DE2016540C3 - Federung für Kraftfahrzeuge mit Niveauregelung - Google Patents

Description

dungsgegenstandcs sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Hauptfeder auf eine mittlere Normalbelastung des Kraftfahrzeugs abgestimmt gewühlt werden, und die zu simulierenden zusätzlichen oder fehlenden Belastungen werden wahlweise mit Hilfe einer der beiden Druckquellen für die Gasfeder gebildet, 'vobei in vorteilhafter Weise eine übermäßig kräftige Ausbildung dieser Durckquellen entbehrlich ist. So kann z. B. als Unterdruckquelle die Ansauganlage der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs und als L'berdruckquelle eine Luftpumpe zur Beimischung von Nachbrennluft zur Antriebsmaschine verwendet werden, mit deren Hilfe bei erträglichen Abmessungen der Gasfeder ausreichende Federkräfte erziclbar sind.

Außerdem ist es vorteilhaft, daß auch bei Ausfallen der Druckquelle durch die Hauptfeder eine den Fahrbetrieb ermöglichende Bodenhöhe uewährleistet ist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der F.rfindung dargestellt. Es zeigt

{-i g. I eine Teilseilcnansicht einer Hinternidauihängung eines Kraftfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. I und

F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform der F.rfindung.

Zu der gefederten Masse eines Kraftfahrzeugs gehört ein Rahincnlängsirägcr 6. der in üblicher Weise im Bereich einer Hinterachse einen nach oben ausgebogenen TeilS enthält. An dem Rahmenlängsträger 6 sitzt eine Konsole 10, an die das vordere Fnde eines Länsis-Lenkers 2 angeschlossen ist, dessen rückwärts ges Linde an einer Konsole 12 gelenkig befestigt ist. welche sich von einem Hinterachstragrohr 14 nach unten erstreckt. Fin Hinterrad 16 ist mit strichpunktierten Linie angedeutet. Zwischen dem Hinterachstragrohr 14 und dem bogenförmigen Teil des Rahmenl.ingsträgers6 ist eine Federeinheit 4 vorgesehen. Diese besteht aus einer Hauptfeder in Form einer Schraubenfeder 20, die so ausgelegt ist. daß sie bei einer Normalbelastimg einen vorgegebenen Abstand zwischen di~r gefederten und ungefederten Masse des Fahrzeugs einstellt. Die Schraubenfeder 20 stützt sich an einem unteren ledersit/ 18 ab, der starr mit dem Hinterachstragrohr 14 unmittelbar über der Konsole 12 befestigt ist, während ihr oberes Ende sich an einem oberen Federsitz 22 abstützt, der fest mit dem ausgebogenen Teil 8 des Rahmenlängsträger 6 verbunden ist. Zwischen der Konsole 12 und einer weiieun Konsole 26 am ausgebogenen Teil 8 des Rahmenlängsträgers 6 ist ein Teleskop-Stoßdämpfer 24 üblicher Bauart vorgesehen. Konzentrisch zur Hauptfeder 20 ist als Zusatzfeder eine Luftfeder 28 angeordnet, die der Regelung der Bodenhöhe des Fahrzeugaufbaus dient.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht die Luftfeder 28 aus einem in axialer Richtung nachgiebigen Federbalg, der in radialer Richtung verhältnismäßig steif ist und die Schraubenfeder 20 umgibt. Die oberen und unteren Stirnwände 27 bzw. 29 des Federbalges sind abgedichtet gegen die benachbarten Federsitze 18 bzw. 22 der Schraubenfeder 20 gehalten. Der Federbalg der Luftfeder 28 besteht aus einem biegsamen Polyurethan-Kunststoff und hat harmonikaähnliehe Wellen, die einer Längenänderung nur geringen Widerstand eiV-gegensetzen. jedoch eine verhältnismäßig große radiale Steifigkeit ergeben. Die radiale SteiliLikv.it und die Widerstandsfähigkeit gegen Aushiegen ist tür die Arbeitsweise einer derartigen Federeinheit von grotier Bedeutung, da verhindert weiden muß. daß del Federbalg der Luftfeder 28 gegen die Schraubenfeder 20 hin zusammenfällt und damit deren Federkonjo stante beeinflußt. Andererseits muß ein Ausbeulen des Fede/balges nach außen unterbunden sein, damit er nicht mit anderen Teilen der Radaufhängung in Berührung kommt. Bei der bevorzugten Austuhrungsform nach F i g. 2 befindet sich tier Federbalg der Luftfeder 28 außerhalb der Schraubenievier 20. wodurch sich maximale beaufschlagte Flächen lü; den Unterdruck ergeben, der eine zusätzliche Abstützkralt zwischen der gefederten und ungetederlen Masse bewirkt.

