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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugaufhängungssystem und insbesondere ein sekundäres Stellsystem für das Fahrzeugaufhängungssystem.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge verwenden typischerweise Aufhängungssysteme, die im Allgemeinen ein System von Federn, Dämpfern, auch als Stoßdämpfer bekannt und Gestänge beinhalten, die eine Fahrzeugkarosserie mit den Rädern des Fahrzeugs verbinden. Der Großteil der Kräfte, die auf die Fahrzeugkarosserie wirken, wird durch stellenweisen Kontakt zwischen Straße und den Reifen übertragen. Eine der Hauptaufgaben eines Fahrzeugaufhängungssystems ist das Beibehalten des Kontakts zwischen den Straßenrädern des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche und Dämpfen der Bewegung einer gefederten Masse des Fahrzeuges, das eine weichere Fahrt ermöglicht. Zusätzlich beeinflusst die Auslegung der Aufhängung auch die Höhe des Fahrzeugaufbaus bezogen auf die Fahrbahn.
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Fahrzeugaufhängungssysteme tragen im Allgemeinen zu(r)(m) Fahrzeugstraßenhaftung/Handling und Bremsen bei und sorgen für einen besseren Komfort und eine vernünftige Isolierung von Straßenlärm, Stößen und Vibrationen an die Fahrzeuginsassen. Weil diese Ziele im Allgemeinen im Widerspruch stehen, besteht die Abstimmung von Aufhängungen darin, einen Kompromiss zu finden, der für jeden Zweck des Fahrzeugs geeignet ist. Einige Aufhängungssysteme sind passiv, sodass Vorlast, Federhärte und Höhenstand des Fahrzeugs nicht verstellbare, einzeln vorher festgelegte Werte sind, die vom Design der Dämpferanordnung abhängen. In einigen Systemen sind Vorlast, Federhärte und Höhenstand variabel, aber nicht alle auf eine steuerbare Weise. Andere Aufhängungssysteme werden aktiv gesteuert, sodass die Federhärte oder Vorlast des Fahrzeugs variiert werden kann.
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DE 10 2004 056 610 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines aktiven Fahrwerksystems, wobei eine Sensoreinrichtung zum Erfassen von Fahrzeugbeschleunigungen vorgesehen ist. Hierbei ist ein aktiv verdrehbarer Aktuator über eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Steuereinrichtung derart verdrehbar, dass während des Betriebs auftretende Karosserietorsionsschwingungen minimiert werden. Weiterer Stand der Technik ist aus
DE 10 2014 111 799 A1 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem verbesserten sekundären Stellsystem bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Ein Fahrzeug beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie mit einem Aufbau und ein Rad, das Kontakt mit einer Straßenoberfläche hält. Ein Aufhängungssystem stützt die Struktur des Fahrzeugs und beinhaltet mindestens eine Aufhängungseckanordnung, die das Rad an den Aufbau verbindet und konfiguriert ist, um Kontakt zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche zu halten. Ein sekundäres Stellsystem wirkt mit dem Aufhängungssystem zusammen und ist selektiv zum Ändern mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft betreibbar.
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Das sekundäre Stellsystem beinhaltet mindestens eine Stellvorrichtung, die operativ mit dem Aufbau an einem ersten Ende und mindestens der einen Aufhängungseckanordnung an einem zweiten Ende zum selektiven Ändern der mindestens einen vordefinierten Fahrzeugbetriebseigenschaft verbunden ist. Eine Federanordnung ist in Fluidverbindung mit der mindestens einen Stellvorrichtung und wird selektiv betätigt zum Einstellen einer Menge an Fluid in der mindestens einen Stellvorrichtung zum selektiven Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft.
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Die mindestens eine Aufhängungseckanordnung umfasst ferner einen Achsschenkel, der konfiguriert ist, dass das Rad operativ mit dem Aufbau über mindestens ein erstes Aufhängungsverbindungsglied, ein zweites Aufhängungsverbindungsglied und einen Dämpfer, der operativ mit dem Achsschenkel und des Aufbaus zum Dämpfen der am Rad erzeugten Kräfte verbunden ist, wenn das Fahrzeug auf der Fahrbahnoberfläche fährt. Die mindestens eine Stellvorrichtung definiert eine Kammer, die das Fluid aufnimmt und einen Kolben innerhalb der Kammer zum Teilen der Kammer in einen ersten Kammerabschnitt. Der Kolben ist selektiv innerhalb der Kammer entlang einer Achse zum selektiven Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft bewegbar.
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Die mindestens eine Stellvorrichtung umfasst ferner eine Stange mit einem ersten Ende, die am Kolben befestigt ist und sich von dem ersten Ende der Kammer und einem zweiten Ende an einem Abschnitt des Aufbaus feststellbar erstreckt. Die Federanordnung umfasst ferner ein Gehäuse, mindestens ein elastisches Element innerhalb des Gehäuses angeordnet zwischen einer ersten Lage und einer oder mehreren zweiten Lagen und einem oder mehreren Kanälen, die innerhalb des Gehäuses im Zusammenwirken mit dem mindestens einen elastischen Element gebildet sind. Ein Vorspannmechanismus verläuft durch den einen oder mehrere Kanäle und ist funktionell mit der Vielzahl von Zwischenscheiben zum selektiven Einstellen des mindestens einen elastischen Elements zwischen der ersten Lage und einer oder mehreren zweiten Lagen zum Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft verbunden.
