DE60013732T2

DE60013732T2 - Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE60013732T2
Application number: DE60013732T
Authority: DE
Inventors: Kouji Iwata-shi Sakai
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: ES2228381T3; EP1099577A3; JP2001199216A; EP1099577A2; US6556907B1; DE60013732D1; ATE276115T1; JP4319309B2; EP1099577B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Aufhängungssystem insbesondere für den Einsatz in Automobilen. Eine herkömmliche Ausführung einer Fahrzeugaufhängung ist in US-A-4295660 veröffentlicht. Ein Beispiel dieser Ausführung eines Fahrzeug-Aufhängungssystems ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP-A-08-132846 veröffentlicht und wie in 5 gezeigt aufgebaut.
5 ist eine Schnittdarstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen Fahrzeug-Aufhängungssystems zeigt. Das in 5 als Schnitt dargestellte Aufhängungssystem 1 ist zum Einsatz in vierrädrigen Kraftfahrzeugen gedacht und enthält: Hydraulikzylinder (Öldämpfer) 2, 3, 4 und 5, jeweils für die Räder vorn links, vorn rechts, hinten links und hinten rechts, sowie linke und rechte Druckregulatoren 6 und 7.
Die vier Hydraulikzylinder 2 bis 5 haben einen identischen Aufbau. Das Innere eines Zylinderkörpers 8 ist mit Arbeitsöl gefüllt und wird durch ein Kolbenteil 9 in eine obere und eine untere Ölkammer 10 und 11 geteilt. Das Kolbenteil 9 weist eine gebohrte Kommunikationsöffnung 12 auf, die eine Kommunikation von Flüssigkeiten zwischen der oberen und der unteren Ölkammer 10 und 11 ermöglicht. Eine Drossel 13 befindet sich in der Kommunikationsöffnung 12.
Diese Hydraulikzylinder 2 bis 5 befinden sich jeweils zwischen einer Seite der Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) und einer Seite des Rades (nicht gezeigt), indem die Zylinderkörper 8 mit der Seite der Fahrzeugkarosserie verbunden sind und die unteren Enden der Kolbenstangen 14 schwenkbar mit Komponenten wie Verbindungselementen verbunden sind, die sich zusammen mit den Rädern relativ zur Fahrzeugkarosserie auf und ab bewegen.
Die linken und rechten Druckregulatoren 6 und 7 sind identisch aufgebaut. Jeder der Druckregulatoren 6 und 7 besteht aus zwei Zylindern, nämlich einem ersten und einem zweiten Druckregulierungszylinder 16 und 18 in einem Körper. Der erste Zylinder 16 hat eine erste Ölkammer 15, die mit der oberen Ölkammer 10 eines Hydraulikzylinders 2 oder 3 für das linke oder rechte Vorderrad verbunden ist. Der zweite Druckregulierungszylinder 18 hat eine zweite Ölkammer 17, die mit der oberen Ölkammer 10 eines Hydraulikzylinders 4 oder 5 für das linke oder rechte Hinterrad verbunden ist. Die Ölkammern 15 und 17 sowie eine Hochdruck- Gaskammer 19 sind durch einen freien Kolben 20 definiert. Eine Drossel 21 befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Ölkammer 15 und 17. Der freie Kolben 20 ist so gestaltet, dass die erste Ölkammer 15 die gleiche effektive Querschnittsfläche hat wie die zweite Ölkammer 17.
Das herkömmliche Aufhängungssystem 1, welches wie oben beschrieben aufgebaut ist, erzeugt Dämpfungskräfte nur mit den Drosseln 13 der Kolbenteile 9, wenn die Hydraulikzylinder 2 und 3 für die Vorderräder und die Hydraulikzylinder 4 und 5 für die Hinterräder in die gleiche Richtung und mit etwa demselben Betrag wirken. Wenn die Hydraulikzylinder 2 und 3 für die Vorderräder und die Hydraulikzylinder 4 und 5 für die Hinterräder in unterschiedliche Richtungen wirken, werden Dämpfungskräfte auch mit den Drosseln 21 und 21 der Druckregulatoren 6 und 7 erzeugt. Folglich verringern sich die Dämpfungskräfte relativ wenn das Fahrzeug abbiegt, während sich die Dämpfungskräfte relativ vergrößern, wenn das Fahrzeug schart anfährt oder stark beschleunigt.
Nach dem Stand der Technik wird in einigen Fällen eine Anordnung verwendet, wie sie durch die Strichpunktlinien in 5 angedeutet ist, bei welcher der Hydraulikzylinder 2 für das linke Vorderrad und der Hydraulikzylinder 5 für das rechte Hinterrad mit dem Druckregulator 7 auf der rechten Seite, und der Hydraulikzylinder 3 für das rechte Vorderrad und der Hydraulikzylinder 4 für das linke Hinterrad mit dem Druckregulator 6 auf der linken Seite verbunden sind. Wenn dieser Aufbau verwendet wird, vergrößern sich die Dämpfungskräfte relativ wenn das Fahrzeug rollt oder nickt, und es verringern sich die Dämpfungskräfte wenn sich das Fahrzeug aufbäumt.
Das herkömmliche Aufhängungssystem 1, welches wie oben beschrieben aufgebaut ist, muss jedoch so aufgebaut sein, dass jede Dimension der Hydraulikzylinder 2 bis 5, der Regulatoren 6 und 7, und der Hebelverhältnisse des Aufhängungssystems (d. h. der Verhältnisse der vertikalen Verlagerung der Räder zu den Beträgen der Hydraulikzylinderwege) bei Vorder- und Hinterrädern identisch ist. Dadurch wird es unmöglich, Aufhängungssysteme für die Vorderräder und für und die Hinterräder so zu konstruieren, dass sie z. B. der Fahrzeuglastverteilung angepasst sind, d. h. es entsteht das Problem, dass der Freiheitsgrad bei der Konstruktion der vorderen und der hinteren Aufhängungssysteme eingeschränkt ist.
Ein solches Problem kann zu einem gewissen Grad verringert werden, indem der Aufbau der vorderen und der hinteren Aufhängungssysteme zueinander geändert wird. Um jedoch den Aufbau zu ändern, muss gewährleistet sein, dass sich die Dämpfungskräfte, die durch die Drosseln erzeugt werden, zwischen den folgenden zwei Fällen nicht ändern: wenn die Hydraulikzylinder der Vorderräder komprimiert werden während die Hydraulikzylinder der Hinterräder sich entspannen, und wenn die Hydraulikzylinder der Vorderräder sich entspannen während die Hydraulikzylinder der Hinterräder komprimiert werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug- Aufhängungssystem zur Verfügung zu stellen, welches eine verbesserte Aufhängungseigenschaft aufweist.
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Fahrzeug-Aufhängungssystem nach Anspruch 1 erreicht.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem weist vorzugsweise solche Werte a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 auf, dass die Bedingungen a1 ≠ a2 und S1/λ1 ≠ S2/λ2 erfüllt sind.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem weist vorzugsweise solche Werte a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 auf, dass die Bedingungen a1 = a2 und S1/λ1 ≠ S2/λ2 erfüllt sind, so dass der erste und der zweite Druckregulierungszylinder 16 und 18 so aufgebaut sind, dass der Gleichung (S1/λ1)/A1 = (S2/λ2)/A2 genügen.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem weist vorzugsweise solche Werte a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 auf, dass die Bedingungen a1 ≠ a2 und S1/λ1 = S2/λ2 erfüllt sind, so dass der erste und der zweite Hydraulikzylinder 2 und 4 sowie der erste und der zweite Druckregulierungszylinder 16 und 18 so aufgebaut sind, dass sie der Gleichung (a1/A1) = (a2/A2) genügen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem macht es vorteilhafterweise möglich, Vorderrad- und Hinterrad- Aufhängungssysteme mit unterschiedlichen Spezifikationen einzubauen, während die Funktion beibehalten wird, die Dämpfungskräfte entsprechend dem Verhalten des Fahrzeugs relativ zu vergrößern oder zu verringern.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem ist mit Aufhängungssystemen, ersten und zweiten Hydraulikzylindern sowie ersten und zweiten Druckregulierungszylindern so aufgebaut, dass die Bedingung (S1/λ1) × (a1/A1) = (S2/λ2) × (a2/A2) erfüllt ist, bei der Annahme dass;
S1 und S2 Kolbenwege des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders bezeichnen,
a1 und a2 effektive Querschnittsflächen der Kolben des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders bezeichnen,
λ1 und λ2 vertikale Verlagerungsbeträge an den Rad-Boden-Kontaktpunkten bezeichnen, verursacht durch die Kolbenwege S1 und S2 des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders, und
A1 und A2 effektive Querschnittsflächen des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders bezeichnen,
wobei die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders auf zueinander unterschiedliche Werte festgelegt sind, und wobei die Hebelverhältnisse S1/λ1 und S2/λ2 der Aufhängungssysteme auf zueinander unterschiedliche Werte festgelegt sind, und wobei a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 gemäß mindestens einer der Bedingungen a1 ≠ a2 und S1/λ1 = S2/λ2 festgelegt sind.
