DE19853873A1 - Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen

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Abstract

Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen, bei der durch die Abstimmung des Verhältnisses von Kolbenflächen (29, 31) zu Kolbenringflächen (30, 32) der Federzylinder (9, 10) bei gleichzeitigem aktiven Eingriff durch einen, zwischen den über Kreuz verschalteten Leitungen integrierten Aktuator (27) sowohl die erforderliche Wank- als auch die erforderliche Hubsteifigkeit ohne zusätzliche Federn erreicht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Aktive Fahrwerksysteme, die in Verbindung mit einer hydropneumatischen Federung arbeiten und durch eine oder mehrere Verschiebeeinheiten Hydraulikmedium von den hydro­ pneumatischen Federbeinen der einen Fahrzeugseite zu den hydropneumatischen Federbeinen der anderen Fahrzeugseite verschieben, um so den Wankwinkel des Karosserieaufbaus zu beeinflussen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine hydropneumatische Federung ersetzt bei diesen Systemen ent­ weder eine konventionelle Federung des Karosserieaufbaus oder dessen Stabilisatoren.
Ein System, bei dem eine hydropneumatische eine konventio­ nelle Federung des Karosserieaufbaus ersetzt, ist aus der DE 39 36 987 C2 bekannt.
Dieses System zeichnet sich durch ein aktives Entgegenwir­ ken gegenüber Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeuges aus, indem unmittelbar zwischen den Abstützorganen verschiedener Fahrzeugseiten bzw. zwischen den vorderen und hinteren Ab­ stützaggregaten Hydraulikmedium aktiv verschoben wird, um eine Fahrzeugseite bei gleichzeitiger Absenkung der anderen Fahrzeugseite anzuheben bzw. das Fahrzeugvorderteil in ent­ sprechender Weise gegenläufig zum Fahrzeugheck zu bewegen. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß zusätzliche Stabilisa­ toren erforderlich sind, um die erforderliche passive Wank­ steifigkeit des Fahrzeuges und damit einen sicheren Fahrbe­ trieb zu gewährleisten.
Aus der DE-OS 20 48 323 ist eine Vorrichtung zur Stabili­ sierung des Fahrzeugoberbaus gegen Kurvenneigung bekanntge­ worden, bei der die hydropneumatische Federung die Stabili­ satoren ersetzt und ein Druckmedium in Abhängigkeit von der Kurvenfahrt unmittelbar zu den Kolben von zwischen den Rä­ dern und dem Fahrzeugoberbau zwischengeschalteten Zylinder- Kolben-Aggregaten, insbesondere hydropneumatische Federn, so gefördert wird, daß das dem kurveninneren Rad zugeordne­ te Zylinder-Kolben-Aggregat im Sinne eines Senkens des Fahrzeugoberbaus verkürzt und das dem kurvenäußeren Rad zugeordnete Zylinder-Kolben-Aggregat im Sinne eines Anhe­ bens des Fahrzeugoberbaus verlängert wird.
Nachteilig wirkt sich bei dem Stand der Technik, wie er in der DE-OS 20 48 323 beschrieben ist, die Tatsache aus, daß zusätzliche Aufbaufedern erforderlich sind, die die Gesamt­ wanksteifigkeit des Fahrzeugs negativ beeinflussen.
Bei beiden aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtun­ gen wirkt sich außerdem negativ aus, daß zusätzlich zu der aktiven Hydropneumatik weitere passive Federungselemente im Fahrzeug vorhanden sind, die eine passive Wanksteifigkeit erbringen, gegen die eine aktive Vorrichtung arbeiten muß, was sich aus energetischer Sicht ungünstig auswirkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine aktive Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen darzustellen, bei dem auf zusätzliche Federn und Stabilisatoren verzichtet werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende, gattungsgemäße Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen gelöst.
Durch eine gezielte Abstimmung von Kolben- und Kolben­ ringflächen in Verbindung mit einer aktiven Verschiebeein­ heit kann die hydropneumatische Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen gleichzeitig die volle erforderliche Hub- und Wanksteifigkeit erbringen. Die hydropneumatische Vorrichtung zur Federung und Wankstabili­ sierung von Kraftfahrzeugen übernimmt somit die vollständi­ ge Federung des Kraftfahrzeuges, sodaß auf zusätzliche Fe­ dern oder Stabilisatoren verzichtet werden kann, was außer dem energetischen Nutzen Vorteile hinsichtlich Kosten, Ge­ wicht und Einbauraum bietet.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin­ dung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der An­ sprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipge­ mäß beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 und 2 verschiedene Ausführungsformen einer er- findungsgemäßen Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen.
In der Fig. 1 ist als eine erste vorteilhafte Ausfüh­ rungsform der Erfindung eine aktive hydropneumatische Fede­ rung mit einer Starrachse 1 und daran befestigten Fahrzeu­ grädern 2 und 3 dargestellt. Anstelle der Fahrzeugräder 2 und 3 kann auch eine Zwillingsbereifung und anstelle der Starrachse 1 jede weitere Radaufhängung vorgesehen werden. Die Verbindung der Starrachse 1 mit einem Karosserieauf­ bau 4 erfolgt mittels achsseitiger Gelenke 5, 6 und auf­ bauseitiger Gelenke 7, 8 über zwei Federzylinder 9 und 10. Der Federzylinder 9 ist mit einer Kolbenstange 11 in dem Gelenk 5 an der Starrachse 1 angelenkt. Analog hierzu greift eine Kolbenstange 12 des Federzylinders 10 in dem Gelenk 6 der Starrachse 1 an. Jeder der Federzylinder 9 und 10 weist jeweils einen oberen Federzylinderraum 13 und 15 sowie einen unteren Federzylinderraum 14 und 16 auf. Die Federzylinderräume 13 und 14 sind durch einen Trennkol­ ben 17, die Federzylinderräume 15 und 16 durch einen Trenn­ kolben 18 voneinander getrennt. Eine Leitung 19 verbindet den oberen Federzylinderraum 13 des Federzylinders 9 mit dem unteren Federzylinderraum 16 des Federzylinders 10. In gleicher Weise verbindet eine Leitung 20 den oberen Feder­ zylinderraum 15 des Federzylinders 10 mit dem unteren Fe­ derzylinderraum 14 des Federzylinders 9. Durch die Leitun­ gen 19 und 20 sind die Doppelkammerzylinder über Kreuz mit­ einander verschaltet.
An jede der Leitungen 19 und 20 ist über Leitungen 21 und 22 ein Speicher 23 und 24 angeschlossen. In den Leitun­ gen 21 und 22 sind Dämpfungselemente 25 und 26 angebracht, die zusätzlich Wankbewegungen abschwächen.
Ein Aktuator 27 ist über Leitungen 28 und 29 mit den Lei­ tungen 19 und 20 verbunden. Dieser Aktuator 27 ist eine Stell- oder Verschiebeeinrichtung, die es ermöglicht, akti­ ve Wankmomente zu erzeugen. Der Aktuator verschiebt Medium von einer Fahrzeugseite zur anderen, wodurch die Wankstabi­ lisierung realisiert wird.
In der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung zur Fede­ rung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen sind Dämp­ fungselemente 30 und 31 und Speicher 32 und 33 in den über Kreuz verschalteten Leitungen 19 und 20 integriert.
Die Gesamtsteifigkeit der Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen setzt sich aus der Hub- und der Wanksteifigkeit der Starrachse 1 zusammen. Für die Hubsteifigkeit kH der Starrachse 1 gilt die Bezie­ hung
und die Wanksteifigkeit kW der Starrachse 1 berechnet sich nach der Gleichung
Hierbei ist n der Polytropenexponent, AK eine Kolben­ fläche 34, 36, AR eine Kolbenringfläche 35, 37, p der Druck in einem Speicher 23, 24, V das Gasvolumen des Spei­ chers 23, 24 und s die Spurweite der Achse 1.
Die erforderliche Wank- und Hubsteifigkeit der gesam­ ten Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen kann dadurch erreicht werden, daß die Di­ mensionierung von Kolbenflächen 34, 36 und Kolbenringflä­ chen 35, 37 im Verhältnis
erfolgt.
Bezugszeichenliste
1
Starrachse
2
Fahrzeugrad
3
Fahrzeugrad
4
Karosserieaufbau
5
Gelenk
6
Gelenk
7
Gelenk
8
Gelenk
9
Federzylinder
10
Federzylinder
11
Kolbenstange
12
Kolbenstange
13
Oberer Federzylinderraum
14
Unterer Federzylinderraum
15
Oberer Federzylinderraum
16
Unterer Federzylinderraum
17
Trennkolben
18
Trennkolben
19
Leitung
20
Leitung
21
Leitung
22
Leitung
23
Speicher
24
Speicher
25
Dämpfungselement
26
Dämpfungselement
27
Aktuator
28
Leitung
29
Leitung
30
Dämpfungselement
31
Dämpfungselement
32
Speicher
33
Speicher
34
Kolbenfläche
35
Kolbenringfläche
36
Kolbenfläche
37
Kolbenringfläche

