DE2900325A1

DE2900325A1 - Aufhaengungssystem fuer ein fahrzeug

Info

Publication number: DE2900325A1
Application number: DE19792900325
Authority: DE
Inventors: Jan R Prof Schnittger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-05
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1979-07-12
Also published as: US4154461A; DE2900325C2; JPS54107014A; SE441080B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Rahmen, einem Rad und einem beweglichen Auflager für dieses Rad. Das erfindungs— ■ gemäße Aufhängungssystem umfaßt einen ersten Stoßdämpfer, der funktionell mit dem Radauflager verbunden ist. Der erste Stoßdämpfer ist in paralleler Anordnung mit einem ersten Federelement verbunden, welches ebenfalls mit dem Radauflager in Verbindung steht. Das erste Federelement und der erste Stoßdämpfer sind in Serie mit einem zweiten Stoßdämpfer verbunden, der seinerseits in funktioneller Verbindung mit dem Fahrzeugrahmen steht. Ein zweites Federelement, das vorzugsweise eine geringere Federsteifheit als das erste Federelement aufweist, ist in paralleler Anordnung mit dem zweiten Stoßdämpfer vorgesehen und kann entweder parallel mit dem genannten ersten Stoßdämpfer und dem ersten Federelement oder in Serie mit diesen zuletzt genannten Einrichtungen verwendet werden.

Der erste Stoßdämpfer enthält außerdem eine obere und untere Flüssigkeitskammer, die durch einen Kolben für eine zusätzliche Steuerung voneinander getrennt sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält auch der zweite Stoßdämpfer obere und untere Flüssigkeitskammern für eine Höheneinstellung.

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Der Ausdruck "Stoßdämpfer" ist etwas ungenau. Er bezieht sich auf eine Federung, welche Stöße durch Verteilung der Kraft über eine lange Zeitperiode und -distanz absorbiert. Die wesentliche Funktion eines solchen Stoßdämpfers ist es, die Bewegungen der Aufhängung sowohl bei einem Aufwärtsstoß als auch bei dem resultierenden Rückstoß zu dämpfen. Dies geschieht durch Umwandeln der kinetischen Energie der Bewegungen der Aufhängungen in thermische Energie, wobei die dadurch erzeugte Hitze an die Atmosphäre oder an das Fahrzeugchassis abgegeben wird. Die Auslegung des Stoßdämpfers ist eng verbunden mit der des Aufhängungssystems im Gesamten, der Reifen, der Federn des Chassis und ihrer Gelenkverbindungen.

Das passive Stoßdämpfersystem, welches die relative Bewegung zwischen dem Reifen oder der ungefederten Masse und dem Chassis oder der abgefederten Masse aufbraucht bzw. dämpft, ist ein passives System, welches heutzutage einer Kraftfahrzeug-Aufhängungskomponente entspricht. Die Autohersteller nehmen die großen Massen der heutigen Kraftfahrzeuge für die Dämpfungsfunktion des passiven Aufhängungssystems zu Hilfe. Durch das Auftreten der sogenannten Energiekrise geht nun die Tendenz dahin, die Masse der zukünftigen Kraftfahrzeuge bis zu einem solchen Grad zu reduzieren,daß sie weniger als die Hälfte des Gewichts der gegenwärtigen Versionen wiegen. Wenn die Kraftfahrzeug-Aufhängungssysteme

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nicht in drastischer v/eise umkonstruiert oder modifiziert werden, können die den heutigen schweren Kraftfahrzeugen eigenen weichen Fahreigenschaften nicht mehr länger realisiert werden.

Bei der Auslegung von Stoßdämpfern müssen die vielen Variationen von Straßenoberfläche, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugbeladung in- Betracht gezogen werden. Man braucht nur einem leeren Tiefladeanhänger zu folgen, um den Beitrag dieser Variablen im Hinblick auf die Achsschläge und deren Ausgleichung zu verstehen. Da dem Stoßdämpfer keinerlei Auflagerfunktion in der Aufhängung zukommt, beeinflußt seine Ausgestaltung an sich nicht die Gleichgewichtszustands-Bedingungen. Hier können nur die Übergangszustände, die zu diesen Bedingungen führen, wie z.B. das Schlingern, die Unter- und Übersteuerung, durch die Stoßdämpfereigenschaften beeinflußt werden.

