DE69906258T2

DE69906258T2 - Fahrzeugradaufhängungen

Info

Publication number: DE69906258T2
Application number: DE69906258T
Authority: DE
Inventors: Phillip James Green; Mark Pask; Richard Ian Sander
Original assignee: Land Rover Group Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 1998-02-11
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: WO1999041096A1; AU2290999A; DE69906258D1; EP1053117A1; US6390484B1; GB9802890D0; EP1053117B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugaufhängungen und insbesondere die Steuerung des Fahrzeugwankens.
So ist beispielsweise aus der OP-A-62 199517, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, ein Fahrzeugaufhängungssystem bekannt, bei dem das Wanken, d. h. das Drehen des Fahrzeugs um eine Längsachse parallel zur normalen Fahrtrichtung, mittels Hydraulikzylindern oder Betätigern gesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeugaufhängungssystem bereit, das ein Paar Aufhängungslenker zum Abstützen von Rädern auf gegenüberliegenden Seiten eines Fahrzeugs, wobei jeder Aufhängungslenker schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, und ein Paar Streben umfaßt, die jeweils so angeordnet sind, daß sie eine Verbindung zwischen einem der Aufhängungslenker und der Fahrzeugkarosserie herstellen, um das Drehen des Aufhängungslenkers um seinen jeweiligen Schwenkpunkt und damit die vertikale Bewegung des jeweiligen Rads im Verhältnis zur Fahrzeugkarosserie zu steuern, wobei jede Strebe einen Zylinder und einen Kolben umfaßt, die zusammen eine Arbeitskammer definieren, wobei der Kolben im Verhältnis zum Zylinder bewegbar ist, um das Volumen der Arbeitskammer zu ändern, wobei die beiden Arbeitskammern miteinander verbunden sind, die Streben asymmetrisch angeordnet und die Querschnittsflächen der Kolben und die Abstände zwischen den Streben und den jeweiligen Schwenkpunkten so angeordnet sind, daß gleiche vertikale Bewegungen der Räder in der gleichen Richtung gleiche, aber entgegengesetzte Änderungen des Volumens der jeweiligen Arbeitskammern erzeugen.
Die Kolben weisen vorzugsweise gleiche wirksame Arbeitsflächen auf, und die Streben sind mit den Aufhängungslenkern mit gleichen Abständen von den jeweiligen Schwenkpunkten verbunden. Vorausgesetzt jedoch, daß das Produkt der Arbeitsfläche des Kolbens und des Abstands zwischen den Schwenkachsen und dem Punkt der Befestigung der Strebe am Aufhängungslenker auf jeder Seite des Fahrzeugs gleich ist, haben gleiche Radbewegungen auf jeder Seite des Fahrzeugs gleiche Änderungen des Volumens der jeweiligen Arbeitskammern und daher gleiche Volumen der Fluidverdrängung auf jeder Seite des Fahrzeugs zur Folge.
Vorzugsweise besitzt jeder Kolben eine Vorderseite und eine Rückseite und ist über eine Verbindungsstange, die sich von der Rückseite des Kolbens aus erstreckt, entweder mit der Karosserie oder mit dem Aufhängungslenker verbunden, wobei sich die Arbeitskammern auf der gleichen Seite der jeweiligen Kolben befinden. Dadurch ist es möglich, identische Streben auf beiden Seiten des Fahrzeugs zu verwenden.
Es wird besonders bevorzugt, daß der Zylinder jedes Kolbens in eine erste und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, wobei die beiden ersten Arbeitskammern die gleiche wirksame Querschnittsfläche aufweisen und miteinander verbunden sind und die beiden zweiten Arbeitskammern die gleiche wirksame Querschnittsfläche aufweisen und miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, daß eine gewisse Fluidleckage um den Kolben herum zwischen den Arbeitskammern akzeptabel ist.
