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Die Erfindung betrifft ein Feder-Dämpfersystem für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Fahrlage des Kraftfahrzeugs durch das erfindungsgemäße Feder-Dämpfersystem einstellbar ist. Ferner betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein einspuriges Kraftfahrzeug mit zumindest einem solchen Feder-Dämpfersystem.
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Bei dem bekannten Stand der Technik werden den Fahrern bzw. Käufern von einspurigen Kraftfahrzeugen und insbesondere Motorrädern bezüglich der Fahrwerkscharakteristik zwei unterschiedliche Charaktere angeboten, wobei die Fahrzeuge meist jeweils auf ausschließlich einen davon angepasst sind und ein Wechsel zwischen den Charakteren oftmals nur durch aufwändige mechanische Umbauten erreicht werden kann. Diese beiden Charaktere werden zum Beispiel über unterschiedliche Federraten und jeweils dazu passende Dämpferapplikationen sowie eine dazu passende Fahrzeuggeometrie dargestellt und lassen sich im Wesentlichen in eine Komfort-Charakteristik und eine Dynamik-Charakteristik einteilen, wobei das Fahrwerk mit Komfort-Charakteristik stabiler und das Fahrwerk mit Dynamik-Charakteristik agiler als das jeweils andere ist. Entsprechend ist die Handhabung eines einspurigen Kraftfahrzeugs bzw. das einspurige Kraftfahrzeug an sich stabiler oder agiler.
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Eine Möglichkeit für eine weitere Verbesserung dieser beiden Charaktere besteht darin, einen Einfluss auf die Geometrie der Vorderradführung zu nehmen.
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Um die Geometrie der Vorderradführung zu verändern, muss bei einem Telegabelfahrzeug das Heck angehoben werden. Bei Fahrzeugen mit Längslenker, wie es beispielsweise bei Vorderradführungen der Fall ist, welche zum Anmeldezeitpunkt als Telelever bekannt sind, ist eine Anhebung des Fahrzeugs an beiden Radführungen, also sowohl am Vorderrad als auch am Hinterrad, notwendig.
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Dieses Anheben geschieht nach dem bekannten Stand der Technik meist über hydraulische Hebesysteme mit Zylindern an den hinteren Federbeinen bzw. an hinteren und vorderen Federbeinen. Alternative Systeme für den Beladungsausgleich bei Motorrädern unterstützen in der Regel keine Änderung der Fahrlage bei konstanter Beladung.
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Daraus ergibt sich, dass die bekannten Systeme meist entweder aufgrund ihres jeweiligen Aufbaus sehr aufwändig und teuer sind und neben einem hohen Gewicht auch einen hohen Bauraumbedarf aufweisen, oder die Funktion der Fahrlagenverstellung beispielsweise während der Fahrt nicht vollständig bzw. ausreichend erfüllt wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein Feder-Dämpfersystem mit einer einstellbaren Fahrlage bereitzustellen, welches kostengünstig und raumsparend herstellbar ist und durch das die Fahrlage und die zugehörige Charakteristik auch während der Fahrt einstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Feder-Dämpfersystem für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Das Feder-Dämpfersystem umfasst eine Tragfeder mit einer Federkonstanten kT und einen zu der Tragfeder parallelgeschalteten und mit einem Fluid gefüllten Dämpfer. Darüber hinaus umfasst das Feder-Dämpfersystem ein erstes und ein zweites Zusatzfedermodul. Das erste Zusatzfedermodul weist einen ersten Zusatzbehälter mit einem ersten Zusatzbehältervolumen auf, das von einer ersten Zusatzfeder mit einer ersten Federkonstante k1 druckbeaufschlagt ist. Ebenso weist das zweite Zusatzfedermodul einen zweiten Zusatzbehälter mit einem zweiten Zusatzbehältervolumen auf, das von einer zweiten Zusatzfeder mit einer zweiten Federkonstante k2 druckbeaufschlagt ist. Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Zusatzbehältervolumen über eine Fluidleitung strömungswirksam mit einem Dämpferabschnitt des Dämpfers verbunden, dessen Dämpferabschnittvolumen bei einer Druckstufe des Dämpfers reduziert wird. Bezüglich der Fluidleitung kann vorgesehen sein, dass für die zwei Zusatzbehältervolumen jeweils eine Fluidleitung vorgesehen ist, welche abschnittsweise integral miteinander ausgebildet sein können. Das erste Zusatzfedermodul weist ferner ein erstes steuerbares Fluidventil auf, welches in einer ersten Stellung das erste Zusatzbehältervolumen strömungstechnisch unmittelbar über die Fluidleitung mit dem Dämpferabschnitt verbindet und welches in einer zweiten Stellung das erste Zusatzbehältervolumen strömungstechnisch über ein Rückschlagventil sowie die Fluidleitung mit dem Dämpferabschnitt verbindet. Das Rückschlagventil sperrt einen Fluidfluss des Fluides in der Fluidleitung von dem Dämpferabschnitt zu dem ersten Zusatzbehältervolumen. Das Rückschlagventil kann zudem unmittelbar in das Fluidventil integriert und/oder federrückgestellt bzw. federunsterstützt sein.