Das in den meisten der heutigen Kraftfahrzeuge angewandte klassische System ist ein passives System, in welchem eine Feder und ein Stoßdämpfer parallel zueinander zwischen den gefederten und den ungefederten Massen angeordnet sind. Bei hohen Störschwingungen oder bei Auftreten eines Stoßes während der Fahrt verhält sich der Stoßdämpfer als ein steifes Bauelement. Jedoch trifft eine plötzliche Beschleunigung der ungefederten Masse oder des Rades den Fahrgastraum meistens mit ungernilderter Stärke. Theoretisch würde

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ein verbessertes System in der Anordnung eines Stoßdämpfers und einer Feder in Serie bestehen, um eine hochfrequente Störschwingung unabhängig von der Steifheit des Stoßdämpfers durch die Feder allein zu absorbieren. Jedoch kann ein Stoßdämpfer keinerlei statische Last tragen, wenn nicht eine zweite Feder parallel zu diesem angeordnet ist, um als Hebel zu wirken.

Die Aufgabe der vorstehenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Fahrzeugaufhängungssystem zu finden, welches die vorstehend herausgestellten Nachteile eliminiert. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugaufhängungssystem zu finden, bei dem verschiedene Federn und Stoßdämpfer so angeordnet sind, daß sie eine starke Verbesserung der Aufhängungseigenschaften des Systems bewirken. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugaufhängungssystem zu finden, bei dem ein Fahrzeug mit relativ geringer Masse ein Fahrgefühl ergibt, das mit dem eines Fahrzeugs mit weit schwererer Masse vergleichbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeugaufhängungssystem zu finden, das mindestens teilweise die Zentrifugalkräfte während der Fahrt des Fahrzeugs um eine nicht überhöhte Kurve ausgleichen kann und das außerdem mindestens teilweise eine Neigung ausgleichen kann, um das Fahrzeug in einer horizontalen Ebene zu halten, .ve it er ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugauf-

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hängungssystem zu finden, das die charakteristischen Bewegungen des Fahrzeugs beim plötzlichen Auftreten eines Bruchereignisses im hohen Maße aufheben kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Aufhängungssystem gelöst, das im allgemeinen bei Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugtypen verwendet wird, die aus einem Rahmen, einem Rad und einem beweglichen Auflager für dieses Rad bestehen. Das erfindungsgemäße Aufhängungssystem besteht aus vier Grundelementen:

A. einem ersten Stoßdämpfer, der funktionell mit dem Radauflager verbunden ist und der eine obere und untere, Flüssigkeit enthaltende Kammer aufweist, wobei diese Kammern durch einen Kolben voneinander getrennt sind und Steuereinrichtungen aufweisen, mit welchen der Durchfluß zwischen diesen beiden Kammern teilweise einschränkbar ist;

B. einem ersten Federelement, das parallel zum ersten Stoßdämpfer angeordnet und ebenfalls funktionell mit dem Radauflager verbunden ist;

C. einem zweiten Stoßdämpfer, der funktionell mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist und in Serie zu dem ersten Stoßdämpfer und dem ersten Federelement angeordnet ist; und

D. einem zweiten Federelement,das parallel zu dem zweiten Stoßdämpfer angeordnet ist, wobei es bei einer ersten Ausführungsform in Serie mit dem ersten Stoßdämpfer und dem ersten Federelement und in einer zweiten Ausführungsform parallel mit diesen Elementen angeordnet ist.

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Um einen erhöhten Komfort zu bilden, ist das erste Federelement so ausgelegt, daß es eine größere Federsteifheit als das zweite Federelement aufweist; vorzugsweise soll das zweite Federelement eine Federsteifheit von ungefähr nur 2D% der Federsteifheit des ersten Federelements besitzen.

Unter Anwendung verschiedener Steuereinrichtungen, die später erläutert werden sollen, ist das Äufhängungssystem so ausgelegt, daß Jeweils beim Ausdehnen des ersten Stoßdämpfers und des ersten Federelements eine Steuereinrichtung veranlaßt, daß die Fluidkammern innerhalb des ersten Stoßdämpfers zumindestens teilweise voneinander abgetrennt werden, jedesmal, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung angehoben wird, und die verschiedenen Flüssigkeit skammern miteinander verbunden werden, jedesmal wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung absackt.

Umgekehrt ist das Aufhängungssystem der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, daß jedesmal, wenn der erste Stoßdämpfer und das erste Federelement zusammengedrückt werden, die Steuereinrichtung veranlaßt wird, die Fluidkammern mindestens teilweise voneinander zu trennen, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung absackt und die Flüssigkeitskammern miteinander zu verbinden, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung angehoben wird.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:

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Fig. 1 einen ausschnittsweisen Querschnitt des Aufhängungssystems ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Eingeben von Informationen in den Logikschaltkreis, welcher in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist;

Fig. 3 und 4 eine Ausbildung des Steuerkreises für den zweiten Stoßdämpfer;

Fig. 5 eine teilweise Querschnxttsansicht einer bevorzugten Ausführungsform; und

Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche die Magnetsteuerung und das Kolbenreservoir der Fig. 5 zeigt.

