DE4104904A1

DE4104904A1 - Regelbares federungssystem fuer radaufhaengungen an kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4104904A1
Application number: DE4104904A
Authority: DE
Inventors: Zhen Huang
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1991-02-18
Publication date: 1992-08-20
Also published as: JPH04317813A; EP0501115A1; KR920016283A

Description

Die Erfindung betrifft ein regelbares Federungssystem für Radauf hängungen an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des An spruchs 1. Derartige regelbare Federungssysteme werden insbeson dere eingesetzt, um das Federungsverhalten und insbesondere das Schwingungsverhalten bei Kraftfahrzeugen zu verändern. Da die Schwingung des Fahrzeuges, ausgelöst durch Bodenunebenheiten, je nach Geschwindigkeit des Fahrzeuges und Länge der Bodenwelle unterschiedlich ist, werden regelbare Federungssysteme für Rad aufhängungen eingesetzt, die das Schwingungsverhalten des Fahr zeuges über entsprechende Rechenprogramme oder durch Handver stellung den äußeren Fahrbedingungen anpassen.

Die DE 26 04 809 A1 zeigt verschiedene Lösungen für die Ausbil dung von regelbaren Federungssystemen auf. Dabei wird eine stu fenlose Regelung der Federkennlinie vorgeschlagen. Für eine hy dropneumatische Feder wird auch eine Zwei-Punkt-Verstellung be schrieben.

Nachteilig gestalten sich die beschriebenen Federungssysteme als sehr aufwendig. Sie sind durch den Einsatz einer aufwendigen Regelung und der Vielzahl der Verstellelemente auch störanfällig und hohem Verschleiß unterworfen.

Von daher stellt sich die Aufgabe, ein regelbares Federungssy stem mit einfachen Mitteln zu gestalten, deren Stell- und Fe derelemente einem möglichst geringen Verschleiß ausgesetzt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in dem einfachen und robusten Aufbau des erfindungsgemäßen re gelbaren Federungssystems. Durch die schnelle Umschaltbarkeit ist es auch für eine semiaktive Fahrzeugsregelung geeignet. Bei der Ausbildung nach Anspruch 3 wird sichergestellt, daß bei Aus fall der Regelelemente automatisch das sicherste Fahrverhalten durch Einsatz der härtesten Federung eintritt. Besonders vor teilhaft kann die Erfindung bei Schwerlastwagen und Omnibussen eingesetzt werden, um das Federungsverhalten mit einfachen Mit teln der Beladung anzupassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipbild des regelbaren Federungssystems,

Fig. 2 die Ausbildung eines Systems mit mechanischen Federn und einem schaltbaren Hydraulikzylinder als Sperre in kom pakter Bauweise und