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Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung, kommt es durch die Beaufschlagung der zweiten Zusatzfeder mit einer Vorspannung beim Umschalten vom Komfortcharakter in den Dynamikcharakter mittels des Fluidventils zu einer Beeinflussung der Fahrgeometrie des Fahrzeugs, so dass sich das Fahrzeug agiler verhält. Als Fahrgeometrie bzw. Fahrzeuggeometrie wird hierbei unter anderem der Lenkwinkel und der Nachlauf am Vorderrad verstanden. Der Lenkwinkel und der Nachlauf sind durch die Verstellung der Höhe des Fahrzeugs beeinflussbar, wobei die Höhe des Fahrzeugs verändert bzw. eingestellt wird, wenn das Fluid bei der Druckstufe des Dämpfers, also das sich in den Dämpfer hinein verschiebende Kolbenstangenvolumen, nicht mehr in das erste Zusatzbehältervolumen gedrückt, sondern in das zweite Zusatzbehältervolumen.
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Durch das bereitgestellte Feder-Dämpfersystem sind an dem zugehörigen Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug zwei Fahrlagen mit der jeweils zugehörigen Charakteristik darstellbar. Eine erste, untere Fahrlage, in welcher die Federrate des Feder-Dämpfersystems und die Dämpfung durch das Feder-Dämpfersystem komfortabler und das Fahrzeug stabiler ist, und eine zweite, obere Fahrlage, in welcher die Federrate des Feder-Dämpfersystems und die Dämpfung durch das Feder-Dämpfersystem dynamischer und das Fahrzeug agiler ist, als in der jeweils anderen Fahrlage.
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Die Fahrlage und die jeweils zugehörigen Feder- und Dämpfungswerte sind bei dem vorgeschlagenen System durch die Stellung der Fluidventile einstellbar.
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Befindet sich das erste Fluidventil in seiner zweiten Stellung, kann kein Fluid aus dem Dämpfer bzw. aus dem Dämpferabschnitt, welcher bei der Druckstufe des Dämpfers bezüglich seines Volumens reduziert wird, in das erste Zusatzbehältervolumen fließen, so dass bei einem Einfedern des Feder-Dämpfersystems bzw. bei einer Verschiebung eines Dämpferkolbens bei der Druckstufe des Dämpfers das Fluid aus dem Dämpfer nur in das zweite Zusatzbehältervolumen fließen kann und dort gegen die zweite Zusatzfeder wirkt bzw. drückt. Dadurch wirken die Tragfeder und die zweite Zusatzfeder parallel und stellen eine Gesamtfederkonstante bzw. Gesamtfederkraft für die obere Fahrlage bereit. Da zunächst kein Fluid in das erste Zusatzbehältervolumen verdrängt ist, befindet sich das gesamte Fluid in dem Dämpfer und dem zweiten Zusatzbehältervolumen und in den Fluidleitungen zwischen diesen, so dass das zugehörige Fahrzeug in der oberen Fahrlage ist.
