DE102016222485B4 - Control device for adjusting a spring rate and a vehicle level - Google Patents

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Abstract

Regelungsvorrichtung (1) zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Kraftfahrzeugs, umfassendeine hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) mit einer variablen Federrate k1,ein Federvorspannelement undeine Federvorrichtung mit einer konstanten Federrate k2, wobei eine Federvorspannung der Federvorrichtung durch das Federvorspannelement einstellbar ist, und wobeidie hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) und die Federvorrichtung zueinander parallel wirkend angeordnet sind, sodass die Regelungsvorrichtung (1) eine Gesamtfederrate k3 aufweist, welche die Summe aus der Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) und der Federrate k2 der Federvorrichtung ist.Control device (1) for adjusting a spring rate and a vehicle level of a motor vehicle, comprising a hydropneumatic height control device (2) with a variable spring rate k1, a spring preload element and a spring device with a constant spring rate k2, a spring preload of the spring device being adjustable by the spring preload element, and wherein the hydropneumatic Height control device (2) and the spring device are arranged acting parallel to one another, so that the control device (1) has a total spring rate k3, which is the sum of the spring rate k1 of the hydropneumatic height control device (2) and the spring rate k2 of the spring device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung zur Einstellung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeugs, insbesondere eines Mo- torrads, sowie ein Verfahren zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Fahrzeugs mit einer derartigen Regelungsvorrichtung.The invention relates to a control device for adjusting a spring rate and a vehicle level of a vehicle, in particular a motorcycle, and to a method for adjusting a spring rate and a vehicle level of a vehicle using such a control device.

