DE2108569A1

DE2108569A1 - Hydropneumatische Radaufhängung mit Querstabihsierung bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2108569A1
Application number: DE19712108569
Authority: DE
Inventors: Rene Paris Gcapgras
Original assignee: Industrial Development Co SAL
Current assignee: Industrial Development Co SAL
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1971-02-23
Publication date: 1971-09-16
Also published as: FR2080095A5; US3736000A; GB1341123A; NL7102367A; BE762938A; ES388451A1; JPS5233364B1

Description

Patoxiüanwälto _ή _Α

Dipl.-Wirtsch.-Inc· B.Jochem

Prankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-StracGe 18

In Sachen:

Industrial Development
Company Establishment
Paris / Frankreich
Hauptstrasse 33

Hydropneumatisch^ Radaufhängung mit Querstabilisierung bei einem Kraftfahrzeug.

Priorität der französischen Patentanmeldung Ur. 70 06 442 vom 24. Februar 1970

Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Radaufhängung mit Querstabilisierung bei einem Kraftfahrzeug mit je einem an einen hydropneumatischen Druckspeicher angeschlossenen hydraulischen Kraftzylinder, dessen mit einem Radlenker mechanisch verbundener Kolben als dreifach wirkender Differentialkolben ausgebildet ist und innerhalb des an der Karosserie festen Zylinders drei mit Druckflüssigkeit gefüllte Arbeitskammern abteilt, von denen eine Haiiptarbeitskammer an den hydropneumatischen Druckspeicher angeschlossen ist, während die anderen, von entgegengesetzt gerichteten Ringflächen des Kolbens begrenzten Arbeitskammern mit den entsprechenden Arbeitskammern des KraftZylinders für das gegenüberliegende Rad mittels zweier über Kreuz verlaufender Leitungen verbunden sind.

Eine bekannte Radaufhängung dieser Art gestattet dank der über Kreuz verlaufenden Kanäle unter Einwirkung auf den dreifach wirkenden Kolben eines 'jeden Kraftzylindcrc ein wirksames Gegenntouern gegenüber Seitenneigungen insbesondere in Kurven· Die Hohe des in jedem der beiden über Kreuz verlaufenden -Leitungen::, herrschenden Flüssigkeitsdruckes ist bestimmt durch den Spielraum eines an jede der beiden Leitungen angeschlossenen und mit einem Druckgas-

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kissen verschonen hydraulischen Druckspeicher:;, während die Druckflüssigkeitsspeisung über ein einziges Ventil erfolgt, das mit einer Quelle konstanten Drucks verbunden ist.

Es leuchtet ein, daß eine solche bekannte hydropneumaticho Radaufhängung in der Lage ist, der Seitenneigung in Abhängigkeit von dem rollenden Gesamtgewicht des Fahrzeuges wirksam zu begegnen, jedoch andererseits gegenüber der Art der Verteilung der Ladung auf dem Fahrzeug völlig unempfindlich bleibt. Wenn beispielsweise das Fahrzeug bei einem bestimmten rollenden Gesamtgewicht eine sehr hohe Ladung Stroh oder leere Behälter trägt, befindet sich der Schwerpunkt in großer Höhe über der Straße; dadurch entsteht in Kurven eine außerordentlich starke Tendenz zu Seitenneigungen, die ein kräftiges Anspechen der Stabilisierungseinrichtung erfordert. Wenn andererseits das gleiche Fahrzeug mit demselben Gewicht in Form von Profileisen oder anderem Material großer Dichte beladen ist, bleibt der Schwerpunkt der Ladung niedrig, und eine wirksame Korrektur der Seitenneigung in Kurven in Verbindung mit einem zufriedenstellenden Fahrverhalten auf gerader Strecke erfordert ein Anspcchon der Stabilißicrungseinrichtung mit völlig verschiedener Flexibilität. Es leuchtet ein, daß eine solche Wirkung mit der vorbekannten Badaufhängung (franz.PS 1 574- 856) nicht erzielbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden

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und eine Radaufhängung mit Querstabil isierung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die der Seitenneigung entgegenwirkende Kraft der Höhe des Schwerpunktes der Ladung über den Kadern anpaßbar ist, und zwar unabhängig von dem Gewicht der Ladung und somit dem Federungsverhalten der Radaufhängung.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Versorgung der über Kreuz verlaufenden Leitungen mit Druckflüssigkeit ein von der Versorgung der Hauptkammern getrennter Leitungsstrang mit einem Unterbrechungsventxl mit Rückflußsperre vorgesehen ist, dem die Druckflüssigkeit über einen Druckmodulator unter einem Druck zuführbar ist, dessen Höhe nach Art und Verteilung der Fahrzeugbeladung festlegbar ist.

