DE4003493A1 - Hydropneumatisches federungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Federungs­ system für Kraftfahrzeuge mit den Fahrzeugrädern zugeord­ neten hydropneumatischen Abstützaggregaten und einer damit zusammenwirkenden Niveauregulierung, welche in Abhängigkeit von der Hubstellung der Räder Hydraulikmedium aus einem Reservoir in die Abstützaggregate einzuleiten bzw. Hydraulik­ medium aus den Abstützaggregaten in das Reservoir abzuführen gestattet.

Fahrzeuge mit derartigen Federungssystemen werden bereits serienmäßig hergestellt. Diese Fahrzeuge zeichnen sich auch durch einen hohen Federungskomfort aus.

Ein grundsätzlicher Nachteil derartiger Federungssysteme besteht darin, daß für die Niveauregulierung Energie zur Verfügung gestellt werden muß, wobei das Hydraulikmedium, welches jeweils in ein Abstützaggregat eingeleitet wird, einem Hochdruckspeicher entnommen wird, dessen Druck deutlich höher sein muß als der höchste Druck, welcher in einem der Abstützaggregate jemals auftreten kann. Die dafür notwendige Energie wird dem Fahrantrieb des Kraftfahrzeuges entnommen und einer entsprechenden Hydrau­ likpumpe zugeführt. Diese Energie geht bei einer nachfol­ genden Niveauabsenkung, bei der Hydraulikmedium aus einem Abstützaggregat in das Reservoir abgeführt wird, ungenutzt verloren.

Um den Leistungsbedarf für die Niveauregulierung niedrig zu halten, ist deshalb bei bekannten hydropneumatischen Federungssystemen vorgesehen, Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus mit besonderen Maßnahmen entgegen­ zuwirken, ohne daß den jeweils verstärkt belasteten Abstützaggregaten aus dem Reservoir Hydraulikmedium zugeführt werden muß. Um beispielsweise Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus trotz einer komfortablen und weichen Abstimmung des hydropneumatischen Federungssystems in Grenzen zu halten, sind üblicherweise bei hydropneumatisch gefederten Fahrzeugen relativ stark dimensionierte mechani­ sche Querstabilisatoren angeordnet, welche einander bezüglich der Fahrzeuglängsachse gegenüberliegende Räder derart koppeln, daß beim Ein- bzw. Ausfedern eines Rades auch auf das jeweils gegenüberliegende Rad eine Kraft in gleicher Ein- bzw. Aus­ federungsrichtung ausgeübt wird. Somit wird beim Einfedern eines Rades auch das Abstützaggregat des bezüglich der Fahrzeuglängsachse gegenüberliegenden anderen Rades in Einfederrichtung beansprucht. Aufgrund dieser Wirkungsweise der Querstabilisatoren kann auch bei weicher Abstimmung des Federungssystemes eine übermäßig starke Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus bei schneller Kurvenfahrt in erwünschter Weise vermieden werden. Jedoch muß bezüglich der Bemessung der Querstabilisatoren ein Kompromiß eingegangen werden. Wenn nämlich die Querstabilisatoren sehr hart bemessen sind, wird zwar bei schneller Kurvenfahrt eine Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus besonders wirksam eingeschränkt. Jedoch kann der Fahrkomfort bei schneller Geradeausfahrt auf schlechten Straßen dann erheblich beeinträchtigt werden, wenn Fahrbahn­ unebenheiten auf der einen Fahrzeugseite versetzt zu Fahr­ bahnunebenheiten auf der anderen Fahrzeugseite auftreten und dementsprechend jeweils ein Rad auf einer Fahrzeugseite auszufedern und das jeweils gegenüberliegende Rad auf der anderen Fahrzeugseite einzufedern sucht. Diesen gegenläufigen Federungshüben suchen nämlich die Querstabilisatoren entgegen­ zuwirken.

Um unerwünschte Nickbewegungen hydropneumatisch gefederter Fahrzeuge auch bei weicher Federabstimmung weitestgehend vermeiden zu können, besitzen bekannte hydropneumatische Federungssysteme zusätzlich zu radweise an den Abstützaggre­ gaten der Räder angeordneten Federspeichern achsweise ange­ ordnete Zusatzfederspeicher, welche mit Absperrventilen ver­ sehen sind und damit bei Bedarf schnell unwirksam geschaltet werden können. Solange die Zusatzfederspeicher wirksam sind, besitzen die Abstützaggregate einer Achse eine Federkennung mit geringer Progressivität, d. h. die jeweils erzeugten Abstützkräfte steigen beim Einfedern vergleichsweise langsam an. Wenn dagegen die Zusatzfederspeicher unwirksam geschaltet werden, ergibt sich eine Federkennung mit steiler Progressi­ vität, d. h. die Abstützaggregate setzen einem Einfederungshub einen mit dem Hubweg stark ansteigenden Widerstand entgegen. Die den Zusatzfederspeichern zugeordneten Umschaltventile können praktisch trägheitslos gesteuert werden, so daß sich die Progressivität der Federkennung an einer Fahrzeugachse entsprechend schnell verändern läßt. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dem beim Bremsen oder Beschleunigen des Fahrzeuges auftretenden Nickmoment entgegenzuwirken, indem beispielsweise beim Bremsen die Zusatzfederspeicher der Vorderachse und beim Beschleunigen die Zusatzfeder­ speicher der Hinterachse unwirksam geschaltet werden, mit der Folge, daß die Federung der Vorderachse bzw. die Federung der Hinterachse versteift wird. Auf diese Weise können die Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus in erwünschter Weise begrenzt werden. Jedoch muß dabei jeweils eine achsweise Versteifung der Federung in Kauf genommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein hydropneumatisches Federungssystem zu schaffen, welches sich durch geringen Leistungsbedarf für das Verpumpen von Hydraulikmedium sowie durch besonders hohen Federungskomfort - auch bei Einwirkung starker Nick- oder Wankmomente auf den Fahrzeug­ aufbau - auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Abstützaggregaten ein aktives Bypass- und Fördersystem angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Hubstellung der Räder und/oder auf das Fahrzeug einwirkenden Nick- oder Wankmomenten Hydraulikmedium unter Umgehung des Reservoirs zwischen einander bezüglich der Fahrzeuglängsachse und/oder der Fahrzeugquerachse gegenüber­ liegenden Abstützaggregaten zu verschieben gestattet.