Bei Fahrzeugen sind Fahrzeugeigenschaften wie Fahrzeugniveau und Federrate des Fahrwerks für die Fahreigenschaften von hoher Bedeutung. Die Federrate des Fahrwerks ist für die Beherrschbarkeit des Fahrzeugs auf verschiedenen Fahrbahnbelägen und in verschiedenen Fahrsituationen wichtig, wohingegen das Fahrzeugniveau entscheidend für den Schwerpunkt des Fahrzeugs ist. Bei allen Fahrzeugen, insbesondere bei Motorrädern, kann es aufgrund unterschiedlicher Beladungs- oder Belastungszustände zu einer Verschiebung des Fahrzeugniveaus und damit zu einer Verlagerung des Schwerpunkts kommen. Dies führt zu einem für den Fahrer ungewohnten Fahrverhalten und zu einem Betrieb des Fahrzeugs außerhalb des optimalen Betriebspunkts, wodurch das Fahrzeug in kritischen Situationen für den Fahrer schwerer beherrschbar ist.In vehicles, vehicle characteristics such as vehicle level and spring rate of the chassis are very important for the driving characteristics. The spring rate of the chassis is important for the controllability of the vehicle on different road surfaces and in different driving situations, whereas the vehicle level is crucial for the vehicle's center of gravity. With all vehicles, especially motorcycles, different load or load conditions can lead to a shift in the vehicle level and thus a shift in the center of gravity. This leads to driving behavior that is unfamiliar to the driver and to the vehicle operating outside the optimal operating point, which makes the vehicle more difficult for the driver to control in critical situations.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, wie beispielsweise durch die Offenbarung der DE 10 2014 207 055 A1 , um das Fahrzeugniveau auf einen gewünschten Wert einzuregeln und dort zu halten. Jedoch wird hierbei keine Federratenverstellung ermöglicht. Durch die Offenbarung der DE 10 2013 218 146 A1 ist desweiteren eine Lösung bekannt, bei der sowohl eine Höhenregelung des Fahrzeugs als auch eine Federratenverstellung möglich ist. Durch die Verwendung von mehreren hydraulischen Zylindern und der damit verbundenen Technik hat diese Lösung jedoch einen hohen Platzbedarf und ein hohes Einbaugewicht, was insbesondere bei Motorrädern und modernen Fahrzeugen negative Auswirkungen auf Fahrzeugleistung, Energieverbrauch und Bauraum verursacht.Various solutions are known from the prior art, for example through the disclosure of DE 10 2014 207 055 A1 to adjust the vehicle level to a desired value and keep it there. However, no spring rate adjustment is possible here. Through the revelation of DE 10 2013 218 146 A1 A solution is also known in which both height control of the vehicle and spring rate adjustment are possible. However, due to the use of several hydraulic cylinders and the associated technology, this solution requires a lot of space and a high installation weight, which has a negative impact on vehicle performance, energy consumption and installation space, particularly on motorcycles and modern vehicles.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine günstige und platzsparende Regelungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein Verstellen des Fahrzeugniveaus und der Federrate des Fahrzeugs getrennt oder in Kombination miteinander erlaubt, sowie ein zugehöriges Verfahren zur Erhöhung oder Senkung der Federrate und/oder des Fahrzeugniveaus.The invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and of providing an inexpensive and space-saving control device which allows the vehicle level and the spring rate of the vehicle to be adjusted separately or in combination with one another, as well as an associated method for increasing or decreasing the spring rate and/or the vehicle level.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß den Patentansprüchen 1 und 6 gelöst.This task is achieved by the combination of features according to claims 1 and 6.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine Regelungsvorrichtung zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Die Regelungsvorrichtung umfasst eine hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung mit einer variablen Federrate k1, ein Federvorspannelement und eine Federvorrichtung mit einer konstanten Federrate k2. Die Federvorrichtung besitzt eine Federvorspannung, die durch das Federvorspannelement einstellbar ist. Die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und die Federvorrichtung sind zueinander parallel wirkend angeordnet, sodass die Regelungsvorrichtung eine Gesamtfederrate k3 aufweist, welche die Summe aus der Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung und der Federrate k2 der Federvorrichtung ist. Es gilt daher: k3 = k1 + k2. Durch die zueinander parallel wirkende Anordnung der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung und der Federvorrichtung ergibt sich zum einen die Einstellbarkeit der Gesamtfederrate, da die Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung variabel ist und die Gesamtfederrate die Summe aus der Federrate k1 und der Federrate k2 ist, und zum anderen, dass das Fahrzeugniveau verstellbar ist. Das Fahrzeugniveau ist durch die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und die Gesamtfederrate durch das Federvorspannelement bzw. dessen Zusammenwirken mit der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung bei einer gegebenen Fahrlage einstellbar.According to the invention, a control device for adjusting a spring rate and a vehicle level of a motor vehicle is proposed. The control device includes a hydropneumatic height control device with a variable spring rate k1, a spring biasing element and a spring device with a constant spring rate k2. The spring device has a spring preload that is adjustable by the spring preload element. The hydropneumatic height control device and the spring device are arranged to act parallel to one another, so that the control device has a total spring rate k3, which is the sum of the spring rate k1 of the hydropneumatic height control device and the spring rate k2 of the spring device. The following therefore applies: k3 = k1 + k2. The parallel arrangement of the hydropneumatic height control device and the spring device results, on the one hand, in the adjustability of the total spring rate, since the spring rate k1 of the hydropneumatic height control device is variable and the total spring rate is the sum of the spring rate k1 and the spring rate k2, and on the other hand, that the vehicle level is adjustable. The vehicle level can be adjusted by the hydropneumatic height control device and the total spring rate by the spring preload element or its interaction with the hydropneumatic height control device for a given driving position.

