WO2004000584A1 - Federungssystem für ein fahrzeug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a suspension system for a vehicle, each with at least one mechanical spring damper device assigned to a wheel.
- Support units of this type each comprise an actively stroke-adjustable actuator and a passive spring device arranged in series with it.
- the abutment of the spring device on the body side can be adjusted vertically relative to the vehicle body by means of the actuating mechanism in order, for example, to be able to carry out roll stabilization or roll compensation.
- stabilizers for additional roll stabilization which represent a spring element which extend essentially in the transverse direction of the vehicle and are arranged between two wheels arranged adjacent to one another in the transverse direction of the vehicle.
- Such a stabilizer is mounted on the vehicle body side and in each case on an axle of a wheel, so that a so-called sinking in of the suspension system, as occurs, for example, when cornering at high speed, is avoided and cornering behavior is improved.
- Adjustment of the spring damper device is impaired, so that the spring damper device is also adversely affected in its mode of operation.
- the object of the present invention is to provide a suspension system with a stabilizer, in which a base point adjustment of a spring-damper device can be carried out without affecting the functioning of the stabilizer and the spring-damper device.
- a spring element for roll stabilization which extends essentially in the transverse direction of the vehicle and is arranged between two wheels arranged adjacent in the transverse direction of the vehicle, is fixed on the body side and in each case on the end of a base point adjusting device facing away from an axis of a wheel advantageously a base of a spring damper device and the provided for additional roll stabilization spring element or stabilizer jointly adjusted.
- the constructive design of the suspension system according to the invention represents a more energy-efficient arrangement in comparison to constructions known from practice, in which a stabilizer is fixed to an axle of a wheel, since energetic losses when adjusting a base point of a spring-damper device , which arise in the known solutions due to the build-up of stresses in a stabilizer.
- Fig.l is a schematic diagram of a suspension system with a stabilizer arranged between two base adjustment devices; 2 shows a suspension system according to FIG. 1, wherein a
- Damping element is integrated in a mechanical spring
- FIG. 3 shows a suspension system with a controllable connection between two hydraulically controllable base adjustment device, a hydraulic pump being designed as a reversible pump;
- FIG. 4 shows a suspension system according to FIG. 3, wherein a
- Damping element is integrated in a mechanical spring
- FIG. 5 shows a suspension system according to FIG. 1, one
- a hydraulic cylinder of a foot point adjustment device is controlled via a 3/3-way valve and
- a pressure translator is additionally provided for controlling the foot adjustment devices.
- FIG. 1 shows a suspension system 1 for a motor vehicle, which is designed with a mechanical spring damper device 3A, 3B assigned to a wheel 2A, 2B. Furthermore, a foot point adjusting device 4A, 4B is provided for each of the spring damper devices 3A, 3B, which is shown in a highly schematic manner.
- the foot point adjustment devices 4A, 4B can be controlled hydraulically in the present case, the control being on different ways can be done. Special descriptions of the hydraulic control of the foot adjustment devices are discussed in the description of FIGS. 3 to 6.
- the foot point adjustment devices of the suspension system are adjusted electromechanically.
- the base point of a spring-damper device can preferably be adjusted via a spindle that can be actuated by an electric motor. It is, of course, at the discretion of the person skilled in the art, depending on the respective application, to provide other suitable constructive configurations of an electromechanical control of the foot point adjustment devices.
- the two spring damper devices 3A, 3B shown in FIG. 1 are each designed with a damping element 5A, 5B and each with a mechanical spring 6A, 6B, which are connected in parallel to one another.
- the base adjustment device 4A, 4B and the mechanical springs 6A, 6B are arranged in series with one another, the base adjustment devices 4A, 4B with the end facing away from the mechanical springs 6A, ⁇ B each having an axle 7A or 7B of one of the wheels 2A or 2B are connected.
- connection between the base adjustment devices 4A, 4B and the axes 7A, 7B each provide one
- the damper elements 5A, 5B are at one end of the vehicle body on a body 8 of a body not shown Motor vehicle and with its other end each fixed to one of the axes 7A, 7B.
- a spring element 9 extending in the vehicle transverse direction is arranged between the two foot point adjustment devices 4A, 4B for additional roll stabilization.
- the spring element or the stabilizer 9 is fixed on the body side and with its free ends at the ends of the foot point adjusting devices 4A, 4B facing away from the axes 7A, 7B.
- the stabilizer 9 is shown in a highly schematic manner in FIG. 1 as a component formed from tubular material and has an essentially trapezoidal configuration, the upper, shorter side being fixed to the body 8 at two points. Starting from the two fastening points of the stabilizer 9 on the body 8, the latter is formed with two bending points, to which two branches adjoin which run in the direction of the wheels 2A, 2B. The free end of the branches of the stabilizer 9 is each connected to one of the two base adjustment devices 4A, 4B in the region of the connection point between the mechanical spring 6A or 6B and the base adjustment device 4A or 4B.
- the stabilizer 9 is designed as a spring-elastic spring element, which unfolds its full effect only when the two spring damper devices 3A, 3B deflect in opposite directions, ie when a wheel 2A or 2B experiences a displacement with respect to the vehicle body, which corresponds to the movement of the other wheel 2B or 2A with respect to the vehicle body is opposite. If the two wheels 2A, 2B move in the same direction, the influence is of the stabilizer 9 on the suspension system 1 only slightly.
- the stabilizer can also be designed with a structural design that is adapted to the available installation spaces, the respectively selected design or shape of the stabilizer having the same supporting effect or improving the roll stabilization as the shape of the stabilizer shown in FIG. 1 ,
- the suspension system 2 shows a further exemplary embodiment of the suspension system 1, only the spring-damper devices 3A, 3B being designed differently, since the damper elements 5A, 5B are arranged within the mechanical springs or 6A, 6B, which are preferably designed as helical springs.