In Hinblick darauf wird verhindert, dass das Arbeitsöl durch die Drosseln fließt, wenn zwei Räder sich etwa um denselben Betrag in dieselbe Richtung bewegen, auch in den Fällen in denen die effektiven Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolben des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders zueinander unterschiedlich sind und die Verhältnisse der Kolbenwege des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders zu den Verlagerungsbeträgen λ1 und λ2 der Räder, oder die Hebelverhältnisse S1/λ1 und S2/λ2 zueinander unterschiedlich sind.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem ist vorzugsweise mit Aufhängungssystemen, ersten und zweiten Hydraulikzylindern, ersten und zweiten Druckregulierungszylindern sowie Drosseln so aufgebaut, dass es der Gleichung (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ = (S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ' genügt,
bei der Annahme dass;
S1 und S2 Kolbenwege des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders bezeichnen,
a1 und a2 effektive Querschnittsflächen der Kolben des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders bezeichnen,
λ1 und λ2 vertikale Verlagerungsbeträge an den Rad-, Boden-, Kontaktpunkten bezeichnen, verursacht durch die Kolbenwege S1 und S2 des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders,
A1 und A2 effektive Querschnittsflächen des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders bezeichnen,
P1 und P2 Drücke in den Ölkammern des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders bezeichnen,
ΔΦ den Differentialdruck bezeichnet, wenn Arbeitsöl von der ersten Ölkammer in die zweite Ölkammer fließt, und
ΔΦ' den Differentialdruck bezeichnet, wenn Arbeitsöl von der zweiten Ölkammer in die erste Ölkammer fließt,
unter der Bedingung dass
von den entsprechenden Wertepaaren: a1 und a2, S1/λ1 und S2/λ2 oder der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders durch die Drossel zur hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders fließt, und der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders durch die Drossel zur hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders fließt, mindestens ein Wertepaar auf zueinander unterschiedliche Werte festgelegt ist, und wenn sich paarweise Räder mit denselben Absolutwerten der Bewegungsgeschwindigkeit in zueinander entgegengesetzte Richtungen bewegen.
In Hinblick darauf wird verhindert, dass sich die Dämpfungscharakteristik der Drosseln in Abhängigkeit von der Fließrichtung des Arbeitsöls auch in mindestens einem der folgenden Fälle verändert: Die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders sind zueinander unterschiedlich; die Hebelverhältnisse S1/λ1 und S2/λ2 sind zueinander unterschiedlich; und die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders sind zueinander unterschiedlich.
Das Fahrzeug-Aufhängungssystem ist vorzugsweise mit Aufhängungssystem, ersten und zweiten Hydraulikzylindern, ersten und zweiten Druckregulierungszylindern sowie Drosseln so aufgebaut, dass es der Gleichung (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ/W1 = (S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ'/W2 genügt,
bei der Annahme dass;
S1 und S2 Kolbenwege des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders bezeichnen,
a1 und a2 effektive Querschnittsflächen der Kolben des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders bezeichnen,
λ1 und λ2 vertikale Verlagerungsbeträge an den Rad-Boden-Kontaktpunkten bezeichnen, verursacht durch die Kolbenwege S1 und S2 des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders,
W1 und W2 statische Boden-Kontaktbelastungen der Räder auf der ersten und der zweiten Seite der Hydraulikzylinder bezeichnen,
A1 und A2 effektive Querschnittsflächen des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders bezeichnen,
P1 und P2 Drücke in den Ölkammern des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders bezeichnen,
ΔΦ den Differentialdruck bezeichnet, wenn Arbeitsöl von der ersten Ölkammer in die zweite Ölkammer fließt, und
ΔΦ' den Differentialdruck bezeichnet, wenn Arbeitsöl von der zweiten Ölkammer in die erste Ölkammer fließt,
unter der Bedingung dass
von den entsprechenden Wertepaaren: a1 und a2, W1 und W2, S1/λ1 und S2/λ2 oder der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders durch die Drossel zur hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders fließt, und der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders durch die Drossel zur hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders fließt, mindestens ein Wertepaar auf zueinander unterschiedliche Werte festgelegt ist, und wenn sich paarweise Räder mit denselben Absolutwerten der Bewegungsgeschwindigkeit in zueinander unterschiedliche, entgegengesetzte Richtungen bewegen.
In Hinblick darauf wird verhindert, dass sich die Dämpfungscharakteristik der Drosseln in Abhängigkeit von der Fließrichtung des Arbeitsöls auch in mindestens einem der folgenden Fälle verändert: Die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders sind zueinander unterschiedlich; die statischen Boden-Kontaktbelastungen W1 und W2 der Räder auf den Seiten des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders sind zueinander unterschiedlich; die Hebelverhältnisse S1/λ1 und S2/λ2 sind zueinander unterschiedlich; und die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders sind zueinander unterschiedlich.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und mit Hilfe der begleitenden Zeichnungen beschrieben und erläutert.
1 ist eine Schnittdarstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen Fahrzeug-Aufhängungssystems entsprechend des Ausführungsbeispiels zeigt.
2 ist eine Kurve, die zum Festlegen der Drosseln verwendet wird.
3 zeigt ein Beispiel eines anderen Aufbaus des Druckregulators.
4 zeigt ein Beispiel eines weiteren Aufbaus des Druckregulators.
5 ist eine Schnittdarstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen Fahrzeug-Aufhängungssystems zeigt.
Erstes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden werden die Details eines ersten Ausführungsbeispiels anhand von 1 und 2 beschrieben.
1 ist eine Schnittdarstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen Fahrzeug-Aufhängungssystems entsprechend des Ausführungsbeispiels zeigt. 2 ist eine Kurve, die zum Festlegen der Drosseln verwendet wird. In diesen Figuren werden die Komponenten die identisch oder vergleichbar mit Komponenten aus 5 sind, mit denselben Ziffern bezeichnet, und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen. Vorliegend wird das Ausführungsbeispiel auf die Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme auf der linken Seite eines vierrädrigen Kraftfahrzeugs angewendet beschrieben. Die Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme auf der anderen (rechten) Seite des Fahrzeugs sind genauso aufgebaut wie die in 1 gezeigten.
Ein Vorderrad-Aufhängungssystem 31 und ein Hinterrad-Aufhängungssystem 32 in 1 sind wie folgt aufgebaut: Die Enden der einen Seite (in 1 die Enden der rechten Seite) eines unteren Arms 33 und eines oberen Arms 34 sind schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie befestigt. Ein Querarm 35, der ein Vorderrad 36 oder ein Hinterrad 37 frei drehbar lagert, verbindet die anderen Enden des unteren und des oberen Arms 33 und 34. Ein Hydraulikzylinder (hydraulischer Dämpfer) 2 bzw. 4 ist zwischen einem mittleren Punkt auf dem unteren Arm 33 und der Fahrzeugkarosserie befestigt. Die Abmessungen der Komponenten des Vorderrad-Aufhängungssystems 31 und des Hinterrad-Aufhängungssystems 32 sind in diesem Ausführungsbeispiel so festgelegt, dass sie der Fahrzeuglastverteilung angepasst sind. Der Hydraulikzylinder 2 bzw. 4 enthält einen Kolben 100 bzw. 200, der aus einem Kolbenteil 9 und einer Kolbenstange 14 besteht. Der Kolben 100 bzw. 200 ist so in einen Zylinderkörper 8 eingesetzt, dass er sich hin und her bewegen kann. Das untere Ende der Kolbenstange 14 ist mit dem unteren Arm 33 bzw. 34 verbunden, und der Zylinderkörper 8 ist mit der Fahrzeugkarosserie verbunden.
