DE2351813B2

DE2351813B2 - Radaufhängung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2351813B2
Application number: DE19732351813
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Ammesdoerfer; Ulrich Dr.-Ing. Sorgatz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-10-16
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1978-04-27
Also published as: GB1489350A; DE2351813A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die dynamische Kippneigung des Fahrzeugs zu verringern, die bei bestimmten Lenkradeinschlägen und Bremsvorgängen zu einem Kippen des Fahrzeugs führen kann.

Die erfindungsgemäße Lösung erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale das Hauptanspruchs. Bei der üblichen Anordnung der Stoßdämpfer so, daß sie bei belasteten Rädern einfedern, bedeutet der Belastungshub also das Einfedern und der Entlastungshub das Ausfedern des betrachteten Stoßdämpfers.

Wie eingehende theoretische Untersuchungen und Experimente gezeigt haben, ist eine wesentliche Ursache für den Kippvorgang ein typischer großer Radlastsprung der kurveninneren, d. h. entlasteten Räder. Die Erfindung verringert diesen Radlastsprung dadurch, daß die Radlastspitze durch entsprechende Auslegung von ohnehin vorhandenen Elementen, nämlich der Stoßdämpfer des Fahrzeugs, verringert wird. Zwar haben die kurvenäußeren, d. h. belasteten, Räder ein wesentlich höheres Radlast- und Seitenkraftniveau, jedoch hat sich gezeigt, daß eine Änderung der Radlast und damit des Radlastsprunges nur bei kleinen Radlasten, also bei einer Kurvenfahri im Bereich der kurveninneren Räder, eine entsprechend große Seitenkraftänderung mit sich bringt.

Diese theoretisch und experimentell erarbeiteten Erkenntnisse finden dadurch ihren Niederschlag in der Erfindung, daß Stoßdämpfer verwendet werden, bei denen im Bereich zumindest desjenigen der Anschläge des Stoßdämpfers, in dessen Nähe sich der jeweilige Kolben bei unbelastetem Rad befindet, eine im Zusammenwirken mit dem Kolben bei bestimmter Kolbenstellung die Dämpfung der Kolbenbewegung erhöhende Einrichtung angeordnet ist, nämlich in den Ausführungen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 eine Auflage und in der Ausführung gemäß Anspruch 4 ineinandertauchende Hohlzylinder. Diese Einrichtung wird also bei Kurvenfahrt am kurveninneren Rad wirksam, so daß sich die dadurch erzielte Verringerung des Radlastsprunges auch bezüglich der Seitenkräfte stark bemerkbar macht. Dies schließt jedoch nicht aus, daß man eine weitere dämpfende Einrichtung auch im Bereich des anderen Anschlages des Stoßdämpfers vorsieht, in dessen Nähe sich der Kolben also bei belastetem Rad befindet.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist dabei darin zu sehen, daß die zusätzliche Dämpfung nur in einer Richtung, nämlich bei Kolbenbewegungen von dem Anschlag weg, also am Anfang des Belastungshu-

bes, wirkt, dagegen die Bewegung des Kolbens in Richtung auf diesen Anschlag, also am Ende des vorhandenen Entlastungshubes, nicht beeinflußt. Dadurch ist sichergestellt, daß ohne Vergrößerung der Baulänge des Stoßdämpfers bei schnell ablaufenden Bewegungsvorgängen keine Verkleinerung des effektiv nutzbaren Federwegs auftritt. Weiterhin soll die durch die Einrichtung im Zusammenwirken mit dem Kolben erzeugte Dämpfung sich nicht auf den erwünschten Fahrkomfort während des normalen Fahrbetriebes auswirken. Aus diesem Grunde ist die Einrichtung bezüglich des Kolbens so angeordnet, daß sich erst nach einer für das Fahrverhalten kritischen Annäherung des Kolbens an dem besagten Anschlag bei der Rückbewegung die zusätzliche Dämpfung einstellt, also in dem normalen Fahrbereich bei Vollast und Leergewicht keine zusätzliche Dämpfung hierdurch erzeugt wird.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Dabei sind die in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2 und 3 angegebenen Merkmalskombinationen jeweils für sich aus der DE-AS 14 30 494, die im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4 angegebenen Merkmalskombinationen für sich aus der FR-PS 15 22 498 bekannt