- the base points of the mechanical springs 6A, 6B and the damper elements 5A, 5B can thus be adjusted together, which is particularly advantageous in the case of a strut arrangement.
- This embodiment variant of the spring-damper devices 3A, 3B contrasts with the spatially offset arrangement of the damper elements 5A, 5B and the mechanical springs 6A, 6B represent an energetically more favorable embodiment, although the coaxial arrangement of the damper elements 5A, 5B and the mechanical springs 6A, 6B requires a slightly higher control effort than the spatially separated arrangement.
- FIGS. 3 to 6 show further exemplary embodiments of the suspension system 1, the same reference symbols as in the description of FIGS. 1 and 6 being used in the description of FIGS. 3 to 6 for identical and functionally identical components of the suspension system Fig. 2 can be used.
- Different configurations of a hydraulic control of the foot point adjustment devices of the suspension system are discussed in more detail below.
- a suspension system 1 according to FIG. 1 is shown, a controllable connection 10 for shifting pressure medium from the foot point adjustment device 4A to that for performing an active roll compensation between the two hydraulic foot point adjustment devices 4A, 4B Base adjustment device 4B and vice versa is provided.
- a hydraulic pump 11 is integrated, which is designed as a reversible pump.
- a locking member 13A or 13B is arranged, the locking members each as 2/2-way Valves 13A and 13B are executed.
- a line 14A or 14B branches off, which opens into a pressure medium reservoir 15.
- the two lines 14A, 14B are each designed with controllable further 2/2-way valves 16A, 16B, by means of which the two lines 14A, 14B and a connection between the hydraulic pump 11 and the pressure medium reservoir 15 can be blocked.
- the hydraulic cylinders 12A, 12B are connected in series with the mechanical springs 6A, 6B, a piston rod 17A, 17B being connected to an axle 7A, 7B of a wheel 2A, 2B and the connections between the piston rods 17A, 17B and the axles 7A , 7B each represent a base point of the mechanical springs 6A and 6B.
- the combination of the reversible hydraulic pump 11 driven by an electric motor 18 with several, preferably electromagnetically unlockable blocking members or 2/2-way valves 13A, 13B, 16A, 16B enables the functions of sealing, suspension, roll stabilization, level regulation and kneeling with the suspension system 1 can be carried out in a simple manner.
- the electric motor 18 used to drive the hydraulic pump 11 is preferably designed as an asynchronous motor.
- the asynchronous motor is particularly suitable here because it generates high torque at low speeds and has compact inverters, which is why it requires only a small installation space.
- valves 13A, 13B, 16A, 16B are in different Switching positions of the valves also various functions of the suspension system 1 can be carried out.
- the valves 13A, 13B assigned to the two hydraulic cylinders 12A, 12B remain closed if a purely passive vehicle without roll compensation is to be represented.
- the hydraulic pump 11 delivers a certain volume of pressure medium depending on the direction of rotation of the electric motor 18 from the hydraulic cylinder 12A on one side of the vehicle to the hydraulic cylinder 12B on the other side of the vehicle or vice versa.
- valves 13A, 13B located between the hydraulic cylinders 12A, 12B and the hydraulic pump 11 are opened and the valves 16A, 16B arranged in the lines 14A, 14B are closed.
- the electric motor 18 drives the hydraulic pump 11 in a clockwise or clockwise direction depending on the desired or required direction of displacement of the pressure medium, the valves 13A, 13B arranged between the hydraulic pump 11 and the hydraulic cylinders 12A, 12B being opened and those in the to the pressure medium reservoir 15 leading lines arranged valves 16A, 16B are closed.
- valves 13A, 16A assigned to one vehicle side are closed and the valves 13B, 16B, which are assigned to the other vehicle side, are open.
- the hydraulic oil or the pressure medium of the loaded hydraulic cylinder 12B is drained into the pressure medium reservoir 15, which leads to the lowering of this vehicle side.
- the valves 13A, 16A or 13B, 16B are opened or closed in pairs, while the hydraulic pump 11 conveys the pressure medium into the relevant hydraulic cylinder 12A or 12B of the spring system 1.
- the valve 13A is activated in such a way that it is in the flow position.
- the volume of pressure medium conveyed by the hydraulic pump 11 is conveyed from the pressure medium reservoir 15 into the hydraulic cylinder 12A, as a result of which a body structure 8 connected to the mechanical springs 6A, 6B is raised with respect to a surface of the vehicle.
- all valves 13A, 13B, 16A, 16B are opened so that the pressure medium can be returned to the pressure medium reservoir 15.
- the hydraulic system of the suspension system 1 can be protected by a pressure relief valve which is integrated into the lines which connect the hydraulic cylinders 12A, 12B to the hydraulic pump 11.
- a positive guide In the area of the base points of the mechanical springs 6A, 6B and the base points of the damper elements 5A, 5B, a positive guide, not shown, is provided.
- the positive guidance ensures that an adjustment of the base points of the mechanical springs 6A, 6B results in a simultaneous adjustment of the base points of the damper elements 5A, 5B and the axes 7A, 7B are not tilted.
- the hydraulic cylinders of the base adjustment devices described above can also be connected to other base points via the controllable connection.
- Adjustment devices of the motor vehicle can be fluidly connected so that roll stabilization can also be carried out in the longitudinal direction of the vehicle and / or in the diagonal direction.
- FIG. 4 shows the suspension system 1 from FIG. 2, the hydraulic system described in FIG. 3 being integrated between the two base adjustment devices 4A, 4B.
- the damper elements 5A, 5B are designed without positive guidance and are arranged coaxially with the mechanical springs 6A, 6B, whereby on the one hand an adjustment of the piston rods 17A, 17B also acts directly on the damper elements 5A and 5B without positive guidance and on the other hand the spring damper devices 3A, 3B have a smaller overall space requirement.