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Ist bzw. wird das erste Fluidventil in seine erste Stellung geschalten, kann Fluid von dem zweiten Zusatzbehältervolumen in das erste Zusatzbehältervolumen fließen, da das Fluid in dem zweiten Zusatzbehältervolumen durch zumindest die zweite Zusatzfeder unter einem höheren Druck steht als das Fluid in dem ersten Zusatzbehältervolumen durch die erste Zusatzfeder. Hinzukommt, dass Fluid bei einer Bewegung der Kolbenstange des Dämpfers bzw. bei einer Druckstufe des Dämpfers aus dem Dämpfer in das erste und zweite Zusatzbehältervolumen fließen kann, so dass der Druck auf die Kolbenstange bzw. dem Kolben in dem Dämpfer bzw. der Innendruck in dem Dämpfer und somit die sich dadurch ergebende Ausschubkraft reduziert bzw. angepasst wird. Dadurch, dass das Fluid in dem Dämpfer unter einem geringeren Druck steht, kann bei einer von außen gegen die Ausschubkraft der Kolbenstange wirkenden Kraft, beispielsweise bei einer durch Unebenheiten verursachten Dämpferbewegung, ein größeres Volumen des Fluides aus dem Dämpfer verdrängt werden. Das Fluid wirkt in dem ersten Zusatzbehältervolumen gegen die erste Zusatzfeder, so dass über das Fluid die Tragfeder, die erste Zusatzfeder und die zweite Zusatzfeder parallel geschalten sind und die Gesamtfederkonstante bzw. Gesamtfederkraft der unteren Fahrlage bereitstellen.
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Wird bzw. ist das erste Fluidventil anschließend wieder in seine zweite Stellung geschalten, befindet sich zunächst ein Teil des Fluides, welches für das Anheben auf die obere Fahrlage benötigt wird, in dem ersten Zusatzbehältervolumen. Durch Straßenunebenheiten oder allgemein Federbewegungen an der Tragfeder und dem Dämpfer wird jedoch bei einer Zugstufe des Dämpfers Fluid über das Rückschlagventil aus dem ersten Zusatzbehältervolumen gesaugt, so dass sich das Feder-Dämpfersystem ohne eine aktive Pumpe selbst von der unteren Fahrlage auf die obere Fahrlage anhebt bzw. pumpt.
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Durch das Anheben auf die obere Fahrlage bzw. das Absenken auf die untere Fahrlage des Fahrzeugs durch das vorgeschlagene Feder-Dämpfersystem wird die Geometrie der Vorderradführung des Fahrzeugs so beeinflusst, dass das Fahrzeug in der jeweiligen Fahrlage agiler bzw. stabiler ist, als in der jeweils anderen.
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Die zweite Zusatzfeder, welche wie später erläutert in einer Variante eine Stahlfeder ist, kann zudem selbst mit einer Vorspannung belastet, also vorgespannt sein. Dabei kann auch die Vorspannung der zweiten Zusatzfeder variabel bzw. einstellbar sein. Durch eine Einstellung der Vorspannung der zweiten Zusatzfeder und durch die Beaufschlagung der zweiten Zusatzfeder mit einer Vorspannung erhöht sich über das Fluid ein Innendruck im Dämpfer, was eine erhöhte Ausschubkraft der Kolbenstange des Dämpfers zur Folge hat.
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Die Gesamtfederrate wird durch die zusätzliche Vorspannung nicht beeinflusst. Sie bleibt hubunabhängig konstant. Mit dem vorgeschlagenen Feder-Dämpfersystem ist kein zusätzlichen Fluidzylinder an der Tragfeder und insbesondere nicht an der Tragfeder des Feder-Dämpfersystems des Vorderrades des Kraftfahrzeuges notwendig. Darüber hinaus ist auch keine Fluidleitung bzw. hydraulische Verbindungsleitung zwischen dem Feder-Dämpfersystem des Vorderrades und des Hinterrades des Kraftfahrzeugs oder zu einer zentralen Fluid- bzw. Hydraulikpumpe notwendig.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die erste Zusatzfeder eine Gasfeder und die zweite Zusatzfeder eine Schraubendruckfeder ist. Als Medium für die Gasfeder bzw. Gasdruckfeder wird vorzugsweise Stickstoff verwendet, wobei die Schraubendruckfeder vorzugsweise eine Stahlfeder ist.
