DE2315236B2

DE2315236B2 - Hydropneumatische Federung für Fahrzeuge mit Niveauregelung

Info

Publication number: DE2315236B2
Application number: DE2315236A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio Aikawa; Naganori Higashikurume Tokio Ito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-27
Publication date: 1979-04-19
Also published as: JPS5119888B2; DE2315236C3; US3871680A; FR2177946B1; DE2315236A1; IT980001B; GB1379710A; JPS4898518A; FR2177946A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung für Fahrzeuge mit Niveauregelung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine hydropneumatische Federung dieser Art bekannt (DE-OS 19 47 824), bei der die Federungszylinder allein die Aufgabe der Abfederung übernehmen und dementsprechend ein relativ großes Gasvolumen haben müssen. Dies bedeutet, daß auch bei Sperrung der Ausgleichsleitung die Federkonstante unverändert bleibt und daher bei Auftreten von Seitenkräften bei Kurvenfahrt oder bei Bremsvorgängen eine erhebliche Neigung des Fahrzeuges möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydropneumatische Federung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiter zu bilden, daß bei Auftreten von Horizontalkräften nicht nur die Ausgleichsleitung gesperrt sondern auch der Federwiderstand erhöht wird, um dadurch übermäßige Längs- oder Querneigungen des Fahrzeuges zu verhindern.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung eines während der Normalfahrt wirksamen zusätzlichen Druckspeichers können die Druckgasvolumen der einzelnen Federungszylinder kleiner gewählt werden, so daß bei Sperrung des Druckspeichers die Federung insgesamt härter wird, da ein wesentliches Druckgasvolumen als Zusatzfeder ausfällt, wodurch Quer- und Längsneigungen begrenzt werden können.

Es ist bekannt (DE-PS 10 28 437), bei einer hydropneumatischen Federung für Fahrzeuge mit Niveauregelung die Federungszylinder für die Vorderräder und die Hinterräder teilweise durch eine Ausgleichsleitung miteinander zu verbinden und in diese einen als Zusatzfeder wirkenden hydropneumatischen Druckspeicher einzuschalten. Dieser Druckspeicher ist jedoch stets wirksam, da er gegenüber den Federungszylindern nicht sperrbar ist. Es ist ferner bekannt (AT-PS 2 17 316), die Federungszylinder der Vorder- und Hinterräder eines Kraftfahrzeuges mit einer stets angeschlossenen Ausgleichseinrichtung zu verbinden, wobei die einzelnen Federungszylinder jeweils für sich zusätzlich an einen als Zusatzfeder wirkenden Druckspeicher angeschlossen sind, der jeweils mit einem gesonderten Ventil versehen ist, das bei Auftreten von horizontalen Kräften diesen Druckspeicher sperrt. Auch hier bleibt die Ausgleichseinrichtung mit ihrem zusätzlichen Druckgasvolumen stets an die Federungszylinder angeschlossen, wobei sich eine Vielzahl von Sperrventilen ergibt.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydropneumatischen Federung,

Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäß verwendeten Druckspeichers und

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydropneumatischen Federung.

Die in Fig. 1 dargestellte Federung weist zwei Federungszylinder 10 und 10' bekannter Bauart auf, die den rechten bzw. linken Fahrzeugrädern 12 und 12' zugeordnet sind. Die Federungszylinder 10 und 10' sind Stoßdämpfer mit Kolbenstangen 14 und 14' und Kolben 15 und 15', welche in Stellzylindern 16 und 16' arbeiten. Die Kolben 15, 15' sind an ihrer Oberseite von einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, die sich in einer zugeordneten Flüssigkeitskammer 18 bzw. 18' befindet. Mit den Stellzylindern 16 und 16' sind als Feder dienende Druckgasräume 20 bzw. 20' verbunden, die jeweils über eine Membrane 17 und 17' von den Flüssigkeitskammern 18 und 18' getrennt sind. Zur

Versorgung der Federung mit Hydraulikflüssigkeit ist eine Pumpe 23 vorgesehen, die von dem Fahrzeugmotor oder von einer anderen geeigneten Einrichtung, wie z. B. von einem Elektromotor angetrieben wird. Die Pumpe 23 wird aus einem Vorratsbehälter 25 mit Hydraulikfluid gespeist und steht mit den Flüssigkeitsicammern 18 und 18' der Federungszylinder 10 und 10' über einen üblichen Niveauregler 27 und Leitungen 28 und 28' in Verbindung. Aufgabe des Niveaureglers 27 ist es, den Durchfluß des Hydraulikfluids so zu steuern, daß die effektive Länge der Federungszylinder and dadurch eine vorbestimmte Bodenfreiheit des Fahrzeugs beibehalten wird.

