WO1991007290A1 - Fahrzeugfederung - Google Patents

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WO1991007290A1
WO1991007290A1 PCT/DE1990/000791 DE9000791W WO9107290A1 WO 1991007290 A1 WO1991007290 A1 WO 1991007290A1 DE 9000791 W DE9000791 W DE 9000791W WO 9107290 A1 WO9107290 A1 WO 9107290A1
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energy
converter
support leg
vehicle suspension
hydraulic
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PCT/DE1990/000791
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Inventor
Erich Rubel
Michael Mettner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B60K25/00Auxiliary drives
    • B60K25/10Auxiliary drives directly from oscillating movements due to vehicle running motion, e.g. suspension movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/14Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers accumulating utilisable energy, e.g. compressing air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/06Characteristics of dampers, e.g. mechanical dampers
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/10Damping action or damper
    • B60G2500/104Damping action or damper continuous

Definitions

  • the invention relates to a vehicle suspension according to the preamble of the main claim.
  • a vehicle suspension is already known in which a support leg is installed between a vehicle mass and a wheel mass.
  • the known vehicle suspension contains, among other things, a pump, a control unit, sensors and an actuatable valve.
  • a required pressure is kept ready in the inlet to the valve.
  • the support leg comprises a work cylinder with two work rooms. A respective pressure in the work rooms can be controlled as required via the actuatable valve. This means that the behavior of the supporting leg can be influenced within wide limits.
  • a sufficiently large pump capacity must be installed so that the support leg can work sufficiently quickly in the desired location even on a very uneven road surface. In the case of a very level roadway, only small amounts are required to operate the shock absorber. The excess pumped amount is returned to the tank under high pressure. This means the constant consumption of a high output even on a relatively level road.
  • the amount of energy required to rebound the shock absorber can no longer be recovered in a useful manner when it is compressed, but is converted into thermal energy, ie heat, at the throttle point.
  • the vehicle suspension equipped with the characterizing features of the main claim has the advantage that almost no energy has to be used to operate the supporting leg. At most, very little energy is required to control the vehicle suspension and, if necessary, a small amount of leakage must be compensated for.
  • FIG. 1 shows a system diagram of the invention and FIGS. 2 to 4 exemplary embodiments of the invention.
  • FIG. 1 shows the vehicle suspension according to the invention in a system picture.
  • This essentially comprises the following symbolically represented details: an energy store 2, a converter 6, a first connection 4 between the energy store 2 and the converter 6, a support leg 10, a second connection 8 between the converter 6 and the support leg 10, a first mass 12 and a second mass 14, control electronics 16, a control line 18, a power supply unit 22, a sensor 24 or a plurality of sensors 24 , a setpoint generator 26 and a plurality of cables 28.
  • the support leg 10 is located between the first mass 10 and the second mass 14.
  • the first mass 12 is, for. B. a vehicle body 12 of a motor vehicle and the second mass 14 is, for. B. a Radträ ⁇ ger with a vehicle wheel arranged thereon.
  • the two masses 12, 14 are movable relative to one another. The direction and the speed of the movement can be influenced via the support leg 10.
  • a distinction can be made between an extension stroke and an insertion stroke. During the extension stroke, the distance between the be_ increases. * _en masses 12, 14 and the distance between the two masses 12, 14 decreases during the retracting stroke.
  • the support leg 10 So that the support leg can push the two masses 12, 14 apart from an external force, ie actively apart, during the extension stroke, the support leg 10 must be supplied with energy. So that the support leg 10 can reduce the distance between the two masses 12, 14 against an external force during the drive-in stroke, ie the support leg actively pulls the two masses 12, 14 together, energy must also be supplied to the support leg. However, the support leg 10 is also able to delay the increase in the distance between the two masses 12, 14 during the extension stroke. Likewise, the support leg 10 can delay the narrowing of the distance between the two masses 12, 14 during the drive-in stroke. This means that in the last two cases, the support leg acts in a passive manner against the movement on the two masses 12, 14. Energy is absorbed by the support leg 10.
  • this energy is converted into heat. This is done in the previously known solution by adding a pressure medium over a Throttle point, for example a directional control valve or the like, flows.
  • this energy is delivered to the energy store 2 via the second connection 8, via the converter 6 and via the first connection 4.
  • This energy is stored there and can, if necessary, be supplied to the supporting leg 10 via the first connection 4, the converter 6 and the second connection 8.
  • the energy flow between the energy store 2 and the support leg 10 via the converter 6 can take place as desired.
  • This is controlled by the control electronics 16 via the line 18.
  • the control electronics 16 influences the converter 6 via the control line 18 in such a way that the energy flows either from the energy store 2 in the direction of the support leg 10 or from the support leg 10 in the direction of the energy store 2.
