DE2604809C3

DE2604809C3 - Federung mit selbsttätig veränderbarer Federrate für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE2604809C3
Application number: DE19762604809
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Matschinsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1976-02-07
Filing date: 1976-02-07
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2604809B2; DE2604809A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federung mit selbsttätig veränderbarer Federrate für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit mindestens einem in der wirksamen Federrate veränderbaren Federelement an mindestens einer Fahrzeugachse, und mit mindestens einer Verstellvorrichtung für die in der wirksamen Federrate veränderbaren Federelemente, die die a-if das Rad bezogene wirksame Federrate mit Hilfe eines Stellmotors und eines Stellgliedes in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit selbsttätig verändert.

Eine derartige Federung ist aus der US-PS 37 70 292 bekannt. Die in dieser Druckschrift gezeigte Radaufhängung weist jeweils ein hydropneumatisches Federelement auf, dessen Gasvolumen durch eine Verstellvorrichtung über einen Stellmotor in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zur Verstellung der Federrate veränderbar ist. Da hierbei die Federrate an beiden Fahrzeugachsen jeweils um den gleichen Betrag verstellt wird, besteht nicht die Möglichkeit, komfortmindernde Nickschwingungen beim Oberfahren von Fahrbahnunebenheiten abzubauen.

Ferner ist in der US-PS 38 58 902 (Fig. 3) eine Radaufhängung mit einem hydraulischen Stoßdämpfer offenbart, der mit einer konzentrisch angeordneten Schraubenfeder versehen und an seinem unteren Ende an einem Radführungsglied angelenkt ist. Zur Veränderung der Federrate der Schraubenfeder dient eine Verstellvorrichtung, die mit einem einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits am oberen Ende des Stoßdämpfers angelenkten Stellglied zusammenwirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Federung der eingangs genannten Gattung die Federrate zur Erreichung eines bei jeder Fahrgeschwindigkeit optimalen Fahrkomforts zu verstellen.

Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, daß jede Verstellvorrichtung bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit die wirksamen Federraten der Federelemente an der vorderen Fahrzeugachse zur Verringerung der Vorderachsfrequenz verkleinert und/oder die Federraten der Federelemente an der hinteren Fahrzeugachse zur Erhöhung der Hinterachsfrequenz vergrößert.

Durch die erfindungsgemäße Beeinflussung der resultierenden Federrate wird vorteilhafterweise ein komfortminderndes Aufschaukeln von Nickschwingungen beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten weitgehend vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in an

sich bekannter Weise ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement an einem Ende an einem Radführungsglied und am anderen Ende an dem am Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagerten Stellglied schwenkbar anzulenken, an dem die Verstellvorrichtung über eine beiderseits angelenkte Verbindungsstange angreift

Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet

In der ^sichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine mit Querlenkern versehene Einzelradaufhängung, bei der an der Kolbenstange eines eine Schraubenfeder tragenden hydraulischen Stoßdämpfers ein die Federwirkung verstellendes Stellglied angelenkt ist,

Fig.2 eine der Fig. 1 entsprechende Radaufhängung, bei der das Stellglied auf eine hydropneumatische Feder einwirkt,

Fig.3, 3a eine gleichfalls der Fig. 1 entsprechende Radaufhängung, die eine Gasfederung aufweist, welche mit einem als Zylinder und Kolben, bzw. Luftbalg ausgebildeten Stellglied zusammenwirkt.

Fig. 1—3 zeigt die unabhängige Aufhängung eines Rades 1 mittels eines Radführungsgliedes 2 am Fahrzeugaufbau 3 z. B. am Fahrzeugrahmen oder dgl. Das Radführungsglied 2 besteht aus einem oberen Querlenker 4 und einem unteren Querlenker 5. Diese sind einerseits am Fahrzeugaufbau 3 und andererseits an einem Radträger 6 angelenkt.

Am unteren Querlenker 5 der Einzelradaufhängung A nach F i g. 1 ist ein hydraulischer Stoßdänpfer 7 angelenkt, dessen Kolbenstange 8 von einer Schraubenfeder 9 beaufschlagt ist, die sich mit ihrem gegenüberliegenden Ende am Gehäuse des Stoßdämpfers 7 abstützt. An der Kolbenstange 8 ist ein Stellglied 10 angelenkt, das seinerseits bei ti am Fahrzeugaufbau 3 hoch- und niederschwenkbar angelenkt ist. An dem Stellglied 10 ist bei 12 eine Verbindungsstange 13 angelenkt, die mit ihrem rückwärtigen Ende an einer Verstellvorrichtung 14 schwenkbeweglich angelenkt ist. Die Verstellvorrichtung 14 wird von einem Stellmotor 15 betätigt, wobei die Verbindungsstange 13 in Pfeilrichtung a ausgefahren, in Pfeilrichtung b dagegen eingezogen wird. Bei diesem Vorgang wird die Federwirkung der Schraubenfeder 9 verstellt, wodurch die Frequenz von Vorder- und/oder Hinterachse veränderbar ist. Hierbei wird jedoch die Fahrzeughöhe bei gleichbleibender Radlast nicht verändert.