Die Druckgasräjme 20 und 20' haben ein erheblich kleineres Volumen als gewöhnlich. Zur Ergänzung ihres is Volumens ist ein zusätzliches Gaspolster 30 innerhalb eines hydropneumatischen Druckspeichers 31 vorgesehen, das mit den Druckgasräumen 20 und 20' zusammenarbeitet. Der Druckspeicher 31 besitzt ein Gehäuse 32, zwei Membranen 33 und 33' und zwei Federn 34 und 34', welche die Membranen zusammendrücken, zwischen denen das Gaspolster 30 eingeschlossen ist und die auf ihrer anderen Seite ferner durch die Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt sind, die sich jeweils in einer zwischen einer Membran und der benachbarten 2^ri Stirnseite des Gehäuses gebildeten Flüssigkeitskammer 35 bzw. 35' befindet, die ihrerseits unter Zwischenschaltung eines Sperrventils 37 mit den Flüssigkeitskammern 18 bzw. 18' verbunden sind. Und zwar ist die Flüssigkeitskammer 18 mit der Flüssigkeitskammer 35 Ji) über das Sperrventil 37 und eine Ausgleichsleitung 38 und die Flüssigkeitskammer 18' über das Sperrventil 37 und eine Ausgleichsleitung 38' mit der Flüssigkeitskammer 35' verbunden.

Das Sperrventil 37 besieht aus einem horizontal J5 angeordneten Zylinder40,indem ein Schicbcrkörpcr41. axial beweglich ist. Zwei Federn 42 und 42' belasten den Schieberkörper in entgegengesetzten Richtungen, um diesen, wie dargestellt, federnd in einer neutralen Stellung zu halten. Der Schieberkörper 41 ist mit zwei in axialem Abstand stehenden, Steuerkanten aufweisenden Ringnuten 43 und 43' versehen, die an die Flüssigkeitskammern 18 bzw. 18' abgeschlossene Einlasse 44 und 44' mit Auslassen 45 und 45' zu den Flüssigkeitskamniem 35 bzw. 35' verbinden, wenn sich 4^r> der Schieberkörper 41 in der neutralen Stellung befindet. Das Sperrventil 37 ist mit einem Sensor versehen, der 'jei Auftreten horizontaler Kräfte anspricht und bei dieser Ausführungsform aus einem Gewicht 48 besteht, das an dem unteren Ende eines w Hebels 46 befestigt ist, der um einen an dem Zylinder 40 befestigten Stift 47 schwenken kann. Das obere Ende des Hebels 46 ist mit dem Schieberkörper 41 verbunden, so daß eine Schwenkung des Hebels eine Axialbewegung des Schieberkörpers hervorruft. ■> ·

In den Stirnseiten des Zylinders 40 sind Öffnungen 49 und 49' vorgesehen, in denen der hindurchtretende Luftstrom gebremst wird, so daß auf die Schieberbewegung ein Widerstand einwirkt und Hin- und Herbewegungen des Schieberkörpers rasch gedämpft werden. m)

Bei der anhand von F i g. 1 beschriebenen Ausführungsform wird der Schieberkörper 41 in seiner neutralen Stellung gehalten, wenn sich das Fahrzeug ohne Einwirkung horizontaler Kraftkomponenten bewegt. Demgemäß stehen die Flüssigkeitskammern 35 und 35' über das Sperrventil 37 mit den entsprechenden Flüssigkeitskammern 18 und 58' in Verbindung. Somit wirken die Druckgasräume 20 und 20' und das Gaspolster 30 bei der Absorbierung von Stoßen zusammen. Die gesamte Federrate der Federungszylinder 10 und 10' wird damit auf einem geringen Wert gehalten, wodurch eine befriedigende weiche Federung erzielt wird.