In der detaillierten Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Fahrzeugmasse bzw. die abgefederte Masse 1 von der Radmasse bzw. der nicht abgefederten Masse 2 mittels des gezeigten Stoßdämpfersystems getrennt. Ein erster Stoßdämpfer 3 besteht aus einem Stoßdämpfergehäuse 4, welches einen Kolben 5 enthält, der die Kammern 21 und 22 innerhalb des Gehäuses voneinander trennt. Diese Kammern enthalten eine an sich bekannte Flüssigkeit, wie z.B. öl, Wasser, Alkohol usw.; eine Aufzählung dieser Flüssigkeiten ist beispielsweise in der US-PS 3 731 914 enthalten, die am 8. Mai 1973 ausgegeben worden ist. Ein Herauslecken der eingefüllten Flüssigkeit aus dem Gehäuse 4 wird durch die Anordnung der Dichtung(en) 15 um den Schaft 13 verhindert.

In paralleler Anordnung zu diesem Stoßdämpfer 3 ist ein erstes Federelement 14 vorgesehen. Dieses als Zylinder-

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feder ausgebildete Federelement ist passiv und wird bei entsprechender Bewegung des Kolbens 5 gestreckt bzw. zusammengedrückt, welcher Kolben aufgrund der Schwingungen von Rad 2 und abgefederter Masse 1 betätigt wird.

Wie bereits vorher erwähnt, sieht das erfindungsgemäße Stoßdämpfersystem ein stark verbessertes Aufhängungssystem in erster Linie infolge der Steuerung der Stoßdämpferelemente vor. Zur Unterstützung dieses Ziels sind Steuereinrichtungen an dem ersten Stoßdämpfer 3 angeordnet, die in regelbarer »'/eise einen Plussigkeitsdurchgang zwischen den Kammern 21 und 22 gestatten. Mit anderen Porten bedeutet dies,daß, falls dies erwünscht ist, ein Ventilkolben 9 von der Durchgangsöffnung 10 entfernt wird, wodurch der Flüssigkeitsfluß zwischen den Kammern 21 und 22 möglich wird, und umgekehrt in ähnlicher ieise sich der Durchgangsöffnung nähern kann, wodurch der Flüssigkeitsdurchfluß zwischen den beiden genannten Kammern teilweise blockiert wird.

Es wurde gefunden, daß jedesmal, v/enn sich der erste Stoßdämpfer 3 und das erste Federelement 14 ausdehnen, der Ventilkolben 9 veranlaßt wird, sich der Durchgangsöffnung 10 zu nähern, so daß dadurch der Fluß zwischen den beiden Flüssigkeitskammern teilweise eingeschränkt wird, wann immer sich der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung hebt und umgekehrt der Ventilkolben 9 von der Durchgangsöffnung 10 wegbewegt wird, so daß jede Beschränkung zwischen den beiden

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Kammern aufgehoben wird, jedesmal wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung durchsackt.

Jedesmal, wenn der erste Stoßdämpfer 5 und das erste Federelement 14 zusammengedrückt werden, wird der Ventilkolben 9 veranlaßt, sich der Durchgangsöffnung 10 zu nähern, wodurch der Durchfluß zwischen den Flüssigkeitskammern 21 und 22 jeweils eingeschränkt wird, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung durchsinkt, während die Steuereinrichtung jedesmal zum Verbinden der Flüssigkeitskammern veranlaßt werden, wenn der Fahrzeugrahmen sich in vertikaler Richtung hebt.

Wenn die Kammern 21 und 22 mit Hilfe des Ventilkolbens 9 und der DurchgangsÖffnung 10 durch teilweises Einschränken des Flüssigkeitsflusses durch denKanal teilweise voneinander abgetrennt sind, hemmt der erste Stoßdämpfer die Bewegung des Rades, die auf den Fahrzeugrahmen übertragen wird durch Reduzierung der Geschwindigkeit des Kolbens 5 gegenüber der Geschwindigkeit des Gehäuses 4. Auf diese Weise wird das als Zylinderfeder ausgebildete erste Federelement 14 im wesentlichen daran gehindert, sich auszudehnen oder zusammenzuziehen, weil es parallel zum ersten Stoßdämpfer $ angeordnet ist. Dadurch wird die Bewegung des Fahrzeugs in hohem Maße eingeschränkt und jeder Bewegung der federnden Masse 1 wird mit einer relativ hohen Gegenkraft entgegengewirkt. Bei Anwendung dieses Sachverhalts auf eine