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Eine Weiterbildung eines Systems, bei welchem eine Schraubendruckfeder und eine Gasfeder Anwendung findet, sieht vor, dass die Schraubendruckfeder in einem abgedichteten Abschnitt des zweiten Zusatzbehälters aufgenommen und die Gasfeder in einem abgedichteten Abschnitt des ersten Zusatzbehälters aufgenommen ist. Das Medium der Gasfeder bzw. das Gas befindet sich vorzugsweise unmittelbar in diesem abgedichteten Abschnitt des ersten Zusatzbehälters. Der abgedichtete Abschnitt des ersten Zusatzbehälters ist darüber hinaus strömungstechnisch und einen Druckausgleich ermöglichend beispielsweise über eine Verbindungsleitung mit dem abgedichteten Abschnitt des zweiten Zusatzbehälters verbunden. In den abgedichteten Abschnitten des ersten und zweiten Zusatzbehälters herrscht somit ein identischer Gasdruck. Zusätzlich ergibt sich daraus, dass in dem zweiten Zusatzbehälter das Gas als Gasfeder und die Schraubendruckfeder parallelwirken, so dass die Federkonstante aus Gasfeder und Schraubendruckfeder, welche an dem zweiten Zusatzbehältervolumen wirken, immer größer ist als die Federkonstante der Gasfeder, welche nur an dem ersten Zusatzbehältervolumen wirkt.
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Alternativ zu einer solchen Ausführung sieht eine ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung des Feder-Dämpfersystems vor, dass sowohl die erste Zusatzfeder als auch die zweite Zusatzfeder jeweils eine Gasfeder ist. Ferner ist die Federkonstante k2 hierbei höher als die Federkonstante k1. Bei dieser Variante ist zwischen den Zusatzfedern kein Druckausgleich vorgesehen, da sonst in beiden Gasfedern ein identischer Druck herrschen würde und die Federkonstanten gleich wären. Vorzugsweise sind die Gasfedern dementsprechend abgedichtet und strömungstechnisch getrennt.
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Ferner ist bei einer vorteilhaften Variante vorgesehen, dass eine Vorspannung der zweiten Zusatzfeder einstellbar ist. Grundsätzlich wird die Höhe des Fahrzeugs dadurch verändert, dass das Fluid bei einer Druckstufe des Dämpfers, welches bezüglich seines Volumens dem Kolbenstangenvolumen der in den Dämpfer einfahrenden Kolbenstange entspricht, nicht mehr in das erste Zusatzbehältervolumen des ersten Zusatzfedermoduls gedrückt wird, sondern in das zweite Zusatzbehältervolumen des zweiten Zusatzfedermoduls. Das Niveau des Fahrzeugs und dadurch die Fahrgeometrie ändert sich, da der Fluidstrom in das zweite Zusatzbehältervolumen erfolgt. Der sich einstellende Niveauunterschied zwischen der oberen und der unteren Fahrlage durch das Umschalten des Fluidventils ist dabei abhängig von der Federrate der zweiten Zusatzfeder und deren Vorspannung. Ist die Vorspannung daher wie vorgeschlagen einstellbar, kann entsprechend der Niveauunterschied eingestellt werden. Soll keine zusätzliche Niveauänderung, über die durch die Federrate der zweiten Zusatzfeder verursachte hinaus, verursacht werden, ist die zweite Zusatzfeder nicht vorgespannt bzw. deren Vorspannung null. Mit zunehmender Vorspannung der zweiten Zusatzfeder erhöht sich das Fahrzeugniveau bzw. der Unterschied der oberen Fahrlage gegenüber der unteren Fahrlage.