Wenn bei diesem Fahrzustand ein Rad über einen Buckel oder über eine Erhebung fährt, kann die Neigung des Fahrzeugs geringgehalten werden, da das Zusammendrücken des Federungszylinders des einen Rades bewirkt, daß Flüssigkeit in die zugeordnete Flüssigkeilskammer des Druckspeichers 31 fließt, was seinerseits eine Erhöhung des Drucks in dem Gaspolster 30 zur Folge hat, das diesen Druck über die gegenüberliegende Membran an die andere Flüssigkeitskammer überträgt, so daß Flüssigkeit in die zugehörige Flüssigkeitskammer des anderen Federungszylinders gedrückt wird, der entsprechend ausgedehnt wird.

Wenn andererseits das Fahrzeug beim raschen Durchfahren einer Kurve einer großen horizontalen Kraftkomponente ausgesetzt wird, bewirkt die auf das Gewicht 48 einwirkende Zentrifugalkraft eine Axialbewegung des Schieberkörpers 41 und damit eine Unterbrechung der Verbindung zwischen den Einlassen 44 und 44' und den Auslässen 45 und 45'. Dann arbeiten in diesem Fahrzustand nur die Druckgasräume 20 und 20', so daß die Gesamtfederrate der Federungszylinder 10 und 10' vergrößert ist, was einen größeren Widerstand gegen Wankbewegungen ergibt.

In F i g. 2 ist ein Teil einer weiteren Ausführungsform eines hydropneumatischen Druckspeichers gezeigt. Dieser ist in zwei hydropneumatische Speicher 31a und 31a' aufgeteilt, deren Gaspolster 30 und 30' über eine Leitung 50 miteinander verbunden sind und deren Flüssigkeitskammern 35 und 35' an die Ausgleichsleitung 38 bzw. 38' angeschlossen und durch Membranen 33 bzw. 33' vom zugehörigen Gaspolster getrennt sind. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druckspeichers, die sich von der von F i g. 1 gezeigten Ausführungsform darin unterscheidet, daß in dem Zylindergehäuse 32 zwei Kolben 51 und 5Γ anstelle von Membranen 33 und 33' vorgesehen sind. Diese beiden weiteren Ausführungsformen des Druckspeichers arbeiten in gleicher Weise wie der in Fig. 1 gezeigte Druckspeicher.

In F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform vorliegender Erfindung gezeigt, wobei Teile, die mit denen voii Fig. I übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In der Federung sind Niveauregler 70 und 70' vorgesehen, die mit den Federungszylindern 10 und 10' verbunden sind. Jeder Niveauregler 70 und 70' spricht auf Relativbewegungen von Stellzylinder und Kolben der zugeordneten Federungszylinder an, um die Zu- und Abfuhr von Hydraulikfluid zu und von den Flüssigkeitskammern 18 und 18' zu steuern. Bei dieser Ausführungsform stehen die Einlasse der Niveauregler 70 und 70' über ein Sperrventil 72 mit der Pumpe 23 in Verbindung, während ihre Auslässe über dasselbe Sperrventil 72 mit dem Vorratsbehälter 25 verbunden sind. Das Sperrventil 72 besitzt entsprechend Fi g. 1 ein Zylindergehäuse sowie einen Schieberkörper 41a. Dieser hat einen an die Pumpe 23 angeschlossenen Einlaß 73, einen an den Vorratsbehälter 2.5 angeschlossenen Einlaß 74 und Einlasse 75 und 76, die mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß der Niveauregler 70 und 70' verbunden sind. Die Einlasse 73 und 75 sowie 74 und 76 stehen jeweils über eine Ringnut 78 bzw. 79 in Verbindung. Der Druckspeicher 3ib ist in dieser Ausführungsform anders aufgebaut. Seine Flüssigkeils-

kammern 35a und 35a'sind mit Membranen 80 und 80' abgegrenzt. Die Verbindungen zwischen den Flüssigkeitskammern 18 und 35a sowie zwischen den Flüssigkeitskammern 18' und 35a'sind die gleichen wie bei der Ausführungsform von Fig. 1.

