WO2000030881A1 - Vorrichtung zur federung und wankstabilisierung von kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur federung und wankstabilisierung von kraftfahrzeugen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for suspension and roll stabilization of motor vehicles according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • Stabilizers which can be hydraulic or mechanical, are used to increase the rolling stiffness of vehicles. When using mechanical stabilizers there is an uneven load on the inside and outside of the bend, which leads to unstable driving behavior.
  • the hydropneumatic shock absorber known from DE-OS 19 47 232 with additional gas pressure accumulators shows a crossover connection of the two axle sides, as a result of which a more effective reduction of the body inclination can be achieved.
  • the overall roll stiffness of a vehicle is made up of a component formed by the body suspension in conjunction with the track gauge and a stabilizer component.
  • the present invention has for its object to provide a device for suspension and roll stabilization
  • Another object of the present invention is to reduce the energy consumption of such a device by deliberately separating the roll and lift stiffness tasks.
  • the medium in a connecting line is merely shifted during a pure rolling movement, but no spring action is exerted.
  • the body suspension thus provides the entire lift stiffness of the vehicle, but no roll stiffness, while the active stabilizers, on the other hand, provide the entire roll stiffness but no lift stiffness.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a device for suspension and roll stabilization with an active hydraulic stabilizer in
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device for suspension and roll stabilization with an active mechanical stabilizer in conjunction with a hydropneumatic suspension
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a device for suspension and roll stabilization with an active hydraulic stabilizer in combination with an air suspension and
  • Fig. 4 shows another embodiment of a device for suspension and roll stabilization with an active mechanical stabilizer in conjunction with an air suspension.
  • 1 shows a device as a first advantageous embodiment of the invention, consisting of a hydraulic stabilizer and a hydropneumatic suspension, for suspension and roll stabilization with a rigid axle 1 and vehicle wheels 2 and 3 attached to it. Instead of the vehicle wheels 2 and 3, twin tires and, instead of the rigid axle, any further wheel suspension can be provided.
  • the rigid axle 1 is connected to a body structure 4 by means of axle-side joints 8, 10, 13, 14 and body-side joints 41, 42, 43, 44 via two double-chamber cylinders 5 and 6 and two spring cylinders 11 and 12.
  • the double-chamber cylinder 5 is included a piston rod 7 articulated in the joint 8 on the rigid axle 1.
  • a piston rod 9 of the double chamber cylinder 6 engages in the joint 10 of the rigid axle 1.
  • Each of the double chamber cylinders 5 and 6 has two cylinder spaces 15 and 16 and 17 and 18.
  • the cylinder spaces 15 and 16 are separated from one another by a separating piston 21, the cylinder spaces 17 and 18 by a separating piston 22.
  • a line 25 connects the cylinder space 15 of the double chamber cylinder 5 with the cylinder space 18 of the double chamber cylinder 6.
  • a line 26 connects the cylinder space 16 with the cylinder space 17.
  • the lines 25 and 26 interconnect the double chamber cylinders with one another.
  • a memory 29 and 30 is connected to each of the lines 25 and 26 via connecting lines 27 and 28.
  • damping elements 31 and 32 are attached, which additionally weaken roll movements.
  • the double-chamber cylinders 5 and 6 are activated by an actuator 33, which End lines 45 and 46 are coupled to lines 25 and 26, pressurized.
  • the actuator 33 shifts medium from one side of the vehicle to the other, thereby realizing the roll stabilization.
  • the spring cylinders 10 and 11 are connected to the structure 4 via the joints 13 and 14.
  • a cylinder space 19 of the spring cylinder 11 is connected via a line 38 to a cylinder space 20 of the spring cylinder 12.
  • a line 47 connects the cylinder space 19 of the spring cylinder 11 to a further memory 34 via a damping element 36.
  • the cylinder space 20 of the spring cylinder 12 is connected to a memory 35 via a line 48 in which a damping element 37 is integrated.
  • the spring cylinders 11 and 12 of the hydropneumatic suspension are therefore short-circuited via the line 38 and bring about the suspension of the structure 4.
