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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit einem verstellbaren Fahrwerk zur Einstellung der Bodenfreiheit.
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HINTERGRUND
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Gängige Fahrzeuge für die Straße und das Gelände verwenden typischerweise Fahrwerkssysteme, die allgemein ein System aus Federbeinen, Stoßdämpfern und Gestängen enthalten und die Fahrzeugkarosserie mit den Rädern verbindet. Da die meisten Kräfte auf die Fahrzeugkarosserie über die Kontaktflächen zwischen der Straße und den Reifen einwirken, ist eine der Hauptaufgaben eines Fahrwerks, den Kontakt zwischen den Rädern des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche zu halten.
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Fahrwerkssysteme unterstützen generell die Fahreigenschaften, das Handling und das Bremsverhalten eines Fahrzeugs, außerdem dienen sie dem Komfort und einer ausreichenden Isolierung der Insassen von Geräuschen und Unebenheiten der Straße und Vibrationen. Da sich diese Ziele oft widersprechen, gehört zur Fahrwerksabstimmung die Suche nach einem Kompromiss, der dem beabsichtigten Zweck eines jeden Fahrzeugs gerecht wird. Beispielsweise kann das Fahrwerk eines Sportwagens so abgestimmt werden, dass zugunsten einer besseren Beherrschbarkeit auf etwas Komfort verzichtet wird, während ein Fahrwerk eines Luxusfahrzeugs für das entgegengesetzte Ergebnis abgestimmt werden könnte.
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Der vorgesehene Fahrzeugzweck bestimmt zusammen mit der konkreten Gestaltung des Fahrwerks auch die Bodenfreiheit, also den Abstand der Karosserie in Relation zur Straßenoberfläche. Um verschiedene und mitunter gegensätzliche Ziele bei einem Fahrzeug zu realisieren, sind Fahrwerke mit Niveauregulierung beliebter geworden.
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Die
DE 195 39 151 AI offenbart eine Luftfeder mit einer oberen und unteren Stirnwand und einem profilierten Tragelement an der unteren Stirnwand. In Funktion wird zunächst ein Innendruck der Luftfeder erniedrigt, bis ein an der oberen Stirnwand angebrachtes Schnappelement mit einem auf dem Tragelement vorgesehenen Kupplungselement in Eingriff gebracht wird. Anschließend wird durch Druckerhöhung in der Luftfeder das Tragelement angehoben. Sobald ein gewünschtes Niveau eines Fahrzeugs erreicht ist, wird eine an der unteren Stirnwand vorgesehene Klemmvorrichtung betätigt, sodass das Tragelement mittels einer Sägezahn-Verzahnung formschlüssig fixiert und die Luftfeder arretiert ist.
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Die
DE 199 51 091 C2 offenbart eine Luftfeder, wobei sich ausgehend von einer Ausfederposition eine im Fahrbetrieb nutzbare Federstrecke bis zu einer Einfederposition und daran anschließend eine Absenkstrecke bis zu einer Absenkposition erstrecken. Die Absenkstrecke ist gegen die Federstrecke durch einen schaltbaren Anschlag abgegrenzt. Der schaltbare Anschlag besteht aus Ringsegmenten, die jeweils mit einem Stellkolben verbundensind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug anzugeben, dessen Karosserie höhenmäßig relativ zur Fahrbahn eingestellt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Fahrzeug hat eine Karosserie, ein Rad und eine Fahrwerksecke, um das Laufrad mit der Karosserie zu verbinden und ist durch eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke gekennzeichnet. Das Fahrzeug verfügt auch über ein Stellglied an der Fahrwerksecke, das für die Aufnahme eines druckbeaufschlagten Fluids ausgelegt ist und als Reaktion auf die Fluidmenge selektiv expandiert und kontrahiert, um so an der Fahrwerksecke die Bodenfreiheit zu erhöhen oder abzusenken. Das Stellglied hat eine Verriegelungsvorrichtung, die den Kolben auf Wunsch in einer vorbestimmten Position relativ zum ersten und zweiten Gehäuse arretieren und lösen kann. Die Verriegelungsvorrichtung ist dafür ausgelegt, sich in eine Vertiefung am Kolben einzupassen. Das Stellglied hat zusätzlich einen Betätigungsmechanismus zur Aktivierung der Verriegelungsvorrichtung, um so den Kolben in der vorbestimmten Position zu halten. Weiterhin hat das Fahrzeug eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie feststellen kann, ob eine Anpassung der Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke erforderlich ist und ob der Kolben durch die Verriegelungsvorrichtung zurückgehalten wird. Die Steuerung kann den Kolben über die Verriegelungsvorrichtung freigeben, wenn er durch sie arretiert ist und eine Anpassung der Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke erforderlich ist. Die Steuerung ist auch dafür ausgelegt, die Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke zu ändern, nachdem die Verriegelungsvorrichtung den Kolben freigegeben hat. Das Fahrzeug hat auch eine Pumpe für den Transport des druckbeaufschlagten Fluids zum Stellglied. Die Steuerung ist auch für die Regelung des Pumpenbetriebs ausgelegt. Die Steuerung ist weiterhin so konfiguriert, die Pumpe mit einem Solldruck für die Entlastung der Verriegelungsvorrichtung vor der Lösung des Kolbens zu betreiben.