Gemäß einem ersten Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist der Druckmodulator ein von Hand betätigbarer Apparat mit drei Stellungen, von denen eine jede einem vom Speisedruck vorgegebenen Wert entspricht. Hierdurch kann der Fahrer nach Beladung des Fahrzeuges von Hand die gewünschte Steifigkeit zur Querstabilisierung einstellen.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Unterbrechungsventil in Abhängigkeit von den Seitenneigungen des Fahrzeugs insbesondere in Kurven selbsttätig verstellbar, wobei die Feststellung der Seitenneigung und ihre Übertragung in Steuerimpulse für das Unterbrechungsventil mit beliebigen bekannten Mitteln elektronisch oder mechanisch erfolgt.

Bei der vorerwähnten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Unterbrechungsventxl zweckmäßig von

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einem Schiebeventil mit einem in der Mitte seiner Vontilbohrung an gegenüberliegenden Stellen mit; oinom Einlaß und einem Aur.laß verGchcnon Ventilf;chäu:;o gebildet;, in welchem ein an dieser Stelle eine Hingnut aufweisender Ventilschieber gleitet, dessen Stirnflächen den in den über Kreuz verlaufenden Leitungen herrschenden Drücken ausgesetzt sind, während ihm zwei entgegengesetzt wirkende Druckfedern in Mittellage zu halten versuchen, wenn die beiden auf die Stirnflächen wirkenden Drücke gleich groß sind. Unter diesen Bedingungen ist es einleuchtend, daß, sobald sich das Fahrzeug in einer Kurve zu neigen beginnt, der Flüssigkeitsdruck, der in einer der über Kreuz verlaufenden Leitungen überwiegen wird, eine Verschiebung des Ventilschiebers bewirkt, die sogleich die Versorgung mit Druckflüssigkeit unterbricht und die beiden Leitungen von der Druckmittelquelle abtrennt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 bis 6 schematische Stirnansichten eines Lastkraftwagens zur Veranschaulichung der Höhe des Schwerpunktes in Abhängigkeit von der Art der Beladung und der unterschiedlichen Auswirkungen der Schwerpunktlage in Kurven,

Pig. 7 einen hydraulischen Prinzipschaltplan der erfindungsgemäßen Radaufhängung mit einer auf drei verschiedene Steifigkeit en einstellbaren Querstabilisierung,

Fig. 8, 9 und 10 vereinfachte Darstellungen des Schaltplans nach Fig. 7 in drei verschiedenen Betriebszuständen und

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Fig. 11 eine Einzelheit aus Fig. 7 in vergrößerter Darstellung.

Die in der Zeichnung dargestellte hydropneumatische Badaufhängung mit Querstabilisierung entspricht im Prinzip jener der französischen Patentschrift 1 574 856, deren Funktion in bezug auf die hydropneumatische Federung des Fahrzeuges wie beispielsweise eines Lastwagens somit keiner besonderen Erläuterung bedarf. Diese vermag sich vielmehr auf den der Querstabilisierung dienenden (Teil der Radaufhängung zu beschränken.

Es genügt daran zu erinnern, daß an jedem Rad oder einem jeden Ende einer durchgehenden Starrachse ein hydraulischer Kraftzylinder 1 bzw. 2 angreift, dessen dreifach wirkender Differentialkolben 8, 22 bzw. 15, 26 in einem an der Fahrzeugkarosserie festen Zylinder gleitet und darin drei voneinander unabhängige Arbeitskammern 13» 23, 24- bzw. 20, 27, 28 abteilt (Fig. 7).

Die ringförmigen Arbeitskammern 23 und 28 sind über eine Leitung 29 miteinander verbunden, an welcher nach oben ein hydraulischer Druckspeicher 30 mit einem Druckgaskissen 33 angeschlossen ist. In gleicher Weise sind die ringförmigen Arbeitskammern 24- und 27 über eine Leitung 34-mit einem hydraulischen Druckspeicher 35 verbunden, der ein Druckgaskissen 37 enthält. Die beiden Leitungen 29 und 34- laufen über Kreuz und werden eine jede über eine Zweigleitung 46 für die Leitung 29 bzw. 45 für die Leitung 34 gespeist.