Die Größe des Hydraulikzylinders 8 im Vorderrad-Aufhängungssystem 31 ist kleiner als die Größe des Hydraulikzylinders 8 im Hinterrad-Aufhängungssystem 32. Das heißt, dass die effektive Querschnittsfläche a1 des Kolbens 100 im Hydraulikzylinder 2 für das Vorderrad und die effektive Querschnittsfläche a2 des Kolbens 200 im Hydraulikzylinder 4 für das Hinterrad unterschiedlich festgelegt sind. Der Begriff "effektive Querschnittsfläche" wird im Folgenden benutzt für die Querschnittsfläche des Teils, welches die Menge an Arbeitsöl beeinflusst, die in die bzw. aus den Hydraulikzylindern 2 und 4 fließt. In diesem Ausführungsbeispiel bezieht sie sich auf die Querschnittsfläche der Kolbenstange 14. Das Aufhängungssystem 31 für das Vorderrad und das Aufhängungssystem 32 für das Hinterrad sind ferner zueinander unterschiedlich festgelegt, und zwar im Verhältnis des Radweges und des Kolbenweges der Hydraulikzylinder 2 und 4. Vorausgesetzt, dass die vertikale Verlagerung am Rad-Boden-Kontaktpunkt des Vorderrades 36 λ1 ist wenn sich der Kolben des Hydraulikzylinders 2 für das Vorderrad 36 um den Weg S1 verlagert, und dass die vertikale Verlagerung am Rad-Boden-Kontaktpunkt des Hinterrades 37 λ2 ist wenn sich der Kolben des Hydraulikzylinders 4 für das Hinterrad 37 um den Weg S2 verlagert, heißt das im Detail, dass das Hebelverhältnis (S1/λ1) des Aufhängungssystems 31 für das Vorderrad und das Hebelverhältnis (S2/λ2) des Aufhängungssystems 32 für das Hinterrad unterschiedlich festgelegt sind. Der Hydraulikzylinder 2 für das Vorderrad entspricht dem ersten Hydraulikzylinder dieser Erfindung, und der Hydraulikzylinder 4 für das Hinterrad entspricht dem zweiten Hydraulikzylinder dieser Erfindung.
Der linke Druckregulator 6 ist mit verschiedenen effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders 16 und 18 aufgebaut, die entsprechend mit dem Aufhängungssystem 31 für das Vorderrad und dem Aufhängungssystem 32 für das Hinterrad verbunden sind. Der Öldruck in der (ersten) Ölkammer 15 des ersten Druckregulierungszylinders 16 ist mit P1 gekennzeichnet; der Öldruck in der (zweiten) Ölkammer 17 des zweiten Druckregulierungszylinders 18 ist mit P2 gekennzeichnet, und der Druck in der Hochdruck- Gaskammer 19 ist mit P0 gekennzeichnet. Die erste Ölkammer 15 und die zweite Ölkammer 17 sind durch eine Kommunikationsleitung 40 verbunden, die in der Mitte der Leitung eine erste und eine zweite Drossel 38 und 39 aufweist. Die erste Drossel 38 ist so aufgebaut, dass sie dem Arbeitsöl erlaubt, nur von der ersten Ölkammer 15 zur zweiten Ölkammer 17 zu fließen und dadurch eine Dämpfungskraft erzeugt, wenn das Arbeitsöl durch sie fließt. Die zweite Drossel 39 ist so aufgebaut, dass sie dem Arbeitsöl erlaubt, nur von der zweiten Ölkammer 17 zur ersten Ölkammer 15 zu fließen und dadurch eine Dämpfungskraft erzeugt, wenn das Arbeitsöl durch sie fließt. Die Dämpfungscharakteristiken der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 sind unterschiedlich festgelegt. Ein freier Kolben 20 enthält einen Kolben 20a in dem ersten Druckregulierungszylinder 16 und einen Kolben 20b in dem zweiten Druckregulierungszylinder 18, wobei die Kolben 20a und 20b durch eine Kolbenstange 20c verbunden sind. Die Kolben 20a und 20b entsprechen der beweglichen Trennwand der Erfindung.
Allein die Änderung des Aufbaus der Aufhängungssysteme und der Hydrauliksysteme für die Vorderräder gegenüber denen für die Hinterräder führt nicht zu einer Übereinstimmung der Ölaustrittsmengen Q1 und Q2 aus den Hydraulikzylindern 2 und 4 der vorderen und hinteren Aufhängungssysteme 31 und 32, wenn die Hydraulikzylinder 2 und 4 um denselben Betrag zusammengedrückt werden. Dies führt zu dem unerwünschten Ergebnis, dass das Arbeitsöl zwischen dem ersten und dem zweiten Druckregulierungszylinder 16 und 18 durch die erste oder die zweite Drossel 38 bzw. 39 fließt, wodurch eine unnötige Dämpfungskraft erzeugt wird.
Der Erfinder hat herausgefunden, dass die unnötige Dämpfungskraft nicht erzeugt wird, wenn die Aufhängungssysteme und die Hydrauliksysteme so aufgebaut sind, dass sie der folgenden Gleichung (1) genügen: (S1/λ1) × (a1/A1) = (S2/λ2) × (a2/A2) (1)
Das heißt, die Aufhängungssysteme und die Hydrauliksysteme sind so aufgebaut, dass das Produkt aus dem Hebelverhältnis des vorderen Aufhängungssystems und dem Verhältnis der effektiven Querschnittsflächen des Druckregulierungszylinders 16 und der Kolbenstange 14 des vorderen Aufhängungssystems etwa so groß ist wie das Produkt aus dem Hebelverhältnis des hinteren Aufhängungssystems und dem Verhältnis der effektiven Querschnittsflächen des Druckregulierungszylinders 18 und der Kolbenstange 14 des hinteren Aufhängungssystems. Indem der oben beschriebene Aufbau eingesetzt wird, wird es möglich zu verhindern, dass die unnötigen Dämpfungskraft erzeugt wird, da das Fließen des Arbeitsöls durch die erste und die zweite Drossel 38 und 39 verhindert wird, wenn die Richtung und der Betrag der Verlagerung der Vorderräder und der Hinterräder 36 und 37 etwa identisch sind, auch in dem Fall dass sich die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen 14 und 14 des Hydraulikzylinders 2 für das Vorderrad und des Hydraulikzylinders 4 für das Hinterrad voneinander unterscheiden, oder in dem Fall, dass die Verhältnisse der Kolbenwege S1 und S2 der Hydraulikzylinder 2 und 4 zu den Verlagerungsbeträgen λ1 und λ2 der Vorderräder und der Hinterräder zueinander unterschiedlich sind.
