DE1963494A1

DE1963494A1 - Fahrzeugaufhaengung

Info

Publication number: DE1963494A1
Application number: DE19691963494
Authority: DE
Inventors: Dion Frederick Eugene; Goff Raymon Lee
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1969-08-20
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1971-03-11
Also published as: US3604725A; GB1292147A; FR2057623A5; ES375158A1; BR6915736D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufhängesystem für ein Fahrzeug und insbesondere auf ein hydropneumatisches Aufhänge- und Steuersystem.

In üblichen Aufhänge systemen, bei denen mechanische Federn verwendet werden, insbesondere bei mittelschweren oder schweren Lastkraftwagen, erzeugt das nicht abgefederte Gewicht des Aufhängesystems unvorteilhafte Fahreigenschaften für das Fahrzeug. Blattfedern weisen eine Federfunktion auf, die linear ist, so daß, um die schwere Last zu tragen, die vom Fahrzeug befördert wird, das leere Fahrzeug sehr rauhe Fahreigenschaften hat. Ein übliches Federsystem, bei welchem mechanische federn verwendet werden, erfordert die Anordnung von Stoßdämpfern, um die Bewegung des Fahrzeugs zu dämpfen und um dem Rückprallhub der ausgelenkten Feder entgegenzuwirken.

Es wurden verschiedene Versuche unternommen, eine hydropneumatische Federeinrichtung zum Ersetzen mechanischer Federn zu verwenden, die von der Auslenkung des Metallteile abhängen. Bei derartigen Vorrichtungen wird ein komprimierbaree Medium, wie beispielsweise ein Gas oder

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Luft

Luft verwendet, um die Stöße zu dämpfen, die auf ein Laufrad übertragen werden und zwar durch die rauhe Bodenoberfläche. Viele dieser Systeme benützen ein Gemisch ein kompressiblen und eines inkompressiblen Mediums, wie beispielsweise Öl, wobei der Nachteil auftritt, daß das Gas in Öl gelöst wird und wobei Dichtungsprobleme für das Gemisch im System auftreten und ferner Schaumprobleme des Gemisches und zwar durch die Energieaufnahme bei der ¥irkung des Systems als Feder« Ein weiterer Nachteil sowohl der mechanischen Federn als auch der Gasfedern, die gegenwärtig zur Verfügung stehen, ist die Bedingung, daß das Fahrzeug im Abstand oberhalb des Bodens um ei£ ausreichende Strecke Strecke angebracht ist, damit das Steuergestänge zu den lenkbaren Bädern geführt werden kann, Die höhere Anordnung des Fahrzeugs oberhalb der Räder führt zu einem höheren Schwerpunkt für das Fahrzeug, wodurch Probleme hinsichtlich der Stabilität entstehen.

Die Erfindung betrifft ,ein fluide s Aufhänge system für ein Fahrzeug, bei welchem eine hydropneumatische Federung verwendet wird, bei der das kompressible Medium, wie beispielsweise Luft in einer Blase enthalten ist, -die in einem Behälter angeordnet ist, um das Lösen von Luft in dem inkompressiblen Medium zu verhindern und um eine Aufschäumung der Medien des Systems auszuschalten. Das hydropneumatische Federsystem stellt einen Druckmitteldruck zur Verfügung, der auf einen Kolben einwirkt, welcher im Zylinder angeordnet ist, um die Last des Fahrzeugs zu tragen und um der Bewegung des Kolbens im Zylinder in jeder Richtung entgegenzuwirken, wodurch aufgebrachte Belastungsstöße aufgenommen werden. Das System weist ferner Höheneinetellungseinriohtungen auf, um das Volumen des inkompressiblen Mediums, welches auf den Kolben einwirkt, gemäß den Verände-

...""■- rangen

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rungen der Belastung, die auf das Suspensionssystem einwirkt, zu verändern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Steuermechanismus an der Oberseite des Zylinders montiert und weist einaffeil auf, der mit dem Kolben verbunden ist, um diesen Kolben zu drehen, um wiederum das itad zu drehen, welches am Kolben befestigt ist, gemäß eines Steuereiiigangasignals. Vorzugsweise ist das gesamte Steuerungs- und Aufhängungssystem in einer kompakten Einheit angeordnet, die keine Verbindungen für fluide Medien mit anderen Teilen des Fahrzeugs benötigt.

Es ist demzufolge ein Ziel der Erfindung, ein Aufhängesystem zu schaffen, welches selbstdämpfend ist und welches eine Mischung des inkompressiblen Mit dem kompressiblen Medium verhindert*

Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Aufhängesystem zu schaffen, welches das nicht abgefederte Gewicht vermindert, um die vorteilhaften Fahreigensehaften des Systems zu verbessern.

Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung, ein Aufhängesystern zu schaffen, welches eine Absenkung des Schwerpunkts des Fahrzeugs ermöglicht, um die Stabilität des Fährzeugs zu erhöhen.

Ziel der Erfindung ist ferner, eine Aufhängung und ein Steuersystem zu schaffen, welche eine Absenkung des Schwerpunkts im vorderen Bereich des Fahrzeugs ermöglichen, wodurch das nicht abgefederte Gewicht verringert wird, um die Fahreigenschaften und die Steuereigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern·

Ferner

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Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Aufhängesystem zu schaffen, welches ein Ilöheneinstellungssys.tem aufweist, das ebenfalls in einer abgeschlossenen Einheit angeordnet ist, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und um eine Verschmutzung der fluiden Medien, die in dem System verwendet werden, auszuschalten.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, bei der Teile weggebrochen sind, des Aufhänge- und Steuersystems der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht, bei der Teile in Seitenansicht gezeigt sind und zwar des Aufhänge- und Steuersystems,

Fig. 3 eine Schnittansicht, genommen längs der Linien HI-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilschnittansicht, genommen längs der Linie IV-IV der Fig. 2,