- FIG. 5 a further embodiment of the suspension system 1 is shown, which in principle corresponds to the suspension system shown in FIG. 1.
- the two hydraulically controllable foot point adjustment devices 4A, 4B are coupled via a further hydraulic actuator, which is described in more detail below.
- the hydraulic actuator system according to FIG. 5 has a hydraulic pump 11 designed as a one-way pump, by means of which pressure medium can be guided from the pressure medium reservoir 15 via a 3/3-way valve 19A, 19B to the hydraulic cylinder 12A or 12B to be controlled in each case.
- the 3/3-way valves 19A, 19B each represent a combination of the 2/2-way valves 8A, 16A and the 2/2-way valves 8B, 16B, depending on the possible switching positions of the two 3rd / 3-way valves 19A, 19B the above-described functions sealing, suspension, roll stabilization can be carried out in a simple manner with the suspension system 1.
- FIG. 6 shows the suspension system 1 with the embodiment of the spring damper devices shown in FIG. 1, the controllable connection 10 between the two hydraulic cylinders 12A, 12B being implemented with a pressure intensifier 20.
- the pressure booster 20 has four chambers 21A, 21B, 22A and 22B, the chambers 21A and 21B each being connected to the hydraulic cylinders 12A and 12B via a line branch of the controllable connection 10.
- the chambers 22A and 22B can be supplied with pressure medium from the hydraulic pump 11, which is designed as a unidirectional pump, via further lines 23A, 23B when a 3/4-way valve 24 arranged between the pressure booster 20 and the hydraulic pump 11 is in the corresponding switching position.
- the 3/4-way valve 24 can preferably be held electromagnetically and mechanically with spring elements in one of the three possible switching positions.
- the pressure intensifier 20 is designed with a fixed intermediate wall 25 and with two movable intermediate walls 26A and 26B designed as separating pistons.
- the two movable partitions 26A, 26B are firmly connected to one another by a connecting piston 27.
- the connecting piston 27 is guided in a longitudinally movable manner in the fixed intermediate wall 25 and penetrates the two chambers 22A, 22B in such a way that an effective area of the chambers 21A, 21B is larger than the effective area of the chambers 22A, 22B. This means that the hydraulic pump is pe 11 into the chambers 22A, 22B a larger amount of pressure medium is supplied to the respective hydraulic cylinder 12A or 12B to be supplied.
- the hydraulic pump 11 can be connected directly to the hydraulic cylinders 12A, 12B via further connecting lines 28A, 28B.
- a 3/3-way valve 19A and 19B is integrated in the connecting lines 28A, 28B. If the valves 19A, 19B are in the appropriate position, the hydraulic cylinders 12A, 12B are supplied with pressure medium directly by the hydraulic pump 11. In a further switching position of the valves 19A, 19B, pressure medium is discharged from the hydraulic cylinders 12A, 12B into the pressure medium reservoir 15.
- the spring-damper devices of the suspension system according to FIG. 6 such that the damping element of a spring-damper device is spatially integrated in the mechanical spring in the manner shown in FIG. 2.
- the spring damper devices are each designed as hydropneumatic suspensions and are connected in series with the base point adjusting devices.
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Abstract
Es wird ein Federungssystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einer einem Rad (2A, 2B) zugeordneten Feder-Dämpfereinrichtung (3A, 3B) und mit einer Fusspunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) für die Feder-Dämpfereinrichtung (3A, 3B) beschrieben. Zwischen zwei in Fahrzeugquerrichtung benachbart angeordneten Rädern ist ein sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Federelement (9) zur Wankstabilisierung angeordnet, das karosserieseitig und jeweils an dem einer Achse (7A, 7B) eines Rades (2A, 2B) abgewandten Ende der Fusspunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) festgelegt ist.
Description
Federungssystem für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Federungssystem für ein Fahrzeug mit jeweils wenigstens einer einem Rad zugeordneten mechanischen Feder-Dämpfereinrichtung.
Aus der Praxis sind aktive Federungssysteme für Fahrzeuge bzw. Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen zwischen einem Fahrzeugaufbau und Fahrzeugrädern jeweils ein Abstützaggregat vorgesehen ist. Derartige Abstützaggregate umfassen jeweils ein aktiv hubverstellbares Stellorgan und eine dazu in Reihe angeordnete passive Federeinrichtung. Mittels des Stellorgangs ist ein aufbauseitiges Widerlager der Federeinrichtung relativ zum Fahrzeugaufbau vertikal verstellbar, um beispielsweise eine Wankstabilisierung bzw. einen Wankausgleich durchführen zu können.
Zur Erhöhung einer Steifigkeit derartiger Federungs- Systeme werden in der Praxis sogenannte Stabilisatoren zur zusätzlichen Wankstabilisierung eingebaut, welche ein Federelement darstellen, die sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und zwischen zwei in Fahrzeugquerrichtung benachbart angeordneten Rädern angeordnet sind. Ein solcher Stabilisator ist fahrzeugaufbauseitig sowie jeweils an einer Achse eines Rades befestigt, so daß ein sogenanntes Einsinken des Federungssystems, wie es beispielsweise bei schneller Kurvenfahrt auftritt, vermieden wird und ein Kurvenverhalten verbessert wird.
Derartig ausgestaltete, bekannte aktive Federungssysteme weisen jedoch den Nachteil auf, daß der Stabilisator bei einer aktiven Fußpunktverstellung dieser entgegenwirkt,
da bei einer Verstellung des Fußpunktes einer Feder-Dämpfereinrichtung in Richtung des Fahrzeugaufbaues oder bei einer Verstellung des Fußpunktes, bei der der Abstand zwischen der Achse und dem Fahrzeugaufbau vergrößert wird, in dem Stabilisator Zug- und/oder Druckspannungen aufgebaut werden, was jedoch energetisch ungünstig ist und die Funktionsweise des Stabilisators beeinträchtigt.