Die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung umfasst eine hydropneumatische Feder und eine Pumpe. Die Pumpe ist elektrisch oder von einer Auf- und Abbewegung einer Kolbenstange der hydropneumatischen Feder angetrieben. Die Auf- und Abbewegung führt die Kolbenstange entlang der Achse eines sie zumindest zum Teil umgebenden zylindrischen Gehäuse bzw. Zylinders aus. Die hydropneumatische Feder stützt die Kolbenstange gegen ein von einem Gasvolumen gestütztes Hydraulikvolumen ab. Wird das Soll- Fahrzeugniveau gesenkt, wird das Hydraulikvolumen durch ablassen der Hydraulikflüssigkeit verkleinert. Wird das Soll-Fahrzeugniveau erhöht, wird das Hydraulikvolumen durch hineinpumpen der Hydraulikflüssigkeit durch die Pumpe erhöht. Durch das verkleinern des Hydraulikvolumens dringt die Kolbenstange in ihr zylindrisches Gehäuse ein, das Kraftfahrzeug verringert dadurch das Fahrzeugniveau bzw. die Fahrlage wird dadurch abgesenkt. Durch das erhöhen des Hydraulikvolumens schiebt die Kolbenstange sich im Vergleich zu einem niedrigerem Hydraulikvolumen aus dem zylindrischen Gehäuse aus, das Kraftfahrzeug erhöht dadurch das Fahrzeugniveau bzw. die Fahrlage. Die eigentliche Federung der Kolbenstange wird durch das Gasvolumen realisiert. Die Federrate des Gasvolumens ist davon abhängig welche Kraft durch das Gasvolumen abgestüzt werden muss. Ist die Kraft die von dem Gasvolumen abgestützt werden muss (erster Anteil der Kraft) groß, schiebt sich die Kolbenstange tiefer bzw. weiter als bei einer kleineren Kraft in das zylindrische Gehäuse und ein Abstützelement zwischen Hydraulikvolumen und Gasvolumen tiefer in das Gasvolumen ein. Dadurch wird das Gas in dem Gasvolumen stärker komprimiert und die Federrate durch das Gasvolumen steigt. Ist die Kraft die von dem Gasvolumen abgestützt werden muss klein, schiebt sich die Kolbenstange und das Abstützelement im Vergleich zu einer hohen abzustützenden Kraft weiter aus dem zylindrischen Gehäuse und dem Gasvolumen aus. Dadurch wird das Gas in dem Gasvolumen weniger stark komprimiert und die Federrate durch das Gasvolumen sinkt. Dadurch ist die Federrate des Gasvolumens in Abhängigkeit der abzustützenden Kraft (erster Anteil der Kraft) variabel (variable Federrate k1).The hydropneumatic height control device includes a hydropneumatic spring and a pump. The pump is electric or driven by an up and down movement of a piston rod of the hydropneumatic spring. The piston rod carries out the up and down movement along the axis of a cylindrical housing or cylinder that at least partially surrounds it. The hydropneumatic spring supports the piston rod against a hydraulic volume supported by a gas volume. If the target vehicle level is lowered, the hydraulic volume is reduced by draining the hydraulic fluid. If the target vehicle level is increased, the hydraulic volume is increased by pumping in the hydraulic fluid through the pump. By reducing the hydraulic volume, the piston rod penetrates into its cylindrical housing, the motor vehicle thereby reduces the vehicle level and the driving position is thereby lowered. By increasing the hydraulic volume, the piston rod pushes out of the cylindrical housing compared to a lower hydraulic volume, thereby increasing the vehicle level or driving position. The actual suspension of the piston rod is achieved by the gas volume. The spring rate of the gas volume depends on which The force must be supported by the gas volume. If the force that must be supported by the gas volume (first portion of the force) is large, the piston rod pushes deeper or further into the cylindrical housing than with a smaller force and a support element between the hydraulic volume and gas volume moves deeper into the gas volume. As a result, the gas in the gas volume is compressed more and the spring rate increases through the gas volume. If the force that has to be supported by the gas volume is small, the piston rod and the support element pushes further out of the cylindrical housing and the gas volume compared to a high force to be supported. As a result, the gas in the gas volume is compressed less and the spring rate through the gas volume decreases. As a result, the spring rate of the gas volume is variable depending on the force to be supported (first portion of the force) (variable spring rate k1).