Fig, 5 eine Teilschnittansicht, genommen längs der Linie V-V der Fig. 2,

Fig« 6 eine Teilschnittansicht, genommen längs der Linie VI-VI der Fig. 2,

Figo 7 eine Teilschnittansicht, genommen längs der Linie VII-VII der Fig. 6,

Fig. 8 eine Teilschnittansicht, genommen längs der Linie VIII-VIII der Fig. 6
und

■Fig.« 9 eine Teilschnittansicht, genommen längs der Linie IX-IX der Fig. 5„

Obwohl BAD ORlCaINAt 109811/1250

Obwohl die Grundgedanken der Erfindung bei jedem Aufhängesysteni verwendet werden können, welches Stoßdämpfer erforderlich macht, um Stoßbelastungen aufzunehmen, sei bemerkt, daß die Erfindung insbesondere von Bedeutung in einem Aufhänge- und Steuersystem für ein Fahrzeug ist und das dargestellte AusfUhrungsbeispiel veranschaulicht einen neuen Aufbau, der bei einem hydropneumatischen Aufhängungs- und Steuersystem verwendet wird, welches in Pig« 1 ganz allgemein mit 10 bezeichnet ist. Dieses System verbindet ein _Λ lenkbares Rad 11 mit einem Bauteil 12 des Fahrzeugs. Der ' Bauteil 12 ist ein Teil des Fahrzeugrahmens. Dieser Teil kann jedoch auch irgendein Teil eines Fahrzeugs sein, beispielsweise ein Teil eines einteiligen Fahrzeugs, bei welchem der Rahmen und der Lagerraum eine Einheit bilden»

Wie die Fig» 1 und 2 zeigen, weiset das System 10 ein Gehäuse 13 auf, welches in lösbarer Weise am Itahmenbauteil 12 befestigt ist. Dieses Gehäuse 13 weist eine Bohrung 14 auf, die einen Zylinder bildet, der einen Kolben 15 aufnimmt. Dieser Kolben 15 weist einen Kopfabschnitt 16 mit einer integralen Kolbenstange 17 auf, die mit einer Achse 18 verbunden ist, welche drehbar das Rad 11 trägt. Ein \

oberes Ende des Zylinders 14 ist mittels einer Platte 20 verschlossen, die eine Dichtung 21 aufweist, um eine mediuindichfce Abdichtung mit der Zylinderwandung zu bilden. Ferner weist die Platte eine adale Bohrung 22 auf, um drehbar eine Welle 23 einer Steuereinrichtung 24 aufzunehmen. ^üie Bohrung 22 weist eine Einsenkung 25 auf, die ihrerseits eine Dichtung! wie beispielsweise eine Dichtungspackung 26 aufnimmt, um eine Abdichtung gegenüber der Welle 23 zu schaffen. Am Gehäuse 13 ist eine Verschlußplatte 27 mit Einspanndichtungen 28 und einer Umlaufdichtung 29 befestigt, um eins Abdichtung des einen Endes des Gehäuses zu erziöLon,

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Wie Fig„ 1 zeigt, ist der Steuermechanismus 24 mittels Schrauben an der Endplatte 27 befestigt und weist Einrichtungen auf, wie beispielsweise ein Schneckenrad, um die Welle 23 gemäß einem Steuersignal zu drehen. Die Welle 23 erstreckt sich durch den Mechanismus 24 hindurch und

weist einen Arm 31 auf, der am oberen Ende befestigt ist. Dieser Arm 31 hat eine Kugelgelenkverbindung 32, um die Welle 23 mit einer Spurhalte-stange 33 zu verbinden, die sich über das Fahrzeug hinweg erstreckt, um mit einem entsprechenden Arm für eine Welle des Aufhängungs- und Steuersystems am anderen lenkbaren Rad verbunden zu werden. Das andere Aufhängesystem benötigt den Steuermechanismus 24 nicht, da die Spurhalte stange 33 den Steuerbefehl übermittelt. .

Wie Fig. 2 zeigt, weist die Bohrung 14 einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser auf, der gleitbar die Kolbenstange 17 aufnimmt und dieser Abschnitt mündet in einer Einsenkung 35, die eine Dichtung 36 aufnimmt, wie beispielsweise einen Packungsring. Um den freiliegenden Teil der Kolbenstange 17 gegen eine Verschmutzung durch Straßenschmutz oder Feuchtigkeit zu schützen, ist eine flexible Staubkappe 37 vorgesehen die sich vom unteren Ende des Gehäuses 13 bis zur Achse 18 erstreckt.

Wie am besten die Fig» 2 und 3 zeigen, weist die Welle die ein Keilnutenende 38 hat, Keilvorsprünge 39 auf und dieses Ende wird vom Hohlraum 40 des Kolbens 15 aufgenommen. Der Hohlraum 40 weist ebenfalls Keilnuten auf und die Keile 41 erstrecken sioh zwischen den Keilen 39 der Welle 23 und es sind teibungsfreie Lager, wie beispielsweise Kugeln 42 zwischen den Keilen 39 der Welle · und den Keilen 41 des Hohlraums 40 vorgesehen, um den Ileil)ungsein~ griff zwischen diesen Elementen herabzusetzen. Um das

3 - — .„. Austreten

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Austreten derKugeln 42 zu verhindern, ist eine Halterung am Ende der Welle 23 befestigt und ein Haltering 44 ist am oberen Ende des Hohlraums 40 mittels eines Hinges 45 befestigt. Die Halterung 43 und der Haltering 44 weisen Nuten auf, welche die Keile 41 und 39 aufnehmen, damit eine axiale Bewegung zwischen den Keilnutenende 38 und dem Hohlraum 40 ermöglicht wird.