Zweckmäßigerweise ist eine der Streben von ihrem Schwenkpunkt aus innenliegend mit ihrem Aufhängungslenker und die andere von ihrem Schwenkpunkt aus außenliegend mit ihrem Aufhängungslenker verbunden, und die Streben sind vorzugsweise auf der gleichen Seite der · Aufhängungslenker angeordnet und sind zumindest im wesentlichen parallel. Beispielsweise können beide Streben so angeordnet sein, daß sie im Gebrauch in einer im wesentlichen vertikalen Richtung arbeiten, und sie können oberhalb der Aufhängungslenker angeordnet sein. Es versteht sich jedoch, daß die Orientierung jeder der Streben dadurch gewählt werden kann, daß die Richtung, in der sich derjenige Teil des Aufhängungslenkers, an dem sie befestigt sind, vom Schwenkpunkt aus erstreckt, gewählt wird. Beispielsweise können eine oder beide der Streben horizontal angeordnet sein, wenn sie auf einen Teil des Aufhängungslenkers, der sich vertikal oberhalb der Achse des jeweiligen Schwenkpunktes befindet, einwirken.
Mindestens eines der Paare miteinander verbundener Kammern kann mit einer Fluiddruckquelle verbunden sein, und es können Steuerungsmittel zur Steuerung der Fluidströmung zu und von den Kammernpaaren vorgesehen sein, um das Wanken des Fahrzeugs aktiv zu steuern.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; dabei sind:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teils eines Fahrzeugaufhängungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Ansicht des kompletten Aufhängungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Teils eines Fahrzeugaufhängungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt ein Aufhängungssystem für die beiden Hinterräder 8a, 8b eines Fahrzeugs ein Paar Aufhängungslenker 10a, 10b, die jeweils in der Nähe ihres innenliegenden Endes 12a, 12b mit einer Fahrzeugkarosserie 14 durch eine jeweilige Schwenkbefestigung 16a, 16b verbunden sind, um die der Aufhängungslenker 10a, 10b schwenken kann, so daß sich das Rad 8a, 8b, das an seinem außenliegenden Ende 18a, 18b montiert ist, vertikal im Verhältnis zur Fahrzeugkarosserie 14 bewegen kann. Jeder Aufhängungslenker 10a, 10b ist außerdem durch eine zu seinem außenliegenden Ende 18a, 18b hin befindliche Feder 20a, 20b mit der Karosserie 14 verbunden.
Der linke Aufhängungslenker 10a ist auch durch eine von der Montagebefestigung 16a aus innenliegende Hydraulikstrebe 22a an seinem innenliegenden Ende 12a mit der Karosserie 14 verbunden, und der rechte Aufhängungslenker 10b ist durch eine identische Hydraulikstrebe 22b an einem Punkt, der sich von der Montagebefestigung 16b aus außenliegend befindet, mit der Karosserie 14 verbunden. Daher sind die Punkte der Verbindung zwischen den Streben 22 und den Aufhängungslenkern von den Achsen der jeweiligen Schwenkpunkte in der gleichen Richtung, in diesem Fall zur gleichen Seite des Fahrzeugs, versetzt. Die Abstände 1a, 1b zwischen den Punkten der Verbindung der beiden Streben 22a, 22b und der jeweiligen Schwenkpunkte 16a, 16b sind gleich.
Jede Strebe 22a, 22b umfaßt einen an der Karosserie 14 montierten Zylinder 24 und einen Kolben 26, der den Zylinder in eine darüber befindliche erste Arbeitskammer 28 und in eine darunter befindliche zweite Arbeitskammer 30 unterteilt, wobei der Kolben 26 mit dem Aufhängungslenker 10a, 10b mittels einer Verbindungsstange 32 verbunden ist, die sich nach unten durch die zweite Kammer und durch das Bodenende des Zylinders 24 nach außen erstreckt. Jedes Paar entsprechender Kammern in den beiden Zylindern ist miteinander durch ein Hydraulikrohr verbunden, d. h. die beiden ersten Kammern 28 sind durch ein erstes Rohr 34 und die beiden zweiten Kammern 30 durch ein zweites Rohr 36 miteinander verbunden, und jede der Kammern 28, 30 und jedes der Rohre 34, 36 ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