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Das mindestens eine elastische Element umfasst ferner mehrere Zwischenscheiben, die in dem Gehäuse als mehrere angeordnete Stapel von Zwischenscheibe und mit einer flachen konischen Verjüngung zum Bereitstellen von exakter Toleranz für das Steuern der Aufhängungsverstellungssteuerung angeordnet sind. Das mindestens eine elastische Element kann auch ein Federmedium einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf eine Schraubenfeder, eine Wellenfeder, eine Ziehharmonikafeder, eine pneumatische Feder und ein elastomeres Element umfassen. Die verstellbare mindestens eine vordefinierte Eigenschaft ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus variabler Steifigkeit, Vorspannungs-Bodenfreiheit und Vorspannungs-Beladungskompensation der Federanordnung.
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Der eine oder mehrere Kanäle im Gehäuse umfasst ferner einen ersten zentralen Kanal in und sich mindestens teilweise durch ein Inneres des Gehäuses erstreckend zum Aufnehmen des Vorspannmechanismus und eine Anordnung zweiter Kanäle zum Zusammenwirken und Aufnehmen des mindestens einen elastischen Elements, wenn das mindestens eine elastische Element auf die eine oder mehrere zweiten Lagen eingestellt wird. Ein Verschlussmechanismus wirkt mit und greift in das mindestens eine elastische Element ein, um eine erhöhte Geschwindigkeit in dem sekundären Stellsystem durch Ausschließen eines Teils des mindestens einen elastischen Elements zu bilden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug mit einem Aufbau und einem Rad zum Kontakthalten mit einer Straßenoberfläche mindestens eine Aufhängungseckanordnung, die das Rad an den Aufbau verbindet und konfiguriert ist zum Kontakthalten zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche. Ein sekundäres Stellsystem wirkt mit dem Aufhängungssystem zusammen und ist selektiv betreibbar zum Ändern mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft.
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Das sekundäre Stellsystem beinhaltet mindestens eine Stellvorrichtung, die operativ mit dem Aufbau an einem ersten Ende verbunden ist und die mindestens eine Aufhängungseckanordnung an einem zweiten Ende zum selektiven Ändern mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft. Eine Federanordnung ist in Fluidverbindung mit der mindestens einen Stellvorrichtung und wird selektiv betätigt zum Einstellen einer Menge an Fluid in der mindestens einen Stellvorrichtung zum selektiven Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft. Die mindestens eine Aufhängungseckanordnung umfasst ferner einen Achsschenkel, der konfiguriert ist, dass das Rad operativ mit dem Aufbau über eine erste Aufhängungsverbindung und eine zweite Aufhängungsverbindung und eine Dämpferanordnung, die operativ mit dem Achsschenkel und dem Aufbau zum Dämpfen von erzeugten Kräften, wenn das Fahrzeug auf der Fahrbahnoberfläche fährt, verbunden ist.
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Die Federanordnung umfasst ferner ein Gehäuse, mindestens ein elastisches Element, das innerhalb des Gehäuses zwischen einer ersten Lage und einer oder mehrere zweiten Lagen angeordnet ist, einen ersten Kanal, der sich mindestens teilweise durch ein Inneres des Gehäuses erstreckt und eine Anordnung zweiter Kanäle, die konfiguriert ist zum Zusammenwirken und Aufnehmen des mindestens einen elastischen Elements, wenn mindestens ein elastisches Element auf die eine oder mehreren zweiten Lagen eingestellt ist. Ein Vorspannmechanismus verläuft durch den ersten Kanal und ist betrieblich verbunden mit dem mindestens einen elastischen Element zum selektiven Einstellen des mindestens einen elastischen Elements zwischen der ersten Lage und einer oder mehreren zweiten Lagen zum Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft.
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Ein Verschlussmechanismus wirkt mit einem und greift in mindestens ein elastisches Element ein zum Bilden einer erhöhten Rate im sekundären Stellsystem durch Ausschließen eines Teils des mindestens eins elastischen Elements. Das mindestens eine elastische Element umfasst ferner ein Federmedium einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf eine Schraubenfeder, eine Wellenfeder, eine Ziehharmonikafeder, eine pneumatische Feder und ein elastomeres Element. Die verstellbare mindestens eine vordefinierte Eigenschaft ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus unterschiedlicher Steifigkeit, Vorspannungs-Bodenfreiheit und Vorspannungs-Beladungskompensation der Federanordnung.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein sekundäres Stellsystem zur Verwendung mit einem Aufhängungssystem eines Fahrzeugs betreibbar zum selektiven Ändern mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft mindestens eine Stellvorrichtung, die feststellbar ist an einem Abschnitt des Fahrzeugs. Die mindestens eine Stellvorrichtung definiert eine Kammer, die ein Fluid und einen Kolben aufnimmt, die innerhalb der Kammer angeordnet sind zum Teilen der Kammer in einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt. Der Kolben ist selektiv bewegbar innerhalb der Kammer entlang einer Achse zum selektiven Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft.