Bei dem Stoßdämpfer nach der genannten DE-AS 14 30 494 ist im Dämpferzylinder nahe seinen beiden Enden durch Federn ringförmige Auflagen gehalten, die bei einem entsprechenden Hub des Dämpferkolbens alle Strömungskanäle desselben abdecken bzw. Ventilscheiben zusätzlich belasten, die auf der der jeweiligen Auflage zugekehrten Seite des Kolbens liegen. Hierdurch soll der Hub des Kolbens in beiden Bewegungsrichtungen desselben begrenzt werden. Gemäß der Erfindung soll die Dämpferwirkung aber nur beim Belastungshub nach Erreichen einer extremen Stellung des Dämpferkolbens beim vorhergehenden Entlastungshub erhöht werden.

Die FR-PS 15 22 408 beschreibt einen Stoßdämpfer mit einem in seinem Endbereich angeordneten Zylinder, in den bei bestimmten Kolbenstellungen ein an der Stirnseite des Dämpferkolbens vorgesehener weiterer Hohlzylinder mit einem Einwegventil eintaucht. Der Innenmantel des äußeren Hohlzylinders ist mit Rillen versehen, die den Verlauf der durch die Zylinderanordnung gegebenen Dämpfungserhöhung bestimmen. Das Einwegventil ist aber so angeordnet, daß die Erhöhung der Dämpfungswirkung zur Bildung eines hydraulischen Anschlages nur am Ende des Be- bzw. Entiastungshubs für die letzte Phase desselben auftritt und das Einwegventil mit Beginn des nachfolgenden Rückkehrhubes öffnet.

Bei dem Stoßdämpfer nach der DE-PS 9 39 657 sind an beiden Seiten des Dämpferkolbens Einwegventile vorgesehen, die jeweils einer Bewegungsrichtung des Dämpferkolbens zugeordnete Strömungskanäle in diesem bei einer Rückkehrbewegung des Dämpferkolbens in seine Mittellage abdecken. Sie sind durch an den Enden des Dämpferzylinders abgestützte Federn belastet. In Abweichung von der Erfindung schließen diese Einwegventile aber unter Erhöhung der Dämpferwirkung die ihnen zugeordneten Strömungskanäle bereits bei relativ kleinen Bewegungen des Dämpfungskolbens ab, so daß die Dämpfungserhöhung beim Rückkehrhub bereits im normalen Fahrbetrieb auftritt.

Die Konstruktion des Stoßdämpfers nach der FR-PS 10 94 390 schließlich weist zwar ebenfalls zwei ineinandertauchende Hohlzylinder am Dämpferkolben bzw. — über Federn abgestützt — an einem Ende des Dämpferzylinders auf, aber ohne den für die Dämpfungserhöhung bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 4 wichtigen Drosselspalt zwischen beiden.

In den Zeichnungen sind drei Aasführungsbeispiele der in der Radaufhängung nach der Erfindung verwendeten Stoßdämpfer dargestellt, und zwar beziehen sich F i g. 1 bis 3 auf ein erstes und F i g. 4 und 5 auf ein zweites Ausführungsbeispiel sowie eine Modifizie-

H) rung derselben.

Betrachtet man zunächst den in F i g. 1 dargestellten Stoßdämpfer, so besteht er in bekannter Weise aus einem in einem Dämpferzylinder 1 laufenden Dämpferkolben 2, der mit einer Kolbenstange 3 versehen ist; beispielsweise an die Kolbenstange 3 ist das Rad angeleakt, während der Dämpferzylinder 1 mit dem Aufbau des Fahrzeugs in Verbindung steht Diese Einzelheiten sind bekannt und daher nicht figürlich dargestellt.