  • the control electronics 16 are supplied with electrical energy by the power supply unit 22 via the cable 28.
  • the control electronics 16 operate according to a program entered here and / or on the basis of commands entered from outside.
  • An instantaneous operating state of the vehicle suspension can be detected via the sensor 24 or via a plurality of sensors 24.
  • the setpoint transmitter 26, for. B. a driver of the vehicle can transmit his request regarding the vehicle suspension to the control electronics 16.
  • the converter 6 must be designed so that, depending on the control by the control electronics 16, it is able to conduct more or less energy in the direction of the energy store 2 or in the direction of the support leg 10.
  • the converter 6 is e.g. B. a hydraulically working pump / motor unit 6 and the energy store 2 comprises z. B. a hydraulic accumulator or several hydraulic accumulators and / or a hydraulic tank.
  • the converter 6, the second connection 8 and the support leg 10 can e.g. B. form a mechanically cooperating assembly.
  • the first connection 4 can e.g. B. be a hydraulic connection, wherein an exchange of a pressure medium between the energy storage 2 and the converter 6 through the first connection 4 causes an exchange of energy.
  • FIGS. 2 to 4. In all figures, parts that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols.
  • the energy accumulator 2 comprises a hydraulic accumulator 42 and a hydraulic tank 44.
  • the converter 6 is a pump / motor unit here. This unit has a first hydraulic connection 46 and a second hydraulic connection 48.
  • the first connection 4 comprises a first hydraulic line 50 and a second hydraulic line 52.
  • the first hydraulic line 50 connects the hydraulic accumulator 42 to the first hydraulic line ⁇ circuit 46 of the converter 6 and the second hydraulic line 52 connects the hydraulic tank 44 to the second hydraulic connection 48 of the converter 6.
  • the support leg 10 comprises a shaft 54 and at least part of a rocker 56. The other part of the rocker 56 forms an end 57.
  • the shaft 54 also serves as the input / output shaft 54 of the pump / motor unit and thus has the function of the second connection 8 between the converter 6 and the support leg 10.
  • the converter 6 is a pump or a hydraulic motor and can therefore be referred to as a pump / motor unit.
  • the pump / motor unit is an adjustable pump / motor unit with a variable specific volume (g).
  • the specific volume (g) is the specific volume of pressure medium, which per revolution of the input / output shaft 54 through the pump / motor unit from one of the connections 46, 48 to the other connection 46, 48 flows.
  • One of the possible flow directions is called positive (+) direction and the specific volume is positive (+ q).
  • the opposite direction of flow is then negative (-) and the specific volume is negative (-q).
  • the energy flows through the first connection 4, 50, 52 as hydraulic energy and through the second connection 8 as mechanical energy.
  • the converter 6 transforms the energy form coming from one of the two connections 4, 8 into the energy form flowing out into the other connection 4, 8 according to a transmission ratio (i) which can be predetermined via the converter 6.
  • the transmission ratio (i) results from the specific volume (q).
  • a force acts on the end 57 of the rocker 56 in the vertical direction.
  • This force depends on the generally variable mass 12, i. H. of a loading condition of the vehicle body 12, of road bumps that can act on the vehicle wheel 58 and of the current driving condition, such as. B. acceleration, braking, cornering or the like.
  • This force at the end 57 of the rocker 56 causes a torque on the shaft 54.
  • This torque must be countered by a desired torque via the pump / motor unit.
  • the force acting on the end 57 of the rocker 56 is subsequently intended as a force of the supporting leg 10 are designated.
  • a pressure difference between the two hydraulic connections 46, 48 generates a specific torque on the shaft 54 at a specific specific volume (q). This corresponds to a force of the support leg 10.
  • a specific specific volume (q) This corresponds to a force of the support leg 10.
  • an extension stroke takes place, a run-in stroke or a standstill.
  • the torque of the shaft 54 and thus the force of the support leg 10 can be changed by changing the specific volume (g).
  • the torque increases with increasing specific volume (q).
  • esser Since the specific volume (q) can be changed both in the positive direction (+ q) and in the negative direction (-q), the torque on the shaft 54 can act and be changed in both directions of rotation.
  • the support leg can be retracted in the direction of an external force as well as against an external force. It is the same with the extension stroke. If the support leg 10 is to extend against an external force, the specific volume (q) of the converter 6 is changed until the torque required for this is available on the shaft 54. In this case, the converter 6 acts as a hydraulic motor and the energy flows from the direction of the energy store 2 in the direction of the support leg 10. On the other hand, when an upward bump occurs, the vehicle wheel 58 is pushed upward by the bump. The specific volume (q) of the transducer 6 is changed to such an extent that its torque is less than the load on the support leg 10 in order to enable an insertion stroke.
