DE102011100307A1

DE102011100307A1 - Landgebundenes Personenkraftfahrzeug mit einer Entkopplungsvorrichtung sowie Verfahren zum Entkoppeln einer Karosserie des landgebundenen Personenkraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011100307A1
Application number: DE102011100307A
Authority: DE
Inventors: Andreas Opara; Christian Mosler; Karl-Josef Rieger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-11-08
Also published as: WO2012149949A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein landgebundenes Personenkraftfahrzeug (1) zur Fahrt auf einem Land (3). Um ein verbessertes Entkoppeln einer Karosserie (11) des Personenkraftfahrzeugs (1) relativ zu dem Land (3) zu ermöglichen, ist das Personenkraftfahrzeug (1) mit: – einer Antriebsquelle (55) mittels der das Personenkraftfahrzeug (1) mit zumindest einer Reisegeschwindigkeit der Gruppe: > 100 km/h, > 150 km/h, > 190 km/h, > 210 km/h, > 230 km/h, > 240 km/h antreibbar ist, – zumindest einem Rad (7), mittels dem das Personenkraftfahrzeug (1) gegenüber dem Land (3) bei der Reisegeschwindigkeit lagerbar ist, – einer zwischen das zumindest eine Rad (7) und eine Karosserie (11) des Personenkraftfahrzeugs (1) geschaltete Entkopplungsvorrichtung (13) mittels der eine bei der Reisegeschwindigkeit von dem Land (3) induzierte Anregung des Rades (7) von der Karosserie (11) entkoppelbar ist, ausgestattet. Eine erste Entkopplungsteilvorrichtung (17) bringt einen überwiegenden Teil eines statischen Anteils einer Lagerkraft und eine zweite hydraulische Entkopplungsteilvorrichtung (19) einen überwiegenden Teil eines dynamischen Anteils der Lagerkraft auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein landgebundenes Personenkraftfahrzeug mit einer Entkopplungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Entkoppeln einer Karosserie des landgebundenen Personenkraftfahrzeugs.
Landgebundene Personenkraftfahrzeuge sowie Verfahren zum Entkoppeln einer Karosserie eines solchen landgebundenen Personenkraftfahrzeugs sind bekannt. Diese können eine Antriebsquelle aufweisen, mittels der eine vergleichsweise große Reisegeschwindigkeit, beispielsweise bis zu 250 km/h, erreichbar ist. Um solche Reisegeschwindigkeiten landgebunden zu bewerkstelligen weisen die Personenkraftfahrzeuge üblicherweise Räder auf, mittels denen das Personenkraftfahrzeug gegenüber einem Land bei der Reisegeschwindigkeit lagerbar ist. Aufgrund etwa vorhandener Unebenheiten des Landes erfährt das Rad eine Anregung. Diese Anregung des Rades kann mittels einer Entkopplungsvorrichtung von einer Karosserie des Personenkraftfahrzeugs entkoppelt werden. Aus der EP 2 098 389 A1 ist eine hydraulische Federungsanordnung bekannt. Diese umfasst einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder mit einem Kolbenraum und einem Kolbenstangenraum, einen ersten Druckspeicher, der ständig mit dem Kolbenraum verbunden ist und einen zweiten Druckspeicher, der ständig mit dem Kolbenstangenraum verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass der Kolbenraum und der Kolbenstangenraum durch einen veränderbaren Strömungswiderstand untereinander verbunden oder verbindbar sind. Mit der hydraulischen Federungsanordnung wird eine Bedienerstation eines Fahrzeugs gegenüber einem Fahrgestell eines Fahrzeugs abgestützt. Die Federungsanordnung eignet sich für Systeme mit relativ geringen Laständerungen, wie beispielsweise die Federung der Bedienerstation des Fahrzeuges, beispielsweise einer Fahrerkabine eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Entkoppeln einer Karosserie eines landgebundenen Personenkraftfahrzeugs zur Fahrt mit einer hohen Reisegeschwindigkeit verbunden mit einem hohen Komfort zur Fahrt auf einem Land zu ermöglichen. Die Aufgabe ist bei einem landgebundenen Personenkraftfahrzeug zur Fahrt auf einem Land mit: einer Antriebsquelle, mittels der das Personenkraftfahrzeug mit zumindest einer Reisegeschwindigkeit der Gruppe: > 100 km/h, > 150 km/h, > 190 km/h, > 210 km/h1 > 230 km/h, > 240 km/h antreibbar ist, zumindest einem Rad mittels dem das Personenkraftfahrzeug gegenüber dem Land bei der Reisegeschwindigkeit lagerbar ist, einer zwischen das zumindest eine Rad und eine Karosserie des Personenkraftfahrzeugs geschaltete Entkopplungsvorrichtung mittels der eine bei der Reisegeschwindigkeit von dem Land induzierte Anregung des Rades von der Karosserie entkoppelbar ist, wobei die Entkopplungsvorrichtung eine erste Entkopplungsteilvorrichtung aufweist, mittels der ein Teil eines statischen Anteils einer Lagerkraft zwischen dem zumindest einem Rad und der Karosserie der Gruppe: > 50%, > 60%, > 70%, > 80% > 90% > 95%, zwischen 50% und 95%, zwischen 55% und 60%, zwischen 60% und 80%, zwischen 70% und 80%, zwischen 80% und 90% aufbringbar ist, und eine zweite Entkopplungsteilvorrichtung aufweist, mittels der ein Teil eines bei der Reisegeschwindigkeit auftretenden dynamischen Anteils der Lagerkraft zwischen dem zumindest einem Rad und der Karosserie der Gruppe > 50%, > 60%, > 70%, > 80%, > 90%, > 95%, zwischen 50% und 95%, zwischen 55% und 60%, zwischen 60% und 80%, zwischen 70% und 80%, zwischen 