Die Wirkungsweise der Federung nach F i g. 4 ist wie folgt: bei Einwirkung einer großen Querkraft oder horizontalen Kraftkomponente auf das Fahrzeug z. B. beim raschen Durchfahren einer Kurve wird der Schieberkörper 41a durch die auf das Gewicht 48 einwirkende Zentrifugalkraft in axialer Richtung bewegt, wodurch die Verbindungen zwischen den Flüssigkeitskammern 18 und 35a sowie 18' und 35a' unterbrochen werden. Gleichzeitig blockiert das Sperrventil 72 die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 23 zu den Flüssigkeitskammern 18 und 18' und er blockiert ebenso die Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit aus den Flüssigkeitskammern 18 und 18' zu dem Vorratsbehälter 25. Damit wird nichi nur der Widerstand gegen Wankbewegungen vergrößert, sondern es verringert sich auch die Gefahr, daß der Fahrer während einer scharfen Kurve, die sich S-förmig an eine langgezogene Kurve anschließt, die Kontrolle über das Fahrzeug verliert, da die Niveauregler 70 und 70' der Federung bei Kurvenfahrt isoliert sind.

Die Federungszylinder 10 und 10' können in gleichem Maße zur Abfederung eines Vorderrades und eines Hinterrades verwendet werden, um in diesem Falle das Ausmaß der Neigung des Fahrzeugs um die Querachse während des Beschleunigens und Bremsens zu verringern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydropneumatische Federung für Fahrzeuge mit Niveauregelung, mit zwei Federungszylindern, die jeweils aus einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Stellzylinder und einem als Feder dienenden Druckgasraum bestehen, von denen die Stellzylinder über Niveauregler mit einer Druckquelle oder einem drucklosen Auslaß verbindbar sind und über eine Ausgleichsleitung mit einem normalerweise offenen Sperrventil, das über einen Sensor bei Auftreten horizontaler Massenkräfte sperrbar ist, miteinander in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgleichsleitung (38, 38') ein als Zusatzfeder '5 wirkender hydropneumatischer Druckspeicher (31 oder 31a und 31a'oder 3tb) mit einem Gaspolster (30 ader 30 und 30') und zwei dieses entgegengesetzt beaufschlagenden, jeweils an einen Stellzylinder (16 oder J6') angeschlossenen Flüssigkeitskammern (35 und 35' bzw. 35a und 35a') eingeschaltet ist, der durch das Sperrventil (37 oder 72) von beiden Stellzylindern (16 und 16') abtrennbar ist.

2. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (72) bei Auftreten horizontaler Massenkräfte gleichzeitig in an sich bekannter Weise die Niveauregelung abschaltet.

3. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (72) M zum Abschalten der Niveauregelung jeden Niveauregler (70 und 70') gegenüber der Druckquelle (Pumpe 23) und dem drucklosen Auslaß (Vorratsbehälter 25) absperrt.

4. Hydropneumatische Federung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspolster (30) des hydropneumatischen Druckspeichers (31 oder 3Ii)) durch Federn (34 und 34') beidseitig vorgespannt ist.

5. Hydropneumatische Federung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydropneumatische Druckspeicher in zwei übliche hydropneumatische Speicher (31a und 3\a') aufgeteilt ist, deren Gaspolster (30 und 30') in an sich bekannter Weise über eine Leitung (50) miteinander verbunden sind.

6. Hydropneumatische Federung mindestens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise als pendelgesteuerter Schieber ausgebildete Sperrventil (72) in einem einzigen Schieberkörper (41a,) in Achsrichtung nebeneinander vier beiderseits Steuerkanten aufweisende Ringnuten (43, 43', 78 und 79) hat, von denen zwei jeweils einem Stellzylinder (16 bzw. 16') zugeordnet sind und die beiden anderen in die Verbindung der ⁵ⁱ Niveauregler (70 und 70') mit der Druckquelle (Pumpe 23) bzw. mit dem drucklosen Auslaß (Vorratsbehälter 25) eingeschaltet sind.