Die Luftfeder 28 wird wahlweise entweder mi! einer I berdruckquelle 38 oder einer Unlerdruckquelle 40 verbunden, wobei die Steuerung durch einen Niveauregler 30 erfolul. Der Niveauregler 30 enthält ein Rohr 32. dessen unterer Teil innerhalb des Fjderbalges der Luftfeder 28 liegt und mindestens einen Durchbruch 31 enthalt, durch den die Verbindung zum Innenraum der Luftfeder 28 hergestellt wird. Das untere linde des Rohres 32 ist mit dem Federsitz 18 verbunden, während das obeielinde durch Durchbrüche 34 und 35 in dei Stirnwand 27 des Federbalges bzw. des Federsiizes 22 nach außen tritt. Mit dem Federsitz 22 ist ein zylindrisches Gehäuse 36 fest verbunden, in dem das Rohr 32 verschiebbar geführt ist In dem Gehäuse 36 sind durch Dichlungsiinue 80 voneinander genannte Steueröffnungen 46 und 4ö vorgesehen, an die Leitungen 42 bzw. 44 zur i'berdruckquelle 38 bzw. Inlcrdruckqucllc 40 angeschlossen sind. Die ! berdruckquelle und die l'nterdruckquelle können an Iuliebiger Stelle des Kraltfahrzeuus angeordnet sein; als Unterdiuckquelle kann eine Ansaugleitung einer als Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs verwendeten Brennkraftmaschine benutzt werden. Im oberen Teil des Rohres 32 im Bereich des Gehäuses 36 sind mit axialem Abstand voneinander Steueröffnungen und 51 vorgesehen, und oberhalb dieser SteuerölT-niingen ist das Rohr 32 durch einen Stopfen 53 abgedichtet verschlossen

Die Steueröffnungen 50 und 51 sind so angeordnet, daß bei übermäßiger Belastung des Fahrzeugs die obere Steueröffnung SO des Rohres 32 mit der Steueröffnung 46 im Gehäuse 36 Verbindung erhält, so daß Überdruck über das Rohr 32 in die Luftfeder 28 geleitet wird. Ist also die Belastung des Fahrzeugs größer als die Normalbelastung, so wird die als Hauptfeder dienende Schraubenfeder 20 durch das Fahrzeuggewicht zusammengedrückt, so daß sich der obere Federsitz 22 dem unteren Federsitz 18 nähert. Hierdurch gleitet das Gehäuse 36 am Rohr 32 nach unten, bis die L'berdruckquelle zugeschaltet wird. Ist dagegen die Belastung des Fahrzeugs geringer als die Normalbelastung, so vergrößert die als Hauptfeder dienende Schraubenfeder 20 den Abstand zwischen den Federsitzen 18 und 22, so daß das Gehäuse am Rohr 32 nach oben gleitet, bis die Unterdruckquelle angeschlossen und über das Rohr 32 mit der Luftfeder 28 verbunden wird.

Bei Betrieb mit Unterdruck bewirkt der von außen

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einwirkende Atmosphärendruek. daß sich die Feder- 52 und 54 ist die als Schraubenfeder 20 ausgebildete

sit/e 22 und 18 aufeinander zu bewegen, wodurch Hauptfeder vorgesehen.

eine zusätzliche Belastung der Schraubenfeder 20 si- Die Luftfeder 58 besteht bei dieser Ausführungs-

tmilicrt wird. Bei Betrieb mit Überdruck drückt die- form aus einem ersten einseitig offenen Zylinder 60

ser die Federsitze 22 und 18 auseinander. Durch 5 mit einer geschlossenen Stirnwand 62, die mit dem

diese Arbeitsweise ist der gesamte Regelbereich we- Längslenker 2 über einen Zapfen 64 verbunden ist.