80% und 90%, zwischen 90% und 100%, zwischen 95% und 99%, zwischen 98% und 99% aufbringbar ist, wobei die zweite Entkopplungsteilvorrichtung eine Hydraulikanordnung mit einem hydraulischen Motorgenerator, eine dem Motorgenerator hydraulisch und dem zumindest einen Rad sowie der Karosserie mechanisch zugeordnete hydraulische Stelleinrichtung, einen Hydraulikenergiespeicher und eine zwischen die Stelleinrichtung und dem Hydraulikenergiespeicher geschaltete Ventilanordnung aufweist, gelöst. Vorteilhaft kann mittels der ersten Entkopplungsteilvorrichtung überwiegend der statische Anteil der Lagerkraft aufgefangen werden. Mittels der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung kann überwiegend der dynamische Anteil der Lagerkraft aufgefangen werden. Unter einem statischen Anteil der Lagerkraft kann eine von einem Einfederungsweg des Rades relativ zu der Karosserie abhängige Kraftkomponente bzw. Kraft verstanden werden. Unter einem dynamischen Anteil der Lagerkraft kann eine von einer Einfederungsgeschwindigkeit entlang des Federwegs abhängige Kraftkomponente bzw. Kraft verstanden werden. Vorteilhaft kann die zweite Entkopplungsteilvorrichtung in einer Federdämpfercharakteristik mittels der Hydraulikanordnung variiert werden, wobei dies vorteilhaft zumindest zu einem überwiegenden Teil lediglich die dynamische Lagerkraft beeinflusst. Vorteilhaft wirken sich also Änderungen, die mittels der Hydraulikanordnung an der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung vorgenommen werden, nur zu einem vergleichsweise geringen Anteil, im Idealfall überhaupt nicht, auf die statische Lagerkraft aus. Vorteilhaft kann so eine Verstellung der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung mittels der Hydraulikanordnung erfolgen, ohne dass dies sich auf ein Niveau der Karosserie relativ zu dem Land auswirkt oder zumindest nur so auswirkt, dass dies von Passagieren des Personenkraftfahrzeugs nicht wahrnehmbar ist. Vorteilhaft kann so trotz der Verstellung der Hydraulikanordnung der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung ein maximaler Komfort erzielt werden. Ferner kann die zweite Entkopplungsteilvorrichtung mittels der Hydraulikanordnung an unterschiedliche Gegebenheiten eines Fahrzustandes des Personenkraftfahrzeuges, insbesondere die Reisegeschwindigkeit, eine Kurvenfahrt, eine Beschaffenheit des Landes und/oder ähnliches angepasst werden, wodurch sich der Komfort und eine Fahrsicherheit des Personenkraftfahrzeugs positiv beeinflussen lassen. Vorteilhaft können Verstellungen mittels der Hydraulikanordnung sehr schnell und unmittelbar erfolgen, wobei sich dies auf das Niveau der Karosserie relativ zu dem Land nicht oder zumindest nur minimal auswirkt.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung einen innerhalb eines Arbeitszylinders verschieblich gelagerten Arbeitskolben aufweist und zumindest ein 2/2-Wege-Proportional-Ventil oder alternativ ein 2/2-Wege-Schaltventil der Ventilanordnung in dem Arbeitskolben oder zumindest mit dem Arbeitskolben mitbeweglich angeordnet ist. Zur Ansteuerung der Stelleinrichtung können zwei von dem Arbeitskolben getrennte Arbeitsräume mit einem hydraulischen Medium beaufschlagt werden. Vorteilhaft kann das hydraulische Arbeitsmedium mittels des 2/2-Wege-Proportional-Ventils oder 2/2-Wege-Schaltventil der Ventilanordnung zwischen den Arbeitsräumen überströmen. Vorteilhaft kann dieses Überströmen direkt durch den Arbeitskolben hindurch, also mit einem minimalen hydraulischen Strömungsverlust erfolgen, da ein hydraulischer Strömungsweg bzw. Fluidpfad zwischen den Arbeitsräumen direkt durch den Arbeitskolben hindurch minimal ist. Vorteilhaft kann mittels des 2/2-Wege-Schaltventils eine besonders kurze Schaltzeit für ein Freischalten des Arbeitzylinders erzielt werden. Unter in dem Arbeitkolben kann verstanden werden, dass das 2/2-Wege-Proportional-Ventil oder alternativ 2/2-Wege-Schaltventil innerhalb eines Gehäuses, das der Arbeitskolben bildet angeordnet ist, wobei beispielsweise Funktionselemente und/oder Fluidpfade, insbesondere in Form von Bohrungen, des Ventils in ein Material des Arbeitskolbens eingebracht sind. Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das 2/2-Wege-Proportional-Ventil oder alternativ 2/2-Wege-Schaltventil ein separates Bauteil darstellt, jedoch mit dem eigentlichen Arbeitskolben eine Baueinheit bildet und/oder sich mit diesem innerhalb des Arbeitszylinders mitbewegt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung ein der Stelleinrichtung unmittelbar parallel geschaltetes Drosselorgan aufweist. Vorteilhaft ist das Drosselorgan der Stelleinrichtung unmittelbar parallel geschaltet. Bevorzugt ist das Drosselorgan zwischen die zwei von dem Arbeitskolben getrennten Arbeitsräume der Stelleinrichtung geschaltet. Dadurch dass das Drosselorgan des Arbeitsräumen nah bzw. stelleinrichtungsnah, also unmittelbar parallel geschaltet ist, ergibt sich ebenfalls ein besonders kurzer hydraulischer Fluidpfad für ein Überströmen des hydraulischen Arbeitsmediums zwischen den zwei Arbeitsräumen der Stelleinrichtung. Vorteilhaft kann dadurch