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Die Steuerung kann zusätzlich für die Überwachung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke ausgelegt sein. Zusätzlich kann die Steuerung so konfiguriert werden, dass sie anhand der überwachten Bodenfreiheit ermitteln kann, ob als Reaktion darauf eine Anpassung der Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke erforderlich ist.
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Die Steuerung kann zusätzlich dafür ausgelegt sein, eine Anforderung für die Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke entgegenzunehmen und zu bestimmen, ob eine Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke als Reaktion auf die empfangene Anforderung notwendig ist.
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Das Fahrzeug kann auch einen manuellen Schalter mit einer Benutzerschnittstelle in operativer Verbindung mit der Steuerung haben, um die Anforderung zur Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke an die Steuerung zu übermitteln.
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Das Fahrzeug kann zusätzlich einen Sensor zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs haben, der Sensor leitet das Ergebnis an die Steuerung weiter.
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Die Steuerung kann zusätzlich dafür ausgelegt sein, automatisch aufgrund der ermittelten Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine Änderung der Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke anzufordern.
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Weiterhin kann die Steuerung dafür konfiguriert sein, die Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke durch die Aktivierung der Pumpe zu erhöhen.
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Das Fahrzeug kann auch ein Ablassventil mit Verbindung zu dem Stellglied haben. Die Steuerung kann zusätzlich dafür konfiguriert sein, durch Öffnen das Ablassventils zum Abführen des druckbeaufschlagten Fluids aus dem Stellglied die Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke zu senken.
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Es wird auch ein Verfahren zur Steuerung einer Bodenfreiheit eines Fahrzeugs an einer Fahrwerksecke mit dem zuvor erörterten Stellglied offenbart. Zum Verfahren gehört die Feststellung, ob eine Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke über das Stellglied erforderlich ist. Das Verfahren umfasst auch die Beurteilung, ob der Kolben im Stellglied durch die Verriegelungsvorrichtung zurückgehalten wird. Weiterhin gehört zu dem Verfahren die Freigabe des Kolbens durch die Verriegelungsvorrichtung, wenn der Kolben durch die Verriegelungsvorrichtung zurückgehalten wird und die Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Fahrwerksecke erforderlich ist. Zusätzlich umfasst das Verfahren die Änderung der Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke nach der Freigabe des Kolbens durch die Verriegelungsvorrichtung.
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Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Umsetzung der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem Fahrwerkssystem gemäß der Offenbarung.
- 2 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsabbildung einer repräsentativen Fahrwerksecke des Fahrzeugs aus 1 mit einer Feder, einem Stoßdämpfer und einem Stellglied gemäß der Offenbarung.
- 3 ist eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung der Fahrwerksecke aus 2, in der das Stellglied als Querschnittsansicht in einer Zwischenposition und im verriegelten Zustand gezeigt ist.
- 4 ist eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung der Fahrwerksecke aus 2, in der das Stellglied als Querschnittsansicht in einer komprimierten Position und im nicht verriegelten Zustand gezeigt ist.
- 5 ist eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung der Fahrwerksecke aus 2, in der das Stellglied als Querschnittsansicht in einer ausgefahrenen Position und im nicht verriegelten Zustand gezeigt ist.
- 6 ist eine schematische perspektivische Teilansicht des Stellglieds aus den 2-3, in welcher der Kolben des Stellglieds durch die Verriegelungsvorrichtung zurückgehalten wird.
- 7 ist eine schematische perspektivische Teilansicht des Stellglieds aus den 2-3, in welcher der Kolben des Stellglieds durch die Verriegelungsvorrichtung freigegeben wird.
- 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Bodenfreiheit an der Fahrwerksecke des in den 1-7 dargestellten verstellbaren Fahrwerkssystems.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin in mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten verweisen, stellt die 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Karosserie 12 dar. Das Fahrzeug 10 hat auch einen Antriebsstrang 14 für den Vortrieb des Fahrzeugs. Wie in 1 dargestellt, gehören zu dem Antriebsstrang 14 ein Motor 16 und ein Getriebe 18. Der Antriebsstrang 14 kann auch einen oder mehrere Motor(en)/ Generator(en) und eine Brennstoffzelle haben, die hier nicht dargestellt sind, Fachleuten wäre die Verwendung dieser Komponenten in einer Antriebsstrang-Konfiguration jedoch nicht fremd.