Betrachtet man nun den Dämpferkolben 2 im einzelnen, der auch in den F ί g. 2 und 3 wiedergegeben ist, so enthält er erste Strömungskanäle 4 für die Strömung bei Bewegungen des Dämpferkolbens 2 in Richtung auf einen Anschlag 5 zu, der derjenige Anschlag ist, in dessen Nähe sich der Dämpferkolben 2 bei maximaler Ausfederung des Rads befindet. Ferner enthält der Dämpferkolben 2 zweite Strömungskanäle 6, die wirksam werden für die Strömung des Druckmediums bei Bewegungen des Dämpferkolbens

m von dem Anschlag 5 weg. In der Regel hat der Dämpferkolben mehrere erste und zweite Strömungskanäle. Wie die Figuren ferner zeigen, trägt der Dämpferkolben an seinen Stirnflächen durch Ventilfederscheiben 7 und 8 gebildete Dämpfungsventile, von denen die Ventilfederscheibe 7 die ersten Strömungskanäle 4 und die Ventilfederscheibe 8 die zweiten Strömungskanäle 6 während derjenigen Bewegungen des Dämpferkolbens 2 abdeckt, bei denen die entsprechenden Strömungskanäle 4 bzw. 6 gerade nicht wirksam sein sollen. Bei einer Bewegung des Dämpferkolbens 2 in Richtung auf den Anschlag 5 heben sich, wie in F i g. 2 dargestellt, die Ventilfederscheiben 7 von den Enden der ihnen zugeordneten ersten Strömungskanäle 4 ab, so daß die Strömung durch diese Strömungskanäle

4) möglich ist. Anders bezüglich der Ventilfederscheiben 8. Diese werden durch die Strömung bei der Bewegung des Dämpferkolbens in Richtung auf den Anschlag 5 noch fester gegen die Auslaufenden der ihnen zugeordneten zweiten Strömungskanäle 6 gedrückt, so

so daß diese verschlossen sind.

Sobald nun, wie in F i g. 2 dargestellt, infolge eines kritischen Fahrzustandes des Fahrzeuges eine so große Entlastung der kurveninneren Räder auftritt, daß der Dämpferkolben 2 zur Auflage auf einer durch eine Feder 9 gegen den Anschlag 5 federnd abgestutzten Auflage 10 gelangt, legt sich diese mit ihrem ringförmigen Bereich 11 gegen die Ventilfederscheibe 8, so daß die Feder 9 gleichsam die Federkraft der Ventilfederscheibe 8 erhöht. Dieser Zustand ist in F i g. 2

bfi dargestellt.

Die so erzielte zusätzliche Federkraft wird um so größer, je mehr sich der Dämpferkolben 2 dem Anschbg 5 nähert. Dabei ist der Abstand des ringförmigen Bereichs 11 von dem Anschlag 5 so

»ϊ gewählt, daß dieses Zusammenwirken der Dämpferkolbens 2 und des ringförmigen Bereichs 11 nur bei außergewöhnlichen Fahrzuständen eintritt.
Wichtig ist, daß durch entsprechende Ausbildune der

Auflage tO, nämlich einen diese umgebenden freien Raum 12, eine Beeinflussung der Strömung durch die ersten Strömungskanäle 4 ausgeschlossen ist. Das bedeutet, daß die Strömung durch diese Strömungskanäle während der Bewegung des Dämpferkolbens in Richtung auf den Anschlag 5 auch dann unbeeinflußt bleibt, wenn der Dämpferkolben 2 bereits zur Auflage auf dem ringförmigen Bereich 11 gelangt ist. Fig.2 bringt dies zum Ausdruck.