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Eine Federanordnung ist in Fließverbindung mit der mindestens einen Stellvorrichtung zum selektiven Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft. Die Federanordnung beinhaltet ein Gehäuse, mindestens ein elastisches Element innerhalb des Gehäuses angeordnet zwischen einer ersten Lage und einer oder mehreren zweiten Lagen und einem ersten Kanal, der zentral im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und sich mindestens teilweise hierdurch erstreckt. Eine Anordnung zweiter Kanäle ist konfiguriert zum Zusammenwirken und Aufnehmen des mindestens einen elastischen Elements, wenn das mindestens eine elastische Element angeordnet ist zwischen einer oder mehreren zweiten Lagen. Ein Vorspannmechanismus verläuft durch den ersten Kanal und ist betrieblich verbunden mit dem mindestens einen elastischen Element zum selektiven Einstellen des mindestens einen elastischen Elements zwischen der ersten Lage und einer oder mehrerer zweiten Lagen zum Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft.
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Ein Verschlussmechanismus wirkt zusammen mit und greift in das mindestens eine elastische Element zum Bilden einer erhöhten Rate im sekundären Stellsystem durch Ausschließen eines Teils des mindestens einen elastischen Elements. Das mindestens eine elastische Element umfasst ferner ein Federmedium einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf eine Schraubenfeder, eine Wellenfeder, eine Ziehharmonika-Feder, eine pneumatische Feder und ein elastomeres Element. Die verstellbare mindestens eine vordefinierte Betriebseigenschaft ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus unterschiedlicher Steifigkeit, Vorspannungs-Bodenfreiheit und Vorspannungs-Beladungskompensation der Federanordnung.
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Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der bevorzugten und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Patentansprüchen definiert, unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen hervor.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Aufhängungssystem gemäß der Erfindung;
- 2 ist eine schematische Darstellung in Teilseitenansicht eines Teils eines Fahrzeugs, das ein Fahrzeugkomplettrad und das Aufhängungssystem mit dem Komplettrad teilweise schemenhaft dargestellt zeigt;
- 3 ist eine schematische fragmentarische Seitenansicht eines Fahrzeugrades mit der Aufhängungsecke und einem sekundären Stellsystem, das mit dem Fahrzeug gekoppelt ist;
- 4 ist eine schematische Darstellung des sekundären Stellsystems für das Aufhängungssystem für ein Fahrzeug;
- 5 ist eine schematische Ansicht einer Federanordnung zum Verwenden im sekundären Stellsystem;
- 6 ist eine schematische Darstellung der Federanordnung in einer ersten oder offenen Lage; und
- 7 ist eine schematische Darstellung der Eine Federanordnung in mindestens einer zweiten oder eingefederten Lage.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn möglich, werden die gleichen oder ähnliche Verweisziffern in den Zeichnungen und der Beschreibung für gleiche oder ähnliche Teile oder Schritte verwendet. Die Zeichnungen sind vereinfacht und nicht im exakten Maßstab dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit werden Richtungsbezeichnungen wie oben, unten, links, rechts, nach oben, über, unter, unterhalb, hinten und vom mit Bezug auf die Zeichnungen verwendet. Diese und ähnliche richtungsweisende Begriffe sind in keiner Weise zur Begrenzung des Umfangs der Offenbarung auszulegen.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 10, das eine Karosserie 12 beinhaltet. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug wie ein PKW, ein Sportwagen, ein Lastwagen usw. sein. Weiterhin kann das Fahrzeug 10 ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Motor-Generatoren sein. Darüber hinaus kann das Fahrzeug 10 ein elektrisches Fahrzeug sein, das einen oder mehrere Motor-Generatoren verwendet und über keinen Verbrennungsmotor verfügt. Als weiteres Beispiel kann das Fahrzeug 10 ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor sein, das über keine(n) Motor-Generator(en) verfügt. Es versteht sich von selbst, dass es sich bei dem Fahrzeug 10 alternativ um ein nicht automobiles Fahrzeug handeln kann.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 14, der konfiguriert ist zum Antreiben des Fahrzeugs. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der Antriebsstrang 14 einen Motor 16 und ein Getriebe 18. Der Antriebsstrang 14 kann auch einen oder mehrere Motoren/Generatoren und eine Brennstoffzelle beinhalten, die beide nicht gezeigt sind, jedoch würde eine Antriebsstrangkonfiguration, die derartige Vorrichtungen verwendet, von Fachleuten auf dem Gebiet erkannt werden.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch eine Vielzahl von Straßenrädern, die Vorderräder 20 und Hinterräder 22 beinhalten. Obwohl vier Räder, d. h. ein Paar Vorderräder 20 und ein Paar Hinterräder 22, in 1 dargestellt sind, ist auch ein Fahrzeug mit weniger oder mit mehreren Rädern vorgesehen. Ein Fahrzeugaufhängungssystem 24 verbindet betrieblich den Aufbau 13 der Karosserie 12 mit den Vorder- und Hinterrädern 20, 22 zum Aufrechterhalten des Kontakts zwischen den Rädern 20, 22 und einer Fahrbahnoberfläche 11 sowie zum Aufrechterhalten der Handhabung des Fahrzeugs 10. Der Aufbau 13 kann jede beliebige Komponente einer gefederten Masse des Fahrzeugs 10 sein, zu der unter anderem auch der Körper, der Rahmen, der Unterrahmen, die Karosserie, die äußere Hülle oder jede beliebige lasttragende Komponente gehört, die von einem Aufhängungssystem 24 unterstützt wird.