Vorteilhaft ist eine Ausbildungsvariante, bei der die Federvorrichtung eine Gummifeder, eine Luftfeder, eine Gasdruckfeder, eine Kegelstumpffeder, eine Ringfeder oder eine Spiralfeder ist.A training variant is advantageous in which the spring device is a rubber spring, an air spring, a gas pressure spring, a truncated cone spring, an annular spring or a spiral spring.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Regelungsvorrichtung ein oberes Anbindungselement, über das die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und die Federvorrichtung an einem oberen Tragelement anbindbar sind, und ein unteres Anbindungselement, über das die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und die Federvorrichtung an einem unteren Tragelement anbindbar sind. Das obere Anbindungselement stellt die Verbindung zu dem oberen Tragelement her, welches beispielsweise der Fahrzeugrahmen oder das Fahrzeugchassis ist. Das untere Anbindungselement stellt die Verbindung zu dem unteren Tragelement her, welches beispielsweise ein Teil des Fahrzeugfahrwerks oder bei einem Motorrad die Hinterradschwinge ist. Der Abstand zwischen dem oberen und dem unterem Tragwerk ist variabel und durch die Regelungsvorrichtung bestimmt. Die Regelungsvorrichtung stützt dabei das obere Tragelement auf dem unteren Tragelement ab, sodass Kräfte zwischen dem oberen und dem unteren Tragelement übertragen werden können.In an advantageous embodiment, the control device has an upper connection element, via which the hydropneumatic height control device and the spring device can be connected to an upper support element, and a lower connection element, via which the hydropneumatic height control device and the spring device can be connected to a lower support element. The upper connection element establishes the connection to the upper support element, which is, for example, the vehicle frame or the vehicle chassis. The lower connection element establishes the connection to the lower support element, which is, for example, part of the vehicle chassis or, in the case of a motorcycle, the rear wheel swing arm. The distance between the upper and lower supporting structures is variable and determined by the control device. The control device supports the upper support element on the lower support element, so that forces can be transmitted between the upper and lower support elements.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante ist das obere Anbindungselement und das untere Anbindungselement je ein metallischer Bügel. Alternativ ist das Anbindungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt und/oder in Form eines Winkels. Das jeweilige Anbindungselement ist gegenüber dem jeweiligen Tragelement, mit dem es verbunden ist, drehbar gelagert, sodass das jeweilige Anbindungselement zumindest um einen Winkel zwischen 0° und 45° um seinen Lagerpunkt bzw. sein Anbindungsgelenk drehbar ist.In an advantageous further development variant, the upper connection element and the lower connection element are each a metallic bracket. Alternatively, the connecting element is made of a fiber-reinforced plastic and/or in the form of an angle. The respective connection element is rotatably mounted relative to the respective support element to which it is connected, so that the respective connection element can be rotated at least through an angle between 0° and 45° about its bearing point or its connection joint.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist ein Dämpfungselement parallel wirkend zu der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung und der Federvorrichtung angeordnet. Das zusätzliche Dämpfungselement, beispielsweise ein hydraulischer Dämpfer, entlastet die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und stellt ein ruhigeres Schwingungsverhalten der Federvorrichtung und der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung her.In an advantageous embodiment variant, a damping element is arranged acting parallel to the hydropneumatic height control device and the spring device. The additional damping element, for example a hydraulic damper, relieves the load on the hydropneumatic height control device and produces a quieter vibration behavior of the spring device and the hydropneumatic height control device.

Erfindungsgemäß wird desweiteren ein Verfahren zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Kraftfahrzeugs mit einer Regelungsvorrichtung vorgeschlagen. Die Gesamtfederrate k3 der Regelungsvorrichtung wird erhöht, indem die variable Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung erhöht wird und die Gesamtfederrate k3 der Regelungsvorrichtung wird gesenkt, indem die variable Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung gesenkt wird.According to the invention, a method for adjusting a spring rate and a vehicle level of a motor vehicle using a control device is also proposed. The total spring rate k3 of the control device is increased by increasing the variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device and the total spring rate k3 of the control device is decreased by decreasing the variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device.