Wenn eine Steuei'befehl vom Steuerineclianisinus 24 aufgenommen wird, so dreht diesel- die Weile 23, welches ihrerseits λ

die Drehung auf den Kolben 15 überträgt, der seinerseits die Achse 18 des Hades 11 verdreht oder verschwenkt. Eine Drehung des Armes 31, der mit der Spurstange 33 verbxmden ist, dreht die beiden lenkbaren Räder des Fahrzeugs gleichsinnig _e Das Zeilenende 38 und der Hohlraum -10 ermöglichen zusammen mit dem Antifriktionslager, welches durch die Kugeln 42 gebildet wird, eine relative axiale Bewegung zwischen dem Kolben 15 und der lie lie 23, so daß die Steuerung oder das Drehen des liades 11 nicht durch eine axiale Verschiebung des Kolbens 15 im Zylinder 14 beeinträchtigt wird ο

Der Kopf 16 des Kolbens 15 weist eine Oberseite 46 auf, die f mit dem Zylinder 14 zusammen eine Druckkammer 47 bildet. Der Zylinderkopf 46 weist eine kleinere untere Ringfläche 48 auf, die mit der Zylinderwandung 14 eine zweite Druckkammer 49 bildet, die an einer Schulter 50 zwischen der Zylinderwandung 14 und der Bohrung 34 endet ., TJm eine Verbindung zwischen den Kammern 47 und 49 herzustellen,, ist ein Kanal vorgesehen, der als Nute 51 dargestellt ist und dieser Kanal ermöglicht eine begrenzte Strömung zwischen den Kammern 47 und 49, wenn sich der Kolben 15 in einaa bestimmten axialen Stellungsbereich innerhalb des Zylinders 14 befindet, .

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Wie dargestellt, weist die untere Fläche 48 eine kleinere auf Druck ansprechende Oberfläche als die obere Fläche 46 auf. Eine Nut 52 von abnehmender Tiefe ist in der Unterseite 48 vorgesehen, so daß, wenn sich die Unterseite der Schulter 50 nähert, die Strömung aus der Kammer 49 fortschreitend vermindert wird, um die Bewegung des Kolbens zur Schulter 5o hin zu verlangsamen. Schließlich wird die Nut 52 abgeschlossen, um eine weitere Strömung zu verhindern und um ein Dämpfungskissen aus einem fluiden Medium zwischen den Metallteilen aufzubauen, um einen Stoßkontakt zwischen diesen Teilen zu verhindern.

Das inkompressible Medium, wie beispielsweise Öl, welches sich in der Kammer 47 befindet, trägt die Last des Fahrzeugs, welche auf das Gehäuse 13 durch den Bauteil 12 übertragen wird. Um ein Federsystem zu bilden, um die Stöße aufzufangen, die von der Last auf das Rad 11 und auf den Kolben 15 und auf das fluide Medium übertragen wird, welches in der Kammer 47 vorhanden ist, ist eine hydropneumatisch^ Feder oder eine Gasfeder 53 vorgesehen. Wie dargestellt, weist diese Gasfederung 53 einen zweiten Hohlraum 54 im Gehäuse 13 auf, der neben dem Zylinder 14 liegt und der im wesentlichen parallel zu diesem verläuft, um einen Ölbehälter zijfoilden und eine Blase 55, die ein vorbestimmtes Volumen eines kompressiblen Druckmittels, wie beispielsweise eines Gases oder Luft, enthält, ist in diesem Behälter angeordnet. Vorzugsweise ist die Blase 55 in einem porösen, hohlen Bauteil 56 angeordnet, der als perforiertes llohr dargestellt ist und dieses Rohr vermindert die Reißmöglichkeiten oder die Möglichkeiten einer Beschädigung der Blase und zwar durch eine ungleiche Aufbringung des Druckmitteldruckes auf diese Blase. Wie dargestellt, ermöglicht es das perforierte Rohr 56, daß das Druckmittel oder dos Öl im Behälter 54 um die Blase herum

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strömt und daß das nicht koinprimi erbare Druckmittel gleichmäßig um die Blase 55 herum verteilt wird.

Die Gasfederung 53 steht mit der Druckkammer 47 über Kanäle 58 und 59 in Verbindung. Es sei nunmehr auf Fig. 8 Bezug genommen. Der Kanal 58 weist eine Öffnung 6X) in der Wandung des Zylinders 14 auf und diese Öffnung steht mit einer unter einem Winkel angeordneten Bohrung 61 in Verbindung. Diese Bohrung 61 weist einen Abschnitt 62 mit vermindertem Strömungsquerschnitt auf und diese Bohrung steht mit dem % Hohlraum 54 der Grasfederung 53 in Verbindung. Der Strömungsbegrenzungsabschnitt bildet eine Schulter 64_O Eine Kugel 63 sitzt mit Preßsitz im Kanal 58, um eine Abdichtung des oberen Endes dieses Kanals zu schaffen«

Der zweite Kanal 59 ist am besten aus Pig. 7 zu ersehen und weist eine Öffnung 66 auf, die in den Zylinder 14 mündet. Wie dargestellt, ist die Öffnung 66 zwischen der Öffnung 60 und der Platte 20 angeordnet, so daß das Druckmittel noch durch diese Öffnung strömen kann, auch wenn der Kolben 15 die Öffnung 6o abgedeckt hat. Die Öffnung 66 mündet in eine Bohrung 67, die einen verbreiterten Ab- |

schnitt 68 aufweist, der einen Ventilsitz 69 bildet» Die Bohrung 67 erstreckt sich zum Hohlraum 54 und steht mit diesem in Verbindung und zwar über eine Öffnung 70 in der Wandung dieses Hohlraums. Ein Ventilkörper 71, der eine Öffnung 72 aufweist, ist im verbreiterten Abschnitt 68 angeordnet und ist mittels einer Feder 73 gegen den Ven tilsitz 69 vorgespannt. Die Öffnung 72 ermöglicht es, daß eine begrenzte Strömungsmenge von der Öffnung 66 zur Öff nung 70 strömen kann. Eine Strömung von der Öffnung 70 zur öffnung 66 kann größer sein, weil der Druck den Ventilkörper 71 vom Sitz 69 abheben kann.