Darüber hinaus wird durch die Fußpunktverstellung und die dabei in dem Stabilisator erzeugten Spannungen eine
Abstimmung der Feder-Dämpfereinrichtung beeinträchtigt, so daß auch die Feder-Dämpfereinrichtung in ihrer Wirkungsweise nachteilig betroffen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Federungssystem mit einem Stabilisator zur Verfügung zu stellen, bei welchem eine Fußpunktverstellung einer Feder-Dämpfereinrichtung ohne Beeinträchtigung einer Funktionsweise des Stabilisators und der Feder-Dämpfereinrichtung durch- führbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Federungssystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst .
Bei einem Federungssystem nach der Erfindung, bei welchem zwischen zwei in Fahrzeugquerrichtung benachbart angeordneten Rädern ein sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Federelement zur Wankstabilisierung angeordnet ist, das karosserieseitig und jeweils an dem einer Achse eines Rades abgewandten Ende einer Fußpunkt- Versteileinrichtung festgelegt ist, wird in vorteilhafter Weise ein Fußpunkt einer Feder-Dämpfereinrichtung sowie des
zur zusätzlichen Wankstabilisierung vorgesehenen Federelementes bzw. Stabilisators gemeinsam verstellt. Dadurch wird bei einer Verstellung des Fußpunktes einer Feder-Dämpfereinrichtung der Aufbau von BauteilSpannungen in dem Stabi- lisator, welche die Funktionsweise des Stabilisators nachteilig beeinflussen, auf einfache Art und Weise vermieden.
Des weiteren stellt die erfindungsgemäße konstruktive Ausführung des Federungssystems eine im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Konstruktionen, bei denen ein Stabilisator jeweils an einer Achse eines Rades festgelegt ist, energetisch günstigere Anordnung dar, da energetische Verluste beim Verstellen eines Fußpunktes einer Feder-Dämp- fereinrichtung, welche bei den bekannten Lösungen durch den Aufbau von Spannungen in einem Stabilisator entstehen, vermieden werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.
Sechs vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Federungssystems nach der Erfindung sind in der Zeichnung schema- tisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig.l eine Prinzipskizze eines Federungssystems mit einem zwischen zwei Fußpunkt-Verstelleinrich- tungen angeordneten Stabilisator;
Fig.2 ein Federungssystem gemäß Fig. 1, wobei ein
Dämpfungselement in eine mechanische Feder integriert ist;
Fig.3 ein Federungssystem mit einer steuerbaren Verbindung zwischen zwei hydraulisch ansteuerbaren Fußpunkt-Verstelleinrichtung, wobei eine Hydraulikpumpe als reversierbare Pumpe ausgeführt ist;
Fig.4 ein FederungsSystem gemäß Fig. 3, wobei ein
Dämpfungselement in eine mechanische Feder integriert ist;
Fig.5 ein Federungssystem gemäß Fig. 1, wobei eine
Ansteuerung eines Hydraulikzylinders einer Fußpunkt-Verstelleinrichtung über ein 3/3- Wege-Ventil erfolgt und
Fig.6 ein Weiterbildung des Federungssystems gemäß
Fig. 5, wobei zur Ansteuerung der Fußpunkt- Versteileinrichtungen zusätzlich ein Druck- Übersetzer vorgesehen ist.
Fig. 1 zeigt ein Federungssystem 1 für ein Kraftfahrzeug, welches mit jeweils einer einem Rad 2A, 2B zugeordneten mechanischen Feder-Dämpfereinrichtung 3A, 3B ausgebildet ist. Des weiteren ist für jede der Feder-Dämpfereinrichtungen 3A, 3B eine Fußpunkt-Verstelleinrichtung 4A, 4B vorgesehen, welche stark schematisiert dargestellt ist.
Die Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B sind vorliegend hydraulisch ansteuerbar, wobei die Ansteuerung auf
verschiedene Art und Weise erfolgen kann. Auf spezielle Ausführungen der hydraulischen Ansteuerung der Fußpunkt- Versteileinrichtungen wird jeweils bei der Beschreibung zu Fig. 3 bis Fig. 6 eingegangen.
Alternativ zu einer hydraulischen Ansteuerung der Fuß- punkt-Verstelleinrichtungen kann es auch vorgesehen sein, daß die Fußpunkt-Verstelleinrichtungen des Federungssystems elektromechanisch verstellt werden. Dabei kann eine Ver- Stellung des Fußpunktes einer Feder-Dämpfereinrichtung vorzugsweise über eine von einem Elektromotor betätigbare Spindel erfolgen. Es liegt selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Anwendungsfalles auch hiervon abweichende, andere geeignete konstruktive Ausgestaltungen einer elektromechanischen Ansteuerung der Fußpunkt-Verstelleinrichtungen vorzusehen.
Die beiden in Fig. 1 dargestellten Feder-Dämpfereinrichtungen 3A, 3B sind jeweils mit einem Dämpfungsele- ment 5A, 5B und jeweils einer mechanischen Feder 6A, 6B ausgeführt, welche parallel zueinander geschaltet sind. Die Fußpunkt-Verstelleinrichtung 4A, 4B und die mechanischen Federn 6A, 6B sind in Reihenschaltung zueinander angeordnet, wobei die Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B mit dem den mechanischen Federn 6A, βB abgewandten Ende jeweils mit einer Achse 7A bzw. 7B eines der Räder 2A bzw. 2B verbunden sind.