Die Verstellvorrichtung 14 weist auf: Ein fahrzeugaufbaufest angebrachtes Aufnahmeteil 16, das den Stellmotor 15 trägt. Dieser ist mit einem Antriebsritzel 17 versehen, das mit einem Zahnrad 18 kämmt. Das Zahnrad 18 ist drehfest mit einer Gewindebuchse 19 verbunden, die in dem Aufnahmeteil 16 gelagert ist. Die Gewindebuchse I9i ist mit einem Rechts- und Links-Innengewinde versahen, in das Schraubteile 20 und 20' eingeschraubt sind. Die beiden Schraubteile 20 und 20' sind jeweils über t'in Universalgelenk 21 bzw. 2V mit der Verbindungsstanffe 13 bzw. 13' verbunden.

Über die Verbif dungsstange 13' ist die Federwirkung der Schraub(^nfe(i^r des gegenüberliegend angeordneten zweiten Rade^s der Einzelradaufhängung A verstellbar.

Bei der Einzelradaufhängung A ist es auch möglich, daß der fahrzeugHufbauseitige Anlenkpunkt des Federbeins so verstellt Werden kann, daß in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit die resultierende Federkraft derart verläuft, daß die durch den aerodynamischen Auftrieb oder Abtrieb verursachte Höhenlagenänderung des Fahrzeugs kompensiert wird.
Die Einzelradaufhängung B nach F i g. 2 weist ein als hydropneumatische Feder 25 ausgebildetes Federelement auf. Der Gasraum im hydropneumatischen Speicher 43 der hydropneumatischen Feder 25 steht über eine Leitung 26 mit einem zusätzlichen Gasbehälter 17 in Verbindung. Das sich in dem Gasbehälter 27

] ο befindliche Gasvolumen ist mittels eines Stellgliedes 100 zum Gasvolumen im Speicher 43 der hykropneumatischen Feder 25 zu- oder von diesem abschaltbar.

Die fahrzeugaufbaufest angeordnete Verstellvorrichtung 140 weist folgende Teile auf: Einen Stellmotor 150 mit Antriebsritzel 170, das mit einem Zahnrad 180 kämmt. Das Zahnrad 180 betätigt über ein Gewindeteil

28 das Stellglied 100 in Pfeilrichtung a oder b. Das Stellglied 100 kann auch als Schieber oder dgl. ausgebildet sein.

Der Flüssigkeitsraum 40 im Speicher 43 der hydropneumatischen Feder 25 steht über eine Leitung

29 mit einem Hydraulikzylinder 30 in Verbindung, der am unteren Querlenker 5 angelenkt ist Der Hydraulikzylinder 30 ist mit einem Kolben 31 versehen, dessen Kolbenstange 32 über ein kardanisches Gelenk 33 am Fahrzeugaufbau 3 angelenkt ist. Die Kolbenstange 32 ist in dem Gelenk 33 längsverschiebbar geführt Kolben 31 und Kolbenstange 32 sind von einer Bohrung 34 durchdrungen, in welche die Leitung 29 einmündet

jo Von einem nicht dargestellten Druckölbehälter wird über eine Zulaufleitung 35 Drucköl in den Hydraulikzylinder 30 eingespeist; über eine Rücklaufleitung 36 strömt das Drucköl in den Druckölbehälter zurück.
Die Zulaufleitung 35 und die Rücklaufleitung 36 stehen über ein Niveauregelventil 37 mit der Leitung 29 in Verbindung, das seinerseits über ein Gestänge 38 mit dem unteren Querlenker 5 verbunden ist.

