DE102011120873A1

DE102011120873A1 - Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung

Info

Publication number: DE102011120873A1
Application number: DE102011120873A
Authority: DE
Inventors: Yunjun Li
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-06-21
Also published as: US20120153581A1

Abstract

Ein integriertes pneumatisches System mit einem Motor, einem Luftkompressor, einem Lufttrockner, Ventilen, Luftleitungen und einem elektronischen Controller steuert pneumatisch sowohl ein Luftfedersystem als auch eine aufblasbare Spoileranordnung, wobei die Bodenfreiheitseinstellung der Luftfedern individuell oder gemeinsam sein kann und wobei die Bodenfreiheitseinstellung der Luftfedern und das Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Dauer von Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen miteinander koordiniert werden können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kraftfahrzeug-Luftfedersysteme und aufblasbare Spoileranordnungen und insbesondere auf eine aufblasbare Spoileranordnung, die selektiv durch den integrierten Betrieb des Luftfedersystems aufgeblasen und entleert wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kraftfahrzeugluftfedersysteme verwenden durch Druckluft betriebene Niveauregulierungsvorrichtungen wie beispielsweise Luftfedern und/oder Module mit einer Luftfeder über einem Stoßdämpfer oder eine Kombination davon, um eine Fahr- und Niveauregulierungssteuerung des Fahrzeugs zu schaffen. Solche Luftfederungssysteme verwenden einen Luftkompressor, um eine Quelle für Druckluft für die luftbetätigten Niveauregulierungsvorrichtungen zu schaffen. In einer typischen Konfiguration, wie beispielsweise in irgendeinem der US-Patente 4,829,436 , 5,465,209 , 6,698,778 und 7,617,031 beschrieben, wird der Luftkompressor selektiv durch elektronisch gesteuerte Solenoidventile mit den luftbetätigten Niveauregulierungsvorrichtungen, einem Druckluftreservoir (optional), einem Lufteinlass und einem Luftauslass verbunden. Die meisten Luftfederungssysteme arbeiten insofern in einem ”offenen” Zustand, als das überschüssige Luftvolumen innerhalb des Systems an die Atmosphäre am Auslass entlüftet wird und die Quellenluft für den Kompressor aus der Atmosphäre am Einlass eingesaugt wird; mindestens ein Luftfederungssystem (siehe vorstehend zitiertes US-Patent 6,698,778 ) arbeitet jedoch insofern in einem ”geschlossenen Zustand”, als Luft nicht mit der Atmosphäre ausgetauscht wird, wobei ein überschüssiges Luftvolumen in einem Luftreservoir gespeichert wird und die Quellenluft für den Kompressor entweder das Luftreservoir oder die Luftfedern ist.
In 1 ist ein Beispiel eines Kraftfahrzeugaufhängungssystems 10 des Standes der Technik dargestellt, wie im Allgemeinen auch im vorstehend erwähnten US-Patent 4,829,436 , Kowalik u. a., ausgegeben am 9. Mai 1989, gezeigt und beschrieben, dessen Offenbarung hiermit durch den Hinweis hier aufgenommen wird.
Das Kraftfahrzeug-Luftfederungssystem 10 umfasst vier durch Druckluft betätigte Niveauregulierungsvorrichtungen 12, die Luftfedern und/oder Module mit einer Luftfeder über einem Stoffdämpfer oder eine Kombination davon sein können, einen Computer 14, einen Kompressor/eine Auslassvorrichtung 16, einen Lufttrockner 18, einen Druckschalter 20, eine Ventilanordnung 22, mehrere Luftleitungen 24 und Signalleitungen 26. Die mehreren Luftleitungen 24 verlaufen zu den vier Niveauregulierungsvorrichtungen 12, um Druckluft von der Ventilanordnung 22 zuzuführen. Ein Laufrad 28 ist jeder Niveauregulierungsvorrichtung 12 zugeordnet. Der Computer 14 empfangt ein Zündsignal, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und ein Fahrzeugtüranordnungssignal. Der Computer 14 steuert den Betrieb jedes Solenoidventils in der Ventilanordnung 22. Der Computer 14 empfängt auch eine Eingabe von vier Positionssensoren 32, einem an jedem der vier Laufräder 28, über die vier Signalleitungen 26 sowie andere Eingaben 34, wie z. B. Zündung, Türen, Geschwindigkeit usw. Der Kompressor/die Auslassvorrichtung 16 beschafft oder entlüftet selektiv Luft durch den Lufttrockner 18. Eine Hauptluftleitung 30 verläuft vom Druckschalter 20 zur Ventilanordnung 22, die die Druckluftverbindung zwischen dem Kompressor/der Auslassvorrichtung 16 und den individuellen Niveauregulierungsvorrichtungen 12 in Ansprechen auf Signale vom Computer 14 steuert. Der Druckschalter 20 ist optional und wird verwendet, um den Luftdruck an jeder Luftniveauregulierungsvorrichtung 12 zu überwachen.