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Situation, bei der beispielsweise die Fahrzeugmasse bzw. die abgefederte Masse 1 nach oben bewegt wird und der erste Stoßdämpfer 3 sowie das erste Federelement 14- sich ausdehnen, wird das Ventil teilweise geschlossen, wodurch die Aufwärtsbewegung des Fahrzeugs begrenzt wird, w'enn das Fahrzeug in vertikaler Richtung durchsackt, aber der erste Stoßdämpfer und das erste Federelement sich ausdehnen, kann die Flüssigkeit durch die öffnungen 11 und 12 hindurch frei zwischen den Kammern 21 und 22 strömen, wodurch im wesentlichen jede Dämpfungswirkung des Stoßdämpfers eingeschränkt wird, so daß die Abwärtsbewegung des Fahrzeugs aufgefangen und das Fahrzeug dazu veranlaßt wird, eine gleichmäßige komfortable Fahrt auszuführen.

Zur Steuerung der Höhe wird ein zweiter Stoßdämpfer 30 verwendet, der jedoch erst später erläutert werden soll. Stoßdämpfer sind nicht in der Lage, statische Belastungen aufzufangen oder zu tragen. Aus diesem Grunde wird parallel zum zweiten Stoßdämpfer 30 ein zweites Federelement 16 verwendet. Dieses zweite Federelement in Form einer Zylinderfeder führt ebenfalls eine Beruhigungsfunktion in der Stoßdämpferanordnung durch und sollte eine beträchtlich geringere Steifheit als das erste Federelement 14- aufweisen. Eg wurde gefunden, daß das zweite Federelement 16 vorzugsweise eine Steifheit von nur ca. 20$ der Steifheit des ersten^Federelements 14- aufweisen sollte.

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Ebenso wie der untere Stoßdämpfer 3 weist auch der obere Stoßdämpfer 30 zwei Plussigke it skammern 19, 20 auf, die durch einen Kolben 1? voneinander getrennt sind. Die Flüssigkeit kann wegen der den Schaft 23 umgebenden Dichtung 18 nicht aus der Kammer 19 entweichen. Dieser Schaft 23 ist unmittelbar mit der Fahrzeugmasse bzw. der abgefederten Masse 1 verbunden. Im Gegensatz zum ersten Stoßdämpfer 3» der ein Steuersystem zum bloßen Verbinden der Kammern 21 und 22 für den Flüssigkeitsdurchgang aufweist, enthält der zweite Stoßdämpfer 30 ein aktives System zum Fördern derselben Arten von Flüssigkeiten in die Kammern 20 bzw. 19 über die öffnungen 24- und 25 durch die verschiedenen Ventile 35»36,37 und 38. Die Funktionsweise dieser Ventile und des Pumpsystems und die zugrundegelegte Schaltungslogik, die für das Umpumpen der Flüssigkeiten innerhalb der Kammern 19 und 20 verantwortlich sind, sollen später erläutert werden. Hier soll jedoch schon darauf hingewiesen werden, daß die Funktion des zweiten Stoßdämpfers 30 darin liegt, das Fahrzeug während solcher Bedingungen auszurichten, welche das Fahrzeug dazu zwingen, eine nicht ausgerichtete Position einzunehmen.Beispielsweise kann ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfersystem auf einem Berg abgestellt werden, wobei die Vorderseite des Fahrzeugs zum Berg hin schaut und höher liegt als die Rückseite des Fahrzeugs. Durch geeignete Betätigung können Hoch-

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druckflüssigkeiten in die Kammer 20 gepumpt werden, wodurch der Schaft 23 veranlaßt wird, sich unter Herauspumpen von Flüssigkeit aus der Kammer ^9 nach oben zu bewegen. .7enn dies gleichzeitig bei den Aufhängungssystemen eines jeden Hinterrades gemacht wird, kann das Fahrzeug eine horizontalere Stellung einnehmen.

Ein zweites Anwendungsgebiet, bei dem der zweite Stoßdämpfer 30 in vorteilhafter tfeise angewendet werden kann, ergibt sich, wenn ein Fahrzeug, wie z.B. ein Kraftfahrzeug, bei hoher Geschwindigkeit durch eine nicht überhöhte Kurve fahren soll. Jedermann weiß, daß dabei das Kraftfahrzeug in eine nach außen geneigte Lage gedruckt wird, wobei das Aufhängungssystem der Räder auf der Außenkurve mehr zusammengedrückt wird als das Aufhängungssystem der Räder auf der Innenkurve«, Dieses Phänomen bewirkt, daß die Fahrzeuginsassen aus ihrer senkrechten Sitzhaltung in eine anormale geneigte Haltung gedrängt werden und erzeugt eine Unbehaglichkeit, wobei es in extremen Situationen sogar dazu kommen kann„ daß der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert. Eine solche Situation ist in hohem Maße bei Sportwagen durch Anwendung extrem steifer und unkomfortäbler Aufhängungssysteme verbessert worden. Das Stoßdämpfersystem nach der vorliegenden Erfindung reagiert jedoch noch viel sanfter und isoliert die abgefederte Masse 1 von den von unebenen Straßen herrührenden Erschütterungen und führt außerdem in bewundernswerter Weise