ein besonders feinfühliges Ansprechen der Stelleinrichtung während des Entkoppelns der Karosserie von dem Land bewirkt werden. Unter unmittelbar parallel geschaltet kann verstanden werden, dass der hydraulische Fluidpfad zwischen den Arbeitsräumen der Stelleinrichtung minimal ist. Alternativ und/oder zusätzlich kann verstanden werden, dass das Drosselorgan unmittelbar benachbart außerhalb des Arbeitszylinders und/oder innerhalb des Arbeitszylinders zwischen den Arbeitsräumen angeordnet ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass das 2/2-Wege-Proportional-Ventil oder gegebenenfalls das 2/2-Wege-Schaltventil zwischen die Hydraulikenergieteilspeicher und die Drosselrückschlagventile geschaltet ist. Vorteilhaft kann die Freischaltung speichernah erfolgen. Alternativ und/oder zusätzlich können innerhalb des Arbeitszylinders und direkt zwischen den Hydraulikenergieteilspeichern hydraulische Stellorgane vorgesehen sein, beispielsweise jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil und/oder 2/2-Wege-Proportional-Ventil. Dann kann die Freischaltung wahlweise arbeitszylindernah, speichernah oder arbeitszylindernah und speichernah erfolgen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die erste Entkopplungsteilvorrichtung eine Stahlfeder aufweist. Vorteilhaft eignen sich Stahlfedern besonders gut zum Aufbringen von statischen Lagerkräften und weisen dabei ein sehr gutes Ansprechverhalten auf.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die erste Entkopplungsteilvorrichtung eine Pneumatikfeder aufweist. Vorteilhaft können Pneumatikfedern bei einem sehr guten Ansprechverhalten besonders komfortorientiert ausgelegt werden. Überdies ist es möglich, eine Feder, insbesondere Federdämpfercharakteristik, der Pneumatikfeder durch Beeinflussen und/oder Einstellen eines pneumatischen Innendrucks der Pneumatikfeder einzustellen. Unter einer Pneumatikfeder kann insbesondere eine so genannte Luftfeder verstanden werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Pneumatikfeder und die Stelleinrichtung zu einer Baueinheit integriert sind. Vorteilhaft kann die Baueinheit bauraumoptimal bei dem Personenkraftfahrzeug vorgesehen sein.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Pneumatikfeder oder die Stahlfeder zwischen die Karosserie und einen Arbeitszylinder der Stelleinrichtung der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung und der Arbeitszylinder zwischen das Rad und die Pneumatikfeder oder die Stahlfeder geschaltet sind, oder umgekehrt. Vorteilhaft kann über den Arbeitszylinder auf einfache Art und Weise eine Parallelschaltung der Entkopplungsteilvorrichtungen realisiert werden. Vorteilhaft kann dies bauraumoptimal erfolgen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Personenkraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Entkopplungsteilvorrichtungen jeweils separat zwischen die Karosserie und das Rad geschaltet sind. Vorteilhaft können die Entkopplungsteilvorrichtungen separat ein- und/oder ausgebaut werden, beispielsweise für Wartungs- und/oder Servicezwecke und/oder während einer Erstmontage des Personenkraftfahrzeugs.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren zum Entkoppeln einer Karosserie eines vorab beschriebenen landgebundenen Personenkraftfahrzeugs, mit Antreiben des Kraftfahrzeugs mit einer Reisegeschwindigkeit der Gruppe: > 100 km/h, 150 km/h, 190 km/h, 210 km/h, 230 km/h, 240 km/h, Lagern des Personenkraftfahrzeugs mit zumindest einem Rad mit einer Lagerkraft mittels einer Entkopplungsvorrichtung, überwiegendes Aufbringen eines statischen Anteils der Lagerkraft mittels einer ersten Teilentkopplungsvorrichtung der Entkopplungsvorrichtung, überwiegendes Aufbringen eines dynamischen Anteils der Lagerkraft mittels einer zweiten Teilentkopplungsvorrichtung der Entkopplungsvorrichtung und Beeinflussen des dynamischen Anteils der Lagerkraft mittels einer Hydraulikanordnung der zweiten Teilentkopplungsvorrichtung der Entkopplungsvorrichtung. Das Verfahren wird insbesondere mittels eines vorab beschriebenen Personenkraftfahrzeugs durchgeführt. Insofern ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Details eines landgebundenen Personenkraftfahrzeugs mit einem mittels einer Entkopplungsvorrichtung gegenüber einer Karosserie des Personenkraftfahrzeugs entkoppelten Rad;
2 eine schematische Ansicht einer Entkopplungsvorrichtung für das in 1 gezeigte Personenkraftfahrzeug, wobei die Entkopplungsvorrichtung ein in einem Arbeitszylinder angeordnetes 2/2-Wege-Proportional-Ventil aufweist;
3 eine weitere Entkopplungsvorrichtung analog der in 2 gezeigten, wobei im Unterschied ein zu einer Stelleinrichtung parallel geschaltetes Drosselorgan vorgesehen ist;
4 eine Entkopplungsvorrichtung analog der in 2 gezeigten Entkopplungsvorrichtung, wobei im Unterschied das 2/2-Wege-Proportionalventil zwischen zwei Hydraulikteilenergiespeicher geschaltet ist;
5–7 jeweils Entkopplungsvorrichtungen analog der 2 bis 4, wobei im Unterschied eine erste Entkopplungsteilvorrichtung und eine zweite Entkopplungsteilvorrichtung der Entkopplungsvorrichtung separat angeordnet sind.
