DE60000240T2

DE60000240T2 - Ergänzende Federung für gepanzerte Fahrzeuge

Info

Publication number: DE60000240T2
Application number: DE2000600240
Authority: DE
Inventors: Frederic Duchatelet
Original assignee: CARAT DUCHATELET LIEGE SA
Current assignee: CARAT DUCHATELET LIEGE SA
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2020-08-12
Also published as: EP1188588B8; EP1188588A1; EP1188588B1; DE60000240D1

Description

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Aufhängungssystem für in Serie hergestellte Kraftfahrzeuge, an denen Umänderungen vorgenommen worden sind, wie etwa die Einrichtung einer Panzerung, die zu einer Gewichtserhöhung der besagten Fahrzeuge führen.
Insbesonders betrifft die Erfindung eine umgeänderte Aufhängung für gepanzerte Fahrzeuge, deren ursprüngliche Aufhängung eine aktive Aufhängung ist.

Technologischer Hintergrund und Stand der Technik

Die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs dient dazu, den Kontakt zwischen Boden und Rädern aufrecht zu erhalten, um dem Fahrer die Kontrolle über sein Fahrzeug zu gewährleisten. Sie muss diese Funktion erfüllen, indem sie ein Maximum an Komfort für die Passagiere liefert, und indem sie die Bestandteile des Fahrzeugs durch eine gute Schockabsorption vor den Unebenheiten der Strasse schützt.
Außerdem muss die Aufhängung, um gute Leistungen bei der Straßenlage zu gewährleisten, die horizontale Lage des Fahrzeugs, soweit wie dies möglich ist, aufrecht erhalten werden, das heißt, sie muss das Stampfen beziehungsweise das Schwanken in den Kurven und beim Bremsen sowie beim Beschleunigen in einem maximalen Umfang beschränken.
Um diesen verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, setzt sich die Aufhängung eines modernen Fahrzeugs hauptsächlich aus den verschiedenen nachfolgenden Elementen zusammen:
- Gelenkverbindungen zwischen Rädern und Fahrwerk, um einen Ausschlag der Räder in Bezug auf das Fahrwerk zu erlauben;
- Federn, um das Fahrzeug zu tragen und um die Räder permanent gegen den Boden zu drücken;
- Stossdämpfer, um die bei ihrem Zusammendrücken oder bei ihrer Entspannung in den Federn aufgestaute Energie, die dazu tendiert die Federn zurückschnellen zu lassen, zu aufzufangen.
Außerdem kann die Aufhängung ein Stabilisationssystem aufweisen, das meistens ein System aus Torsionsstäben ist, welche die linken und die rechten Räder einer selben Achse miteinander verbindet und eine reaktive Kraft erzeugt, wenn der Ausschlag der Aufhängung links anders ist als rechts.
Die heut am meist verbreiteten Systeme, sind die passiven Systeme, die immer die gleichen Reaktionsmerkmale aufweisen. Es sind jedoch weiterentwickelte Systeme bekannt, die "aktive Aufhängungen" genannt werden.
Eine aktive Aufhängung ist eine Vorrichtung, die eine aktive Steuerung der Aufhängung erlaubt, indem sie das Fahrzeug stabilisiert, und indem sie seine Aufhängung, besonders seine Dämpfung, dadurch an den Zustand der Strasse oder an die Fahrbedingungen anpasst, dass sie die an sich bekannten Mittel des Drucks und der Dämpfung, die zum Beispiel hydraulisch oder elektromagnetisch sein können, zum Einsatz bringt. Zu jedem Zeitpunkt liefern diese Hilfsmittel Kräfte, welche den auf das Fahrwerk wirkenden Trägheitskräften oder den externen Kräften, die durch die Oberfläche der Strasse weitergeleitet werden, entgegenwirken.
Diese Vorrichtung stützt sich auf eine Steuerung, im Allgemeinen durch eine elektronische Regulierung, die sich aus der Analyse von verschiedenen Parametern ergibt, die mit Hilfe von Stellungs- oder Beschleunigungsanzeigern gemessenen werden, um beispielsweise immer den besten Kompromiss zwischen Komfort und Straßenlage zu sichern, oder auch um die feste Lage unter allen Umständen aufrecht zu erhalten, oder sogar um noch einfacher die Bodenfreiheit trotz der Veränderungen der Belastung beizubehalten.
Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs ist auf jeden Fall ein ausschlaggebender Parameter. Während es im Fall einer passiven herkömmlichen Aufhängung ausreicht, die Kraft der Federn und die Dämpfungskurven anzupassen, ist der Fall einer aktiven Aufhängung komplexer, weil, falls die Merkmale der Federn und der Stossdämpfer verändert, werden, die Lenkungsalgorithmen der Aufhängung folgerichtig auch geändert werden müssen. Das Gleiche gilt für die Steuerungsparameter des Systems im Fall der sich an Bord befindlichen Diagnose.
Um die Unannehmlichkeiten der durch die Panzerung gegebenen Gewichtsüberbelastung zu kompensieren, ist es für den Fachmann naheliegend, die Verstärkung der ursprünglichen aktiven Elemente vorzuschlagen, zum Beispiel der pneumatischen Federn im Bereich ihrer Dimensionierung, kombiniert mit angepassten Umänderungen des Steuerungssystems.
Der Anmelder hat sich im Rahmen seiner Tätigkeiten der Panzerung von Luxuslimousinen eine alternative Lösung für dieses Problem ausgedacht, die in einer zusätzlichen Aufhängung zu der ursprünglichen Aufhängung besteht, ohne an dieser eigentlichen ursprünglichen Aufhängung etwas zu verändern, was zum Zweck hat, die sich aus der Panzerung ergebende Überlastung gegenüber dem aktiven Steuerungssystem zu überdecken.

Ziele der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt hiermit die Aufgabe zugrunde, ein neues, aktives Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge zu liefern, die eine permanente oder eine zeitweilige Gewichtsüberlastung aufweisen, besonders für gepanzerte Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung hat zum zusätzlichen Ziel, die sich aus der Panzerung ergebende Überlastung gegenüber der ursprünglichen, aktiven Aufhängung des Fahrzeugs zu maskieren, und es auf diese Weise zu erlauben, einerseits die Merkmale der physischen Bestandteile der ursprünglichen Aufhängung beizubehalten, und andererseits ihre Funktion zu gewährleisten, ohne dass eine Veränderung der Algorithmen oder der Steuerungsparameter notwendig ist.
Schlussendlich muss die Aufhängung gemäß der Erfindung die notwendige Kraft aufbringen für das Tragen der Last der Panzerung und für die Dämpfung, die zur dynamischen Steuerung derselben in der bestmöglichen Harmonie mit dem ursprünglichen Aufhängungssystem des Fahrzeugs notwendig ist, welches in der Vorrichtung gemäss der Erfindung eingegliedert bleibt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues, aktives Aufhängungssystem für vorzugsweise in Serie hergestellte Kraftfahrzeuge, die ein permanentes Übergewicht aufweisen, wie dies durch Panzerungselemente hervorgerufen wird, oder bei denen eine zeitweilige Überlastung in Bezug auf das ursprüngliche Gewicht vorhanden ist, und die mit einer ursprünglichen, aktiven Aufhängung versehen sind, wobei die aktive Aufhängung Steuerungsmittel aufweist, welche die Stabilisierung des Fahrzeugs und die Anpassung der Aufhängung an die Fahrbedingungen und an den Zustand der Strasse erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass das System außerdem zusätzliche passive Aufhängungsmittel aufweist, die auf der Höhe eines jeden Rads auf wenigstens einer der Achsen angebracht sind, und dass dieselben so ausgelegt sind, dass die Überlastung an Masse gegenüber dem besagten Steuerungsmittel maskiert wird, solcherart dass die Steuerungsmittel ihre Funktion auf ähnliche Art und Weise erfüllen wie bei den ursprünglichen Bedingungen.
Man versteht unter Überdeckung der besagten Überlastung gegenüber den Steuerungsmitteln die Tatsache, dass die zusätzlichen, passiven Aufhängungsmittel eine Verteilung der gesamten Masse des Fahrzeugs erlauben, durch eine "Wiederaufnahme" der überschüssigen Masse, derart dass die Elemente der ursprünglichen, aktiven Aufhängung nur einen Teil dieser gesamten Masse tragen, was ungefähr der ursprünglichen Masse entspricht. So wirken, in dem abgeänderten Fahrzeug, die Steuerungsmittel spezifisch auf die ursprüngliche Aufhängung, welche virtuell eine gegenüber der ursprünglichen Masse gleichwertige Masse trägt.
Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzen die zusätzlichen, passiven Aufhängungsmittel zylindrische Schraubenfedern, Torsionsstäbe, pneumatische Federn oder Blattfedern sowie Stossdämpfer, die entlang den ursprünglichen Aufhängungsstreben angebracht sind.
Es ist von Vorteil wenn die Torsionsstäbe jeweils transversal gelegen sind und vorne sowie längsseitig an der Wiege des Fahrgestells montiert sind, und hinten an der Karosserie montiert sind.
An jedem Rad wird der Ausschlag der Aufhängung vorzugsweise an den Torsionsstab weitergeleitet, vorne durch wenigstens einen Schwingarm, der mit dem unteren Arm der Aufhängung verbunden ist, und hinten durch direkte Aufmontierung des beweglichen Teils auf den unteren Arm.
In besonders vorteilhafter Weise ist ein jeder zusätzlicher Stossdämpfer an dem entsprechenden Kotflügel des Fahrzeugs befestigt, und an dem entsprechenden unteren Aufhängungsarm festgemacht, vorzugsweise vermittels des besagten Schwingarms vorne und auf direkte Weise hinten.
Des weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise wenigstens einen Stabilisator auf.
Weiterhin, laut Erfindung, werden die Merkmale der physischen Bestandteile der besagten ursprünglichen, aktiven Aufhängung beibehalten, sowie auch die Algorithmen und die Steuerungsparameter der besagten ursprünglichen, aktiven Aufhängung.
In der Praxis ist das aktive Aufhängungssystem gemäss der Erfindung vorzugsweise in ein gepanzertes Kraftfahrzeug eingegliedert.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 stellt eine sehr schematische, perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs dar, welches mit einer aktiven, entsprechend der vorliegenden Erfindung modifizierten Aufhängungsvorrichtung ausgestattet ist.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, schematisch in Fig. 1 dargestellt, ist in einem Fahrzeug des Typs Mercedes®, Klasse S. Serie W220 verwirklicht worden. Dieses Fahrzeug weist ursprünglich eine aktive Aufhängung 1 durch pneumatische Federn mit variablem Druck und anpassbarer Dämpfung auf der Höhe eines jeden Rads auf. Ein elektronisches Steuerungssystem 8, über Mikroprozessor oder Mikrosteuerung betätigt, wird mit Stellungsanzeigern, auf der Höhe der Aufhängungsorgane 1 gelegen, und mit auf diese einwirkenden Aktivierungsmitteln verbunden. An dem Fahrzeug sind nach der Herstellung Veränderungen vorgenommen worden, um seine Panzerung zu gewährleisten, was einem zusätzlichen Gewicht von 1 bis 1,5 Tonnen gleichkommt.
Die Umänderungen lassen sich wie folgt darstellen:
- Federn, die den Überschuss an Masse tragen, bestehen der Form nach aus Torsionsstäben 2, 3 mit einer einstellbaren Vorbelastung. Diese Torsionsstäbe sind jeweils transversal gelegen und vorne an der Wiege des Fahrgestells montiert und längsseitig gelegen, hinten sind sie an der Karosserie montiert. Die Verankerung dieser Torsionsstäbe 2, 3 im Fahrwerk wird in der Fig. 1 durch die Symbole "geerdet" dargestellt. Der Ausschlag der Aufhängung wird vorne an den Torsionsstab 2 durch ein System von Schwingarmen 4 weitergeleitet, die mit dem unteren Aufhängungsarm 5 verbunden sind, und hinten durch die direkte Montage des beweglichen Teils 3 an den unteren Arm 6;
- zusätzliche Stossdämpfer 7, welche die Bewegung der Panzerungsmassen steuern, sind entlang den ursprünglichen Aufhängungsstreben 1 gelegen, und sie sind in den Kotflügeln (nicht dargestellt) befestigt und an den unteren Armen 5, 6 festgemacht, ggf. vermittels des Systems von Schwingarmen 4 vorne und auf direkte Weise hinten;
- der ursprüngliche vordere Stabilisator ist durch einen Stab mit einer anderen Geometrie und anderen Ausmaßen (nicht dargestellt) ersetzt worden.
Die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Lösung stellt eine vorteilhafte Alternative zu der in diesem präzisen Fall von dem Erbauer festgehaltenen Lösung dar, und das Fahrzeug weist zum Beispiel vorne eine Verstärkung der ursprünglichen Aufhängung auf, und zwar durch veränderte, pneumatische Federn, und hinten durch veränderte, pneumatische Federn, die durch klassische zylindrische Schraubenfedern dupliziert sind.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Aufhängung erlaubt es, zu hohe Druckwerte in den ursprünglichen, pneumatischen Federn zu vermeiden, und sie hindert so das Fahrzeug daran, unter der Belastung der Panzerung nachzugeben. Sie liefert eine dynamische Steuerung, derart dass die Qualitäten des Komforts und der Straßenlage gewahrt sind, trotz höheren Gewichts, und sie erlaubt dem aktiven Steuerungssystem des Fahrzeugs normal zu funktionieren, dies über eine Beibehaltung der Höhe des Chassis und einer anpassbaren Stoßdämpfung.
Des weiteren kann das System mit Hilfe von einigen Umänderungen in der Anordnung der ursprünglichen Bestandteile übertragen werden auf den Mercedes®, der Klasse S, Serie W220 mit einer Aufhängung durch zylindrische Schraubenfedern und mit einer passiven Dämpfung mit aktiver Steuerung der festen Lage mit Hilfe von hydraulischen Winden (System ABC).

Claims

1. Vorrichtung zur aktiven Aufhängung für Kraftfahrzeuge, die vorzugsweise in Serie hergestellt werden und die ein permanentes Übergewicht, wie dies durch Panzerelemente hervorgerufen wird, oder eine zeitweilige Überlastung in Bezug auf das Ausgangsgewicht aufweisen, Vorrichtung die mit einer aktiven ursprünglichen Aufhängung (1) ausgestattet ist, wobei die aktive Aufhängung Steuerungsmittel (8) enthält, welche die Stabilisierung des Fahrzeuges und die Anpassung der Aufhängung an die Fahrbedingungen und an den Zustand der Straße erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner zusätzliche Mittel einer passiven Aufhängung (2, 3, 4, 7) aufweist, welche auf der Höhe eines jeden Rades an mindestens einer Achse angeordnet sind und welche so ausgelegt sind, dass die besagte Überlastung gegenüber den Steuerungsmitteln (8) auf eine derartige Weise überdeckt ist, dass die Steuerungsmittel ihre Funktion auf eine Art und Weise erfüllen, die ähnliche ist wie diejenige der Ausgangsbedingungen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel einer passiven Aufhängung zylindrische Schraubenfedern, Torsionsstäbe, pneumatische Federn oder Blattfedern (2, 3) aufweisen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten zusätzlichen Mittel einer passiven Aufhängung Stoßdämpfer (7) aufweisen, die entlang den ursprünglichen Aufhängungsstreben angeordnet sind.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsstäbe jeweils transversal gelegen sind und vorne (2) sowie längsseitig an der Wiege des Fahrgestells montiert sind, und hinten (3) an der selbsttragenden Karosserie montiert sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem jeden Rad der Ausschlag der Aufhängung an den Torsionsstab (2, 3) übertragen wird, vorne durch mindestens einen Schwingarm (4), der an dem unteren Aufhängungsarm (5) befestigt ist, und hinten durch das direkte Montieren des beweglichen Teils (3) auf den unteren Arm (6).

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zusätzliche Stoßdämpfer (7) in der entsprechenden Seitenwange des Kotflügels des Fahrzeuges befestigt ist und an dem entsprechenden unteren Aufhängungsarm (5, 6) festgemacht ist, vorzugsweise über den Schwingarm (4) vorne und auf direkte Weise hinten -

7. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Stabilisator umfasst.

8. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale der physischen Komponenten der ursprünglichen aktiven Aufhängung beibehalten werden.

9. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Algorithmen und die Steuerungsparameter der ursprünglichen aktiven Aufhängung beibehalten werden.

10. Gepanzertes Kraftfahrzeug, das mit einer aktiven Aufhängung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.