Vorteilhaft für das Verfahren ist hierbei, dass eine Kraft, die das obere Tragelement über die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und die Federvorrichtung gegen das untere Tragelement abstützt, einen ersten Anteil, der über die Höhenreglungsvorrichtung abgestützt wird, und einen zweiten Anteil, der über die Federvorrichtung abgestützt wird, besitzt. Die variable Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung wird erhöht, indem der erste Anteil der Kraft durch Senken des zweiten Anteils der Kraft erhöht wird. Die variable Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung wird gesenkt, indem der erste Anteil der Kraft durch Erhöhen des zweiten Anteils der Kraft gesenkt wird. Um den zweiten Anteil der Kraft zu erhöhen, wird die Federvorspannung der Federvorrichtung gegenüber einem Ausgangszustand erhöht, sodass diese im Vergleich zu dem Ausgangszustand stärker gegen das obere und das untere Anbindungselement drückt und dadurch einen größeren Teil der Kraft abstützt. Ein Senken des zweiten Anteils der Kraft wird durch eine Reduktion der Federvorspannung der Federvorrichtung im Vergleich zu dem Ausgangszustand erreicht, sodass diese verglichen mit dem Ausgangszustand weniger stark gegen das obere und das untere Anbindungselement drückt und dadurch einen geringeren Teil der Kraft abstützt. Durch das Erhöhen oder das Senken des zweiten Anteils der Kraft wird die Belastung auf die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung verringert oder erhöht, wodurch diese eine geringere oder höhere Kraft im Vergleich zu dem Ausgangszustand abstützten muss. Die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung besitzt ein Gasvolumen, gegen das sich eine Kolbenstange abstützt. Wird der Anteil der von der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung abgestützten Kraft geringer, wirkt eine geringere Kraft auf die Kolbenstange, die sich auf dem Gasvolumen abstützt. Die Federrate k1, die aus dem Gasvolumen resultiert, ist direkt proportional zu dem Druck im Gasvolumen. Durch die geringere Kraft wird in dem Gasvolumen ein geringerer Druck erzeugt, wodurch das Gasvolumen, aus dem die variable Federrate k1 resultiert, eine geringere Federrate k1 hat. What is advantageous for the method is that a force that supports the upper support element against the lower support element via the hydropneumatic height control device and the spring device has a first portion, which is supported via the height control device, and a second portion, which is supported via the spring device , owns. The variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device is increased by increasing the first portion of the force by decreasing the second portion of the force. The variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device is decreased by decreasing the first portion of the force by increasing the second portion of the force. In order to increase the second portion of the force, the spring preload of the spring device is increased compared to an initial state, so that it presses more strongly against the upper and lower connecting elements compared to the initial state and thereby supports a larger portion of the force. A reduction in the second portion of the force is achieved by reducing the spring preload of the spring device compared to the initial state, so that it presses less strongly against the upper and lower connecting elements compared to the initial state and thereby supports a smaller portion of the force. By increasing or decreasing the second portion of the force, the load on the hydropneumatic height control device is reduced or increased, whereby it has to support a lower or higher force compared to the initial state. The hydropneumatic height control device has a gas volume against which a piston rod is supported. Is the proportion supported by the hydropneumatic height control device If the force is lower, a lower force acts on the piston rod, which is supported on the gas volume. The spring rate k1, which results from the gas volume, is directly proportional to the pressure in the gas volume. Due to the lower force, a lower pressure is generated in the gas volume, as a result of which the gas volume from which the variable spring rate k1 results has a lower spring rate k1.

Die Gesamtfederrate k3 sinkt dadurch ab. Ein Steigen der Gesamtfederrate k3 erfolgt durch das Erhöhen der Kraft, die von der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung abgestützt werden muss, da ein höherer Druck in dem Gasvolumen herrscht und dies in einer höheren Federrate k1 resultiert.As a result, the total spring rate k3 decreases. An increase in the total spring rate k3 occurs by increasing the force that must be supported by the hydropneumatic height control device, since there is a higher pressure in the gas volume and this results in a higher spring rate k1.

Vorteilhaft ist bei dem Verfahren ferner, dass die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung einen Regelkreis mit einer Führungsgröße zur Regelung einer Höhe der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung besitzt. Die Führungsgröße ist dabei der Sollabstand zwischen dem oberen und dem unteren Anbindungselement. Der Sollabstand wird durch das Abstützten des unteren gegen das obere Tragelement hergestellt. Der Sollabstand entspricht zumindest zum Teil der Höhe der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung, die durch eine Auslenkung der Kolbenstange der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung variiert wird. Die Auslenkung der Kolbenstange bestimmt zumindest zum Teil das Fahrzeugniveau bzw. den Abstand von dem oberen zu dem unteren Anbindungselement. Ferner ist vorteilhaft, dass das durch den Abstand zwischen einem oberen Anbindungselement und einem unteren Anbindungselement bestimmte Fahrzeugniveau erhöht wird, indem die Führungsgröße des Regelkreises der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung und/oder die Federvorspannung der Federvorrichtung durch das Federvorspannelement erhöht wird und das Fahrzeugniveau gesenkt wird, indem die Führungsgröße des Regelkreises der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung und die Federvorspannung der Federvorrichtung durch das Federvorspannelement gesenkt wird.Another advantage of the method is that the hydropneumatic height control device has a control loop with a reference variable for controlling a height of the hydropneumatic height control device. The reference variable is the target distance between the upper and lower connecting elements. The target distance is established by supporting the lower support element against the upper support element. The target distance corresponds at least in part to the height of the hydropneumatic height control device, which is varied by deflection of the piston rod of the hydropneumatic height control device. The deflection of the piston rod at least partially determines the vehicle level or the distance from the upper to the lower connecting element. Furthermore, it is advantageous that the vehicle level determined by the distance between an upper connection element and a lower connection element is increased by increasing the reference variable of the control circuit of the hydropneumatic height control device and / or the spring preload of the spring device by the spring preloading element and lowering the vehicle level by Reference variable of the control circuit of the hydropneumatic height control device and the spring preload of the spring device is reduced by the spring preload element.