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Im Betrieb bewirkt eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 15 -zur Platte 20 hin, daß Druckmittel durch beide Öffnungen 59 und 58 hindurchgedrückt wird, um die Blase 55 zusammenzupressen. Die Kraft des Druckmittels zum Zusammendrücken der Blase 55 bildet einen Widerstand gegen die Bewegung des Kolbens und bewirkt eine Abbremsung des Kolbens bei dessen Aufwärtsbewegungο Eine weitere Bewegung des Kolbenkopfes 16 derart, daß dieser die Öffnung 60 des Kanals 58 absperrt, begrenzt die Strömung aus der Kammer 47 zum Behälter 54 durch die strömungsbegrenzte Öffnung 72 im Kanal 59*« Diese Strömungsbegrenzung bewirkt eine weitere Abnahme der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens und wenn der Kolben eine Stelle erreicht, bei der die Öffnung 66 abgesperrt wird, erzeugt das eingeschlossene Druckmittel zwischen der Oberfläche 46 und der Platte 20 ein Hydraulikkissen, um eine Stoßberührung zwischen den Metallteilen zu verhindern.

Der Hohlraum 54 der Gasfederung 53 steht mit einem unteren Teil des Zylinders 14 über einen Kanal 75, der in Fig. 2 dargestellt ist, in Verbindung. Dieser Kanal 75 ist auch aus Pig. 3 zu erkennen. Der Kanal 75 umfaßt eine Bohrung 76, die einen verbreiterten Abschnitt 77 hat, der einen Sitz 78 bildet. Der verbreiterte Abschnitt 77 steht mit einer quer sich erstreckenden Öffnung 79 in Verbindung, die sich in den Hohlraum 54 der Gasfederung 53 hinein erstreckt. Im verbreiterten Abschnitt 77 ist ein Veiitilkörper 80 angeordnet, der mittels einer Feder 81 gegen den Sitz 78 gedrückt ist. Die Feder ist zwischen dem Ventilkörper 80 und einem Verschluß 82 angeordnet, wobei dieser Verschluß mittels eines Halterings 83 in der Bohrung 77 gehalten wird. Der Ventilkörper 80^lund der Sitz 78 wirken zusammen, um ein Rückschlagventil zu bilden, welches die Strömung aus den Zylinder 14 In den Hohlraum 54 begrenzt

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und eine Strömung in umgekehrter Richtung verhindert. Eine AufwärtsBewegung des Kolbens 15 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung erlaubt nicht, daß das Druckmittel aus. dem Hohlraum 54 in die Kammer 49 strömt. Wenn jedoch der Kolben 15 eine obere Stellung erreicht hat, so bewirkt eine Abwärtsbewegung, daß das Druckmittel, welches in der Kammer 49 eingeschlossen ist, der Bewegung Widerstand entgegensetzt und das eingeschlossene Druckmittel wird in den λ Hohlraum 54 hineingedrückt, um auf die Luftfederung 53 einzuwirken und zwariber den Kanal 75, bis der Kopfabschnitt 16 des Kolbens 15 den Kanal oder die Bohrung 76 absperrt.' Es sei bemerkt, daß die Anordnung des Kanals 75 derart ist, daß, wenn der Kanal vom Kolbenkopf 16 versperrt wird, die Nut 5i eine begrenzte Strömung zwischen den Kammern 47 und 49 ermöglicht, um einen Druckausgleich zwischen den ICanuiiern sicherzustellen·

Im Gehäuse 13 ist längs des Behälters 54 ein dritter Hohlraum 85 angeordnet, wie es in den Figo 3, 4 und 5 dargestellt ist. Der Hohlraum 85 ist ein Druckmittelspeicher für das nicht komprimierbare Druckmittel, wie beispiels- \

weise Öl, welches in dem Axif hänge system verwendet wird« Der Hohlraum 85 ist mit dem Zylinder 14 über axial im Abstand voneinander angeordnete Kanäle 87 und 86 (Fig_e2) verbunden, um Druckmittel aus der Druckmittelquelle 85 dem Zylinder 14 zuzuführen und um Druckmittel aus dem Zylinder 14 zum Hohlraum 85 zurückzuführen«

Der Kanal 86 ist in Fig. 4 dargestellt und weist eine Öffnung auf, die durch eine Bohrung 88 in der Zylinderwandung 14 gebildet wird. Die Bohrung 88 weist einen verbreiterten Abschnitt 89 auf, der eine Schulter 90 bildet* Der verbreiterte Abschnitt 89 stelii in ^erhitiduBg mit der Öffnung

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91, die in den Hohlraum 85 einmündete Ein Überströmventil 92 ist in den äußeren Abschnitt der Bohrung 89 eingeschraubt und weist einen Kanal 93 auf, der mit der Öffnung 91 in Verbindung stehtC Dieser Kanal 93 schneidet einen axial sich erstreckenden Kanal 94. Im Kanal 94 ist eine Hülse

95 angeordnet, die eine Strömungsbegrenzungsöffnung bildet und der Kanal 94 mündet an einem Ventilsitz 96. Neben dem Sitz 96 befindet sich eine äußere Schulter 97, die eine Feder 98 aufnimmt. Der Ventilsitz 96 wird durch einen Ventilkörper 99 verschlossen, der in die Öffnungsstellung durch die Feder 98 vorgespannt ist. Der Ventilkörper 99 wird auf dem Sitz 96 mittels eines Bauteils 100 gehalten, der eine gewölbte Oberfläche 101 aufweist, die gegen die Seite des Kolbenkopfes 16 anliegt, um den Ventilkörper gegen den Sitz 96 zu halten. Um eine Beschädigung des Ventilsitzes 96 zu verhindern, übertragen eine Feder 102 und eine Federscheibe die Kraft vom Bauteil 100 auf den Ventil— körper 99. .