Wenn der Hydraulikzylinder 2 für das Vorderrad komprimiert wird und sich der Hydraulikzylinder 4 für das Hinterrad entspannt (wie bei einer scharfen Bremsung) oder im umgekehrten Fall, wenn sich der Hydraulikzylinder 2 entspannt und der Hydraulikzylinder 4 komprimiert wird (wie bei einer schnellen Beschleunigung), werden Dämpfungskräfte erzeugt, wenn das Arbeitsöl durch die erste und die zweite Drossel 38 und 39 fließt. Wenn die Dämpfungskraft beim starken Bremsen nicht etwa genauso groß ist wie die Dämpfungskraft beim schnellen Beschleunigen, dann kann die vertikale Bewegung der Fahrzeugkarosserie nicht ausreichend kontrolliert werden. Der Erfinder hat nachgewiesen, dass eine ausreichende Kontrolle realisiert werden kann, wenn die Aufhängungssysteme und die Hydrauliksysteme (einschließlich der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39) so aufgebaut sind, dass sie der folgenden Gleichung (2) genügen, wenn das Fahrzeug nickt, d. h. wenn sich das Vorderrad 36 und das Hinterrad 37 mit derselben absoluten Verlagerungsgeschwindigkeit in zueinander entgegengesetzte Richtungen verlagern (dλ1/dt = –dλ2/dt). (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ = –(S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ' (2)
In der Gleichung (2) bezeichnet ΔΦ den Differenzdruck (P1 – P2) zwischen den Ölkammern 15 und 17, wenn das Arbeitsöl aus dem ersten Druckregulierungszylinder 16 in den zweiten Druckregulierungszylinder 18 fließt, und ΔΦ' bezeichnet den Differenzdruck (P1 – P2) zwischen den Ölkammern 15 und 17, wenn das Arbeitsöl aus dem zweiten Druckregulierungszylinder 18 in den ersten Druckregulierungszylinder 16 fließt.
Die obige Gleichung (2) wird abgeleitet durch: eine erste Bedingung, unter der die Dämpfungskraft, die beim starken Bremsen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft, die beim schnellen Beschleunigen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, gleich sind; eine zweite Bedingung, unter der die Dämpfungskraft, die beim starken Bremsen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft, die beim schnellen Beschleunigen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, gleich sind; und durch Gewährleisten, dass diese beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind. Das Verfahren zur Ableitung der Gleichung (2) wird im Folgenden beschrieben.
Beim Ableiten der Gleichung (2) wird angenommen, dass die vertikalen Verlagerungsgeschwindigkeiten der Räder an den Rad-Boden-Kontaktpunkten denselben Betrag haben, aber in entgegengesetzte Richtungen wirken (d. h. dλ1/dt = –dλ2/dt).
(a) Wenn in dem Fall dass sich das Vorderrad 36 relativ zur Fahrzeugkategorie aufwärts bewegt, und sich das Hinterrad 37 relativ zur Fahrzeugkarosserie abwärts bewegt, wie z. B. beim starken Bremsen, also in dem Fall λ1/dt > 0, λ2/dt < 0, angenommen wird, dass F1 die Dämpfungskraft ist, die durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und F2 die Dämpfungskraft ist, die durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, kann die Dämpfungskraft F1 mit Hilfe der Gleichung [1], die Dämpfungskraft F2 mit Hilfe der Gleichung [2], der Differenzdruck durch den Druckregulator 6 mit Hilfe der Gleichung [3], und der Öldruck, der auf den freien Zylinder 20 des Druckregulators 6 ausgeübt wird, mit Hilfe der Gleichung [4] ausgedrückt werden. F1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × (P1 – P0) × S1/λ1 [1] F2 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a2 × (P2 – P0) × S2/λ2 [2] P1 – P2 = ΔP [3] P1 × A1 + P2 × A2 = P0 × (A1 + A2) [4]
Aus den obigen Gleichungen [1],[2] and [4] folgt: F1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × ΔP × A2 × (S1/λ1)/(A1 + A2) [5]
Aus den obigen Gleichungen [2],[3] and [4] folgt: F2 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = –a2 × ΔP × A1 × (S2/λ2)/(A1 + A2) [6]
(b) Wenn in dem Fall dass sich das Vorderrad 36 relativ zur Fahrzeugkategorie abwärts bewegt, und sich das Hinterrad 37 relativ zur Fahrzeugkarosserie aufwärts bewegt, wie z. B. beim schnellen Beschleunigen, also in dem Fall λ1/dt < 0, λ2/dt > 0, angenommen wird, dass F1' die Dämpfungskraft ist, die durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und F2' die Dämpfungskraft ist, die durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, kann die Dämpfungskraft F1' mit Hilfe der Gleichung [1]', die Dämpfungskraft F2' mit Hilfe der Gleichung [2]', der Differenzdruck durch den Druckregulator 6 mit Hilfe der Gleichung [3]', und der Öldruck, der auf den freien Zylinder 20 des Druckregulators 6 ausgeübt wird, mit Hilfe der Gleichung [4]' ausgedrückt werden. F1' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × (P1' – P0) × S1/λ1 [1]' F2' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a2 × (P2' – P0) × S2/λ2 [2]' P1' – P2' = ΔP' [3]' P1' × A1 + P2' × A2 = P0 × (A1 + A2) [4]',
Aus den obigen Gleichungen [1]', [2]' and [4]' folgt: F1' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × ΔP' × A2 × (S1/λ1)/(A1 + A2) [5]'
Aus den obigen Gleichungen [2]', [3]' and [4]' folgt: F2' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = –2 × ΔP' × A1 × (S2/λ2)/(A1 + A2) [6]'
Die oben erwähnte erste Bedingung, unter der die Dämpfungskraft F1, die beim starken Bremsen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft F2', die beim schnellen Beschleunigen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, gleich sind, bedeutet, dass die Gleichung [5] und die Gleichung [6]' gleich sind.
Da F1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = F2' (λ1/dt < 0, λ2/dt > 0), wird dies durch die Gleichung [7]' ausgedrückt: (a1/A1) × (S1/λ1) × ΔP = –(a2/A2) × (S2/λ2) × ΔP' [7]'
Die zweite Bedingung, unter der die Dämpfungskraft F2, die beim starken Bremsen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft F1', die beim schnellen Beschleunigen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, gleich sind, bedeutet, dass die Gleichung [6] und die Gleichung [5]' gleich sind.
Da F2 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = F1' (λ1/dt < 0, λ2/dt > 0), wird dies durch die Gleichung [8] ausgedrückt: (a1/A1) × (S1/λ1) × ΔP' = –(a2/A2) × (S2/λ2) × ΔP [8]
Da der Unterschied zwischen den Gleichungen [7] und [8] der Unterschied zwischen ΔP und ΔP', nämlich zwischen den Differenzdrücken zwischen dem Druck P1 in dem ersten Druckregulierungszylinder und dem Druck P2 in dem zweiten Druckregulierungszylinder ist, kann ΔP und ΔP' bzw. ΔP' und ΔP der Einfachheit halber durch ΔΦ und ΔΦ' ersetzt werden. Auf diese Weise erhält man die oben beschriebene Gleichung (2).
Die Dämpfungskraftcharakteristik der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 wird auf der Grundlage des Durchflusses des Arbeitsöls durch die Hydrauliksysteme erhalten, die mit den Hydraulikzylindern 2 und 4 der Vorderräder und der Hinterräder verbunden sind. Das heißt, da die Gleichung (3) in dem Fahrzeug- Aufhängungssystem gemäß dieses Ausführungsbeispiels anzuwenden ist, wird die Dämpfungscharakteristik durch die folgende Gleichung erhalten: (dQ1/dt – dQ3/dt)/A1 = (dQ2/dt – dQ3/dt)/A2 (3)
Gleichung (3) lässt sich in Gleichung (4) vereinfachen: dQ3/dt = (A2 × dQ1/dt – A1 × dQ2/dt)/(A1 + A2) (4)
Die Dämpfungskraftcharakteristik der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 lässt sich ablesen, indem die Werte von dQ3/dt, die mit Hilfe der Gleichung (4) erhalten werden, auf die Kurve in 2 aufgetragen werden.
2 ist eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik der verwendeten Drosseln A, B und C, die entsprechend durch eine durchgehende Linie, eine Strichpunktlinie und eine Strich-Punkt-Punkt-Linie dargestellt sind, wobei die waagerechte Achse den Wert von dQ3/dt darstellt, und die senkrechte Achse den Veränderungswert ΔP des Öldrucks anzeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Wert Q3, der durch die Gleichung (4) erhalten wird, auf 2 gedruckt, und aus den Drosseln A bis C wird eine geeignete Drossel ausgewählt. Im Folgenden wird das Verfahren zur Auswahl einer Drossel beschrieben.