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Das Fahrzeug 10 hat auch eine Reihe von Laufrädern, darunter die Vorderräder 20 und die Hinterräder 22. Obgleich in der 1 vier Räder gezeigt werden, also ein Paar Vorderräder 20 und ein Paar Hinterräder 22, werden auch Fahrzeuge mit weniger oder mehr Rädern bedacht. Wie gezeigt, verbindet das Fahrwerkssystem 24 des Fahrzeugs die Karosserie 12 mit den Vorder- und Hinterrädern 20, 22, um den Kontakt zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche 13 und das Handling des Fahrzeugs zu gewährleisten. Das Fahrwerkssystem 24 beinhaltet eine Vielzahl von Achsschenkeln 26, die jeweils ein Laufrad 20, 22 über eine Radnabe und einen Lagersatz unterstützen (nicht dargestellt). Jeder Achsschenkel 26 kann über einen oberen und einen unteren Querlenker 30, 32 mit der Karosserie 12 verbunden sein. Die 2-3 zeigen eine repräsentative Ecke 28 des Fahrwerkssystems 24 mit einem repräsentativen Achsschenkel 26.
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Wie in den 2-3 gezeigt, hat die Karosserie 12 an jeder Fahrwerksecke 28 eine bestimmte Höhe H relativ zur Fahrbahnoberfläche 13, was die Bodenfreiheit an der jeweiligen Fahrwerksecke bestimmt. Das Fahrwerkssystem 24 hat eine Pumpe 34, um ein druckbeaufschlagtes Fluid 35 aus einem Vorratsbehälter 35A bereitzustellen. Die Pumpe 34 kann über einen Elektromotor (nicht dargestellt) betrieben werden. Außerdem hat das Fahrwerkssystem 24 eine elektronische Steuerung 36. Gemäß der Offenbarung ist die Steuerung 36 dafür ausgelegt, den Betrieb der Pumpe 34 beispielsweise über den Elektromotor zu regulieren, um die Bodenfreiheit H des Fahrzeugs an der/den Fahrwerkseckecke(n) 28 zu verändern. So kann die Steuerung 36 dafür konfiguriert werden, durch die Aktivierung des Betriebs der Pumpe 34 die Bodenfreiheit H des Fahrzeugs an der/den Fahrwerkseckecke(n) 28 zu vergrößern.
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Die Steuerung 36 kann ein Fahrzeugsteuergerät sein, das auch für andere Systeme des Fahrzeugs 10 verantwortlich ist, wie die Bremsen und Fahrdynamikregelsysteme, die nicht speziell dargestellt werden, bei Fachleuten jedoch bekannt sind. Dementsprechend kann die Steuerung 36 elektrisch mit der Pumpe 34 und verschiedenen Sensoren verbunden sein, um die Abstimmung des Fahrwerks 24 in Echtzeit zu ermöglichen, wie nachfolgend detailliert erörtert wird. Um den Betrieb des Fahrwerkssystems 24 entsprechend zu steuern, umfasst die Steuerung 36 einen Speicher, von dem zumindest ein Teil ein dauerhafter und nichtflüchtiger Speicher ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen beteiligt ist. Dieses Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
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Nichtflüchtige Medien für die Steuerung 36 können beispielsweise optische oder magnetische Disks und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Leiter, aus denen ein mit dem Prozessor gekoppelter Systembus besteht. Der Speicher der Steuerung 36 kann auch eine Diskette enthalten, eine flexible Disk, Festplatte, Magnetband, jede andere Art von magnetischem Datenträger, eine CD-ROM, DVD, jede andere Art von optischem Datenträger usw. Der Speicher der Steuerung 36 kann auch mit anderer erforderlicher Computer-Hardware ausgerüstet oder konfiguriert werden, wie etwa einem Hochgeschwindigkeitstakt, notwendigen Analog-zu-Digital (A/D)- und/oder Digital-zu-Analog (D/A)-Wandlern, jeglichen erforderlichen Eingabe-/Ausgabeschaltungen und -geräten (I/O) sowie geeigneter Schaltungen zur Signalaufbereitung und/oder Pufferung. Alle Algorithmen, die für die Steuerung 36 erforderlich oder zugänglich sind, können im Speicher abgelegt und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität zu liefern.
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Das Fahrwerkssystem 24 enthält auch eine Feder 38 und ein Stellglied 40, das mit jedem der Vorder- und Hinterräder 20, 22 verbunden ist, wie an der einzelnen Fahrwerksecke 28 dargestellt wird (in den 2-3). In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 10 kann das hydraulische Stellglied 40 das druckbeaufschlagte Fluid 35 von der Pumpe 34 erhalten. Die Bewegung des Achsschenkels 26 wird als Reaktion auf die von der Feder 38 und dem Stoßdämpfer 68 übertragenen Einflüsse der Straße gesteuert, indem die während der Fahrt des Fahrzeugs 10 auf der Straßenoberfläche 13 auf die Räder 20, 22 einwirkenden Kräfte abgemildert oder gedämpft werden. Obwohl in den 1-3 eine spezifische Konfiguration des Fahrwerkssystems 24 gezeigt wird, werden auch andere Fahrwerksvariationen abgedeckt, so auch eine andere Ausführungsform der einzelnen Fahrwerksecke 28 in 4.