Im Betrieb wird die Überströmöffnung 86 geschlossen gehalten und zwar durch einen Kontakt des Bauteils 100 mit dem Kopf 16 des Kolbens 15. Yienn der Kolben axial zur Schulter 50 hin (Fig. 2) verschoben wird, um die Öffnung 86 freizugeben, so drückt de Feder 98 das Ventilglied 99 vom Sitz

96 fort, bis die Schulter 103 des Bauteils 100 gegen die Schulter 90 des Kauais anliegt. Wenn der Kanal offen ist, kann das Druckmittel in der Kammer 46 in den Hohlraum 85 der Druckmittelquelle strömen. Wenn sich der Kolben 15 axial nach oben bewegt, um den Kanal 86 abzusperren, so bex'ührt der Kolben den Bauteil 100 und drückt, das Ventilglied 99 gegen den Ventilsitz 96, um-ein weiteres Ausströmen des Druckmittels in den Hohlraum-. 85 abzusperren«

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Der Überströmkanal 87 ist am besten aus den Fig. 5 und 9 zu erkennen« Dieser Kanal weist eine Bohrung 105 auf, die einenStrömungsbegrenzungsabschnitt 106 hat, der mit dem Zylinder 14 in Verbindung stehe. Ferner ist ein äußerer verbreiterter Abschnitt 107 vorgesehen, der sich nach außen erstreckt. Der verbreiterte Abschnitt 107 schneidet eine zweite Bohrung 108, die sich parallel zum liohLraum 85 erstreckt und diese Bohrung schneidet den Hohlraum an einer Öffnung 109 neben dem Boden 110 des Hohlraumes. Im ver- ^

breiterten Abschnitt 107 ist ein Ventilsitz 111 angeordnet, ■ der mit Dichtungen ausgestattet ist und der mittels eines Ilalteringes 112 gehalten wird. Der Ventilsitz 111 weist eine llingnut 113 auf und eine axial sich erstreckende Bohrung 114, die mit der Nut 113 durch eine Querbohrung 115 verbunden ist. Die Bohrung 114 mündet im Ventilsitz 116, der mit dem Ventilglied 117 zusammenarbeitet, welches gegen den Sitz 116 mittels einer Feder 118 gedrückt ist. Diese Feder ist zwischen einer Schulter 119 angeordnet, die durch den Strömuiigsbegrenzungsabschnitt 106 gebildet wird und dem Ventilglied. Das Ventil, welches durch das Ventilglied 117 und den Sitz 116 gebildet wird, arbeitet als Rückschlagventil, welches eine Druckmitfcelströmung aus dem Hohlraum f 85 durch die Kanäle 108, 107 und 106 in den Zylinder 14 ermöglicht, ^ieses !rückschlagventil !.verhindert jedoch eine Druckmittelströmung aus der Kammer 49 zurüok in den Hohlraum 85.

Im Betrieb des in Fig. 2 dargestellten Aufhängungssystems nimmt der Kolben 15 eine Gleichgewichtslage ein, in der der Kopf 16 den Kanal 86 verspent, wobei es sich hierbei um den Überströmkanal zum Hohlraum 85 der Druckmittel quelle handelt. Wenn die Belastung des Fahrzeugs derart ist, daß der Druck in der Kammer 47, der durch das Druckmittelvolumen und den Druck In der Blase 55 erzeugt wird, größer als

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erforderlich ist und den Kolben 15 in Dichtung auf die Schulter 50 des Zylinders 14 verschiebt, so wird die Über— strömöffnung 86 geöffnet und eine gewisse Menge des Druckmittels in der Kammer 47 kann ausströmen, bis der Kolben wieder die Lage einnimmt, in der dieser Überströmkanal geschlossen ist."Wenn die Belastung des Fahrzeugs derart ist, daß das Druckmittel in der Blase 55 der Gasfederung 53 zusammengepreßt wird, sodaß sich der Kolben 15 nach oben zur Öffnung 60 hin bewegt, so weit," daß sich die Nut 51 nicht mehr über die obere Oberfläche 46 hinweg erstreckt, so wird ein Sog in der Kammer 49 erzeugt j dieser Sog öffnet das Rückschlagventil, welches aus den Teilen 117 und 116 gebildet wird und es wird zusätzliches Druckmittel in die Kammer 49 eingeführt. Nach der Zuführung des Druckmittels durch den Kanal 87 bewirkt eine ilin- und Herbewegung des Kolbens 15 im Zylinder 14 ein Pumpen des Druckmittels in der Kammer 49 durch den Kanal 75 in den Behälter 54 der Luftfeder 53. Ein derartiges Pumpen erhöht das Ölvolumen im Behälter 54, um den kombinierten Druck des Gases und des Öls des Systems zu erhöhen, um den Druck zu erhöhen, der auf die Oberseite 46 des Kolbens 15 einwirkt, wobei dieser Druck die Neigung hat, den Kolben in die dargestellte Gleichgewichtsstellung zu bewegen. Die Funktion des Hohlraums 85 und der Kanäle 86, 87 ist es, praktisch eine Höheneinstelleinrichtung für das Aufhängesystern 10 zu bilden·

Während des Fahrens auf einer Straße können durch rauhe ^traßen Stöße auf das Had 11 übertragen werden und diese Stöße werden über die Achse 18 auf die Kolbenstange 17 übertragen, die den Kolben 15 zur Öffnung 60 hin bewegt, um einen erhöhten Druck in der Kammer 47 zu erzeugen. Jeder Druck, der in der Kammer 47 erzeugt wird, wird über den Kanal 58 auf die Gasfeder 53 übertragen, deren Blase 55 durch den erhöhten Druok zusammengepreßt wird und so die

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Kräfte absorbiert _t die auf den Kolben 15 ausgeübt werden, um dessen Bewegung zu verlangsamen« ^ie Aufwärtsbewegung des Kolbens 15 unterbricht die Verbindung zwischen der Kammer 47 und 49 über die Nut 51 und dies ermöglicht eine geringe axiale Verschiebung ohne Betätigung der Höheneinstellung oder dme Gegenwirkung der Luftfederung 53. Eine λυθ it ere Auf wärt sbewegung erzeugt die Entwicklung eines Soges in der Kammer 49 und dadurch wird zusätzliches Druckmittel aus der Speisekammer 85 durch den Kanal 87 hindurch angesaugt. Einer weiteren Bewegung durch einen schweren M

Stoß auf den Kolben 15 über das Rad Il wirkt dann die Gasfederung 53 entgegen. Falls jedoch der Stoß ausreicht, um den Kolben an der Öffnung 60 des Kanals 58 vorbei zu bewegen, so bewirkt die Strömungsbegrenzungsöffnung 72 des Kanals 89 eine kinetische Energieabsorption, um die Abbremsung des Kolbens zu erhöhen. Wenn einmal die Öffnung 66 des Kanals 59 durch den Kopf 16 des Kolbens 15 geschlossen ist, verhindert ein Druekmittelkis3en den Stoß der Kolbenoberfläche 46 gegen die Platte 20.