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Kurvenfahrten bei nicht überhöhten Kurven durch, indem eine Expansion des zweiten Stoßdämpfers 30 in den mit den äußeren Rädern verbundenen Aufhängungssystemen durch Einpumpen von Flüssigkeit durch die öffnung 25 in die Kammer 20 und durch Entfernen von Flüssigkeit aus der Kammer 19 über die öffnung 24 durchgeführt wird. Dies ergibt das überraschende Gefühl, als ob das Fahrzeug eine erhöhte Kurve durchfahren würde, verbunden mit einer besseren Fahrzeugkontrolle und erhöhtem Fahrkomfort bei mit hoher Geschwindigkeit durchfahrenen Kurven.

Es soll nun die Steuerung des Ventilkolbens 9 besprochen werden, welche, wie bereits vorstehend herausgestellt worden ist, den Flüssigkeitsdurchgang zwischen den Kammern 21 und 22 im ersten Stoßdämpfer 3 regelt. Es sei hervorgehoben, daß die vorlxegende Erfindung nicht in einer spezifischen Steuereinrichtung besteht. Eine Steuereinrichtung soll hier nur besprochen werden, um einen Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die vorlxegende Erfindung anzuwenden. Für dieses Ventilsystem kann vielmehr jede Steuereinrichtung verwendet werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Um darauf zurückzukommen, was im Hinblick auf die Funktionsweise des Ventils 8 gesagt worden ist, dad aus einem Ventilkolben 9 und einer Durchgangsöffnung 10 besteht, so muß ein Steuerungssystem verwendet werden, welches die

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Expansion und Kontraktion des ersten Stoßdämpfers 3 festlegen kann, aber auch noch festlegen kann,ob die gefederte Masse 1 angehoben bzw. abgesenkt wird oder nicht. Um zu bestimmen, ob der erste Stoßdämpfer 3 expandiert oder kontraktiert, kann man z.B. einen nicht magnetischen Zylinder herstellen, der eine Magnetplatte und einen Arm parallel zum ersten Stoßdämpfer 3 enthält, itfenn der erste Stoßdämpfer 3 expandiert, erzeugt dessen paralleles Teil ein Magnetfeld innerhalb einer Spule, die den nicht-magnetischen Zylinder umgibt, tfenn der erste Stoßdämpfer expandiert, kann beispielsv/eise ein magnetisches Feld mit einer bestimmten Polarität erzeugt werden, während bei Kontraktion eine entgegengesetzte Polarität erzeugt werden kann. Um zu bestimmen, ob die abgefederte Masse 1 in vertikaler Richtung ansteigt bzw. abfällt oder nicht, kann ein Beschleunigungsmesser verwendet werden, bei dem eine Spule einen Magneten auf einer Feder umgibt, welche an einer Stelle auf der abgefederten Masse 1 befestigt ist. Wenn das Fahrzeug ansteigt, wird die Feder zusammengedrückt, wobei sie den Magneten veranlaßt, in die Spule einzutauchen und einen Strom mit vorbestimmter Polarität zu erzeugen. Ähnliches geschieht, wenn die abgefederte Masse 1 in vertikaler Richtung absinkt, wobei jedoch hier der Magnet innerhalb der Spule ansteigt und ein Magnetfeld mit der entgegengesetzten Polarität erzeugt. Diese so er-

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haltenen. Signale können in eine Computer-Integriereinrichtung eingespeist werden, um ein Signal nach der folgenden Gleichung zu bilden; S = Z (Y - X)
wobei Z die Geschwindigkeit der- abgefederten Hasse 1,

Y die Geschwindigkeit des ersten Kolbengehäuses 4·, und X die Geschwindigkeit der ungefederten Masse 2 bedeuten.

Wenn Y-X positiv ist, expandiert der erste Stoßdämpfer 3* während ein negativer Viert von Y-X anzeigt, daß der Stoßdämpfer kontraktiert. So ist, wenn der Wert von Z(Y-X) gleich oder größer als Null ist, das Ventil 8 teilweise geschlossen, während bei einem ";v^rert kleiner als Null das Ventil offen ist und einen Flüssigkeitsdurchfluß zwischen den Kammern 21 und 22 erlaubt.

