DE102017222278B4

DE102017222278B4 - Federungseinrichtung für ein Radfahrzeug

Info

Publication number: DE102017222278B4
Application number: DE102017222278.6A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Harting; Jens-Uwe Gleu
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2037-12-09
Also published as: US11117437B2; DE102017222278A1; WO2019110255A1; CN111433061A; US20200290425A1

Abstract

Federungseinrichtung für ein Radfahrzeug mit mehreren Luftfedern, die jeweils an einer Radaufhängung eines zugeordneten Fahrzeugrades angeordnet sind und jeweils eine Hauptluftkammer umfassen, wobei die Hauptluftkammern achsweise von zwei Luftfedern über jeweils ein zugeordnetes Steuerventil mit einer dazwischen angeordneten gemeinsamen Querluftkammer verbindbar und von dieser trennbar sind und wobei die Federungseinrichtung einen Kompressor mit einem Befüllventil und einem mit der Umgebung in Verbindung stehenden Ablassventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den beiden Querluftkammern (13, 14) angeordnete Kompressor (1) über eine erste Verbindungsleitung (10), in der ein erstes schaltbares Ventil (16) angeordnet ist, mit der ersten Querluftkammer (13) und über eine zweite Verbindungsleitung (11), in der ein zweites schaltbares Ventil (15) angeordnet ist, mit der zweiten Querluftkammer (14) in Verbindung steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federungseinrichtung für ein Radfahrzeug mit mehreren Luftfedern, die jeweils an einer Radaufhängung eines zugeordneten Fahrzeugrades angeordnet sind und jeweils eine Hauptluftkammer umfassen, wobei die Hauptluftkammern achsweise von zwei Luftfedern über jeweils ein zugeordnetes Steuerventil mit einer dazwischen angeordneten gemeinsamen Querluftkammer verbindbar und von dieser trennbar sind und wobei die Federungseinrichtung einen Kompressor mit einem Befüllventil und einem mit der Umgebung in Verbindung stehenden Ablassventil aufweist.
In der DE 35 02 334 C2 ist ein Federsystem beschrieben, wo auch achsweise die radseitigen Luftfedern durch ein Volumen miteinander verbunden sind und wo diese Verbindung durch radseitige Schaltventile trennbar ist. In der beschriebenen Lösung ist jedoch das Speichervolumen der Achsen untrennbar durch eine gemeinsame Füllleitung mit dem Kompressor verbunden. Dadurch ist es unmöglich, mittels der gezeigten Verschaltung an den Querspeichervolumen mithilfe des Kompressors Druckunterschiede zu erzeugen.
Hierdurch ergeben sich eingeschränkte Regulierungsmöglichkeiten für die gesamte Federungseinrichtung.
Eine ähnlich ausgebildete Federeinrichtung für ein Radfahrzeug ist aus der DE 10 2007 060 102 A1 bekannt. Bei einer in dieser Veröffentlichung beschriebenen speziellen Ausführungsform befinden sich zwischen jeweils zwei Luftfedern einer Achse Zusatzluftkammern, die miteinander über eine Verbindungsleitung in Verbindung stehen, in der schaltbare Ventile angeordnet sind.
Ferner steht eine Zusatzluftkammer mit einem Kompressor in Verbindung. Bei Betätigung des Kompressors ist daher eine unabhängige Beaufschlagung der beiden Zusatzluftkammern mit Druckluft nicht möglich, so dass auch hier die Regulierungsmöglichkeiten der Federungseinrichtung eingeschränkt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die besonders viele Regulierungsmethoden ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Federungseinrichtung der angegebenen Art dadurch gelöst, dass der zwischen den beiden Querluftkammern angeordnete Kompressor über eine erste Verbindungsleitung, in der ein erstes schaltbares Ventil angeordnet ist, mit der ersten Querluftkammer und über eine zweite Verbindungsleitung, in der ein zweites schaltbares Ventil angeordnet ist, mit der zweiten Querluftkammer in Verbindung steht.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ermöglicht, dass der Kompressor direkt in die jeweilige Querluftkammer pumpen kann, und zwar kann auf diese Weise eine Beaufschlagung der beiden Querluftkammern unabhängig voneinander erfolgen, so dass auf diese Weise in der jeweiligen Querluftkammer der Vorderachse oder Hinterachse unterschiedliche Druckniveaus aufgebaut werden können. Im Bedarfsfall können hierdurch gewünschte Ausgleichsaktionen vorgenommen werden. So kann beispielsweise im Gefahrenfall ein schnelles Anheben der Vorderachse aus dem Druck der Hinterachse erfolgen. Durch die Möglichkeit, unterschiedliche Druckniveaus in den Querluftkammern der beiden Achsen aufzubauen, ergibt sich darüber hinaus eine Vielzahl von weiteren Regulierungsmöglichkeiten, auf die nachfolgend eingegangen wird.