Die Erfindung beruht also auf dem allgemeinen Gedanken, unmittelbar zwischen den Abstützaggregaten verschiedener Fahrzeugseiten bzw. den vorderen und hinteren Abstütz­ aggregaten Hydraulikmedium zu verschieben, um eine Fahrzeug­ seite bei gleichzeitiger Absenkung der anderen Fahrzeugseite anzuheben bzw. das Fahrzeugvorderteil in entsprechender Weise gegenläufig zum Fahrzeugheck zu bewegen.

Da erfindungsgemäß zu diesem Zweck eine Verschiebung von Hydraulikmedium unter Umgehung des Reservoirs vorgesehen ist, ist der notwendige Leistungsbedarf gering, denn es muß jeweils lediglich die Differenz der hydraulischen Drücke in verschiedenen Abstützaggregaten überwunden werden, nicht jedoch die wesentlich größere Druckdifferenz zwischen Reservoir und Abstützaggregaten.

Darüber hinaus kann ein besonders hoher Komfort gewährleistet werden, weil die Verschiebung des Hydraulikmediums zwischen den Abstützaggregaten nur einen geringen Einfluß auf die Federkennung hat.

Weiterhin ist bei der Erfindung vorteilhaft, daß die Niveau­ regulierung träge, d. h. mit geringer Leistung, arbeiten kann, weil dieses System zum Ausgleich von Nick- und Wankbewe­ gungen des Fahrzeuges nicht benötigt wird. Im wesentlichen muß dieses System lediglich in der Lage sein, beim Start des Fahrzeuges in angemessener Zeit das jeweils gewünschte bzw. vorgegebene Niveau einzustellen. Dazu genügt jedoch eine sehr geringe Leistung, zumal sich das jeweilig einge­ stellte Niveau beim Stillstand des Fahrzeuges nur wenig ändert, wenn ein Abfluß von Hydraulikmedium aus den Abstütz­ aggregaten in das Reservoir, beispielsweise durch entspre­ chende Absperrventile, verhindert werden kann.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung kann das Bypass- und Fördersystem im wesentlichen aus einem zwischen den Abstützaggregaten angeordneten Leitungs­ netz mit einer motorisch angetriebenen Pumpe sowie am Leitungsnetz angeordneten Absperrventilen bestehen, welche jeweils ein Abstützaggregat bzw. eine Gruppe der Abstütz­ aggregate mit der Eingangsseite der Pumpe und ein anderes Abstützaggregat bzw. eine andere Gruppe der Abstütz­ aggregate mit der Ausgangsseite der Pumpe zu verbinden bzw. die Abstützaggregate oder deren Gruppen voneinander abzutrennen gestatten. Bei dieser Anordnung genügt also für das Bypass- und Fördersystem eine einzige zentrale Pumpe. Durch entsprechende Steuerung der Ventile kann dann eine Verschiebung von Hydraulikmedium zwischen ausgewählten Abstützaggregaten erreicht werden. Durch eine Art von Multiplexbetrieb kann dabei auch erreicht werden, daß eine praktisch simultane Verschiebung von Hydraulik­ medium zwischen einer Vielzahl von Abstützaggregaten in steuerbarer Weise erfolgt.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen einander bezüglich der Fahrzeugquerachse und/oder der Fahrzeuglängsachse gegenüberliegenden Abstütz­ aggregaten Verdränger- bzw. Kolben-Zylinder-Aggregate mit zwei Kammern angeordnet, deren Gesamtvolumen unabhängig vom Verdränger- bzw. Kolbenhub konstant bleibt, so daß das auf der einen Seite aus einem Abstützaggregat bzw. einer Gruppe der Abstützaggregate abgeführte Hydraulikmedium in gleicher Menge einem anderen Abstützaggregat bzw. einer anderen Gruppe der Abstützaggregate zugeführt werden kann.

Unabhängig von der Ausbildung des Bypass- und Fördersystems kann es zweckmäßig sein, die hydropneumatischen Abstütz­ aggregate parallel zu mechanischen Federaggregaten, beispiels­ weise herkömmlichen Schraubenfedern, anzuordnen, so daß die Räder gegenüber dem Aufbau jeweils hydropneumatisch und mechanisch abgestützt werden. Auf diese Weise kann ein nahezu belastungsunabhängiges Federungsverhalten des Fahrzeuges ohne belastungsabhängige Veränderung der Resonanzfrequenzen für Hubbewegungen des Aufbaues (Aufbauresonanz) bzw. Hubschwingun­ gen der Räder (Radresonanz) gewährleistet werden.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federungssystemes, wobei das Bypass- und Förder­ system durch ein Leitungsnetz mit einer Vielzahl von Absperrventilen und einer einzigen zentralen Pumpe gebildet wird,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der das Bypass- und Fördersystem unter Verwendung doppeltwirkender, ein Zweikreissystem bildender Kolben-Zylinder-Aggregate aufgebaut ist, die jeweils zwischen den Abstützaggregaten ver­ schiedener Fahrzeugseiten bzw. verschiedener Achsen angeordnet sind und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Aggregaten mit besonders einfachem Aufbau.

Bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen ist jedem Rad R des Fahrzeuges ein hydropneumatisches Abstützaggregat A zugeordnet, welches in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus einem Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder Z sowie einem Kolben K mit einseitig angeordneter Kolbenstange S und den Kolben K axial durch­ setzenden Bohrungen B sowie einen mit dem Zylinder Z verbundenen Federspeicher F besteht. Die Zylinder Z sind jeweils auf beiden Seiten des zugehörigen Kolbens K mit Hydraulikmedium gefüllt, ebenso wie der mit dem jeweiligen Zylinder Z kommunizierende Bereich des jeweiligen Feder­ speichers F. Innerhalb des Federspeichers F ist darüber hinaus ein Druckgaspolster D angeordnet, welches vom Hydraulikmedium durch eine elastische Membrane od. dgl. abgetrennt ist. Bei Ein- und Ausfederbewegungen der Räder R wird der jeweilige Kolben K im zugeordneten Zylinder Z verschoben. Bei einer Verschiebung in Einfederrichtung wird dabei Hydraulikmedium aus der in den Fig. 1 bis 3 jeweils oberhalb des Kolbens K liegenden Kammer des Zylin­ ders Z durch die kolbenseitigen Bohrungen B hindurch in die andere Kammer des Kolben-Zylinder-Aggregates sowie teilweise auch in den jeweiligen Federspeicher F verdrängt, so daß das jeweilige Druckgaspolster komprimiert wird. Bei einer Verschiebung des Kolbens K in Ausfederrichtung wird jeweils Hydraulikmedium aus der kolbenstangenseitigen Kammer des jeweiligen Kolben-Zylinder-Aggregates in die jeweils oberhalb des Kolbens K liegende Kammer verdrängt, gleichzeitig strömt Hydraulikmedium aus dem jeweiligen Federspeicher F in diese letztgenannte Kammer, wobei das Druckgaspolster D des jeweiligen Federspeichers ent­ sprechend expandiert.

Die jeweilige statische Abstützkraft der Abstützaggregate A wird durch den Druck des hydraulischen Mediums im Kolben- Zylinder-Aggregat sowie im damit verbundenen Federspeicher F und den Querschnitt der Kolbenstange S bzw. die Flächen­ differenz zwischen der oberen und unteren Wirkfläche des jeweiligen Kolbens K bestimmt.

Die mittlere Höhenlage der Räder R relativ zum nicht darge­ stellten Aufbau des Fahrzeuges wird durch die Menge des Hydraulikmediums in den Abstützaggregaten A bestimmt.

Um die Menge des Hydraulikmediums in den Abstützaggregaten A für eine Niveauregulierung des Fahrzeuges verändern zu können, können die Abstützaggregate A über Niveausteuerven­ tile N nach außen abgesperrt bzw. entweder mit einem Reservoir bzw. Vorratsbehälter V Fluidmedium oder mit der Druckseite einer Pumpe P verbunden werden, mit der dann dem jeweiligen Abstützaggregat A Hydraulikmedium aus dem Reservoir bzw. Vorratsbehälter V zugeführt wird. Um dabei Druckstöße zu vermeiden, ist an der Druckleitung der Pumpe P ein zusätzlicher Federspeicher F_P angeordnet.

Den Abstützaggregaten A der Vorderräder (welche in den Fig. 1 bis 3 jeweils im oberen Teil abgebildet sind) kann jeweils ein separates Niveausteuerventil N zugeordnet werden, das in Abhängigkeit von der Hubstellung x_vr bzw. x_vl des jeweiligen Rades betätigt wird. In einem relativ breiten Mittelbereich der genannten Hubstellungen sind dabei die Niveausteuerventile N der Abstützaggregate A der Vorderräder geschlossen. Bei star­ ker Verschiebung der Räder R bzw. Kolben K in Ausfederrich­ tung wird das jeweilige Abstützaggregat A mit dem Reservoir bzw. Vorratsbehälter V verbunden, um Hydraulikmedium aus dem jeweiligen Abstützaggregat A abzuleiten und damit das jeweilige Rad R in Einfederrichtung zu bewegen. Verschieben sich die Räder R bzw. die jeweiligen Kolben K stark in Einfederrichtung, so stellen die Niveausteuerventile N eine Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe P und dem jeweiligen Abstützaggregat A her, um in das jeweilige Abstützaggregat A zusätzliches Hydraulikmedium einzuleiten und das jeweilige Rad R in Ausfederrichtung zu bewegen.

Den Fahrzeughinterrädern (in den Fig. 1 bis 3 jeweils im unteren Teil abgebildet) ist ein gemeinsames Niveausteuer­ ventil N zugeordnet, welches in Abhängigkeit vom arithme­ tischen Mittelwert der Hubstellungen x_hl und x_hr der hinteren Räder R gesteuert wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß das Fahrzeug immer eine statisch eindeutige Dreipunkt­ abstützung erhält.