Die der Radfederung dienenden Hauptarbeitskammern 13 und werden über Leitungen 43 bzw. 44 mit Druckflüssigkeit versorgt .

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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der getrennten Versorgung einerseits der Hauptarbeitskaminern 13 und 20 der Radaufhängung (Leitungen 43 und 44 mit gemeinsamer Zuleitung 201) und andererseits der Leitungen und 46 für die Arbeitskammem 23, 24, 27 und 28 für die Querstabilisierung.

Zu diesem Zwecke ist die Hauptzuleitung 201 über ein Ilydraulikventil 202 bekannter Ausführung unmittelbar an einen Druckerzeugerkreis, mit dem das Fahrzeug ausgerüstet ist, angeschlossen. Dieser Kreis enthält in herkömmlicher V/eise eine Druckflüssigkeitspumpe 203 mit einem ausgangsseitig vorgesehenen Überdruckventil 204, woran ein Hauptdruckspeicher 205 angeschlossen ist, um einen praktisch konstanten Speisedruck in einer Hauptleitung 206 aufrecht zu erhalten. Das Ventil 202 ist an diese Hauptleitung 206 über eine Abzweigleitung 207 angeschlossen. Es kann

a) die Leitur^; i und 207 (gemäß der Darstellung in Fig. 7 j die dem Normalbetrieb \i)ährend der Fahrt entspricht) voneinander trennen,

b) die Leitungen 201 und 207 miteinander verbinden, um den Hauptarbeitskammern 13 und 20 Druckflüssigkeit, nämlich unter Druck stehendes Öl zuzuführen, beispielsweise um Leckverluste auszugleichen oder das Niveau des Fahrzeugs über dem Erdboden bei Vergrößerung der Ladung nachzuregeln, und

c) die Leitung 201 mit einer Rückleitung 208 zum 01-sumpf verbinden, um die Hauptarbeitskammern 1p und 20 der Radaufhängung etwas zu entleeren, wenn das Fahrzeug entladen wird.

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Es leuchtet ein, daß diese Druckflüssigkeitseinspeisung und ihre Auswirkungen auf die Radaufhängung unabhängig sind von Jeglicher Querstabilisierung gegen Seitenneigung,

Was nun die Einrichtung zur Querstabilisierung gegen Seitenneigung anbetrifft, so umfaßt diese ein Unterbrechungsventil 209, welches die Leitungen 45 und 46 mit einer gemeinsamen Zuleitung 210 verbindet. Letztere ist über einen 3-Stellungs-Modulator 211 an die Hauptspeiseleitung 206 angeschlossen.

Der 3-Stellungs-Modulator 211 kann ein Druckminderventil oder ein Druckverstärker sein. Sein Betätigungshebel 212, der im dargestellten Ausführungsbeispiel drei bestimmte Stellungen einnehmen kann, gestattet eine Einstellung der Druckhöhe, unter welcher die Leitung 210 gespeist wird.

Das Unterbrechungsventil 209 besitzt ein Gehäuse 213 in welchem ein Ventilschieber 214- verschieblich ist, der zwischen zwei einander entgegenwirkenden Druckfedern und 216 eingespannt ist. Der Raum, in welchem sich die Ventilfeder 216 befindet, ist mit der Leitung 46 verbunden. In ähnlicher V/eise mündet die Leitung 45 in den Raum, der die Ventilfeder 215 aufnimmt. Im Mittelabschnitt weist der Ventilschieber 214 eine Ringnut 217 (Fig., 11) auf, über welche die Leitung 210 mit einer an gegenüberliegender Stelle in die Ventilbohrung mündenden Leitung 218 verbindbar ist. Wenn hingegen der Ventilschieber 214 nach links (Fig. 8) oder nach rechts verschoben wird, unterbricht er jegliche Verbindung zwischen den beiden Leitungen 210 und 218. Indessen ist die Breite 219 der Ringnut 217 ausreichend bemessen, um eine leichte Verschiebung des Ventilschiebers 214 in der einen oder anderen Richtung ohne Unterbrechung der Verbindung zu gestatten.Es ist ersichtlich, daß dies zweckmäßig ist,

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um ein Ansprechen dieses Ventils bei einer weniger starken Veränderung der Fahrzeugladung zu vermeiden.