Die Verbindung zwischen den Fußpunkt-Verstelleinrich- tungen 4A, 4B und den Achsen 7A, 7B stellen jeweils einen
Fußpunkt der mechanischen Federn 6A, 6B dar. Die Dämpferelemente 5A, 5B sind mit einem Ende fahrzeugaufbauseitig an einer Karosserie 8 eines nicht näher dargestellten
Kraftfahrzeuges und mit ihrem anderen Ende jeweils an einer der Achsen 7A, 7B festgelegt.
Zwischen den beiden Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B ist ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Federelement 9 zur zusätzlichen Wankstabilisierung angeordnet. Das Federelement bzw. der Stabilisator 9 ist karosserieseitig und mit seinen freien Enden jeweils an den den Achsen 7A, 7B abgewandten Enden der Fußpunkt-Verstellein- richtungen 4A, 4B festgelegt.
Der Stabilisator 9 ist in Fig. 1 stark schematisiert als ein aus Rohrmaterial gebildetes Bauteil dargestellt und weist eine im wesentlichen trapezförmige Ausgestaltung auf, wobei die obere kürzere Seite an zwei Punkten an der Karosserie 8 festgelegt ist. Ausgehend von den beiden Befestigungspunkten des Stabilisators 9 an der Karosserie 8 ist dieser mit zwei Knickpunkten ausgebildet, an welche sich zwei Äste anschließen, die in Richtung der Räder 2A, 2B verlaufen. Das freie Ende der Äste des Stabilisators 9 ist jeweils mit einem der beiden Fußpunkt- Verstelleinrichtungen 4A, 4B im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der mechanischen Feder 6A bzw. 6B und der Fußpunkt-Verstelleinrichtung 4A bzw. 4B verbunden.
Der Stabilisator 9 ist als ein federelastisch ausgebildetes Federelement ausgeführt, das nur bei gegensinniger Einfederung der beiden Feder-Dämpfereinrichtungen 3A, 3B seine volle Wirkung entfaltet, d.h. wenn ein Rad 2A bzw. 2B eine Verschiebung in Bezug auf den Fahrzeugaufbau erfährt, die der Bewegung des anderen Rades 2B bzw. 2A in Bezug auf den Fahrzeugaufbau entgegengesetzt ist. Bei einer gleichgerichteten Bewegung der beiden Räder 2A, 2B ist der Einfluß
des Stabilisators 9 auf das FederungsSystem 1 nur geringfügig.
Erfolgt eine aktive Wankstabilisierung durch eine Fuß- punktverstellung der Feder-Dämpfereinrichtungen 3A, 3B mittels einer der beiden Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B oder gleichzeitig beider Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B, wird der Stabilisator 9 nicht verstellt bzw. gegenüber der Karosserie nicht verspannt, weshalb die in Fig. 1 ge- zeigte Festlegung des Stabilisators 9 eine energetisch günstige Anordnung dargestellt.
Der Stabilisator kann hiervon abweichend auch mit einer den vorhandenen Bauräumen angepaßten konstruktiven Aus- gestaltung ausgeführt sein, wobei die jeweils gewählte Ausgestaltung bzw. Form des Stabilisators die gleiche Stützwirkung entfaltet bzw. eine Verbesserung der Wankstabilisierung bewirkt wie die in Fig. 1 dargestellte Form des Stabilisators .
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Fe- derungssystems 1, wobei lediglich die Feder-Dämpfereinrichtungen 3A, 3B abweichend ausgeführt sind, da die Dämpferelemente 5A, 5B innerhalb der vorzugsweise als Schrau- benfedern ausgeführten mechanischen Federn bzw. 6A, 6B angeordnet sind. Damit können die Fußpunkte der mechanischen Federn 6A, 6B und der Dämpferelemente 5A, 5B gemeinsam verstellt werden, was insbesondere bei einer Federbeinanordnung von Vorteil ist.
Diese Ausführungsvariante der Feder-Dämpfereinrichtungen 3A, 3B stellt gegenüber der räumlich versetzt zueinander ausgeführten Anordnung der Dämpferelemente 5A, 5B und
der mechanischen Federn 6A, 6B eine energetisch günstigere Ausführungsform dar, wenngleich die koaxiale Anordnung der Dämpferelemente 5A, 5B und der mechanischen Federn 6A, 6B einen geringfügig höheren Regelaufwand erfordert als die räumlich getrennte Anordnung.
In Fig. 3 bis Fig. 6 sind weitere Ausführungsbeispiele des Federungssystems 1 dargestellt, wobei bei der Beschreibung zu Fig. 3 bis Fig. 6 für baugleiche sowie für funkti- onsgleiche Bauteile des Federungssystems die gleichen Bezugszeichen wie bei der Beschreibung zu Fig. 1 und Fig. 2 verwendet werden. Nachfolgend wird auf unterschiedliche Ausgestaltungen einer hydraulischen Ansteuerung der Fußpunkt-Verstelleinrichtungen des FederungsSystems näher ein- gegangen.
Bezug nehmend auf Fig. 3 ist ein Federungssystem 1 gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei zur Durchführung eines aktiven Wankausgleiches zwischen den beiden hydraulischen Fuß- punkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B eine steuerbare Verbindung 10 zum Verschieben von Druckmittel von der Fußpunkt- Verstelleinrichtung 4A zu der Fußpunkt-Verstelleinrichtung 4B und umgekehrt vorgesehen ist.
In die steuerbare Verbindung 10 ist eine Hydraulikpumpe 11 integriert, welche als eine reversierbare Pumpe ausgeführt ist. Zwischen der Hydraulikpumpe 11 und einem Hydraulikzylinder 12A der Fußpunkt-Verstelleinrichtung 4A sowie zwischen der Hydraulikpumpe 11 und einem Hydraulikzy- linder 12B der Fußpunkt-Verstelleinrichtung 4B ist jeweils ein Sperrorgan 13A bzw. 13B angeordnet, wobei die Sperrorgane jeweils als 2/2-Wege-Ventil 13A bzw. 13B ausgeführt sind.