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Federungseinrichtung ist jeder Fahrzeugachse eine Querluftkammer (Zwischenvolumen) zugeordnet. Diese Querluftkammer steht entweder direkt oder über eine entsprechende Druckluftleitung mit den Hauptluftkammern der Luftfedern, die jeweils an einer Radaufhängung eines zugeordneten Fahrzeugrades angeordnet sind, in Verbindung. Zwischen der Querluftkammer und der jeweiligen Hauptluftkammer befindet sich je ein Steuerventil, über das die entsprechende Verbindung absperrbar oder öffenbar ist. Die Anordnung von derartigen Steuerventilen (Quersperren) ist bekannt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch den parallelen Einsatz von entsprechenden Steuerventilen (Quersperren) und schaltbaren Zusatzvolumina (Querluftkammern) die Möglichkeit einer Beeinflussung des Feder-, Roll- und Nickverhaltens erreicht, wobei lediglich zwei Zusatzvolumina in Form der verwendeten Querluftkammern Verwendung finden. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann das durch die Querluftkammer vorgegebene Zwischenvolumen wahlweise mit einer Luftfeder der rechten oder linken Fahrzeugseite oder mit beiden oder mit keiner der beiden Luftfedern der Achsseite verbunden werden.
Erfindungsgemäß sind die Querluftkammern (Zwischenvolumina) derart an die Luftversorgung des Fahrzeugs angeschlossen, dass eine Direktbefüllung/Direktevakuierung der Zwischenvolumina möglich ist. Damit wird u. a. in vorteilhafter Art und Weise das Umpumpen von Luft aus dem Zwischenvolumen in die Luftfedern der Fahrzeugecke oder umgekehrt ermöglicht. Man erreicht hierdurch, dass die Drücke zwischen den Luftfedern der Achse und dem zugehörigen Zwischenvolumen voneinander abweichen können.
Diese nützliche Vorwahl eines Druckniveaus im Zwischenvolumen relativ zum Eigenvolumen der Luftfedern erzeugt die Möglichkeit eines besonders effektiven und schnellen Anhebens und Absenkens des Fahrzeuges. Der Zeitpunkt einer gewünschten Niveauregelung lässt sich durch die beschriebene Anordnung der Luftleitungen und Ventile zwischen dem Kompressor und den Quervolumen von einer Fördertätigkeit des Kompressors trennen. So kann zu Zeiten nicht erforderlicher Niveauregelungen bei abgesperrten Hauptvolumen der Luftfedern der Kompressor verwendet werden, in den Quervolumen Drücke aufzubauen, die von den Drücken der Hauptvolumen der Luftfedern positiv oder negativ abweichen. Diese Fördertätigkeit kann mit geringer Kompressorperformance stattfinden und die dabei als Druckunterschiede gespeicherte Energie über einen gestreckten Zeitraum erzeugen und speichern.
Wird dann plötzlich das Zwischenvolumen wieder mit den Eigenvolumina der Luftfedern durch Öffnen des Steuerventils an der Luftfeder verbunden, so findet ein Überströmen von Luft aus dem Quervolumen in die Hauptvolumen der Luftfedern und umgekehrt statt und die jeweilige Fahrzeugachse oder -ecke senkt sich besonders schnell ab bzw. wird besonders schnell angehoben. Diese Möglichkeit bewirkt eine extreme Geschwindigkeit der Niveauregelung, weil sie ohne Kompressor durch einfaches Überströmen der Luftmengen vom Eigenvolumen der Luftfedern in das Zwischenvolumen oder umgekehrt geschieht.
Die zwischen den beiden Fahrzeugseiten angeordnete Querluftkammer stellt ein entsprechendes Luftspeichervolumen zur Verfügung und ist beidseitig über entsprechende Verbindungsleitungen oder direkt mit den beiden Luftfedern der Fahrzeugachse verbunden, wobei zwischen Hauptluftkammer und Querluftkammer ein Steuerventil (Schaltventil) angeordnet ist, das ansteuerbar ist, um die entsprechende Verbindung herzustellen oder zu unterbrechen. Die Querluftkammer kann somit wahlweise mit einer Luftfeder der rechten oder linken Fahrzeugseite oder mit beiden Luftfedern oder mit keiner Luftfeder verbunden werden.
Die Querluftkammer (das Zwischenvolumen bzw. Quervolumen) wird somit als Element einer Quersperre eingesetzt, wodurch das Gesamtfederverhalten der zugehörigen Achse komfortabler wird.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Federungseinrichtung weist diese einen dem Kompressor zugeordneten Vorratsbehälter auf, und bei einer besonders bevorzugten Ausbildungsform ist sie als geschlossene Niveauregelanlage ausgebildet. Hierbei kann bei einem geschlossenen System ohne weiteres von einem Quervolumen in das andere zum Druckaufbau gefördert werden.
Eine Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und zweite Verbindungsleitung eine die erste und zweite Querluftkammer verbindende Leitung umfassen, in der die beiden schaltbaren Ventile angeordnet sind, zwischen die eine vom Kompressor kommende Leitung mündet. Durch Schalten der beiden Ventile kann hierbei der Kompressor entweder die eine Querluftkammer oder die andere Querluftkammer, beide Querluftkammern gleichzeitig oder überhaupt keine Querluftkammer beaufschlagen.
Bei den eingesetzten Steuerventilen bzw. schaltbaren Ventilen handelt es sich vorzugsweise um Digitalventile (Zwei-Wege-Ventile), mit denen die entsprechenden Leitungen auf oder zu gesteuert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Grundprinzips einer Federungseinrichtung; und
2 eine spezielle Ausführungsform einer Federungseinrichtung in vier verschiedenen Funktionsstadien.