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Wankstabilisierung und Federung von Kraftfahrzeugen, bei der jedes Fahrzeugrad (2, 3) über ein druckmittelbeaufschlagtes aktives Federungssystem mit einem Karosserieaufbau (4) verbunden ist, welches Federzylinder (9, 10) aufweist, die durch Leitungen (19; 20), an die jeweils ein Speicher (23, 24) mit einem Dämpfungselement (25, 26) angeschlossen ist, über Kreuz miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß Kolbenflä­ chen (34, 36) und Kolbenringflächen (35, 37) der Federzylin­ der (9, 10) gemäß der Formel
dimensioniert sind, wobei AK die Kolbenfläche (34, 36), AR die Kolbenringfläche (35, 37), kW die erforderliche Wank­ steifigkeit, kH die erforderliche Hubsteifigkeit und s die Spurweite der Starrachse (1) ist und ein Aktuator (27) die über Kreuz verschalteten Leitungen (19, 20) verbindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Dämpfungselemente (30, 31) in den Leitungen (19, 20) angeordnet sind, die die Federzylinder (9, 10) über Kreuz miteinander verbinden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Speicher (32, 33) in den Leitun­ gen (19, 20) angeordnet sind, die die Federzylinder (9, 10) über Kreuz miteinander verbinden.
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