Des weiteren zweigt jeweils im Bereich zwischen der Hydraulikpumpe 11 und dem 2/2-Wege-Ventil 13A bzw. dem 2/2- Wege-Ventil 13B eine Leitung 14A bzw. 14B ab, welche in ein Druckmittelreservoir 15 münden. Die beiden Leitungen 14A, 14B sind jeweils mit ansteuerbaren weiteren 2/2-Wege- Ventilen 16A, 16B ausgeführt, mittels welchen die beiden Leitungen 14A, 14B und eine Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe 11 und dem Druckmittelreservoir 15 sperrbar ist.
Die Hydraulikzylinder 12A, 12B sind in Reihe mit den mechanischen Federn 6A, 6B geschaltet, wobei jeweils eine Kolbenstange 17A, 17B mit einer Achse 7A, 7B eines Rades 2A, 2B verbunden ist und die Verbindungen zwischen den Kolbenstangen 17A, 17B und den Achsen 7A, 7B jeweils einen Fußpunkt der mechanischen Federn 6A bzw. 6B darstellen.
Die Kombination der durch einen Elektromotor 18 angetriebenen reversierbaren Hydraulikpumpe 11 mit mehreren, vorzugsweise elektromagnetisch entsperrbaren Sperrorganen bzw. 2/2-Wege-Ventilen 13A, 13B, 16A, 16B ermöglicht es, daß die Funktionen Abdichten, Federung, Wankstabilisierung, Niveauregulierung und Kneeling mit dem Federungssystem 1 auf einfache Art und Weise ausgeführt werden können.
Der für den Antrieb der Hydraulikpumpe 11 verwendete Elektromotor 18 ist vorzugsweise als ein Asynchronmotor ausgeführt. Der Asynchronmotor ist hier besonders geeignet, weil er ein hohes Drehmoment bei kleinen Drehzahlen erzeugt und kompakte Wechselrichter aufweist, weshalb er nur einen geringen Bauraum benötigt.
Mit den vorzugsweise elektromagnetisch entsperrbaren 2/2-Wege-Ventilen 13A, 13B, 16A, 16B sind in verschiedenen
Schaltstellungen der Ventile auch verschiedene Funktionen des FederungsSystems 1 durchführbar. So bleiben die den beiden Hydraulikzylindern 12A, 12B zugeordneten Ventile 13A, 13B geschlossen, wenn ein rein passives Fahrzeug ohne Wankausgleich dargestellt werden soll.
Zur Wankstabilisierung wird von der Hydraulikpumpe 11 ein bestimmtes Volumen an Druckmittel in Abhängigkeit der Drehrichtung des Elektromotors 18 von dem Hydraulikzylin- der 12A der einen Fahrzeugseite in den Hydraulikzylinder 12B der anderen Fahrzeugseite oder umgekehrt gefördert.
Zur Realisierung eines aktiven Wankausgleichs werden die zwischen den Hydraulikzylindern 12A, 12B und der Hyd- raulikpumpe 11 liegenden Ventile 13A, 13B geöffnet und die in den Leitungen 14A, 14B angeordneten Ventile 16A, 16B geschlossen. Der Elektromotor 18 treibt die Hydraulikpumpe 11 in Abhängigkeit der gewünschten bzw. erforderlichen Verschieberichtung des Druckmittels links- oder rechtsdre- hend an, wobei die zwischen der Hydraulikpumpe 11 und den Hydraulikzylindern 12A, 12B angeordneten Ventile 13A, 13B geöffnet sind und die in den zum Druckmittelreservoir 15 führenden Leitungen angeordneten Ventile 16A, 16B geschlossen sind.
Für ein einseitiges Absenken einer Fahrzeugseite, dem sogenannten Kneeling, sind jeweils die einer Fahrzeugseite zugeordneten Ventile 13A, 16A geschlossen, und die Ventile 13B, 16B, welche der anderen Fahrzeugseite zugeordnet sind, sind geöffnet. Das Hydrauliköl bzw. das Druckmittel des belasteten Hydraulikzylinders 12B wird in das Druckmittelreservoir 15 abgelassen, was zum Absenken dieser Fahrzeugseite führt. Um das Fahrzeug wieder in eine horizontale
Position zu bringen, werden die Ventile 13A, 16A bzw. 13B, 16B paarweise geöffnet bzw. geschlossen, während die Hydraulikpumpe 11 das Druckmittel in den betreffenden Hydraulikzylinder 12A bzw. 12B des Federsystems 1 fördert.
Für eine Niveauregulierung wird beispielsweise das Ventil 13A derart angesteuert, daß es sich in Durchflußpo- sition befindet. Das von der Hydraulikpumpe 11 geförderte Druckmittelvolumen wird vom Druckmittelreservoir 15 in den Hydraulikzylinder 12A gefördert, wodurch ein mit den mechanischen Federn 6A, 6B verbundener Karosserieaufbau 8 gegenüber einem Untergrund des Fahrzeugs angehoben wird. Um den Karosserieaufbau 8 wieder abzusenken, werden alle Ventile 13A, 13B, 16A, 16B geöffnet, so daß das Druckmittel wie- der in das Druckmittelreservoir 15 zurückgeführt werden kann. Eine Absicherung des Hydrauliksystems des Federungssystems 1 kann durch ein Druckbegrenzungsventil erfolgen, das in die Leitungen integriert wird, die die Hydraulikzylinder 12A, 12B mit der Hydraulikpumpe 11 verbinden.