semlich vergrößert gegenüber den bisher bekannten Der erste Zylinder paßt in einen zweiten einseitig of-

Bauweisen. bei denen zur Regelung nur das Druck- fencn Zylinder 66 mit einer geschlossenen Stirnwand

gefälle /wischen einem überdruck oder einem Unter- 68, die über einen Zapfen 70 mit dem gebogenen

druck /um Atmosphäiendruck ausgenutzt wird. Die io Teil 8 des Rahmenlängsträgcrs6 verbunden ist. Die

oben beschriebene Bauweise ermöglicht daher eine Zylinder 60 und 66 dieser Ausführungsform arbeiten

geringe Auslegung der Überdruck- und der Unter- darüber hinaus wie das Rohr 32 und das Gehäuse 36

druckwelle, da ein größerer Druckbereich für den der ersten Ausführungsform als Niveauregler.

Betrieb zur Verfügung steht. Die Federung kann bei- Der Zylinder 66 entspricht hierbei dem Gehäuse

spielsweisc so ausgelegt werden, daß das Fahrzeug 15 36 und hat demzufolge in senkrechtem Abstand von-

bci Normalbelastung mit einer gewünschten Boden- einander zwei Sleueröffnungen 72 und 74, die über

höhe des Fahrzeugaufbaus läuft, wenn keine Regel- Leitungen 42 und 44 mit der IJbcrdruckquclle 38

kraft wirkt, so daß die Regeleinrichtung verhältnis- bzw. der Unterdruckquelle 40 verbunden sind. Der

mäßin wenig in Anspruch genommen wird. Ferner Zylinder 60 hat in senkrechtem Abstand voneinander

kann ein ausreichender Regelbereich geschaffen wer- 10 zwei Steueröffnungen 76 und 78, die den Stcueröff-

den. auch wenn als Unterdruckquelle lediglich der nungen 50 und 51 des Rohres 32 der ersten Ausfüh-

Ansaugdruck der als Antriebsmaschine verwendete- rungsform entsprechen. Die Steueröffnungen 76 und

ten Brennkraftmaschine benutzt wird. Die einzelnen 78 sind so angeordnet, daß die obere Steueröffnung

Teile der Luftfeder werden weniger hoch bean- 76 mit der Steueröffnung 72 des Zylinders 66 zusam-

sprucht. da die Maximaldrückc der Untcrdruckquelle »s menwirkt und die Verbindung mit der Überdruck-

und der Überdruckquelle verhältnismäßig gering ge- quelle 38 herstellt, wenn die Belastung des Fahrzeugs

wählt werden können. größer als die Normalbelastung ist und die Schrau-

Damit die Regeleinrichtung für die Bodenhöhe des bcnfedcr 20 genügend zusammengedrückt wird, so

Fahrzeugaufbaus nicht durch dynamische Belastun- daß der Zylinder 66 über den Zylinder 60 nach un-

gen beeinflußt wird, sind die Stcueröffnungcn 50 und 30 ten gleitet. Ist das Fahrzeug dagegen leichter beia-

51 und das Rohr 32 so bemessen und angeordnet, stet, so vergrößert sich der Abstand zwischen den

daß wesentliche Änderungen des Druckes in der Federsitzen 52 und 54, so daß der Zylinder 60 aus

Luftfeder 28 nicht eintreten, wenn das Rohr 32 rela- dem Zylinder 66 austritt und bei einem bestimmten

tiv zum Gehäuse 36 infolge dynamischer Schwingun- Austrittsweg die untere Steueröffnung 78 mit der

gen zwischen der gefederten und ungefederten Masse 35 Steueröffnung 74 in Übereinstimmung kommt, so

des Fahrzeugs infolge von Straßenunebenheiten hin- daß die Unterdruckquelle 40 angeschlossen wird. Die

und herbewegt wird. Anschlüsse zur Unterdruckquelle und zur Über-

Ferner kann die Anzahl der Stcueröffnungen und druckquelle sind wie bei der ersten Ausführungsform

ihr Querschnitt in verschiedenartigster Weise unter- durch zwischen der. Zylindern 60 und 66 vorgese-

schiedlich gewählt werden, um eine gewünschte Cha- 40 hene Dichtungsringe 80 voneinander getrennt,

rakicristik in der Verbindung der Luftfeder mit der Im Ausführungsbeispiel sind beide Ausführungs-

