Winkellage zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Fahrbahn vorhanden ist, wie dies bei Kurvenfahrt oder bei der Wirkung von Fliehkräften auf das Fahrzeug der Fall ist. Ein Elektromagnet 200 ist an einem Ende des Gehäuses 60 jedes Steuerventils 40, 41, 50 und 51 befestigt. Der Elektromagnet 200 (Fig. 2) hat eine Wicklung 201, die einen beweglichen Anker 202 umschließt. Der Anker 202 ist federbelastet und wird normalerweise von dem Gehäuse 60 durch eine Druckfeder 203 fortgedrückt. Das vordere Ende des Ankers 202 hat eine genutete Ausnehmung

204, die das Ende 205 des durch die Wandung des Gehäuses 60 hindurchgeführten Hebels 70 aufnehmen kann. Wenn die Wicklung 201 erregt wird, so bewegt sich der Anker 202 nach vorn, um das Ende 205 des Hebels 70 in der Aussparung 204 festzuhalten. In dieser Lage ist also der Hebel 70 mechanisch in einer neutralen oder unwirksamen Lage festgehalten, so daß jedwede Betätigung des Lufteinlaßventils 64 oder des Luftauslaßventils 64 verhindert ist.

Die Wicklung 201 kann von einer Batterie 212 erregt werden, wenn einer von zwei Quecksilberschaltern 210 und 215 oder beide geschlossen werden. Der Schalter 210 spricht auf Wechsel der Winkelstellung zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Fahrbahn an und sitzt auf dem Rahmen quer zur Fahrtrichtung, so daß Querrollbewegungen durch den Schalter abgefühlt werden, wenn das Fahrzeug in eine Kurve einbiegt. Die auf den Rahmen wirkende Fliehkraft wirkt .auch auf den Quecksilt>ertropfen211 und bewegtdiesen gegen eines der Enden des Quecksilberschalters, um die dort liegenden Kontakte zu schließen. Damit wird die Wicklung 201 erregt und bewirkt die Verriegelung des Steuerventils 40 in der neutralen Lage. Der Quecksilberschalter 210 spricht also auf Wechsel der Winkellage des Fahrzeugrahmens in der Querrichtung an und auf die Fliehkräfte, die auf den Rahmen wirken und dessen Rollen während eines Teils des Durchfahrens einer Kurve verursachen.

Verläßt das Fahrzeug die Kurve, so stellt sich der Quecksilbertropfen 211 von selbst in die Mittellage zurück, so daß die Wicklung 201 entregt und das Steuerventil 40 zur normalen Wirkung freigegeben wird.

Der Quecksilberschalter 215 ist ähnlich wie der Schalter 210 aufgebaut und liegt elektrisch parallel zu diesem. Der Schalter 215 sitzt auf dem Fahrzeugrahmen in Längsrichtung, so daß sein Quecksilbertropfen 216 auf Wechsel der Winkellage des Fahrzeugrahmens zur Fahrbahn in der Längsrichtung anspricht. Dies erfolgt z. B. bei hartem Bremsen, wenn die Spitze des Fahrzeugs taucht oder bei starker Beschleunigung, die ein Senken am rückwärtigen Fahrzeugende bedingt. Damit wird die Wicklung 201 erregt, um das Steuerventil 40 unwirksam zu machen. Eine andauernde Änderung der Winkellage veranlaßt also keine Änderung der Höheneinstellung, die andernfalls unerwünscht wäre, wenn das Bremsen oder Beschleunigen aufhört.

In dem Erregerkreis der Wicklung kann ein nicht dargestellter, von dem Schließen des Zündschalters des Fahrzeugs abhängiger Schalter liegen, um eine Korrektur der Höhenlage bei stehendem Fahrzeug zu ermöglichen, wenn die Belastung des Fahrzeugs so ist, daß sie eine Änderung der Winkellage des Fahrzeugrahmens verursacht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuersystem für Luftaufhängungen von Kraftfahrzeugen mit zwei Ventilen, von denen das eine Druckluft zur Luftfeder, das andere Luft aus der Luftfeder steuert und die beide unter dem Einfluß eines nachgiebig mit einem auf Höhenänderungen des Fahrzeugrahmens ansprechenden Element verbundenen Stellglieds stehen, gekenn zeichnet durch, eine Übersteuereinrichtung (200, 202 und 210, 215), die auf einen Wechsel der Änderung der Winkellage zwischen der gefederten und der ungefederten Masse selbsttätig anspricht und dann das Stellglied (70) in der Weise unwirksam macht, daß die Luftein- und -auslaßventile (63 und 64) nicht betätigt werden können.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuereinrichtung (202) während des Wechsels der Winkellage das Stellglied (70) in einer neutralen Lage festlegt.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuereinrichtung (202) eine Verriegelung (204) aufweist, die das Stellglied (70) in der neutralen Lage verriegelt, dieses aber normalerweise unter der Wirkung einer Feder (203) freigibt.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung einen Anker (202) und einen Elektromagneten (200) enthält, der bei einem Wechsel der Winkellage erregt wird.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuereinrichtung einen auf die Winkellage ansprechenden Quecksilberschalter (210; 215) enthält, der mit~der Wicklung (201) des Elektromagneten in einem elektrischen Kreis liegt.

6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Dämpfer (90), der normalerweise die Geschwindigkeit der Bewegung des Stellgliedes (70) dämpft, die in Abhängigkeit zu dem auf die Höhenänderungen ansprechenden Element (42) steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 943 687;
USA.-Patentschrift Nr. 2 523 714.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 507/237 Φ.