DE19853875A1 - Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen

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Abstract

Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen, bei der durch die Abstimmung des Verhältnisses von Kolbenflächen (29, 31) zu Kolbenringflächen (30, 32) der Federzylinder (9, 10) sowohl die erforderliche Wank- als auch die erforderliche Hubsteifigkeit ohne zusätzliche Federn erreicht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Hydropneumatische Federungen werden häufig zur Fede­ rung eines Karosserieaufbaus von Kraftfahrzeugen verwendet. Diese beinhalten meist eine separate Kolben-Zylindereinheit pro Rad, die je nach Neigungsrichtung und -intensität die stärker belastete Seite des Kraftfahrzeugs entweder durch Anheben der kurveninneren oder durch Absenken der kurvenäu­ ßeren Seite entlasten. Aus dem Stand der Technik ist wei­ terhin bekannt zwei Kolben-Zylindereinheiten einer Achse durch eine Kreuzverschaltung zu koppeln, um auf diese Weise einen hydropneumatischen Stabilisator zu erzeugen. Bei die­ sen Systemen weisen beide Kammern des Zylinders gleiche Kolbenflächen auf, sodaß der hydropneumatische Stabilisator als eine reine Wankfeder wirkt und somit keinen Anteil an der Hubfederung des Kraftfahrzeuges hat.
In der DE 40 04 204 A1 ist ein hydropneumatisches Fe­ derungssystem mit Kippausgleich beschrieben, bei dem durch Kreuzverschaltung von zwei flächenungleichen Zylindern eine größere Wanksteifigkeit eines Kraftfahrzeuges erreicht wer­ den kann. Dieses hydropneumatische Federungssystem beruht auf dem Prinzip, daß die beim Durchfahren einer Kurve ent­ stehende ungleiche Belastung der Fahrzeugseiten durch eine gezielte Beeinflussung der Stützkraft der Kolben- Zylindereinheiten ausgeglichen werden kann.
Nachteilig wirkt sich bei dem Stand der Technik, wie er in der DE 40 04 204 A1 beschrieben ist, vor allem die Tatsache aus, daß zusätzlich zur Hubfederung des Kraftfahr­ zeuges noch eine weiteres Federungssystem zur Abstützung des Karosserieaufbaus benötigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen darzu­ stellen, 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 von Kraftfahrzeugen gelöst.
Durch eine gezielte Abstimmung von Kolben- und Kolben­ ringflächen kann die hydropneumatische Vorrichtung zur Fe­ derung von Kraftfahrzeugen gleichzeitig die volle erforder­ liche Hub- und Wanksteifigkeit erbringen. Die hydropneuma­ tische Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen über­ nimmt die vollständige Federung des Kraftfahrzeuges, sodaß auf zusätzliche Federn oder Stabilisatoren verzichtet wer­ den kann, was Vorteile hinsichtlich Kosten, Gewicht 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 bis 3 verschiedene Ausführungsformen einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen.
In der Fig. 1 ist als eine erste vorteilhafte Ausfüh­ rungsform der Erfindung eine passive hydropneumatische Fe­ derung 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 Federzylin­ derraum 14 und 16 auf. Die Federzylinderräume 13 und 14 sind durch einen Trennkolben 17, die Federzylinderräume 15 und 16 durch einen Trennkolben 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 Federzylinderraum 15 des Federzylin­ ders 10 mit dem unteren Federzylinderraum 14 des Federzy­ ders 10 mit dem unteren Federzylinderraum 14 des Federzy­ linders 9. Durch die Leitungen 19 und 20 sind die Doppel­ kammerzylinder über Kreuz miteinander 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.
In der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung zur Fede­ rung von Kraftfahrzeugen sind Dämpfungselemente 27 und 28 in den über Kreuz verschalteten Leitungen 19 und 20 inte­ griert.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfin­ dung zeigt eine Kombination der Anordnung der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Dämpfungselemente.
Die Gesamtsteifigkeit der Vorrichtung zur Federung und von Kraftfahrzeugen setzt sich aus der Hub- und der Wank­ steifigkeit 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 29, AR eine Kolbenringfläche 30, p der Druck im Speicher 23, V das Gasvolumen des Speichers 23 und s die Spurweite der Starrchse 1.
Die erforderliche Wank- und Hubsteifigkeit der gesam­ ten Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen kann da­ durch erreicht werden, daß die Dimensionierung von Kolben­ flächen 29, 31 und Kolbenringfläche 30, 32 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
Dämpfungselement
28
Dämpfungselement
29
Kolbenfläche
30
Kolbenringfläche
31
Kolbenring
32
Kolbenringfläche

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Federung von Kraftfahrzeugen, bei der jedes Fahrzeugrad (2, 3) über ein druckmittelbeaufschlagtes 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 mit­ einander verbunden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß Kolbenflächen (29, 31) und Kolbenringflächen (30, 32) der Federzylinder (9, 10) gemäß der Formel
dimensioniert sind, wobei AK die Kolbenfläche (29, 31), AR die Kolbenringfläche (30, 32), kW die erforderliche Wank­ steifigkeit, kH die erforderliche Hubsteifigkeit und s die Spurweite der Starrachse (1) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Dämpfungselemente (27, 28) in den Leitungen (19, 20) angeordnet sind, die die Federzylinder (9, 10) über Kreuz miteinander verbinden.
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