DE2016540A1

DE2016540A1 - Kraftfahrzeugaufhängung

Info

Publication number: DE2016540A1
Application number: DE19702016540
Authority: DE
Inventors: Ming-Chih Sterling Heights; Finn Bernard John Troy; Mich. Yew (V.St.A.). P B60p
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1969-05-01
Filing date: 1970-04-01
Publication date: 1970-11-12
Also published as: FR2046191A5; US3552767A; DE2016540C3; DE2016540B2; GB1244718A

Description

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W/Vh-2623 1.4.70

General Motors Corporation, D e t r ο i t/ Mich., V.St. A.

Kraftfahrzeugaufhängung .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeugaufhängung mit einer Hauptaufhängungsfeder und einer zu ihr parallelen in axialer Richtung ausdehnbaren Kammer zwischen der gefederten und ungefederten Masse und mit einem von deren Abstand voneinander abhängigen Ventil, das die Kammer mit einer (Jnterdruckquelle verbindet, wenn der Abstand zwischen gefederter und ungefederter Masse einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Eine derartige Aufhängung ist beispielsweise durch die US-PS 3 031 2ü4 der Anmelderin bekannt.

Bei dieser bekannten Bauweise ist der Bereich des AbsfcaridaauBg;leiches begrenzt, da nur das Druokgefälle zwischen dem Druck in der Unterdruckquelle und dem. Aussenliftdruck zur Verfügung steht» Es ist daher eine verhältnismässig starke

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Unterdruckquelle bereitzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Bodenfreiheit des Fahrzeugs in vorteilhafterer Weise zu ermöglichen und insbesondere eine starke Unterdruckquelle zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Ventil einen rohrförmigen T_eil enthält, der koaxial zur Kammer liegt und mit der ungefederten Masse des Fahrzeugs verbunden ist, daas zwei Öffnungen in dem rohrförmigen Teil wahlweise mit axialen Abstand voneinander aufweisenden, mit einer Überdruckquelle bzw. einer Unterdruckquelle verbundenen Öffnungen in einem koaxial zum rohrförmigen Teil liegenden, mit der gefederten Masse verbundenen Glied verbindbar sind, so dass bei Überschreiten des vorgegebenen Abstands zwischen gefederter und ungefederter Masse die Kammer mLt der Unterdruckquelle und bei Unterschreiten mit der Überdruckquelle verbunden wird. Durch diese Ausbildung kann als Unterdruckquelle der verfügbare Atiaaugdruck der Antriebsmaschine den Kraftfahrzeugs verwendet werden und durch entsprechende Wahl der i)berdruck~ quelle ein ausreichender Bereich für die Regelung der Bodenfreiheit des Fahrzeug« erreicht werden. Die erf Lndimgagemäsr.e Anordnung hat den Vorteil, dass bei Ausfall der LuTtfeder durch die Hauptaufhangungufeder eine den Fährbetrieb noch ermöglichende Bodenfreiheit gewährleistet ist.

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Bei einer Ausfüihrungsform.^er Erfincluing,, ~bei der die geschlossene Kammer durch einen biegsamen Balg gebildet wird, der die als Schraubendruckfeder ausgebildete Hauptauf-Ii ängungsf ed er koaxial umgibt,'ist vorgesehen, dass 'der rohrförmige Teil des Ventils mit dem unteren Federsitz der Hauptaufhängungsfeder verbunden ist und sieb koaxial duren die Kammer erstreckt und in einer mit dem oberen Federsitz der Hauptaufhängungsfeder verbundenen Büchse verschieblich ist, in der die mit der tjberdruckquelle bzw. der Unterdruckquelle verbundenen Öffnungen vorgesehen sind.

, Bei einer, .andereη Ausfuhrungsf orm ist vorgesehen, .dass die geschlossene Kammer durch zwei teleskopartig ineinandergreifende Zylinder gebildet wird, die gelenkig mit der ungefederten bzw. der gefederten Masse des Fahrzeugs verbunden sind und der erste Zylinder den rohrförmigen Teil des vom Abstand zwischen der gefederten und ungefederten Masse abhängigen Ventils bildet und Öffnungen enthält, die wahlweise mit axialen Abstand voneinander aufweisenden Öffnungen im zweiten. Zylinder, die mit der Oberdruckquelle bzw«, der TJnterxlruckquelle verbunden sind, zusammenarbeiten,,

Bei beiden Ausführungsformen ist es zweckmässig, wenn die Öffnungen in dem rohrförmigen Teil des Ventils nach Grosse und Lage so gewählt sind, dass dynamische Relativbewegungen zwischen der ungefederten und gefederten Masse infolge von Fahrbahneinflüssen in der geschlossenen Kammer nur unbe-

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deutende Druckänderungen bewirken.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist Pig. 1 eine Teilseitenansicht einer Hinterradaufhängung eines Kraftfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Pig. 2 ein vergrösserter Ausschnitt aus Pig. I und Pig. 3 ein Teilschnitt durch eine zweite Ausfüh-

rungsform der Erfindung.