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Das Stellglied 40 wird in Reaktion auf eine Menge druckbeaufschlagten Fluids 35, die es von der Pumpe 34 erhält, selektiv aus- oder eingefahren. Das selektive Aus- und Einfahren des Stellglieds 40 verursacht eine entsprechende Vergrößerung oder Verkleinerung der Bodenfreiheit H der Karosserie 12 relativ zur Fahrbahnoberfläche 13 an der Fahrwerksecke 28. Das Stellglied 40 hat ein erstes Gehäuse 42 und ein zweites Gehäuse 44, das am ersten Gehäuse befestigt ist. Obwohl die Position der ersten und zweiten Gehäuse 42, 44 vertauscht werden kann, sodass sich bei dem realen Fahrzeug 10 das erste Gehäuse 42 über dem zweiten Gehäuse 44 befindet, wird nachfolgend und nur als Beispiel das erste Gehäuse 42 als das untere Gehäuse und das zweite Gehäuse 44 als das obere Gehäuse bezeichnet.
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Das Stellglied 40 hat auch einen Kolben 46, der für die Umsetzung zuständig ist, zum Beispiel durch Gleiten jeweils relativ zum unteren Gehäuse 42 und zum oberen Gehäuse 44. Das Stellglied 40 hat weiterhin eine Verriegelungsvorrichtung, allgemein durch die Zahl 48 gekennzeichnet und nachfolgend näher betrachtet, die dafür ausgelegt ist, sich in eine Vertiefung 50, beispielsweise eine Nut oder Mulde, am Kolben 46 einzupassen und somit den Kolben in einer vorbestimmten Position P1 (gezeigt in 3) relativ jeweils zum unteren Gehäuse 42 und dem oberen Gehäuse 44 zu arretieren. Die Arretierung des Kolbens 46 in solch einer vorbestimmten Position P1 dient der Auswahl und Fixierung, d.h. einer mechanischen Arretierung der Karosserie 12 auf einer vorbestimmten Höhe H über der Fahrbahnoberfläche 13 an der spezifischen Fahrwerksecke 28. Die Verriegelungsvorrichtung 48 ist auch dafür ausgelegt, den Kolben 46 aus der Vertiefung 50 zu lösen, sodass die Höhe H der Karosserie 12 beliebig zwischen der minimalen Höhe H2 (gezeigt in 4) und der maximalen Höhe H3 (gezeigt in 5) variiert werden kann. Die vorgegebene Position P1 des Kolbens 46 kann eine Zwischenstellung zwischen dem Minimalhub P2 (gezeigt in 4) und dem Maximalhub P3 (gezeigt in 5) des Kolbens innerhalb eines Bereichs 64 sein. Die vorbestimmte Position P1 des Kolbens 46 setzt und definiert eine mittlere Höhe H1 (gezeigt in 3) der Karosserie 12 relativ zur Fahrbahnoberfläche 13 an der Fahrwerksecke 28. Das Stellglied 40 kann mehr als eine einzige mechanisch arretierte vorbestimmte Position P1 zwischen dem Minimalhub P2 und dem Maximalhub P3 haben. Weiterhin kann/können (eine) mechanisch arretierte vorbestimmte Position(en) P1 spezifisch am Minimum P2 und/oder am Maximum P3 definiert sein.
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Das Stellglied 40 hat zusätzlich einen Betätigungsmechanismus 52 zur Aktivierung der Verriegelungsvorrichtung 48, um so den Kolben 46 in der vorbestimmten Position P1 zu halten. Wie dargestellt, kann die Verriegelungsvorrichtung 48 eine geteilte Manschette mit einer ersten Halbmanschette 48-1 und einer zweiten Halbmanschette 48-2 haben, die jeweils in die Vertiefung 50 am Kolben 46 eingreifen. Der Betätigungsmechanismus 52 kann einen ersten Magnetschalter 52-1 und einen zweiten Magnetschalter 52-2 haben, oder eine andere Vorrichtung entweder elektrisch, mechanisch, pneumatisch oder eine Kombination aus diesen, beispielsweise elektromechanische, um jeweils die erste Halbmanschette 48-1 und die zweite Halbmanschette 48-2 als Teil einer Steuerungsstrategie einer Ausführungsform in die Vertiefung 50 eingreifen zu lassen. Das wahlweise Eingreifen der jeweiligen ersten und zweiten Halbmanschette 48-1, 48-2 in die Vertiefung 50, beispielsweise durch Aktivierung des ersten und zweiten Magnetschalters 52-1, 52-2, arretiert den Kolben 46 in der spezifischen vorbestimmten Position P1.