Me Leitung 218 mündet in eine Querleitung 220 zwischen zwei entgegengesetzt angeordneten Rückschlagventilen 221 und 222» Hinter dem Rückschlagventil 221 ist die Leitung 220 an die Leitung 45 angeschlossen. In ähnlicher Weise mündet die Leitung 220 hinter dem Rückschlagventil 222 in die Leitung 48. Somit vermag aus der Leitung 220 kommende Druckflüssigkeit in die eine oder andere der Leitungen 45, 46 abzufließen, während ein Fließen in umgekehrter Richtung unmöglich ist.

Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung ist Folgende:

Wenn das Fahrzeug eine schwere, jedoch wenig dichte Ladung trägt (Fig. 1 und 2) befindet sich der Gesamtschwerpunkt G_x,"hoch über dem Erdboden. Als Folge hiervon hat das Fahrzeug in Kurven (Fig. 2) das Bestreben, sich zur Seite zu neigen, und die Querstabilisierung muß kräftig mit erheblicher Steifigkeit erfolgen. Hierzu genügt es, den Handhebel 212 in die Stellung 1 (Fig. 8) zu bringen, wodurch der in den Leitungen 29 und 54 herrschende Druck auf einen erhöhten Wert angehoben wird. Dadurch gelangen die Druckspeicher 30 und 35 unter kräftigen Druck, beispielsweise 140 bar.

Sobald der Lastkraftwagen beginnt, beispielsweise in einer Kurve ( Fig. 2 und 8 ) eine schiefe Lage einzunehmen, federn die Kraftzylinder der Aufhängung auf der einen Seite ein. Dies ist z.B. bei den Kraftzylindern 2 der Fall, deren Kolben 15, 26 sich innerhalb des Zylinders leicht nach oben'bewegen. Sobald der Kolben hoch geht, steigt der Druck in den Kammern 27 und 24 und damit in der Leitung 45- Dieser Druckzuwachs bewirkt eine Ver-

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Schiebung des Ventilschieber 24 nach rechts (Fig. 8)und hat eine Unterbrechung der Verbindung zwischen den Leitungen 210 und 218 zur Folge. Hierdurch werden die Leitungen 29 und 34, die eine wie die andere vollständig abgetrennt und die Korrektur der Seitenneigung erfolgt in bekannter Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach der franz. PS 1 574 856.

Wenn das Fahrzeug in die Vertikale (Fig. 1) zurückkehrt, nimmt der Ventilschieber 214 wieder seine Mittelstellung (Fig. 7) ein, wodurch es der Leitung 210 ermöglichb wird, eventuelle Leckverluste des Systems auszugleichen, indem Druckflüssigkeit, d.h. Drucköl über das eine oder andere der Rückschlagventile 221, 222 nachströmt. Trägt demgegenüber das Fahrzeug eine sehr dichte Ladung, auch wenn diese dem gleichen rollenden Gesamtgewicht entspricht, dann befindet sich der Gesamtschwerpunkt G~ wesentlich tiefer als vorher (Fig. 3 und 4). Es ist deshalb zweckmäßig die Steifigkeit der Stabilisierungseinrichtung zu verringern. Hierau bringt der Fahrer den Handhebel 212 in die Stellung 2 (Fig. 7 und 9). In diesem Falle gestattet der Ventilschieber 214, wenn sich das Fahrzeug in normaler Lage (Fig. 5 und 7) befindet, der Leitung 210, die Leitungen 29 und 34 mit Öl unter mittlerem Druck (beispielsweise 100 bar) zu versorgen. Dadurch werden die Druckspeicher 30 und 35 auf diesen Druck aufgepumpt .

Sobald das Fahrzeug sich in einer Kurve neigt (Fig. 4 und 9)» verschiebt sich der Ventilschieber 214 und unterbricht die Verbindung zwischen den Leitungen 210 und 218. Hierdurch werden die über Kreuz verlaufenden Leitungen 29 und 24 beide abgetrennt, und die Korrektur der Seitenneigung erfolgt wiederum wie beim Ausführungsbeispiel der franz.PS ■ 1 574 856, wobei die Druckspeicher 30 und 35 diesmal unter

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mittlerem Druck stehen.

Wenn schließlich das Fahrzeug mit sehr dichten Material beladen ist, beispielsweise mit Profilstahl 225 (Fig. und 6), liegt der Ge samt schwerpunkt Q₇. sehr tief bei -demselben rollenden Gesamtgewicht. Unter diersen Bedingungen muß die Korrektur der Seitenneigung mit minimaler Steifigkeit erfolgen. Hierzu bringt der Fahrer den Handhebel in die Stellung Nr. 3 (Fig· 10), in welcher der Druckmodulator 211 einen minimalen Druck, beispielsweise in Höhe von 60 bar liefert. Auch hier bewegt sich der Ventilschieber 214, wenn das Fahrzeug in einer Kurve liegenbleibt, zur Seite und unterbricht die Verbindung zwischen den Leitungen 29 und 34-. Die Korrektur der Seitenneigung erfolgt dann gleichfalls über die gekreuzt verlaufenden Leitungen 29 und 34- unter Einbeziehung der Druckspeicher und 35» clie auf den vorerwähnten niedrigen Druck, beispielsweise beide auf 60 bar aufgeladen sind.