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Das Aufhängungssystem 24 dämpft die Bewegung des Aufbaus 13, während das Fahrzeug 10 sich auf einer Straße 11 fortbewegt, zum Bereitstellen einer komfortableren Fahrt. Weiterhin kann das Aufhängungssystem 24 Steuern und Dämpfen der ungefederten Massen im Aufhängungssystem 24 bezogen auf die Karosserie 12 bereitstellen. Das Aufhängungssystem 24 kann zum Ändern der Steifigkeit der Fahrt des Fahrzeugs 10 durch Einstellen einer Federhärte des Aufhängungssystems 24 eingestellt werden. Zusätzlich kann das Aufhängungssystem 24 die Höhe des Fahrzeugs durch Versetzen des Aufbaus 13 näher an die oder weg von der Straßenoberfläche 11 durch Einstellen einer Vorspannung des Aufhängungssystems 24 einstellen.
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Das Aufhängungssystem 24 kann mindestens eine Aufhängungseckanordnung 34 beinhalten, die ein erstes Aufhängungsverbindungsglied 26 und ein zweites Aufhängungsverbindungsglied 28 beinhaltet. Es ist vorgesehen, dass das erste Aufhängungsverbindungsglied 26 ein erstes Aufhängungsverbindungsglied 26 sein kann, während das zweite Aufhängungsverbindungsglied 28 ein zweites Aufhängungsverbindungsglied 28 sein kann. Jedoch, versteht sich, dass die mindestens eine Aufhängungseckanordnung 34 entweder mit dem Aufhängungsverbindungsglied 26, 28 verbunden sein kann und über alternative Aufhängungsverbindungsglieder oder in einer parallelen Beziehung verbunden sein können.
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Das Aufhängungssystem 24 kann weiterhin einen Stoßdämpfer oder eine Dämpferanordnung 30 und eine Feder 32 beinhalten, die mit jedem der vorderen und hinteren Räder 20, 22 verbunden ist. Zum Zwecke der Klarheit wird die Konfiguration als Aufhängungsecke im Allgemeinen bezeichnet mit den Bezugszeichen 34 und 36. Das Aufhängungssystem 24 beinhaltet eine Vielzahl von Achsschenkeln 38, die jeweils konfiguriert sind zum Abstützen eines jeweiliges Straßenrads 20, 22 über eine Radnabe und eine Lageranordnung (nicht gezeigt). Jeder Achsschenkel 38 kann operativ mit dem Aufbau 13 der Fahrzeugkarosserie 12 über das erste Aufhängungsverbindungsglied 26 und das zweite Aufhängungsverbindungsglied 28 verbunden sein und seine Bewegung kann in Reaktion auf Straßeneinwirken gesteuert werden von einem oder mehrere oder einer Kombination eines Stoßdämpfers oder einer Dämpferanordnung 30, einer Feder 32 und/oder einer Strebe. Die Dämpferanordnung 30 kann konfiguriert sein zum Mildern oder Dämpfen von an den Rädern 20, 22 erzeugten Kräften beim Fahren des Fahrzeugs 10 auf der Straßenoberfläche 11.
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In einigen Ausführungsformen kann die Dämpferanordnung 30 mit dem Aufbau 13 in unterschiedlichen Richtungen zusammenwirken, von denen manche als ein Kurz-Lang-Arm (SLA)-Aufhängungssystem, eine Starrachsenaufhängung, eine Multi-Verbindungaufhängung, Streben oder als eine geeignete Aufhängungssystem-24-Anordnung jeglicher Art bezeichnet werden. Demzufolge kann die Dämpferanordnung 30 an den Achsschenkel 38 und den Aufbau 13 in Aufhängungsanordnungen wie etwa der SLA-Aufhängung, der Starrachsenaufhängung, der Multi-Verbindungaufhängung, Streben usw. gekoppelt oder verbunden werden.
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Bezugnehmend auf 3 ist die Dämpferanordnung 30 zwischen dem Rad 20 und dem Aufbau 13 des Fahrzeugs 10 untergebracht. Die Merkmale der Dämpferanordnung 30 sind ausgebildet zum kompakten Unterbringen der Dämpferanordnung 30, um den zwischen dem Rad 20 und dem Aufbau 13 des Fahrzeugs 12 aufgewendeten Abstand so gering wie möglich zu halten. Die Dämpferanordnung 30 kann optional eine Schraubenfeder 32 beinhalten. Die Schraubenfeder 32 kann sich an jedem geeigneten Ort befinden, wenn sie verwendet wird. Die Schraubenfeder 32 kann das Gehäuse der Dämpferanordnung 30 in bestimmten Ausführungsformen umgeben. In anderen Konfigurationen umschließt die Schraubenfeder 32 das Gehäuse der Dämpferanordnung 30 nicht.
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Die Dämpferanordnung 30 ermöglicht aktives oder adaptives Steuern der Vorspannung, Federhärte und Bodenfreiheit wie hier beschrieben und kann an einem nicht drehenden Nabenabschnitt des Komplettrads des Fahrzeugs 10 befestigt sein. Wenn das Fahrzeug 10 über eine Straße fährt, können Kräfte infolge unebenen Straßenoberfläche durch die Dämpferanordnung 30 zum im Wesentlichen Ableiten der Energie ohne übermäßiges Übertragen von Kräften auf die Fahrzeugkarosserie 12 gedämpft werden, was eine sanfte Fahrt für die Fahrzeuginsassen sicherstellt.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beinhaltet das Fahrzeug 10 und genauer das Aufhängungssystem 24 ein sekundäres Stellsystem, im Allgemeinen bezeichnet Referenznummer 40, das unabhängig von oder parallel mit dem Aufhängungssystem 24 arbeitet oder damit zusammenwirkt. Das sekundäre Stellsystem 40 beinhaltet mindestens eine Stellvorrichtung 42, die mit einer oder mehrere Aufhängungsecken 34, 36 verbunden ist und damit zusammenwirkt zum Einstellen einer oder mehrerer Fahrzeugbetriebseigenschaften einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf Federhärte und/oder der Vorspannung des Aufhängungssystems 24 und/oder Höhe des Fahrzeugs 10.