Bei Verwendung eines ausreichend stark wirkenden Stabili­ sators für die Aufnahme der Wankmomente bei Kurvenfahrt oder unsymmetrischer Fahrzeugbeladung, kann auch an der Vorderachse ein gemeinsam beide Abstützaggregate A steuern­ des Niveausteuerventil N vorgesehen werden, wodurch das Fahrzeug eine "Zweipunktabstützung mit mechanischer Wank­ feder" erhält.

Um die Steuerung des den hinteren Rädern R zugeordneten Niveausteuerventiles N in Abhängigkeit vom Mittelwert der Hubstellungen x_hr und x_hl zu ermöglichen, sind beispielsweise die Enden eines Joches J mit den Radaufhängungen der hinteren Räder R gekoppelt, so daß das eine Ende des Joches eine den Federungshüben des einen Hinterrades und das andere Ende des Joches J eine den Federungshüben des anderen Hinterrades entsprechende translatorische Bewegung ausführt. Wenn nun ein Punkt des Joches J in der Mitte zwischen den Enden des Joches J mit einem Stellorgan des hinteren Niveausteuerven­ tiles N antriebsverbunden ist, wird dieses Ventil N in Abhängigkeit von dem gewünschten Mittelwert gesteuert.

Eine andere Art der Mittelwertbildung der Hubstellungen x_hr und x_hl der Hinterräder ist dadurch möglich, daß der Abgriff für das Steuern des gemeinsamen Niveausteuerventils N in der Mitte eines nicht dargestellten Drehstabstabilisators erfolgt.

In der die Abstützaggregate A der hinteren Räder R verbindenden Leitung können beidseitig des Niveausteuer­ ventiles N der Hinterräder Drosseln T angeordnet sein, um eine ungedämpfte und schnelle Strömung von Hydraulik­ medium vom einen zum anderen Abstützaggregat A und damit eine unerwünscht starke Rückwirkung der Federungshübe des einen Hinterrades auf die Federungsbewegungen des anderen Hinterrades zu vermeiden.

Die oben beschriebene Ausbildung des hydropneumatischen Federungssystemes ist bei den in den Fig. 1 bis 3 darge­ stellten Ausführungsformen in prinzipiell gleicher Weise vorgesehen und - an sich - bekannt. Insofern unterscheidet sich die Erfindung also nicht von herkömmlichen hydropneu­ matischen Federungssystemen.

Die Besonderheit der Erfindung liegt vor allem in der Art und Weise, wie Nick- bzw. Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus entgegengewirkt wird.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, dazu die oben beschrie­ benen Elemente des hydropneumatischen Federungssystems einzusetzen. Jedoch wird dann für die Pumpe P eine hohe Leistung benötigt, weil Nick- und Wankbewegungen des Aufbaus - ohne zusätzliche andere Maßnahmen - nur dann entgegengewirkt werden kann, wenn mit der Pumpe P kurzzeitig relativ große Mengen des Hydraulikmediums aus dem Reservoir bzw. Vorratsbehälter V zu jeweils in Einfederrichtung stark beanspruchten Abstützaggregaten A gefördert werden kann. Dabei muß immer mindestens die volle Druckdifferenz zwischen dem Hydrau­ likdruck in den Abstützaggregaten A und dem praktisch verschwindenden Hydraulikdruck in dem Reservoir bzw. Vorratsbehälter V überwunden werden.

Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, die oben beschrie­ benen Systemkomponenten lediglich zur Einstellung der mittleren Höhenlage des Fahrzeugaufbaus relativ zur Fahrbahn einzusetzen. Für diesen Zweck reicht eine Pumpe P mit geringer Leistung, weil die mittlere Höhenlage des Fahrzeuges praktisch nur beim Start eingestellt werden muß und danach unverändert bleibt bzw. keine schnelle Änderung erfordert.

Um Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeuges schnell und wirksam entgegenwirken zu können, ist zwischen den Abstütz­ aggregaten A ein gesondertes, aktives Bypass- und Förder­ system angeordnet.

Dieses besteht bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ form im wesentlichen aus einem Leitungsnetzwerk mit den zu den einzelnen Abstützaggregaten A führenden Leitungen 1 bis 4, die über Leitungen 1′, 1′′ bis 4′, 4′′ mit eingangsseitig einer motorisch angetriebenen Pumpe 5 angeordneten Absperrventilen 1e bis 4e bzw. ausgangs­ seitig der Pumpe 5 angeordneten Absperrventilen 1a bis 4a verbunden sind.

Solange keinerlei Wank- bzw. Nickbewegungen des Fahrzeuges auftreten, bleiben die genannten Ventile 1a bis 4e geschlossen. Die Pumpe 5 steht in diesem Fall still.

Falls nun Nickbewegungen des Fahrzeuges auftreten, kann denselben entgegengewirkt werden, indem die Pumpe 5 je nach Richtung der Nickbewegung entweder Hydraulikmedium aus den Abstützaggregaten A der Hinterräder über die Leitungen 3 bzw. 4 abführt und den Abstützaggregaten A der Vorderräder über die Leitungen 1 bzw. 2 zuführt oder in umgekehrter Richtung wirksam wird. Wenn beispielsweise aus dem Abstützaggregat A des rechten Hinterrades Hydraulik­ medium abgeführt und gleichzeitig dem Abstützaggregat A des rechten Vorderrades Hydraulikmedium zugeführt werden soll, werden die Ventile 4e und 1a geöffnet, so daß die genannten Abstützaggregate über die Pumpe 5 miteinander verbunden werden und Hydraulikmedium in der angegebenen Weise zwischen den Abstützaggregaten A der rechten Fahrzeugseite verschoben wird. Dabei bleiben die übrigen Absperrventile jeweils geschlossen.

