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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Niveauverstellung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.
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DE 10 2013 211 660 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Höhenverstellung des über eine Tragfeder anteilig auf einem radführenden Lenker einer Fahrzeug-Achse abgestützten Aufbaus eines von einem Antriebsaggregat angetriebenen zweiachsigen Kraftfahrzeugs, wobei der vertikale Abstand zwischen den beiden Abstützpunkten der Tragfeder durch örtliche Verlagerung des auf dem gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau verschwenkbaren Lenker liegenden Abstützpunktes der Tragfeder veränderbar ist. Dabei ist zur Verlagerung des Tragfeder-Abstützpunktes eine ansteuerbare Feststelleinheit für den verlagerbaren Tragfeder-Abstützpunkt vorgesehen, mit welcher dieser verlagerbare Tragfeder-Abstützpunkt gegenüber dem Lenker angesteuert von einer elektronischen Steuereinheit fixierbar oder lösbar ist. Es ist weiterhin eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, durch die bei gelöster Feststelleinheit über das Antriebsaggregat ein Antriebsmoment auf das mittels des Fahrzeug-Bremssystems zumindest teilweise gebremste Fahrzeug eingewirkt wird, dessen Antriebsstützwinkel und/oder Bremsstützwinkel eine vertikale Relativbewegung zwischen dieser Achse und dem Fahrzeug-Aufbau hervorruft, welche eine Verlagerung des verlagerbaren Tragfeder-Abstützpunktes bewirkt oder verursacht. Die
DE 10 2013 211 660 A1 beschreibt somit einen Mechanismus, bei dem die Radhubbewegung während der Fahrt beim Anfahren/Bremsen genutzt wird, um einen Federfußpunkt automatisch nachzustellen.
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DE 10 2004 017 986 A1 offenbart eine Einstiegshilfe für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einer Lageveränderungsvorrichtung, die zur Veränderung der Höhenlage wenigstens einer baulichen Begrenzung eines zum Einsteigen in das Fahrzeug vorgesehenen Personeneinstiegs ausgebildet ist, und mit einer zur Ansteuerung der Lageveränderungsvorrichtung vorgesehenen Steuereinrichtung, mittels derer sich die Lageveränderungsvorrichtung zwischen einem Normalbetriebsmodus und einem Einstiegsmodus derart umschalten lässt, sodass diese im Normalbetriebsmodus eine Normalbetriebshöhenlage und im Einstiegsmodus eine von der Normalbetriebshöhenlage verschiedene Einstiegshöhenlage einstellt. Zur Erleichterung des Einsteigens in das Fahrzeug ist die im Einstiegsmodus eingestellte Einstiegshöhenlage gegenüber der im Normalbetriebsmodus eingestellten Normalbetriebshöhenlage erhöht. Die Lageveränderungsvorrichtung weist zur Veränderung der Höhenlage eine druckgesteuerte hydraulische und/oder pneumatische Höhenstelleinrichtung auf. Bei der Lageveränderungsvorrichtung handelt es sich um ein druckgesteuertes, aktives Radfedersystem des Fahrzeugs.
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DE 102 56 895 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges, umfassend Stellorgane zur Anpassung der Niveaulage eines Kraftfahrzeuges, mindestens ein Steuergerät zur Ansteuerung der Stellorgane, mindestens eine Sensorik zur Erfassung der Ist-Niveaulage des Kraftfahrzeuges und eine Einrichtung zur Einstellung einer Soll-Niveaulage des Kraftfahrzeuges. Eine eingestellte Soll-Niveaulage ist fixierbar, zu der Soll-Niveaulage eine fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit zuzuordnen. Die Grenzgeschwindigkeit kann nicht überschritten werden und/oder eine eingestellte Soll-Niveaulage ist einregelbar und fixierbar, wobei nach der Fixierung die Niveauregelung deaktiviert ist. Die Stellorgane sind als Luftfedern ausgebildet, und den Luftfedern ist ein Kompressor zugeordnet.
