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Dokumentenidentifikation DE69433746T2 30.09.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000760911
Titel FAHRZEUGRADAUFHÄNGUNG MIT HYDRAULISCHEN FEDERN UND DARAUF BEZOGENES STEUERGERÄT
Anmelder LiquidSpring Technologies, Inc., Santa Fe Springs, Calif., US
Erfinder MEYER, Richard J., Fullerton, US;
DAVIS, W., Leo, Dallas, US
Vertreter Jeck . Fleck . Herrmann Patentanwälte, 71665 Vaihingen
DE-Aktenzeichen 69433746
Vertragsstaaten AT, DE, ES, FR, GB, IE, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.05.1994
EP-Aktenzeichen 949244446
WO-Anmeldetag 27.05.1994
PCT-Aktenzeichen PCT/US94/06088
WO-Veröffentlichungsnummer 0095033142
WO-Veröffentlichungsdatum 07.12.1995
EP-Offenlegungsdatum 12.03.1997
EP date of grant 28.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse F16F 5/00
IPC-Nebenklasse B60G 11/26   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Fahrzeugaufhängungsvorrichtung und insbesondere gemäß einer bevorzugten Ausbildung eine Fahrzeugaufhängungsvorrichtung mit hydraulischen Federn, bei der die Feder- und Dämpfungskennlinien jeder hydraulischen Feder während des Fahrzeugbetriebs in Abhängigkeit von gemessenen Änderungen der Hydraulikfeder- und Fahrzeugbetriebsparameter mittels eines Rechners eingestellt werden.

In der Vergangenheit sind verschiedene Vorschläge für das Ersetzen der üblichen, hydraulischen Stoßdämpfer und Anordnungen mit äußeren Schraubenfedern in Fahrzeugaufhängungsvorrichtungen durch kompaktere Vorrichtungen gemacht worden, die als hydraulische Federn bekannt sind. Eine hydraulische Feder weist generell ein Zylindergehäuse mit einer Innenkammer, in der eine zusammendrückbare Flüssigkeit enthalten ist, einen in der Kammer hin- und hergehend angeordneten Kolben und eine in die Kammer und aus der Kammer axial bewegbare Stangenvorrichtung auf, die am Kolben befestigt ist und die einen Außenlängsteil aufweist, der aus einem der Gehäuseenden nach außen ragt. Die Hydraulikfeder ist betriebsmäßig zwischen dem Fahrzeugrahmen und einer zugeordneten Radtraganordnung angeordnet, und die zusammendrückbare Flüssigkeit in der Hydraulikfeder erzeugt sowohl eine Federkraft als auch eine Dämpfungskraft in der Fahrzeugaufhängungsvorrichtung aufgrund der relativen axialen Verschiebung zwischen der Stangenanordnung und dem Gehäuse der Hydraulikfeder, wobei diese Verschiebung durch die relative vertikale Verschiebung zwischen dem Rad und dem Rahmen verursacht wird. Eine detailliertere Beschreibung des generellen Aufbaus und der Betriebsweise einer Hydraulikfeder, die in einer Fahrzeugaufhängungsvorrichtung eingebaut ist, kann der US-Anmedung mit der Seriennummer 941 289 und dem Titel „Fluid Suspension Spring And Damper For Vehicle Suspension System" entnommen werden.

Verschiedene Mechanismen sind für das selektive Einstellen der Federkraft- und/oder der Dämpfungskraftkennlinien von Hydraulikfedern für Einstellungen vorgeschlagen worden, die während des Fahrzeugbetriebs im Wesentlichen konstant bleiben, bis sie im Ruhezustand des Fahrzeugs wieder neu eingestellt werden. Daher stellen diese im Wesentlichen feste Federkraft- und Dämpfungskraftkennlinien bestenfalls vorbestimmte Kompromisseinstellungen dar, die derart angepasst sind, dass sie einen oft weiten Bereich von Straßenzuständen und Fahrzeugbetriebseingaben (wie Lenkungseingabe, Bremskräfte, Fahrzeuggeschwindigkeit usw.) bewältigen, die während des Betriebs des Fahrzeugs auftreten.

Daraus folgt, dass es wünschenswert ist, eine Fahrzeugaufhängungsvorrichtung mit Hydraulikfedern vorzusehen, bei der die Federkraft- und Dämpfungskraftkennlinien während des Fahrzeugbetriebs automatisch eingestellt werden, um die Änderungen sowohl der Straßenzustände und Fahrzeugbetriebseingaben oder einer beliebigen Kombination davon zu kompensieren. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine derartige Vorrichtung zu schaffen.