Im Bereich der Fußpunkte der mechanischen Federn 6A, 6B und der Fußpunkte der Dämpferelemente 5A, 5B ist eine nicht näher dargestellte Zwangsführung vorgesehen. Die Zwangsführung gewährleistet, daß eine Verstellung der Fuß- punkte der mechanischen Federn 6A, 6B eine gleichzeitige Verstellung der Fußpunkte der Dämpferelemente 5A, 5B zur Folge hat und ein Kippen der Achsen 7A, 7B dabei unterbleibt.
In einer nicht näher dargestellten Weiterbildung des
Federungssystems nach der Erfindung können die vorbeschriebenen Hydraulikzylinder der Fußpunkt-Verstelleinrichtungen über die steuerbare Verbindung auch mit weiteren Fußpunkt-
VerStelleinrichtungen des Kraftfahrzeugs fluidisch verbunden sein, so daß auch in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in diagonaler Richtung eine Wankstabilisierung durchführbar ist .
Fig. 4 zeigt das Federungssystem 1 aus Fig. 2, wobei zwischen den beiden Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B das zu Fig. 3 beschriebene Hydrauliksystem integriert ist. Die Dämpferelemente 5A, 5B sind ohne Zwangsführung ausge- führt und koaxial zu den mechanischen Federn 6A, 6B angeordnet, wodurch einerseits eine Verstellung der Kolbenstangen 17A, 17B auch direkt auf die Dämpferelemente 5A und 5B ohne Zwangsführung einwirkt und andererseits die Feder- Dämpfereinrichtungen 3A, 3B insgesamt einen geringeren Bau- raumbedarf aufweisen.
Bezug nehmend auf Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des Federungssystem 1 dargestellt, welches prinzipiell dem in Fig. 1 dargestellten Federungssystem entspricht. Die beiden hydraulisch ansteuerbaren Fußpunkt-Verstelleinrichtungen 4A, 4B sind über eine weitere hydraulische Aktuato- rik gekoppelt, welche nachfolgend näher beschrieben wird.
Die hydraulische Aktuatorik gemäß Fig. 5 weist eine als einsinnige Pumpe ausgeführte Hydraulikpumpe 11 auf, mittels der Druckmittel aus dem Druckmittelreservoir 15 über jeweils ein 3/3-Wege-Ventil 19A, 19B zu dem jeweils anzusteuernden Hydraulikzylinder 12A bzw. 12B führbar ist. Dabei stellen die 3/3-Wege-Ventile 19A, 19B jeweils eine Kombination der 2/2 -Wege-Ventile 8A, 16A und der 2/2-Wege- Ventile 8B, 16B dar, wobei in Abhängigkeit der möglichen Schaltstellungen der beiden 3/3-Wege-Ventile 19A, 19B die vorbeschriebenen Funktionen Abdichten, Federung, Wankstabi-
lisierung, Niveauregulierung und Kneeling mit dem Federungssystem 1 auf einfache Art und Weise ausgeführt werden können .
In Fig. 6 ist das Federungssystem 1 mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführung der Feder-Dämpfereinrichtungen gezeigt, wobei die steuerbare Verbindung 10 zwischen den beiden Hydraulikzylindern 12A, 12B mit einem Druckübersetzer 20 ausgeführt ist.
Der Druckübersetzer 20 weist vier Kammern 21A, 21B, 22A und 22B auf, wobei die Kammern 21A und 21B jeweils über einen Leitungsast der steuerbaren Verbindung 10 mit den Hydraulikzylindern 12A bzw. 12B verbunden sind. Die Kammern 22A und 22B sind über weitere Leitungen 23A, 23B von der als einsinnige Pumpe ausgeführten Hydraulikpumpe 11 mit Druckmittel beaufschlagbar, wenn ein zwischen dem Druckübersetzer 20 und der Hydraulikpumpe 11 angeordnetes 3/4- Wege-Ventil 24 sich in der entsprechenden Schaltstellung befindet. Das 3/4-Wege-Ventil 24 ist vorzugsweise elektromagnetisch und mechanisch mit Federelementen in einer der drei möglichen Schaltpositionen haltbar.
Der Druckübersetzer 20 ist mit einer festen Zwischen- wand 25 und mit zwei als Trennkolben ausgeführten beweglichen Zwischenwänden 26A und 26B ausgebildet. Die beiden beweglichen Trennwände 26A, 26B sind durch einen Verbindungskolben 27 fest miteinander verbunden. Der Verbindungskolben 27 ist längsbeweglich dichtend in der festen Zwi- schenwand 25 geführt und durchdringt die beiden Kammern 22A, 22B derart, daß eine Wirkfläche der Kammern 21A, 21B größer als die Wirkfläche der Kammern 22A, 22B ist. Damit wird bei gleicher Förderleistung der Hydraulikpum-
pe 11 in die Kammern 22A, 22B eine größere Menge an Druckmittel dem jeweilig zu versorgenden Hydraulikzylinder 12A bzw. 12B zugeführt.
Darüber hinaus ist über weitere Verbindungsleitungen 28A, 28B die Hydraulikpumpe 11 direkt mit den Hydraulikzylindern 12A, 12B verbindbar. Dazu ist in die Verbindungsleitungen 28A, 28B jeweils ein 3/3-Wege-Ventil 19A und 19B integriert. Bei entsprechender Stellung der Venti- le 19A, 19B werden die Hydraulikzylinder 12A, 12B direkt von der Hydraulikpumpe 11 mit Druckmittel versorgt. In einer weiteren Schaltstellung der Ventile 19A, 19B wird Druckmittel aus den Hydraulikzylindern 12A, 12B in das Druckmittelreservoir 15 abgeführt.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, Druckmittel mittels des Druckübersetzers 20 aufgrund eines Druckgefälles zwischen den beiden Hydraulikzylindern 12A, 12B ohne Verdichterleistung der Hydraulikpumpe 11 von dem Hydraulikzy- linder 12A zum anderen Hydraulikzylinder 12B oder in entgegengesetzter Richtung zu verschieben. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die 3/3-Wege-Ventile 19A, 19B derart zu schalten, daß neben der über den Druckübersetzer 20 vorgesehenen fluidischen Wirkverbindung eine weitere direkte fluidische Verbindung zwischen den beiden Hydraulikzylindern 12A, 12B besteht.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die Feder-Dämpfereinrichtungen des Federungssystems gemäß Fig. 6 derart auszuführen, daß jeweils das Dämpfungselement einer Feder-Dämpfereinrichtung in der in Fig. 2 dargestellten Art und Weise räumlich in die mechanische Feder integriert ist.