In seiner einfachsten Form ist das beschriebene Hydrauliksystem geschlossen, so daß Fluid lediglich zwischen den beiden ersten Kammern 28 und den beiden zweiten Kammern 30 strömen kann. Das Hydrauliksystem wirkt dann als ein einfacher Antiwankmechanismus. Wenn sich die beiden Räder 8a, 8b vertikal in der gleichen Richtung bewegen, drehen sich die Aufhängungslenker 10a, 10b in entgegengesetzten Richtungen um ihre jeweiligen Schwenkpunkte 16a, 16b, die beiden Kolben 26 bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen, wobei eine der Streben 22a, 22b ausgefahren und die andere eingefahren wird, und Fluid strömt in einer Richtung durch das Rohr 34 und in der anderen Richtung durch das Rohr 36, und das System weist gegenüber der Radbewegung einen geringen Widerstand auf. Wegen der Asymmetrie der Strebenmontageanordnung, die es zuläßt, jede Kammer 28, 30 mit der entsprechenden Kammer an der anderen Strebe 22 zu verbinden, die eine gleiche wirksame Querschnittsfläche aufweist, können gleiche Bewegungen der Räder durch Bewegung des Fluids von einer Strebe zur anderen ausgeglichen werden.
Es versteht sich, daß, um eine gewisse gleichzeitige Bewegung der beiden Räder 8a, 8b in den entgegengesetzten vertikalen Richtungen, d. h. ein Wanken des Fahrzeugs, zuzulassen, in der vorstehend beschriebenen Ausführung des geschlossenen Systems ein gewisser Mechanismus vorgesehen sein muß, damit das kombinierte Volumen der beiden oberen Kammern 28 und das kombinierte Volumen der beiden unteren Kammern 30 geändert werden kann, so daß die beiden Streben 22 gleichzeitig ausgefahren oder eingefahren werden und sich die Aufhängungslenker 10 in der gleichen Richtung drehen können. Dies könnte beispielsweise dadurch erfolgen, daß zugelassen wird, daß Fluid gegen eine Widerstandskraft, deren Stärke den Gesamtwiderstand des Systems gegenüber dem Wanken bestimmen würde, je nach Bedarf in jedes der Verbindungsrohre 34, 36 hineinströmen oder aus jedem dieser Verbindungsrohre heraus in geeignete Speicher strömen kann.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kann auch in ein aktives Wanksteuerungssystem eingegliedert werden, indem jedes Paar miteinander verbundener Kammern mit einer Fluiddruckquelle, beispielsweise einer Hydraulikpumpe, über einen Ventilblock verbunden ist, so daß der Fluiddruck zu jedem Kammernpaar gesteuert werden kann. Durch Erhöhung des Drucks zu den beiden ersten Kammern 28 wird bewirkt, daß sich, jeweils im Verhältnis zur Karosserie, das linke Rad 8a anhebt und das rechte Rad 8b absenkt, wodurch ein Wanken des Fahrzeugs nach links bewirkt wird, und durch Erhöhung des Drucks zu den beiden zweiten Kammern 30 wird bewirkt, daß sich, jeweils im Verhältnis zur Karosserie, das linke Rad Sa absenkt und das rechte Rad 8b anhebt, wodurch ein Wanken des Fahrzeugs nach rechts bewirkt wird. Fig. 2 zeigt ein Aufhängungssystem für ein Vierradfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das hintere Paar Räder 108a, 108b und das vordere Paar Räder 108c, 108d jeweils von einer Aufhängung abgestützt sind, die der in Fig. 1 dargestellten Aufhängung entspricht.