Die US 5 152 547 offenbart eine Hydraulikfeder, die eine zusammendrückbare Flüssigkeit verwendet, Federkräfte und Dämpfungskräfte erzeugt und eine Doppelkolbenanordnung, die einen Hauptzylinder mit einer Aufschlagkammer und einer Rückschlagkammer aufweist, und einen Drehmesswertgeber umfasst, der die Flüssigkeitsströmung zwischen der Aufschlagkammer und der Rückschlagkammer steuert, damit die Dämpfungskennlinien der Hydraulikfeder verändert werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen.

Um die Prinzipien der Erfindung auszuführen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine verbesserte Fahrzeugaufhängungsvorrichtung mit Hydraulikfedern vorgesehen, wobei in dieser Fahrzeugaufhängungsvorrichtung während des Fahrzeugbetriebs die Feder- und Dämpfungskraftkennlinien jeder Hydraulikfeder aufgrund von gemessenen Änderungen entweder in der Hydraulikfederkennlinie oder der Fahrzeugbetriebskennlinie oder in beiden Kennlinien mittels eines Rechners stetig eingestellt werden.

Jede Hydraulikfeder weist ein Gehäuse mit einer Zylinderkammer auf, in der ein Kolben hin- und hergehend angeordnet und die in eine Aufschlagunterkammer und eine Rückschlagunterkammer aufgeteilt ist. Eine langgestreckte, hohle Stangenvorrichtung ist koaxial mit dem Kolben verbunden und wird in gleitender und abdichtender Weise vom Gehäuse getragen und in diesem axial hinein- und herausgeführt. Diese Stangenvorrichtung weist einen aus dem Gehäuse nach außen vorstehenden Außenlängsteil auf. Eine geeignete, zusammendrückbare Flüssigkeit ist in der Aufschlagkammer und der Rückschlagkammer sowie im Innern der Stangenvorrichtung angeordnet. Ein Dämpfungsbypass verbindet die Aufschlagkammer und die Rückschlagkammer im Gehäuse miteinander und wird durch eine Innenstangenkammer, ein erstes Paar aus Fluiddurchgangsöffnungen, die durch die Stangenvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Rückschlagkammerseite des Kolbens angeordnet sind, und ein zweites Paar aus radial verlaufenden Fluiddurchgangsöffnungen gebildet, die durch die Stangenvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Aufschlagkammerseite des Kolbens angeordnet sind. Eine erste Drehventilanordnung und eine zweite Drehventilanordnung sind in der Stangenkammer angeordnet und können selektiv und unabhängig voneinander betrieben werden, damit die betreffende Strömung der zusammendrückbaren Flüssigkeit durch das erste Stangenöffnungspaar und das zweite Stangenöffnungspaar gemessen werden kann.

Jede der Hydraulikfedern ist mit ihrem langgestreckten Außenstangenvorrichtungsteil am Fahrzeugrahmen und mit ihrem Zylinder an einer zugeordneten Radanordnung derart befestigt, dass eine vertikale Auslenkung der Radanordnung in Bezug auf den Rahmen eine entsprechende axiale Verschiebung zwischen der Stangenvorrichtung und dem Gehäuse hervorgerufen und die zusammendrückbare Flüssigkeit veranlasst wird, Feder- und Dämpfungskräfte auszuüben, die der vertikalen Radverschiebung fließend und reagierend entgegenwirken. Erste Steuermittel, zweite Steuermittel und dritte Steuermittel sind vorgesehen und sind entsprechend betreibbar, um in selektiver und unabhängiger Weise die erste Ventilanordnung und die zweite Ventilanordnung so zu betreiben, dass die Strömung der zusammensdrückbaren Flüssigkeit durch das erste Stangenöffnungspaar und das zweite Stangenöffnungspaar gemessen wird, damit das effektive Volumen und der Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit selektiv geändert werden können.

Es sind Mittel zur Erzeugung von Signalen vorgesehen, die auf Parameter für den Betrieb der Hydraulikfedern bezogen sind und ein erstes Signal, das die betreffende axiale Position des Kolbens in der Gehäusekammer anzeigt, ein zweites Signal, das den Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Rückschlagunterkammer anzeigt, ein drittes Signal, das den Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Aufschlagunterkammer anzeigt, und ein viertes Signal umfassen, das den Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Stangenvorrichtungskammer anzeigt. Ferner sind Mittel zur Erzeugung von Signalen vorgesehen, die für Parameter für den Fahrzeugbetrieb stehen und in kennzeichnender Weise Signale umfassen, die die Straßenkontur vor dem sich bewegenden Fahrzeug, den Sinn und die Größe der Lenkungseingabe für das Fahrzeug, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die auf das Fahrzeug ausgeübte Bremskraft anzeigen.