In den 2 und 3 ist ein selektiv aufblasbarer und entleerbarer Spoiler dargestellt, wie er in der US-Patentanmeldung lfd. Nr. 12/767,276, eingereicht am 26. April 2010, mit dem Titel ”Inflatable Vehicle Air Dam with Bidirectional Deploy/Stow System”, Li u. a., beschrieben wurde, deren Offenbarung hiermit durch den Hinweis hier aufgenommen wird.
In 2 ist zu sehen, dass ein Fahrzeug, das im Allgemeinen bei 40 angegeben ist, eine geformte Kunststofffrontleiste 42 aufweist, die eine vordere Stoßstange und eine andere Struktur der Fahrzeugkarosserie, nicht gezeigt, verdeckt. Eine Spoileranordnung 44 ist an der Unterseite des Fahrzeugs 40 befestigt und ist in 1 in einer ausgefahrenen Position gezeigt, in der die Spoileranordnung 44 teilweise den Raum zwischen der Unterseite des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche belegt, um die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern. Die hier erörterte spezielle aufblasbare Spoileranordnung 44 ist ein Beispiel eines aufblasbaren Spoilers, der mit dem bidirektionalen Entfaltungs-/Verstausystem verwendet werden kann, wie in der vorstehend angeführten Patentanmeldung beschrieben ist.
Die Spoileranordnung 44 besteht aus einer einteiligen blasgeformten Kunststoffanordnung, die im Allgereinen eine obere Wand 46, eine untere Wand 48, eine Vorderwand 50 und eine Rückwand 52 umfasst. Diese Wände wirken zusammen, um einen hohlen inneren abgedichteten Luftraum 54 zu definieren, und die Wände weisen Dicken auf, die sich als die im Allgemeinen selbsttragende Form von 2 erweisen, anstatt dass sie aus einem dünneren Material bestehen, das die Form nicht selbsttragen würde. Die obere Wand 46 ist im Allgemeinen planar und ist geeignet an der Unterseite einer geeigneten Fahrzeugkarosseriestruktur 56 durch Schrauben 58 und 60 befestigt. Ein hohler Schaft 62 ist einteilig mit der oberen Wand 46 geformt und erstreckt sich durch eine Öffnung 64, die in der Struktur 56 vorgesehen ist, nach oben. Dieser Schaft 62 kann ein Schnell-Verbindungs-/Trennmerkmal für eine leichte Montage/Demontage umfassen, falls dies erwünscht ist.
Die Vorderwand 50 und die Rückwand 52 sind jeweils aus mehreren seriell angeordneten, sich horizontal erstreckenden Falten 66 ausgebildet. Eine typische Falte 66 umfasst einen oberen Faltenabschnitt 68 und einen unteren Faltenabschnitt 70, die durch ein äußeres bewegliches Gelenk 72 miteinander verbunden sind. Jede von diesen Falten 66 ist wiederum mit der benachbarten Falte 66 durch innere bewegliche Gelenke 74 verbunden. Folglich bestehen die Vorderwand 50 und die Rückwand 52 aus abwechselnden Faltenabschnitten 68 und 70, die durch bewegliche Gelenke 72 und 74 verbunden sind, die ziehharmonikaartig angeordnet sind, durch die die Vorder- und die Rückwand über Biegung der beweglichen Gelenke gefaltet und entfaltet werden können. Diese beweglichen Gelenke und Falten werden im Blasformprozess zum Ausbilden der Spoileranordnung 44 ausgebildet.
Die Bodenwand 48 der Spoileranordnung beabstandet die Vorderwand 50 und die Rückwand 52. Eine vordere untere Lippenstruktur 76 hängt von der Vorderwand 50 und der Bodenwand 48 nach unten, um die untere Kante der Spoileranordnung 44 zu versteifen.