  • the converter 6 acts as a hydraulic pump, which pumps the pressure medium from the hydraulic tank 44 into the hydraulic accumulator 42.
  • the energy flows from the direction of the supporting leg 10 via the transducer 6 in the direction of the energy store 2.
  • B. also possible to detect the upward bump on the sensor 24 and the pump / motor unit (converter 6) just before the vehicle wheel 58 touches the bump, so that the torque of the pump / motor unit Vehicle wheel 58 actively lifts upwards.
  • the pressure medium flows from the hydraulic accumulator 42 into the hydraulic tank 44 and the converter 6 has the function of a hydraulic motor.
  • the vehicle suspension can be influenced so that the support leg 10 performs the desired movement as desired. Due to the constantly unevenness of the road surface, the support leg 10 is constantly working, which, with suitable control of the transducer 6, that is, by suitably adjusting the specific volume (q), energy is conveyed from the direction of the support leg 10 in the direction of the energy store 2, as a result of which, depending on the control of the converter 6, a desired pressure difference between the two hydraulic connections 46, 48 of the converter 6 or between the hydraulic accumulator 42 and the hydraulic tank 44 results.
  • the second hydraulic connection 48 is connected to the hydraulic tank 44.
  • the pressure difference between the two hydraulic connections 46, 48 is always such that the pressure at the first hydraulic connection 46 is greater than the pressure at the second hydraulic connection 48.
  • the second hydraulic connection 48 of the converter 6 is accordingly also via the Second hydraulic line 52 connected to a hydraulic accumulator 63. As a result, the pressure at both hydraulic connections 46, 48 can be biased.
  • a pressure source 65 can feed pressure medium lost to the system again.
  • the pressure source 65 is connected to the first hydraulic line 50 by way of example. If necessary, the pressure in the hydraulic accumulators 42, 63 can also be increased via the pressure source 65.
  • the pressure source is not per se necessary for operating the support leg 10 of the vehicle suspension according to the invention and is therefore shown in dashed lines in the drawing. Only very small flows have to be conveyed via the pressure source 65, which is why it can be made very small. The energy requirement of the pressure source is negligible.
  • the torque to be applied by the converter 6 is considerable. This can be reduced if a transmission gear is interposed in the second connection 8 between the support leg 10 and the converter 6. Since this is only a constructive variant. this is not shown in the drawing.
  • This translation gear can, for. B. a gear transmission with constant translation ratio.
  • the support leg 10 comprises a carrier 70 with teeth.
  • the converter 6 is also a pump / motor unit with an input / output shaft 72, which is provided with teeth.
  • the toothing of the input / output shaft 72 and the toothing of the carrier 70 form the second connection 8 between the converter 6 and the support leg 10.
  • the vehicle wheel 58 is arranged on the carrier 70.
  • the carrier 70 and the vehicle wheel 58 are components of the second mass 14.
  • the input / output shaft 72 of the converter 6 has to make several revolutions for a complete retracting or extending stroke, whereby the required torque of the Converter 6 is correspondingly lower than in the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3. An additional transmission gear is hardly necessary here.
  • the support leg 10 is actuated mechanically and the energy is stored hydraulically.
  • the converter 6 translates between the hydraulics and the mechanics with a variable transmission ratio.
  • a purely mechanical memory 2 This can, for. B. be a flywheel.
  • the converter 6 in the form of a transmission which has a transmission ratio (i) which can be changed with the aid of the control electronics 16.
  • the gearbox can e.g. B. be a planetary gear.
  • the converter 6 can be implemented in various ways, for example as a radial piston pump, as an axial piston pump, swash plate pump, vane pump or the like.
  • the specific volume (q) is changed For example, by changing an eccentricity, a swivel angle, etc. To adjust the specific volume (q) only small, insignificant control energy flows are required.

Abstract

Es wird eine sogenannte vollaktive Fahrzeugfederung mit einem Tragbein (10), einem Wandler (6) und einem Energiespeicher (2) vorgeschlagen. Der Wandler (6) hat ein veränderbares Übersetzungsverhältnis (i). Damit kann das Tragbein (10) jede gewünschte Bewegung ausführen. Dadurch können alle Schalt-, Druckregel- und Drosselventile entfallen und es ist zum Betreiben der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung so gut wie keine Energie erforderlich. Die Fahrzeugfederung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmt.

Description

Fahrzeuαfederunα
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugfederung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits eine Fahrzeugfederung bekannt, bei der zwischen einer Fahrzeugmasse und einer Radmasse ein Tragbein eingebaut ist.