Vorteilhaft ist dabei, dass die Federvorspannung der Federvorrichtung durch das Federvorspannelement hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektrohydraulisch variiert wird.It is advantageous that the spring preload of the spring device is varied hydraulically, pneumatically, mechanically or electrohydraulically by the spring preloading element.

Ferner ist bei einer Variante des Verfahrens von Vorteil, dass die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung zur Regelung der Höhe eine elektrisch angetriebene Pumpe besitzt. Ohne eine Pumpe kann bei einem Stillstand des Fahrzeugs die Auslenkung der Kolbenstange einer Erhöhung der Führungsgröße nicht folgen, da sie die dafür nötige Energie nur aus der Bewegung der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung bezieht. Mit einer Pumpe kann das dafür nötige Medium auch bei dem Stillstand des Fahrzeugs in die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung eingebracht werden.Furthermore, in a variant of the method it is advantageous that the hydropneumatic height control device has an electrically driven pump for regulating the height. Without a pump, when the vehicle is at a standstill, the deflection of the piston rod cannot follow an increase in the reference variable, since it only derives the energy required for this from the movement of the hydropneumatic height control device. Using a pump, the necessary medium can be introduced into the hydropneumatic height control device even when the vehicle is at a standstill.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.The features disclosed above can be combined in any way as long as this is technically possible and they do not contradict each other.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

  • 1 Regelungsvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 Regelungsvorrichtung mit kombinierten Komponenten.
Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:
  • 1 Control device in a first exemplary embodiment;
  • 2 Control device with combined components.

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.The figures are exemplary schematic. The same reference numbers in the figures indicate the same functional and/or structural features.

1 zeigt eine Regelungsvorrichtung 1 zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Kraftfahrzeugs. Die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung ist als Niveauregelzylinder 2 und die Federvorrichtung als metallische Schraubendruckfeder 3 ausgeführt, deren Federvorspannung durch das Federvorspannelement verstellbar ist. Das Federvorspannelement ist als elektrisch angetriebenes, entlang des Zapfens 4 bewegliches Abstützteller 4' ausgebildet. Das Fahrzeugniveau wird im Wesentlichen von dem Abstand A zwischen dem oberen und dem unteren Anbindungselement bestimmt, die jeweils von einem oberen Bügel 5 und einem unteren Bügel 7 gebildet werden. Der Abstand A wird im Wesentlichen durch die Auslenkung der Kolbenstange 2' des Niveauregelzylinders 2 bestimmt. Bei sich ändernden Belastungen wie beispielsweise sich ändernder Beladung, kann der Abstand A variieren, wobei der Niveauregelzylinder 2 über die Auslenkung der Kolbenstange 2' bestrebt ist, wieder das gewünschte Fahrzeugniveau herzustellen. Der nach unten weisende Pfeil G gibt die Richtung an in der der Fahrbahnbelag bei dem Ausführungsbeispiel liegt. 1 shows a control device 1 for adjusting a spring rate and a vehicle level of a motor vehicle. The hydropneumatic height control device is designed as a level control cylinder 2 and the spring device as a metallic helical compression spring 3, the spring preload of which is adjustable by the spring preload element. The spring preloading element is designed as an electrically driven support plate 4 'movable along the pin 4. The vehicle level is essentially determined by the distance A between the upper and lower connecting elements, which are each formed by an upper bracket 5 and a lower bracket 7. The distance A is essentially determined by the deflection of the piston rod 2 'of the level control cylinder 2. With changing loads, such as changing loads, the distance A can vary, with the level control cylinder 2 attempting to restore the desired vehicle level via the deflection of the piston rod 2 '. The downward-pointing arrow G indicates the direction in which the road surface lies in the exemplary embodiment.