Fig. 3 die Ausbildung einer hydraulisch schaltbaren mechani schen Feder als separates Bauteil.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipbild des regelbaren Federungssystems, bei dem zwischen Fahrzeugaufbau 1 und Radführungsglied 2, wie z. B. einem Radlenker, eine übliche Federungseinheit, bestehend aus Feder 3 und hydraulischem Stoßdämpfer 4, angeordnet ist. Diese arbeiten wie üblich zueinander parallel. Zusätzlich hierzu sind weitere Federn 5, 6 angeordnet, die zur Federungseinheit 3, 4 parallel arbeiten. Die Federn 5, 6 sind an einem Ende mit dem Radführungsglied 2 verbunden und mit ihrem anderen Ende mit dem Gehäuse eines Hydraulikzylinders 7, 8. Eine bewegliche Kolben stange 9, 10 trennt über einen an ihrem Ende angeordneten Kolben den Hydraulikzylinder 7, 8 in zwei Arbeitsräume und ist an ihrem anderen Ende mit dem Fahrzeugaufbau 1 verbunden. Beide Arbeits räume der Hydraulikzylinder 7, 8 sind jeweils über Leitun gen 11, 12, 13, 14 mit einem Schaltventil 15 verbunden. Dieses Schaltventil öffnet oder schließt eine Verbindung zwischen den Leitungen 11, 12 bzw. 13, 14.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung eines regelbaren Federungssystems mit einer zuschaltbaren Feder 5. Ein üblicher Stoßdämpfer 4 ist zum Anschluß an das Radführungsglied 2 und den Fahrzeugaufbau 1 mit einer Öse 16 am Zylindermantel und einem Gewinde 17 an der Kolbenstange 18 ausgebildet. Der fest mit der Kolbenstange 18 verbundene Federteller 20 und der mit dem Zylindermantel ver bundene Federteller 19 halten die parallel zum Stoßdämpfer 4 arbeitende Feder 3. Diese Feder 3 ist als Wendeldruckfeder aus gebildet und um den Stoßdämpfer 4 angeordnet. Um diese Feder 3 legt sich eine weitere Feder 5, die mit einem Ende mit dem Fe derteller 19 verbunden ist. Das andere Ende dieser Feder 5 ist mit einem ringförmigen Kolben 21 eines schaltbaren Hydraulik zylinders 7 verbunden. Dieser Zylinder ist als Ringzylinder aufgebaut und umschließt ebenfalls Feder 3 und Stoßdämpfer 4. Der Boden 22 des Kolbens 21 ist mit dem Federteller 20 verbunden und somit über die Kolbenstange 18 mit dem Fahrzeugaufbau 1. Der Kolben 21 taucht mit seinem abdichtenden Ende in den Ringraum des Hydraulikzylinders 7 ein und trennt diesen in zwei Arbeits räume 23, 24. Jeder Arbeitsraum 23, 24 ist über eine Leitung 11, 12 mit einem Schaltventil 15 verbunden. Das Schaltventil kann die Verbindung zwischen den Leitungen 11, 12 sperren oder öff nen. Es wird in üblicher Weise z. B. über elektrische Mittel ge steuert. Die Steuerleitung 26 kann einem Schalter oder einem Fahrzeugrechner zugeführt werden. Bypassbohrungen 27 mit einem hohen Strömungswiderstand schließen die beiden Arbeitsräume 23, 24 kurz. Sie beeinflussen die normale Regelung nicht. Bei Ausfall der Regelung oder Ausfall der Stromzufuhr zum Schaltventil 15, schließt dieses Ventil automatisch und damit wird die Feder 5 zugeschaltet, was zu einer harten Federung und damit einem siche ren Fahrverhalten führt. Die Bypassbohrungen 27 dienen in diesem Fall dazu, alle Zusatzfedern 5, 6 in eine mittlere Ausgleichsla ge zu bringen, um dadurch sicherzustellen, daß alle Räder eine gleiche Höhenlage erhalten, auch wenn bei Ausfall der Ansteue rung der Schaltventile 15 die Kolbenstangen 9, 10 an den ver schiedenen Rädern in einer unterschiedlichen Höhenlage in den zugeordneten Hydraulikzylinder 7, 8 fixiert worden sind.