Die V/erte von Z, X und Y werden beispielsweise durch die durch die verschiedenen Spulen fließenden Ströme bestimmt, wie dies vorstehend erläutert worden ist. Dieser Strom wird dann in eine Computer-Integriereinrichtung eingespeist, welche den Stromfluß in ein spezifisches Signal umwandelt. Die eine Eingabe könnte der Wert Z sein, während die andere Eingabe der viert (Y-X) sein könnte. Die Computer-Integrier-einrichtung speist dann diese Signale einem Computer ein, welcher den Ausdruck (Y - X) mit Z multipliziert, um einen Wert S zu bilden und dann das Signal dieses Wertes abtastet und dieses Signal in einen Mikroprozessor einspeist.

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Das Signalbit im Mikroprozessor könnte zugänglich gemacht werden und könnte dann die Efegnetspule 7 steuern, welche Mit Hilfe des Ventilkolbens 9 «üe Burehgangsöffnung 10 öffnet und schließt.

Die Kontrolle über den Flü-ssigkeitsfluß innerhalb des zweiten Stoßdämpfers 30 wird, durch Einpumpen einer Hochdruckflüssigkeit in die Kammern 19 und 20 aufgrund einer Steuergröße erreicht« Die Magnetspulen 59 und 40 bewirken eine Steuerung der V_entilkolben der Ventile 35»36»57 und 58, um die Leitungen zu den Öffnungen 24- und 25 zu öffnen und zu schließen· Die Hochdruckflüssigkeit tritt in das System durch die Leitungen 26 und 27 ein. Diese Flüssigkeit wird aus dem System über die Leitungen 32 und 3^- abgezogen. Es kann ersehen werden, daß, wenn die Magnetspule 39 aktiviert wird, so daß die Stopfenenden der Ventile 35 und 37 nach unten bewegt werden, eine Hochdruck— flüssigkeit durch die Öffnung 24- in die Kammer 19 gepumpt werden kann, während die Flüssigkeit in der Kammer 20 durch die öffnung 2$ über die Leitungen 35 und 32 abgezogen werden kann· Wenn es erwünscht ist, die Hoehdruekflüssigkeit in die Kammer 20 zu pumpen, wird die Magnetspule 40 aktiviert, so daß der Arm, der die Stopfen der Ventile 36 und 38 trägt, nach unten bewegt wird und der Flüssigkeit einen Durchgang von der Hochenergiequelle über die Leitungen 27 und 29 durch eile öffnung 25 strömen kann, während die in der Kammer 19 enthaltene Flüssigkeit durch

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die Öffnung 24 über die Leitungen 34- und 31 ausströmen kann» An dieser Stelle soll die Steuerung über, die Magnet— spulen. 39.und 40 erläutert werden. .

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird das Pendel 4-9 mit dent Gewicht 46 zum Drehen um den Drehpunkt der Stift lagerung 4-5 veranlaßt. Das Pendel 4-9 sollte gedämpft wer- den, um dessen Bewegung während leichter Vibrationen des Fahrzeugs zu verhindern. Der Dämpfungsgrad ist ein Ausle— gungsparameter, dessen Wert unmittelbar die Empfindlichkeit des Systems beeinflußt. Der genannte Drehpunkt ist am !"anrzeugchassis befestigt, so daß eine Veränderung der Lage des Chassis sich in einer Bewegung des Pendels um seine Stiftlagerung 4-5 auswirkt. V/enn das Chassis sich in einer horizontalen Lage befindet und keinerlei äußere Kräfte darauf ausgeübt werden, befindet sich der Anker 50 vollkommen außerhalb der Sensorspulen 5^»52. Da der Anker 50 ständig durch eine './echselstromspule 4-7 magnetisiert ist, wird in den Spulen 51 »52 immer dann ein Strom erzeugt, wenn der Anker 50 in die Spulen hineinragt. Der Strom, der als Wechselstrom ausgebildet ist, durchfließt die Demodulatoren 53*54- (Fig.3) und wird in eine Gleichspannung umgewandelt. Dieser Gleichstrom geht durch die Verstärkerkreise 55 und 56 sowie durch den gemeinsamen Verstärkungssperrkreis vom V/ellenformamplitudenbegrenzungstyp 57· Der Ver-stärkerstrom gelangt schließlich durch die trigger 58, 59 und 50 und erzeugt die Werte 61, 62 und 63· Die absoluten './erte eines geden Stromes

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konnen bei 61 und 62 abgelesen werden, während das Signal bei 6^ angibt, ol> der Strom bei 61 auf einem höheren Niveau liegt als der bei 62 oder umgekehrt. Biese drei Werte werden in den Computer 64- bei 64A, 62Δ und 63A eingespeist (Fig. 4). Die Computer-Ausgangssignale 63 und 66 lösen die Kraft-Transistoren 69» 70 aus, nachdem der Strom durch die Verstärker 67,68 geflossen ist. Dieser Strom betätigt dann die Magnetspulen 59Aund 4OA, die den Magnetspulen 39 und 40 in Fig. 1 entsprechen.