Zu der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs gehört ein Seitenträger 6 eines Rahmens, der in üblicher Weise im Bereich der Hinterachse einen nach oben auegebogenen Teil 8 enthält. An de* Seitenträger 6 sitzt eine Stütze 10, an die das vordere Ende eines Lenkers 2 angeschlossen ist, dessen rückwärtiges Ende an einer Stütze 12 gelenkig befestigt ist, welche sich nach unten von einem Achsgehäuse 14 erstreckt. Eines der Hinterräder 16 ist mit strichpunktierten Linien angedeutet. Zwischen dem Achsgehäuse 14 und dem bogenförmigen Teil des Seitenträgers 6 ist eine Pedereinheit 4 vorgeeehen.

Diese besteht aus einer Hauptaufhängungsfeder in Porm einer Schraubendruckfeder 20, die so ausgelegt ist, dass sie bei einer Normalbelastung einen vorgegebenen Abstand zwischen der gefederten und ungefederten Masse des Pahreeugs einstellt. Die Sohraubendruckfeder 20 stützt sich an einem unteren

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Federsitz 13 ab, der starr mit dem Achsgehäuse 14 unmittelbar über der Stütze 12 befestigt ist, während ihr oberes Ende sich an einem oberen Federsitz 22 abstützt, der fest mit dem ausgebogenen Teil 8 des Seitenliä^gers 6 verbunden ist. Zwischen der Stütze 12 und einer Stütze 26 am ausgebogenen Teil 8 des Seitenträgers 6 ist ein üblicher Stossdämpfer 24 vorgesehen. Konzentrisch zur Hauptaufhängungsfeder 20 ist eine Luftfeder 28 angeordnet, die der Regelung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs dient.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäss Fig. besteht die luftfeder aus in axialer Richtung nachgiebigen Balgen 28, die in radialer Richtung verhältnismäaaig steif sind und die Schraubendruckfeder 20 umgeben. Die oberen und unteren Stirnwände 27 bzw. 29 des Balges sind abgedichtet gegen die benachbarten Federsitze 18 bzw. 22 der Schraubendruckfeder 20 gehalten. Die Balge 28 bestehen aus einem biegsamen Polyurethan-Kun&tstoff und haben harmonikaähnliche Wellen,, die die axiale Änderung unter geringem Widerstand gestatten, jedoch eine verhältriamässig grosse radial· Steifigkeit ergeben. Im allgemeinen ist die Ausknlcklast für derartige gewellte Balge proportional der Scheibenweite des Balges oder mit anderen Worten der Tiefe der Wellen und dem Winkel der Scheiben Eur Horizontalen. Andererseite 1st. die axiale Nachgiebigkeit umgekehrt proportional dem Kubus der Scheibenweite. Es können

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also Balge dieser Bauart mühelos so ausgelegt werden, dass eine ausreichende radiale Steifigkeit erreicht wird, ohne die axiale Federkonstante zu beeinflussen, indem die Scheibenweite genügend vergrössert wird, so dass die kritische Ausknicklast unterhalb der Belastungen liegt, denen die Balge ausgesetzt werden. Die radiale Steifigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Ausbiegen ist für die Arbeitsweise einer derartigen Federeinheit ausschlaggebend, da verhindert werden muss, dass der Balg 28 gegen die Sohraubendruckfeder 20 hin zusammenfällt und damit deren Federkonstante beeinflusst. Andererseits muss ein Ausbeulen des Balges 28 mach auasen unterbunden sein, damit er nicht mit anderen Teilen der Aufhängung in 'Berührung kommt. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2 befindet sich der Balg 28 ausserhalb der Schraubendruckfeder 20, wodurch sich maximale beaufschlagte Flächen für den Unterdruck ergeben, der eine zusätzliche Abstützkraft zwischen der gefederten und ungefederten Masse bewirkt.