Die Gesamtform der Spoileranordnung 44 ist von oben gesehen gekrümmt oder bogenförmig, so dass die Spoileranordnung im Allgemeinen der Krümmung der Vorderseite des Fahrzeugs entspricht. Bedeutender verursacht diese gekrümmte Form der Spoileranordnung 44, dass die Falten 66 auch dem gekrümmten Weg folgen und dabei die Krümmung der Falten 68 und 70 und die beweglichen Gelenke 72 und 74 zusammenwirken, um im Allgemeinen die Vorderwand 50 und die Rückwand 52 gegen eine Bewegung zu versteifen, die durch den anströmenden Luftstrom hervorgerufen werden kannte, wenn das Fahrzeug mit vordefinierten Geschwindigkeiten fährt. Ferner wirkt die gefaltete Form der Vorderwand 50 und der Rückwand 52 zusammen, um einen zuverlässigen Abstand zwischen der Vorder- und der Rückwand aufrechtzuerhalten, wodurch der Spoileranordnung 44 eine vorbestimmte Form gegen Biegung in der Längsrichtung verliehen wird.
In 3 ist die Spoileranordnung 44 in einer zurückgezogenen Position gezeigt, in der die Bodenwand 48 in engere Nähe zur oberen Wand 46 nach oben zurückgezogen wurde, wie durch die Biegung der beweglichen Gelenke 72 und 74 und das Zusammenklappen der Faltenabschnitte 68 und 70 ermöglicht. In 3 wurde folglich die Spoileranordnung 44 entleerend in eine aufbewahrte Position zurückgezogen, die von einer möglichen Behinderung durch Bordsteine oder ähnliche Hindernisse im Wesentlichen entfernt ist.
Selbstverständlich kann die Spoileranordnung 44 entweder in der ausgefahrenen Position von 2 oder in der zurückgezogenen Position von 3 blasgeformt werden. Wenn beispielsweise die Spoileranordnung 44 in der ausgefahrenen Position von 2 blasgeformt wird, dann drängen die beweglichen Gelenke 72 und 74 konstant die Spoileranordnung 44 in ihre ausgefahrene Position und die Spoileranordnung 14 kann nur durch Ausüben einer ausreichenden Entleerungskraft auf die Spoileranordnung 44 zurückgezogen werden, um die natürliche und innewohnende Federwirkung der beweglichen Gelenke zu überwinden. Wenn die Spoileranordnung 44 andererseits in der zurückgezogenen Position von 3 geformt wird, dann drängen die beweglichen Gelenke 72 und 74 von Natur aus die Spoileranordnung 44 in die zurückgezogene Position und es ist erforderlich, eine ausreichende Aufblaskraft auszuüben, um die Spoileranordnung 44 in ihre ausgefahrene Position von 2 auszufahren. Alternativ kann die Spoileranordnung 44 in einem Zustand geformt werden, in dem sie auf halbem Wege zwischen der ausgefahrenen (aufgeblasenen) Position und der zurückgezogenen oder eingezogenen (entleerten) Position liegt.
Ein bidirektionales Entfaltungs-/Verstausystem wird zum Bewegen der Spoileranordnung 44 zwischen der ausgefahrenen (aufgeblasenen) Position von 2 und der zurückgezogenen oder eingezogenen (entleerten) Position von 3 verwendet. Dieses System umfasst einen Luftkompressor, der durch einen Motor (oder durch ein anderes Mittel) angetrieben werden kann. Der Motor kann durch einen Controller gesteuert werden, der ein separater Controller sein kann oder ein Teil eines Controllers sein kann, der zum Steuern von anderen Fahrzeugfunktionen verwendet wird. Dieser Controller kann aus verschiedenen Kombinationen von Hardware und Software bestehen, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist.
Problematischerweise ist das Hinzufügen eines separaten Kompressors/-Motors, von separaten Ventilen, eines separaten Lufttrockners, eines separaten Controllers usw. des Entfaltungs-/Verstausystems für die aufblasbare Spoileranordnung 44 nicht nur kostspielig, sondern trägt auch zu erhöhtem Fahrzeuggewicht und Belegung von ansonsten verfügbarem Raum für andere Fahrzeugkomponenten bei.