Die bekannte Fahrzeugfederung enthält neben dem Tragbein unter ande¬ rem eine Pumpe, ein Steuergerät, Sensoren und ein betätigbares Ven¬ til. Mit Hilfe der Pumpe wird im Zulauf zu dem Ventil ein erforder¬ licher Druck bereitgehalten. Das Tragbein umfaßt einen Arbeitszylin- der mit zwei Arbeitsräumen. Über das betätigbare Ventil kann ein je¬ weiliger Druck in den Arbeitsräumen je nach Bedarf gesteuert werden. Damit ist das Verhalten des Tragbeines in weiten Grenzen beliebig zu beeinflussen. Damit auch bei einer sehr unebenen Fahrbahn das Trag¬ bein ausreichend schnell in gewünschter Heise arbeiten kann, muß eine ausreichend große Pumpenleistung installiert werden. Bei einer sehr ebenen Fahrbahn sind zum Betreiben des Federbeines nur kleine Fordermengen erforderlich. Die von der Pumpe zuviel geförderte Menge wird unter hohem Druck in den Tank zurückgefördert. Dies bedeutet auch bei relativ ebener Fahrbahn den ständigen Verbrauch einer gro¬ ßen Leistung. In dem betätigbaren Ventil entsteht ein Druckabfall und damit ein Leistungsverlust, d. h. "hineingesteckte" Energie wird in nicht mehr nutzbare Wärmeenergie umgesetzt. Die zum Ausfedern des Federbeines erforderliche Energiemenge kann beim Einfedern nicht mehr nutzbrin¬ gend zurückgewonnen werden, sondern wird an der Drosselstelle in thermische Energie, d. h. Wärme umgesetzt.
Vorteile der Erfindung
Demgegenüber weist die mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt¬ anspruchs ausgestattete Fahrzeugfederung den Vorteil auf, daß zum Betreiben des Tragbeines so gut wie keine Energie aufgewendet werden muß. Erforderlich ist höchstens eine sehr geringe Energie zum Steuern der Fahrzeugfederung und gegebenenfalls muß in geringem Maße eine Leckage ausgeglichen werden.
Durch die in den ünteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Fahrzeugfederung möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Systembild der Erfindung und die Figuren 2 bis 4 Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Fahrzeugfederung in einem Sy¬ stembild. Dieses umfaßt im wesentlichen folgende symbolisch darge¬ stellten Einzelheiten: einen Energiespeicher 2, einen Wandler 6, ei¬ ne erste Verbindung 4 zwischen dem Energiespeicher 2 und dem Wandler 6, ein Tragbein 10, eine zweite Verbindung 8 zwischen dem Wandler 6 und dem Tragbein 10, eine erste Masse 12 und eine zweite Masse 14, eine Steuerelektronik 16, eine Steuerleitung 18, eine Stromversor¬ gungseinheit 22, einen Sensor 24 oder mehrere Sensoren 24, einen Sollwert-Geber 26 und mehrere Kabel 28.
Das Tragbein 10 befindet sich zwischen der ersten Masse 10 und der zweiten Masse 14. Die erste Masse 12 ist z. B. ein Fahrzeugaufbau 12 eines Kraftfahrzeuges und die zweite Masse 14 ist z. B. ein Radträ¬ ger mit einem daran angeordneten Fahrzeugrad. Die beiden Massen 12, 14 sind relativ zueinander bewegbar. Über das Tragbein 10 kann die Richtung und die Geschwindigkeit der Bewegung beeinflußt werden. Bei dem Tragbein 10 kann zwischen einem Ausfahrhub und einem Einfahrhub unterschieden w ien. Beim Ausfahrhub vergrößert sich der Abstand zwischen den be_.*_en Massen 12, 14 und beim Einfahrhub verringert sich der Abstand zwischen den beiden Massen 12, 14.