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Der Betätigungsmechanismus 52 kann auch mindestens ein elastisches Element 54 haben, wie etwa eine Rückholfeder, das den jeweiligen Kräften des ersten und zweiten Magnetschalters 52-1, 52-2 entgegenwirkt. Obwohl die elastischen Elemente 54 als zwei einzelne Rückholfedern dargestellt sind, je eine pro Magnetschalter 52-1, 52-2, ist auch ein einzelnes ringförmiges elastisches Element außen um das untere Gehäuse 42 herum verlaufend und gleichzeitig auf jeden Magnetschalter einwirkend vorstellbar. Dementsprechend ermöglicht in einer derartigen Ausführungsform dieses eine elastische Element 54 das Zurückziehen der jeweiligen ersten und zweiten Halbmanschette 48-1, 48-2 aus der Vertiefung 50, um so den Kolben 46 für eine ungehinderte Bewegung freizugeben, wenn der erste und zweite Magnetschalter 52-1, 52-2 stromlos sind.
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Eine entgegengesetzte Steuerungsstrategie, bei der die Kräfte von mindestens einem elastischen Element 54 den Kolben 46 in der spezifischen vorbestimmten Position P1 arretieren, ist ebenso vorstellbar. Dementsprechend kann in einer solchen alternativen Ausführungsform das Zurückziehen der jeweiligen ersten und zweiten Halbmanschette 48-1, 48-2 aus der Vertiefung 50 zur Freigabe des Kolbens 46 durch Stromzufuhr zum jeweiligen ersten und zweiten Magnetschalter 52-1, 52-2 realisiert werden, indem dadurch die Arretierkraft des elastischen Elements 54 aufgehoben wird. Wie in den 6 und 7 dargestellt, können die Halbmanschetten 48-1, 48-2 für die Gleitbewegung in Relation zum unteren Gehäuse 42 in speziellen Kanälen 45 geführt werden. Die Kanäle 45 können zumindest teilweise sowohl im unteren und oberen Gehäuse 42, 44 vorhanden sein (dargestellt in den 3-5) oder vollständig im unteren Gehäuse 42 (dargestellt in den 6-7).
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Der erste und der zweite Magnetschalter 52-1, 52-2 können jeweils auf dem oberen Gehäuse 44 des Stellglieds 40 befestigt sein. Zusätzlich können der erste und der zweite Magnetschalter 52-1, 52-2 durch das untere Gehäuse 42 dank einer deckungsgleichen Öffnung 56 im unteren und oberen Gehäuse 44 eingreifen. Das untere Gehäuse 42 kann am oberen Gehäuse 44 befestigt sein und an der Öffnung 56 über geeignete Befestigungsmittel, wie eine Schweißnaht oder komplementäre Gewinde (nicht dargestellt) versiegelt werden. Zusätzlich kann das obere Gehäuse 44 ein erstes Dichtelement 58 enthalten, um das obere Gehäuse 44 gegen den Kolben 46 abzudichten.
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Das Stellglied 40 kann im Kolben 46 auch eine Führungshülse 60 zur Führung des Kolbens während seiner Bewegung relativ zum unteren und oberen Gehäuse 42, 44 haben. Das untere Gehäuse 42 kann ein zweites Dichtelement 62 enthalten, das die Führungshülse 60 gegen das untere Gehäuse abdichtet. Wie dargestellt, kann das untere Gehäuse 42 die Tasche 64 umfassen, die durch die Führungshülse 60 begrenzt wird und dafür ausgelegt ist, den Kolben 46 so aufzunehmen, dass er sich innerhalb der Tasche bewegen kann. Das Stellglied 40 hat zusätzlich einen Federsitz 66, der eine Reaktionsfläche für die Feder 38 bereitstellt, während sich der Stoßdämpfer 68 durch die Führungshülse 60 erstreckt. Obwohl der Federsitz 66 hier als am Kolben 46 befestigt dargestellt wird, spricht nichts dagegen, dass das Stellglied 40 auch so gestaltet sein kann, dass der Federsitz sich am unteren Gehäuse 42 befindet und das Stellglied im Fahrzeug 10 andersherum verbaut ist, um eine solche Ausführungsform zu ermöglichen. Das zum Stellglied 40 gelieferte druckbeaufschlagte Fluid 35 wird in die Tasche 64 zur selektiven Ausdehnung und Schrumpfung von deren Volumen geleitet, wodurch sich die Höhe H der Karosserie 12 in Relation zur Straßenoberfläche 13 an der jeweiligen Fahrwerksecke 28 verkleinert und vergrößert.