Der Balg 28 wird wahlweise entweder mit einer Überdruckquelle 38 oder einer Unterdruckquelle 40 verbunden, wobei die Steuerung durch ein Ventil 30 erfolgt. Das Ventil enthält ein Rohr 32, dessen unterer Teil innerhalb de3 Balgs 28 liegt und mindestens einen Durchbruch 31 enthält, durch den die Verbindung zur Kammer innerhalb des Balgs hergestellt wird. Das untere Ende des Rohres 32 ist mit dem Federal t/. 18 verbunden, während das obere Ende durch Durchbrüche 34 und 3'.^; in der Stirnwand 27 de* Balges bzw. dem iedereit« 22 n*oh uuaeeri

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tritt. „Mit dem Federsitz 22 ist eine Büchse 36 fest verbunde.n, in der das Rohr 32 versbhieblich geführt ist. An die Büchse sind durch Dichtungsringe 80,voneinander getrennte öffnungen. 4-6 und 48 gebildet, an die. Leitungen-42 bzw. 44 zur Überdruck- -quelle 38 bzw« nnterdruckquelle. 40 angeschlossen sind* Die Überdruckquelle und die Unterdruckquelle können an beliebiger Stelle des Kraftfahrzeugs angeordnet sein; die Unterdruckquelle kann der Ansaugkasten der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs sein._; Im oberen Teil des Rohres. 32 im Bereich der Büchse 3.6 sind mit axialem Abstand, voneinander Öffnungen 50 und 51 vorgesehen, ,und . oberhalb dieser öffnungen ist das Rohr 32 durch einen Stopfen 53 abgedichtet verschlossen· . ,. *

Die Öffnungen 50 und 51 sind so angeordnet, dass bei übermässiger Belastung des Fahrzeugs die obere Öffnung 50 des Rohres 3? mit der öffnung 46 der Büchse 36 Verbindung erhält, so dass Überdruck über das Rohr 32 in den Balg 28 geleitet wird. Ist also die Belastung des "Fahrzeugs grosser als,die Normalbelastung, so wird die Hauptaufhängungsfeder 20 durch,das Fahrzeuggewicht zusammengedrückt, so dass sich der obere Federsitz 22 dem unteren Federsitz 18 nähert. Hierdurch gleitet die Büchse 36 am Rohr 32 nach unten, bis die Überdruckquelle zugeschaltet wird. Ist dagegen die Belastung des Fahrzeugs geringer als die Normalbelastung, so vergrösselrt die

-·-■'- "- - ·■ - - < ■■ ■- . .;■·· en Häuptaufhängungsfeder 20 den Abstand zwischen dem Federsitz7T8

und 22, so dass die Büchse 36 am Rohr 32 nach oben gleitet, bis

die Unterdruckquelle angeschlossen wird und über das Rohr 32 mit dem Balg 28 verbunden wird.

Bei Betrieb mit Unterdruck bewirkt der einwirkende 'Aussendruck, dass sich die Federsitze 22 und 18 aufeinander zu bewegen, wodurch eine Belastung der Hauptaufhängungsfeder 20 simuliert wird. Bei Betrieb mit Überdruck veranlasst dieser eine Entfernung der Pedersitze 22 und 18 voneinander. Durch diese Arbeitsweise ist der gesamte Regelbereich wesentlich vergrössert gegenüber den bisher bekannten Bauweisen, bei denen zur Regelung nur das Druckgefälle zwischen einem Überbzw. Unterdruck zum Aussenluftdruck ausgenutzt wird. Die erfinduhgsgemässe Bauweise ermöglicht daher eine geringe Auslegung der Überdruck- und Unterdruckquelle, da ein grösserer Druckbereich für den Betrieb zur Verfügung steht. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass bei Normalbelastung eine zentrierende Wirkung der die Regeling bewirkenden Kräfte vorliegt. So kann beispielsweise das Fahrzeug so ausgelegt werden, dass es mit einer gewünschten Bodenfreiheit läuft, wenn keine Regelkraft wirkt, so dass die Regeleinrichtung verhältnismässig wenig in Anspruch genommen wird. Es ergeben sich somit optimale Aufhängungseigenschaften, wenn die Regeleinrichtung unwirksam ist. Ferner kann ein ausreichender Regelbereich geschaffen werden, wenn als Unterdruckquelle lediglich der Ansaugdruck der Antriebsmaschine rerwendet wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungagemäeeen Bauweis· ist darin zu sehen,

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dass die einzelnen Teile der Luftfeder weniger hoch beansprucht werden, da die Maximaldrücke der beiden Druckquellen . verhältnismässig gering gewählt werden können.