2 zeigt eine Regelungsvorrichtung 1, bei der die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung in Form eines Niveauregelzylinders 2 mit der Federvorrichtung in Form einer Schraubendruckfeder 3 kombiniert wurde, um einen geringen Bauraumbedarf zu erreichen. Sowohl der Niveauregelzylinder 2, die Schraubendruckfeder 3 und der Zapfen 4 mit Abstützteller 4' haben Komponenten mit einer identischen Funktion wie in 1. Das obere und das untere Anbindungselement ist jedoch als oberer Winkel 5' und unterer Winkel 7' ausgeführt. Der obere Winkel 5' ist drehbar um das obere Anbindungsgelenk 6' gelagert und mit dem oberen Tragelement, das als Fahrzeugrahmen 6 ausgebildet ist, verbunden. Der untere Winkel 7' ist drehbar um das untere Anbindungsgelenk 8' gelagert und mit dem unteren Tragelement, das als Hinterradschwinge 8 ausgebildet ist, verbunden. Der nach unten weisende Pfeil G gibt die Richtung an in der der Fahrbahnbelag bei dem Ausführungsbeispiel liegt. 2 shows a control device 1, in which the hydropneumatic height control device in the form of a level control cylinder 2 was combined with the spring device in the form of a helical compression spring 3 in order to achieve a small space requirement. Both the level control cylinder 2, the helical compression spring 3 and the pin 4 with support plate 4 'have components with a identical function as in 1 . However, the upper and lower connecting elements are designed as an upper angle 5 'and lower angle 7'. The upper angle 5 'is rotatably mounted around the upper connection joint 6' and is connected to the upper support element, which is designed as a vehicle frame 6. The lower angle 7 'is rotatably mounted around the lower connection joint 8' and is connected to the lower support element, which is designed as a rear wheel swing arm 8. The downward-pointing arrow G indicates the direction in which the road surface lies in the exemplary embodiment.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise ist statt der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung ein Pneumatikzylinder mit externer Regelung verwendbar.The implementation of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable, which make use of the solution presented even in fundamentally different designs. For example, a pneumatic cylinder with external control can be used instead of the hydropneumatic height control device.

Claims (10)