Wenn die Stoßbelastung vom Kolben 15 entfernt ist, becirkt die Ausdehnung des Gases in der Blase 55, daß das Druckmittel im Behälter 54 und in der Kammer 47 den Kolben nach " unten drückt« Dieser nach unten gerichteten Kraft wirkt das Druckmittel entgegen, welches in der Kammer 49 eingeschlossen ist und dieses Druckmittel wirkt als Dämpfung und zwar auch dann, wenn ein Teil des Druckmittels in der Kammer durch den Kanal 75 in den Hohlraum 54 gedrückt wurde, um gegen die Gasf ederung53 zu wirken. Wenn sich der Kolben einmal weit genug zur Schulter 50 hin bewegt hat, um die Nut 51 freizugeben, um eine Verbindung zwischen denKammern 47 und 49 herzustellen, so wird der Druck in diesen Kammern abgeglichen und ein weiteres Herausdrücken von Druckmittel durch den Kanal 75 wird abgestoppt, üa zusätzliches Druck-

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mittel aus der Druckmittelspeisekammer während der Bewegung des Kolbens bei einer Stoßbelastung zugeführt wurde, ist der Druck, der auf den Kolben einwirkt, größer als für die Last am Fahrzeug erforderlich ist. Dadurch wird ein neuer Gleichgewichtspunkt des Kolbens eingestellt und dieser ist wegen des Größenunterschieds der Kolbenoberflächen 46 und 48 tiefer als der gewünschte Gleichgewxchtspunkt und der Überströmkanal 86 wird geöffnet, um das überschüssige Druckmittel in den Speisehohlraum 85 zurückzuleiten, damit der erforderliche Druckmitteldruck sich im System ausbilden kann, um die Last des Fahrzeugs zu tragen. Wenn das Druckmittel aus der Kammer 47 in den Hohlraum 85 zurückgeführt wird, so bewegt sich der Kolben nach oben, bis er in einer Gleichgewichtsstellung ist, in der der Kopf 16 des Kolbens 15 das Überströmventil 92 sperrt und das Ausströmen von Druckmittel aus der Kammer 47 abstoppt.

Falls das Rad 11 in ein Loch hineinfällt, bewirkt dessen Bewegung, daß sich der Kolben zur Schulter 50 hin bewegt. Da die Nut 51 eine begrenzte Verbindung zwischen den Kammern 47 und 49 herstellt, ist die Bewegung des Druckmittels aus der Kammer 49 in die Kammer 47 begrenzt und die Bewegung des Kolbens wird verlangsamt. Falls sich jedoch der Kolben weiter nach unten bewegt _r so wird das untere Ende der Nut 51 durch den Kopf 16 des Kolbens 15 abgedeckt und das Druckmittel, welches zwischen der Oberfläche 48 und der Schulter 50 eingeschlossen ist, wird durch die Nut 52 hindurchgedrückt, deren Größe fortschreitend abnimmt, wenn sich der Kolben der Schulter 50 nähert. Schließlich wird die Nut 52 verschlossen und es wird ein Druckmittelkissen zwischen der Schulter 50 und der Kolbenfläche 48 ausgebildet· YTie dargestellt, ist lediglich eine Nut 52 gezeigt. Oa jedoch der Kolben 51 durch den Steuermechanismus 24 beim Drehen des llades 11 gedreht wird, ist eine Reihe von

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Nuten 52 längs der äußeren Oberfläche 48 ausgebildet, so daß wenigstens eine mit der Verbindungsnut 51 in der Seite des Zylinders 14 fluchtet.

Bei dem Aufhängesystem 10 wird ein inkompressible^ Medium, wie beispielsweise Öl und ein kompressibles Medium, wie beispielsweise Luft oder ein gewünschtes Gas verwendete Das kompressible Druckmittel ist in der Blase 55 enthalten, um dessen Lösung im Öl zu verhindertn, was zu einem Druckabfall im System führen würde· Obwohl nicht dargestellt, kann , % die Blase mit einem Ventil versehen sein, um Gas nachzufüllen oder um den Druck des Gases zu der Blase in gewünschter Weise zu verändern»

Wie dargestellt und beschrieben, weist das erläuterte Aufhängesystem 10 ein*Steuersystem auf und dieses System ist eine einzige Einheit, wobei diese Einheit eine Höheneinstellungseinrichtung umfaßt, eine Gas-Öl-Federung und eine Dämpfung und eine integrale Steuereinrichtung» Das hydropneumatische Aüfhängungs- und Steuersystem 10 kann leicht an bereits vorhandenen Fahrzeugen angebracht werden oder kann leicht in neue Fahrzeuge eingebaut werden und zwar |

mit verminderten Kosten für die Fahrzeuge, da derartige Teile, wie Stoßdämpfer, fortfallen können, deren Funktionen durch das System übernommen werden.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Ii. FJahr ze ug aufhänge sys tem zur Aufhängung der Räder an einem Fahrzeugrahmen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse," welches an einem der Teile befestigt werden kann und welches einen Zylinder und einen Vorratsbehälter aufweist, der mit dem Zylinder verbunden ist, wobei ein Kolben hin und her bev z~ lieh in dem Zylinder angeordnet ist und mit diesem eine Kammer begrenzt und wobei eine gasgefüllte Blase in dem Behälter angeordnet ist und wobei Strömungseinrichtungen vorgesehen sind, um eine Strömung zwischen Zylinder und Behälter während einer begrenzten relativen Bewegung zwischen Kolben und Zylinder zu ermöglichen.

2, Aufhängesystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwei Kammern im Zylinder begrenzt, daß der Vorratsbehälter mit einer der Kammern in Verbindung steht und daß eine Strömungsverbindung zwischen den Kammern während einer begrenzten relativen Bewegung des Kolbens und des Zylinders vorhanden ist.

3. Aufhänge system zur Aufhängung von Rädern an einem Fahrzeugrahmen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches an einem der Teile befestigt werden kann, wobei dieses Gehäuse einen Zylinder aufweist und mit einem Kolben, der mit dem anderen Teil verbunden wird, wobei dieser Kolben hin und her beweglich in dem Zylinder angeordnet ist und zwei Kammern mit dem Zylinder begrenzt und wobei eine Gasfederung vorgesehen ist, die eine Blase aufweist, die ein vorbestimmtes Volumen eines kompressiblen Druckmittels ent hält und wobei diese Blase in einem Druckmittelbehälter angeordnet ist und wobei Kanäle vorgesehen sind, die jede Kammer mit der Gasfederung verbinden, so daß ein erhöhter Druck in dem Druckmittel in jeder der Kammern während der

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Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder auf die Blase übertragen wird und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, welche die Menge des Druckmittels in jeder Kammer einstellen, um eine Belastungslcompensation des Fahrzeugs zu ermöglichen und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Kammern verbinden und die eine begrenzte relative Bewegung zwischen Zylinder und Kolben zulassen, derart, daß einer relativen Bewegung zwischen dem Zylinder und dem Kolben, die größer ist als eine vorbestimmte Grenzbewegung, der Druck des Druckmittels in der Blase der Gasfeder entgegen- % wirkt.

4. Aufhängesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse am Rahmen befestigt werden kann und daß Einrichtungen an der Oberseite des Gehäuses vorgesehen sind, die ein Steuersignal aufnehmen, wobei Vorrichtungen vorgesehen sind, die sich durch den Zylinder hindurch erstrekken, um den Kolben gemäß dem Steuersignal, zu drehen,

5. Aufhängesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnnet, daß t die Einrichtungen, die sich in den Zylinder hinein erstrecken, Mittel aufweisen, die eine Gleitverbindung zwischen g dem Kolben und der Verljindungseinrichtung bilden, wodurch eine relative Bewegung zwischen diesen Teilen möglich ist«

6. Aufhängesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitverbindung ein-- Antifriktionslager aufweist, welches zwischen dem Anschluß und dem Kolben wirksam ist.

7« Aufhängesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kammern eine Lasttragkammer des Systems ist und daß ein Kanal, der diese Lastaufnähmekammer mit der Gasfederung verbindet, eine Strömung in jeder Richtung ermöglicht. .

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8. Aufhängesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal, der die eine Kammer mit der Gasfeder verbindet, im axialen Abstand voneinander angeordnete Öffnungen in dem Zylinder aufweist, so daß eine Strömung des Druckmittels von der einen Kammer in die Gasfeder verhindert wird, wenn der Kolben das Ende des Zylinders erreicht, um den Widerstand gegen eine Bewegung des Kolbens im Zylinder zu erhöhen,

Φ 9. Aufhängesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen im axialen Abstand vom Ende des Zylinders angeordnet sind, um ein Druckmittelkissen zu erzeugen, um einen Metall-gegen Metall-Kontakt zwischen dem Ende des Zylinders und dem Kolben zu verhindern.

ΙΟ» Aufhängesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelregeleinrichtungen Ventile aufweisen, die es ermöglichen, daß das Druckmittel während eines Druckabfalls in die andere Kammer eintreten kann, wobei Überströmventile vorgesehen sind, die von dem Kolben betätigt werden, um Druckmittel aus dem Zylinder abzulassen, wenn der Druck α des Druckmittels im Zylinder größer ist als der, der erforderlich ist, um die Last, die auf das Systeto übertragen wird, aufzunehmen.

11. Aufhängesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfeder und die Druckmittelregeleinrichtungeii in dem Gehäuse angeordnet sind.

12. Aufhängesystem aur Aufhängung eines lenkbaren Rades an einem Fahrzeugrahmen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches mit dem Fahrzeugrahmen verbundenlst und welches einen Zylinder aufweist, einen Kolben, der hin und her beweglich und drehbaijin dem Zylinder angeordnet ist und

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der eine Kolbenstange aufweist, die sich aus einem Ende des Zylinders heraus erstreckt und die mit dem lenkbaren Had verbunden ist, um sich mit diesem zu drehen, eine Welle, die drehbar an einem Ende des Gehäuses montiert ist und die gedreht werden kann, wobei sich das andere Ende dieser Weile in das andere Ende des Zylinders hinein erstreckt und mit Einrichtungen, die die Welle und den Kolben für eine gemeinsame Drehung und für eine relative axiale Verschiebung miteinander verbinden»

13. Aufhängesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen einen Hohlraum in dem Kolben aufweisen, der teleskopartig das andere Ende der Welle aufnimmt, wobei zusammenwirkende Verkeilungen an der Welle und am Kolben und zwar in der Wandung des Hohlraums vorgesehen sind und wobei eine Anzahl von Kugeln in den Verkeilungen angeordnet ist, um ein Antifriktionslager zu bilden.