Bin weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Arbeitsweise liegt darin, dass die vereinigte Federkonstante für dynamischen Betrieb der Aufhängung mit der statischen Belastung des fahrzeuge ansteigt, wobei jedoch der Anstieg bei niedriger statischer Belastung gering ist, wie dies auch erwünscht ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die federkonstante der Luftfeder dem absoluten Druck in der Luftfeder proportional ist.

Um die Regeleinrichtung für die Bodenfreiheit nicht durch dynamische Belastungen zu beeinflussen, sind die öffnungen 50 und 51 und das Rohr 32 so bemessen und angeordnet, dass wesentliche Änderungen des Druckes in dem Balg 28 nicht eintreten, wenn sich das Rohr 32 in Bezug zur Büchse 36 infolge dynamischer Verlagerungen zwischen der gefederten und ungefederten Masse des Fahrzeugs infolge von Strasseneigenschaften einstellen. ·"**■■"■"

Ferner kann die Anzähl der ö-ffnungen und ihre Grrösse in verschiedenartigster Weise unterschiedlich ausgebildet werden, um eine gewünschte wahlweise Verbindung der Luftfeder mit den beiden Druckquellen zu erzielen.

Bei der abgewandelten Auaführungsform naoh Fig. 3 let der nachgiebige Balg 28 der ersten AuofUhrungsform durch zwei teleskopartig miteinander zusammenarbeitende Zylinder er-

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setzt, die zugleich die Punktion des Ventils übernehmen.

Gleiche Teile beider Bauarten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen worden. So der Lenker 2, der einen napfartigen unteren Federsitz 52 trägt, und der nach oben abgebogene Teil 8 des Seitenträgers 6, der einen napfartigen oberen Federsitz 54 trägt. Zwischen den beiden Pedersitzen 52 und 54 ist die als Schraubendruckfeder 20 ausgebildete Hauptaufhängungsfeder vorgesehen.

Die Luftfeder besteht bei dieser AuBführungsform aus einem eraten einseitig offenen Zylinder 60, dessen geschlossene Stirnwand 62 mit dem Lenker 2 über einen Zapfen 64 verbunden ist. Der erste Zylinder pasat in einen zweiten einseitig offenen Zylinder 66, dessen geschlossene Stirnwand 68 über einen Zapfen 7u mit dem gebogenen Teil 8 des Seitenträgers 6 verbunden ist. Die Zylinder 60 und 66 dieser Ausführungsform arbeiten darüberhinaus wie die Teile 32 und 36 der ersten AusfUhrungsform als Ventil für die Regelung der Bodenfreiheit, um diese auf einen konstanten Wert einzuregeh.

Der Zylinder 66 entspricht hierbei der Büchse 36 und hat demzufolge zwei senkrechten Abstand voreinander habende öffnungen 72 und 74, die über Leitungen 42 und 44 mit der Überdruckquelle 36 bzw. dor Utiterdruckqueile 40 verbunden aind. Der Zylinder fiü hat zwei senkrechten Abstand voneinander habende Öffnungen 76 und 7tf, die den öffnungen 50 und Si den Rohro;;

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32 der ersten Ausführungsform entsprechen. Die Öffnungen 76 und 78 sind sd angeordnet, dass die obereÖffhung-o 76 mit der Öffnung TZ¹ des' Zylinders 66 * züsammenarbeiteif und die Verbindung mieder tJberdruckquelle 38 herstellt, wenn die Belastung des Fahrzeugs grosser als die Normalbelastung ist," also die Häuptaufhangungsfeder 20 genügendzusammengedrückt wird, so dass der Zylinder 66 über den Zylinder 6ü nach unten'gleitet, um die erwähnte Verbindung'herzustellen. 1st das Fahrzeug' dagegen leichter belastet, so vergrössert sich der "Abstand" "

■ .,, -,,.-- ^en . . -..-.,■■ ...--.'.,■■'■'■ zwischen dein !Pedersi^zTFZ uhd 54, so dass der Zylinder 60 aus dem zyliiftdW fö austritt ΐΜ^; bei' exner* bestimmten^r Belastung' ^v'' die^^iitör^^Öffhüng ^:78 mit der' Öffnühg 74 in ÜbereinstiMütig¹ "^{: :} · kommt γ ao'-daWs⁴ dHe Ünterdruckquelle· '40 ahgeschlbsseri wird;'' \^;; Die Änsehliisse au" den beiden' Drückque'llen sind wie bei'der^:* ^:ί; e-fst^ö Ausführungsform durch zwischen den 'Zylindern''60" und 66-'"* vorgiesieliene-Dichtungsringe 80' voneinander- "getrenntV ' ^{; ;}