Vorteilhaft für den Energieverbrauch des aktiven Bypass- und Fördersystems ist es, wenn dessen Antrieb nach Erreichen eines entsprechenden "Endzustandes", d. h. nachdem eine den jeweiligen Fahrzuständen entsprechende Menge Hydraulikmedium umgepumpt worden ist (z. B. bei stationärer Kurvenfahrt), abgeschaltet werden kann und - solange sich der Fahrzustand nicht ändert - in dieser abgeschalteten Stellung verharrt, ohne daß das umgepumpte Hydraulikmedium in seine ursprünglich zugehörigen Abstützaggregate rück­ fließen kann.

Falls Hydraulikmedium aus dem vorderen rechten Abstütz­ aggregat A abgeführt und in das hintere rechte Abstütz­ aggregat A zugeführt werden soll, werden die Ventile 1e und 4a geöffnet, so daß die Pumpe einen Strom des Hydraulik­ mediums in der gewünschten Weise erzeugen kann.

In grundsätzlich gleicher Weise können die Abstützaggregate A auf der linken Fahrzeugseite miteinander über die Pumpe 5 verbunden werden.

Darüber hinaus kann Wankbewegungen des Fahrzeuges entgegen­ gewirkt werden, indem Hydraulikmedium aus einem Abstütz­ aggregat A eines Rades auf der einen Fahrzeugseite mittels der Pumpe 5 einem Abstützaggregat A eines Rades auf der anderen Fahrzeugseite zugeführt wird. Beispielsweise kann Hydraulikmedium aus dem rechten vorderen Abstützaggregat A in das linke vordere Abstützaggregat A eingeführt werden, indem die Ventile 1e und 2a geöffnet werden.

Falls die Verschiebung des Hydraulikmediums in umgekehrter Richtung erfolgen soll, werden die Ventile 2e und 1a geöff­ net.

Die Pumpe 5 braucht jeweils nur gegen die Differenz der hydraulischen Drücke in verschiedenen Abstützaggregaten A zu arbeiten. Da diese Differenz immer relativ gering bleibt, genügt für die Pumpe 5 eine geringe Leistung.

Um jeweils genau definierte Mengen zwischen den Abstütz­ aggregaten A zu verschieben, werden die Ventile 1a bis 4e vorzugsweise im Multiplexbetrieb gesteuert, derart, daß jeweils nur eines der Ventile 1e bis 4e und eines der Ventile 1a bis 4a gleichzeitig geöffnet sind. Dementspre­ chend sind jeweils nur zwei Abstützaggregate A über die Pumpe 5 miteinander gekoppelt. Durch schnellen taktweisen Wechsel der jeweils geöffneten Paare der geöffneten Ventile 1a bis 4e besteht dann die Möglichkeit, einander überlagern­ de Verschiebungen von Hydraulikmedium zwischen beliebigen Aggregaten A simultan durchzuführen. Beispielsweise kann einerseits Hydraulikmedium aus dem rechten hinteren Abstütz­ aggregat abgeführt und dem rechten vorderen Abstützaggregat zugeleitet und andererseits auch gleichzeitig Hydraulik­ medium zwischen den beiden linken Abstützaggregaten in gleicher Richtung verschoben werden. Dazu werden abwechselnd die Ventilpaare 3e, 2a und 4e, 1a in schneller Taktfolge alternierend geöffnet und geschlossen.

Die Steuerung der Ventile 1a bis 4e erfolgt mit der Unter­ stützung eines nicht dargestellten Rechners, welcher die Signale von den Rädern R zugeordneten Hubstellungsgebern auswertet, um Nick- bzw. Wankbewegungen des Fahrzeuges feststellen zu können. Zusätzlich kann der Rechner auch Signale vom Fahrpedal bzw. Motor des Fahrzeuges sowie vom Bremssystem desselben erhalten, um die beim Bremsen bzw. Beschleunigen des Fahrzeuges auftretende Neigung zu Nick­ bewegungen bereits vor einer derartigen Bewegung "bemerken" zu können. Damit kann einer zu erwartenden Nickbewegung bereits vorbeugend durch entsprechende Ansteuerung der Ventile 1a bis 4e entgegengewirkt werden.

Darüber hinaus kann der Rechner mit einem Lenkwinkelgeber sowie einem Geschwindigkeitsmesser des Fahrzeuges verbunden sein, um bereits bei Beginn einer Kurvenfahrt bzw. bei Beginn einer Lenkbewegung die jeweils zu erwartende Quer­ beschleunigung des Fahrzeuges und damit die Tendenz des Fahrzeuges, eine zur Kurvenaußenseite hin geneigte Lage einzunehmen, feststellen zu können. Damit kann der Rechner die Ventile 1a bis 4e bereits vorbeugend so ansteuern, daß sich das Fahrzeug nicht oder nur wenig zur Kurvenaußen­ seite neigt. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine Neigung des Fahrzeuges zur Kurveninnenseite hin zu erzwingen, indem von den kurveninneren Abstützaggregaten A entsprechend viel Hydraulikmedium abgeführt und den kurvenäußeren Abstütz­ aggregaten A zugeführt wird.