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Das Fahrzeug 10 kann erste Sensoren 70 zur Erfassung der Höhe H der Karosserie 12 in Relation zur Fahrbahnoberfläche 13 an einzelnen Fahrwerksecken 28 haben. Insofern kann das Fahrzeug 10 einen solchen ersten Sensor 70 für jede Fahrwerksecke 28 haben. Jeder der ersten Sensoren 70 kann spezifisch dafür konfiguriert sein, den Abstand des ersten Sensors 70 zur Fahrbahnoberfläche 13 zu erfassen. Weiterhin kann die Steuerung 36 dafür konfiguriert sein, vom ersten Sensor 70 das Signal bezüglich der Höhe H der Karosserie 12 zu empfangen und den Betätigungsmechanismus 52 zu regulieren, um über die Verriegelungsvorrichtung 48, z.B. mit der ersten und zweiten Halbmanschette 48-1, 48-2, den Kolben 46 in der vorbestimmten Position P1 zu arretieren und freizugeben. Eine solche Arretierung des Kolbens 46 in der vorbestimmten Position kann zur Aufrechterhaltung einer bestimmten oder vordefinierten Höhe H des Fahrzeugs dienen, um unabhängig vom Betriebszustand der Pumpe 34 einen ausfallsicheren Modus zu haben.
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Die Steuerung 36 kann dafür programmiert werden, den Betätigungsmechanismus 52 anzusteuern, beispielsweise durch die Betätigung des ersten und zweiten Magnetschalters 52-1, 52-2, um den Kolben 46 entweder in der vorbestimmten Position P1 zu arretieren oder aus dieser freizugeben, je nach der gewählten Steuerungsstrategie, wie zuvor erörtert. Dementsprechend kann das Fahrwerkssystem 24 eine mechanisch gehaltene Bodenfreiheit H ohne die Abstimmung des Drucks des Fluids 35 mit der Last der Feder 38 und dem Gewicht der Karosserie 12 erreichen. Jede der mechanisch gehaltenen vorbestimmten Positionen P1 für die Bodenfreiheit H gemäß der vorstehenden Erörterung kann als Standardposition verwendet werden und ist manuell durch einen Fahrer des Fahrzeugs 10 oder automatisch durch die Steuerung 36 wählbar.
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Um den Betrieb des Fahrwerkssystem 24 zu regulieren, ist die Steuerung 36 dafür programmiert, zu bestimmen, ob eine Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H auf eine andere Sollbodenfreiheit an einer der Fahrwerksecken 28 erforderlich ist und somit realisiert werden sollte. Ob die vorliegende Bodenfreiheit H an einer oder allen individuellen Fahrwerksecke(n) 28 in eine andere Sollbodenfreiheit geändert werden soll, kann davon abhängen, ob das Fahrzeug 10 eine bestimmte Operation durchführen soll, beispielsweise bei einer Fahrgeschwindigkeit und/oder unter bestimmten Straßenbedingungen, wie Wasserdurchfahrten oder das Fahren auf einer Oberfläche 13 mit einem unebenem Geländeprofil.
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Die Steuerung 36 ist ferner so programmiert, dass sie einen durch die Verriegelungsvorrichtung 48 arretierten Kolben 46 erkennen kann. Ob der Kolben 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 arretiert ist, kann basierend auf einer zuvor erfolgten Signalübermittlung der Steuerung 36 zur Aktivierung der Verriegelungsvorrichtung 48, um den Kolben 46 in einer vorbestimmten Position P1 zu fixieren, ermittelt werden. Alternativ kann eine Arretierung des Kolbens 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 durch ein Rückkopplungssignal vom ersten und zweiten Magnetschalter 52-1, 52-2 an die Steuerung 36 ermittelt werden, das deren Position in Relation zum Kolben anzeigt. Die Steuerung 36 ist auch dafür programmiert, den arretierten Kolben 46 über die Verriegelungsvorrichtung 48 freizugeben, wenn eine Veränderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der jeweiligen Fahrwerksecke 28 erforderlich ist. Zur Freigabe des Kolbens 46 über die Verriegelungsvorrichtung 48 kann die Steuerung 36 so programmiert sein, dass sie z.B. den Betätigungsmechanismus 52 ansteuert, um den ersten und zweiten Magnetschalter 52-1, 52-2 zu betätigen, die dann den Kolben 46 aus der vordefinierten Position P1 freigeben, wie zuvor erörtert. Dementsprechend kann das Stellglied 40 nach der Freigabe des Kolbens 46 zusätzliches Fluid 35 aufnehmen oder in der Tasche 64 enthaltenes Fluid ausstoßen.