Damit während des Ausfahrhubs das Tragbein die beiden Massen 12, 14 entgegen einer äußeren Kraft, d.h. aktiv auseinanderdrücken kann, muß dem Tragbein 10 Energie zugeführt werden. Damit während des Ein¬ fahrhubs das Tragbein 10 den Abstand zwischen den beiden Massen 12, 14 entgegen einer äußeren Kraft verringern kann, d. h. das Tragbein zieht die beiden Massen 12, 14 aktiv zusammen, muß dem Tragbein ebenfalls Energie zugeführt werden. Das Tragbein 10 ist aber auch in der Lage, während des Ausfahrhubs das Vergrößern des Abstandes zwi¬ schen den beiden Massen 12, 14 zu verzögern. Ebenso kann das Trag¬ bein 10 während des Einfahrhubs das Verkleinern des Abstandes zwi¬ schen den beiden Massen 12, 14 verzögern. Das heißt, das Tragbein wirkt in den beiden zuletzt genannten Fällen entgegen der Bewegung in sogenannter passiver Weise auf die beiden Massen 12, 14. Hierbei wird von dem Tragbein 10 Energie aufgenommen. Bei der bisher bekann¬ ten Lösung wird diese Energie in Wärme umgesetzt. Dies geschieht bei der bisher schon bekannten Lösung, indem ein Druckmedium über eine Drosselstelle, z.B. eines Wegeventils oder dergleichen, strömt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird diese Energie über die zweite Verbindung 8, über den Wandler 6 und über die erste Verbindung 4 an den Energiespeicher 2 abgegeben. Dort wird diese Energie gespeichert und kann bei Bedarf über die erste Verbindung 4, über den Wandler 6 und über die zweite Verbindung 8 wiederum dem Tragbein 10 zugeführt werden. Der Energiefluß zwischen dem Energiespeicher 2 und dem Trag¬ bein 10 über den Wandler 6 kann beliebig vonstatten gehen. Gesteuert wird dies von der Steuerelektronik 16 über die Leitung 18. Die Steu¬ erelektronik 16 beeinflußt über die Steuerleitung 18 den Wandler 6 derartig, daß die Energie entweder vom Energiespeicher 2 in Richtung Tragbein 10 oder vom Tragbein 10 in Richtung des Energiespeichers 2 strömt.
Von der Stromversorgungseinheit 22 wird die Steuerelektronik 16 über das Kabel 28 mit elektrischer Energie versorgt. Die Steuerelektronik 16 arbeitet gemäß eines hier eingegebenen Programms und/oder auf¬ grund von außen eingegebener Befehle. Über den Sensor 24 bzw. über mehrere Sensoren 24 kann ein augenblicklicher Betriebszustand der Fahrzeugfederung erfaßt werden. Mittels des Sollwert-Gebers 26 kann z. B. ein Fahrer des Fahrzeuges seinen Wunsch bezüglich der Fahr¬ zeugfederung an die Steuerelektronik 16 übermitteln. Zum Betreiben der Steuerelektronik und zum Beeinflussen des Wandlers 6 sind nur sehr kleine, häufig vernachlässigbar kleine Energieströme notwendig.
Beim Austausch der Energie zwischen dem Energiespeicher 2 und dem Tragbein 10 ist nie ganz zu vermeiden, daß ein geringer Teil der Energie in nicht weiter nutzbare thermische Energie, d. h. in Wärme, umgesetzt wird. Diese Energie ist je nach Wirkungsgrad der Fahrzeug¬ federung verschieden groß. Dieser Verlust an nutzbarer Energie ist in jedem Fall deutlich geringer als bei bisher bereits bekannten Ausführungen. Die der Fahrzeugfederung nicht mehr zur Verfügung ste¬ hende thermische Energie muß wieder ersetzt werden. Ist die zweite Masse 14 z. B. ein Radträger 14, so kann dies z. B. durch äußere Kräfte geschehen, welche auftreten bei einer Fahrt über stets vor¬ handene Unebenheiten. In diesem Fall wird die thermische Energie durch eine über die zweite Masse 14 dem Tragbein zugeführte Energie ersetzt. Diese ist in der Figur 1 durch einen Pfeil 32 angedeutet. Ersatz der thermischen Energie kann aber auch geschehen indem von einem Antriebsmotor des Fahrzeuges Energie abgezweigt und direkt dem Energiespeicher 2 zugeführt wird. Dieser Fall ist in der Figur 1 durch einen gestrichelt dargestellten Pfeil 34 angedeutet.