14. Aufhängesystem nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine ^v vollständig geschlossene, gasgefüllte, flexible Blase, die mit dem Zylinder in Verbindung steht und die dem Druck im , | Zylinder ausgesetzt ist* um ein Luftkissen für diesen Kolben zu bilden·

15. Aufhängesystem zur Aufhängung eines lenkbaren Rades am

^ Fahrzeugrahmen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches am Rahmen befestigt ist, wobei dieses Gehäuse einen Zylinder aufweist und wobei ein Kolben vorgesehen ist, der am steuerbaren Rad befestigt ist und wobei dieser Kolben hin und her beweglich in dem Zylinder angeordnet ist und mit diesem zwei Kammern begrenzt und wobei eine Gasfederung vorgesehen ist, die eine Blase aufweist, die ein vorbe-Btimmtes Volumen eines Druckgases enthält und wobei diese

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Blase in einem Druckmittelbehälter angeordnet ist und mit , Kanälen, die jede dieser Kammern mit der Gasfeuerung; derart verbinden, daß einer Bewegung des Kolbens im Zylinder durch diese Gasfederung entgegengewirkt wird und mit Steuerungen, die am Gehäuse montiert sind and die mit dem Kolben verbunden sind, wobei die Steuereinrichtungen mit einem Steuersystem des Fahrzeugs verbunden werden können, um den Kolben gemäß einem Steuersignal zu drehen, um dieses Steifer-signal auf das lenkbare Rad zu übertragen, wobei dieses lenkbare Rad von diesem Aufixängesystem getragen und gesteuert wird«

ο Aufhängesystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit dem Kolben durch, eine Teleskopverbindung verbunden ist, die eine hin und her gehende Bewegung zwischen dem Kolben und der Steuerung ermöglicht.

17, Aufhänge system nach Anspruch 15^ dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopartige Verbindungseinrichtung eine Keilnutenwelle aufweist, die von einer Keilnutenbohrung aufgenommen wird, wobei Ant if rikt ions lager zwischen diesen Teilen angeordnet sind, um die Kräfte, die einer Hin— und Herbewegung des Kolbens entgegenstehen, auf ein Minimum herabzusetzen.

18. System zur hydropneumatisch!! Aufhängung eines Rades an einem Teil eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches an einem Teil des Fahrzeugs befestigt ist, wobei dieses Gehäuse eine Kammer mit einem Zylinder aufweist und wobei ein Kolben hin und her beweglich in dem Zylinder angeordnet ist und am anderen der Teile befestigt werden kann und wobei ein Druckmittel in einem Ende des Zylinders angeordnet ist und wobei eine gasgefüllte Blase sioh in der Kammer befindet und dem Druck des Drückmittels ausgesetzt ist, um ein abgedichtetes Luftkissen für diesen Kolben zu bilden,

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19. System zur hydropneumatisehen Aufhängung eines Hades an einem Fahrzeugrahmen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches an einem der Teile befestigt ist und welches einen Zylinder aufweist, einen Kolben, der hin und her beweglich in dem Zylinder angeordnet ist und mit dem Zylinder zwei Druckkammern begrenzt, wobei dieser Kolben eine Kolbenstange aufweist, die sich aus dem Zylinder heraus erstreckt und die am anderen der Teile befestigt ist und wobei eine Gasfeder vorgesehen ist, die einen Behälter mit einer Blase aufweist, wobei diese Blase ein vorbestimmtes Volumen an M Druckgas aufnimmt und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die jede der Kammern mit der Gasfeder verbinden, derart, daß einer relativen Bewegung zwischen diesen Teilen durch das Druckgasvolumen in der Blase entgegengewirkt wird.

20. Aufhängesystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase in einem porösen Bauteil angeordnet ist, um eine Beschädigung der Blase zu verhindern,

21. Aufhängesystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bauteil ein perforiertes Rohr ist.

22. Aufhängesystem zum Aufhängen eines Rades am Rahmen eines " ' Fahrzeugs, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches an einem der Teile befestigt werden kann und welches einen ersten Hohlraum aufweist, der einen Zylinder mit einem ersten und zweiten Ende bildet und einen zweiten Hohlraum neben dem ersten Hohlraum, der einen Vorratsbehälter bildet, eine Blase für Druckluft, die in dem Vorratsbehälter angeordnet ist und dxe eine Gasfeder bildet, einen Kolben, der hin und her beweglich in dem Zylinder angeordnet ist und eine erste und zweite Druckkammer zwischen dem Kolben und dem ersten und zweiten Zylinderende bildet, wobei dieser Kolben eine Kolbenstange aufweist, d^e sich aus dem Hohlraum heraus erstreckt und die am anderen der Teile befestigt

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ist und wobei ein erster Kanal vorgesehen ist, der die erste Kammer des Zylinders mit dem Vorratsbehälter verbindet und wobei ein zweiter Kanal vorgesehen ist, der die zweite Kammer des Zylinders mit dem Vorratsbehälter verbindet und wobei der zweite Kanal ein Rückschlagventil aufweist, welches eine Strömung des Druckmittels aus der zweiten Kammer in den Vorratsbehälter verhindert und wobei eine Druckmittelzuspeiseeinrichtung vorgesehen ist, die einen ersten überströmkanal aufweist, der ein Ventil hat, welches von dem Kolben betätigt wird, wodurch ein Abzug von Druckmittel aus der ersten Kammer ermöglicht wird, wenn sich der Kolben zum zweiten Ende hin bewegt und wobei eine zweite Druckmittelspeisee inrichtUiig vorgesehen ist, die ein Rückschlagventil aufweist und die es ermöglicht, daß Druckmittel in die zweite Kamner eintritt, wenn sich der Kolben zum ersten Ende hin bewegt, \7Obei die erste Druckmittelspeiseeinrichtung Druckmittel aus der ersten Kammer entfernt, um den Kolben, in eine gewünschte Gleichgewicht sstellung zu bringen und wobei die zweite Speiseeinrichtung eine Zuführung von Druckmittel in die zweite Kammer ermöglicht, wenn sich der Kolben zum ersten Ende des Zylinders hin bewegt, wobei der relativen Bewegung des Kolbens im Zylinder durch das Druckgas in der Blase entgegengewirkt wird, auf die das fluide Medium im System einwirkt.

23. Aufhängesystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder Einrichtungen aufweist, die die erste und zweite Kammer miteinander verbinden und die eine begrenzte relative Bewegung- des Kolbens ermöglichen, ohne daß zusätzliches Druckmittel aus den Zuspeiseeinrichtungen zugeführt wird.

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