1 zeigt das Grundschema einer Federungseinrichtung. Die Federungseinrichtung besitzt einen Kompressor 1 als Druckluftquelle, der über vier Leitungen 12 mit Hauptluftkammern 2, 3, 4, 5 von Luftfedern in Verbindung steht. Die entsprechenden Luftfedern sind jeweils an einer Radaufhängung eines zugeordneten Fahrzeugrades (nicht gezeigt) angeordnet, wobei die beiden Hauptluftkammern 2, 3 zu den Luftfedern an der Vorderachse und die beiden Hauptluftkammern 4, 5 zu den Luftfedern an der Hinterachse des entsprechenden Fahrzeuges gehören.
Zwischen den beiden Hauptluftkammern 2, 3 der Vorderachse befindet sich eine als Speichervolumen (Zwischenvolumen) ausgebildete Querluftkammer 13, die über entsprechende Luftleitungen mit den beiden Hauptluftkammern 2, 3 in Verbindung steht. Zwischen den Hauptluftkammern 2, 3 und der Querluftkammer 13 befindet sich jeweils ein Steuerventil 6, 7, mit dem die Verbindung zwischen der Hauptluftkammer und der Querluftkammer öffenbar und schließbar ist.
Ein entsprechender Aufbau befindet sich an der Hinterachse. Hier ist zwischen den beiden Hauptluftkammern 4, 5 eine zweite Querluftkammer 14 vorgesehen, die mit entsprechenden Luftleitungen mit den Hauptluftkammern 4, 5 in Verbindung steht, wobei entsprechende Steuerventile 8, 9 die Luftleitungen öffnen oder schließen.
Die beiden Querluftkammern 13, 14 (Zwischenvolumina) können somit wahlweise mit einer Luftfeder der rechten oder linken Fahrzeugseite oder mit beiden oder mit keiner der beiden Luftfedern verbunden werden. Hierdurch ergeben sich die vorstehend bereits beschriebenen Vorteile.
Ferner steht der Kompressor 1 über eine erste Verbindungsleitung 10 mit der ersten Querluftkammer 13 und über eine zweite Verbindungsleitung 11 mit der zweiten Querluftkammer 14 in Verbindung. In der ersten Verbindungsleitung 10 ist ein erstes schaltbares Ventil 16 angeordnet, während sich in der zweiten Verbindungsleitung 11 ein zweites schaltbares Ventil 15 befindet. Hierdurch ist eine Direktbefüllung/Direktevakuierung der beiden Querluftkammern 13, 14 möglich, und zwar unabhängig voneinander. Es können daher entweder die Querluftkammer 13 oder die Querluftkammer 14 oder beide Querluftkammern 13, 14 gemeinsam oder keine der Querluftkammern befüllt oder evakuiert werden, so dass es möglich ist, in den beiden Querluftkammern 13, 14 unterschiedliche Druckniveaus aufzubauen.
Bei Einsatz einer geschlossenen Luftversorgung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kompressor in einer Betriebsart technisch dicht getrennt Luft ausschließlich aus einem von der Umgebung getrennten Kanal bzw. Speicher anstelle aus der Umgebung ansaugen kann, wird u. a. in vorteilhafter Art und Weise das Umpumpen von Luft aus den Querluftkammern (Zwischenvolumina) in entsprechende Luftfedern oder umgekehrt ermöglicht. Man erreicht, dass die Drücke zwischen den Luftfedern der Achse und dem zugehörigen Zwischenvolumen voneinander abweichen können.
Weitere Vorteile dieser Lösung wurden bereits vorstehend beschrieben.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Federungseinrichtung in vier Stadien. Die Figur links oben betrifft das Regeln der in der in der Figur oben angeordneten Hinterachse, die Figur oben in der Mitte einen neutralen Zustand, die Figur rechts oben das Regeln der in der Figur unten dargestellten Vorderachse und die untere Figur die Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Querluftkammern 13 und 14.
Die beiden Querluftkammern 13, 14 der Vorderachse und der Hinterachse stehen über entsprechende Luftleitungen mit den Hauptluftkammern 2, 3 und 4, 5 der jeweiligen Luftfedern in Verbindung, wobei dazwischen entsprechende Steuerventile 6, 7 und 8, 9 vorgesehen sind. Ein mittig zwischen den beiden Querluftkammern 13, 14 angeordneter Kompressor 1 steht über eine erste Verbindungsleitung 10 und über eine zweite Verbindungsleitung 11 mit den entsprechenden Querluftkammern 13, 14 in Verbindung. Die erste Verbindungsleitung 10 weist ein schaltbares Ventil 16 auf, und die zweite Verbindungsleitung 11 besitzt ein schaltbares Ventil 15. Dem Kompressor 1 ist ein Vorratsbehälter 17 zugeordnet.
Die Figur oben links zeigt einen Regelungsvorgang der Hinterachse, die in der Figur oben dargestellt ist. Die beiden Steuerventile 8, 9 sind hierbei geöffnet, so dass ein Luftaustausch zwischen den Hauptluftkammern 4, 5 und der Querluftkammer 14 stattfinden kann. Der Kompressor 1 steht über die erste Verbindungsleitung 11 bei geöffnetem Ventil 15 mit der Querluftkammer 14 in Verbindung. Die entsprechenden Ventile für die Vorderachse sind hierbei geschlossen.
Die Figur rechts oben zeigt einen Regelungsvorgang der in der Figur unten dargestellten Vorderachse. Hierbei sind die Ventile 16, 6 und 7 geöffnet, während die entsprechenden Ventile der Hinterachse geschlossen sind.
In der mittleren oberen Figur ist ein Neutralzustand dargestellt, in dem alle relevanten Ventile geschlossen sind.
Die untere Figur der 2 zeigt den Aufbau einer Druckdifferenz zwischen den beiden Querluftkammern 13 und 14. Hierbei sind die Ventile 15, 16 und alle Steuerventile 6, 7 und 8, 9 geschlossen, während zwei benachbart zum Kompressor 1 angeordnete Ventile 20, 21 geöffnet sind. Über entsprechende Umgehungsleitungen 22, 23 werden die Querluftkammern 13, 14 beaufschlagt, wobei beim Schließen eines der Ventile 20, 21 eine entsprechende Druckdifferenz erzeugt wird.