Der Wandler 6 muß so gestaltet sein, daß er, je nach Ansteuerung durch die Steuerelektronik 16, in der Lage ist, mehr oder weniger Energie in Richtung des EnergieSpeichers 2 oder in Richtung des Tragbeins 10 zu leiten. Der Wandler 6 ist z. B. eine hydraulisch ar¬ beitende Pumpe/Motor-Einheit 6 und der Energiespeicher 2 umfaßt z. B. einen Hydrospeicher oder mehrere Hydrospeicher und/oder einen Hydrauliktank. Der Wandler 6, die zweite Verbindung 8 und das Trag¬ bein 10 können z. B. eine mechanisch zusammenarbeitende Baugruppe bilden. Die erste Verbindung 4 kann z. B. eine hydraulische Verbin¬ dung sein, wobei ein Austausch eines Druckmediums zwischen dem Ener¬ giespeicher 2 und dem Wandler 6 durch die erste Verbindung 4 einen Austausch der Energie bewirkt. In den Figuren 2 bis 4 sind derartige Ausführungsbeispiele dargestellt. In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Auführungsbeispiel umfaßt der Ener¬ giespeicher 2 einen Hydrospeicher 42 und einen Hydrauliktank 44. Der Wandler 6 ist hier eine Pumpe/Motor-Einheit. Diese Einheit hat einen ersten Hydroanschluß 46 und einen zweiten Hydroanschluß 48. Die er¬ ste Verbindung 4 umfaßt in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 eine erste Hydroleitung 50 und eine zweite Hydroleitung 52. Die erste Hy- droleitung 50 verbindet den Hydrospeicher 42 mit dem ersten Hydroan¬ schluß 46 des Wandlers 6 und die zweite Hydroleitung 52 verbindet den Hydrauliktank 44 mit dem zweiten Hydroanschluß 48 des Wandlers 6. Das Tragbein 10 umfaßt in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 eine Welle 54 und zumindest einen Teil einer Schwinge 56. Der andere Teil der Schwinge 56 bildet ein Ende 57. Das Ende 57 ist Bestandteil der zweiten Masse 14, d. h. des Radträgers mit dem daran angeordneten Fahrzeugrad 58. Die Schwinge 56 verbindet den Radträger mit der Wel¬ le 54. Die Welle 54 ist an der ersten Masse 12, d. h. an dem Fahr¬ zeugaufbau drehbar gelagert. Die Schwinge 56 ist mit der Welle 54 drehfest verbunden. Je nach Drehung der Welle 54 werden die beiden Massen 12, 14 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit relativ zueinan¬ der bewegt. Zwischen den beiden Massen 12, 14 ist in dem Ausfüh¬ rungsbeispiel nach Figur 2 zusätzlich noch eine Feder 59 angeordnet. Die Feder 59 ist für die erfindungsgemäße Fahrzeugfederung nicht un¬ bedingt notwendig, sie kann jedoch die von dem Wandler 6 aufzubrin¬ genden und auf die Welle 54 zu übertragenden Kräfte reduzieren.
Die Welle 54 dient auch als An-/Abtriebswelle 54 der Pumpe/Mo¬ tor-Einheit und hat somit die Funktion der zweiten Verbindung 8 zwi¬ schen dem Wandler 6 und dem Tragbein 10.
Der Wandler 6, ist je nach Richtung des Energieflusses, eine Hydro- pu pe bzw. ein Hydromotor und kann deshalb als Pumpe/Motor-Einheit bezeichnet werden. Die Pumpe/Motor-Einheit ist eine Verstell-Pu - pe/Motor-Einheit mit einem veränderbaren spezifischen Volumen (g). Das spezifische Volumen (g) ist nach allgemeiner Definition das spe¬ zifische Druckmedium-Volumen, welches je Umdrehung der An-/Abtrieb- swelle 54 durch die Pumpe/Motor-Einheit von einem der Anschlüsse 46, 48 zum jeweils anderen Anschluß 46, 48 strömt. Eine der möglichen Strömungsrichtungen wird als positive (+) Richtung bezeichnet und das spezifische Volumen ist positiv (+q). Die entgegengesetzte Strö¬ mungsrichtung ist dann negativ (-) und das spezifische Volumen ist negativ (-q). Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen strömt die Energie durch die erste Verbindung 4, 50, 52 als hydraulische Energie und durch die zweite Verbindung 8 als mechanische Energie. Der Wandler 6 transformiert die aus einer der beiden Verbindungen 4, 8 kommende Energieform um in die in die jeweils andere Verbindung 4, 8 abströ¬ mende Energieform gemäß einem über den Wandler 6 vorgebbaren Über¬ setzungsverhältnis (i). Das Übersetzungsverhältnis (i) ergibt sich aus dem spezifischen Volumen (q).
Auf das Ende 57 der Schwinge 56 wirkt in vertikaler Richtung eine Kraft. Diese Kraft hängt ab von der im allgemeinen veränderbaren Masse 12, d. h. von einem Beladungszustand des Fahrzeugaufbaus 12, von Fahrbahnunebenheiten, welche über das Fahrzeugrad 58 einwirken können und vom augenblicklichen Fahrzustand, wie z. B. Beschleuni¬ gung, Abbremsen, Kurvenfahrt oder dergleichen. Diese Kraft am Ende 57 der Schwinge 56 bewirkt ein Drehmoment an der Welle 54. Diesem Drehmoment muß über die Pumpe/Motor-Einheit ein gewünschtes Drehmo¬ ment entgegengesetzt werden. Je nachdem, ob dieses entgegengesetzte Drehmoment größer oder kleiner als das von der auf das Ende 57 ein¬ wirkenden Kraft erzeugte Drehmoment ist, erfolgt ein Einfahrhub oder ein Ausfahrhub des Tragbeines 10. Die an dem Ende 57 der Schwinge 56 wirkende Kraft soll nachfolgend als Kraft des Tragbeines 10 bezeich¬ net werden.