1 zeigt ein landgebundenes Personenkraftfahrzeug 1 zur Fahrt auf einem Land 3. Das Personenkraftfahrzeug 1 bewegt sich angetrieben durch eine Antriebsquelle 55 relativ zu dem Land 3 mit einer mittels eines ersten Pfeils 5 dargestellten Reisegeschwindigkeit.
Das Land 3 weist Unebenheiten auf, so dass aufgrund der Reisegeschwindigkeit des Personenkraftfahrzeugs 1 ein Rad 7 eine Anregung erfährt. Das Red 7 bewegt sich aufgrund der Anregung, die mittels eines zweiten Pfeils 9 symbolisiert ist, entsprechend eines vorgesehenen Freiheitsgrades, hier in 1 vereinfachend nach oben und unten in Richtung des zweiten Pfeiles 9. Das Rad 7 dient zum Lagern des Personenkraftfahrzeuges 1 auf dem Land 3. Unter Lagern kann insbesondere ein Abrollen, ein Aufbringen von Seitenführungskräften und/oder ein Tragen eines Eigengewichtes des Personenkraftfahrzeugs 1 verstanden werden.
1 zeigt beispielhaft nur ein Rad 7 des Personenkraftfahrzeugs 1. Insbesondere können mehrere der Räder 7, vorzugsweise vier der Räder 7 an dem Personenkraftfahrzeug 1 vorgesehen sein. Im Folgenden sind, insofern auf das Rad 7 Bezug genommen wird, gegebenenfalls alle Räder des Personenkraftfahrzeugs 1 mit in Bezug genommen. Zwischen das Rad 7 und eine Karosserie 11 des Personenkraftfahrzeugs 1 ist eine Entkopplungsvorrichtung 13 geschaltet. Mittels der Entkopplungsvorrichtung 13 kann die mittels des zweiten Pfeils 9 symbolisierte Anregung des Rades 7 von der Karosserie 11 entkoppelt werden. Eine verbleibende geringere Bewegung der Karosserie 11 ist in 1 mittels eines dritten Pfeils 15 symbolisiert.
Die Entkopplungsvorrichtung 13 weist eine erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 und eine zweite Entkopplungsvorrichtung 19 auf.
Mittels der Entkopplungsvorrichtung 13 kann eine Lagerkraft von der Karosserie 11 auf das Rad 7 übertragen werden. Die Lagerkraft weist einen statischen Anteil und einen dynamischen Anteil auf. Mittels der ersten Entkopplungsteilvorrichtung 17 kann der statische Anteil der Lagerkraft aufgebracht werden. Ein mittels der ersten Entkopplungsteilvorrichtung 17 aufbringbarer Teil des statischen Anteils kann > 50%, insbesondere 60%, insbesondere 70%, insbesondere 80%, insbesondere 90%, insbesondere 95%, insbesondere zwischen 50% und 95%, insbesondere zwischen 55% und 60%, insbesondere zwischen 60% und 80%, insbesondere zwischen 70% und 80%, insbesondere zwischen 80% und 90% betragen. Der übrige Teil des statischen Anteils der Lagerkraft kann von der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 aufgebracht werden.