Ein besonderer Vorzug des Bypass- und Fördersystems liegt darin, daß bei der Aussteuerung von Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeuges die Abstimmung des Federungssystemes praktisch unverändert bleibt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Abstützaggregate A über die Leitungen 1′ bis 4′ mit einem motorisch angetriebenen Kolben-Zylinder-Aggregat 6 und über die Leitungen 1′′ bis 4′′ mit einem motorisch angetriebenen Kolben-Zylinder-Aggregat 7 verbunden.

Jedes der Kolben-Zylinder-Aggregate 6 und 7 besitzt vier Kammern 61 bis 64 bzw. 71 bis 74, wobei im Falle des Kolben- Zylinder-Aggregates 6 in Mittellage des Kolbens zumindest die Kammern 61 und 62 einerseits sowie die Kammern 63 und 64 andererseits gleiche Größe haben (in der Regel sind alle Kammern 61 bis 64 gleich groß), während beim Kolben-Zylinder- Aggregat 74 alle Kammern 71 bis 74 in Mittellage des Kolbens gleich groß sind. Im übrigen sind die Kolben-Zylinder-Aggregate 6 und 7 so ausgelegt, daß das Gesamtvolumen der Kammern bei Verschiebung der Kolben konstant bleibt.

Die Kammern der Kolben-Zylinder-Aggregate 6 und 7 sind jeweils mit einem der Abstützaggregate A verbunden, und zwar derart, daß bei Verschiebung des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggre­ gates 6 jeweils Hydraulikmedium zwischen den Abstützaggrega­ ten auf der rechten Fahrzeugseite und den Abstützaggregaten auf der linken Fahrzeugseite verschoben wird. Beispielsweise wird bei Verschiebung des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggre­ gates 6 nach links einerseits Hydraulikmedium aus dem vorderen rechten Abstützaggregat über die Leitung 1′ abgeführt und gleichzeitig Hydraulikmedium über die Leitung 2′ in das linke vordere Abstützaggregat eingeführt. Andererseits erfolgt simultan eine entsprechende Verschiebung des Hydraulikmediums über die Leitungen 4′ und 3′ bei den Abstützaggregaten der Hinterräder.

Auf diese Weise läßt sich die Seitenneigung des Fahrzeuges verändern bzw. einer Wankbewegung entgegenwirken.

Die Kammern 71 bis 74 des Kolben-Zylinder-Aggregates 7 sind mit den Leitungen 1′′ bis 4′′ verbunden, und zwar derart, daß eine Verschiebung des Hydraulikmediums zwischen den Abstützaggregaten der Vorderräder und denjenigen der Hinterräder ermöglicht wird. Beispielsweise wird bei einer Verschiebung des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggregates 7 in Fig. 2 nach oben Hydraulikmedium aus den hinteren Abstützaggregaten über die Leitungen 3′′ und 4′′ abgeführt und gleichzeitig den vorderen Abstützaggregaten über die Leitungen 1′′ und 2′′ Hydraulikmedium zugeführt. Auf diese Weise kann einer Nickbewegung des Fahrzeuges entgegengewirkt werden.

Abweichend von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, bei der die Kolben-Zylinder-Aggregate 6 und 7 jeweils vier Kammern besitzen, können auch jeweils Kolben-Zylinder- Aggregate mit zwei Kammern paarweise angeordnet sein und parallel betätigt werden. An der dargestellten Funktion ändert sich damit nichts.

Darüber hinaus könnten auch hydrostatische Pumpen mit rotierendem Verdrängungsmechanismus nach der Art von Zahnrad- oder Flügelzellenpumpen anstelle der in Fig. 2 dargestellten Kolben-Zylinder-Aggregate vorgesehen werden. Damit auch in diesem Falle mehrere Hydraulikkreise vorhan­ den sind, um auftretende Wankmomente an beiden Fahrzeug­ achsen durch Umpumpen von Hydraulikmedium entsprechend anteilig abzustützen, können zwei hydrostatische Pumpen mechanisch gekoppelt werden, welche gleiche Förderleistung aufweisen, falls die Wankmomente etwa hälftig von Vorder- und Hinterachse aufgenommen werden sollen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfin­ dung sind drei Kolben-Zylinder-Aggregate 8 bis 10 mit jeweils zwei Kammern 81, 82 bzw. 91, 92 bzw. 101, 102 angeordnet. Dabei sind die Kammern 81 und 91 der Kolben- Zylinder-Aggregate 8 und 9 über die Leitungen 1 und 2 mit den vorderen Abstützaggregaten A verbunden. Die hinteren Abstützaggregate A sind über die Leitungen 3′ und 4′ einer­ seits mit den Kammern 82 und 92 der Kolben-Zylinder-Aggre­ gate 8 und 9 und andererseits über die Leitungen 3′′ und 4′′ mit den Kammern 101 und 102 des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 verbunden. In Mittellage der Kolben besitzen die Kammern 81, 82, 91 und 92 gleiche Größe. Die Kammern 101 und 102 sind in Mittellage des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 untereinander gleich groß und etwa doppelt so groß wie die Kammern der beiden übrigen Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 in Mittellage der jeweiligen Kolben.

Wenn der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 stillge­ halten wird und die Kolben der Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 simultan in Fig. 3 nach oben oder unten verschoben werden, so wird Hydraulikmedium zwischen den vorderen und hinteren Abstützaggregaten verschoben. Bei einer Verschie­ bung der Kolben der Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 nach oben wird beispielsweise Hydraulikmedium aus den hinteren Abstützaggregaten über die Leitungen 3′ und 4′ abgeführt und gleichzeitig Hydraulikmedium den vorderen Abstützaggre­ gaten über die Leitungen 1 und 2 zugeführt. Auf diese Weise kann Nickbewegungen des Fahrzeuges entgegengewirkt werden.