  • the device for suspension and roll stabilization of motor vehicles shown in FIG. 2 shows an active mechanical stabilizer 49 in conjunction with a hydropneumatic suspension.
  • the spring cylinders 11 and 12 of the hydropneumatic suspension are connected to one another by the line 38, in which a damping element 50 is integrated.
  • An actuator 55 e.g. B. in the form of a swivel motor, acts on the active mechanical stabilizer 49.
  • FIG. 3 shows a combination of an active hydraulic stabilizer with an air suspension.
  • damping elements 53 and 54 in the lines 25 and 26 installed and air suspension bellows 51 and 52 short-circuited via line 38.
  • Fig. 4 shows a device with an active mechanical stabilizer in connection with an air suspension.
  • the air bellows 51 and 52 are short-circuited by the line 38 with an integrated damping element 50.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Karosserieaufbaus von Kraftfahrzeugen. Jedes Fahrzeugrad (2, 3) ist über ein druckmittelbeaufschlagtes Federungssystem und einen aktiven Stabilisator mit dem Karosserieaufbau (4) verbunden. Durch eine Leitung (38) ist das druckmittelbeaufschlagte Federungssystem beider Fahrzeugseiten verbunden, in dem ein Übertragungsmedium verschoben werden kann. Durch die Verwendung eines flüssigen oder gasförmigen Federungs- bzw. Kraftübertragungsmediums wird bei einer reinen Wankbewegung lediglich das Medium in der Verbindungsleitung verschoben, aber keine Federwirkung ausgeübt.

Description

Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Zur Erhöhung der Wanksteifigkeit von Fahrzeugen werden Stabilisatoren verwendet, die hydraulisch oder mechanisch sein können. Bei Verwendung von mechanischen Stabilisatoren kommt es zu einer ungleichen Belastung der kurveninneren und -äußeren Räder, was zu einem instabilen Fahrverhalten führt. Der aus der DE-OS 19 47 232 bekannte hydropneumati- sehe Stoßdämpfer mit zusätzlichen Gasdruckspeichern zeigt eine Überkreuzverbindung der beiden Achsseiten, wodurch eine wirkungsvollere Verringerung der Aufbauüberneigung erreicht werden kann.
Die Gesamtwanksteifigkeit eines Fahrzeugs setzt sich aus einem Anteil, der durch die Aufbaufederung in Verbindung mit der Spurweite gebildet wird und einem Stabilisatoranteil zusammen.
Der aktive Eingriff an einem Stabilisator zum Zwecke einer Wankstabilisierung des Fahrzeugaufbaus ist sowohl bei mechanischen als auch bei hydraulischen Stabilisatoren möglich. Bei diesen Vorrichtungen wirkt sich jedoch nachteilig aus, daß der aktive Stabilisator gegen die von den Aufbaufedern gebildete Wanksteifigkeit arbeitet und somit viel Energie verbraucht wird. In der EP 536 707 AI wurde dieser Nachteil des hohen Energieverbrauchs durch eine mittige Anordnung von nur einer Gasfeder pro Achse umgangen, da die mittige Gasfeder keinen Anteil an der Gesamtwanksteifigkeit des Fahrzeugs hat. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist jedoch der benötigte Einbauraum und die damit verbundene Einschränkung der Bodenfreiheit in einem konventionellen Fahrzeug.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von
Kraftfahrzeugen darzustellen, bei dem ein oder mehrere aktive mechanische oder hydraulische Stabilisatoren verwendet werden können, um eine aktive Wankstabilisierung des Aufbaus zu erreichen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Energieverbrauch einer solchen Vorrichtung durch gezielte Trennung der Aufgaben Wank- und Hubsteifigkeit zu verringern.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende, gattungsgemäße Federungs- und Wankstabilisie- rungsvorrichtung gelöst.
Durch die Verwendung eines gasförmigen oder flüssigen Federungs- bzw. Kraftübertragungsmediums wird bei einer reinen Wankbewegung lediglich das Medium in einer Verbindungsleitung verschoben, aber keine Federwirkung ausgeübt. Die Aufbaufederung erbringt damit die gesamte Hubsteifig- keit des Fahrzeuges, aber keine Wanksteifigkeit, während die aktiven Stabilisatoren dagegen die gesamte Wanksteifig- keit, aber keine Hubsteifigkeit erbringen.
Durch die Aufteilung der Aufgaben kann der Energieverbrauch der Vorrichtung deutlich reduziert werden. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipge- maß beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung mit einem aktiven hydraulischen Stabilisator in
Kombination mit einer hydropneumatischen Federung;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vor- richtung zur Federung und Wankstabilisierung mit einem aktiven mechanischen Stabilisator in Verbindung mit einer hydropneumatischen Federung;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung mit einem aktiven hydraulischen Stabilisator in Kombination mit einer Luftfederung und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung mit einem aktiven mechanischen Stabilisator in Verbindung mit einer Luftfederung. In der Fig. 1 ist als eine erste vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung, bestehend aus einem hydraulischen Stabilisator und einer hydropneumatischen Federung, zur Federung und Wankstabilisierung mit einer Starrachse 1 und daran befestigten Fahrzeugrädern 2 und 3 dargestellt. Anstelle der Fahrzeugräder 2 und 3 kann auch eine Zwillingsbereifung und anstelle der Starrachse jede weitere Radaufhängung vorgesehen werden. Die Verbindung der Starrachse 1 mit einem Karosserieaufbau 4 erfolgt mittels achsseitiger Gelenke 8, 10, 13, 14 und aufbauseiti- ger Gelenke 41, 42, 43, 44 über zwei Doppelkammerzylinder 5 und 6 und zwei Federzylinder 11 und 12. Der DoppelkämmerZylinder 5 ist mit einer Kolbenstange 7 in dem Gelenk 8 an der Starrachse 1 angelenkt. Analog hierzu greift eine Kol- benstange 9 des DoppelkammerZylinders 6 in dem Gelenk 10 der Starrachse 1 an.
Jeder der Doppelkammerzylinder 5 und 6 weist zwei Zylinderräume 15 und 16 sowie 17 und 18 auf. Die Zylinderräume 15 und 16 sind durch einen Trennkolben 21, die Zylinderräu- me 17 und 18 durch einen Trennkolben 22 voneinander getrennt. Eine Leitung 25 verbindet den Zylinderraum 15 des Doppelkammerzylinders 5 mit dem Zylinderraum 18 des Doppelkammerzylinders 6. In gleicher Weise verbindet eine Leitung 26 den Zylinderraum 16 mit dem Zylinderraum 17. Durch die Leitungen 25 und 26 sind die Doppelkammerzylinder über Kreuz miteinander verschaltet.
An jede der Leitungen 25 und 26 ist über Anschlußleitungen 27 und 28 ein Speicher 29 und 30 angeschlossen. In den Anschlußleitungen 27 und 28 sind Dämpfungselemente 31 und 32 angebracht, die zusätzlich Wankbewegungen abschwächen. Zur aktiven Wankstabilisierung werden die Doppelkammerzylinder 5 und 6 durch einen Aktuator 33, der über An- Schlußleitungen 45 und 46 an die Leitungen 25 und 26 gekoppelt ist, mit Druck beaufschlagt.
Der Aktuator 33 verschiebt Medium von einer Fahrzeugseite zur anderen, wodurch die Wankstabilisierung realisiert wird.
An der Starrachse 1 sind über die Gelenke 13 und 14 die Federzylinder 10 und 11 mit dem Aufbau 4 verbunden. Ein Zylinderraum 19 des Federzylinders 11 ist über eine Leitung 38 mit einem Zylinderraum 20 des Federzylinders 12 verbunden.
Eine Leitung 47 verbindet den Zylinderraum 19 des Federzylinders 11 über ein Dämpfungselement 36 mit einem weiteren Speicher 34. Analog dazu ist der Zylinderraum 20 des Federzylinders 12 über eine Leitung 48, in der ein Dämpfungsele- ment 37 integriert ist, mit einem Speicher 35 verbunden.
Die Federzylinder 11 und 12 der hydropneumatischen Federung sind also über die Leitung 38 kurzgeschlossen und bewerkstelligen die Federung des Aufbaus 4.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zur Federung und Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen zeigt einen aktiven mechanischen Stabilisator 49 in Verbindung mit einer hydropneumatischen Federung. Die Federzylinder 11 und 12 der hydropneumatischen Federung sind durch die Leitung 38 miteinander verbunden, in der ein Dämpfungselement 50 integriert ist. Ein Aktuator 55, z. B. in Form eines Schwenkmotors, wirkt auf den aktiven mechanischen Stabilisator 49 ein.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt eine Kombination eines aktiven hydraulischen Stabilisators mit einer Luftfederung. Dabei sind in den Leitungen 25 und 26 zusätzliche Dämpfungselemente 53 und 54 eingebaut und Luftfederbälge 51 und 52 über die Leitung 38 kurzgeschlossen.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung mit einem aktiven mechanischen Stabilisator in Verbindung mit einer Luftfederung. Die Luftfederbälge 51 und 52 sind durch die Leitung 38 mit integriertem Dämpfungselement 50 kurzgeschlossen.
Bezugszeichen
1 Starrachse 31 Dämpfungselement
2 Fahrzeugrad 32 Dämpfungselement
3 Fahrzeugrad 33 Aktuator
4 Karosserieaufbau 34 Speicher
5 Doppelkammerzylinder 35 Speicher
6 Doppelkammerzylinder 36 Dämpfungselement
7 Kolbenstange 37 Dämpfungselement
8 Gelenk 38 Leitung
9 Kolbenstange 39 Kolbenstange
10 Gelenk 40 Kolbenstange
11 Federzylinder 41 Gelenk
12 Federzylinder 42 Gelenk
13 Gelenk 43 Gelenk
14 Gelenk 44 Gelenk
15 Zylinderraum 45 Anschlußleitung
16 Zylinderraum 46 Anschlußleitung
17 Zylinderraum 47 Leitung
18 Zylinderraum 48 Leitung
19 Zylinderraum 49 mechanischer
20 Zylinderraum Stabilisator
21 Trennkolben 50 Dämpfungselement
22 Trennkolben 51 Luftfederbalg
23 Kolben 52 Luftfederbalg
24 Kolben 53 Dämpfungselement
25 Leitung 54 Dämpfungselement
26 Leitung 55 Aktuator
27 Anschlußleitung
28 Anschlußleitung
29 Speicher
30 Speicher

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Stabilisierung eines Karosserieauf- baus (4) von Kraftfahrzeugen, bei der jedes Fahrzeugrad (2,
3) über ein druckmittelbeaufschlagtes Federungssystem und einen aktiven Stabilisator mit dem Karosserieaufbau (4) verbunden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Leitung (38) die druckmittelbeaufschlagte Federungsvor- richtung beider Fahrzeugseiten verbindet und ein Übertragungsmedium darin verschoben werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer reinen Wankbewegung des Karosserieaufbaus (4) lediglich Übertragungsmedium in der Leitung (38) verschoben, aber keine Federwirkung ausgeübt wird, und das druckmittelbeaufschlagte Federungssystem somit keinen Anteil an der Gesamtwanksteifigkeit der Vorrichtung aufweist .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der fehlende Anteil an der Gesamtwanksteifigkeit durch eine Erhöhung der Steifigkeit des aktiven Stabilisators kompensiert und somit die geforderte passive Gesamtwanksteifigkeit erreicht wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das druckmittelbeaufschlagte Federungssystem ein hydropneumatisches Federungssystem ist und Federzylinder (11, 12) sowie Doppelkammerzylinder (5, 6) aufweist, und die Doppelkammerzylinder (5, 6) durch Leitungen (25, 26), an die jeweils ein Speicher (34, 35) mit einem Dämpfungselement (31, 32) angeschlossen ist, über Kreuz miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß die druckmittelbeaufschlagte Federungsvorrichtung eine Luftfederung ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Leitung (38) ein Dämpfungsven- til (50) integriert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stabilisator ein hydraulischer Stabilisator ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stabilisator ein mechanischer Stabilisator ist.
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