-zv.h .'· ¹^ODn Aüsführungsbeispiel sind 'beide'Ausführüngsformen auf Htnterrädaufhängungen angewendet. Der Trimm d^;es Fahrzeugs, d.h. die Einstellung des Winkels zwischen seiner'Längsachse'- ·' und der Fahrbahn, kann im wesentlichen durch Einstellung der Höhe an einer der beiden Achsen des Fahrzeugs vorgenommen werdeni. Es sind dann nur zwei Balge un-d verhältnismässig kleine Druck-' quellen erforderlich, so dass also kleines Gewicht und geringer i Kostenaufwand nötig sind. ^Gleiche Anordnungen können aber auoh

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an den Vorderrädern des Fahrzeugs vorgesehen werden, wodurch

ein weiterer Bereich der Bodenfreiheit beherrscht werden kann.

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Claims

- 13 Patentansprüche:

ί Iy Kraftfahrzeugaufhängung mit einer Hauptaufhängungsfeder und einer zu ihr parallelen in axialer Richtung ausdehnbaren Kammer zwischen der gefederten und ungefederten Masse und mit einem von deren Abstand voneinander abhängigen Ventil, das die Kammer mit einer Unterdruckquelle verbindet, wenn der Abstand zwischen gefederter und ungefederter Masse einen vorgegebenen Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) einen rohrförmigen Teil (32^60) enthält, der koaxial zur Kammer (28,58) liegt und mit der ungefederten Masse (2) des Fahrzeugs verbunden ist, dass zwei Öffnungen (50 und 51, 76 und 78) in dem rohrförmigen Teil wahlweise mit axialen Abstand voneinander aufweisenden, mit einer Überdruckquelle (38)bzw. einer Unterdruckquelle (40) verbundenen Öffnungen (46 und 48, 72 und 74) in einem koaxial zum rohrförmigen Teil liegenden, mit der gefederten Masse (8) verbundenen Glied (36,66) verbindbar sind, so dass bei Überschreiten des vorgegebenen Abetandes zwischen gefederter und ungefederter Masse die Kainmenmit der Unterdruckquelle und bei Unterschreiten mit der Überdruckquelle verbunden wird.

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2. Kraftfahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, bei der die geschlossene Kammer durch einen biegsamen Balg getCLdet wird, der die als Schraubendruckfeder ausgebildete Hauptaufhängungsfeder koaxial umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Teil (32) des Ventils $Ju) mit dem unteren Federsitz (18) der Hauptaufhängungsfeder (20) verbunden ist und sich koaxial durch die Kammer (28) erstreckt und in einer mit dem oberen Federsitz (22) der Hauptaufhängungsfeder verbundenen Büchse (36) verschieblich ist, in der die mit der Überdruckquelle (38) bzw. der Unterdruckquelle (40) verbundenen öffnungen (46 und 48) vorgesehen sind.
3. Kraftfahrzeugaufhängung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Kammer (58) durch zwei geleskopartig ineinandergreifende Zylinder (60 und 66) gebildet wird, die gelenkig mit der ungefederten bzw. der gefederten Maase (2 bzw. 8) des Fahrzeugs verbunden sind, und der erste Zylinder (60) den rohrförmigen Teil des vom Abstand zwischen der gefederten und ungefederten Masse abhängigen Ventils bildet und öffnungen (76 und 78) enthält, die wahlweise mit axialen Abstand voneinander aufweisenden öffnungen (72 und 74) im zweiten Zylinder (66), die mit der Überdruckquelle (38) bzw. der tfnterdruckquä3e (40) verbunden sind, zusammenarbeiten.

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4. Kraftfahrzeugaufhängung nach einem der

Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5ü und 51, 76 und 78) in dem rohrförmigen Teil (32,60) des Ventils nach Grosse und Lage so gewählt sind, dass dynamische Relativbewegungen zwischen der ungefederten und gefederten Masse (2 und 8) infolge von Fahrbahneinflüssen in der geschlossenen Kammer (28, 58) nur unbedeutende Pruckänderungen bewirken.

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