Um die Seitenneigung des Fahrzeuges zu verändern bzw. um Wankbewegungen des Fahrzeuges entgegenzuwirken, kann Hydrau­ likmedium zwischen den Abstützaggregaten verschiedener Fahrzeugseiten verschoben werden, indem der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 beispielsweise nach unten, der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 nach rechts und der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 9 nach oben (oder in der jeweils umgekehrten Richtung) verschoben wird. Da die Kapazität des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 etwa doppelt so groß wie diejenige des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 bzw. 9 ist, kann die Kammer 101 des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 bei der angegebenen Verschieberichtung neben dem aus der Kammer 82 des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 verdrängten Hydraulikmedium auch eine entsprechende Menge des Hydraulik­ mediums aus dem Abstützaggregat des linken Hinterrades (in Fig. 3 links unten) aufnehmen. In entsprechender Weise kann aus der Kammer 102 des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 verdrängtes Hydraulikmedium etwa zur einen Hälfte in das Abstützaggregat des rechten Hinterrades (in Fig. 3 rechts unten) eingeführt und etwa zur anderen Hälfte von der Kammer 92 des Kolben-Zylinder-Aggregates 9 aufgenommen werden. Dabei wird gleichzeitig aus der Kammer 91 des Kolben-Zylinder-Aggregates Hydraulikmedium verdrängt und über die Leitung 1 dem Abstützaggregat des rechten Vorder­ rades zugeführt.

Auch wenn es in der Regel nicht notwendig ist, gibt das in Fig. 3 dargestellte System die Möglichkeit, Hydraulikmedium ausschließlich zwischen den Abstützaggregaten der Vorderräder oder den Abstützaggregaten der Hinterräder zu verschieben.

Zur Verschiebung von Hydraulikmedium zwischen den Abstütz­ aggregaten der Hinterräder genügt es, die Kolben der Kolben- Zylinder-Aggregate 8 und 9 stillzusetzen und den Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 zu verschieben. Bei Verschiebung des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 nach rechts wird dabei Hydraulikmedium über die Leitung 3′′ aus dem Abstütz­ aggregat des linken Hinterrades abgeführt und gleichzeitig über die Leitung 4′′ Hydraulikmedium in das Abstützaggregat des rechten Hinterrades eingeleitet.

Wenn nun beispielsweise Hydraulikmedium aus dem Abstütz­ aggregat des rechten Vorderrades über die Leitung 1 abgeführt und gleichzeitig Hydraulikmedium in das Abstützaggregat des linken Vorderrades eingeführt werden soll, werden der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 9 in Fig. 3 nach unten, der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 nach links und der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 nach oben verschoben, und zwar derart, daß die Volumensverkleinerung der Kammer 92 des Kolben-Zylinder-Aggregates 9 der Volumens­ vergrößerung der Kammer 102 des Kolben-Zylinder-Aggregates 10 und die Volumensverkleinderung der Kammer 101 dieses Kolben- Zylinder-Aggregates 10 der Volumensvergrößerung der Kammer 82 des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 entsprechen.

Im Falle einer Störung im Bypass- und Fördersystem, insbeson­ dere bei Störungen des dieses System steuernden Rechners, ist bevorzugt vorgesehen, das Bypass- und Fördersystem unter Blockierung seiner Leitungen stillzusetzen. Danach kann dann weitergefahren werden, wobei sich das Fahrzeug wie ein solches mit herkömmlichem hydropneumatischen Federungssystem verhält.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden bei einer derartigen Störung die Pumpe 5 stillgesetzt und alle Ventile 1a bis 4e geschlossen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Ventile 1a bis 4e automatisch, z. B. durch Rückstell­ federn, in die Schließlage gebracht werden, sobald die zur Steuerung der Ventile 1a bis 4e dienenden Elektromagnete stromlos geschaltet werden.

Um bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungs­ formen einen entsprechenden Notbetrieb des Fahrzeuges zu ermöglichen, genügt es, die Kolben-Zylinder-Aggregate 6 bis 10 mit selbsthemmenden Antrieben, z. B. Spindelaggregaten, zu versehen, so daß die Kolben dieser Aggregate bei Abschal­ tung der Antriebe unbeweglich gehalten werden.

Soweit anstelle der Kolben-Zylinder-Aggregate 6 bis 10 in den Fig. 2 und 3 rotierende Pumpen eingesetzt werden, sind solche Pumpen, z. B. Zahnradpumpen, bevorzugt, die die Verbindung zwischen Eingang und Ausgang der Pumpe ohne zusätzliche Absperrventile zu sperren vermögen, wenn das Förderorgan der Pumpe stillgehalten wird. Werden derartige Pumpen mit selbsthemmenden Antrieben versehen, so genügt es, die Antriebe stillzusetzen bzw. abzuschalten, um die Leitungen des Bypass- und Fördersystems im Falle einer Störung zu blockieren.