Der Computer arbeitet durch Überprüfung der Position der drei Eingangswerte 61A, 62A und 63A. V/enn der Wert von 63A klein ist, schaltet der Computer einfach auf den Zeitverzögerungskreis um und bleibt solange in diesem Zustand, bis der V/ert 63A einen genügend hoch festgesetzten Wert erreicht. Dieser V/ert ist der Schwingung des Pendels 4-9 direkt proportional. Auf diese >/eise veranlaßt der Computer bei geringen Schwingungen, daß das System inaktiv bleibt. Wenn jedoch der Wert von 63.A genügend hoch wird, tastet der Computer einfach die Werte von 61A und 62A ab und sendet einen Strom durch die Verstärker 67 oder 68, worauf die Magnetspule in Betrieb gesetzt wird.

Bei Anwendung der Erfindung auf den Fall, daß das Fahrzeug bei einem nachhaltigen Bruchereignis seine horizontale Position beibehält, ist es lediglich, notwendig, das vorstehend erwähnte Pendel-System so zu betätigen,

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daß es auf die Position des Fahrzeugs in Vorwärtsbewegungsrichtung anspricht. Die beiden vorderen Stoßdämpfer werden dann, wie vorstehend beschrieben * wirksam, um den Folgen eines Bruches entgegenzuwirken. Eine andere Alternative besteht darin, ein Signal von dem Bruchsystem (breaking, system) unmittelbar in den Computer-Eingang einzuspeisen.

In den Fig. 5 tmd· 6 ist die Erfindung in- ihrer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die zwei Stoßdämpfer zu einem konzentrischen Körper arrangiert, der zwei federnd miteinander verbundene Zylinder aufweist. In dieser Ausführungsform ist das zweite Federelement 16 parallel zu dem zweiten Stoßdämpfer 50, aber in Serie zum Stoßdämpfer 3 und dem ersten Federelement 14, angeordnet. Die Hydraulikflüssigkeit, die zur Betätigung des Kolbens 17 innerhalb der Kammer 20 verwendet wird, wird durch die öffnung 25 über die Leitung 29 eingepumpt. Die Flüssigkeit tritt nur über die einzige Leitung 29 in die Kammer 20 ein und ist nur in dieser Kammer vorhanden. Das zugeordnete hydraulische Pumpensystem ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

In der in Fig. 6 gezeigten vergrößerten Darstellung des oberen Teils des unteren Stoßdämpfers können das Magnetspulsystem und weitere Teile erkannt werden. Das Magnetventil 8 ist in den oberen scheibenartigen Teil des unteren Stoßdämpfers 3 eingeschraubt. Diese obere Befestigungsscheibe bildet auch eine V/and des ölreservoirs 71· Es. wurde gefunden,

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daß in dem Fall, in dem der Kolben 5 innerhalb des Stoßdämpfers 3 sich im komprimierten Zustand befindet, der Kolbenschaft 13 ein bedeutendes Volumen innerhalb der unteren Kammer 21 einnimmt und dabei die Hydraulikflüssigkeit verdrängt. Die Hydraulikflüssigkeit wird bei komprimiertem Stoßdämpfer in das Reservoir 71 geleitet. Rückschlagventile 72 und 73% welche als einfache federbelastete Kugelventile ausgebildet sind, ermöglichen es der Hydraulikflüssigkeit,während der Kompressionsphase in das Reservoir 71 einzutreten und während der Expansionsphase des Stoßdämpfers 3 aus dem Reservoir 71 herauszufließen, wodurch die Vakuumbildung hinter dem Kolben 5 verhindert wird.

Die Elemente zur Betätigung der oberen und unteren Stoßdämpfer sind nur beispielhaft für die Durchführung der vorliegenden Erfindung dargestellt» Die Erfindung liegt nicht in den Betätigungselementen,, sondern vielmehr im gesamten Konzept der Betätigung von verschiedenen Stoßdämpfern, um die gesamte Stoßdämpfungsfunktion eines Aufhängungssystems für Fahrzeuge insgesamt zu verbessern. Im besonderen kann jede technisch mögliche Form für die Betätigung der verschiedenen Magnet spulen zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms verwendet werden, welche die relative Bewegung zwischen der abgefederten Masse und der Kontraktion oder Expansion des unteren Stoßdämpfers feststellen»

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Die Erfindung soll nicht auf die vorstehend beschriebenen und im Detail dargestellten bevorzugten Ausführungsformen beschränkt sein, da diese lediglich zur Verdeutlichung der Erfindung angeführt worden sind.