Bei geöffnetem Niveauregelventil 37 strömt das Drucköl über die Zulaufleitung 35 durch die Bohrung 34 in den unteren Zylinderraum 39 der Hydraulikzylinders 30. Hierbei wird der Kolben 31 ausgeschoben, wodurch die Einzelradaufhängung B gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 eine Schwenkbewegung ausführt. Befindet sich die Einzelradaufhängung B in der festgelegten Niveaulage, wird über das Gestänge 38 das Niveauregelventil 37 geschlossen, wobei sich der Zylinderraum 39 des Hydraulikzylinders 30 mit dem Flüssigkeitsraum 40 des hydropneumatischen Speichers 43 in hydraulich abgeschlossenem Zustand befindet und sich das öl gegen dessen Gaspolster abstützt. Bewegt die Verstellvorrichtung 240 das Stellglied 100 mittels einer Verschraubung 42 in Pfeilrichtung b, so wird das Gasvolumen im Speicher 43 mit dem Gasvolumen im Gasbehälter 27 in Verbindung gebracht. Das auf diese Weise geschaffene Gaspolster hat gegenüber dem bloßen Gaspolster im Speicher 43 ein erheblich größeres Volumen, wodurch infolge der Kompressiblität das Gases das auf die Membrane 41 drückende Hydrauliköl eine relativ großen Federweg einnimmt, also die Einzelradaufhängung B weich federn kann.

Wird dagegen das Stellglied 100 in Pfeilrichtung a bewegt, so werden die sich im Speicher 43 und im Gasbehälter 27 befindenden Gasvolumina voneinander getrennt. Hierdurch weist das vom öl beaufschlagte Gaspolster ein wesentlicher geringeres Volumen auf, wodurch die Einzelradaufhängung B eine härtere Federung hat. Auf diese Weise kann die Frequenz an Vorder- und/oder Hinterachse verändert werden.

Im Falle der Einzelradaufhängung C nach F i g. 3 ist das Federelement eine Gasfeder 50, die einerseits am unteren Querlenker 5 und andererseits am Fahrzeugaufbau 3 angeordnet ist. In die Gasfeder 50 strömt das Gas von einem nicht dargestellten Druckspeicher über die Zuführleitung 51 ein, während es aus der Gasfeder 50 durch die Rückführleitung 52 ausströmen kann. Das Zu- und Abströmen des Gases wird durch ein Niveauregelventil 53 gesteuert, das durch ein Gestänge 54 mit dem oberen Querlenker 54 zusammenwirkt. Befindet sich die Einzelradaufhängung C in der festgelegten Niveaulage, so wird das Niveauregelventil 53 gesperrt.

Von der Verbindungsleitung 60 führt eine Leitung 55 zu einem Stellglied 1000. Dieses kann als ein Zylinder mit Kolben, Membrankolben, Falten- oder Rollbalg oder dgl. ausgebildet sein. In Fig.3 ist das Stellglied 1000 eine Zylinder-Kolbeneinheit, die Gas enthält. Am Endbereich einer Kolbenstange 56 ist eine Verstellvorrichtung 1400 vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist, das mit einem entsprechenden Gewinde am Endbereich der Achse des Stellmotors 1500 zusammenwirkt Wird der Kolben des Stellgliedes 1000 in Pfeilrichtung a in den Zylinder eingeschoben, strömt über die Leitung 55 in die Gasfeder 50 Gas, das über das Niveauregelventil 53 abgelassen wird, wodurch die durch die Gaseiriströmung beginnende Höhenveränderung des Fahrzeugs korrigiert wird. Hierbei entsteht eine härtere Federwirkung der Gasfeder 50, da bei gleichem Gasdruck das Zusatzvolumen im Stellglied 1000 verringert wurde. Umgekehrt wird die Federwirkung der Gasfeder 50 weicher, wenn der Kolben in Pfeilrichtung b bewegt wird, also das Zusatzvolumen im Stellglied 1000 vergrößert wird.

!n Fig.3a ist das Stellglied 1000' als Luftbalg ausgeführt. Dieser ist an einer Stirnseite fahrzeugaufbaufest angeordnet, während an seiner gegenüberliegenden Stirnseite eine Druckplatte 59 anliegt, die im Bereich einer Außenkante schwenkbar am Fahrzeugaufbau 3 angelenkt ist. An der Druckplatte 59 ist eine Koppelstange 57 angelenkt, die mit ihrem gegenüberliegenden Ende mit einem Gewindeteil 58 gelenkig verbunden ist. Das Gewindeteil 58 ist in ein Zahnrad 1800 eingeschraubt, das in einer fahrzeugaufbaufest angeordneten Verstellvorrichtung 1400' drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 1800 wird vom Antriebsritzel 1700 des Stellmotors 1500' angetrieben. Wird das Gewindeteil 58 aus dem Zahnrad 1800 herausgeschraubt, so schwenkt die Druckplatte 59 in Pfeilrichtung a, wodurch über die Leitung 55' in die Gasfeder 50 Gas einströmt, das über das Niveauregelventil 53 abgelassen wird. Bezüglich einer härteren und weicheren Federwirkung der Gasfeder 50 gilt analog das beim Stellglied 100 erwähnte.