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Im Allgemeinen beinhaltet die mindestens eine Stellvorrichtung 42 ein Paar von gegenüberliegenden Stellvorrichtungen 42, 44, die an die Aufhängungsecken 34, 36 zwischen linken und rechten Seiten des Fahrzeugs 10 gekoppelt sind. Die Stellvorrichtungen 42, 44 stehen durch Fluid-Übertragungsleitungen 48, 50 in Fluidverbindung mit einer Federanordnung 46. Das sekundäre Stellsystem 40 kann zum selektiven Ändern mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft wie Verändern der Federhärte zum Einstellen der Steifigkeit, Verändern der Vorspannung zum Einstellen der Abwärtslast und/oder Verändern der Vorspannung zum Umstellen des Aufbaus 13 hin oder weg von der Straßenoberfläche 11 einstellbar sein. Es ist vorgesehen, dass die mindestens eine Stellvorrichtung 42 des sekundären Stellsystems 40 wahlweise zusammen die erste Federhärte und die Vorspannung gleichzeitig ändern kann.
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Bezogen auf 3 ist die mindestens eine Stellvorrichtung 42 betreibbar in einer parallelen Beziehung mit dem Aufhängungssystem 24. Wie in 3 dargestellt, kann die mindestens eine Stellvorrichtung 42 an einem ersten Ende 52 an einem Abschnitt des Fahrzeugaufbaus 13 und einem zweiten Ende 54 an einem Teil der Aufhängungsecke 34 wie dem zweiten Aufhängungsverbindungsglied 28 oder Achsschenkel 38 befestigt werden. Die mindestens eine Stellvorrichtung 42 kann eine Federhärte erzeugen, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die durch die Dämpferanordnung 30 erzeugte Federhärte.
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Die Federhärte der mindestens einen Stellvorrichtung 42 kann auf die Federhärte der Dämpferanordnung 30 eingestellt werden, während die Federhärte der Dämpferanordnung 30 im Wesentlichen dieselbe bleibt, wenn die Federhärte der mindestens einen Stellvorrichtung 42 geändert wird. Es versteht sich, dass die Federhärte der Federanordnung 46 ausreichend sein könnte zum Ersetzen der konventionellen Feder in der Dämpferanordnung 30. Zusätzlich kann die mindestens eine Stellvorrichtung 42 verwendet werden, um die Höhe des Fahrzeugaufbaus 13 zur Fahrbahnoberfläche 11 aufrechtzuerhalten, sodass das sekundäre Stellsystem 40 eine Hebebewegung (auf/ab) des Fahrzeugs 10, genauer Hebebewegung (auf/ab) des Aufbaus 13 einstellen kann.
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Laut den 3 und 4 wird eine weitere Beschreibung des sekundären Stellsystems 40 und mindestens einer Stellvorrichtung 42 bereitgestellt. Jede von der mindestens einen Stellvorrichtung 42, 44 definiert eine Kammer 58 darin. Wie in den Figuren gezeigt, kann Kammer 58 definiert werden als ein Zylinder 56 mit einem Kolben 60 angeordnet innerhalb der Kammer 58. Jedoch versteht es sich, dass die Kammer konfiguriert sein kann mit einer Vielzahl von Geometrien und Größen zum Durchführen der Aufgabe der Offenbarung. Kolben 60 kann die Kammer 58 in einen ersten Kammerabschnitt 62 und einen zweiten Kammerabschnitt 64 aufteilen.
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Der Kolben 60 ist selektiv bewegbar innerhalb der Kammer 58 entlang einer Achse 66 zum entsprechenden Verändern der Größen der ersten und zweiten Kammerabschnitte 62, 64, was dadurch selektiv die Vorspannung der mindestens einen Stellvorrichtung 42 ändern kann. Im Allgemeinen ist ein Fluid, im Allgemeinen mit Referenznummer 68 bezeichnet, in der Kammer 58 angeordnet. Wenn zusätzliches Fluid 68 in den/aus dem ersten und dem zweiten Kammerabschnitt 62, 64 eingespritzt oder entfernt wird, bewegt sich der Kolben 60 entsprechend. Der Kolben 60 reagiert auf hydraulisch übertragene Belastungen über ein elastisches Element 72, das unterschiedliche Eigenschaften und Betriebsbedingungen aufweisen kann.
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Wenn zum Beispiel Fluid 68 in den ersten Kammerabschnitt 62 eingespritzt und Fluid aus dem zweiten Kammerabschnitt 64 entfernt wird, bewegt sich der Kolben 60 innerhalb der Kammer 58, wodurch der ersten Kammerabschnitt 62 vergrößert und der zweite Kammerabschnitt 64 verkleinert wird. Als ein weiteres Beispiel bewegt sich, wenn das Fluid aus dem ersten Kammerabschnitt 62 entfernt wird, der Kolben 60 wieder innerhalb der Kammer 58, wodurch sich der zweite Kammerabschnitt 64 vergrößert und sich der erste Kammerabschnitt 62 verkleinert.