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Die Steuerung 36 kann auch dafür programmiert sein, eine Kraft F1 auf die Verriegelungsvorrichtung 48 in der vorbestimmten Position P1 vor der Freigabe des Kolbens 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 zu bestimmen. Die Bestimmung der Kraft F1 kann auf der Beurteilung der durch die Feder 38 erzeugten Last und auf dem Gewicht der Karosserie 12 im Gegenspiel zu dem Druck im Stellglied 40 in der vorbestimmten Position P1 beruhen, sowie anderen Faktoren, die eine erforderliche Last zur Lösung der ersten und zweiten Halbmanschette 48-1, 48-2 aus der Vertiefung 50 beeinflussen. Die Steuerung 36 kann zusätzlich dafür programmiert sein, einen ersten Solldruck 69 für die Pumpe 34 basierend auf der festgestellten Kraft F1 (gezeigt in 3) festzulegen. Der Wert des ersten Solldrucks 69 kann gezielt angewählt werden, um die Verriegelungsvorrichtung 48 für ein erleichtertes Herausziehen aus der Vertiefung 50 zu entlasten, also der Kraft der Feder 38 und dem Gewicht der Karosserie 12 entgegenzuwirken, ohne jedoch die Verriegelungsvorrichtung hydraulisch in eine entgegengesetzte Richtung zu belasten. Der erste Solldruck 69 kann empirisch für verschiedene Höhen der Karosserie 12 festgelegt und für die Steuerung 36 in Form einer Nachschlagtabelle programmiert werden. Der erste Solldruck 69 kann auch über einen rechnerischen Algorithmus für die Steuerung 36 programmiert werden, der Zugriff ist in Echtzeit möglich. Die Fluidpumpe 34 kann über die Steuerung 36 betätigt werden, um den ersten Solldruck 69 für die Freigabe des Kolbens 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 zu erreichen.
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Weiterhin ist die Steuerung 36 so programmiert, die Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der spezifischen Fahrwerksecke 28 zu ändern, nachdem der Kolben 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 gelöst worden ist. Das Ändern der Bodenfreiheit H wird von der Steuerung 36 durch eine selektive Aktivierung der Fluidpumpe 34 in Echtzeit erreicht. Die Regulierung der Fluidpumpe 34 kann durch das Anlegen einer bestimmten Stromspannung oder Befehle zur Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit der Pumpe für die Anlieferung des Fluids 35 zum Stellglied 40 umgesetzt werden. Die spezifische Regulierung der Fluidpumpe 34 kann von der Sollbodenfreiheit H abhängen, von bestimmten Straßenbedingungen, wie dem Profil der Fahrbahnoberfläche 13, z.B. ob das Fahrzeug in unebenem Gelände fährt, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und der allgemeinen Leistung, die der Fahrer des Fahrzeugs erwartet.
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Die Steuerung 36 kann durch Kommunikation mit dem/den ersten Sensor(en) 70 auch zur Überwachung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an jede Fahrwerksecke 28 ausgelegt sein. Zusätzlich kann die Steuerung 36 so konfiguriert werden, dass sie anhand der überwachten Bodenfreiheit ermitteln kann, ob als Reaktion darauf eine Anpassung der Bodenfreiheit H an einer der Fahrwerksecken 28 erforderlich ist. Weiterhin kann die Steuerung 36 dafür ausgelegt sein, eine Anforderung zur Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der/den Fahrwerksecke(n) 28 zu erhalten. Zusätzlich zu der erhaltenen Anforderung einer Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H kann die Steuerung 36 dafür ausgelegt sein, zu bestimmen, ob die Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs erforderlich ist. Das Fahrzeug 10 kann auch im Rahmen der Benutzerschnittstelle einen manuellen Schalter 72 (gezeigt in 1) in operativer Verbindung mit der Steuerung 36 haben. Der manuelle Schalter 72 kann in der Fahrgastzelle 74 des Fahrzeugs 10 in der Nähe des Fahrers untergebracht sein, beispielsweise am Lenkrad 76. Der manuelle Schalter 72 kann so konfiguriert werden, dass er die Anforderung der Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der/den Fahrwerksecke(n) 28 durch den Bediener des Fahrzeugs erkennt und an die Steuerung 36 weitergibt.
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Wie in 1 abgebildet, kann das Fahrzeug 10 außerdem einen zweiten Sensor 78 haben, dessen Aufgabe die Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Weiterleitung des Ergebnisses an die Steuerung 36 ist. Die Steuerung 36 kann so konfiguriert werden, dass sie als Reaktion auf eine erkannte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 automatisch die Anweisung zur Änderung der Bodenfreiheit H an einer beliebigen Fahrwerksecke 28 gibt. Die Programmierung der Steuerung 36 kann einem Algorithmus oder ein Unterprogramm zum Abgleich der Anforderung auf Änderung der Bodenfreiheit H mit der erfassten Geschwindigkeit enthalten. Beispielsweise kann die Steuerung 36 die Erhöhung einer Bodenfreiheit H verhindern, wenn die erfasste Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 über einem vorbestimmten Wert 80 liegt, wie z.B. schneller als 80 km/h), um ein gutes Handling bei hoher Geschwindigkeit zu gewährleisten und die Kraftstoffeffizienz zu maximieren. Auf der anderen Seite kann die Steuerung 36 die Bodenfreiheit H erhöhen, wenn die erfasste Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unter dem vorbestimmten Wert liegt, z.B. bei Parkmanövern des Fahrzeugs. Zusätzlich kann die Steuerung dafür programmiert werden, den Kolben 46 automatisch über die Verriegelungsvorrichtung 48 freizugeben und somit die Bodenfreiheit des Fahrzeugs H auf die Minimalposition P2 an einer oder allen Fahrwerksecke(n) 28 abzusenken, nachdem das Fahrzeug 10 zum Stillstand gekommen ist und ein Parkmodus im Getriebe 18 ausgewählt wurde um die Insassen aussteigen zu lassen.