Die Werte A1 und A2 auf der rechten Seite der Gleichung (4) werden bestimmt nachdem der Druckregulator 6 ausgebildet ist. Die Werte dQ1/dt und dQ2/dt werden bestimmt, nachdem die Spezifikationen der Hydraulikzylinder 2 und 4 für die Vorderräder und die Hinterräder und die Hebelverhältnisse der vorderen und der hinteren Aufhängungssysteme 31 und 32 festgelegt sind. Aus diesem Grund kann dQ3/dt aus der Gleichung (4) erhalten werden. Der Wert dQ3/dt wird zum Beispiel auf einen Wert festgelegt, der einem normalen Laufverhalten eines normalen Automobils entspricht, d. h. einem normalen Nutzungsbereich. Anschließend wird der Wert Q3 berechnet, indem für den Wert dQ3/dt eine Zeit festgelegt wird. Der Wert Q3 wird so erhalten, dass er jeder der Arbeitsrichtungen der Hydraulikzylinder 2 und 4 entspricht. Die Werte von Q3, die den Arbeitsrichtungen entsprechen, sind in 2 mit q3 und q3' bezeichnet.
Andererseits wird der Wert ΔP in 2 aus der Gleichung (2) oben erhalten. Gleichung (2) lässt sich als das Verhältnis von ΔΦ und ΔΦ' ausdrücken. Das heißt, da S1/λ1 und a1/A1 auf der linken Seite und S2/λ2 und a2/A2 auf der rechten Seite der Gleichung (2) bestimmt werden, indem die Spezifikationen der Hydraulikzylinder 2 und 4 für die Vorderräder und die Hinterräder und für den Druckregulator 6 festgelegt werden, und da diese Werte entsprechend durch Berechnung erhalten werden können, kann unter der Annahme dass K1 das Berechnungsergebnis der linken Seite und K2 das Berechnungsergebnis der rechten Seite ist, die Gleichung (2) auch als K1 × ΔΦ = K2 × ΔΦ' geschrieben werden. Der Wert ΔΦ kann durch ΔP, und ΔΦ' durch ΔΦP' ersetzt werden. Unter der Annahme dass die Drossel A in dem normalen Nutzungsbereich q3 verwendet wird, wird ΔP in 2 berechnet und in die wie oben umgestellte Gleichung (2) eingesetzt, um ΔP' zu erhalten. Indem ΔP' auf 2 angewendet wird, lässt sich eine Drossel auswählen, die den normalen Nutzungsbereich q3 abdeckt. In diesem Ausführungsbeispiel wird Drossel A als die erste Drossel 38 und Drossel B als die zweite Drossel 39 ausgewählt.
Wie oben beschrieben sind die Aufhängungssysteme 31 und 32 sowie die Hydrauliksysteme für die Vorderräder und für die Hinterräder im Fahrzeug-Aufhängungssystem 1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels so aufgebaut, dass die Bedingung (S1/λ1) × (a1/A1) =(S2/λ2) × (a2/A2) erfüllt ist. Es ist aus diesem Grund möglich zu verhindern, dass das Arbeitsöl durch die erste und die zweite Drossel 38 und 39 fließt, wenn die Richtung und der Betrag der Verlagerung der Vorderräder und der Hinterräder 36 und 37 etwa identisch sind, auch in dem Fall dass sich die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen 14 und 14 des Hydraulikzylinders 2 für das Vorderrad und des Hydraulikzylinders 4 für das Hinterrad voneinander unterscheiden; oder in dem Fall, dass die Verhältnisse der Kolbenhübe S1 und S2 der Hydraulikzylinder 2 und 4 zu den Verlagerungsbeträgen λ1 und λ2 der Vorderräder und der Hinterräder zueinander unterschiedlich sind. Es ist aus diesem Grund möglich, die Aufhängungssysteme 31 und 32 für die Vorderräder und für die Hinterräder so aufzubauen, dass sie der Fahrzeuglastverteilung angepasst sind, während die Funktion beibehalten wird, die Dämpfungskräfte entsprechend dem Verhalten der Fahrzeugkarosserie relativ zu vergrößern oder zu verringern.
Die Aufhängungssysteme 31 und 32 sowie die Hydrauliksysteme für die Vorderräder und für die Hinterräder sind ebenfalls so aufgebaut, dass (S1/λ1) × (a1/A1) x ΔΦ = –(S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ', wenn sich die Vorderräder und die Hinterräder 36 und 37 relativ zur Fahrzeugkarosserie in entgegengesetzte Richtungen verlagern, aber die Absolutwerte der Verlagerungsgeschwindigkeit gleich sind. Aus diesem Grund ist es möglich zu verhindern, dass sich die Dämpfungscharakteristik der Drosseln in Abhängigkeit von der Fließrichtung des Arbeitsöls auch in mindestens einem der folgenden Fälle verändert: Die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen 14 der Hydraulikzylinder 2 und 4 sind zueinander unterschiedlich; die Hebelverhältnisse der Aufhängungssysteme 31 und 32 für die Vorderräder und für die Hinterräder sind zueinander unterschiedlich; und die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders 16 und 18 sind zueinander unterschiedlich.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wenn sich die Dämpfungskraft, die durch die Drossel erzeugt wird, nicht im Verhältnis der Trägheitsmasse der Fahrzeugkarosserie ändert, nimmt der Pendel-Dämpfungseffekt für die Fahrzeugkarosserie unerwünscht ab. Aus diesem Grund müssen die Aufhängungssysteme unter Beachtung der statischen Boden-Kontaktbelastungen der Vorderräder 36 und der Hinterräder 37 aufgebaut sein. Ein beispielhafter Aufbau des Aufhängungssystems unter Beachtung der statischen Boden-Kontaktbelastung des Rades wird im Folgenden beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die statische Boden-Kontaktbelastung des Vorderrades 36 mit W1, und die des Hinterrades 37 mit W2 bezeichnet. Da der Aufbau des Aufhängungssystems gemäß dieses Ausführungsbeispiels derselbe ist wie im ersten Ausführungsbeispiel, wird die folgende Beschreibung anhand von 1 und 2 vorgenommen.
Sofern die Dämpfungskräfte, die durch die erste und die zweite Drossel 38 und 39 erzeugt werden, auf der Grundlage der Einheit der Trägheitsmasse, die bei starkem Bremsen und schneller Beschleunigung zu erwarten ist, nicht etwa gleich sind, kann das Pendeln der Fahrzeugkarosserie nicht ausreichend kontrolliert werden. Eine ausreichende Kontrolle kann realisiert werden, wenn die Aufhängungssysteme und die Hydrauliksysteme (einschließlich der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39) so aufgebaut sind, dass sie der folgenden Gleichung (2)' genügen, wenn das Fahrzeug nickt, d. h. wenn sich das Vorderrad 36 und das Hinterrad 37 mit derselben absoluten Verlagerungsgeschwindigkeit in zueinander entgegengesetzte Richtungen verlagern (dλ1/dt = –dλ2/dt). (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ/W1 = (S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ'/W2(2)'
In der Gleichung (2)' bezeichnet ΔΦ den Differenzdruck (P1 – P2) zwischen den Ölkammern 15 und 17, wenn das Arbeitsöl aus dem ersten Druckregulierungszylinder 16 in den zweiten Druckregulierungszylinder 18 fließt, und ΔΦ' bezeichnet den Differenzdruck (P1 – P2) zwischen den Ölkammern 15 und 17, wenn das Arbeitsöl aus dem zweiten Druckregulierungszylinder 18 in den ersten Druckregulierungszylinder 16 fließt.
Die obige Gleichung (2)' wird abgeleitet durch: eine erste Bedingung, unter der die Dämpfungskraft, die beim starken Bremsen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft, die beim schnellen Beschleunigen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, gleich sind; eine zweite Bedingung, unter der die Dämpfungskraft, die beim starken Bremsen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft, die beim schnellen Beschleunigen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, gleich sind; und durch Gewährleisten, dass diese beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind. Das Verfahren zur Ableitung der Gleichung (2)' wird im Folgenden beschrieben.