Die Rechnermittel empfangen die Signale, die für die Parameter für den Hydraulikfederbetrieb stehen, und die Signale, die für die Parameter für den Fahrzeugbetrieb stehen, und erzeugen aufgrund dieser Signale Ausgangssignale, die für den Betrieb der ersten, zweiten und dritten Steuermittel in einer Weise verwendet werden, bei der die Feder- und Dämpfungskennlinien jeder Hydraulikfeder während des Fahrzeugbetriebs automatisch eingestellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt eines Teils einer Fahrzeugaufhängungsvorrichtung, die durch einen Rechner gesteuerte Hydraulikfedern aufweist und die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, und

2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Hydraulikfederteil der Vorrichtung längs der Linie 2-2 in 1.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungen

In 1 ist ein Teil einer mit Hydraulikfedern arbeitenden Fahrzeugaufhängungsvorrichtung 10 schematisch dargestellt, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert und in repräsentativer Weise eine Hydraulikfeder 12 an jedem Fahrzeugrad aufweist, die generell vertikal ausgerichtet und vom Doppelstangenendtyp ist. Die Hydraulikfeder 12 ist, wie es nachfolgend beschrieben wird, mit ihrem oberen Ende mit einem Fahrzeugrahmen 14 und mit ihrem unteren Ende mit einer (nicht gezeigten) Tragvorrichtung für das zugeordnete Rad verbunden und arbeitet derart, dass die nötigen Feder- und Dämpfungskräfte für die Aufhängungsvorrichtung an den zugeordneten Radstellen bereitgestellt werden. Wie später beschrieben wird, wird die Hydraulikfeder 12 in einer einzigartigen Weise gesteuert, wobei ein Rechner 16 verwendet wird, der in stetiger und automatischer Weise Sollbetriebsaspekte der Feder in Abhängigkeit von gemessenen Änderungen der gewählten Parameter einstellt, die für den Fahrzeug- und Hydraulikfederbetrieb verantwortlich sind.

Die Hydraulikfeder 12 umfasst ein langgestrecktes, generell vertikal ausgerichtetes, rohrförmiges Gehäuse 18, das ein oberes Ende 20 und ein unteres Ende 22 aufweist. Eine geeignete Befestigungsklammer 24 ist am unteren Gehäuseende 22 befestigt und mit einer (nicht gezeigten) Radtragvorrichtung verbunden. Ein oberes, ringförmiges Stopfbuchsenglied 26 ist in das obere Gehäuseende 20 eingeschraubt; ein ringförmiges Zwischenstopfbuchsenglied 28 ist im vertikalen Mittelteil des Gehäuseinneren angeordnet; ein zylindrisches Stöpselglied 30 ist in das untere Gehäuseende 22 eingeschraubt und mit einem kleinen, zentralen Luftdurchgang 32 versehen; der sich axial durch dieses Stöpselglied erstreckt. Eine langgestreckte, zylindrische Abstandshülse 34 verläuft axial im Gehäuseinneren zwischen der Stopfbuchse 28 und dem Stöpsel 30.

Die Stopfbuchsenglieder 26, 28 und der Stöpsel 30 bilden im Gehäuseinneren eine obere Kammer 36, die eine zusammendrückbare Flüssigkeit enthält, und eine belüftete, untere Stangendurchlaufkammer 38. Ein ringförmiger Kolben 40 ist in der oberen Kammer 36 vertikal hin- und herlaufend angeordnet und teilt diese in eine obere „Rückschlagkammer" 36a und eine untere „Aufschlagkammer" 36b. Für später beschriebene Zwecke ist im Gehäuse 18 ein Paar aus kleinen Seitenwandöffnungen 42 und 44 gebildet, die in der Kammer 36a bzw. 36b in der Nähe des oberen Stopfbuchsenglieds 26 bzw. des unteren Stopfbuchsenglieds 28 angeordnet sind. Eine langgestreckte, hohle, zylindrische Stangenvorrichtung 46 ist am ringförmigen Kolben 40 koaxial befestigt und weist einen oberen Stangenabschnitt 48, der von der oberen Endfläche des Kolbens 40 nach oben verläuft, und einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden, unteren Stangenabschnitt 50 auf, der von der unteren Endfläche des Kolbens nach unten verläuft. Die Stangenvorrichtung 46 weist eine zylindrische, mit zusammendrückbarer Flüssigkeit gefüllte Innenkammer 52 auf, die zwischen einem oberen Ende 54 und einem unteren Ende 56 dieser Kammer und durch eine zentrale Öffnung im Kolben 40 verläuft.