Die zusätzliche Dampfung tritt dagegen in vollem Umfange auf, sobald der Dämpferkolben 2 aus seiner das Zusammenwirken mit der Auflage 10 bewirkenden Extremstellung sich wieder in Richtung von der Auflage 5 weg bewegt. Da nämlich der ringförmige Bereich 11, wie dargelegt, zur Auflage auf der Ventilfederscheibe 8 gekommen ist, erhöht er zumindest während der ersten Phase dieser Bewegung von dem Anschlag 5 weg gleichsam die Federkraft, mit der die Ventilfederscheibe 8 die zweiten Strömungskanäle 6 abdeckt, so daß der Strömungswiderstand der durch die Strömungskanäle 6 fließenden Strömung zumindest erheblich vergrößert ist Diese Dämpfungserhöhung wird erst unwirksam, wenn infolge Abhebens des Dämpferkolbens 2 von der Auflage 10 die Ventilfederscheibe 8 sich unter der Wirkung der Strömung durch die Strömungskanäle 6 hochbiegen kann, wie dies F i g. 3 erkennen läßt.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist der in dem Dämpferzyiinder 20 laufende Dämpferkolben 21 wiederum mit ersten Strömungskanälen 22 und zweiten Strömungskanälen 23 versehen, denen durch eine Ventilfederscheibe 24 bzw. 25 auf den Stirnflächen des Dämpferkolbens 21 gebildete Dämpfungsventile zugeordnet sind. Der Dämpferkolben 21 besitzt hier einen als Hohlzylinder 26 ausgebildeten Fortsatz, der im Endbereich des möglichen Ausfederungshubes unter Wahrung eines Drosselspalts 27 konzentrisch umgeben wird und einem Hohlzylinder 28, der fest mit dem Dämpferzylinder 20 verbunden ist. Wie ersichtlich, bildet sich zwischen dem Dämpferkolben 21 und der Stirnfläche des Hohlzylinders 28 am Dämpferzylinder 20 ein Ringraum 29 aus, sobald der Dämpferkolben eine hinreichend große Bewegung in Richtung auf einen Anschlag 30 ausgeführt hat. Im weiteren Verlauf der Annäherungsbewegung des Dämpferkolbens an den Anschlag 30 wird dieser Ringraum immer kleiner, und die aus ihm herausgedrückte Flüssigkeit kann über ein

ι Einwegventil 31 in einen Kanal 32 in einen Innenraum 33 der beiden Hohlzylinder 26 und 28 gelangen. Anders jedoch, wenn der Dämpferkolben 21 wieder im Sinne des Pfeils 34 von dem Anschlag 30 weg bewegt wird: Jetzt ist das Einwegventil 31 geschlossen, und die durch

κι den zweiten Strömungskanal 23 nunmehr einströmende Flüssigkeit kann aus dem Innenraum 33 in den Ringraum 29 nur durch den Drosselspalt 27 gelangen, wie dies die offenen Pfeile 35 andeuten. Da der Drosselspalt 27 einen erheblichen Strömungswider-

r> stand darstellt, bedeutet dies während derjenigen Bewegungsphase des Dämpferkolbens 21, in der sich die Hohlzylinder 26 und 28 zumindest teilweise umgeben, eine erhebliche Erhöhung der Dämpfung der Kolbenbewegungen. Wichtig ist auch hier, daß diese Dämpfung

2» nur bei Bewegungen des Dämpferkolbens in einer Richtung, nämlich von dem Anschlag 30 weg, auftritt, und daß ferner bei kleineren Kolbenbewegungen, wie sie im normalen Fahrbetrieb auftreten, diese Dämpfungserhöhung nicht stattfindet.

2i Wie Fig.5 zeigt, kann man durch Nichtparallelität der einander zugekehrten Umfangsflächen der beiden Hohlzylinder 26 und 28 einen Drosselspalt 36 erzeugen, dessen Querschnittsverlauf zu- oder abnimmt, so daß man in Abhängigkeit von der Bewegung des Dämpferkolbens 21 einen bestimmten hubabhängigen Verlauf der Zusatzdämpfung erhält.

Die anhand von F i g. 4 und 5 beschriebene Ausführungsform bietet den Vorteil einer besonders guten Wärmeabfuhr, hat aber den Nachteil, daß im Ringraum 29 ein unerwünschter Unterdruck entstehen kann.