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Die herkömmlichen Einrichtungen zur Niveauverstellung benötigen einen eigenen Antrieb, in der Regel als Elektromotor ausgeführt. Dieser Motor bedient entweder eine Pumpe, beispielweise einen Luftkompressor oder eine Hydraulikpumpe, oder verstellt mittels eines Getriebes mechanisch einen Federfußpunkt. Die Einrichtung nach der
DE 10 2013 211 660 A1 benötigt diesen Motor zwar nicht, dafür sind aber Brems- und Anfahrvorgänge erforderlich, um allmählich das gewünschte Niveau einzustellen. Auch die Einrichtungen zur Niveauverstellung nach der
DE 102 56 895 A1 kann erst nach einer gewissen Strecke sein Niveau einstellen. Daher sind diese Systeme nicht geeignet zur Niveauverstellung im Stand, beispielsweise für ein erhöhtes Einstiegsniveau wie in der
DE 10 2004 017 986 A1 , oder für einen Beladungsausgleich. Bei einem Beladungsausgleich wird nämlich zunächst mit dem nicht-nivellierten Niveau gefahren, was zu Problemen im Hinblick auf die Bodenfreiheit führen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Niveauverstellung bei einem Fahrzeug anzugeben, wobei die Niveauverstellung mit geringstem Bauaufwand, insbesondere ohne einen zusätzlichen Motor, durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird für die Einrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und für das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst.
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Dazu ist die Einrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrzeugs, dessen Vorder- und Hinterräder über Radaufhängungen an einer Karosserie aufgehängt sind, wobei einem Rad ein elektrischer Rad-Antriebsmotor direkt zugeordnet ist, an dem ein Getriebe vorgesehen ist, durch das das Motordrehmoment des Rad-Antriebsmotors über eine Radantriebswelle auf das Rad übertragen wird, wobei in der Radaufhängung eine in ihrer Lage arretierbare Hubeinrichtung vorgesehen ist, und wobei das Getriebe ein Überlagerungsgetriebe ist, in dem ein aus der Hubbewegung der Hubeinrichtung umgesetztes Radhub-Drehmoment dem Motordrehmoment überlagert wird, und dass an der Radaufhängung wenigstens eine Bremse vorgesehen ist, wobei die Bremse bei einem Bremseneingriff die Drehung des zugehörigen Rades abbremst oder blockiert, wobei bei Bremseneingriff und gleichzeitigem Antrieb durch den Rad-Antriebsmotor eine Hubfunktion umgesetzt wird. Damit wird in vorteilhafter Weise eine Einrichtung bereitgestellt, welche sich in einer Lage arretieren lässt verbunden mit einer Hubfunktion im Fahrzeug. Dabei müssen die in der Radaufhängung bereits vorhandenen Komponenten nur geringfügig geändert werden, um die bestehende Radaufhängung erfindungsgemäß zu implementieren und das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung eine Vertikalfederungseinrichtung aufweist, die sich in vielen Anwendungen bereits als vorteilhaft für die Höhenverstellung eines Chassis eines Fahrzeuges erwiesen hat.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalfederungseinrichtung eine Fluid-Feder, einen Druckspeicher und ein dazwischen angeordnetes Fluid-Schaltventil aufweist, wobei die erfindungsgemäße Einrichtung in vorteilhafter Weise mit geringstem zusätzlichen Bauteil verwirklicht werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalfederungseinrichtung eine mechanische Feder und eine Verstelleinrichtung für einen Fußpunkt der Feder gegenüber einem Lenker der Radaufhängung aufweist. Eine derartige mechanische Vertikalfederungseinrichtung ist eine vorteilhafte Alternative Lösung für die Fälle, in denen die Pneumatik des Fahrzeugs nicht zusätzlich belastet werden soll.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremse zwischen der Rad-Antriebswelle und der Hubeinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Bremse zwischen der Rad-Antriebswelle und einem Lenker der Radaufhängung angeordnet, der seinerseits an der Karosserie angelenkt ist. In einer weiteren Alternative ist die Bremse alternativ oder zusätzlich zwischen der Rad-Antriebswelle und der Karosse direkt angeordnet. In allen Fällen ist durch die Bremse sichergestellt, dass das zugehörige Rad blockiert werden kann, damit bei geschlossener Bremse und aktivem Radantrieb die Hubfunktion verwirklicht werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine Reibschluss-Bremse ist, die in vorteilhafter Weise ein langsames Einrampen und eine teilweise Kupplung ermöglicht.