Was folglich im Stand der Technik erforderlich ist, ist eine gewisse Möglichkeit zum Betätigen der Entfaltungs-/Verstaufunktionen der Spoileranordnung unter Verwendung des Luftfedersystems des Kraftfahrzeugs.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein integriertes pneumatisches System für ein Kraftfahrzeug, in dem das Aufblasen und Entleeren einer aufblasbaren Spoileranordnung wirksam mit dem Luftfedersystem des Kraftfahrzeugs integriert sind, wobei die Integration von gemeinsam genutzten Komponenten die Duplizität minimiert, wodurch das Fahrzeuggewicht und die Fahrzeugkosten verringert werden, während dennoch eine volle Funktionalität aller pneumatischen Systeme des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.
Das integrierte pneumatische System gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Motor, einen Luftkompressor, einen Lufttrockner, Ventile (oder eine Ventilanordnung), Luftleitungen und einen elektronischen Controller und schafft eine pneumatische Steuerung über eine aufblasbare Spoileranordnung und ein Luftfedersystem, wobei die Fahrzeugbodenfreiheitseinstellung der Luftfedern individuell oder gemeinsam sein kann und wobei die Fehrzeugbodenfreiheitseinstellung der Luftfedern und das Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Dauer von Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen miteinander koordiniert werden können, um viele Vorteile zu schaffen, einschließlich: optimierter Kraftstoffkilometerleistung, verbesserter Fahrzeugfahrqualität, minimierter Systemmasse und maximierter Systemeffizienz sowie optimierter Fahrzeugstraßenfähigkeit, Scheinwerferniveauregulierung usw.
Folglich ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein integriertes pneumatisches System für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, in dem das Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung wirksam mit dem Luftfedersystem des Kraftfahrzeugs integriert sind, wobei die Integration von gemeinsam genutzten Komponenten die Duplizität minimiert, wodurch das Fahrzeuggewicht und die Fahrzeugkosten gesenkt werden, während dennoch eine volle Funktionalität aller pneumatischen Systeme des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftfahrzeug-Luftfederaufhängungssystems des Standes der Technik.
2 ist eine schematische Darstellung einer aufblasbaren Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug, die in der ausgefahrenen, entfalteten oder aufgeblasenen Konfiguration davon gezeigt ist.
3 ist eine schematische Darstellung der aufblasbaren Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug von 2, die nun in der zurückgezogenen, verstauten oder entleerten Konfiguration davon gezeigt ist.
4 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Fahrzeugbodenfreiheit an den Luftfedern eines Luftfederungssystems an zwei Ecken konstant haltend und den Luftdruck am aufblasbaren Spoiler konstant haltend gezeigt ist.
5 ist eine schematische Darstellung des ersten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Einstellhöhe der Luftfedern des Luftfederungssystems an zwei Ecken anhebend und den Luftdruck am aufblasbaren Spoiler konstant haltend gezeigt ist.
6 ist eine schematische Darstellung des ersten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Einstellhöhe der Luftfedern des Luftfederungssystems an zwei Ecken senkend und den Luftdruck am aufblasbaren Spoiler konstant haltend gezeigt ist.
7 ist eine schematische Darstellung des ersten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Einstellhöhe der Luftfedern des Luftfederungssystems an zwei Ecken haltend und den aufblasbaren Spoiler aufblasend gezeigt ist.
8 ist eine schematische Darstellung des ersten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Einstellhöhe der Luftfedern des Luftfederungssystems an zwei Ecken haltend und den aufblasbaren Spoiler entleerend gezeigt ist.
9 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Fahrzeugbodenfreiheit an den Luftfedern eines hinteren Lastniveauregulierungssystems konstant haltend und den Luftdruck am aufblasbaren Spoiler konstant haltend gezeigt ist.
10 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines integrierten pneumatischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Fahrzeugbodenfreiheit an den Luftfedern eines Luftfederungssystems an vier Ecken konstant haltend und den Luftdruck am aufblasbaren Spoiler konstant haltend gezeigt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den 4 bis 10 sind verschiedene Aspekte eines integrierten pneumatischen Systems für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Hinsicht umfasst das integrierte pneumatische System 100 einen Motor, einen Luftkompressor, einen Lufttrockner, Ventile (oder eine Ventilanordnung), Luftleitungen und einen elektronischen Controller und schafft eine pneumatische Steuerung über ein Luftfedersystem 102 und eine aufblasbare Spoileranordnung 104, wobei die Bodenfreiheitseinstellung der Luftfedern und das Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Dauer von Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen miteinander koordiniert werden können, um eine Anzahl von Vorteilen zu schaffen, einschließlich: optimierter Kraftstoffkilometerleistung sowie optimierter Fahrzeugstraßenfähigkeit und Fahrzeugfahrqualität.
In den 4 bis 8 ist ein erstes Beispiel eines integrierten pneumatischen Systems 100, 100' dargestellt, wobei das Luftfedersystem 102 eine Luftfederaufhängung 102' an zwei Ecken ist.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Luftfedersystem 102, 102' ein Paar von Luftfedern 106, 108. Das integrierte pneumatische System 100, 100' umfasst einen Motor 118, einen Luftkompressor 120, einen Lufttrockner 124, Ventile (oder eine Ventilanordnung) 110, 112, 134, 116, 132, 140, pneumatische (oder Luft-)Leitungen 148 und einen elektronischen Controller 150 und schafft eine pneumatische Steuerung über eine aufblasbare Spoileranordnung 104 und das Luftfedersystem 102, 102'.
Jede Luftfeder 106, 108 ist mit einem jeweiligen Solenoidventil 110, 112 verbunden, die mit einem ersten Ausgang 114 eines ersten Dreiwege-Pneumatikventils 116 pneumatisch parallel verbunden sind. Der Motor 118 betätigt den Luftkompressor 120, der Druckluft zum Eingang 122 des ersten Dreiwege-Pneumatikventils 116 zuführt, nachdem sie durch den Lufttrockner 124 geströmt ist. Der Luftkompressor 120 saugt Luft aus der Atmosphäre 126 über den Ausgang 128 und den ersten Eingang 130 eines zweiten Dreiwege-Pneumatikventils 132. Ein zweiter Ausgang 136 des ersten Dreiwege-Pneumatikventils 116 verbindet mit dem Eingang 138 eines dritten Dreiwege-Pneumatikventils 140, wobei ein erster Ausgang 142 des dritten Dreiwege-Pneumatikventils mit der aufblasbaren Spoileranordnung 104 verbindet. Ein zweiter Ausgang 144 des dritten Dreiwege-Pneumatikventils 140 verbindet mit der Atmosphäre 126. Ein zweiter Eingang 146 des zweiten Dreiwege-Pneumatikventils 132 verbindet mit der aufblasbaren Spoileranordnung 104. Die vorstehend genannten Verbindungen sind pneumatische Verbindungen, die durch die pneumatischen Leitungen 148 vorgesehen sind. Der elektronische Controller 150 empfängt Sensordaten von Sensoren 156 als Eingang über die Datenleitung 152 und gibt geeignete Signale über Datenleitungen 154 auf der Basis seiner Programmierung an den Motor 118, die Dreiwege-Pneumatikventile 116, 132, 140 und die Solenoidventile 110, 112, 134 über Datenleitungen 154 aus.
In 4 werden die Luftfedern 106, 108 und die aufblasbare Spoileranordnung 104 auf der Basis der angegebenen geschlossenen Zustände der Solenoidventile 110, 112, 134 und der nicht erregten Zustände des ersten, des zweiten und des dritten Dreiwege-Pneumatikventils 116, 132, 140 in festen (oder Halte-)Positionen gehalten.
In 5 wird die Einstellhöhe der Luftfedern 106, 108 erhöht und die aufblasbare Spoileranordnung 104 wird auf einem festen Luftdruck gehalten. Der elektronische Controller 150 hat die Solenoidventile 110 und 112 in ihren offenen Zustand gesetzt, das Solenoidventil 134 in seinen geschlossenen Zustand gesetzt, das zweite und das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 132, 140 in ihren nicht erregten Zustand gesetzt und das erste Dreiwege-Pneumatikventil 116 in seinen erregten Zustand gesetzt, wobei der Motor 118 den Luftkompressor 120 betätigt, Luft von der Atmosphäre durch das zweite Dreiwege-Pneumatikventil 132 saugt und Druckluft durch das erste Dreiwege-Pneumatikventil 116 und durch die Solenoidventile 110, 112 zu den Luftfedern 106, 108 zuführt. In dieser Hinsicht kann eine ausgewählte Luftfedereinstellhöhe unabhängig von der anderen durch Öffnen nur des jeweiligen der Solenoidventile 110, 112 angehoben werden.
In 6 wird die Einstellhöhe der Luftfedern 106, 108 abgesenkt und die aufblasbare Spoileranordnung 104 wird auf einem festen Luftdruck gehalten. Der elektronische Controller 150 hat die Solenoidventile 110, 112 und 134 in ihren offenen Zustand gesetzt, das erste, das zweite und das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 116, 132, 140 auf ihren nicht erregten Zustand gesetzt, wobei der Motor 118 den Luftkompressor 120 nicht betätigt. Druckluft von den Luftfedern 106, 108 strömt durch die Solenoidventile 110, 112, 134 zur Atmosphäre 126. In dieser Hinsicht kann eine ausgewählte Luftfedereinstellhöhe unabhängig von der anderen durch Öffnen nur des jeweiligen der Solenoidventile 110, 112 abgesenkt werden.
In 7 wird die Einstellhöhe der Luftfedern 106, 108 konstant gehalten und die aufblasbare Spoileranordnung 104 wird aufgeblasen. Der elektronische Controller 150 hat die Solenoidventile 110, 112 und 134 in ihren geschlossenen Zustand gesetzt, das erste und das zweite Dreiwege-Pneumatikventil 116, 132 in ihren nicht erregten Zustand gesetzt und das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 140 in seinen erregten Zustand gesetzt, wobei der Motor 118 den Luftkompressor 120 betätigt. Luft wird von der Atmosphäre 126 durch das zweite Dreiwege-Pneumatikventil 132 gesaugt und Druckluft strömt durch das erste Dreiwege-Pneumatikventil 116 und durch das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 140 zur aufblasbaren Spoileranordnung 104.
In 8 wird die Einstellhöhe der Luftfedern 106, 108 konstant gehalten und die aufblasbare Spoileranordnung 104 wird entleert. Der elektronische Controller 150 hat die Solenoidventile 110, 112 und 134 in ihren geschlossenen Zustand gesetzt, das erste und das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 116, 140 in ihren nicht erregten Zustand gesetzt und das zweite Dreiwege-Pneumatikventil 132 in seinen erregten Zustand gesetzt, wobei der Motor 118 den Luftkompressor 120 betätigt. Luft wird von der aufblasbaren Spoileranordnung 104 über das zweite Dreiwege-Pneumatikventil 132 gesaugt und Druckluft strömt durch das erste Dreiwege-Pneumatikventil 116 und durch das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 140 zur Atmosphäre 126.
In 9 ist ein zweites Beispiel eines integrierten pneumatischen Systems 100, 100'' dargestellt, wobei das Luftfedersystem 102 ein hinters Lastniveauregulierungssystem 102'' ist, wobei gleiche Komponenten wie jene von 4 gleiche Bezugszeichen aufweisen. Es ist zu sehen, dass die wesentliche Änderung gegenüber der Konfiguration von 4 darin besteht, dass die Solenoidventile 110 und 112 durch ein einzelnes Solenoidventil 115 ersetzt wurden, das mit dem ersten Ausgang 114 des ersten Dreiwege-Pneumatikventils 116 verbindet und mit den Luftfedern 106', 108' parallel verbindet. Die Funktionsweise ist wie im Allgemeinen vorstehend in Bezug auf 4 bis 8 beschrieben, wobei nun der offene und der geschlossene Zustand des Solenoidventils 115 die Bodenfreiheitsluftfedern einstimmig steuert.
In 10 ist ein drittes Beispiel eines integrierten pneumatischen Systems 100, 100''' dargestellt, wobei das Luftfedersystem 102 ein Luftfederaufhängungssystem 102''' an vier Ecken ist, wobei gleiche Komponenten wie jene von 4 gleiche Bezugszeichen aufweisen. Es ist zu sehen, dass die wesentliche Änderung gegenüber der Konfiguration von 4 darin besteht, dass nun vier Luftfedern 160, 162, 164, 166 jeweils mit ihrem jeweiligen Solenoidventil 168, 170, 172, 174 vorhanden sind. Die Funktionsweise ist wie im Allgemeinen vorstehend mit Bezug auf 4 bis 8 beschrieben, wobei nun der offene und der geschlossene Zustand von jedem der Solenoidventile die Einstellhöhe seiner jeweiligen Luftfeder steuert.
Aus der vorangehenden Offenbarung ist ersichtlich, dass die folgenden Aspekte das integrierte pneumatische System gemäß der vorliegenden Erfindung betreffen. Das System ist vorzugsweise ein offenes System und verwendet gemeinsam den Motor, den Luftkompressor, den Lufttrockner, die Ventile und den Controller für sowohl das Luftfedersystem als auch die aufblasbare Spoileranordnung.
Das Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung und das Anheben und Absenken der Fahrzeugbodenfreiheit, die durch das Luftfedersystem geschaffen werden, beispielsweise ein Luftfederungssystem oder ein Lastniveauregulierungssystem, können synergistisch koordiniert werden, um gemeinsam dem Betrieb des Kraftfahrzeugs zu nützen. Für vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeiten für vorbestimmte Dauern kann beispielsweise die aufblasbare Spoileranordnung entweder aufgeblasen, entleert oder in der entleerten oder aufgeblasenen Konfiguration gehalten werden und die Luftfedern können die Bodenfreiheit (oder Höhe) des Fahrzeugs anheben, senken oder stationär halten, wobei die synergistische Koordination so vorbestimmt ist, dass die Fahrzeugkraftstoffsparsamkeit, die Fahrqualität, das Fahrzeugerscheinungsbild, der Straßenabstand, die Fahrzeugniveauregulierung usw. optimiert werden.
Wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Dauer T₁ über einem vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert V₁ liegt, dann wird der Luftkompressor eingeschaltet und die Ventile zum Aufblasen der aufblasbaren Spoileranordnung eingestellt; wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Dauer T₂ unter einem vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert V₂ liegt, dann wird der Luftkompressor eingeschaltet und die Ventile zum Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung eingestellt; wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Dauer T₃ über einem vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert V₃ liegt, dann werden die Ventile eingestellt, um zu ermöglichen, dass Luft an die Atmosphäre von (irgendeiner oder allen) der Luftfedern ausströmt, um die Fahrzeugbodenfreiheit zu senken; und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Dauer T₄ unter einem vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert V₄ liegt, dann wird der Luftkompressor eingeschaltet und die Ventile zum Zuführen von Druckluft zu (irgendeiner oder allen) der Luftfedern eingestellt, um die Fahrzeugbodenfreiheit zu erhöhen, wobei die Werte von V₁, V₂, V₃, V₄, T₁, T₂, T₃ und T₄ vorbestimmt werden, wie beispielsweise durch Modellieren oder empirisches Testen, für die Anwendbarkeit auf ein bestimmtes Fahrzeug und Überwachen der Straßen- und der Fahrzeugbetriebsbedingungen. Beispiele der vorstehend genannten Werte lediglich zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung können wie folgt sein: V₁ = 25 MPH (Meilen/Stunde), V₂ = 20 MPH, V₃ = 50 MPH, V₄ = 45 MPH, T₁ = 20 Sekunden, T₂ = 20 Sekunden, T₃ = zwischen 30 und 45 Sekunden und T₄ = zwischen 30 und 45 Sekunden.
Sensoren zum Implementieren der Steuerlogik des Controllers können umfassen: Drucksensoren an verschiedenen Orten, vorzugsweise mit einer Überlastüberwachung der aufblasbaren Spoileranordnung; Bodenfreiheitssensoren; und Sensoren zur Bestätigung der Konfiguration der aufblasbaren Spoileranordnung. In dieser Hinsicht kann ferner das integrierte pneumatische System gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem ein elektronisch gesteuertes Dämpfungssystem zum Implementieren einer vorbestimmten Dämpfungsstrategie; und eine System ausfallüberwachung und eine Ausfallmodusdiagnose umfassen.
Jedes der Systeme kann separat gewartet werden. Um das Luftfederaufhängungssystem (Luftfedern 106, 108, Solenoidventile 110, 112) zu warten, ist es bevorzugt, gemäß 6 die ganze Luft zuerst aus der Luftfeder auszulassen. Das Luftfederaufhängungssystem wird dann nach der Wartung gemäß 5 auf eine gewünschte Fahrzeugbodenfreiheit angehoben. Um die aufblasbare Spoileranordnung 104 und das zweite und das dritte Dreiwege-Pneumatikventil 132, 140 zu warten, sollte sich der Spoiler gemäß 4 in seiner Verstau- (oder Halte-) Position befinden. Die Systeme sollten in die Halteposition gesetzt werden, um den Luftkompressor 120, den Motor 118, den Trockner 124 und das erste Dreiwege-Pneumatikventil 116 zu warten.
Der Trockner 124 kann während des Entleerens des Spoilers regeneriert werden, da der Luftdruck und die Durchflussrate relativ niedriger sind als jene der Luftfedern. Eine andere Möglichkeit zum Regenerieren des Lufttrockners 124 besteht darin, ein Rückschlagventil hinzuzufügen (ein Ende liegt zwischen dem Motor 120 und dem Trockner und das andere Ende zwischen dem Motor 120 und dem zweiten Dreiwegeventil 132). Dazu werden die Solenoidventile 110 oder 112 in den offenen Zustand gesetzt, das erste Dreiwege-Pneumatikventil 116 in den erregten Zustand gesetzt, Luft wird aus den Luftfedern durch die Ventile 110 oder 112, 116 und 124, dann das Rückschlagventil und dann das Ventil 132 zur Atmosphäre 126 strömen lassen. Das Rückschlagventil sollte eine kleine Öffnung aufweisen, um die Luftdurchflussrate zu begrenzen.
Für den Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, kann die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform einer Änderung oder Modifikation unterliegen. Eine solche Änderung oder Modifikation kann ausgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche begrenzt sein soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4829436 [0002, 0003]
US 5465209 [0002]
US 6698778 [0002, 0002]
US 7617031 [0002]

Claims

Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Luftfedersystem mit mehreren Luftfedern; eine aufblasbare Spoileranordnung; und ein integriertes pneumatisches System, das mit dem Luftfedersystem und mit der aufblasbaren Spoileranordnung verbunden ist, wobei das integrierte pneumatische System selektiv die Einstellhöhe der mehreren Luftfedern ändert und selektiv die aufblasbare Spoileranordnung aufbläst und entleert.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 1, wobei das integrierte pneumatische System umfasst: einen Luftkompressor; einen Motor, der den Luftkompressor betätigt; und mehrere Ventile, die mit der Atmosphäre, mit dem Luftkompressor, mit dem Luftfedersystem und mit dem aufblasbaren Spoiler verbunden sind, wobei die mehreren Ventile selektiv vorsehen: Saugen von Luft für den Luftkompressor aus der Atmosphäre; Saugen von Luft des Luftkompressors von der aufblasbaren Spoileranordnung; Entlüften von Druckluft von mindestens irgendeiner Luftfeder der mehreren Luftfedern an die Atmosphäre; Zuführen von Druckluft zu mindestens irgendeiner Luftfeder der mehreren Luftfedern; und Zuführen von Druckluft zur aufblasbaren Spoileranordnung.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen elektronischen Controller, der mit dem Motor und den Ventilen über eine Schnittstelle gekoppelt ist; und mehrere Sensoren, die mit dem elektronischen Controller über eine Schnittstelle gekoppelt sind; wobei in Ansprechen auf Daten von den mehreren Sensoren der elektronische Controller die selektive Änderung der Einstellhöhe der mehreren Luftfedern und das selektive Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung bewirkt.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 3, wobei der elektronische Controller die selektive Änderung der Einstellhöhe der mehreren Luftfedern und das selektive Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung in einem vorbestimmten Synergismus des Luftfedersystems und der aufblasbaren Spoileranordnung in Bezug auf vorbestimmte Betriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs bewirkt.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 4, wobei die vorbestimmten Betriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs das selektive Ändern der Einstellhöhe der mehreren Luftfedern und das selektive Aufblasen und Entleeren der aufblasbaren Spoileranordnung durch den elektronischen Controller in Ansprechen auf eine erfasste Geschwindigkeit und Geschwindigkeitsdauer des Kraftfahrzeugs umfassen.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 5, wobei das Luftfedersystem ein Lastniveauregulierungssystem und/oder ein Luftfederaufhängungssystem an mehreren Ecken umfasst.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 5, wobei die mehreren Ventile umfassen: mehrere Solenoidventile, die mit den mehreren Luftfedern pneumatisch verbunden sind; und mehrere Dreiwege-Pneumatikventile, die mit der Atmosphäre, mit den mehreren Solenoidventilen, mit dem Luftkompressor und mit der aufblasbaren Spoileranordnung verbunden sind.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 5, ferner einen Lufttrockner umfassend, der zwischen dem Luftkompressor und den mehreren Ventilen angeordnet ist.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 6, wobei die mehreren Ventile umfassen: mehrere Solenoidventile, die mit den mehreren Luftfedern pneumatisch verbunden sind; und mehrere Dreiwege-Pneumatikventile, die mit der Atmosphäre, mit den mehreren Solenoidventilen, mit dem Luftkompressor und mit der aufblasbaren Spoileranordnung verbunden sind.
Integriertes Luftfedersystem und aufblasbare Spoileranordnung nach Anspruch 9, ferner einen Lufttrockner umfassend, der zwischen dem Luftkompressor und dem Dreiwege-Pneumatikventil der mehreren Dreiwege-Pneumatikventile angeordnet ist.