Wie oben erwähnt, besitzt die Ringnut 217 des Ventilschiebers 214· (Fig. 11) eine nicht vernachlässigbare Breite 219· Diese gestattet es dem Ventilschieber 214-, sich entsprechend beispielsweise der Zuladung oder Entladung mit einem einzigen Stück Profileisen 223 (Fig. 5 und 6) begrenzt zu verschieben, ohne zugleich die Umschaltung des Querstabilisierungssystems auszulösen.

Patentansprüche /

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Claims

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Patentansprüche

• 1, Hydropneumatische Radaufhängung mit Querstabilisierung

^ bei einem Kraftfahrzeug mit je einem an einen hydro-

pneumatisehen Druckspeicher angeschlossenen hydraulischen Kraftzylinder, dessen mit einem Radlenker mechanisch verbundener Kolben als dreifach wirkender Differentialkolben ausgebildet ist und innerhalb des an der Karosserie festen Zylinders drei mit Druckflüssigkeit gefüllte Arbeitskammern abteilt, von denen eine Hauptarbeitskammer an den hydropneumatischen Druckspeicher angeschlossen ist, während die anderen, von entgegengesetzt gerichteten Ringflächen des Kolbens begrenzten Arbeitskammern mit den entsprechenden Arbeitskammern des KraftZylinders für das gegenüberliegende Rad mittels zweier über Kreuz verlaufender Leitungen verbunden sind, an deren jede ein hydraulischer Druckspeicher mit Druckgaskissen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Versorgung der über Kreuz verlaufenden Leitungen (29, 3^) mit Druckflüssigkeit ein von der Versorgung der Hauptkammern (8, 15) getrennter Leitungsstrang (210, 218, 4-5, 4-6) mit einem Unterbrechungsventil (209) mit Rückflußsperre (221, 222) vorgesehen ist, dem die Druckflüssigkeit über einen Druckmodulator (211) unter einem Druck zuführbar ist, dessen Höhe nach Art und Verteilung der IPahrzeugbeladung festlegbar ist.

2» Radaufhängunc mit Querstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmodulator (211) ein von Hand betätigbarer Apparat mit drei Stellungen ist, von denen eine jede einen

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vom Speisedruck vorgegebenen Wert entspricht.

Radaufhängung mit Querstabilisierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechungsventil (209) in Abhängigkeit von den Seitonneigungen des Fahrzeugs insbesondere in Kurven selbsttätig verstellbar ist, wobei die Peststellung der Seitenneigung und ihre übertragung in Steuerimpulse für das Unterbrechungsventil mit beliebigen bekannten Mitteln elektronisch oder mechanisch erfolgt.

Radaufhängung mit Querstabilisierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechungsventil (209) von einem Schiebeventil mit einem in der Mitte seiner Ventilbohrung an gegenüberliegenden Stellen mit einem Einlaß und einem Auslaß versehenen Ventilgehäuse (213) gebildet ist, in welchem ein an dieser Stelle eine Ringnut (217) aufweisender Ventilschieber (214·) gleitet, dessen Stirnflächen den in den über Kreuz verlaufenden Leitungen (29» 46 bzw.34-» 4-5) herrschenden Drücken ausgesetzt sind, während ihn zwei entgegengesetzt wirkende Druckfedern (215j 216) in Mittellage zu halten versuchen, wenn die beiden auf die Stirnflächen wirkenden Drücke gleich groß sind.

Radaufhängung mit Querstabilisierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (219) der Ringnut (217) des Schiebers (214) in Verschieberichtung genügend groß ist, um mäßige Auslenkbevjegungen des Ventilschiebers ohne Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für die Druckflüssigkeit, welch letzterer zu zwei an die überkreuzten Leitungen angeschlossenen'-Rückschlagventilen (221, 222) führt, zu gestatten, während die Verbindung unterbrochen wird, sobald der Ventilschiober in einem größeren Ausmaß nach der einen oder anderen Seite ausgolenkt wird.

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