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Zu dem oben genannten Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Niveauverstellung eines Fahrzeugs, dessen Vorder- und Hinterräder über Radaufhängungen mit einer in ihrer Lage arretierbaren Hubeinrichtung an einer Karosserie aufgehängt sind, wobei an einem Rad ein elektrischer Rad-Antriebsmotor direkt zugeordnet ist, an dem ein Überlagerungsgetriebe vorgesehen ist, durch das das Motordrehmoment des Rad-Antriebsmotors über eine Radantriebswelle auf das Rad übertragen wird und in dem ein aus der Hubbewegung der Hubeinrichtung umgesetztes Radhub-Drehmoment dem Motordrehmoment überlagert wird, und wobei an der Radaufhängung wenigstens eine Bremse vorgesehen ist, bei deren Bremseneingriff die Drehung des zugehörigen Rades abgebremst oder blockiert wird, wobei die Bremse in Bremseneingriff gebracht wird und wobei bei Bremseneingriff der Rad-Antriebsmotor angetrieben wird, wodurch eine Hubfunktion umgesetzt wird, indem sich das Fahrzeug an seinen Hinterrädern aufzieht, dass die Hubeinrichtung arretiert wird, und dass die Bremse gelöst wird.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung an einem Rad, durch die eine Niveauverstellung an dem Fahrzeug ausgeführt werden kann;
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2 eine schematische Darstellung einer Radaufhängung mit einer als Fluid-Vertikalfederungseinrichtung implementierten Hubeinrichtung an einem Rad, und
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3 eine schematische Darstellung einer als mechanische Federeinrichtung implementierten Vertikalfederungseinrichtung an einem Rad.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Niveauverstellungseinrichtung an einem Rad, durch die eine Niveauverstellung an dem Fahrzeug ausgeführt wird. Die Niveauverstellungseinrichtung umfasst ein Überlagerungsgetriebe 2, in dem ein aus der Hubbewegung einer Hubeinrichtung 10 umgesetztes Radhub-Drehmoment dem Motordrehmoment überlagert wird. Das Überlagerungsgetriebe 2 ist gegebenenfalls über ein Kopplungsgetriebe 4 mit einem elektrischen Rad-Antriebsmotor 6 verbunden. Eine mit dem Überlagerungsgetriebe 2 gegebenenfalls über ein Kopplungsgetriebe 8a, 8b verbundene, in ihrer Lage arretierbare Hubeinrichtung 10 ist zur Niveaueinstellung vorgesehen. Schließlich ist das Überlagerungsgetriebe 2 gegebenenfalls über ein Kopplungsgetriebe 12a, 12b mit der Rad-Antriebswelle 14 verbunden. Diese oben genannten Komponenten der Niveauverstellungseinrichtung können der Radhubdämpfung dienen, indem ein aus der Hubbewegung der Hubeinrichtung 10 umgesetztes Radhub-Drehmoment dem Motordrehmoment überlagert wird.
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Um eine Niveaueinstellung, insbesondere einen Beladungsausgleich, zu verwirklichen, umfasst die Niveauverstellungseinrichtung des Weiteren wenigstens eine jeweils an einer Radaufhängung 16 angeordnete Bremse, wobei die Bremse bei einem Bremseneingriff die Drehung des zugehörigen Rades abbremst oder blockiert, wobei bei Bremseneingriff und gleichzeitigem Antrieb durch den Rad-Antriebsmotor 6 eine Hubfunktion umgesetzt wird.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Bremsen, nämlich die Bremse A, die Bremse B und die Bremse C, dargestellt. Vorzugsweise ist nur eine der Bremsen vorgesehen, es können aber auch mehrere zugleich installiert und betrieben werden. Bevorzugt sind Bremsen mit Reibschluss vorgesehen, die ein langsames Einrampen und eine teilweise Kupplung ermöglichen. Es können jedoch auch Bremsen mit Form- oder Kraftschluss verwendet werden.
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Die Bremse A dient zur Koppelung der Hubeinrichtung 10 bzw. einer Radhubwelle und der Rad-Antriebswelle 14. Die Bremse B dient zur Koppelung der Rad-Antriebswelle 14 und einer Karosserie 18 über die Radaufhängung 16. Die Bremse C dient zur unmittelbaren Koppelung der Rad-Antriebswelle 14 und der Karosserie 18, d. h. noch vor der Rad-Antriebswelle 14, die auch als Gelenkwelle bezeichnet wird. Durch die Koppelung wird im Falle der Bremsen B oder C die Rad-Antriebswelle 14 fixiert, wodurch das Überlagerungsgetriebe 2 das Motormoment primär in die Hubeinrichtung 10 bzw. die Radhubwelle überträgt. Im Falle der Bremse A wird das Momenten-Verhältnis der Rad-Antriebswelle 14 und der Hubeinrichtung 10 bzw. die Radhubwelle verändert, wodurch bei angepasster Motorregelung eine Höhenverstellung bei Betrieb des Rad-Antriebsmotors 6 realisierbar ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Radaufhängung 20 mit einer als Fluid-System implementierten Vertikalfederungseinrichtung 22 an einem Rad 34, die in der erfindungsgemäßen Niveauverstellungseinrichtung zur Niveauverstellung eingesetzt wird. Die als geschlossenes Fluid-System implementierte Vertikalfederungseinrichtung 22 umfasst eine mit einem Teil 24 einer Karosserie verbundenen Luft-Feder 26, einen zentralen Druckspeicher 28 und ein dazwischen angeordnetes Luft-Schaltventil 30. Das Luft-Schaltventil 30 ist in der Stellung A offen und in der Stellung B geschlossen. Eine solche Vertikalfederungseinrichtung 22 ist pro Rad 34 an einem mit einem Teil 36 der Karosserie verbundenen Lenker 32 der Radaufhängung 20 an den Rädern 34 der Vorderachse oder der Hinterachse oder an beiden Achsen des Fahrzeugs angeordnet. Die Niveauverstellungseinrichtung kann somit als 4-Rad-System oder nur für die Hinterachse des Fahrzeugs verbaut werden.