Der obere Stangenabschnitt 48 wird in einer geeigneten Dichtvorrichtung 58 im oberen Stopfbuchsenglied 26 gleitend und abdichtend getragen, und der untere Stangenabschnitt 50 wird in ähnlicher Weise in einer unteren Dichtvorrichtung 60 im Zwischenstopfbuchsenglied 28 getragen. Ein oberer Endteil des Stangenabschnitts 48 ragt nach oben durch ein flexibles Prellblockglied 62, ein festes Prellringglied 64 und den Fahrzeugrahmen 14. Dieser obere Stangenendteil ist am Rahmen 14 mittels einer Sicherungsmutter 66 festgelegt, die auf das obere Stangenende aufgeschraubt ist und gegen den Rahmen 14 drückt.

Wenn sich das Fahrzeug im Ruhezustand befindet, übt derjenige Gewichtsteil, der von der Radanordnung getragen wird, die mit der dargestellten Hydraulikfeder 12 verbunden ist, eine nach unten wirkende Axialkraft auf den oberen Stangenabschnitt 48 aus, so dass dieser weiter in die Kammer 36 getrieben wird, während gleichzeitig der mit dem kleineren Durchmesser versehene Stangenabschnitt 50 nach unten durch das Zwischenstopfbuchsenglied 28 in die belüftete Kammer 38 getrieben wird, um gleichzeitig den unteren Stangenabschnitt 50 aus der Kammer 36 zurückzuziehen. Die in dieser Weise erfolgende Abwärtsbewegung der Stangenvorrichtung vermindert in fortschreitender Weise das Volumen der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Kammer 36 aufgrund der Differenz der Außendurchmesser des oberen Stangenabschnitts 48 und des unteren Stangenabschnitts 50. Diese Volumenabnahme erhöht wiederum den Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit, die eine fortschreitend ansteigende Nettoaufwärtskraft auf den Kolben und die Stangenvorrichtung aufgrund der Tatsache ausübt, dass der Durchmesser der unteren Dichtung 60 geringer als der Durchmesser der oberen Dichtung 58 ist. Wenn diese nach oben auf den Kolben und die Stangenvorrichtung gerichtete Nettoflüssigkeitsdruckkraft dem Teil des Fahrzeuggewichts entspricht, der durch die zugeordnete Radanordnung bedingt ist, befindet sich der Kolben 40 in einem vertikalen Gleichgewichtspunkt in der Gehäusekammer 36; dieser Gleichgewichtspunkt bestimmt, wie generell beabsichtigt ist, die „Fahrhöhe" des Fahrzeugs, wenn dieses sich im Ruhezustand befindet oder auf einem im Wesentlichen ebenen Gelände fährt.

Wenn eine zusätzliche, nach oben gerichtete „Aufschlagkraft" auf die Radanordnung einwirkt, wird das Gehäuse 18 weiter nach oben entlang der Stangenvorrichtung 46 derart bewegt, dass der Stangenabschnitt 48 mit dem größeren Durchmesser weiter in die Kammer 36 getrieben wird, während gleichzeitig der Stangenabschnitt 50 mit dem kleineren Durchmesser aus dieser Kammer weiter herausgezogen wird und den Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit sowie die Nettoaufwärtsdruckkraft auf den Kolben 40 fortschreitend erhöht. Wenn die Radanordnungsaufwärtskraft vermindert wird, beispielsweise wenn die Radanordnung sich nach unten durch den „Rückschlagteil" ihrer Gesamtradauslenkung bewegt, wirkt die Innenflüssigkeitsdruckkraft im Gehäuse 18 derart, dass das Gehäuse gegenüber der Stangenvorrichtung 46 nach unten getrieben wird. Auf diese Weise versehen die durch die Stangenbewegung bedingten Druckänderungen der zusammendrückbaren Flüssigkeit die Hydraulikfeder 12 mit dem Federteil" der Aufhängungsgesamtwirkung dieser „Hydraulikfeder.