Anstelle der mit der Druckplatte 59 in Verbindung stehenden Verstellvorrichtung 1400' kann diese auch ein hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagte Vorrichtungsein.

Dadurch, daß die Federwirkung der Gasfeder 50 mittels des Stellglieds 1000 bzw. 1000' härter und weicher ausgebildet werden kann, ist die Frequenz an der Vorder- und/oder Hinterachse veränderbar.

Die Betätigung des Stellmotors 15, 150, 1500 oder 1500' und damit die Verstellung der Schraubenfeder 9, der hydropneumatischen Feder 25 oder der Gasfeder 50 wird vom Tachometer oder der Gelenkwelle des Fahrzeugs über ein Drehzahlmeßgerät gesteuert.

Im Rahmen der Erfindung ist bei der Einzelradaufhängung B und C durch das Stellglied 100 bzw. 1000, 1000' auch die Federwirkung des zweiten Rades der jeweiligen Fahrzeugachse veränderbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Federung mit selbsttätig veränderbarer Federrate für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit mindestens einem in der wirksamen Federrate veränderbaren Federelement an mindestens einer Fahrzeugachse, und mit mindestens einer Verstellvorrichtung für die in der wirksamen Federrate veränderbaren Federelemente, die die auf das Rad bezogene wirksame Federrate mit Hilfe Ό eines Stellmotors und eines Stellgliedes in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit selbsttätig verändert, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verstellvorrichtung (14, 140, 1400 oder 1400') bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit die wirksa- '5 men Federraten der Federelemente (Schraubenfedern 9, hydropneumatische Federn 25 oder Gasfeuern 50) an der vorderen Fahrzeugachse zur Verringerung der Vorderachsfrequenz verkleinert und/oder die Federraten der Federelemente (Schraubenfedern 9, hydropneumatische Federn 25 oder Gasfedern 50) an der hinteren Fahrzeugachse zur Erhöhung der Hinterachsfrequenz vergrößert.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein als Schraubenfeder (9) ausgebildetes Federelement an einem Ende an einem Radführungsglied (2) und am anderen Ende an dem am Fahrzeugaufbau (3) schwenkbar gelagerten Stellglied (10) schwenkbar angelenkt ist, an dem die Verstellvorrichtung (14) über eine beiderseits angelenkte Verbindungsstange angreift.

3. Federung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (9) in an sich bekannter Weise konzentrisch zu einem hydraulisehen Stoßdämpfer (7) angeordnet ist und sich einerseits gegen das am Radführungsglied (2) angelenkte Gehäuse und andererseits gegen die am Stellglied (10) angelenkte Kolbenstange (8) des Stoßdämpfers (7) abstützt. ⁴"

4. Federung nach den Ansprüchem 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betätigen des Stellgliedes (10) ein Antriebsritzel (17) des Stellmotors (15) mit einem Zahnrad (18) kämmt, das drehfest mit einer Gewindebuchse (19) verbunden ist, die mit ^ einem Rechts- und einem Linksinnengewinde versehen ist, die sich von ihren beiden Stirnseiten his etwa zu ihrer Längsmitte erstrecken und in die jeweils ein Gewindeteil (20 bzw. 20') eingeschraubt ist, an das jeweils eine Verbindungsstange (13 bzw. so 13') schwenkbar angelenkt ist.

5. Federung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugaufbauseitige Anlenkstelle des Stoßdämpfers (7) so geführt ist, daß die resultierende Federkraft der Schraubenfeder (9) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit derart verläuft, daß die durch den aerodynamischen Auf- oder Abtrieb bewirkte Höhenlageänderung des Fahrzeugaufbaus (3) kompensiert wird.

6. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (1000') als Luftbalg ausgebildet ist, dessen Gasvolumen mit dem Gasvolumen der Gasfeder (50) in Verbindung steht und der mit einer Stirnseits ortsfest angeordnet ist, während an seiner gegenüberliegenden Stirnseite &■> eine schwenkbar gelagerte Druckplatte (59) anliegt, an der die Verstellvorrichtung (1400') angreift.

7. Federung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckplatte (59) eine Koppelstange (57) angelenkt ist, die ihrerseits mit einem Gewindeteil (58) der Verstellvorrichtung (1400') gelenkig verbunden ist, bei der ein mit dem Gewindeteil (58) zusammenwirkendes Zahnrad (1800) mit einem vom Stellmotor (1500') angetriebenen Antriebsritzel (1700) kämmt

8. Federung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der das Stellglied (1000') bildende Luftbalg als Faltenbalg oder Rollbalg ausgebildet ist.

9. Federung nach den Ansprüchen 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (59) durch eine hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagte Verstellvorrichtung verschwenkt wird.