Regelungsvorrichtung (1) zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) mit einer variablen Federrate k1, ein Federvorspannelement und eine Federvorrichtung mit einer konstanten Federrate k2, wobei eine Federvorspannung der Federvorrichtung durch das Federvorspannelement einstellbar ist, und wobei die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) und die Federvorrichtung zueinander parallel wirkend angeordnet sind, sodass die Regelungsvorrichtung (1) eine Gesamtfederrate k3 aufweist, welche die Summe aus der Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) und der Federrate k2 der Federvorrichtung ist.Control device (1) for adjusting a spring rate and a vehicle level of a motor vehicle, comprising a hydropneumatic height control device (2) with a variable spring rate k1, a spring biasing element and a spring device with a constant spring rate k2, a spring preload of the spring device being adjustable by the spring preload element, and wherein the hydropneumatic height control device (2) and the spring device are arranged acting parallel to one another, so that the control device (1) has a total spring rate k3, which is the sum of the spring rate k1 of the hydropneumatic height control device (2) and the spring rate k2 of the spring device. Regelungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Federvorrichtung eine Gummifeder, eine Luftfeder, eine Gasdruckfeder, eine Kegelstumpffeder, eine Ringfeder oder eine Schraubendruckfeder (3) ist.Control device according to the preceding claim, wherein the spring device is a rubber spring, an air spring, a gas pressure spring, a truncated cone spring, an annular spring or a helical compression spring (3). Regelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein oberes Anbindungselement, über das die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung und die Federvorrichtung an einem oberen Tragelement anbindbar sind, und ein unteres Anbindungselement, über das die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) und die Federvorrichtung an einem unteren Tragelement anbindbar sind.Control device according to one of the preceding claims, characterized by an upper connection element, via which the hydropneumatic height control device and the spring device can be connected to an upper support element, and a lower connection element, via which the hydropneumatic height control device (2) and the spring device can be connected to a lower support element . Regelungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das obere Anbindungselement und das untere Anbindungselement je ein metallischer Bügel (5, 7) ist.Control device according to the preceding claim, wherein the upper connection element and the lower connection element are each a metal bracket (5, 7). Regelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungselement parallel wirkend zu der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) und der Federvorrichtung angeordnet ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a damping element is arranged acting parallel to the hydropneumatic height control device (2) and the spring device. Verfahren zur Anpassung einer Federrate und eines Fahrzeugniveaus eines Kraftfahrzeugs mit einer Regelungsvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Gesamtfederrate k3 der Regelungsvorrichtung (1) erhöht wird, indem die variable Federrate k1 der hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) erhöht wird und die Gesamtfederrate k3 der Regelungsvorrichtung (1) gesenkt wird, indem die variable Federrate k1 der Federvorrichtung gesenkt wird.Method for adjusting a spring rate and a vehicle level of a motor vehicle with a control device (1) according to one of the preceding claims, wherein the total spring rate k3 of the control device (1) is increased by increasing the variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device (2) and the total spring rate k3 of the control device (1) is reduced by lowering the variable spring rate k1 of the spring device. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Kraft, die das obere Tragelement über die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) und der Federvorrichtung gegen das untere Tragelement abstützt, einen ersten Anteil, der über die Höhenreglungsvorrichtung (2) abgestützt wird, und einen zweiten Anteil, der über die Federvorrichtung abgestützt wird, besitzt und wobei die variable Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) erhöht wird, indem der erste Anteil der Kraft durch Senken des zweiten Anteils der Kraft erhöht wird und die variable Federrate k1 der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) gesenkt wird, indem der erste Anteil der Kraft durch Erhöhen des zweiten Anteils der Kraft gesenkt wird und wobei der zweite Anteil der Kraft erhöht wird, indem die Federvorspannung der Federvorrichtung erhöht wird und der zweite Anteil der Kraft gesenkt wird, indem die Federvorspannung der Federvorrichtung gesenkt wird.Procedure according to Claim 6 , wherein a force which supports the upper support element via the hydropneumatic height control device (2) and the spring device against the lower support element, a first portion which is supported via the height control device (2) and a second portion which is supported via the spring device , has and wherein the variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device (2) is increased by increasing the first portion of the force by lowering the second portion of the force and the variable spring rate k1 of the hydropneumatic height control device (2) is reduced by increasing the first portion the force is reduced by increasing the second portion of the force and wherein the second portion of the force is increased by increasing the spring preload of the spring device and the second portion of the force is decreased by decreasing the spring preload of the spring device. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) einen Regelkreis mit einer Führungsgröße zur Regelung einer Höhe der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) besitzt und ein Fahrzeugniveau, das durch den Abstand zwischen einem oberen Anbindungselement und einem unteren Anbindungselement bestimmt ist, erhöht wird, indem die Führungsgröße des Regelkreises der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) erhöht wird und das Fahrzeugniveau gesenkt wird, indem die Führungsgröße des Regelkreises der hydropneumatischen Höhenregelungsvorrichtung (2) gesenkt wird.Procedure according to Claim 6 or 7 , wherein the hydropneumatic height control device (2) has a control loop with a reference variable for controlling a height of the hydropneumatic height control device (2) and a vehicle level, which is determined by the distance between an upper connection element and a lower connection element, is increased by the reference variable of the Control loop of the hydropneumatic height control device (2) is increased and the vehicle level is lowered by lowering the reference variable of the control loop of the hydropneumatic height control device (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Federvorspannung der Federvorrichtung durch das Federvorspannelement hydraulisch oder mechanisch variiert wird.Procedure according to one of the Claims 6 until 8th , wherein the spring preload of the spring device is varied hydraulically or mechanically by the spring preload element. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydropneumatische Höhenregelungsvorrichtung (2) zur Regelung der Höhe eine elektrisch angetriebene Pumpe besitzt.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the hydropneumatic height control device (2) has an electrically driven pump for regulating the height.
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