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Das Fahrzeug 10 kann auch einen Druckschalter 82 haben, der den Druck des von der Pumpe 34 beförderten druckbeaufschlagten Fluids 35 begrenzt. Die Steuerung 36 kann zusätzlich für die Regulierung des Druckschalters 82 ausgelegt sein. Beispielsweise kann der Druckschalter 82 zur Festsetzung des zuvor erörterten Solldrucks 69 verwendet werden, um die Verriegelungsvorrichtung 48 zu entlasten und so die Freigabe des Kolbens 46 zu ermöglichen. Dementsprechend kann über den Druckschalter 82 vor Inbetriebnahme der Fluidpumpe 34 der erste Solldruck 69 oder ein zweiter Solldruck 84 zur Erreichung einer bestimmten Bodenfreiheit H gesetzt werden. Dementsprechend kann die Steuerung 36 so konfiguriert werden, dass sie die Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der/den Fahrwerksecke(n) 28 durch die Aktivierung der Pumpe 34 zum Aufbau des zweiten Solldrucks 84 erhöht. Das Fahrzeug 10 kann ein Ablassventil 86 in Fließverbindung mit dem Stellglied 40 haben. Die Steuerung 36 kann weiterhin so konfiguriert werden, dass sie durch Öffnen des Ablassventils 86 das druckbeaufschlagte Fluid 35 aus dem Stellglied 40 austreten lässt, um die Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der/den Fahrwerksecke(n) 28 zu senken. Das Fahrwerkssystem 24 kann ein einzelnes, zentrales Ablassventil 86 haben (gezeigt in 1), oder mehrere Ablassventile, jeweils mit einem bestimmten Stellglied 40 assoziiert (gezeigt in 2).
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8 zeigt ein Verfahren 90 zur Steuerung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der Fahrwerksecke 28, zuvor mit Bezug auf die 1-7 beschrieben. Das Verfahren 90 beginnt im Kasten 92 mit der Bestimmung, ob eine Änderung der Bodenfreiheit H an einer bestimmten Fahrwerksecke 28 erforderlich ist. Das Verfahren 90 geht dann von 92 zu 94 über, hier stellt das Verfahren fest, ob der Kolben 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 arretiert ist. Nach Kasten 94 fährt das Verfahren 90 mit Kasten 96 fort. Im Kasten 96 gehört zum Verfahren 90 die Freigabe des Kolbens 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48, wenn der Kolben durch die Verriegelungsvorrichtung 48 arretiert ist, und die Änderung der der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der Fahrwerksecke 28 erforderlich ist. Im Kasten 96 kann das Verfahren 90 zusätzlich den Betrieb der Fluidpumpe 34 unter dem Solldruck 69 zur Entlastung der Verriegelungsvorrichtung 48 vor der Freigabe des Kolbens 46 einschließen. Nach dem Kasten 96 fährt das Verfahren 90 bei 98 fort. Im Kasten 98 gehört zu dem Verfahren 90 die Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an der Fahrwerksecke 28, nachdem der Kolben 46 durch die Verriegelungsvorrichtung 48 freigegeben wurde. Danach fährt das Verfahren 90 mit dem Kasten 100 fort.
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Gemäß der Offenbarung kann das Verfahren entweder vor oder jeweils nach einem der Kästen 92- 98, im Kasten 92A des Verfahrens 90 eine Überwachung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an jeder der Fahrwerksecken 28 einschließen, beispielsweise anhand der Kommunikation zwischen der Steuerung 36 und dem/den ersten Sensor(en) 70. Eine derartige Überwachung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H kann beispielsweise bei der Ermittlung verwendet werden, ob eine Veränderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H erforderlich ist. Zusätzlich kann das Verfahren 90 im Kasten 92B vor dem Kasten 92 den Erhalt einer Anforderung über die Steuerung 36 umfassen, die Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an einer oder allen der Fahrwerksecken 28 zu ändern, beispielsweise über den manuellen Schalter 72 im Rahmen der Benutzerschnittstelle. Alternativ kann das Verfahren 90 im Kasten 92C vor dem Kasten 92 als Reaktion auf Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 durch den zweiten Sensor 78, wie zuvor mit Bezug auf die 1-7 erörtert, über die Steuerung 36 automatisch eine Anforderung zur Änderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs H an einer oder allen der Fahrwerksecken 28 generieren.