Unterdruck-oder der Überdruckquelle zu erzielen. formen auf Hinterradaufhängungen angewendet. Die

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Einstellung des Winkels zwischen der Längsachse

Fig.? ist der nachgiebige Fcderbalg der Luftfeder des Fahrzeugs und der Fahrbahn kann im wesentli-

28 der ersten Ausführungsform durch zwei teleskop- 45 chcn durch F.instellung der Höhe an einer der beiden

artig miteinander zusammenarbeitende Zylinder er- Radachsen des Fahrzeugs vorgenommen werden. Es

setzt, die zugleich die Funktion des Niveaureglers sind dann nur zwei Federbälge und verhältnismäßig

übernehmen. kleine Unter- und Überdruckquellen erforderlich, so

Gleiche Teile beider Bauarten sind mit gleichen daß also kleines Gewicht und geringer Kostenauf-Bezugszeichen versehen worden. So der Längsien- 50 wand nötig sind. Gleiche Anordnungen können abei ker 2, der einen napfartigen unteren Federsitz 52 auch an den Vorderrädern des Fahrzeugs vorgeseher trägt, und der nach oben abgebogene Teil 8 des Rah- werden, wodurch auch die Bodenhöhe des Fahrzeugmenlängsträgers 6, der einen napfartigen oberen aufbaus über beiden Radachsen geregelt werder Federsitz 54 trägt. Zwischen den beiden Federsitzen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Federung für Kraftfahrzeuge mit Niveauregelung mit einer Hauptfeder, einer zu dieser parallelen Gasfeder als Zusatzfeder und einem Nivcaurcgler, der zwei zueinander und zur Gasfeder koaxiale rohrförmige Teile aufweist, die jeweils mit einem der beiden Enden der Gasfeder verbunden und teleskopartig incinanderschiebbar sind und jeweils mindestens eine Steueröffnung aufweisen, durch die die Gasfeder bei einem Überschreiten des Sollniveaus mit einer Unterdruckquelle und bei einem Unterschreilen des Sollniveaus mit einer mindestens Atmosphärendruck aufweisenden Druckquellt· verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dal» die in an sich bekannter Weise schieberartig ineinandergleitenden rohrförmigen Teile (Rohr 32 und Gehäuse 36 oder Zylinder 60 und 66) in unterschiedlichem axialen Abstand jeweils zwei Steueröffnungen (50 und 51 bzw. 46 und 48 oder 76 und 78 bzw. 72 und 74) aufweisen, von denen die Sleueröffnungen (50 und 51 oder 76 und 78) des inneren rohrförmigen Teils (Rohr 32 oder Zylinder 60) mit dem Innenraum der Gasfeder (Luftfeder 28 oder 58), die eine Steueröffnung (48 oder 74) des alitieren rohrförmigen Teils (Gehäuse 36 oder Zylinder 66) mit der Untcrdruckquelle (40) und die andere Steueröffnung (46 oder 72) des äußeren rohrförmigen Teils (Gehiiusc 36 oder Zylinder 66) mit einer t berdruckquelle (38) verbunden sind, wobei bei Abweichungen vom Sollniveau entweder die beiden oberen Stcueröffnungen (46 und 50 oder 72 und 76) oder die beiden unteren Steueröffnungen (48 und 51 oder 74 und 78) zur Deckung kommen und bei KinhalUmg des Sollniveaus alle Stcucrnffnungcn verschlossen sind, so daß die Federkraft der Gasfeder (luftfeder 28 oder 58) in Abhängigkeit \on der jeweiligen Last des Kraftfahrzeugs entweder in gleicher Richtung oder in entgegengesetzter Richtung wie die Federkraft der Mauptfeder (Schraubenfeder 20) wirkt.

2. Federung nach Anspruch 1. bei der die als Luftfeder ausgebildete Gasfeder die als Schraubenfedu ausgebildete Hauptfeder koaxial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das als Rohr (32) ausgebildete innere rohrförmige Teil des Niveaureglers (30) mit einem unteren Federsitz (18) der Schraubenfeder (20) verbunden ist. sich zcn-Irisch durch die in an sich bekannter Weise durch einen flexiblen Federbalg gebildete Luftfeder (28) erstreckt, in der es einen Durchbruch (31) aufweist, und in dem als Gehäuse (36) ausgebildeten und mit einem oberen Federsitz (22) der Schraubenfeder (2C) verbundenen äußeren rohrförmigen Teil des Niveaureglers (30) verschiebbar ist.