Fig. 3 zeigt ein einzelnes zuschaltbares Federungselement, das räumlich getrennt zur Feder 3 und Stoßdämpfer 4 zwischen Radfüh rungsglied 2 und Fahrzeugaufbau 1 parallel arbeitend eingebaut werden kann. Diese Bauweise ist beim Einsatz für Omnibusse oder schwere Kraftfahrzeuge vorzuziehen. Die zuschaltbare Feder 5 um gibt den Hydraulikzylinder 7. Sie ist mit einem Ende mit einem Federteller 28, der eine Öse 29 aufweist, verbunden. Diese Öse dient zur Verbindung mit dem Radführungsglied 2. Das andere Ende der Feder 5 ist über einen Flansch 30 mit dem Gehäuse des Hy draulikzylinders 7 verbunden. In den Hydraulikzylinder 7 taucht längsbeweglich eine Kolbenstange 9 ein, die an ihrem unteren Ende einen Kolben 21 aufweist. Dieser Kolben trennt den Hydrau likzylinder 7 in zwei Arbeitsräume 23, 24. Der Kolben weist eben so wie der Kolben nach Fig. 2 eine Bypassbohrung 27 auf. Das Schaltventil 15 ist räumlich mit dem Kolben 21 zusammengefaßt. Die Steuerleitung 26 verläuft durch eine Bohrung der Kolbenstan ge 9 und dient zur Stromzufuhr der Spule 31 eines Elektromagne ten. Ein axial verschieblicher Stellschieber 32 wirkt als Anker für den Elektromagneten. Eine nicht dargestellte Feder entfernt den Stellschieber 32 von der Spule 31, wenn die Spule nicht vom Strom durchflossen wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Der Stellschieber 32 ist glockenförmig ausgebildet und weist einen inneren Hohlraum auf. Ventilbohrungen 37 in der Umfangswand des Stellschiebers 32 wirken mit Durchgangsbohrungen 38 im Gehäu se 33 zusammen, das das integrierte Schaltventil 15 und den Kol ben 21 aufnimmt. Sobald die Spule 31 stromdurchflossen ist, wird der Stellschieber 32 angezogen und liegt direkt an der Untersei te der Spule 31 an. In diesem Schaltzustand fluchten die Öffnun gen in der Umfangswand des Stellschiebers 32 mit den Öffnungen im Gehäuse 33. Da derartige Öffnungen oberhalb und unterhalb des Kolbens 21 angeordnet sind, ist der Arbeitsraum 23 mit dem Ar beitsraum 24 über den Ventilraum 25 hydraulisch verbunden, so daß der Kolben 21 im Hydraulikzylinder 7 frei beweglich ist. An das Gehäuse 33 schließt sich ein Volumenausgleichsbehälter 34 an. Dieser weist einen Gasraum 35 auf, der durch einen beweg lichen und abgedichteten Trennkolben 36 gegenüber dem Hydrau liksystem verschlossen ist. Der komprimierbare Gasraum dient zum Ausgleich des Hydraulikvolumens, das durch das unterschiedlich tiefe Eintauchen der Kolbenstange 9 verändert wird.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeugaufbau
2 Radführungsglied
3 Feder
4 Stoßdämpfer
5 Feder
6 Feder
7 Hydraulikzylinder
8 Hydraulikzylinder
9 Kolbenstange
10 Kolbenstange
11 Leitung
12 Leitung
13 Leitung
14 Leitung
15 Schaltventil
16 Öse
17 Gewinde
18 Kolbenstange
19 Federteller
20 Federteller
21 Kolben
22 Boden
23 Arbeitsraum
24 Arbeitsraum
25 Ventilraum
26 Steuerleitung
27 Bypassbohrung
28 Federteller
29 Öse
30 Flansch
31 Spule
32 Stellschieber
33 Gehäuse
34 Volumenausgleichsbehälter
35 Gasraum
36 Trennkolben
37 Ventilbohrungen
38 Durchgangsbohrungen

Claims

1. Regelbares Federungssystem für Radaufhängungen an Kraftfahr zeugen, das zum einen mit dem Radführungsglied und zum ande ren mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, bestehend aus einer Feder und einem zu dieser parallel arbeitenden hydraulischen Stoßdämpfer sowie einer zweiten, der ersten zuschaltbaren Feder, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (3, 5) paral lel arbeiten.

2. Regelbares Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzliche parallel arbeitende Federn (6) zu schaltbar sind.

3. Regelbares Federungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Ausfall der Regelung die schaltbaren Federn (5, 6) selbständig zuschalten.

4. Regelbares Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende der schaltba ren Federn (5, 6) über eine schaltbare Sperre mit dem Fahr zeugaufbau (1) oder dem Radführungsglied (2) verbunden sind.

5. Regelbares Federungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß als Sperre schaltbare Hydraulikzylinder (7, 8) eingesetzt sind.

6. Regelbares Federungssystem nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fe dern (3, 5, 6) als mechanische Federn ausgebildet sind.

7. Regelbares Federungssystem nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (3) als Luftfeder ausgebildet ist.

8. Regelbares Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der schaltbare Hydraulikzylin der (7, 8) innerhalb eines Freiraumes im Bereich der Mittel achse der zuschaltbaren Feder (5, 6) angeordnet ist.

9. Regelbares Federungssystem nach einem oder mehreren der An sprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerhalb oder außerhalb des schaltbaren Hydraulikzylinders (7, 8) an geordnetes hydraulisches Schaltventil (15) zum Schalten ver wendet wird.

10. Regelbares Federungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schaltventil (15) mit einem Stellschie ber (32) ausgebildet ist, der durch axiales Verschieben oder Drehen Kanäle zwischen den zwei Arbeitsräumen (23, 24) des Zylinderraums der schaltbaren Hydraulikzylinder (7, 8) über den Ventilraum (25) öffnet oder schließt.

11. Regelbares Federungssystem nach einem oder mehreren der An sprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulik system wenigstens einen Volumenausgleichsbehälter (34) auf weist.

12. Regelbares Federungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Volumenausgleichsbehälter (34) innerhalb oder außerhalb der schaltbaren Hydraulikzylinder (7, 8) ange ordnet ist.

13. Regelbares Federungssystem nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenausgleichsbehäl ter (34) einen gegenüber dem Hydrauliksystem durch einen Trenn kolben (36) verschlossenen Gasraum (35) aufweist.