Beim Ableiten der Gleichung (2)' wird angenommen, dass die vertikalen Verlagerungsgeschwindigkeiten der Räder an den Rad-Boden-Kontaktpunkten denselben Betrag haben, aber in entgegengesetzte Richtungen wirken (d. h. dλ1/dt = –dλ2/dt).
(a) Wenn in dem Fall dass sich das Vorderrad 36 relativ zur Fahrzeugkategorie aufwärts bewegt, und sich das Hinterrad 37 relativ zur Fahrzeugkarosserie abwärts bewegt, wie z. B. beim starken Bremsen, also in dem Fall λ1/dt > 0, λ2/dt < 0, angenommen wird, dass F1 die Dämpfungskraft ist, die durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und F2 die Dämpfungskraft ist, die durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, kann die Dämpfungskraft F1 mit Hilfe der Gleichung [1], die Dämpfungskraft F2 mit Hilfe der Gleichung [2], der Differenzdruck durch den Druckregulator 6 mit Hilfe der Gleichung [3], und der Öldruck, der auf den freien Zylinder 20 des Druckregulators 6 ausgeübt wird, mit Hilfe der Gleichung [4] ausgedrückt werden. F1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × (P1 – P0) × S1/λ1 [1] F2 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a2 × (P2 – P0) × S2/λ2 [2] P1 – P2 = ΔP [3] P1 × A1 + P2 × A2 = P0 × (A1 + A2) [4]
Aus den obigen Gleichungen [1],[2] and [4] folgt: F1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × ΔP × A2 × (S1/λ1)/(A1 + A2) [5]
Aus den obigen Gleichungen [2],[3] and [4] folgt: F2 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = –a2 × ΔP × A1 × (S2/λ2)/(A1 + A2) [6]
(b) Wenn in dem Fall dass sich das Vorderrad 36 relativ zur Fahrzeugkategorie abwärts bewegt, und sich das Hinterrad 37 relativ zur Fahrzeugkarosserie aufwärts bewegt, wie z. B. beim schnellen Beschleunigen, also in dem Fall λ1/dt < 0, λ2/dt > 0, angenommen wird, dass F1' die Dämpfungskraft ist, die durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und F2' die Dämpfungskraft ist, die durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, kann die Dämpfungskraft F1' mit Hilfe der Gleichung [1]', die Dämpfungskraft F2' mit Hilfe der Gleichung [2]', der Differenzdruck durch den Druckregulator 6 mit Hilfe der Gleichung [3]', und der Öldruck, der auf den freien Zylinder 20 des Druckregulators 6 ausgeübt wird, mit Hilfe der Gleichung [4]' ausgedrückt werden. F1' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × (P1' – P0) × S1/λ1 [1]' F2' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a2 × (P2' – P0) × S2/λ2 [2]' P1' – P2' = ΔP' [3]' P1' × A1 + P2' × A2 = P0 × (A1 + A2) [4]'
Aus den obigen Gleichungen [1]', [2]' and [4]' folgt: F1' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = a1 × ΔP' × A2 × (S1/λ1)/(A1 + A2) [5]'
Aus den obigen Gleichungen [2]', [3]' and [4]' folgt: F2' (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = –a2 × ΔP' × A1 × (S2/λ2)/(A1 + A2) [6]'
Die Einheit der Trägheitsmasse am Dämpfer jedes Aushängungssystems ist die statische Boden-Kontaktbelastung W1 bzw. W2 multipliziert mit einer bestimmten Konstante. Da die Konstante bei allen Dämpfern gleich ist, wird sie in der folgenden Beschreibung der Einfachheit halber weggelassen. Die Dämpfungskraft der Einheit der Trägheitsmasse, die beim starken Bremsen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, wird als F1/W1 bezeichnet, und die Dämpfungskraft der Einheit der Trägheitsmasse, die beim schnellen Beschleunigen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, wird als F2'/W2 bezeichnet. Die oben erwähnte erste Bedingung, unter der die Dämpfungskraft pro Einheit der Trägheitsmasse F1/W1, die beim starken Bremsen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft pro Einheit der Trägheitsmasse F2'/W1, die beim plötzlichen Beschleunigen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, gleich sind, wird durch die oben beschriebene Beziehung [5] =(6]' gewährleistet.
Da F1/W1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = F2'/W2 (λ1/dt < 0, λ2/dt > 0), kann dies durch die folgende Gleichung [7] ausgedrückt werden: (a1/A1) × (S1/λ1) × ΔP/W1 = –(a2/A2) × (S2/λ2) × ΔP'/W2 [7]
Die zweite Bedingung, unter der die Dämpfungskraft pro Einheit der Trägheitsmasse F2/W2, die beim starken Bremsen durch die zweite Drossel 39 erzeugt wird, und die Dämpfungskraft pro Einheit der Trägheitsmasse F1'/W1, die beim schnellen Beschleunigen durch die erste Drossel 38 erzeugt wird, gleich sind, wird durch die oben beschriebene Beziehung [6] = [5]' gewährleistet. Da F2/W1 (λ1/dt > 0, λ2/dt < 0) = F1'/W1(λ1/dt < 0, λ2/dt > 0), kann dies durch die folgende Gleichung [8] ausgedrückt werden: (a1/A1) × (S1/λ1) × ΔP'/W1 = –(a2/A2) × (S2/λ2) × ΔP/W2 [8]
Da der Unterschied zwischen den Gleichungen [7] und [8] der Unterschied zwischen ΔP und ΔP', nämlich zwischen den Differenzdrücken zwischen dem Druck P1 in dem ersten Druckregulierungszylinder und dem Druck P2 in dem zweiten Druckregulierungszylinder ist, kann ΔP und ΔP' bzw. ΔP' und ΔP der Einfachheit halber durch ΔΦ und ΔΦ' ersetzt werden. Auf diese Weise erhält man die oben beschriebene Gleichung (2)'.
Die Dämpfungskraftcharakteristiken der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 erhält man auf dieselbe Weise wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Aus diesem Grund wird die Beschreibung des Verfahrens zum Erhalten der Dämpfungskraftcharakteristiken der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 hier weggelassen.
Die Aufhängungssysteme 31 und 32 und die Hydrauliksysteme für die Vorderräder und für die Hinterräder sind gemäß dieses Ausführungsbeispiels so aufgebaut, dass (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ/W1 = –(S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ'/W2, wenn sich die Vorderräder und die Hinterräder 36 und 37 relativ zur Fahrzeugkarosserie in entgegengesetzte Richtungen verlagern, aber die Absolutwerte der Verlagerungsgeschwindigkeit gleich sind. Aus diesem Grund ist es möglich zu verhindern, dass sich die Dämpfungscharakteristik der Drosseln in Abhängigkeit von der Fließrichtung des Arbeitsöls ändert, auch wenn mindestens einer der folgenden Fälle vorliegt: Die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen 14 der Hydraulikzylinder 2 und 4 sind zueinander unterschiedlich; die statischen Boden-Kontaktbelastungen W1 und W2 sind zueinander unterschiedlich; die Hebelverhältnisse der Aufhängungssysteme 31 und 32 für die Vorderräder und für die Hinterräder sind zueinander unterschiedlich; und die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders 16 und 18 sind zueinander unterschiedlich.
Drittes Ausführungsbeispiel
Der Druckregulator kann wie in 3 oder 4 gezeigt aufgebaut sein.
3 und 4 zeigen weitere Beispiele eines Aufbaus des Druckregulators. In diesen Figuren werden die Komponenten, die identisch oder vergleichbar mit Komponenten aus 1 und 5 sind, mit denselben Ziffern bezeichnet, und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Der in 3 gezeigte Druckregulator 6 enthält den ersten Druckregulierungszylinder 16 und den zweiten Druckregulierungszylinder 18, die auf einer Achse angeordnet sind. Die Kolben 20a und 20b des freien Kolbens 20 sind ebenfalls auf dieser Achse angeordnet und durch die Verbindungsstange 20c verbunden. Der Kolben 20a des ersten Druckregulierungszylinders 16 ist mit der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 ausgestattet. Der in 4 gezeigte Druckregulator 6 ist so aufgebaut, dass der erste Druckregulierungszylinder 16 in dem Kolben 20a des zweiten Druckregulierungszylinders 18 liegt, und dass der wandbildende Teil des ersten Druckregulierungszylinders 16 mit der ersten und der zweiten Drossel 38 und 39 ausgestattet ist.