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Die Vertikalfederungseinrichtung 22 verwirklicht eine Hubfunktion eines Rades 34 durch eine Hubeinrichtung 10, die durch eine oder mehrere der Bremsen in Gang gesetzt wird, die bei einem Bremseneingriff die Drehung des zugehörigen Rades 34 abbremsen oder blockieren, wenn bei Bremseneingriff gleichzeitig der Antrieb des Rades 34 erfolgt.
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Wird die Bremse A bei der Vertikalfederungseinrichtung 22 nach 2 verwendet, ist der Radantrieb nicht absolut gebremst, d. h. das Fahrzeug lässt sich weiterhin bewegen. Es wird lediglich das Momenten-Verhältnis der Radhubwelle der Hubeinrichtung 10 und der Rad-Antriebswelle 14 durch das Überlagerungsgetriebe 2 verändert. Mit der Bremse A kann daher bei geeignet ausgelegter Übersetzung eine allmähliche Achsausfederung auch während des Fahrbetriebs umgesetzt werden. Die Hubfunktion wird dann folgendermaßen ausgeführt:
- – Bremse aktivieren
- – Entsprechend dem Grad der Reibbremsung anpassen der Motorregelung bzw. des Nennmoments des Rad-Antriebsmotors 6, damit die Hubänderung mit gewünschter Geschwindigkeit von Statten geht.
- – Luftfederventil 30 öffnen, so dass Druck aus Druckspeicher nachfließt
- – in gewünschter Niveaulage Luftfederventil 30 wieder schließen
- – Bremse lösen
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Besonders bevorzugt ist die Ausführungsform mit der Bremse B bei der Vertikalfederungseinrichtung 22 nach 2, weil die bereits vorhandene Betriebs- oder Parkbremsanlage als Bremse im Sinne der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden kann. In diesem Fall ist eine Hubfunktion im Stand möglich. Zur Niveauverstellung wird wie folgt vorgegangen:
- – Bremse schließen, d. h. Fahrzeugstillstand
- – Antreiben des Rad-Antriebsmotors 6, wobei das Fahrzeug je nach Drehrichtung des Rad-Antriebsmotor 6 aus- bzw. einfedert. Bei festgehaltener Radantriebswelle 14 wird das Moment des Rad-Antriebsmotors 6 auf die Radhubwelle der Hubeinrichtung 10 weitergeleitet.
- – Luftfederventil 30 öffnen, so dass Druck aus dem Druckspeicher 28 nachfließt
- – Stellung des Antriebsmotors 6 in gewünschter Niveaulage festsetzen
- – Luftfederventil 30 wieder schließen
- – Bremse lösen
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Die als mechanische Einrichtung implementierte Vertikalfederungseinrichtung 42 von 3 umfasst eine mechanische Feder 44, bei der ein Federfußpunkt 46 über einen lösbaren Reib- oder Formschluss an einem Lenker 48 entsprechend dem Pfeil P temporär nachgestellt werden kann. Wenn die Hubfunktion aktiviert wird, wird der Reibschluss geöffnet, um anschließend in fahrzeugerhöhter Stellung wieder geschlossen zu werden. Der Lenker 48 ist einerseits an einem Rad 50 und andererseits an einem Teil 52 der Karosserie angebunden. Die Feder 44 ist an einem Teil 54 der Karosserie angeschlossen.
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Die Niveauverstellung erfolgt bei der Einrichtung nach 3 analog zu der Niveauverstellung bei der Einrichtung nach 2, wobei die mechanische Feder 44 zusammen mit der Verstellung des Fußpunktes der mechanischen Feder 44 die Funktion der Vertikalfederungseinrichtung 22 übernimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013211660 A1 [0002, 0002, 0005]
- DE 102004017986 A1 [0003, 0005]
- DE 10256895 A1 [0004, 0005]