In Fig. 2 sind Teile der hinteren Aufhängung, die den in Fig. 1 dargestellten Teilen entsprechen, mit der gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszahl bezeichnet, und Teile der vorderen Aufhängung sind mit entsprechenden Bezugszahlen bezeichnet, wobei jedoch die Buchstaben a und b durch c und d ersetzt sind. Die Hydraulikleitungen 134, 136, die die hinteren Streben 122a, 122b miteinander verbinden, und die entsprechenden Verbindungsleitungen 142, 144 zwischen den vorderen Streben 122c, 122d sind jeweils mit einem Ventilblock 140 verbunden, der wiederum mit einer Hydraulikpumpe 146 verbunden ist. Der Ventilblock 140 beinhaltet eine elektronische Steuerschaltung, die eine unabhängige Steuerung des Wankens der Fahrzeugfront und des Fahrzeughecks zulassen kann.
Während das Wankendes Fahrzeugs eine Bewegung von Hydraulikflüssigkeit zwischen den Verbindungsrohren 134, 136, 142, 144 und dem Ventilblock erfordert, erfordert das Einfedern und Ausfedern des vorderen Radpaars oder des hinteren Radpaars lediglich eine Bewegung durch die Verbindungsrohre 134, 136, 142, 144. Da das System die vordere und die hintere Aufhängung zusammen steuert und das Rohr 134 mit dem Rohr 142 und das Rohr 136 mit dem Rohr 144 über den Ventilblock hydraulisch miteinander verbunden sind, ist der Widerstand des Systems gegenüber kleinen Einfederungs- und Ausfederungsbewegungen daher gering, wodurch die sekundäre Fahrqualität des Fahrzeugs unter Beibehaltung der Fahrzeugwanksteifigkeit verbessert werden kann.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeder der Aufhängungslenker 210a, 210b an seinem innenliegenden Ende nach oben gebogen, um ein L-förmiges Element zu bilden, das an einem Schwenkpunkt 216a, 216b an der Verbindungsstelle zwischen dem horizontalen Teil und dem vertikalen Teil abgestützt ist. Die oberen Enden 212a der vertikalen Teile, die sich bei exakt horizontalem Fahrzeugniveau direkt über den Schwenkpunkten 216a, 216b befinden, sind mit den Kolben 226 eines Paars Hydraulikstreben 222a, 222b verbunden. Die Streben sind horizontal, und ihre Zylinder 224 sind beide mit der Karosserie 214 auf der gleichen Seite der jeweiligen Aufhängungslenkerschwenkpunkte 216 schwenkbar verbunden. In diesem Beispiel ist lediglich eine Hydraulikkammer 228 für jede Strebe auf der der Verbindungsstange 232 zum Aufhängungslenker 210 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 226 dargestellt, und die beiden Kammern 228 sind durch eine Hydraulikleitung 234 miteinander verbunden. Die Streben weisen den gleichen Durchmesser auf und sind mit den Aufhängungslenkern 210 mit gleichen Abständen von den Achsen der jeweiligen Schwenkpunkte 216 verbunden. Natürlich könnten die Streben, wie in den beiden ersten Ausführungsformen, jeweils zwei Kammern haben.
Während des Wankens dreht sich jeder der Aufhängungslenker 210 in der gleichen Richtung um seinen Schwenkpunkt 216, und die Kolben 226 in den Streben 222 bewegen sich daher in der gleichen Richtung. Dadurch besteht jedoch die Tendenz, die Hydraulikflüssigkeit in den Kammern 228 und der Leitung 234 entweder zusammenzudrücken oder auszudehnen, so daß ein Widerstand erzeugt wird. Andererseits kann beim Einfedern, wenn sich die Aufhängungslenker 210 in entgegengesetzten Richtungen um ihre Schwenkpunkte 216 drehen und sich die Kolben 226 in den Streben 222 daher in einer entgegengesetzten Richtung bewegen, die Radbewegung durch eine Fluidbewegung von einer Strebe zur anderen ausgeglichen werden.

Claims

1. Fahrzeugaufhängungssystem, das ein Paar Aufhängungslenker (10) zur Abstützung von Rädern (8) auf gegenüberliegenden Seiten eines Fahrzeugs, wobei jeder Aufhängungslenker an einer Fahrzeugkarosserie (14) schwenkbar befestigt ist, und ein Paar Streben (22) umfaßt, die jeweils eine Verbindung zwischen einem der Aufhängungslenker (10) und der Fahrzeugkarosserie (14) herstellen, um die Drehung des Aufhängungslenkers um seinen jeweiligen Schwenkpunkt (16) und dadurch die vertikale Bewegung des jeweiligen Rads im Verhältnis zur Fahrzeugkarosserie zu steuern, wobei jede Strebe (22) einen Zylinder (24) und einen Kolben (26) umfaßt, die zusammen eine Arbeitskammer (28) definieren, wobei der Kolben im Verhältnis zum Zylinder bewegbar ist, um das Volumen der Arbeitskammer zu ändern, und wobei die beiden Arbeitskammern (28) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (22) asymmetrisch angeordnet und die Querschnittsflächen der Kolben (26) und die Abstände zwischen den Streben (22) und den jeweiligen Schwenkpunkten (16) so angeordnet sind, daß gleiche vertikale Bewegungen der Räder (8) in der gleichen Richtung gleiche, jedoch entgegengesetzte Änderungen des Volumens der jeweiligen Arbeitskammern (28) erzeugen.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Kolben (26) gleiche wirksame Arbeitsflächen aufweisen und die Streben (22) mit den Aufhängungslenkern (10) mit gleichen Abständen von den jeweiligen Schwenkpunkten verbunden sind.

3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem jeder Kolben (26) eine Vorderseite und eine Rückseite hat und durch eine sich von der Rückseite des Kolbens aus erstreckende Verbindungsstange (32) mit der Karosserie (14) oder dem Aufhängungslenker (10) verbunden ist, wobei sich die Arbeitskammern auf der gleichen Seite der jeweiligen Kolben befinden.

4. System nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem der Zylinder jedes Kolbens (26) in eine erste (28) und eine zweite (30) Arbeitskammer unterteilt ist, wobei die beiden ersten Arbeitskammern (28) die gleiche wirksame Querschnittsfläche aufweisen und miteinander verbunden sind und die beiden zweiten Kammern (30) die gleiche wirksame Querschnittsfläche aufweisen und miteinander verbunden sind.

5. Aufhängungssystem nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem die Streben (22) so angeordnet sind, daß ein Ausfahren einer der Streben (22a) eine nach oben gerichtete Bewegung ihres jeweiligen Rads (8a) im Verhältnis zur Karosserie und ein Ausfahren der anderen Strebe (22b) eine nach unten gerichtete Bewegung ihres jeweiligen Rads im Verhältnis zur Karosserie bewirkt.

6. Aufhängungssystem nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem die Achsen der Schwenkpunkte (16) parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verlaufen und die Streben (22) so angeordnet sind, daß ein Ausfahren von jeder der Streben eine Drehung des jeweiligen Aufhängungslenkers (10) in der gleichen Richtung um seinen Schwenkpunkt bewirkt.

7. Aufhängung nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem die Punkte der Verbindung zwischen den Streben (22) und den Aufhängungslenkern (10) jeweils zur Schwenkachse der jeweiligen Aufhängungslenkerschwenkachse in der gleichen Richtung versetzt sind.

8. Aufhängungssystem nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem eine der Streben (22a) an einer von ihrem Schwenkpunkt (16a) aus innenliegenden Stelle mit ihrem Aufhängungslenker (10a) und die andere Strebe (22b) an einer von ihrem Schwenkpunkt (16b) aus außenliegenden Stelle mit ihrem Aufhängungslenker (10b) verbunden ist.

9. Aufhängungssystem nach Anspruch 7, bei dem die beiden Streben (22) so angeordnet sind, daß sie im Gebrauch in einer im wesentlichen vertikalen Richtung arbeiten, und oberhalb der Aufhängungslenker (10) angeordnet sind.

10. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der beide Streben (222) im wesentlichen horizontal angeordnet sind und an Punkten über ihren jeweiligen Schwenkachsen auf die Aufhängungslenker (210) einwirken.

11. Aufhängungssystem nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem mindestens eines der Paare miteinander verbundener. Kammern (128, 130) mit einer Fluiddruckquelle verbunden ist und Steuerungsmittel (140) vorgesehen sind, um die Fluidströmung zu und von dem Kammernpaar zu steuern, um das Wanken des Fahrzeugs aktiv zu steuern.