Eine Druckdifferenz zwischen den beiden Hydroanschlüssen 46, 48 er¬ zeugt bei einem bestimmten spezifischen Volumen (q) ein bestimmtes Drehmoment an der Welle 54. Dieses entspricht einer Kraft des Trag¬ beines 10. Je nach Belastung des Tragbeines 10 erfolgt ein Ausfahr¬ hub, ein Einfahrhub oder ein Stillstand. Bei jeweils konstanter Druckdifferenz zwischen den beiden Hydroanschlüssen 46, 48 kann durch Veränderung des spezifischen Volumens (g) das Drehmoment der Welle 54 und damit die Kraft des Tragbeines 10 verändert werden. Mit zunehmendem spezifischen Volumen (q) wird auch das Drehmoment grö- ßer. Da das spezifische Volumen (q) sowohl in positive Richtung (+q) als auch in negative Richtung (-q) veränderbar ist, kann das Drehmo¬ ment an der Welle 54 in beide Drehrichtungen wirken und verändert werden. Das heißt, ein Einfahrhub des Tragbeines kann sowohl in Richtung einer äußeren Kraft als auch entgegen einer äußeren Kraft erfolgen. Ebenso ist es mit dem Ausfahrhub. Soll das Tragbein 10 entgegen einer äußeren Kraft ausfahren, so wird das spezifische Vo¬ lumen (q) des Wandlers 6 so weit verändert, bis das hierzu erforder¬ liche Drehmoment an der Welle 54 vorhanden ist. Der Wandler 6 wirkt in diesem Fall als Hydromotor und die Energie strömt aus Richtung des Energiespeichers 2 in Richtung des Tragbeines 10. Andererseits, bei Auftreten einer nach oben gerichteten Bodenunebenheit, wird das Fahrzeugrad 58 von der Bodenunebenheit nach oben gedrückt. Das spe¬ zifische Volumen (q) des Wandlers 6 wird so weit verändert, daß des¬ sen Drehmoment kleiner ist als es der Belastung des Tragbeines 10 entspricht, um einen Einfahrhub zu ermöglichen. In diesem Falle wirkt der Wandler 6 als Hydropumpe, die Druckmedium vom Hydraulik- tank 44 in den Hydrospeicher 42 pumpt. In diesem Fall strömt die Energie aus Richtung des Tragbeines 10 über den Wandler 6 in Rich¬ tung des EnergieSpeichers 2. Es ist z. B. auch möglich, die nach oben gerichtete Bodenunebenheit über z.B. den Sensor 24 zu erfassen und die Pumpe/Motor-Einheit (Wandler 6) kurz bevor das Fahrzeugrad 58 die Bodenunebenheit berührt, so anzusteuern, daß das Drehmoment der Pumpe/Motor-Einheit das Fahrzeugrad 58 aktiv nach oben anhebt. In diesem Fall strömt das Druckmedium aus dem Hydrospeicher 42 in den Hydrauliktank 44 und der Wandler 6 hat die Funktion eines Hydro¬ motors.
Durch Verändern des spezifischen Volumens (q) des Wandlers 6 kann die Fahrzeugfederung so beeinflußt werden, daß je nach Wunsch das Tragbein 10 die gewünschte Bewegung ausführt. Durch ständig vor¬ handene Unebenheiten der Fahrbahn erfolgt ein ständiges Arbeiten des Tragbeines 10, wodurch bei geeigneter Ansteuerung des Wandlers 6, d. h. durch geeignete Einstellung des spezifischen Volumens (q) Energie aus Richtung des Tragbeines 10 in Richtung des Energiespei¬ chers 2 befördert wird, wodurch sich je nach Ansteuerung des Wand¬ lers 6 eine gewünschte Druckdifferenz zwischen den beiden Hydroan¬ schlüssen 46, 48 des Wandlers 6 bzw. zwischen dem Hydrospeicher 42 und dem Hydrauliktank 44 ergibt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist der zweite Hydroanschluß 48 mit dem Hydrauliktank 44 verbunden. Hier ist die Druckdifferenz zwischen den beiden Hydroanschlüssen 46, 48 stets so, daß der Druck am ersten Hydroanschluß 46 größer ist als der Druck am zweiten Hydroanschluß 48. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist demhin- gegen auch der zweite Hydroanschluß 48 des Wandlers 6 über die zwei¬ te Hydroleitung 52 mit einem Hydrospeicher 63 verbunden. Dadurch kann der Druck an beiden Hydroanschlüssen 46, 48 vorgespannt sein.