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Das Fluid 68 kann ein flüssiges oder ein gasförmiges Fluid sein. Beispiele für geeignete flüssige Fluide können Öl, Hydraulikflüssigkeit usw. sein. Die mindestens eine Stellvorrichtung 42 verwendet eine geringe Fluidmenge zum selektiven Ändern der mindestens einen Fahrzeugbetriebseigenschaft wie die Steifigkeit des sekundären Stellsystems 40 des Aufhängungssystems 24 und/oder die Höhe des Aufbaus 13 des Fahrzeugs 10.
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Unter Bezugnahme auf die 4-7 wird die Federanordnung 46 des sekundären Stellsystems 40 näher beschrieben. Die Federanordnung 46 beinhaltet ein Gehäuse 70 zum Aufnehmen mindestens eines elastischen Elements 72. In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst das mindestens eine elastische Element 72 eine Vielzahl von Zwischenscheiben innerhalb Kammer 58. Alternativ kann das mindestens eine elastische Element 72 ein Federmedium aus der Gruppe einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf eine Schraubenfeder, eine Wellenfeder, eine Ziehharmonika-Feder, eine pneumatische Feder und ein elastomeres Element oder dergleichen umfassen.
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Das Gehäuse 70 kann in einer Vielzahl von Konfigurationen und Geometrien gebildet werden. Wie in 5-7 dargestellt beinhaltet das mindestens eine elastische Element 72 mehrere beabstandet angeordnete Stapel von Zwischenscheiben, die zwischen einer ersten oder freien Lage gemäß 6 und einer oder mehrere zweiten oder komprimierten Lagen wie in 7 erläutert zum Erzeugen einer kombinierten Härte in einer Ziehharmonika-Federanordnung eingestellt werden können. Die Vielzahl der Zwischenscheiben des mindestens einen elastischen Elements 72 kann mit einer flachen konischen Verjüngung ausgebildet sein, die optimiert und zum Bereitstellen von exakter Toleranz für Federhärten für einen progressiven Übergang und Härtesteuerung verwendet wird. Es versteht sich, dass die Ziehharmonika-Federanordnung der Vielzahl der Zwischenscheiben in einer Fahrzeugaufhängungsvorrichtung wie hier veranschaulicht verwendet werden kann. Jedoch kann die Ziehharmonika-Federanordnung in anderen nicht automobilen Möglichkeiten angewendet werden kann.
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Ein oder mehrere Kanäle 74, 76 werden im Gehäuse 70 der Federanordnung 46 bereitgestellt. Die Kanäle 74, 76 wirken mit dem mindestens einen elastischen Element 72 und hier bereitgestelltem Fluid 68 zusammen. Ein erster Kanal 74 kann zentral angeordnet sein und sich mindestens teilweise durch das Innere des Gehäuses 70 erstrecken. Ein Vorspannmechanismus 78 verläuft durch den Kanal 74. Der Vorspannmechanismus 78 kann ein erstes Ende 80 neben einem Endabschnitt des Gehäuses 70 und ein zweites Ende 82 zum Zusammenwirken mit einem Verschlussmechanismus 84, angeordnet innerhalb des Gehäuses 70, beinhalten.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung wirkt der Verschlussmechanismus 84 zusammen mit und greift in ein oder mehrere der mindestens einen elastischen Elemente 72 zum selektiven Einstellen mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft ein. Eine Vielzahl von Fahrzeugbetriebseigenschaften kann erwirkt und/oder gesteuert werden einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf variable Steifigkeit, Vorspannungs-Bodenfreiheit und Vorspannungs-Beladungskompensation der Federanordnung. Der Verschlussmechanismus 84 kann betätigt werden zum Bilden einer erhöhten Härte im sekundären Stellsystem 40 durch Ausschließen eines Teils des mindestens einen elastischen Elements 72. Alternativ kann das mindestens eine elastische Element 72 vorgespannt oder entlastet sein zum Variieren der Höhe, wenn sich der Verschlussmechanismus 84 in einer verriegelten Lage befindet.
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Eine Anordnung zweiter Kanäle 76 ist im Gehäuse 70 bereitgestellt und konfiguriert zum Zusammenwirken mit mindestens einem elastischen Element 72. Wie in 6 dargestellt, erstrecken sich die mehreren beabstandet angeordneten Stapel von Zwischenscheiben des mindestens einen elastischen Elements 72 generell radial nach außen in Kanäle 76 bezogen auf den Kanal 74 in der ersten oder freien Lage. Wenn die mehreren beabstandet angeordneten Stapel von Zwischenscheiben des mindestens einen elastischen Elements 72 in der mindestens einen zweiten Lage gemäß 7 komprimiert werden, richten sich die Zwischenscheiben im Allgemeinen in das Profil der Kanäle 76 aus, um Fluid 68 aus den Kanälen 76 in ein oder mehrere der mindestens einen Stellvorrichtung 42 zum selektiven Ändern mindestens einer Fahrzeugbetriebseigenschaft zu pressen. Bei dieser Anordnung kann die Federanordnung als eine hydromechanische Feder betrachtet werden, obwohl alternative Konfigurationen der Feder einschließlich Wellenfedern, Schraubenfedern, Elastomerer und pneumatischer Anordnungen und dergleichen möglich sind. Jedoch versteht sich, dass die Aufgabe dieser Offenbarung durch Verwenden einer hydropneumatischen Federanordnung erreicht werden kann.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist die Federanordnung 46 in Fluidverbindung mit der mindestens einen Stellvorrichtung 42, 44 durch die Fluid-Übertragungsleitungen 48, 50, sodass Fluid 68 aus dem Gehäuse 70 in die Kammern 58 der einen oder mehreren Stellvorrichtungen 42, 44 fließt, sodass die Kammer 58 und das Gehäuse 70 jederzeit Flüssigkeit 68 darin aufweisen. Steigender Druck in einem der ersten und zweiten Kammerabschnitte 62, 64 und abnehmender Druck in dem anderen der ersten und zweiten Kammerabschnitte 62, 64 kann die Vorspannung des sekundären Stellsystems 40 erhöhen. Die mindestens eine Stellvorrichtung 42 kann die Steifigkeit des Aufhängungssystems 24 in Verbindung mit oder ohne Ändern der Höhe des Aufbaus 13 bezogen auf die Fahrbahnoberfläche 11 verändern.
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In einer der Ausführungsformen der Offenbarung kann das sekundäre Stellsystem 40 eine einzelne Stellvorrichtung 42 an einer Aufhängungsecke zum Einstellen einer Fahrzeugbetriebseigenschaft wie eine veränderbare Steifigkeitsrate oder Vorspannungs-Bodenfreiheit oder Lastverdichtung an der Aufhängung einstellen. Alternativ können Stellvorrichtungen 42, 44 einander gegenüberliegend auf dem Fahrzeug 10 angeordnet sein und gleichzeitig zum Bereitstellen einer „Heben“-Steuerung zum Einstellen der Fahrzeugeigenschaften wirken. Das System kann auch Fahrzeug-übergreifend kombiniert werden, um Fahrzeug-übergreifendes Dämpfen über Inline-Portieren zu ermöglichen. Das System kann auch integriert sein als ein System zum Steuern aller vier Ecken oder Räder des Fahrzeugs gemeinsam für Nicken, Rollen, Heben-Ratenanpassen und Dämpfen in Rollen und Nicken.
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Das System kann integriert werden, um Einstellen von Betriebsparametern wie veränderbare Steifigkeitsrate und Vorspannung für Fahrt-Höhenverstellung oder Lastausgleich durch manuelle oder automatisierte Mittel zu ermöglichen. Automatisierte Systeme können Steuerungen verwenden, um eine optimierten Lösung zu ermöglichen oder einem Benutzer bzw. Fahrer ein wählbares Einstellungsmerkmal bereitzustellen. Eine oder mehrere Sensoren einschließlich Druck-, Lage-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren können mit der Abstimmung, Optimierung und Steuerung des Systems gekoppelt sein und darin verwendet werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann das sekundäre Stellsystem 40 dem Fluid 68 im System 40 erlauben, uneingeschränkt zwischen den Stellvorrichtungen 42, 44 durch das Verwenden eines Inline-Ventils (nicht dargestellt) zum Dämpfen zwischen Stellgliedern für Eck-, Roll- oder Nick-Bewegungen zu fließen. Das Ventil kann passiv oder einstellbar sein und sich auch in elektrischer Verbindung mit einer Steuerung 87 zum adaptiven Steuern des Ventils oder des Systems 40 befinden und kann so passiv für Leistungsfähigkeit abgestimmt werden.
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Die mindestens eine Stellvorrichtung 42 kann eine Stange 86 mit einem ersten Ende, das am Kolben 60 befestigt ist und sich von dem ersten Ende 52 der mindestens einen Stellvorrichtung 42 erstreckt und einem zweiten Ende, das mit dem Aufbau 13 verbunden ist, beinhalten. Das Bewegung des Kolbens 60 bewirkt, dass mehrere oder weniger von der Stange 86 in der Kammer 58 basierend auf einer Einstellung des Fluidspiegels in der Kammer 58 angeordnet ist. Zum Bewegen des Aufbaus 13 zur Fahrbahn 11 hin wird beispielsweise zusätzliche Flüssigkeit 68 in den ersten Kammerabschnitt 62 eingespritzt, während ein wenig Flüssigkeit 68 aus dem zweiten Kammerabschnitt 64 herausgedrückt wird, wodurch der Kolben 60 sich in der Kammer 58 zu dem zweiten Ende 54 der mindestens einen Stellvorrichtung 42 hin bewegt.
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Wenn die mindestens eine Stellvorrichtung 42 benutzt wird, um die Struktur 13 von der Straßenoberfläche weg zu heben, um Abstand zwischen dem Aufbau 13 und der Fahrbahn 11 zu vergrößern, kann die Vorspannung des sekundären Stellsystems 40 erhöht werden. Zum Bewegen des Aufbaus 13 weg von der Fahrbahn 11 wird zusätzliche Flüssigkeit 68 in den zweiten Kammerabschnitt 64 eingespritzt, während etwas Flüssigkeit 68 aus dem ersten Kammerabschnitt 62 ausgestoßen wird, wodurch sich der Kolben 60 in der Kammer 58 zu dem ersten Ende 52 der mindestens eine Stellvorrichtung 42 bewegt, wodurch die Stellstange 86 eingestellt wird, um den Aufbau 13 von der Straßenoberfläche 11 weg zu heben.
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Bezogen auf 1 kann das sekundäre Stellsystem 40 des Fahrzeugs 10 auch eine Pumpe zum Liefern oder Versorgen der Flüssigkeit 68 in die Kammer 58 und eine Steuerung 87 in elektrischer Verbindung mit der Pumpe zum Steuern der Zufuhr des flüssigen Fluids zur Kammer 58 beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Pumpe eine Öl- oder Hydraulikpumpe sein. Zusätzlich kann das Fahrzeug 10 ein oder mehrere Ventile 88 in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 87 beinhalten. Weiterhin können die Ventile 88 kann auch in Fluidverbindung mit der Kammer 58 der mindestens einen Stellvorrichtung 42, 44 und der Pumpe sein. Eins der Ventile kann beispielsweise in Fluidverbindung mit der Pumpe und dem ersten Kammerabschnitt 62 sein. Die Ventile 88 können wahlweise öffnen und schließen, um selektives Bewegen von Flüssigkeit 68 durch sie hindurch zu erlauben. Daher wirken die Pumpe und die Ventile 88 zusammen, um die gewünschte Menge von flüssigem Fluid im Inneren der Kammer 58 bereitzustellen. Die Steuerung 87 kommuniziert elektrisch mit der Pumpe und den Ventilen 88 zum Steuern des Bewegens des flüssigen Fluids 68 in die und aus der Kammer 58.
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Wie oben angedeutet, kann die Steuerung 87 in elektrischer Verbindung mit der mindestens einen Stellvorrichtung 42, 44 sein. Die Steuerung 87 kann die mindestens eine Stellvorrichtung 42, 44 zum Bewegen des Kolbens 60 in eine gewünschte Lage zum Anordnen des Aufbaus 13 im gewünschten Abstand von der Straßenoberfläche 11 und/oder zum Bereitstellen der gewünschten Steifigkeit für das Aufhängungssystem 24 steuern. Die Steuerung 87 kann Teil eines elektronischen Steuermoduls sein, z. B. ein Motorsteuergerät. Die Steuerung 87 beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, in dem Anweisungen zum Steuern der Komponenten des Aufhängungssystems 24, des sekundären Stellsystems 40 und des Fahrzeugs 10 gespeichert sind. Die Steuerung 87 kann andere, hier nicht ausdrücklich beschriebene Komponenten des Fahrzeugs 10 steuern bzw. in elektrischer Kommunikation mit einer anderen Steuerung des Fahrzeugs 10 stehen.
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Die Steuerung 87 ist ausgebildet zum Ausführen von Speicheranweisungen über den Prozessor. Die Steuerung 87 kann beispielsweise ein Hostgerät oder ein verteiltes System sein, z. B. ein Computer wie ein Digitalrechner oder Mikrocomputer, der als Fahrzeugsteuermodul fungiert und/oder als proportional-integral-derivative (PID)-Steuervorrichtung mit einem Prozessor und als Speicher einen greifbaren, nichtflüchtigen computerlesbaren Speicher wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder Flash-Speicher aufweist. Die Steuerung 87 kann auch Direktzugriffsspeicher (RAM), elektronisch löschbaren programmierbaren schreibgeschützten Speicher (EEPROM), eine Hochgeschwindigkeitsuhr, Analog-Digital (A/D)- und/oder Digital-Analog (D/A)-Schaltkreise und jegliche benötigten Ein-/Ausgabe-Schaltkreise und zugehörigen Geräte sowie jegliche benötigte Signalaufbereitungs- und/oder -pufferungsschaltkreise aufweisen.
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Daher kann die Steuerung 87 alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. beinhalten, die notwendig sind zum Steuern des Aufhängungssystems 24 und des sekundären Stellsystems 40. Als Solches kann ein Steuerverfahren zum operativen Steuern des Aufhängungssystems 24 sowie ein sekundäres Dämpfungssystem 40 als Software oder Firmware ausgeführt werden, die mit der Steuerung 87 verbunden ist. Es ist zu bemerken, dass die Steuerung 87 auch jedes beliebige Gerät beinhalten kann, das Daten von verschiedenen Sensoren analysieren, Daten vergleichen und die notwendigen Entscheidungen zum Steuern und Überwachen des Aufhängungssystems 24 und der zweiten Stellvorrichtung 40 treffen kann. Es ist auch zu bemerken, dass mehrere als eine Steuerung 87 zum Steuern der oben erörterten Komponenten verwendet werden kann.
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Die mindestens eine Stellvorrichtung 42 kann automatisch oder manuell betätigbar sein zum Einstellen der Höhe des Aufbaus 13 bezogen auf die Fahrbahnoberfläche 11 und/oder die Vorspannung und/oder zum Einstellen der Steifigkeit des Aufhängungssystems 24. Beispielsweise können eine oder mehrere Tasten innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, die manuell betätigt werden können. Die Taste(n) kann/können gedrückt, gedreht usw. werden. Als weiteres Beispiel kann die Steuerung 87, wenn das Fahrzeug 10 die Geschwindigkeit ändert, in elektrischer Verbindung mit einem Geschwindigkeitssensor sein zum automatischen Einstellen der Höhe des Aufbaus 13 bezogen auf die Fahrbahnoberfläche 11 und/oder zum Einstellen der Steifigkeit des Aufhängungssystems 24 in Bezug auf die Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug 10 fährt. Die Steuerung 87 kann verwendet werden zum automatischen Steuern der mindestens einen Stellvorrichtung 42.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehrere ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.