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Claims

PATENTANWALT

DIPL.-ING. A. BÄRNREUTHER

D-8000 MÜNCHEN 15 POSTFACH (P. O. ß.l 15 03 08

MÜNCHEN 2.

KAISER-LUDWIG-PLATZ 6

TELEFON (0 89) 53 0211

TELEGRAMM: PATMARKLAW MUENCHEX

TELEX: 5 24 303 XPERT-D

MEIN ZEICHEN: STU 1/79 F.

05. Jan. 1979

Professor Jan R. Schnittger, Saltsjöbaden/Schweden Aufhängunrrssystem für ein Fahrzeug

Patentansprüche

Aufhängungssystem für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Rahmen, einem Rad und einem beweglichen Auflager für dieses Rad, gekennzeichnet durch

A. einen ersten Stoßdämpfer (3), der funktionell mit dem Radauflager verbunden ist und eine obere (22) und untere (21), Flüssigkeit enthaltende Kammer aufweist, wobei diese Kammern durch einen Kolben (5) voneinander getrennt sind und Steuereinrichtungen aufweisen, mit welchen der -öurchfluß zwischen diesen beiden Kammern teilweise einschränkbar ist;

B. ein erstes Federelement (14-), das parallel zum ersten Stoßdämpfer (3) angeordnet und ebenfalls funktionell mit dem Radauflager verbunden ist;

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C. einen zweiten Stoßdämpfer (30), der funktionell mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist und in Serie zu dem ersten Stoßdämpfer (3) und dem ersten Federelement (14) angeordnet ist ; und

D. ein zweites Federelement (16), das parallel zu dem zweiten Stoßdämpfer (30) angeordnet ist.
2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß da° erste Federelement (14) eine größere FederSteifheit als das zweite Federelement (16) aufweist.
3. Aufhängungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (16) eine Federsteifheit von ungefähr 20$ der Federsteifheit des ersten Federelements (14) aufweist.
4. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils beim Ausdehnen des ersten Stoßdämpfers (3) und des ersten Federelements (14) eine Steuereinrichtung veranlaßt wird, den Flüssigkeitsstrom zwischen den beiden Kammern (21,22) teilweise einzuschränken, jedesmal, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung angehoben wird, oder aber die Flüssigkeitskammern (21,22) miteinander zu verbinden, jedesmal, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung absackt.

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5"· Aufhängung s syst em nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils beim Zusammendrücken des ersten Stoßdämpfers (3) und des ersten Federelements (14-) eine Steuereinrichtung veranlaßt wird, den Flüssigkeitsstrom zwischen den Kammern (21,22) teilweise einzuschränken, jedesmal, wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung absackt, oder aber die Flüssigkeitskammern (21,22) mit einander zu verbinden, jedesmal wenn der Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung angehoben wird .
6. Aufhängungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Stoßdämpfer (3,30) konzentrisch um eine einzelne Achse angeordnet sind.
7. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein ölreservoir zwischen dem ersten und zweiten Stoßdämpfer (3>3O) angeordnet ist.
8. Auf hängung s system nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das ölreservoir über ein Ventil so an die obere Kammer (22) des ersten Stoßdämpfers (3) angeschlossen ist, daß die Hydraulikflüssigkeit während der Kompression des ersten Stoßdämpfers innerhalb des Reservoirs strömen kann, andererseits aber während der Expansion des ersten Stoßdämpfers (3) den Austritt der Hydraulikflüssigkeit gestattet.

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9. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stoßdämpfer (30) außerdem so ausgelegt ist, daß er eine Hochdruckquelle aufweist, die funktionell mit der oberen und unteren Flüssigkeitrskammer (19,20) innerhalb des zweiten Stoßdämpfers verbunden ist.
10. Aufhängungssystem nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit funktionell so mit der Hochdruckquelle verbunden ist, daß jedesmal, wenn sich das Fahrzeug auf einer Steilstrecke befindet, eine Hochdruckenergie eine Expansion dieses zweiten Stoßdämpfers (50) verursacht .
11. Aufhängungssystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit funktionell mit der Hochdruckquelle verbunden ist, so daß jedesmal, wenn das Fahrzeug um eine nicht überhöhte Kurve fährt, eine Hochdruckenergie eine Expansion auf diejenigen zweiten Stoßdämpfer (50) bewirkt, die einen Teil des Aufhängungssystems an den Außenkurvenrädern bilden.
12. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (16) parallel zu dem ersten Stoßdämpfer (3) und dem ersten Federelement (14) angeordnet und funktionell sowohl mit dem Fahrzeugrahmen als auch mit dem Radauflager verbunden ist.

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13. Aufhangungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (16) in Reihe zu dem ersten Federelement (14-) und dem ersten Stoßdämpfer (3) angeordnet ist.

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