Gegebenenfalls können zu diesem Zweck jedoch auch gesonderte Absperrventile angeordnet sein.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß mit dem Bypass- und Fördersystem auch die Steuertendenz - Unter­ steuern, Übersteuern oder neutrales Verhalten - des Fahr­ zeuges beeinflußt bzw. bestimmt werden kann. Beispielsweise kann Wankbewegungen des Fahrzeuges in der Weise entgegen­ gesetzt werden, daß an Vorderachse und Hinterachse unter­ schiedlich große, der Wankbewegung entgegenwirkende Dreh­ momente relativ zur Fahrzeuglängsachse erzeugt werden, indem die einerseits zwischen den Abstützaggregaten der Vorderachse und andererseits zwischen den Abstützaggre­ gaten der Hinterachse verschobenen Mengen des Hydraulik­ mediums entsprechend - gegebenenfalls auch stark unter­ schiedlich - bemessen sind.

Um beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 2 zum Ausgleich von Wankmomenten des Fahrzeuges an Vorder- und Hinterachse deutlich unterschiedliche Gegenmomente erzeugen zu können, können die hydraulisch wirksamen Querschnitte der Kolben in den Kammern 61 sowie 62 einer­ seits und 63 sowie 64 andererseits deutlich unterschiedlich bemessen sein. In der Regel ist es erwünscht, Wankmomenten verstärkt über die Vorderachse entgegenzuwirken; dement­ sprechend wird in der Regel der wirksame Kolbenquerschnitt in den Kammern 61 und 62 größer sein als in den Kammern 63 und 64.

Claims (9)

1. Hydropneumatisches Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit den Fahrzeugrädern zugeordneten hydropneumatischen Abstützaggregaten und einer damit zusammenwirkenden Niveauregulierung, welche in Abhängigkeit von der Hubstellung der Räder Hydraulikmedium aus einem Reservoir in die Abstützaggregate einzuleiten bzw. Hydraulikmedium aus den Abstützaggregaten in das Reservoir abzuführen gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abstützaggregaten (A) ein aktives Bypass- und Fördersystem angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Hubstellung (x_vr, x_vl, x_hr, x_hl) der Räder (R) und/oder in Abhängigkeit von auf das Fahrzeug einwirkenden Nick- bzw. Wankmomenten Hydraulik­ medium unter Umgehung des Reservoirs (R) zwischen einander bezüglich der Fahrzeuglängsachse und/oder der Fahrzeugquerachse gegenüberliegenden Abstütz­ aggregaten (A) zu verschieben gestattet.

2. Hydropneumatisches Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass- und Fördersystem schnellwirkend und die Niveauregulierung im Vergleich zum Bypass- und Fördersystem träge arbeiten.

3. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass- und Fördersystem im wesentlichen aus einem zwischen den Abstützaggregaten (A) angeordneten Leitungsnetz mit einer motorisch angetriebenen Pumpe (5) sowie am Leitungsnetz angeordneten Absperr­ ventilen (1a, 1e bis 4a, 4e) besteht, welche jeweils ein Abstützaggregat (A) bzw. eine Gruppe der Abstützaggre­ gate mit der Eingangsseite der Pumpe (5) und ein anderes Abstützaggregat bzw. eine andere Gruppe der Abstütz­ aggregate mit der Ausgangsseite der Pumpe (5) zu verbin­ den bzw. die Abstützaggregate oder die Gruppen der Abstützaggregate voneinander abzutrennen gestatten.

4. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einander bezüglich der Fahrzeugquerachse und/oder der Fahrzeuglängsachse gegenüberliegenden Abstützaggregaten (A) Verdränger- bzw. Kolben-Zylinder-Aggregate (6, 7) mit jeweils mindestens zwei Kammern angeordnet sind, deren Gesamtvolumen unabhängig vom Verdränger- bzw. Kolbenhub konstant bleibt, wobei jeweils eine der Kammern mit einem Abstützaggregat auf der einen Seite und die andere der Kammern mit einem Abstützaggregat auf der anderen Seite der Fahrzeuglängsachse bzw. der Fahrzeugquerachse verbunden ist.

5. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass- und Fördersystem mittels Rechners in Abhängig­ keit von den Hubstellungen (x_vr, x_vl, x_hr, x_hl) der Räder (R) und/oder in Abhängigkeit von der Längs- bzw. Querbeschleunigung des Fahrzeuges und/oder in Abhängig­ keit vom Lenkwinkel bzw. Lenkwinkeländerungen sowie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges steuerbar ist.

6. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den hydropneumatischen Abstützaggregaten (A) mecha­ nische Federaggregate angeordnet sind.

7. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderaggregate (6 bis 10) des Bypass- und Fördersystems selbsthemmende Antriebe besitzen und im Stillstand die mit ihnen verbundenen Leitungen voneinander abgetrennt halten.

8. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass- und Fördersystem zum Ausgleich bzw. zur Verhin­ derung von Wankbewegungen des Fahrzeuges zwischen den Abstützaggregaten (A) der Vorderachse und zwischen den Abstützaggregaten (A) der Hinterachse derart bemessene Mengen des Hydraulikmediums verschiebt, daß an Vorder- und Hinterachse unterschiedliche, dem Wankmoment des Fahrzeuges entgegenwirkende Momente erzeugt werden und eine gewünschte Steuertendenz (Untersteuern, Übersteuern, neutrales Verhalten) des Fahrzeuges erreicht wird.

9. Hydropneumatisches Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor für das Bypass- und Fördersystem in jeder beliebigen Lage abgeschaltet werden kann und ohne Energieverbrauch in dieser Lage verharrt, wobei das Hydraulikmedium auch bei großen vorhandenen Druckdifferenzen während dieses abgeschalteten Zustandes im Bypass- und Fördersystem nicht verlagert werden kann.