3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Luftfeder (58) ausgebildet,-Gasfeder in an sich bekannter Weise durch zwei teleskopartig ineinanderschiebbare Zylinder (60 und 66) gebildet wird, die gelenkig mit der ungefederten Masse (Längslenker 2) bzw. mit der gefederten Masse (Rahmenlängsträger6) verbunden sind und die gleichzeitig die beiden rohrförmigen Teile des Niveaureglers bilden.

Bei einer den Ausgangspunkt der Erfindung bildenden Federung für Kraftfahrzeuge (USA.-Patentschrift 3 037 763) der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 genannten Art muß wegen der nur mit Unterdruck arbeitenden Zusatzfeder die Hauptfeder so stark ausgebildet werden, daß sie bei maximaler Belastung das Einhalten des Sollniveaus ermöglicht. Da der der Zusatzfeder zuzuleitende Unterdruck die Differenz zwischen der tatsächlichen Belastung und der maximalen Belastung zu simulieren hat, die bei belastungsfreiem Fahrzeug verhältnismäßig groß ist, muß eine kräftige Unterdruckquelle bereitgestellt werden oder eine große beaufschlagte Fläche in der Zusatzfeder vorgesehen werden. Beides ist nachteilig.

Bei Verwendung einer nur mit Überdruck arbeitenden Gasfeder muß die Hauptfeder auf eine geringe Belastung ausgelegt werden, und es ist eine kräftige Überdruckqucllc vorzusehen, um unter allen Belriebsbedingungen das Sollniveau einhalten zu können.

In beiden Fällen ist die Federkraft der Zusatzfeder über den ganzen Arbeitsbereich in gleicher Richtung wie die Federkraft der Hauptfeder wirksam.

Fs ist zwar bereits eine geschlossene Luflfederiinysanlasic für Fahrzeuge mit Niveauregelung bekannt (USA.-Patentschrift 2 988 378). bei der die Luftfedern durch Niveauregelventilc mit einem Niederdrucktank oder mit einem Hochdrucktank verbunden werden können. Da ein Kompressor aus dem Niederdrucktank in den Hochdrucktank fördert, kann sich im Niederdrucktank auch ein Unterdruck einstellen. Nachteilig ist bei dieser Anlage jedoch, daß der Kompressor dus volle Druckgefälle zwischen Hochdrucktank und Niederdrucktank aufbauen muß und darum ebenso kräfig ausgestaltet sein muß wie bei einer gegen Atmosphärendruek arbeitenden offenen Luftfederungsanlage. Da die Lufifedern volltragend ausgebildet sind, kann sich in den Luftfedern auch dann kein Unterdruck einstellen, wenn im Niederdrucktank ein Unierdruck herrscht. Die Federkraft der Luftfedern ist darum auch bei diesel bekannten Federungsanlage stets in der gleichen Richtung wirksam.

Weiterhin ist eine hydropneumatische Feder für Fahrzeuge bekannt (USA.-Patentschrift 3 I 28 08V). die durch zwei teleskopartig ineinanderschiebbare Zylinder gebildet wird, die gleichzeitig zwei rohrförmige Teile eines Niveaureglers bilden, indem der äußere Zylinder in axialem Abstand zwei Steueröffnungen aufweist, von denen eine mit einer Druckmittelquelle und eine mit einem Ablauf verbunden sind und von denen bei Abweichungen vom Sollniveau jeweils eine mit einer Steueröffnung im inneren Zylinder in Verbindung kommt, die mit dem Innenraum der hydropneumatischen Feder verbunden ist. Diese hydropneumatische Feder ist aber weder mit einer Unterdruckquelle verbindbar, noch ist sie als Zusatzfeder zu einer Hauptfeder vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federung für Kraftfahrzeuge der im Gattungsbegrill des Anspruches 1 genannten Art so auszugestalten, daß weder eine starke Unterdruckquelle noch eine starke Überdruckquelle, noch eine große beaufschlagte Fläche in der Zusatzfeder erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfin-