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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegenden Lehren umfassen allgemein ein Fahrzeugaufhängungssystem und ein Fahrzeug mit einem solchen.
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HINTERGRUND
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Dämpferbaugruppen werden in Fahrzeugaufhängungssystemen verwendet, um die Energie von Straßenkräften zu dissipieren, die auf die Fahrzeugräder ausgeübt werden, um die Übertragung der Kräfte auf die ungefederte Masse des Fahrzeugs zu steuern. Einige Aufhängungssysteme sind passiv, sodass Vorspannung, Federrate und Bodenfreiheit des Fahrzeugs nicht einstellbare, einzeln vorbestimmte Werte sind, die durch die Konstruktion der Dämpferbaugruppe festgelegt werden. Bei einigen Systemen sind Vorspannung, Federkonstante und Bodenfreiheit variabel, aber nicht alle auf eine gesteuerte Weise. Andere Aufhängungssysteme werden aktiv gesteuert, sodass die Bodenfreiheit des Fahrzeugs variiert werden kann. Noch andere Aufhängungssysteme ermöglichen die Einstellung der Federkonstante oder der Vorspannung.
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In der
DE 10 2011 002 339 A1 ist ein Aufhängungssystem für ein Fahrrad beschrieben, das ein Gehäuse, das eine innere Kammer definiert, die ein inkompressibles Fluid enthält, und einen hohlen Stab aufweist, der einen Kolben trägt, der sich in die innere Kammer hinein erstreckt. Das Gehäuse ist relativ zu dem hohlen Stab derart bewegbar, dass das Fluidvolumen in der inneren Kammer variiert. Ein Rohr mit mehreren Kammern ist funktional mit dem hohlen Stab verbunden und weist eine Ausgleichskammer sowie eine Gaskammer auf, die miteinander in fluidtechnischer Verbindung stehen. In der Ausgleichskammer sind ein verschiebbares Trennelement und ein Tellerventil angeordnet, das mit einem Steuerkolben verbunden ist, der in der Gaskammer angeordnet ist. Durch eine Druckbeaufschlagung der Gaskammer mit einer Druckbeaufschlagungseinrichtung kann der Öffnungsgrad des Tellerventils variiert werden, so dass die Dämfungskraft des Aufhängungssystems über den Kolben in der inneren Kammer verändert wird.
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Die
EP 0 425 885 A2 beschreibt ein Fahrzeugaufhängungssystem, bei dem eine Kolbenzylindereinheit, die einen Zylinder und einen in diesem beweglichen Kolben umfasst, mit zwei Federspeichern zusammenwirkt, die ein kompressibles Medium enthalten.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugaufhängungssystem und ein Fahrzeug mit einem solchen zu schaffen, mit denen eine aktive Steuerung sowohl der Vorspannung und der Federkonstante einer Dämpferbaugruppe des Fahrzeugaufhängungssystems als auch der Bodenfreiheit des Fahrzeugs möglich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugaufhängungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Das Fahrzeugaufhängungssystem ermöglicht eine aktive Steuerung von Vorspannung, Federkonstante und Bodenfreiheit, indem ein Fluiddämpfer in Verbindung mit einer Gasfeder mit mehreren Kammern verwendet wird. Speziell weist das Fahrzeugaufhängungssystem ein Gehäuse, das eine innere Kammer definiert, die ein inkompressibles Fluid enthält, und einen hohlen Stab auf, der einen Kolben trägt, der sich in die innere Kammer hinein erstreckt. Das Gehäuse ist relativ zu dem hohlen Stab derart bewegbar, dass das Fluidvolumen in der inneren Kammer variiert. Ein Verteilerrohr mit mehreren Kammern ist funktional mit dem hohlen Stab verbunden und weist eine erste Gaskammer sowie eine zweite Gaskammer auf, die miteinander in selektiver fluidtechnischer Verbindung stehen. Wie hierin verwendet, sind die Gaskammern in „fluidtechnischer Verbindung“ miteinander, wenn sie nicht gegeneinander physikalisch abgeschlossen sind und das Gas daher zwischen den zwei Kammern ausgetauscht werden kann. Ein erster Tauchkolben, ein zweiter Tauchkolben und ein dritter Tauchkolben werden durch das Verteilerrohr getragen. Der erste Tauchkolben erstreckt sich in die erste Gaskammer hinein und steht mit der inneren Kammer über den hohlen Stab derart in fluidtechnischer Verbindung, dass sich der erste Tauchkolben relativ zu der ersten Gaskammer in Ansprechen auf eine Bewegung des Gehäuses relativ zu dem hohlen Stab bewegt. Der zweite Tauchkolben erstreckt sich in die zweite Gaskammer und steht mit der inneren Kammer über den hohlen Stab in fluidtechnischer Verbindung. Der dritte Tauchkolben erstreckt sich in die erste Gaskammer hinein. Ein erster Aktuator ist betreibbar, um den dritten Tauchkolben zu bewegen, um ein Volumen der ersten Gaskammer zwischen dem ersten und dem dritten Tauchkolben zu variieren. Ein zweiter Aktuator ist betreibbar, um den zweiten Tauchkolben zu bewegen, um ein Volumen der zweiten Gaskammer in fluidtechnischer Verbindung mit der ersten Gaskammer zu variieren und gleichzeitig das Fluidvolumen in der inneren Kammer zu variieren, um dadurch das Gehäuse relativ zu dem hohlen Stab zu bewegen.
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Dementsprechend kann die Dämpferbaugruppe gesteuert werden, um eine ergänzende Vorspannung in der ersten Gaskammer zu schaffen, wodurch eine Roll-, Neigungs- und Hebekompensation ermöglicht wird. Darüber hinaus kann die Dämpferbaugruppe gesteuert werden, um die Federkonstante und die Bodenfreiheit zu verändern. Ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugaufhängungssystems mit einer solchen Dämpferbaugruppe, die zwischen einer Reifen- und Radbaugruppe und einer gefederten Masse des Fahrzeugs eingebunden ist, umfasst, dass ein erstes Eingabesignal empfangen wird, das eine gewünschte Vorspannung der Dämpferbaugruppe angibt, und dass ein zweites Eingabesignal empfangen wird, das eine gewünschte Federkonstante der Dämpferbaugruppe oder eine gewünschte Bodenfreiheit des Fahrzeugs angibt. Das Verfahren umfasst, dass der erste Aktuator in Ansprechen auf das erste Eingabesignal gesteuert wird, um den dritten Tauchkolben zu bewegen, wodurch die gewünschte Vorspannung der Dämpferbaugruppe hergestellt wird, und dass der zweite Aktuator in Ansprechen auf das zweite Eingabesignal gesteuert wird, um die gewünschte Federkonstante der Dämpferbaugruppe und/oder die gewünschte Bodenfreiheit des Fahrzeugs herzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugaufhängungssystems mit einer Dämpferbaugruppe entlang der Linien 1-1 in 2, wobei sich die Dämpferbaugruppe in einer ausgefahrenen Position befindet.
- 2 ist eine schematische Rückansichtsdarstellung eines Abschnitts eines Fahrzeugs mit dem Aufhängungssystem und der Dämpferbaugruppe von 1.
- 3 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht des Abschnitts des Fahrzeugaufhängungssystems mit der Dämpferbaugruppe von 1, wobei sich die Dämpferbaugruppe in einer Zwischenposition befindet.
- 4 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht des Abschnitts eines Fahrzeugaufhängungssystems mit der Dämpferbaugruppe von 1, wobei sich die Dämpferbaugruppe in einer Kompressionsposition befindet.
- 5 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht des Abschnitts eines Fahrzeugaufhängungssystems mit der Dämpferbaugruppe von 1, wobei sich die Dämpferbaugruppe in der Zwischenposition befindet und ein erster Aktuator einen Tauchkolben betätigt, um die Vorspannung zu variieren.
- 6 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht des Abschnitts eines Fahrzeugaufhängungssystems mit der Dämpferbaugruppe von 1, wobei sich die Dämpferbaugruppe in der Zwischenposition befindet und ein zweiter Aktuator einen weiteren Tauchkolben betätigt, um die Federkonstante der Dämpferbaugruppe und die Bodenfreiheit des Fahrzeugs zu variieren.
- 7 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht einer passiven Ventilbaugruppe, die in die Dämpferbaugruppe von 1 eingebunden ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Aufhängungssystem 10, das eine Dämpferbaugruppe 12 aufweist, die eine aktive Steuerung der Vorspannung, der Federkonstante und der Bodenfreiheit ermöglicht, wie es hierin beschrieben ist. Wie es in 2 gezeigt ist, ist das Aufhängungssystem 10 in ein Fahrzeug 14 eingebunden. Speziell weist die Dämpferbaugruppe 12 einen Fluiddämpfer 16 mit einem Dämpfergehäuse 18 auf, das eine Befestigung 20 aufweist, die an einem nicht rotierenden Nabenabschnitt 22 einer Reifen- und Radbaugruppe 24 angebracht ist. Die Reifen- und Radbaugruppe 24 weist einen Reifen 26 auf, der an einem Rad 28 befestigt ist, das sich mit einer Antriebsachse 30 dreht. Optional erstrecken sich Querlenker 32 und eine Lenkverbindung 34 von dem Nabenabschnitt 22. Es können stattdessen andere Aufhängungsanordnungen verwendet werden, wie beispielsweise eine Starrachsenaufhängung, eine Aufhängung mit kurzem und langem Arm (SLA-Aufhängung), eine Mehrfachverbindungsaufhängung, Federbeine oder ein beliebig geeignetes Aufhängungssystem.
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Der Fluiddämpfer 16 weist einen hohlen Stab 36 auf, dessen eines Ende an einer gefederten Masse des Fahrzeugs 14 befestigt ist, wie beispielsweise an einer Fahrzeugkarosserie 17. Alternativ könnte der Stab 36 an einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs 14 befestigt sein, wie beispielsweise an einem Fahrzeugrahmenelement. Eine Staubabdeckung oder ein äußeres Rohr kann sich um den Stab 36 herum erstrecken, ist jedoch zu Darstellungszwecken in den Zeichnungen entfernt. Wenn das Fahrzeug 14 über eine Straße fährt, können Kräfte aufgrund einer unebenen Straßenoberfläche, wie beispielsweise die Kraft F, die in 2 gezeigt ist, durch die Dämpferbaugruppe 12 gedämpft werden, um die Energie ohne eine übermäßige Übertragung der Straßenkräfte auf die Fahrzeugkarosserie 17 im Wesentlichen zu dissipieren, wodurch ein glattes Fahrverhalten für Fahrzeuginsassen sichergestellt wird. Das Dämpfergehäuse 18 und das Verteilerrohr 40 sind benachbart zueinander angeordnet. Diese Anordnung der Komponenten ermöglicht, dass die Dämpferbaugruppe 12 auf herkömmliche Weise zwischen die Reifen- und Radbaugruppe 24 und die Fahrzeugkarosserie 17 gepackt ist. Aufgrund des flexiblen Rohrs 58, das hierin beschrieben ist, können die Dämpferbaugruppe 12 und das Verteilerrohr 40 auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Weisen ausgerichtet sein. Beispielsweise könnte das Verteilerrohr 40, obwohl das Dämpfergehäuse 18 und das Verteilerrohr 40 im Wesentlichen parallel zueinander gezeigt sind, stattdessen entlang des Radkastens der Fahrzeugkarosserie 17 angeordnet sein.
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1 zeigt, dass die Dämpferbaugruppe 12 eine Gasfeder 38 mit einem Verteilerrohr 40 mit mehreren Kammern aufweist, welches eine erste Gaskammer 42 und eine zweite Gaskammer 44 definiert. Die Kammern 42, 44 sind mit einem beliebigen geeigneten Gas gefüllt, beispielsweise mit Luft oder Stickstoff. Die Kammern 42, 44 sind bei der gezeigten Ausführungsform mit Luft gefüllt und können als pneumatische Kammern bezeichnet werden. Das Gehäuse 18 des Fluiddämpfers 16 bildet eine innere Kammer 45, die mit einem flüssigen Fluid gefüllt ist, beispielsweise mit einem Hydraulikfluid. Der Fluiddämpfer 16 und die Gasfeder 38 sind funktional verbunden, um in Reihe miteinander als ein hydropneumatischer Dämpfer für das Aufhängungssystem 10 zu arbeiten, wodurch eine Dämpfung und auch eine Einstellung der Vorspannung, der Federkonstante und der Bodenfreiheit geschaffen wird, wie es hierin beschrieben ist. Es kann eine adaptive Dämpfung verwendet werden, indem der Fluiddämpfer 16 beispielsweise als ein magnetorheologischer Dämpfer oder in einer anderen adaptiven Konfiguration ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Dämpfer 16 als ein Zwillingsrohr- oder Triplerohrdämpfer anstatt als ein Monorohrdämpfer ausgebildet sein.
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Der hohle Stab 36 des Fluiddämpfers 16 erstreckt sich in das Dämpfergehäuse 18 hinein. Eine Stabführung 46, die auch als ein Lager bezeichnet wird, ist im Innern des Gehäuses 18 an einem Ende der inneren Kammer 45 befestigt und umgibt den Stab 36. Eine Stabdichtung (nicht gezeigt) kann den Stab 36 an der Öffnung 48 des Gehäuses 18 umgeben, um sicherzustellen, dass das Fluid in der mit Fluid gefüllten inneren Kammer 45 nicht an dem Stab 36 vorbei aus der Öffnung 48 austritt. Ein Kolben 50 ist um den hohlen Stab 36 herum angebracht. Wenn sich die Reifen- und Radbaugruppe 24 von 2 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 17 bewegt, bewegt sich das Gehäuse 18 relativ zu der Karosserie 17 und relativ zu dem hohlen Stab 36, der an der Karosserie 17 befestigt ist. Dies bewirkt, dass der Kolben 50 an den inneren Wänden des Gehäuses 18 entlang gleitet. Der Kolben 50 kann mit Durchgängen 52 gebildet sein, die ermöglichen, dass das Fluid in der inneren Kammer 45 von einer Seite des Kolbens 50 zu der anderen Seite des Kolbens 50 hindurchtritt, wenn sich das Gehäuse 18 bewegt.
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Das Verteilerrohr 40 der Gasfeder 38 ist mit einem Fluiddurchgang 54 ausgebildet, der mit dem Hydraulikfluid in dem Stabdurchgang 56 des hohlen Stabs 36 in fluidtechnischer Verbindung steht. Ein hohles flexibles Rohr 58 verbindet nämlich den hohlen Stab 36 mit dem Verteilerrohr 40 an einer Öffnung 60 in dem Verteilerrohr 40, das zu dem Durchgang 54 führt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Rohr 58 flexibel sein oder auch nicht. Der Durchgang 54 verzweigt sich in zwei Zweigdurchgänge 62, 64. Das Verteilerrohr 40 trägt einen ersten Tauchkolben 70 in dem ersten Zweigdurchgang 62 und einen zweiten Tauchkolben 72 in dem zweiten Zweigdurchgang 64. Der erste Tauchkolben 70 erstreckt sich in die erste Gaskammer 42 hinein und kann relativ zu dem Verteilerrohr 40 gleiten, ist aber physikalisch durch einen Festanschlag beschränkt, beispielsweise durch eine Dichtung oder eine Lippe, die den Hals 71 des Tauchkolbens 70 sogar in dessen am meisten ausgefahrenen Position von 4 in dem Durchgang 62 zurückhält. Auf ähnliche Weise erstreckt sich der zweite Tauchkolben 72 in die zweite Gaskammer 44 hinein, und er kann relativ zu dem Verteilerrohr 40 gleiten, ist aber physikalisch durch einen Festanschlag beschränkt, beispielsweise durch eine Dichtung oder eine Lippe, die den Hals 73 des Tauchkolbens 72 sogar in dessen am meisten ausgefahrener Position von 6 in dem Durchgang 64 zurückhält. Ein dritter Tauchkolben 74 wird durch das Verteilerrohr 40 in der ersten Gaskammer 42 getragen. Der dritte Tauchkolben 74 kann relativ zu dem Verteilerrohr 40 gleiten, ist aber physikalisch durch einen Festanschlag beschränkt, beispielsweise durch eine Dichtung oder eine Lippe, die den Hals 75 des dritten Tauchkolbens 74 sogar in dessen am meisten ausgefahrener Position von 5 an einer Öffnung 77 des Verteilerrohrs 40 zurückhält. Der zweite Tauchkolben 72 weist einen weiteren Hals 78 auf, der sich aus einer Öffnung 79 des Verteilerrohrs 40 heraus erstreckt und relativ zu dem Verteilerrohr 40 gleiten kann, aber physikalisch durch einen Festanschlag beschränkt ist, beispielsweise durch eine Dichtung oder eine Lippe, die den Hals 78 des zweiten Tauchkolbens 72 sogar in dessen am meisten ausgefahrener Position von 1 an der Öffnung 79 zurückhält.
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Alternativ können zwei separate Tauchkolben anstelle des Tauchkolbens 72 verwendet werden, von denen einer den Hals 73 aufweist und der andere in einer benachbarten Kammer angeordnet ist und den Hals 78 aufweist, sodass der Tauchkolben mit dem Hals 73, der auf das Fluid wirkt, von dem Tauchkolben mit dem Hals 78 entkoppelt ist, der auf das Gas wirkt. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform können der Tauchkolben 72 und das Verteilerrohr 40 derart in einer Bi-Zustandsanordnung ausgebildet sein, dass anstelle des verfügbaren variablen Volumens der zweiten Kammer 44 die einzigen verfügbaren Betriebszustände ein erster Zustand, in dem nur das Volumen der ersten Kammer 42 verfügbar ist, und ein zweiter Zustand sind, in dem die Volumina sowohl der ersten Kammer 42 als auch der gesamten zweiten Kammer 44 verfügbar sind.
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Wenn sich das Dämpfergehäuse 18 aufgrund dessen, dass sich die Reifen- und Radbaugruppe 24 näher zu der Fahrzeugkarosserie 16 hin oder weiter von dieser weg bewegt, relativ zu dem hohlen Stab 36 bewegt, kann das Hydraulikfluid durch den hohlen Stab 36 und das Rohr 58 gedrückt werden und auf den ersten und den zweiten Tauchkolben 70, 72 wirken. Das heißt, dass der erste und der zweite Tauchkolben 70, 72 über den hohlen Stab 36 der mit Fluid gefüllten Kammer 45 ausgesetzt sind und mit dieser in Fluidverbindung stehen. Unter erneuter Bezugnahme auf 1 bewirken die Straßenkräfte und die damit verbundene Bewegung des Dämpfergehäuses 18, dass der Kolben 50 gegen das sich bewegende Dämpfergehäuse 18 in der mit Fluid gefüllten Kammer 45 in einem Kompressionsmodus, wie er in 3 und 4 gezeigt ist, oder in einem Ausdehnungsmodus, wie er in 1 gezeigt ist, bewegt. Die Bewegung des Dämpfergehäuses 18 relativ zu dem gleitenden Kolben 50 stört den statischen Druck in der mit Fluid gefüllten Kammer 45. Das Fluid in der mit Fluid gefüllten Kammer 45 ist inkompressibel. Wenn sich das Dämpfergehäuse 18 von der Position von 1 aufwärts zu der Position von 3 oder 4 bewegt, sodass sich der Kolben 50 in dem Dämpfergehäuse 18 abwärts bewegt, erstreckt sich eine größere Länge des Stabs 36 in die mit Fluid gefüllte Kammer 45 hinein und bewirkt eine Verringerung des verfügbaren Fluidvolumens in der mit Fluid gefüllten Kammer 45. Das Fluid, das durch den Stab 36 verdrängt wird, bewegt sich durch den Stab 36 und durch das flexible Rohr 58, um auf die Hälse 71, 73 des ersten und des zweiten Tauchkolbens 70, 72 zu wirken. Dies bewirkt, dass sich der erste Tauchkolben 70 weiter in die erste Kammer 42 hinein bewegt, wie es durch die Bewegung von 1 nach 3 angegeben ist, wodurch das Gas in der ersten Kammer 42 komprimiert wird. Die Reaktionskraft des Fluids in der Kammer 45 auf den Kolben 50 und die Reaktionskraft des Gases in der ersten Kammer 42 auf den Tauchkolben 70 dämpfen die Bewegung des Dämpfergehäuses 18 und der Reifen- und Radbaugruppe 14 um einen Betrag und mit einer Geschwindigkeit, die von den relativen Positionen des zweiten und des dritten Tauchkolbens 72, 74 abhängen, wie es hierin diskutiert wird. Wenn die Straßenkräfte bewirken, dass sich das Dämpfergehäuse 18 stattdessen weiter von der Fahrzeugkarosserie 17 weg bewegt, wie es beispielsweise durch die Bewegung von der Position von 3 zu der Position von 1 gezeigt ist (d.h. in einem Ausdehnungsmodus), dämpft der Dämpfer 16 die Bewegung des Dämpfergehäuses 18, wenn dieses relativ zu dem Kolben 50 abwärts gleitet, wie es in 3 gezeigt ist, und es befindet sich ein geringerer Anteil des Stabs 36 in der Kammer 45, wodurch das in der Kammer 45 verfügbare Volumen vergrößert wird und der Druck auf den ersten und den zweiten Tauchkolben 70, 72 verringert wird. Es können Entlüftungen zur Atmosphäre in dem Verteilerrohr 40 zu den Räumen an den Oberseiten der Kolben 70, 72 in 1 vorgesehen sein, um eine Bildung eines Vakuums in den Kammern 42, 44 zu verhindern, wenn sich die Tauchkolben 70, 72 aufwärts bewegen.
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Um eine signifikante Dämpfung zu ermöglichen, muss der Gasladungsdruck in den gasgefüllten Kammern 42, 44 hoch genug sein, um gegen die Fluidkräfte in der mit Fluid gefüllten Kammer 45 sowohl während statischer Bedingungen als auch während einer dynamischen Kompression zu wirken. Das heißt, dass die verfügbare Dämpfung durch den Gasdruck begrenzt ist. Das Erhöhen des Gasladungsdrucks erhöht jedoch den Druck, der auf die Dichtungen in der Dämpferbaugruppe 12 wirkt (wie beispielsweise auf eine Dichtung (nicht gezeigt) um den Stab 36 an der Öffnung 48 herum), was die relative Reibung zwischen der Dichtung und dem sich bewegenden Stab 36 erhöht und teurere Dichtungen erfordert. Optional kann eine passive Ventilbaugruppe 80 in den Durchgang 62 des Verteilerrohrs 40 mit mehreren Kammern eingebunden sein (d.h. zwischen dem hohlen Stab 36 und dem ersten Tauchkolben 70). Die passive Ventilbaugruppe 80 ist in größerem Detail in 7 gezeigt und ermöglicht, dass ein Druckabfall während einer dynamischen Strömung des Hydraulikfluids erzeugt wird, sodass der dynamische Fluiddruck in dem hohlen Stab 36 und in dem Durchgang 54 größer als der dynamische Fluiddruck in dem Zweigdurchgang 62 ist, welcher auf den ersten Tauchkolben 70 wirkt. Bei anderen Ausführungsformen kann eine passive Ventilbaugruppe oder eine andere Einrichtung, die ausgebildet ist, um wie die passive Ventilbaugruppe 80 zum Erzeugen eines Druckabfalls zu wirken, derart positioniert sein, dass sie einen dynamischen Druckabfall an der Öffnung 60 (von dem Stabdurchgang 56 zum Fluiddurchgang 54) oder zwischen dem Fluiddurchgang 54 und dem Zweigdurchgang 64 erzeugt. Solche Einrichtungen können ein Zusatz oder eine Alternative zu der passiven Ventilbaugruppe 80 sein, was von der Anwendung der Dämpferbaugruppe 12 abhängt. Die passive Ventilbaugruppe 80 ermöglicht daher einen geringeren statischen Druck und einen geringeren Gasladungsdruck in der ersten Kammer 42, was die Verwendung weniger teurer Dichtungen zwischen dem Verteilerrohr 40 und jedem der Tauchkolbenhälse 71, 73, 75, 78 ermöglichen kann. Eine solche Dichtung 81 ist zwischen Abschnitten des Verteilerrohrs 40 gezeigt, welche durch Befestigungselemente 83 miteinander befestigt sind, wie beispielsweise durch Schrauben oder durch ein beliebiges anderes geeignetes Befestigungs- oder Verbindungsmittel. Obgleich das Verteilerrohr 40 in zwei Abschnitten gezeigt ist, die durch Befestigungselemente 83 zusammengehalten werden, kann das Verteilerrohr 40 eine einzige, einheitliche Komponente sein, oder es kann mehr als zwei Abschnitte aufweisen.
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Ein Druckabfall wird über die Ventilbaugruppe 80 während einer dynamischen Kompression des Dämpfers 16 erzeugt, um einen dynamischen Druck zu erreichen, der hoch genug ist, während zugelassen wird, dass ein geringerer statischer Druck auf den Hals 16 des ersten Tauchkolbens 70 als in einem herkömmlichen Monorohrdämpfer und somit ein geringerer Gasladungsdruck in der gasgefüllten Kammer 42 wirkt. Unter Bezugnahme auf 7 weist die Ventilbaugruppe 80 einen Ventilkörper 85 mit einem ersten Strömungsdurchgang 82 auf, der eine Beschränkung zwischen dem Durchgang 54 und dem Zweigdurchgang 62 schafft. Dies kann durch eine beliebige skalierbare Ausflussöffnung als ein Dosierungsmittel erreicht werden, und sie kann gerade, konisch oder auf andere Weise geformt sein. Bei der gezeigten Ausführungsform läuft der erste Strömungsdurchgang 82 von dem Durchgang 54 zu dem Zweigdurchgang 62 zusammen. Die beispielhafte Ventilbaugruppe 80 ist ausgebildet, um für eine Strömung von dem Durchgang 54 zu dem Zweigdurchgang 62 einschränkender zu sein als für eine Strömung von dem Zweigdurchgang 62 zu dem Durchgang 54. Der erste Strömungsdurchgang 82 kann kreisförmig sein, und er weist an einem ersten Ende in der Nähe des Durchgangs 54 eine größere Strömungsfläche als an einem zweiten Ende in der Nähe des Zweigdurchgangs 62 auf. Mehrere erste Strömungsdurchgänge 82 können in dem Ventilkörper 85 gebildet sein. Die Durchgänge 82 können durch ausgerichtete Öffnungen mehrerer gestapelter Scheiben definiert sein, die durch ein zentrales Befestigungselement 87 und durch eine Mutter 89 zusammengehalten werden. Alternativ kann der Ventilkörper 85 mit dem Verteilerrohr 40 einstückig sein.
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Die Ventilbaugruppe 80 weist auch einen zweiten Strömungsdurchgang 91 auf, der ein ringförmiger Durchgang sein oder aus einer Reihe von Durchgängen bestehen kann, die sich von dem Zweigdurchgang 62 bis zu dem Durchgang 54 erstrecken. Die Ventilbaugruppe 80 weist ein oder mehrere Einwegventile 93 auf, die ausgebildet sind, um eine Strömung von dem Durchgang 54 durch den zweiten Strömungsdurchgang 91 zu blockieren. Das heißt, dass die Einwegventile 93 ausgebildet sind, um eine Strömung durch den zweiten Strömungsdurchgang 91 zu verhindern, wenn sich der Dämpfer 16 im Kompressionsmodus befindet. In diesem Modus wird eine Strömung nur durch die Durchgänge 82 zugelassen. Die Einwegventile 93 lassen jedoch eine Strömung von dem Zweigdurchgang 62 zu dem Durchgang 54 durch den zweiten Strömungsdurchgang 91 zu, wenn sich der Dämpfer 16 im Ausdehnungsmodus befindet. In diesem Modus wird eine Strömung durch beide Durchgänge 82 und 91 zugelassen.
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Die Einwegventile 93 können ein oder mehrere Kugelrückschlagventile, ein oder mehrere Ventilplatten, ein oder mehrere Klappenelemente oder ein beliebiges anderes geeignetes Einwegventil oder beliebige andere geeignete Einwegventile sein. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Einwegventile 93 Klappenelemente, die durch das Befestigungselement 87, wie beispielsweise eine Schraube oder Niete, gegen den Ventilkörper 85 gehalten werden, und sie sind ausgebildet, um gegen den Ventilkörper 85 gedrückt zu werden, wenn sich der Dämpfer 16 im Kompressionsmodus befindet. Die Klappenelemente sind ausgebildet, um in Richtung des Durchgangs 54 in eine offene Position zu verschwenken und sich von dem Ventilkörper 85 weg zu bewegen, wenn sich der Dämpfer 16 im Ausdehnungsmodus befindet.
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Die Dämpferbaugruppe 12 ermöglicht eine aktive Steuerung des Aufhängungssystems 10, um die Federkonstante und die Dämpfungseigenschaften zu verändern und um ebenso die Bodenfreiheit des Fahrzeugs 14 einzustellen. Die aktive Steuerung wird mittels eines ersten Aktuators 84, der gesteuert werden kann, um den dritten Tauchkolben 74 selektiv zu bewegen, mittels des zweiten Aktuators 86, der gesteuert werden kann, um den zweiten Tauchkolben 72 selektiv zu bewegen, und mittels eines elektronischen Controllers 88 hergestellt, der entweder einen oder beide der Aktuatoren 84, 86 in Ansprechen auf Eingabesignale 90 aktivieren kann, die unterschiedliche Fahrzeugbetriebsbedingungen angeben, wie es hierin diskutiert wird. Die Eingabesignale 90 können Sensorsignale sein, die von Sensoren an dem Fahrzeug 14 empfangen werden, wie beispielsweise von einem Beschleunigungsmesser, von Drehzahlsensoren oder anderen geeigneten Sensoren. Optional können Drucksensoren positioniert sein, um den Gasdruck in den Kammern 42, 44 zu überwachen, und der überwachte Druck kann als ein Eingabesignal für den Controller 88 zur Verwendung als Teil eines Steueralgorithmus vorgesehen sein, durch den die Aktuatoren 84, 86 betätigt werden.
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Der erste Aktuator 84 kann ein elektrischer, hydraulischer, pneumatischer oder ein beliebiger anderer geeigneter Typ eines Aktuators sein. Der erste Aktuator 84 kann auf den Hals 75 wirken, um den dritten Tauchkolben 74 zu bewegen. Beispielsweise sendet der Controller 88 ein elektronisches Steuersignal an den Aktuator 84, wenn ein Eingabesignal 90 eine erste Betriebsbedingung angibt, für die eine größere Vorspannung für den Dämpfer 16 gewünscht ist. Wenn insbesondere der Tauchkolben 74 in der Kammer 42 aufwärts bewegt wird, nimmt das Volumen des Gases zwischen dem ersten Tauchkolben 70 und dem dritten Tauchkolben 74 ab, was die Vorspannung in dem Dämpfer 16 erhöht und wodurch eine größere Reaktionskraft geschaffen wird.
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Der Controller 88 kann auch den ersten Aktuator 84 steuern, um die Vorspannung in dem Dämpfer 16 zu verringern, indem er bewirkt, dass sich der Tauchkolben 74 aufwärts bewegt, wodurch das Volumen des Gases zwischen dem ersten Tauchkolben 70 und dem dritten Tauchkolben 74 erhöht wird. Das Eingabesignal 90, das bewirkt, dass der Controller 88 den Aktuator 84 aktiviert, kann ein Bediener-Eingabesignal sein, beispielsweise dann, wenn ein anderer Fahrstil mit einer zugeordneten Vorspannung ausgewählt wird (z.B. ein Sportmodus usw.). Alternativ oder zusätzlich kann das Eingabesignal 90 von Sensoren oder von einem anderen Controller in dem Fahrzeug 14 empfangen werden, der angibt, dass das Fahrzeug einer bestimmten Bewegung ausgesetzt ist, wie beispielsweise einer Kurvenfahrt, wie sie dadurch ermittelt wird, dass das Rad 28, wie es in 2 gezeigt ist, über einen vorbestimmten Winkel A hinaus gedreht wird oder dergleichen. Unter einer solchen Betriebsbedingung, bei der eine größere Reaktionsunterstützung gewünscht ist, um Neigung, Rollen oder Heben zu steuern, kann der Controller 88 den Aktuator 84 aktivieren, um den Tauchkolben 74 zu bewegen. Bei einer Ausführungsform kann die Position des Tauchkolbens 74 überwacht und als ein Mittel verwendet werden, um die thermische Ausdehnung des Fluids in dem Dämpfer 16 zu verfolgen.
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Eine aktive Steuerung kann auch hergestellt werden, wenn der Controller 88 einen zweiten Aktuator 86 aktiviert. Der zweite Aktuator 86 kann ein elektrischer, hydraulischer, pneumatischer oder ein beliebiger anderer geeigneter Typ eines Aktuators sein, und er wirkt auf den Hals 78 des zweiten Tauchkolbens 72, um den zweiten Tauchkolben 72 zu bewegen. Beispielsweise sendet der Controller 88 ein elektronisches Steuersignal an den Aktuator 86, um den zweiten Tauchkolben 92 zu bewegen, wenn ein anderes Eingabesignal 90 eine zweite Betriebsbedingung angibt, für die eine Anpassung der Bodenfreiheit für das Fahrzeug 14 gewünscht ist. Der Aktuator 86 kann auf den Hals 78 des Tauchkolbens 72 wirken und den gesamten Tauchkolben 72 in Richtung des Zweigdurchgangs 64 bewegen. Da sich eine größere Länge des Halses 73 anschließend in dem Zweigdurchgang 64 befindet, wird das Hydraulikfluid in dem Durchgang 54 zurück durch das flexible Rohr 58 und den Stab 36 in die Fluidkammer 45 gedrückt, wodurch das Dämpfergehäuse 18 von der Fahrzeugkarosserie 16 weggedrückt wird und die Bodenfreiheit zunimmt. Wenn ein Eingabesignal 90 angibt, dass eine geringere Bodenfreiheit gewünscht ist, dann kann der umgekehrte Prozess durch den Controller 88 ausgeführt werden, der ein Steuersignal an den Aktuator 86 sendet, um den Tauchkolben 72 von dem Zweigdurchgang 64 weg zu bewegen, wodurch bewirkt wird, dass sich das Dämpfergehäuse 18 in Richtung der Fahrzeugkarosserie 17 bewegt. 1 gibt eine große Bodenfreiheit an, und 6 gibt eine geringe Bodenfreiheit an, wie es durch die Positionen des Tauchkolbens 72 und des Dämpfergehäuses 18 in einer jeweiligen der 1 und 6 angegeben ist.
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Die gesteuerte Bewegung des Tauchkolbens 72, wie sie beschrieben ist, kann ebenso in Ansprechen auf ein Eingabesignal 90 ausgeführt werden, dass eine gewünschte Änderung in der Federkonstante der Gasfeder 38 angibt. Wenn sich der Tauchkolben 72 insbesondere in der Position befindet, die in 1 gezeigt ist, befindet sich das Gas in der zweiten Gaskammer 44 über ein Fenster 100, das in dem Verteilerrohr 40 gebildet ist, in fluidtechnischer Verbindung mit dem Gas in der ersten Gaskammer 42. Wenn der Tauchkolben 72 in eine vorbestimmte Position bewegt wird, die in 6 gezeigt ist, wird das Fenster 100 durch einen Flansch 102 des Tauchkolbens 72 derart blockiert, dass das Gas in der zweiten Gaskammer 44 nicht mit dem Gas in der ersten Kammer 42 in fluidtechnischer Verbindung steht. Die Bewegung des ersten Tauchkolbens 70 während der Kompression (z.B., wenn sich das Dämpfergehäuse 18 von der Position von 1 zu der Position von 6 bewegt) erfordert, dass der Tauchkolben 72 auf ein kleineres Gasvolumen einwirkt (lediglich auf das Volumen zwischen dem Tauchkolben 70 und 72 in der ersten Gaskammer 42 ohne ein beliebiges zusätzliches Volumen der zweiten Kammer 42), wodurch die Federkonstante der Gasfeder 38 zunimmt.
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Obgleich die besten Weisen zum Ausführen der vielen Aspekte der vorliegenden Lehren im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Lehren betreffen, verschiedene alternative Aspekte zum Ausführen der vorliegenden Lehren erkennen, die innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.