Claims

Federungseinrichtung für ein Radfahrzeug mit mehreren Luftfedern, die jeweils an einer Radaufhängung eines zugeordneten Fahrzeugrades angeordnet sind und jeweils eine Hauptluftkammer umfassen, wobei die Hauptluftkammern achsweise von zwei Luftfedern über jeweils ein zugeordnetes Steuerventil mit einer dazwischen angeordneten gemeinsamen Querluftkammer verbindbar und von dieser trennbar sind und wobei die Federungseinrichtung einen Kompressor mit einem Befüllventil und einem mit der Umgebung in Verbindung stehenden Ablassventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den beiden Querluftkammern (13, 14) angeordnete Kompressor (1) über eine erste Verbindungsleitung (10), in der ein erstes schaltbares Ventil (16) angeordnet ist, mit der ersten Querluftkammer (13) und über eine zweite Verbindungsleitung (11), in der ein zweites schaltbares Ventil (15) angeordnet ist, mit der zweiten Querluftkammer (14) in Verbindung steht.
Federungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen dem Kompressor (1) zugeordneten Vorratsbehälter (17) aufweist.
Federungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als geschlossene Niveauregelanlage ausgebildet ist.
Federungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindungsleitung (10, 11) eine die erste und zweite Querluftkammer (13, 14) verbindende Leitung umfassen, in der die beiden schaltbaren Ventile (15, 16) angeordnet sind, zwischen die eine vom Kompressor (1) kommende Leitung mündet.
Federungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Umgehungsleitungen (22, 23) für die beiden schaltbaren Ventile (15, 16) vorgesehen sind.