So wie bei dieser Ausführung des Stoßdämpfers durch die Hohlzylinder 26 und 28 eine Strömungsschikane gebildet wird, kann auch bei der Ausführung nach F i g. 1 bis 3 die Auflage 10 statt die Erhöhung der Federkraft

•κι der Ventilfederscheibe 8 eine Dämpfungserhöhung durch Umlenkung der Strömung erzeugend ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, die für jedes Rad parallel zu einer Tragfeder einen hydraulischen Stoßdämpfer mit hubabhängiger ^r, Dämpfungscharakteristik aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der dynamischen Kippneigung des Fahrzeuges bei bestimmten Lenkradeinschlägen und Bremsvorgängen solche Stoßdämpfer verwendet sind, die iu außerhalb ihres im normalen Fahrbetrieb zur Wirkung kommenden Dämpferhubes im Endbereich des möglichen Entlastungshubes eine erhöhte Dämpfungswirkung nur in Belastungsrichtung aufweisen.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, bei der die verwendeten Stoßdämpfer in einem Dämpferkolben getrennte Strömungskanäle für die bei einem Entlastungshub und die bei einem Belastungshub verdrängte Dämpferflüssigkeit aufweisen und zur Erzielung der hubabhängigen Dämpfungscharakteristik mit einer federbelasteten Auflage ausgerüstet sind, die bei einem vorgegebenen Hub des Dämpferkolbens gegen diesen zur Anlage kommt und dessen Strömungskanäle wenigstens teilweise 2^r> abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die erst im Endbereich des möglichen Entlastungshubes zur Wirkung kommende Auflage (10) mit einem ringförmigen Bereich (11) nur die Strömungskanäle (6) für die beim Belastungshub verdrängte Dämpfer- jo flüssigkeit zumindest teilweise abdeckt.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1, bei der die verwendeten Stoßdämpfer in einem Dämpferkolben getrennte, durch Ventilfederscheiben abgedeckte Strömungskanäle für bei einem Entlastungshub und s^r> die bei einem Belastungshub verdrängte Dämpferflüssigkeit aufweisen und zur Erzielung der hubabhängigen Dämpfungscharakteristik mit einer federbelasteten Auflage ausgerüstet sind, die bei einem vorgegebenen Hub des Dämpferkolbens gegen diesen zur Anlage kommt und dessen Strömungskanäle wenigstens teilweise abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die erst im Endbereich des möglichen Entlastungshubes zur Wirkung kommende Auflage (10) mit einem ringförmigen Bereich (11) diejenigen Ventilfederscheiben (8) zusätzlich belastet, die die Strömungskanäle (6) für die beim Belastungshub verdrängte Dämpfungsflüssigkeit abdecken.

4. Radaufhängung nach Anspruch 1, bei der die verwendeten Stoßdämpfer in einem Dämpferkolben Strömungskanäle für die bei einem Entlastungshub und die bei einem Belastungshub verdrängte Dämpferflüssigkeit aufweisen und zur Erzielung der hubabhängigen Dämpfung mit jeweils am Dämpferkolben bzw. am Dämpferzylinder angebrachten Hohlzylinder ausgerüstet sind, die jeweils im Endbereich des möglichen Dämpferhubes unter Wahrung eines ringförmigen Drosselspaltes ineinander eintauchen, wobei im Boden des am Dämpferkolben angebrachten Hohlzylinders ein diesen t>o Drosselspalt überbrückendes Einwegventil vorgesehen ist, daß eine erhöhte Dämpferwirkung durch die ineinandertauchenden Hohlzylinder in einer Bewegungsrichtung des Dämpferkolbens aufhebt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (22 " > und 23) im Dämpferkolben (21) in den auf der beim Entlastungshub vorderen Seite des Dämpferkolbens (21) angebrachten Hohlzylinder (26) münden und das im Boden dieses Hohlzylinders (26) vorgesehene Einwegventil (31) die in einem Ringraum (29) zwischen dem Dämpferkolben (21) und dem am Dämpferzylinder (20) angebrachten Hohlzylinder (28) beim Eintauchen der beiden Hohlzylinder (26 und 28) ineinander eingeschlossene Dämpferflüssigkeit in den Innenraum (33) der beiden Hohlzylinder (26, 28) entweichen läßt, während bei einem nachfolgenden Belastungshub des Dämpferkolbens (21) die Dämpferflüssigkeit nur über den Drosselspalt (27 oder 36) in den Ringraum (29) zurückkehren kann.