Der „Dämpfungsteil" der Aufhängungsgesamtwirkung dieser Hydraulikfeder wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass eine Bypassströmung der zusammendrückbaren Flüssigkeit von der Aufschlagkammer 36b über die Stangenkammer 52 und den Kolben 40 in die Rückschlagkammer 36a steuerbar erlaubt wird, wenn das Gehäuse 18 gegenüber dem Kolben 40 nach oben ausgelenkt wird. Eine derartige Dämpfungsbypassströmung ist in repräsentativer Weise mittels zweier gegenüberliegender, radial verlaufender Öffnungen 70, die durch den oberen Stangenabschnitt 48 etwas über dem Kolben 40 verlaufen, und zweier gegenüberliegender, radial verlaufender Öffnungen 72 ermöglicht, die durch den unteren Stangenabschnitt 50 etwas unter dem Kolben 40 verlaufen.

Die nach innen gerichtete Strömung und nach außen gerichtete Strömung durch die Stangenöffnungen 70, 72 können mittels eines Paars aus zylindrischen Drehventilgliedern 74, 76 selektiv gesteuert werden, die im Innern der Stangenvorrichtung 46 koaxial und gleitend angeordnet sind und die Innenenden der Stangenöffnungen 70 bzw. 72 abdecken. Durch das untere Ventilglied 76 ist axial ein gegenüberliegendes Paar aus peripher angeordneten Messdurchgängen 78 (s. 2) gebildet, die Im Wesentlichen tränentropfenförmige Querschnitte aufweisen. Wenn das Ventilglied 76 gegenüber der Stangenvorrichtung 46 gedreht wird, dann können die Ventilglieddurchgänge 78 in Messausrichtung mit den Stangenöffnungen 72 oder aus dieser Messausrichtung heraus gelangen, wobei die Strömung der zusammendrückbaren Flüssigkeit zwischen der Aufschlagkammer 36b und der Stangenkammer 52 gemessen wird. In ähnlicher Weise ist das obere Drehventilglied 74 mit axial verlaufenden, peripheren Messdurchgängen 80 versehen, die nach einer geeigneten Drehung des Ventilglieds 74 in Messausrichtung mit den Stangenöffnungen 70 und aus dieser Messausrichtung heraus bewegt werden können, wobei die Strömung der zusammendrückbaren Flüssigkeit zwischen der Rückschlagkammer 36a und der Stangenkammer 52 gemessen wird.

Das untere Ventilglied 76 ist an einer langgestreckten Betätigungswelle 82 befestigt und kann von dieser Betätigungswelle gedreht werden, die nach oben durch die Stangenkammer 52 und nach außen durch das obere Stangenende 54 verläuft. Das obere Ende der Welle 82 ist an einem mit hoher Geschwindigkeit laufenden Drehbetätigungsglied 84 betriebsmäßig befestigt, das in einem kleinen Steuergehäuse 86 angeordnet ist, das am oberen Ende eines ähnlichen, am oberen Stangenende 54 festgelegten Steuergehäuses 88 befestigt ist. Eine hohle, rohrförmige Steuerstange 90 umgibt die Welle 82 gleitend und ist mit ihrem unteren Ende am Ventilglied 74 befestigt, das die Welle 82 ebenfalls gleitend umgibt. Das obere Ende der Steuerstange 90 ist mit einem mit hoher Geschwindigkeit) laufenden und im Gehäuse 88 angeordneten Drehbetätigungsglied 92 betriebsmäßig verbunden. Es ist zu erkennen, dass durch einen geeigneten Betrieb der Drehbetätigungsglieder 84 und 92 die Steuerstangen 82 und 90 und damit die Ventilglieder 76 und 74 in der Stangenvorrichtung 46 selektiv und unabhängig gedreht werden können, um damit im gewünschten Maß die Strömung der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der einen oder anderen Richtung durch die Stangenöffnungen 70 und 72 selektiv und unabhängig zu messen. Wenn es gewünscht wird, könnten die Betätigungsglieder 84 und 92 im Innern des oberen Stangenabschnitts 48 angeordnet werden.

Die Verwendung der Ventile 74,76 in Verbindung mit der mit zusammendrückbarer Flüssigkeit gefüllten Stangenkammer 52 und den Stangenöffnungen 70, 72 erlaubt, dass sowohl die Aufschlagdämpfungskennlinie als auch die Rückschlagdämpfungskennlinie der Hydraulikfeder 12 in einem sehr weiten Einstellbereich selektiv, unabhängig und sehr schnell geändert werden können (durch Drehung einer oder beider Ventilsteuerstangen 82, 90). Wenn beispielsweise beide Ventile 74, 76 gegenüber den Stangenöffnungen 70 und 72 in ihre größtmöglichen Offenstellungen gedreht werden, haben die auf den Kolben 40 einwirkenden Dämpfungskräfte bei der Auslenkung des Gehäuses 18 in eine der beiden vertikalen Richtungen ihre Geringstwerte, wobei der durch die Stangenöffnungen definierte Kolbenbypassdurchgang, die Ventildurchgänge 78 und 80 und die Stangenkammer 52 ihre geringste beschränkte Einstellung aufweisen. Wenn am anderen Ende des Dämpfungsspektrums beide Ventile 74, 76 in den Schliseßzustand der ihnen zugeordneten Stangenöffnungen 70 und 78 gedreht werden, weisen die verfügbare Aufschlagdämpfungskraft und die verfügbare Rückschlagdämpfungskraft ihre Größtwerte auf.