Zwecks Ersetzen einer nie ganz zu vermeidenden Leckage kann eine Druckquelle 65 dem System verlorengegangenes Druckmedium wieder zu¬ führen. Die Druckquelle 65 ist in der Zeichnung beispielhaft mit der ersten Hydroleitung 50 verbunden. Über die Druckquelle 65 kann bei Bedarf auch der Druck in den Hydrospeichern 42, 63 erhöht werden. Die Druckquelle ist zum Betreiben des Tragbeines 10 der erfindungs- gemäßen Fahrzeugfederung an sich nicht notwendig und deshalb in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Über die Druckquelle 65 müssen nur sehr kleine Ströme gefördert werden, weshalb diese sehr klein ausgeführt sein kann. Der Energiebedarf der Druckquelle ist unerheb¬ lich.
Bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das von dem Wandler 6 aufzubringende Drehmoment beträchtlich. Dieses kann reduziert werden, wenn in der zweiten Verbindung 8 zwi¬ schen dem Tragbein 10 und dem Wandler 6 ein Übersetzungsgetriebe zwischengeschaltet ist. Da dies nur eine konstruktive Variante ist. ist diese zeichnerisch nicht dargestellt. Dieses Übersetzungs¬ getriebe kann z. B. ein Zahnradgetriebe mit konstantem Übersetzungs¬ verhältnis sein.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Tragbein 10 einen Träger 70 mit einer Zahnung. Der Wandler 6 ist auch hier eine Pumpe/Motor-Einheit mit einer An-/Abtriebswelle 72, welche mit einer Zahnung versehen ist. Die Zahnung der An-/Abtriebs- welle 72 und die Zahnung des Trägers 70 bilden die zweite Verbindung 8 zwischen dem Wandler 6 und dem Tragbein 10. An dem Träger 70 ist das Fahrzeugrad 58 angeordnet. Der Träger 70 und das Fahrzeugrad 58 sind Bestandteile der zweiten Masse 14. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 muß, je nach Ausführung, die An-/Abtriebswelle 72 des Wandlers 6 für einen kompletten Einfahrhub oder Ausfahrhub mehrere Umdrehungen ausführen, wodurch das erforderliche Drehmoment des Wandlers 6 entsprechend geringer ist als bei den Ausführungsbeispie¬ len nach Figur 2 und 3. Ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe ist hier kaum erforderlich.
Bei den zeichnerisch dargestellen Ausführungsbeispielen wird das Tragbein 10 mechanisch betätigt und die Energie hydraulisch gespei¬ chert. Der Wandler 6 übersetzt zwischen der Hydraulik und der Mecha¬ nik mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis. Es sind aber auch an¬ dere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung denk¬ bar. Möglich ist auch z. B. ein rein mechanischer Speicher 2. Dies kann z. B. ein Schwungrad sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Wandler 6 in Form eines Getriebes, das ein mit Hilfe der Steuer¬ elektronik 16 veränderbares Übersetzungsverhältnis (i) hat, auszu¬ führen. Das Getriebe kann z. B. ein Planetengetriebe sein.
Der Wandler 6 kann verschieden realisiert werden, z.B. als Radial¬ kolbenpumpe, als Axialkolbenpumpe, Schrägscheibenpumpe, Flügelzel¬ lenpumpe oder dergleichen. Das spezifische Volumen (q) verändert man z.B. durch Ändern einer Exzentrizität, eines Schwenkwinkels usw.. Zum Verstellen des spezifischen Volumens (q) sind nur kleine, uner¬ hebliche Steuer-Energieströme erforderlich.

Claims

Ansprüche
1. Fahrzeugfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem, zwischen zwei, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gegeneinander bewegbaren Massen vorgesehenen, die Geschwindigkeit beeinflussenden Tragbein, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugfederung einen Energiespeicher (2) und einen Wandler (6), dessen Übersetzungsver¬ hältnis (i) veränderbar ist, umfaßt, wobei eine in dem Energiespei¬ cher (2) gespeicherte Energie über den Wandler (6) dem Tragbein (10) zuführbar ist und eine aus dem Tragbein (10) kommende Energie ist über den Wandler (6) dem Energiespeicher (2) zuführbar.
2. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (2) mindestens einen Hydrospeicher (42, 63) umfaßt.
3. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Wandler (6) eine Pumpe/Motor-Einheit mit veränder¬ barem spezifischen Volumen (q) ist.
4. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (2) ein Schwungrad umfaßt.
5. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Wandler (6) ein Getriebe mit veränderbarem Über¬ setzungsverhältnis (i) ist.
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