Die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 kann einen Teil eines dynamischen Anteils der Lagerkraft zwischen dem Rad 7 und der Karosserie 11 aufbringen, insbesondere > 50%, 60%, insbesondere 70%, insbesondere 80%, insbesondere 90%, insbesondere 95%, insbesondere 50% bis 95%, insbesondere 55% bis 60%, insbesondere 60% bis 80%, insbesondere 70% bis 80%, insbesondere 80% bis 90%, vorzugsweise zwischen 90% und 100%, insbesondere zwischen 95% und 99%, insbesondere zwischen 98% und 99%. Der jeweils übrige Teil des dynamischen Anteils kann gegebenenfalls von der ersten Entkopplungsteilvorrichtung 17 aufgebracht werden. Vorzugsweise sind die Entkopplungsteilvorrichtungen 17 und 19 so ausgelegt, dass die erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 einen überwiegenden Teil des statischen Anteils der Lagerkraft und die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 einen überwiegenden Teil des dynamischen Anteils der Lagerkraft aufbringt. Die Entkopplungsteilvorrichtungen 17 und 19 sind parallel wirkend mechanisch zwischen das Rad 7 und die Karosserie 11 geschaltet. Vorteilhaft kann die erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 das Personenkraftfahrzeug 1 quasi gänzlich statisch gegenüber dem Land 3 abstützen. Aufgrund der mittels des ersten Pfeils 5 symbolisierten Reisegeschwindigkeit des Personenkraftfahrzeugs 1 auftretende dynamische Kräfte bzw. der dynamische Anteil der Lagerkraft kann vorteilhaft zum Entkoppeln und/oder Dämpfen der Karosserie 11 mittels der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 aufgebracht werden. Vorteilhaft kann die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 verstellbar sein, wobei dies vorteilhaft ohne einen nennenswerten Einfluss auf ein Niveau der Karosserie 11 relativ zu dem Land 3 erfolgt, da die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 überwiegend lediglich den dynamischen Anteil der Lagerkraft beeinflusst.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Entkopplungsvorrichtung 13 analog der in 1 gezeigten Entkopplungsvorrichtung 13.
Die in 2 dargestellte Entkopplungsvorrichtung 13 weist eine erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 und eine zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19. Die erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 ist gemäß der Darstellung der 2 als Pneumatikfeder 21 ausgelegt. Unter der Pneumatikfeder 21 kann insbesondere eine Luftfeder verstanden werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann anstatt der Pneumatikfeder 21 eine Stahlfeder vorgesehen sein. Die Pneumatikfeder 21 weist einen Luftbalg auf, der mechanisch zwischen die Karosserie 11 und einen Arbeitszylinder 23 der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 geschaltet ist. Der Arbeitszylinder 23 der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 ist mechanisch zwischen die Pneumatikfeder 21 und das Rad 7 des Personenkraftfahrzeugs 1 geschaltet.
Über den Arbeitszylinder 23 sind also die erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 und die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 mechanisch dem Rad 7 zugeordnet, wobei über die Zuordnung die Lagerkraft der ersten Entkopplungsteilvorrichtung 17 und der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 von der Karosserie 11 auf das Rad 7 übertragbar sind.
Die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 weist eine Hydraulikanordnung 25 mit einem hydraulischen Motorgenerator 27, einer dem Motorgenerator 27 hydraulisch und dem Rad 7 sowie der Karosserie mechanisch zugeordneten hydraulischen Stelleinrichtung 29, einem Hydraulikenergiespeicher 31 und einer zwischen die Stelleinrichtung 29 und dem Hydraulikenergiespeicher 31 geschaltete Ventilanordnung 33 auf.
Der Hydraulikenergiespeicher 31 weist einen ersten Hydraulikenergieteilspeicher 35 und einen zweiten Hydraulikenergieteilspeicher 37 auf.
Die Stelleinrichtung 29 weist den Arbeitszylinder 23 auf, wobei innerhalb des Arbeitszylinders 23 ein Arbeitskolben 39 längs verschieblich gelagert ist. Der Arbeitskolben 39 ist einer Kolbenstange 41 mechanisch fest zugeordnet und teilt einen Innenraum des Arbeitszylinders 23 in einen ersten Arbeitsraum 43 und einen zweiten Arbeitsraum 45. Der erste Arbeitsraum 43 wird von der Kolbenstange 41 durchdrungen und kann insofern auch als Ringraum bezeichnet werden.
Zwischen die Arbeitsräume 43 und 45 ist ein federrückgestelltes elektrisch ansteuerbares 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 geschaltet. Vorteilhaft ist das 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 innerhalb des Arbeitskolbens 39 angeordnet, alternativ und/oder zusätzlich dem Arbeitskolben 39 zugeordnet und/oder an dem und/oder benachbart zu dem Arbeitskolben 39 angeordnet, alternativ und/oder zusätzlich innerhalb des Arbeitszylinders 23, so dass ein zum Verbinden der Arbeitsträume 43 und 45 erforderlicher hydraulischer Fluidpfad eine minimale Länge aufweist. Vorteilhaft können hydraulische Überströmverluste bei einem Übertritt eines Hydraulikmediums über das 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 zwischen den Arbeitsräumen 43 und 45 minimal gehalten werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann anstelle des 2/2-Wege-Proportional-Ventils 47 ein 2/2-Wege-Schaltventil vorgesehen sein oder das 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 mit der Charakteristik eines Schaltventils angesteuert werden.
Zwischen dem ersten Hydraulikenergieteilspeicher 35 und dem ersten Arbeitsraum 43 ist ein erstes Drosselrückschlagventil 49 geschaltet. Zwischen dem zweiten Hydraulikenergieteilspeicher 37 und dem zweiten Arbeitsraum 45 ist ein zweites Drosselrückschlagventil 51 geschaltet. Jedes der Drosselrückschlagventil 49 und 51 weist jeweils eine, insbesondere elektrisch einstellbare, Drossel auf, der ein in Richtung des jeweiligen Arbeitsraumes 43, 45 öffnendes Rückschlagventil parallel geschaltet ist. Damit sind die Arbeitsräume 43 und 45 jeweils mit dem zugeordneten Hydraulikenergieteilspeicher 35, 37 stromabwärts so verbunden, dass sich ein in den Hydraulikenergieteilspeichern 35, 37 herrschender Speicherdruck quasi ungehindert auf die Arbeitsräume 43, 45 überträgt. Ein Aufladen des jeweiligen Hydraulikenergieteilspeichers 35, 37 erfolgt jeweils über die parallel geschaltete Drossel, wobei ein Dämpfungsenergiestrom entnommen bzw. in Wärme umgewandelt werden kann. Vorteilhaft kann mittels eines Einstellens der jeweiligen Drossel der Drosselrückschlagventile 49, 51 eine Dämpfung der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 eingestellt werden.
Außerdem kann vorteilhaft mittels des Motorgenerators 27 die zweite Entkopplungsteilvorrichtung 19 aktiv gestellt werden. Außerdem kann gegebenenfalls ein Teil der Dämpfungsenergie, die aufgrund der Anregung des Rades 7 bei der Fahrt entlang des Landes 7 in der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 induziert wird, mittels des Motorgenerators 27 in einem Generatorbetrieb zurück gewonnen werden.
3 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung 13 analog der in 2 gezeigten. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zur Darstellung der 2 eingegangen.
Im Unterschied zur Darstellung der 2 ist anstelle des 2/2-Wege-Proportional-Ventils 47 ein der Stelleinrichtung 29, genauer den Arbeitsräumen 43 und 45 parallel geschaltetes Drosselorgan 53 vorgesehen. Das Drosselorgan 53 ist unmittelbar der Stelleinrichtung 29 parallel geschaltet, beispielsweise direkt benachbart zu dem Arbeitszylinder 23 angeordnet und/oder in diesen integriert. Vorteilhaft wird dadurch der hydraulische Fluidpfad zum Verbinden der Arbeitsräume 43 und 45 ebenfalls vergleichsweise klein, vorzugsweise minimal gestaltet. Das Drosselorgan 53 weist gegenläufig wirkende, parallel geschaltete Rückschlagventile auf, denen jeweils eine, insbesondere einstellbare, Drossel in Reihe geschaltet ist. Durch die Ansteuerung der Drosseln kann richtungsabhängig ein Überströmen zwischen den Arbeitsräumen 43 und 45 gesteuert werden. Außerdem kann gegebenenfalls ein Teil der Dämpfungsenergie, die aufgrund der Anregung des Rades 7 bei der Fahrt entlang des Landes 7 in der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 induziert wird mittels des Motorgenerators 27 in einem Generatorbetrieb zurückgewonnen werden.
4 zeigt eine weitere Entkopplungsvorrichtung 13 analog der in 2 gezeigten Entkopplungsvorrichtung 13. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zur Darstellung der 2 eingegangen.
Als einziger Unterschied zur Darstellung gemäß der 2 ist das 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 nicht in dem Arbeitskolben 39 der Stelleinrichtung 29 vorgesehen. Vielmehr ist das 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 zwischen die Hydraulikenergieteilspeicher 35, 37 und die Drosselrückschlagventile 49, 51 geschaltet. Es ist also ein erster Ausgang des 2/2-Wege-Proportional-Ventils 47 über eine Verzweigung der ersten Hydraulikenergieteilspeichervorrichtung 35 und dem ersten Drosselrückschlagventil 49 direkt zugeordnet. Ein zweiter Ausgang des 2/2-Wege-Proportional-Ventils 47 ist über eine weitere Verzweigung dem zweiten Hydraulikenergieteilspeicher 37 und dem zweiten Drosselrückschlagventil 51 direkt zugeordnet.
Alternativ und/oder zusätzlich kann auch gemäß der Darstellung der 4 anstelle des 2/2-Wege-Proportional-Ventils 47 ein 2/2-Wege-Schaltventil vorgesehen sein oder das 2/2-Wege-Proportional-Ventil 47 mit der Charakteristik eines Schaltventils angesteuert werden.
Die 5 bis 7 zeigen jeweils eine Entkopplungsvorrichtung 13 analog der Darstellung der 2, der 3 und der 4, Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu der jeweiligen Figur eingegangen. Als einziger Unterschied zu den Darstellungen der 2 bis 4 sind die Entkopplungsteilvorrichtungen 17 und 19 separat zwischen die Karosserie 11 und das Rad 7 geschaltet. Die erste Entkopplungsteilvorrichtung 17 ist also mit dem Luftbalg der Pneumatikfeder 21 der Karosserie 11 mechanisch zugeordnet. Ein Kraftübertragungsglied der ersten Entkopplungsteilvorrichtung 17 ist mechanisch mit dem Rad 7 gekoppelt.
Die Kolbenstange 41 der Hydraulikanordnung 25 der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 ist mechanisch der Karosserie 11 zugeordnet. Der Arbeitszylinder 23 der Hydraulikanordnung 25 der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung 19 ist mechanisch dem Rad 7 zugeordnet. Die mechanischen Zuordnungen der Entkopplungsteilvorrichtungen 17, 19 erfolgen unabhängig voneinander. Vorteilhaft kann mittels der Entkopplungsvorrichtung 13 eine jederzeitige, komfortgünstige, für eine Vielzahl der Räder 7 radindividuelle, zumindest im wesentlichen last- und niveauunabhängige, schnelle, fahrdynamische verträgliche Betätigbarkeit einer mittels der Hydraulikanordnung 25 realisierten Freischaltung mit einer energiegünstigen Aktivierung mittels des Motorgenerators 27 ohne eine Vorlastüberwindung, herrührend aus einer statischen Traglast sowie einer energiegünstigen Rückgewinnung von Aktivierungsenergie durch Verwendung des Motorgenerators 27 in einem Generatorbetrieb verwirklicht werden.
Vorteilhaft können so wichtige Komfort-, Leistungs- und Energiesparmerkmale für einen Einsatz als höchstwertige, Radaufhängung des Personenkraftfahrzeugs 1 verwirklicht werden. Bevorzugt kann es sich dabei bei dem Personenkraftfahrzeug 1 um ein komfortorientiertes Fahrzeug einer Oberklasse handeln.
Vorteilhaft kann ein im Wesentlichen niveau- und lastkonstantes Weichschalten der Entkopplungsvorrichtung 13 erfolgen. Dies kann insbesondere bei einem geringen Aktivierungsbedarf mittels eines Öffnens, beispielsweise des 2/2-Wege-Proportional-Ventils 47 erfolgen. Da der überwiegende Teil des statischen Anteils der Lagerkraft mittels der ersten Entkopplungsteilvorrichtung 17 aufgebracht wird, ist dadurch kein wesentlicher Einfluss auf das Niveau der Karosserie 11 relativ zu dem Land 3 zu erwarten. Vorteilhaft ist keine wesentliche Systemdruckerhöhung erforderlich. Vorteilhaft können vergleichsweise hohe Freischalt- bzw. Umschaltfrequenzen bzw. Änderung einer Federdampfercharakteristik der gesamten Entkopplungsvorrichtung 13, insbesondere mittels einer entsprechenden Ansteuerung der Hydraulikanordnung 25 möglich. Insbesondere ist dies möglich, ohne dass Passagiere des Personenkraftfahrzeugs 1 dies als unangenehme Änderungen, beispielsweise eines Niveaus der Karosserie 11 relativ zu dem Land 3, wahrnehmen.
Vorteilhaft tritt auch bei unterschiedlichen Beladungen der Karosserie 11 eine vergleichsweise geringe bzw. keine lastabhängige Verhärtung der Entkopplungsvorrichtung 13 auf. Vorteilhaft ergibt sich ein Komfortgewinn durch die Möglichkeit einer Freischaltung, insbesondere einer last- und/oder niveauunabhängigen schnellen Freischaltung, insbesondere einer Aktivierung ohne einer Vordrucküberwindung, resultierend aus einer statischen Traglast, insbesondere des statischen Anteils der Lagerkraft. Vorteilhaft kann eine radindividuelle Ansteuerung der Entkopplungsvorrichtung 13 für eine Vielzahl von Rädern 7 des Personenkraftfahrzeugs 1 erfolgen. Vorteilhaft ergibt sich eine fahrdynamische Eignung entsprechender Schaltzustände der Hydraulikanordnung 25. Ferner kann vorteilhaft in einem Generatorbetrieb des Motorgenerators 27 Aktivierungsenergie zurückgewonnen werden.
Gemäß der Darstellung der 2 ergibt sich eine besonders kompakte, leichte Bauweise, ein besonders kompakter Bauraum der Stelleinrichtung 29, insbesondere des Arbeitszylinders 23 der Stelleinrichtung 29. Vorteilhaft kann eine bedarfsgerechte, insbesondere Teilfreischaltung erfolgen, insbesondere da kein Kurzschluss über den Motorgenerator 27 erfolgt. Vielmehr kann dieser Kurzschluss durch die vorgesehenen Drosselrückschlagventile 49, 51 verhindert werden.
Gemäß der Darstellung der 3 ergibt sich eine besonders kompakte, leichte Bauweise, eine großvolumige, strömungsgünstige Freischaltung und eine angepasste Teilfreischaltung, ebenfalls ohne Kurzschluss des Motorgenerators 27 aufgrund der vorgesehenen Drosselrückschlagventile 49, 51. Gemäß der Darstellung der 4 ergibt sich eine besonders kompakte, leichte Bauweise, eine großvolumige, strömungsgünstige Freischaltung und eine bedarfsangepasste Teilfreischaltung, ebenfalls ohne Kurzschluss aufgrund der Anordnung der Drosselrückschlagventile 49, 51.
Bezugszeichenliste

1: Personenkraftfahrzeug
3: Land
5: erster Pfeil
7: Rad
9: zweiter Pfeil
11: Karosserie
13: Entkopplungsvorrichtung
15: dritter Pfeil
17: erste Entkopplungsteilvorrichtung
19: zweite Entkopplungsteilvorrichtung
21: Pneumatikfeder
23: Arbeitszylinder
25: Hydraulikanordnung
27: Motorgenerator
29: Stelleinrichtung
31: Hydraulikenergiespeicher
33: Ventilanordnung
35: erster Hydraulikenergieteilspeicher
37: zweiter Hydraulikenergieteilspeicher
39: Arbeitkolben
41: Kolbenstange
43: erster Arbeitsraum
45: zweiter Arbeitsraum
47: 2/2-Wege-Proportional-Ventil
49: erstes Drosselrückschlagventil
51: zweites Drosselrückschlagventil
53: Drosselorgan
55: Antriebsquelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2098389 A1 [0002]

Claims

Landgebundenes Personenkraftfahrzeug (1) zur Fahrt auf einem Land (3), mit: – einer Antriebsquelle (55) mittels der das Personenkraftfahrzeug (1) mit zumindest einer Reisegeschwindigkeit der Gruppe: > 100 km/h, > 150 km/h, > 190 km/h, > 210 km/h, > 230 km/h, > 240 km/h antreibbar ist, – zumindest einem Rad (7), mittels dem das Personenkraftfahrzeug (1) gegenüber dem Land (3) bei der Reisegeschwindigkeit lagerbar ist, – einer zwischen das zumindest eine Rad (7) und eine Karosserie (11) des Personenkraftfahrzeugs (1) geschaltete Entkopplungsvorrichtung (13) mittels der eine bei der Reisegeschwindigkeit von dem Land (3) induzierte Anregung des Rades (7) von der Karosserie (11) entkoppelbar ist, wobei die Entkopplungsvorrichtung (13) eine erste Entkopplungsteilvorrichtung (17) aufweist, mittels der ein Teil eines statischen Anteils einer Lagerkraft zwischen dem zumindest einem Rad (7) und der Karosserie (11) der Gruppe: > 50%, > 60%, > 70%, > 80%, > 90%, > 95%, zwischen 50% und 95%, zwischen 55% und 60%, zwischen 60% und 80%, zwischen 70% und 80%, zwischen 80% und 90% aufbringbar ist, und eine zweite Entkopplungsteilvorrichtung (19) aufweist, mittels der ein Teil eines bei der Reisegeschwindigkeit auftretenden dynamischen Anteils der Lagerkraft zwischen dem zumindest einem Rad (7) und der Karosserie (11) der Gruppe: > 50%, > 60%, > 70%, > 80%, > 90%, > 95%, zwischen 50% und 95%, zwischen 55% und 60%, zwischen 60% und 80%, zwischen 70% und 80%, zwischen 80% und 90%, zwischen 90% und 100%, zwischen 95% und 99%, zwischen 98% und 99% aufbringbar ist, wobei die zweite Entkopplungsteilvorrichtung (19) eine Hydraulikanordnung (25) mit einem hydraulischen Motorgenerator (27), einer dem Motorgenerator (27) hydraulisch und dem zumindest einen Rad (7) sowie der Karosserie (11) mechanisch zugeordneten hydraulischen Stelleinrichtung (29), einem Hydraulikenergiespeicher (31) und einer zwischen die Stelleinrichtung (29) und den Hydraulikenergiespeicher (31) geschaltete Ventilanordnung (33) aufweist.
Personenkraftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Stelleinrichtung (29) einen innerhalb eines Arbeitszylinders (23) verschieblich gelagerten Arbeitskolben (39) aufweist und zumindest ein Ventil der Ventilanordnung (33), ausgewählt aus der Gruppe: ein 2/2-Wege-Proportional-Ventil (47), ein 2/2-Wege-Schaltventil in dem Arbeitskolben (39) oder zumindest mit dem Arbeitskolben (39) mitbeweglich angeordnet ist.
Personenkraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventilanordnung (33) ein der Stelleinrichtung (29) unmittelbar parallel geschaltetes Drosselorgan (53) aufweist.
Personenkraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, wobei das Ventil der Ventilanordnung (33), ausgewählt aus der Gruppe: das 2/2-Wege-Proportional-Ventil (47), das 2/2-Wege-Schaltventil zwischen die Hydraulikenergieteilspeicher (35, 37) und die Drosselrückschlagventile (49, 51) geschaltet ist.
Personenkraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entkopplungsteilvorrichtung (17) eine Stahlfeder aufweist.
Personenkraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Entkopplungsteilvorrichtung (17) eine Pneumatikfeder (21) aufweist.
Personenkraftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Pneumatikfeder (21) und die Stelleinrichtung (29) zu einer Baueinheit integriert sind.
Personenkraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pneumatikfeder (21) oder die Stahlfeder zwischen die Karosserie (11) und einen/den Arbeitszylinder (23) der Stelleinrichtung (29) der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung (19) und der Arbeitszylinder (23) zwischen das Rad (7) und die Pneumatikfeder (21) oder die Stahlfeder geschaltet sind, oder umgekehrt.
Personenkraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entkopplungsteilvorrichtungen (17, 19) jeweils separat zwischen die Karosserie (11) und das Rad (7) geschaltet sind.
Verfahren zum Entkoppeln einer Karosserie (11) eines Landgebundenen Personenkraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Antreiben des Personenkraftfahrzeugs (1) mit einer Reisegeschwindigkeit, – Lagern des Personenkraftfahrzeugs (1) mittels zumindest eines Rades (7) mit einer Lagerkraft mittels einer Entkopplungsvorrichtung (13), – Aufbringen eines überwiegenden Teils eines statischen Anteils der Lagerkraft mittels einer ersten Entkopplungsteilvorrichtung (17) der Entkopplungsvorrichtung (13), – Aufbringen eines überwiegenden Teils eines dynamischen Anteils der Lagerkraft mittels einer zweiten Entkopplungsteilvorrichtung (19) der Entkopplungsvorrichtung (13), – Beeinflussen des dynamischen Anteils der Lagerkraft mittels einer Hydraulikanordnung (25) der zweiten Entkopplungsteilvorrichtung (19) der Entkopplungsvorrichtung (13).