Zwischen diesen beiden Extremen liegen eine nahezu unbestimmte Anzahl von relativen Ventilstellungen und damit entsprechende, verfügbare Aufschlag- und Rückschlagdämpfungskrafteinstellungen. Nicht nur der erwähnte Kolbenbypassdurchgang kann mittels der Ventile 74 und 76 veränderlich beschränkt werden, sondern die Stangenkammer 52 kann ebenfalls mit einer oder beiden Kammern 36a und 36b selektiv verbunden oder von diesen getrennt werden, wobei nahezu augenblicklich eine Menge der zusammendrückbaren Flüsigkeit der Stangenkammer zu einer oder beiden Kammern, der Aufschlagkammer und der Rückschlagkammer, hinzugefügt oder ihr bzw. ihnen entnommen wird bzw. werden, um die Dämpfungskennlinien der Hydraulikfeder 12 weiter zu verändern. Dadurch wird erreicht, dass die zu verwendende, zusammendrückbare Flüssigkeit der Stangenkammer beispielsweise Druckenergie speichert, wenn das Gehäuse 18 in einer vertikalen Richtung ausgelenkt wird, und die gespeicherte Energie wieder abgibt, wenn das Gehäuse in der entgegengesetzten, vertikalen Richtung ausgelenkt wird.

Weitere Steuerelemente sind betriebsmäßig mit der Hydraulikfeder 12 verbunden und weisen einen fotoelektrischen Positionssensor 94, einen Federkonstanteneinstellmechanismus 96 und einen Druckreglermechanismus 98 auf, die alle in 1 schematisch dargestellt sind. Der Positionssensor 94 ist am Aufschlagringglied 64 befestigt und wirft in Betrieb einen Lichtstrahl 100 auf einen die Position anzeigenden Streifen 102, der bewegbar am oberen Ende des Gehäuses 18 getragen wird. Der Lichtstrahl 100 wird vom Streifen 102 zum Sensor 94 reflektiert, wobei der Sensor 94 den vertikalen Abstand zwischen sich und dem Streifen 102 sofort messen kann. Dieser Abstand ist tatsächlich ein Maß für den Abstand zwischen dem oberen Ende des Gehäuses 18 und dem Prellblockglied 62 und für die Position des Kolbens 40 gegenüber den entgegengesetzten Enden der mit der zusammendrückbaren Flüssigkeit gefüllten Kammer 36. Es wird darauf hingewiesen, dass der Sensor 94 und sein zugeordneter Streifen 102 auch auf vielen verschiedenen anderen, relativ bewegbaren Teilen der Stangen- und Gehäuseabschnitte der Hydraulikfeder befestigt werden können, falls es gewünscht wird.

Der Federkonstanteneinstellungsmechanismus 96 ist mit einer mit zusammendrückbarer Flüssigkeit gefüllten Innenkammer (nicht gezeigt) versehen, die selektiv zusammendrückbar und ausdehnbar ist und über eine Leitung 104 in Verbindung mit der Stangenkammer 52 steht. Diese Leitung 104 mündet in einer Seitenwanddurchströmungsöflnung 106, die radial durch das obere Ende des Stangenabschnitts 48 führt. Wenn die Innenkammer im Mechanismus 96 ausgedehnt wird, wird das effektive Gesamtvolumen der zusammendrückbaren Flüssigkeit der Hydraulikfeder 12 erhöht, während das Zusammenziehen dieser Kammer das effektive Volumen der zusammendrückbaren Flüssigkeit vermindert.

Der Druckreglermechanismus 98 kann einen ähnlichen Aufbau wie der Federkonstanteneinstellungsmechanismus 96 aufweisen und umfasst eine mit einer mit zusammendrückbarer Flüssigkeit gefüllte Innenkammer (nicht gezeigt), die selektiv zusammendrückbar und ausdehnbar ist und über eine Leitung 107 und einer Stangenseitenwandöffnung 108 in Verbindung mit der Stangenkammer 52 steht. Wenn die Innenkammer des Mechanismus 98 selektiv zusammengedrückt oder ausgedehnt wird, kann der Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit im Gehäuse der Hydraulikfeder und den Stangenkammern 36 und 52 selektiv verändert werden.