Abweichend von den zu Fig. 1 bis Fig. 6 beschriebenen Ausführungsformen der Federung nach der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, daß die Feder-Dämpfereinrichtungen jeweils als hydropneumatische Federungen ausgeführt sind und mit den Fußpunkt-Verstelleinrichtungen in Reihe geschaltet sind.
Bezugszeichen
1 Federungssystem 2A, 2B Rad
3A, 3B Feder-Dämpfereinrichtung
4A, 4B hydraulische Fußpunkt-Verstelleinrichtung
5A, 5B Dämpfungselement
6A, 6B mechanische Feder 7A, 7B Achse
8 Karosserie
9 Stabilisator
10 steuerbare Verbindung
11 Hydraulikpumpe 12A, 12B Hydraulikzylinder
13A, 13B Sperrorgan, 2/2-Wege-Ventil
14A, 14B Leitung
15 Druckmittelreservoir
16A, 16B zweites 2/2-Wege-Ventil 17A, 17B Kolbenstange
18 Elektromotor
19A, 19B 3/3-Wege-Ventil
20 Druckübersetzer
21A, 21B Kammer des Druckübersetzers 22A, 22B Kammer des Druckübersetzers
23A, 23B weitere Leitungen
24 3/4-Wege-Ventil
25 Zwischenwand
26A, 26B Trennwand 27 Verbindungskolben
28A, 28B Verbindungsleitungen
Claims
1. Federungssystem (1) für ein Fahrzeug mit jeweils wenigstens einer einem Rad (2A, 2B) zugeordneten Feder- Dämpfereinrichtung (3A, 3B) und mit einer Fußpunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) für die Feder-Dämpfereinrichtung (3A, 3B) , wobei zwischen zwei in Fahrzeugquerrichtung benachbart angeordneten Rädern (2A, 2B) ein sich im wesent- liehen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Federelement (9) zur Wankstabilisierung angeordnet ist, das karos- serieseitig und jeweils an dem einer Achse (7A, 7B) eines Rades (2A, 2B) abgewandten Ende der Fußpunkt-Verstelleinrichtungen (4A, 4B) festgelegt ist.
2. FederungsSystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fußpunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) hydraulisch ansteuerbar ist.
3. Federungssystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fußpunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) einen Hydraulikzylinder (12A, 12B) umfaßt, dessen Kolbenstange (17A, 17B) mit einer Achse (7A, 7B) eines Rades (2A, 2B) verbunden ist.
4. Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Federelement (9) jeweils an dem der Achse (7A, 7B) abgewandten Ende der Hydraulikzylinder (12A, 12B) festgelegt ist.
5. Federungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Fördereinrichtung (11) zum Führen von Druckmittel zu dem Hydraulikzylin- der (12A, 12B) der Fußpunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) vorgesehen ist.
6. Federungssystem nach Anspruch 4, dadurch g e - k e n n z e i c h n e t , daß die Fördereinrichtung zum Führen von Druckmittel als eine Hydraulikpumpe (11) ausgebildet ist
7. Federungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen zumindestens zwei Fußpunkt-Verstelleinrichtungen (4A, 4B) zweier Räder (2A, 2B) eine steuerbare Verbindung (10) zum Verschieben von Druckmittel zwischen den Fußpunkt-Verstelleinrichtungen (4A, 4B) vorgesehen ist.
8. Federungssystem nach Anspruch 7 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fördereinrichtung zum Führen von Druckmittel als eine reversierbare Hydraulikpumpe (11) zum Verschieben von Druckmittel zwischen wenigstens zwei Fußpunkt-Verstelleinrichtungen (4A, 4B) ausgebildet ist, wobei die Hydraulikpumpe (11) in die steuerbare Verbindung (10) integriert ist.
9. Federungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Hydraulikpumpe (11) und einem der Hydraulikzylinder (12A, 12B) jeweils ein Sperrorgan (13A, 13B; 19A, 19B) angeordnet ist .
10. FederungsSystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils zwischen der Hydraulikpumpe (11) und dem Hydraulikzylinder (12A, 12B) eine Leitung (14A, 14B) zu einem Druckmit- telreservoir (15) abzweigt, welche über ein Sperrorgan (16A, 16B; 19A, 19B) gegenüber dem Druckmittelreservoir (15) sperrbar ist.
11. Federungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Hydraulikpumpe (11) und einem Hydraulikzylinder (12A, 12B) einer Fußpunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) ein Druckübersetzer (20) angeordnet ist.
12. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fußpunktverstellein- richtung (4A, 4B) elektromechanisch ansteuerbar ist
13. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Feder- Dämpfereinrichtung (3A, 3B) wenigstens ein Dämpfungselement (5A, 5B) und eine mechanische Feder (6A, 6B) aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind.
14. Federungssystem nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fußpunkt-Verstelleinrichtung (4A, 4B) in Reihe mit der mechanischen Feder (6A, 6B) geschaltet ist.
15. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Feder- Dämpfereinrichtung als eine hydropneumatische Federung ausgestaltet ist.
16. Federungssystem nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fußpunkt-Verstelleinrichtung in Reihe mit der hydropneumatischen Federung geschaltet ist.
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Legal Events
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| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
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| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |