DE3734697A1 - Federungssystem fuer kraftfahrzeuge mit schwenkbar am fahrzeugaufbau angelenkten radfuehrungsgliedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkten Radführungslenkern der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Federungssysteme für Kraftfahrzeuge, bei denen das eine oder das andere oder aber auch beide Enden eines z. B. als Federdämpfer ausgebildeten Feder­ elementes in Abhängigkeit von Betriebsparametern, z. B. von der Fahrzeuglast oder der Fahrgeschwindigkeit, relativ zum Fahrzeugaufbau oder zum Radführungs­ lenker verstellt wird, um über die dadurch bewirkte Veränderung des wirksamen Federhebelarms Einfluß auf den einen oder anderen Fahrzeugparameter, z. B. auf das Fahrzeugniveau, die Aufbaufrequenz und/oder das Dämpfungsmaß zu nehmen, sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt.

So ist beispielsweise aus der DE-PS 9 03 661 ein Federungssystem für Kraft­ fahrzeuge bekannt, bei dem entweder die aufbauseitigen, die radseitigen oder beide Anlenkpunkte von zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Radführungs­ lenkern wirksamen Federelementen im Ruhezustand des Fahrzeugs mittels eines manuell betätigbaren Stellgliedes je nach Fahrzeugzuladung in einem den wirksamen Hebelarm der Federelemente vergrößernden oder verkleinernden Sinne verschoben werden. Bei diesem Federungssystem muß der Fahrzeuglenker also jeweils vor Fahrtantritt entsprechend der gerade vorliegenden Fahrzeugbeladung die Anlenkung der Federelemente manuell verstellen.

Bei einem aus der DE-PS 11 39 036 bekannten anderen Federungssystem für Kraftfahrzeuge sind die zwischen dem Fahrzeugaufbau und den schwenkbar daran angelenkten Radführungslenkern wirksamen Federelemente in Form von Schrauben­ federn mit ihrem einen Ende ortsfest am Fahrzeugaufbau angelenkt, während ihr anderes Ende sich auf einem rollenbewehrten Abstützkörper abstützt, der mittels eines Stellgliedes auf dem Radführungslenker entlang einer dort befindlichen bogenförmigen Führungsbahn lastabhängig in einem den wirksamen Hebelarm der Schraubenfeder vergrößernden oder verkleinernden Sinne verschoben wird. Die zur automatischen Niveaukonstanthaltung erforderliche Auslenkung des Stellgliedes erfolgt durch einen geregelten Steuermotor. Der konstruktive und regelungstechnische Aufwand für dieses bekannte Federungssystem ist erheblich.

Bei einem diesem bekannten Federungssystem sehr ähnlichen anderen, aus der DE-PS 11 18 621 bekannten Federungssystem für Kraftfahrzeuge sind als Feder­ elemente wiederum speziell ausgebildete Schraubenfedern vorgesehen, die zwischen zwei Federtellern angeordnet sind, von denen der eine eine axiale Führungsbuchse und der andere einen in diese Führungsbuchse eintauchenden zylindrischen Führungsdorn trägt. Auch bei diesem Federungssystem ist der aufbauseitige Federteller der Schraubenfeder ortsfest am Fahrzeugaufbau angelenkt. Der radseitige Federteller der Schraubenfeder stützt sich jedoch nicht an einem entlang einer bogenförmigen Führungsbahn verschiebbaren Stütz­ körper ab, sondern ist selbst als bügelförmiger Tragteil ausgebildet und über am Radführungslenker angelenkte Schwenkhebel im den wirksamen Hebelarm der Schraubenfeder vergrößernden oder verkleinernden Sinne relativ zum Rad­ führungslenker verschwenkbar. Die Verschwenkung selbst erfolgt mittels eines von einem Regler in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs gesteuerten hydraulischen, pneumatischen oder elektromagnetischen Stellgliedes.

Bei einem aus der US-PS 38 58 902 bekannten anderen Federungssystem sind die zwischen dem Fahrzeugaufbau und den als Längslenkern ausgebildeten Rad­ führungslenkern wirksamen Federelemente in Form von Federdämpfern mit ihrem einen Ende ortsfest am Längslenker angelenkt. Ihr aufbauseitiges anderes Ende ist dagegen verstellbar am Fahrzeugaufbau angelenkt; es wird lastabhängig entweder entlang einer bogenförmigen Kulissenführung verschoben oder mittels eines am Fahrzeugaufbau schwenkbar angelenkten Schwenkhebels etwa kreisbogen­ förmig verschwenkt, um so zwecks Erzielung eines etwa konstanten Fahrzeug­ niveaus sowie einer etwa konstanten Aufbaufrequenz und Dämpfung (Dämpfungs­ maß) die Größe des wirksamen Hebelarms des Federdämpfers zu verändern.

Das Verschieben bzw. Verschwenken des Federdämpfers erfolgt mittels eines am Federdämpfer selbst oder am Schwenkhebel angreifenden elektromotorischen Stellgliedes, welches von einem am Längslenker montierten Niveaugeber ge­ steuert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Federungssystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, mit dem es ohne Einsatz fremder Energiequellen sowie ohne wesentlichen konstruktiven und regelungstechnischen Aufwand unter Einsatz gebräuchlicher Federdämpfer möglich ist, selbsttätig den wirksamen Hebelarm der Federdämpfer zu ver­ stellen, um dadurch für alle Belastungen des Fahrzeuges insbesondere ein etwa konstantes Fahrzeugniveau aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird also u. a. ein hydraulischer Selbstpumper eingesetzt, der das dynamische Ein- und Ausfedern zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Fahrzeugrädern ausnutzt, um die Länge eines den radseitigen Federdämpfer- Anlenkpunkt verstellenden hydraulischen Stellzylinders in Abhängigkeit von der Zu- oder Entladung des Fahrzeuges selbsttätig zu verändern. Dieser hy­ draulische Selbstpumper ist zugleich Energieerzeuger (Pumpe) und Niveauregler. Prinzipiell ist es natürlich auch möglich, einen pneumatischen Selbstpumper einzusetzen. Die der Fahrzeugfederung dienenden Federdämpfer selbst behalten ihren üblichen konventionellen Aufbau. Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß in den Federdämpfern im Gegensatz zu bekannten selbstpumpenden Federbeinen keine den Komfort verändernden zusätzlichen Temperaturabhängig­ keiten auftreten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten schematisierten Ausführungsbei­ spieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen in zum Teil geschnittener Darstellung

Fig. 1 die Seitenansicht eines schwenkbar am Fahrzeugauf­ bau angelenkten Radführungslenkers mit einem ver­ schwenkbar daran angelenkten Federdämpfer,

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung des die Verschwenkung des Federdämpfers bewirkenden Stellgliedes,

Fig. 3 einen Längsschnitt der in Fig. 2 zur Speisung des Stellgliedes eingesetzten Pumpenvorrichtung,

Fig. 4 ein Schaltungsbeispiel mit zwei separaten Pumpen­ vorrichtungen und

Fig. 5 ein Schaltungsbeispiel mit einer gemeinsamen Pumpen­ vorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen um eine Lenkerdrehachse 12 schwenkbar am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 2 angelenkten Radführungslenker 1 und ein Federelement 3 in Form eines Federdämpfers, welcher mit seinem oberen Ende raumfest am Fahrzeugaufbau 2 und mit seinem unteren Ende an einem Schwenkhebel 4 angelenkt ist, welcher seinerseits an einer Konsole 11 o. ä. des Radführungslenkers 1 angelenkt und um diese in einer senkrecht zur Lenkerdrehachse 12 verlaufenden Vertikalebene verschwenkbar ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Radführungslenker 1 um einen Längslenker, dessen Lenkerdrehachse 12 also quer zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Hierbei kann es sich auch um einen Längslenker handeln, der Teil einer bekannten Verbund- oder Koppel­ lenkerachse ist, bei dem also die beiden Längslenker der Achse über eine tordierbare, aber biegesteife Querstrebe miteinander verbunden sind. Grundsätz­ lich könnte es sich bei dem Radführungslenker auch um einen Quer- oder Schräg­ lenker handeln, bei dem dann die Lenkerdrehachse in Fahrzeuglängsrichtung bzw. schräg dazu verliefe.

Das Federelement 3 wird durch einen konventionellen Federdämpfer gebildet, dessen Teleskopstoßdämpfer mit 31 und dessen sich mit einem Ende am Dämpfer­ rohr und mit dem anderen Ende an der Kolbenstange abstützende Schraubenfeder mit 32 beziffert ist.

Das radführungslenkerseitige Ende des Federdämpfers 3 kann durch den Schwenk­ hebel 4 kreisbogenförmig verschwenkt werden, wozu am Schwenkhebel ein nur angedeutetes Stellglied 53 angreift. Dieses wird - wie durch den Doppelpfeil angedeutet - beladungsabhängig nach Bedarf entweder zwecks Vergrößerung des wirksamen Hebelarms des Federdämpfers 3 zum freien Lenkerende hin, d. h. nach rechts, oder zwecks Verringerung des wirksamen Hebelarms des Federdämpfers zur Lenkerdrehachse 12 hin, d. h. nach links verschoben.

Wie Fig. 2 zeigt, ist das den Schwenkhebel 4 lastabhängig verschwenkende Stellglied als in seiner Länge verstellbarer hydraulischer Stellzylinder 5 ausgebildet, der mit seinem einen Ende, hier mit seinem Zylindergehäuse, am Radführungslenker 1 und mit seinem anderen Ende, hier mit seiner Kolben­ stange 53, am Schwenkhebel 4 angreift. Der die Kolbenstange 53 tragende Trennkolben des Stellzylinders ist mit 52 beziffert.

Die Arbeitskammer 51 des hydraulischen Stellzylinders 5 wird über eine nicht weiter bezifferte Hydraulikleitung aus einer selbstpumpenden, d. h. keine äußere Energiequelle benötigenden Pumpenvorrichtung 6 gespeist. Diese Pumpen­ vorrichtung wird allein durch die während des dynamischen Ein- und Ausfederns auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeugaufbau 2 und dem Rad­ führungsglied 1 mechanisch betätigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Pumpenvorrichtung 6 - unterhalb des Radführungslenkers 1 etwa koaxial zum Stellglied 5 liegend - mit ihrem Pumpengehäuse 61 am Radführungslenker 1 und mit ihrer den Pumpenkolben 63 tragenden Kolbenstange 62 am Fahrzeugauf­ bau 2 angelenkt. Prinzipiell ist es auch möglich, diese Pumpeneinheit mit dem vorhandenen Aufbaudämpfer zu einer Baueinheit zusammenzufassen.

Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt schematisch ein denkbares Ausführungsbei­ spiel einer geeigneten selbstpumpenden Pumpenvorrichtung mit innerer Niveau­ regulierung. Die stark schematisierte Pumpenvorrichtung 6 besitzt zwei im axialen Abstand zueinander angeordnete Durchlässe 64 und 65, die über nicht weiter bezifferte Rückschlagventile mit der zur Arbeitskammer 51 des hy­ draulischen Stellzylinders 5 führenden Hydraulikleitung verbunden sind. Über diese Auslässe wird zum einen beim dynamischen Ein- und Ausfedern so lange, wie statisch das Fahrzeugniveau unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, Hydraulikmedium in die Arbeitskammer 51 des Stellzylinders 5 gepumpt und andererseits so lange, wie statisch das Fahrzeugniveau oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, Hydraulikmedium aus der Arbeitskammer 51 in die Pumpenvorrichtung abgelassen. Dabei wird je nach Bedarf über die mit einem Rückschlagventil versehene Bohrung 66 Druckmedium aus einem unter Atmosphären­ druck stehenden Ausgleichsbehälter 60 angesaugt bzw. über eine Bohrung 67 in diesen Ausgleichsbehälter gedrückt. Im Pumpenkolben 63 ist noch eine die beiden durch den Pumpenkolben voneinander getrennten Kammern miteinander verbindende Bohrung 69 angeordnet. Diese wird beim Ausfahren des Pumpen­ kolbens 63 durch einen in einer Sackbohrung dieses Kolbens angeordneten Stehkolben 68 verschlossen, bevor durch den Pumpenkolben 63 der radiale Durchlaß 64 freigegeben wird. Durch entsprechende gegenseitige Anpassung und Zuordnung der einzelnen Elemente und Bohrungen der Pumpenvorrichtung können in einfacher Weise die Niveauwerte festgelegt werden, bei deren Unter­ schreiten Hydraulikmedium in die Arbeitskammer 51 gepumpt bzw. bei deren Überschreiten Hydraulikmedium aus dieser Arbeitskammer abgelassen wird.

Um die Federdämpfer 3 in gewünschter Weise verschwenken zu können, greift an jedem der Federbeine ein Stellglied 5 an. Jedem dieser Stellglieder kann dabei wie in Fig. 2 eine eigene selbstpumpende Pumpenvorrichtung 6 zugeordnet werden. In Fig. 4 ist eine entsprechende Schaltungsanordnung schematisch dargestellt.

Es ist aber auch möglich, den hydraulischen Stellzylindern 5′ der Federelemente einer Achse jeweils eine gemeinsame selbstpumpende Pumpenvorrichtung 6′ zuzuordnen, wie dies schaltungstechnisch in Fig. 5 schematisch angedeutet ist. In diesem Falle besitzen die hydraulischen Stellzylinder 5′ nicht wie in Fig. 2 nur eine, sondern zwei Arbeitskammern 51′ und 54, die durch einen die Kolbenstange 53′ tragenden Trennkolben 52′ voneinander getrennt sind. Die beiden Arbeitskammern sind dabei jeweils über Kreuz miteinander verbunden, d. h. die schwenkhebelseitige Arbeitskammer 54 des einen Stellzylinders ist mit der radführungslenkerseitigen Arbeitskammer 51′ des anderen Stell­ zylinders verbunden und umgekehrt. In eine der beiden kreuzförmigen Verbin­ dungsleitungen 7 ist die den beiden Stellzylindern gemeinsame selbstpumpende Pumpenvorrichtung 6′ zwischengeschaltet. Die Pumpenvorrichtung 6′ pumpt dabei z. B. im Bedarfsfalle hydraulisches Druckmedium aus der Arbeitskammer 54 des oberen Stellzylinders 5′ in die Arbeitskammer 51′ des unteren Stell­ zylinders, wodurch die Trennkolben 52′ und damit auch die Kolbenstangen 53′ beider Stellzylinder - die wirksame Länge der Stellglieder vergrößernd - um das gleiche Maß nach rechts ausgelenkt werden.

Claims (4)

1. Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit schwenkbar am Fahrzeugaufbau ange­ lenkten Radführungslenkern, mit zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Rad­ führungslenkern wirksamen Federelementen, vorzugsweise in Form von Feder­ dämpfern, deren eines Ende jeweils ortsfest am Fahrzeugaufbau und deren anderes Ende jeweils am freien Ende eines am Radführungslenker angelenkten Schwenkhebels oder einer Linearführungsbahn angelenkt ist, der zwecks Auf­ rechterhaltung eines etwa konstanten Fahrzeugniveaus und einer etwa konstanten Aufbaufrequenz mittels eines Stellgliedes - unter Änderung des wirksamen Federhebelarms - in einer etwa senkrecht zur Drehachse des Radführungslenkers verlaufenden Vertikalebene verschwenkbar ist, gekennzeichnet durch folgende zum Teil bekannte Merkmale:

• a) Das Stellglied ist als in seiner Länge verstellbarer hydraulischer Stell­ zylinder (5, 5′) ausgebildet, der einenends am Radführungslenker (1) oder karosseriefest und anderenends am Schwenkhebel (4) angelenkt ist.
• b) Der Schwenkhebel (4) ist räumlich derart ausgerichtet und sein Schwenk­ bereich derart bemessen, daß der an ihm angelenkte hydraulische Stellzylin­ der (5, 5′) vom Federelement (3) über den Schwenkhebel (4) in allen Schwenkpositionen auf Druck beaufschlagt ist.
• c) Die Arbeitskammer des hydraulischen Stellzylinders ist mit einer durch Relativbewegungen zwischen Fahrzeugaufbau und Radführungsglied mechanisch angetriebenen Pumpenvorrichtung (6, 6′) verbunden, durch welche beim dynamischen Ein- und Ausfedern einerseits so lange, wie statisch das Fahrzeugniveau unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, Hydraulikmedium in die Arbeitskammer gepumpt wird, und andererseits so lange, wie statisch das Fahrzeugniveau oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, Hydraulik­ medium aus der Arbeitskammer in die Pumpenvorrichtung abgelassen wird.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem hydraulischen Stellzylinder eine eigene Pumpenvorrichtung (6) zugeordnet ist.

3. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den hydraulischen Stellzylindern der Federelemente einer Achse eine gemeinsame Pumpenvorrichtung (6′) zugeordnet ist.

4. Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellzylinder (5′) jeweils zwei durch einen Stellkolben (52′) getrennte Arbeitskammern (51′, 54) besitzen, wobei jeweils über Kreuz die schwenkhebelseitigen Arbeitskammern (54) mit den radführungs­ lenkerseitigen Arbeitskammern (51′) in Verbindung stehen, und daß die gemeinsame Pumpenvorrichtung (6′) in eine der kreuzförmigen Verbindungsleitungen (7) zwischengeschaltet ist.