Auch mit dem in 3 bzw. 4 gezeigten Aufbau des Druckregulierungszylinders 6 lässt sich derselbe Effekt wie mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielen.
Wenn eines der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispiele verwendet wird, können die Hydraulikzylinder 2 und 4 für die Vorderräder und für die Hinterräder unabhängig von dem hydraulischen Dämpfer ausgebildet werden, so dass diese Zylinder für eine verriegelte Bewegung mit dem hydraulischen Dämpfer verbunden sind. Die Hydraulikzylinder 2 und 4 für die Vorderräder und für die Hinterräder können auch so ausgebildet sein, dass die Drossel 13 in dem Kolbenteil 9 überflüssig wird. Das heißt, in dem Zylinderkörper 8 wird nur eine Ölkammer ausgebildet, und diese Ölkammer ist mit dem Druckregulator 6 verbunden. Wenn dieser Aufbau verwendet wird, ent sprechen die effektiven Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolben der Querschnittsfläche des Kolbenteils 9.
Ein weiterer möglicher Aufbau des Druckregulators 6 besteht darin, dass die Hochdruck- Gaskammer 19 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders 16 und 18 mit Arbeitsöl gefüllt ist, und die Hochdruck- Gaskammer 19 mit einer Ölkammer eines anderen Zylinders verbunden ist. Der andere Zylinder ist so aufgebaut, dass sein Inneres durch einen freien Kolben in eine Ölkammer und eine Hochdruck- Gaskammer definiert ist, und die Ölkammer mit der Hochdruck- Gaskammer 19 des Druckregulators 6 verbunden ist, der mit Arbeitsöl gefüllt ist.
Wenn die Querschnittsfläche a1 der Kolbenstange 14 des Hydraulikzylinders 2 für das Vorderrad und die Querschnittsfläche der Kolbenstange 14 des Hydraulikzylinders 4 für das Hinterrad fast gleich sind, kann derselbe Effekt wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erzielt werden, indem die Hebelverhältnisse der Aufhängungssysteme und die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 der Druckregulierungszylinder 16 und 18 des Druckregulators 6 so bestimmt werden, dass sie der folgenden Gleichung (5) genügen. (S1/λ1)/A1 = (S2/λ2)/A2 (5)
In ähnlicher Weise wie oben beschrieben, in dem Fall dass das Hebelverhältnis (S1/λ1) des Aufhängungssystems 31 für das Vorderrad und das Hebelverhältnis (S2/λ2) des Aufhängungssystems 32 für das Hinterrad fast gleich sind, kann derselbe Effekt wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erzielt werden, indem die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen 14 sowie die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 der Druckregulierungszylinder 16 und 18 des Druckregulators 6 so bestimmt werden, dass sie der folgenden Gleichung (6) genügen. a1/A1 = a2/A2 (6)
Entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich zu verhindern, dass das Arbeitsöl durch die Drossel fließt, wenn sowohl die Vorderräder als auch die Hinterräder sich mit etwa demselben Hub in dieselbe Richtung bewegen, während ein Radaufhängungssystem einschließlich des ersten Hydraulikzylinders und des ersten Druckregulierungszylinders anders aufgebaut ist als das andere Radaufhängungssystem einschließlich des zweiten Hydraulikzylinders und des zweiten Druckregulierungszylinders. Dies erlaubt es, den Freiheitsgrad bei der Konstruktion der Aufhängungssysteme zu vergrößern. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme macht es deshalb möglich, Vorderrad- und Hinterrad- Aufhängungssysteme so zu bauen, dass z. B. die Fahrzeuglastverteilung berücksichtigt wird, während die Funktion beibehalten wird, die Dämpfungskräfte entsprechend dem Verhalten der Fahrzeugkarosserie relativ zu vergrößern oder zu verringern.
Ein Fahrzeug-Aufhängungssystem ist vorzugsweise so gestaltet, dass die erste Ölkammer und die zweite Ölkammer durch eine hydraulische Leitung mit Drosseln verbunden sind, und dass der erste und der zweite Hydraulikzylinder, der erste und der zweite Druckregulierungszylinder 16 und 18 sowie die Drosseln so aufgebaut sind, dass sie folgender Gleichung genügen: (S1/A1) × (a1/A1) × ΔΦ = (S2/A2) × (a2/A2) × ΔΦ', wobei ΔΦ einen Differenzdruck bezeichnet, wenn Arbeitsöl aus der ersten Ölkammer in die zweite Ölkammer fließt, und ΔΦ' einen Differenzdruck bezeichnet, wenn Arbeitsöl aus der zweiten Ölkammer in die erste Ölkammer fließt.
Bei dem besagten Fahrzeug-Aufhängungssystem ist von den Wertepaaren a1 und a2, S1/λ1 und S2/λ2 oder der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders durch die Drossel 38 zur hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders fließt, und der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von 'der hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders durch die Drossel zur hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders fließt, mindestens ein Wertepaar auf zueinander unterschiedliche Werte festgelegt.
In Hinblick darauf wird verhindert, dass sich die Dämpfungscharakteristik der Drossel in Abhängigkeit von der Fließrichtung des Arbeitsöls verändert, während ein Radaufhängungssystem einschließlich des ersten Hydraulikzylinders und des ersten Druckregulierungszylinders anders aufgebaut ist als das andere Radaufhängungssystem einschließlich des zweiten Hydraulikzylinders und des zweiten Druckregulierungszylinders. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme macht es deshalb möglich, sowohl den Freiheitsgrad bei der Konstruktion der Drossel zu erhöhen, als auch Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme so zu bauen, dass z. B. die Fahrzeuglastverteilung berücksichtigt wird, während die Funktion beibehalten wird, die Dämpfungskräfte entsprechend dem Verhalten der Fahrzeugkarosserie relativ zu vergrößern oder zu verringern.
Ein Fahrzeug- Aufhängungssystem ist vorzugsweise so gestaltet, dass der erste und der zweite Hydraulikzylinder 2 und 4, der erste und der zweite Druckregulierungszylinder 16 und 18 sowie die Drosseln so aufgebaut sind, dass sie folgender Gleichung genügen: (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ/W1 = (S2/λ2) × (a2/A2) × ΔΦ'/W2.
W1 und W2 bezeichnen statische Boden-Kontaktbelastungen der Räder auf der Seite des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders.
Bei dem besagten Fahrzeug- Aufhängungssystem ist von den Wertepaaren a1 und a2, S1/λ1 und S2/λ2 oder der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders 2 durch die Drossel 38 zur hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders 4 fließt, und der Dämpfungscharakteristik wenn Arbeitsöl von der hydraulischen Leitung des zweiten Hydraulikzylinders 4 durch die Drossel 39 zur hydraulischen Leitung des ersten Hydraulikzylinders 2 fließt, mindestens ein Wertepaar auf zueinander unterschiedliche Werte festgelegt.
In Hinblick darauf kann verhindert werden, dass sich die Dämpfungscharakteristik der Drossel in Abhängigkeit von der Fließrichtung des Arbeitsöls auch in einem der folgenden Fälle ändert: Die Querschnittsflächen a1 und a2 der Kolbenstangen des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders sind zueinander unterschiedlich; die statischen Boden-Kontaktbelastungen W1 und W2 der Räder auf den Seiten des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders sind zueinander unterschiedlich; die Hebelverhältnisse S1/λ1 und S2/λ2 sind zueinander unterschiedlich; und die effektiven Querschnittsflächen A1 und A2 des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders sind zueinander unterschiedlich. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme macht es deshalb möglich, sowohl den Freiheitsgrad bei der Konstruktion der Drossel zu erhöhen, als auch Vorderrad- und Hinterrad-Aufhängungssysteme so zu bauen, dass z. B. die Fahrzeuglastverteilung berücksichtigt wird, während die Funktion beibehalten wird, die Dämpfungskräfte entsprechend dem Verhalten der Fahrzeugkarosserie relativ zu vergrößern oder zu verringern.