Um in einzigartiger Weise den Betrieb der Hydraulikfeder 12 während des Fahrzeugbetriebs zu steuern, werden Steuereingangssignale 110, 112, 114, 116, 118 und 120, denen jeweils ein Betriebsaspekt der Hydraulikfeder selbst zugeordnet ist, von der Hydraulikfeder 12 zum Rechner 16 gesendet. Das Eingangssignal 110 wird in geeigneter Weise vom Positionssensor 94 gesendet und zeigt, wie vorher beschrieben worden ist, den Abstand zwischen dem oberen Ende des Gehäuses 18 und dem flexiblen Prellblockglied 62 und damit die axiale Position des Kolbens 40 gegenüber den entgegengesetzten Enden der Kammer 36 an, wobei diese Enden durch die Stopfbuchsenglieder 26 und 28 definiert sind. Die Eingangssignale 112 und 114 zeigen die Drehpositionen des oberen Ventilglieds 74 bzw. des unteren Ventilglieds 76 gegenüber der zugeordneten Stangenöffnung 70 bzw. 72 an. Die Eingangssignale 116, 118, 120 sind Drucksignale, die über geeignete Leitungen zum Rechner gelangen. Diese Leitungen sind mit einer Stangenöffnung 921 und den vorher erwähnten Gehäuseöffnungen 42 und 44 verbunden. Die letztgenannten Eingangssignale zeigen die Drücke der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Stangenkammer 52, der Rückschlagunterkammer 36a bzw. der Aufschlagunterkammer 36b an.

Zusätzlich zu den Eingangssignalen 110120, die ausgewählte Betriebsparameter der Hydraulikfeder selbst darstellen, werden Eingangssignale 122, 124, 926 und 128, die jeweils einen repräsentativen Betriebsparameter des Fahrzeugs anzeigen, in geeigneter Weise zum Rechner 16 gesendet. Das Signal 122 zeigt die Straßenkontur vor dem Fahrzeug an; das Signal 124 zeigt den Grad und den Sinn des Lenkeingangs des Fahrzeugs an; das Signal 126 zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit an, und das Signal 128 zeigt die auf das Fahrzeug ausgeübte Bremskraft an.

Ein Ausgangssignal 130 wird dafür verwendet, den Federkonstanteneinstellmechanismus 96 einzustellen, um das effektive Volumen der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Hydraulikfeder selektiv zu erhöhen oder zu vermindern; Ausganssignale 132 und 134 werden dafür verwendet, das Hochgeschwindigkeitsdrehbetätigungsglied 84 bzw. 92 einzustellen, das zur Drehung des Dämpfungsventils 74 bzw. 76 verwendet wird, und ein Ausgangssignal 136 wird dafür verwendet, den Druckreglermechanismus 98 einzustellen, um den Druck der zusammendrückbaren Flüssigkeit in der Hydraulikfeder selektiv zu ändern.

Auf diese Weise werden die Federkraftkennlinien und die Aufschlag- und Rückschlagdämpfungskennlinien der Hydraulikfeder 12 (und damit auch der Hydraulikfedern, die den anderen Fahrzeugrädern betriebsmäßig zugeordnet sind) stetig überwacht und abhängig von den Änderungen der Fahrzeugbetriebsparameter und der Positions- und Druckbetriebsparameter der Hydraulikfeder selbst automatisch geändert. Beispielsweise ermöglichen die vorher beschriebenen, stetige Messung der Flüssigkeitsdrücke in der Rückschlagunterkammer 36a und der Aufschlagunterkammer 36b sowie die Messung der vertikalen Position des Kolbens 40 in der Gehäusekammer 36, dass der Rechner 16 in jedem Augenblick die Richtung des relativen Bewegung des Kolbens, dessen Geschwindigkeit und dessen Beschleunigung gegenüber dem Gehäuse berechnet und daraufhin ein oder mehrere Ausgangssignale 130136 ändert, um im Wesentlichen augenblicklich die effektive Kolbengeschwindigkeit und/oder Kolbenbeschleunigung während des einen oder anderen Federwegs der Aufschlag- oder Rückschlagfederwege des Radaufbaus einzustellen.

Daher ist zu erkennen, dass die in 1 schematisch dargestellte Steuervorrichtung in bequemer Weise dazu verwendet werden kann, die Feder- und Dämpfungskennlinien der Hydraulikfeder 12 stetig und automatisch derart einzustellen, dass die Aufhängungsleistungen im Wesentlichen optimiert werden, im Wesentlichen unabhängig davon, welche Kombination von Straßenbedingungen und durch den Fahrer eingegebenen Steuereingangsbefehlen zu einem bestimmten Zeitpunkt auftritt.

Es sei darauf hingewiesen, dass die schematisch dargestellte Aufhängungsvorrichtung 10 nur repräsentativ ist und auf vielerlei Weise geändert werden kann, falls es gewünscht wird. Beispielsweise kann die Hydraulikfeder 12, die als Doppelstangenendtyp dargestellt ist, auch ein Einzelstangenendtyp sein und zwischen dem Fahrzeugrahmen und den Radanordnungen in vielerlei anderer Weise und anderen Orientierungen angeordnet sein. Die Messung der Gehäuse- und Kolbenpositionen sowie die veränderliche Dämpfungsbypassströmung über den Kolben 40 können in vielerlei anderer Weise erreicht werden. Ferner können der Volumeneinstellmechanismus 96 und der Druckeinstellmechanismus 98 in verschiedener Weise aufgebaut und gesteuert werden, und die Anzahl und der Typ der Eingangssignale für die Hydraulikfeder- und Fahrzeugbetriebsparameter können geändert werden, um an eine besondere Aufhängungsanwendung angepasst zu sein.

Die vorstehende, ausführliche Beschreibung darf nur als Ausführungsbeispiel aufgefasst werden; der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.


Anspruch[de]
  1. Aufhängungsvorrichtung (10) zur Verwendung an einem Fahrzeug mit einem Rahmen (14), einer Radanordnung, einem Mittel zur Erzeugung eines einem Fahrzeugbetriebsparameter geltenden Signals und folgenden Mitteln:

    – Hydraulikfedermittel (12), die zwischen dem genannten Rahmen (14) und der genannten Radanordnung betriebsmäßig angeordnet sind, wobei diese Hydraulikfedermittel (12) folgendes aufweisen:

    – ein Gehäuse (18) mit einer Kammer (36), in der ein erstes Volumen aus zusammendrückbarer Flüssigkeit angeordnet ist,

    – Kolbenmittel (40), die hin- und hergehend in der genannten Kammer (36) angeordnet sind und diese in eine Aufschlagunterkammer (36b) und eine Rückschlagunterkammer (36a) unterteilen,

    – Stangenmittel (46), die von dem genannten Gehäuse (18) getragen werden, sich gegenüber diesem Gehäuse in die genannte Kammer (36) hineinbewegen und aus dieser Kammer (36) herausbewegen und an den genannten Kolbenmitteln (40) befestigt sind,

    – ein zweites Volumen an zusammendrückbarer Flüssigkeit,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    – Ventilmittel vorgesehen sind, die selektiv betreibbar sind und direkt auf ein Steuersignal ansprechen, um das genannte zweite Volumen (52) in Verbindung mit der genannten Aufschlagunterkammer (36b) und der genannten Rückschlagunterkammer (36a) über erste Öffnungsmittel (70) bzw. zweite Öffnungsmittel (72) zu bringen, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten der genannten Kolbenmittel (40) angeordnet sind,

    – die genannten Hydraulikfedermittel (12) derart betreibbar sind, dass sie die zusammendrückbare Flüssigkeit dafür verwenden, dass Feder- und Dämpfungskräfte für die statische und dynamische Steuerung der relativen vertikalen Verschiebung zwischen dem genannten Rahmen (14) und der genannten Radanordnung ausgeübt werden, wobei die genannten Hydraulikfedermittel (12) Federkennlinien, die von dem Flüssigkeitsvolumen und -druck abhängen, und Dämpfungskennlinien aufweisen, die von der Strömungsrate der Flüssigkeit abhängen, die den genannten Kolben (40) passiert, und

    – Steuermittel (16) vorgesehen sind, die mindestens eine der Größen des genannten Volumens, Drucks oder Rate der Flüssigkeitsströmung ändern, um mindestens eine der Kennlinien für die Federung und Dämpfung abhängig von einer gemessenen Änderung mindestens eines der genannten Signale zu ändern, die für die Betriebsparamter während des Fahrzeugbetriebs verantwortlich sind.
  2. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Steuermittel ein Rechnermittel (16) aufweisen.
  3. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Rechnermittel (16) digital arbeiten.
  4. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Rechnermittel (16) analog arbeiten.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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