Die oben beschriebenen Gleichungen können so an die Bedingungen angepasst werden, dass das Hebelverhältnis (S1/λ1) des Aufhängungssystems 31 für das Vorderrad und das Hebelverhältnis (S2/λ2) des Aufhängungssystems 32 für das Hinterrad fast gleich sind, oder dass die Querschnittsfläche a1 der Kolbenstange 14 des Hydraulikzylinders 2 des Vorderrades und die der Kolbenstange 14 des Hydraulikzylinders 4 des Hinterrades fast gleich sind, wie von den entsprechenden Ausführungsbeispielen her bekannt ist.
Mit Hilfe der Ausführungsbeispiele ist es möglich, ein Aufhängungssystem für das Vorderrad und ein Aufhängungssystem für das Hinterrad mit unterschiedlichen Spezifikationen zu bauen, während die Funktion beibehalten wird, die Dämpfungskräfte entsprechend dem Verhalten eines Fahrzeugs relativ zu vergrößern oder zu verringern. Die Aufhängungssysteme 31 und 32, die Hydraulikzylinder 2 und 4 für die Vorderräder und für die Hinterräder sowie einen ersten und einen zweiten Druckregulierungszylinder 16 und 18 enthalten, sind so aufgebaut, dass sie der Gleichung (S1/λ1) × (a1/A1) = (S2/λ2) × (a2/A2) genügen, wobei S1 und S2 die Kolbenwege der Hydraulikzylinder 2 und 4, a1 und a2 die effektiven Querschnittsflächen der Kolbenstangen 14 der Hydraulikzylinder 2 und 4, λ1 und λ2 die vertikalen Verlagerungsbeträge an den Rad-Boden-Kontaktpunkten der Räder, die durch die Kolbenwege S1 und S2 der Hydraulikzylinder 2 und 4 verursacht werden, und A1 und A2 die effektiven Querschnittsflächen des ersten und des zweiten Druckregulierungszylinders 16 und 18 bezeichnen.

Claims

Fahrzeugaufhängungssystem, das aufweist: einen ersten und einen zweiten Zylinder (2, 4), angeordnet an einer Fahrzeugkarosserie, in jedem Hydraulikzylinder (2, 4) einen Kolben (100, 200), der frei hin- und hergehend eingesetzt ist, wobei jeder Hydraulikzylinder (2, 4) entweder mit einer Radseite oder der Fahrzeugkarosserieseite verbunden ist, und jeder Kolben (100, 200) mit der anderen von Radseite und Fahrzeugkarosserieseite verbunden ist; einen ersten Druckregulierungszylinder (16), der eine erste Ölkammer (15) hat, verbunden durch einen ersten Hydraulikkanal mit dem ersten Hydraulikzylinder (2) und einer bewegbaren ersten Trennwand (20a) zum Verändern des Volumens der ersten Ölkammer, und einen zweiten Druckregulierungszylinder (18), der eine zweite Ölkammer (17) hat, verbunden durch einen zweiten Hydraulikkanal mit dem zweiten Hydraulikzylinder (4) und eine bewegbare zweite Trennwand (20b) zum Verändern des Volumens der zweiten Ölkammer (17), wobei die ersten und zweiten Druckregulierungszylinder (16, 18) zur verriegelten Bewegung verbunden sind dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hydraulikzylinder (2) und der zweite Hydraulikzylinder (4) durch eine hydraulische Leitungsführung verbunden sind, der erste und der zweite Hydraulikzylinder (2, 4), und der erste und der zweite Druckregulierungszylinder (16, 18) gebildet sind, um einer Gleichung zu genügen: (S1/λ1) × (a1/A1) =(S2/λ2) × (a2/A2), wobei S1 und S2 Kolbenwege des ersten und zweiten Hydraulikzylinder (2, 4) bezeichnen, a1 und a2 effektive Querschnittsflächen des Kolbens (100, 200) des ersten und den zweiten Hydraulikzylinders (2, 4) bezeichnen, λ1 und λ2 vertikale Verlagerungsbeträge an Rad-Boden-Kontaktpunkten, verursacht durch die Kolbenwege S1 und S2 des ersten und zweiten Hydraulikzylinders (2, 4), bezeichnen und A1 und A2 effektive Querschnittsflächen des ersten und zweiten Druckregulierungszylinders (16, 18) bezeichnen.
Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Werte von a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 festgelegt werden, um den Bedingungen a1 ≠ a2 und S1/λ1 ≠ S2/λ2 zu genügen.
Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Werte von a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 festgelegt werden, um den Bedingungen a1 = a2 und S1/λ1 = S2/λ2 zu genügen, so dass der erste und der zweite Druckregulierungszylinder (16, 18) ausgelegt sind, um einer Gleichung zu genügen: (S1/λ1)/A1 = (S2/λ2)/A2).
Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Werte von a1, a2, S1, S2, λ1 und λ2 festgelegt werden, den Bedingungen a1 ≠ a2 und S1/λ1 = S2/λ2 zu genügen, so dass der erste und zweite Hydraulikzylinder (2, 4) und der erste und zweite Druckregulierungszylinder (16, 18) ausgelegt sind, um einer Gleichung zu genügen: (a1/A1) =(a2/A2).
Fahrzeugaufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die erste Ölkammer (15) und die zweite Ölkammer (17) durch eine hydraulische Leitungsführung mit Drosseln (38, 39) verbunden sind, und der erste und der zweite Hydraulikzylinder (2, 4), der erste und zweite Druckregulierungszylinder (16, 18) und die Drosseln ausgelegt sind, um einer Gleichung zu genügen: (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ = (S2/λ2)' × (a2/A2) × ΔΦ'wobei ΔΦ einen Differentialdruck bezeichnet, wenn Arbeitsfluid aus der ersten Ölkammer (15) zu der zweiten Ölkammer (17) strömt, und ΔΦ' einen Differentialdruck bezeichnet, wenn Arbeitsfluid aus der zweiten Ölkammer (17) in die erste Ölkammer (15) strömt.
Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass die jeweils paarweisen Werte von a1 und a2, S1/λ1 und S2/λ2, oder die Dämpfungscharakteristika, wenn das Arbeitsöl aus der hydraulischen Leitungsführung des ersten Hydraulikzylinder (2) durch die Drossel (38) zu der hydraulischen Lei tungsführung des zweiten Hydraulikzylinders (4) strömt, und die Dämpfungscharakteristika, wenn das Arbeitsöl von der hydraulischen Leitungsführung des zweiten Hydraulikzylinders (4) durch die Drossel (39) zu der hydraulischen Leitungsführung des ersten Hydraulikzylinders (2) strömt, so ausgelegt sind, dass zumindest ein Wertepaar zueinander unterschiedliche Werte aufweist.
Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass der erste und zweite Hydraulikzylinder (2, 4), der erste und der zweite Druckregulierungszylinder (16, 18) und die Drosseln ausgelegt sind, um einer Gleichung zu genügen: (S1/λ1) × (a1/A1) × ΔΦ /W1 = (S2/λ2) x (a2/A2) x ΔΦ'/W2wobei W1 und W2 statische Boden-Kontaktbelastungen der Räder auf der ersten und zweiten Seite der Hydraulikzylinder bezeichnen.
Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die jeweils paarweisen Werte von a1 und a2, W1 und W2, S1/λ1 und S2/λ2 oder die Dämpfungscharakteristika, wenn das Arbeitsöl aus der hydraulischen Leitungsführung des ersten Hydraulikzylinder (2) durch die Drossel (38) zu der hydraulischen Leitungsführung des zweiten Hydraulikzylinders (4) strömt, und die Dämpfungscharakteristika, wenn das Arbeitsöl von der hydraulischen Leitungsführung des zweiten Hydraulikzylinders (4) durch die Drossel (39) zu der hydraulischen Leitungsführung des ersten Hydraulikzylinders (2) strömt, so festgelegt sind, dass zumindest ein Wertepaar zueinander unterschiedliche Werte aufweist.