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Um das zuvor erwähnte Pumpen des Fluides aus dem ersten Zusatzbehältervolumen bei einer Zugstufe des Dämpfers zu unterstützen und um insbesondere bei kleinen Federbewegungen der Tragfeder und des Dämpfers zu verhindern, dass Fluid lediglich aus dem zweiten Zusatzbehältervolumen gesaugt wird, sieht eine vorteilhafte Variante des Feder-Dämpfersystems vor, dass das zweite Zusatzfedermodul ein zweites steuerbares Fluidventil umfasst, welches in einer ersten Stellung das zweite Zusatzbehältervolumen strömungstechnisch unmittelbar über die Fluidleitung mit dem Dämpferabschnitt verbindet und welches in einer zweiten Stellung das zweite Zusatzbehältervolumen strömungstechnisch über ein zweites Rückschlagventil und die Fluidleitung mit dem Dämpferabschnitt verbindet. Das Rückschlagventil sperrt einen Fluidfluss des Fluides in der Fluidleitung von dem zweiten Zusatzbehältervolumen zu dem Dämpferabschnitt, so dass der Fluidfluss von dem zweiten Zusatzbehältervolumen zu dem Dämpferabschnitt gesperrt bzw. diese strömungstechnisch getrennt sind. Soll das Feder-Dämpfersystem bzw. das Fahrzeug in eine obere Fahrlage gebracht werden, wird entsprechend sowohl das erste als auch das zweite Fluidventil in die jeweilige zweite Stellung geschalten, so dass bei einer Zugstufe des Dämpfers Fluid nur aus dem ersten Zusatzbehältervolumen und nicht aus dem zweiten Zusatzbehältervolumen gesaugt werden kann, wobei bei einer Druckstufe aufgrund der Rückschlagventile Fluid von dem Dämpfer nur in das zweite Zusatzbehältervolumen fließen kann. Ist das Fluid aus dem ersten Zusatzbehältervolumen vollständig abgepumpt bzw. bestimmungsgemäß auf ein vorbestimmtes Mindestmaß reduziert, wird das zweite Fluidventil in seine erste Stellung gebracht, so dass die Gesamtfederrate des Feder-Dämpfersystems bei dem Fahrzeug in seiner oberen Fahrlage ausschließlich durch die Tragfeder und die zweite Zusatzfeder bestimmt wird. Das Rückschlagventil kann hierbei ebenfalls in das zugehörige Fluidventil integriert und/oder federrückgestellt bzw. federunterstützt ausgebildet sein.
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Vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsvariante des Feder-Dämpfersystems, welche ferner eine Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder umfasst. Durch eine solche Vorrichtung kann das Fahrzeug auf eine Beladung des Fahrzeugs eingestellt werden, wobei durch das erfindungsgemäße System zusätzlich die Fahrlage während der Fahrt verstellbar ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Tragfeder an ihren Enden in ihrer Federlängsrichtung jeweils an einem Anschlag, welcher auch als Federteller bezeichnet werden kann, anliegt. Die Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder ist ausgebildet, zumindest einen der Anschläge entlang der Federlängsrichtung zu verschieben und die Vorspannung der Tragfeder einzustellen.
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Dabei sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder einen Fluidzylinder, eine Fluidpumpe und einen Fluidtank umfasst. Der Fluidzylinder ist mit dem zumindest einem Anschlag, der entlang der Federlängsrichtung verschiebbar ist, verbunden und darüber hinaus ausgebildet, den Anschlag entlang der Federlängsrichtung zu verschieben. Zum Antrieb des Fluidzylinders ist zudem vorgesehen, dass die Fluidpumpe ausgebildet ist, zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder ein Fluid aus dem Fluidtank in den Fluidzylinder oder aus dem Fluidzylinder in den Fluidtank zu pumpen.
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Ist eine solche Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder vorhanden, sieht eine weitere besonders vorteilhafte Variante der Erfindung vor, dass zumindest das erste Zusatzbehältervolumen integral den Fluidtank bildet, wodurch für die Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung kein zusätzlicher Fluidtank mehr notwendig ist und dieser entfallen kann. Die Fluidsysteme bzw. die Fluide, bei welchen es sich generell vorzugsweise um Hydraulikflüssigkeit bzw. Öl handelt, sind bei dieser Variante miteinander verbunden, wobei bei den weiteren Ausführungsformen, bei denen der Fluidtank nicht integral mit dem ersten Zusatzbehältervolumen ausgebildet ist, zwei voneinander getrennte Fluidsysteme für die Vorrichtung zur Einstellung der Vorrichtung und für den Dämpfer mit den damit verbundenen Zusatzfedermodulen vorgesehen sind.
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Für den Fall, dass die Fahrbahn vollständig bzw. im Wesentlichen eben ist und es dadurch zu keinen Federbewegungen an der Tragfeder bzw. an dem Dämpfer kommt oder für den Fall, dass eine Einstellung der Fahrlage im Stillstand möglich sein soll, kann das Feder-Dämpfersystem sich ohne aktive Pumpe nicht aus eigener Kraft aus der unteren Fahrlage in die obere Fahrlage pumpen. Um diesen Nachteil zu überwinden, sieht eine weitere vorteilhafte Variante vor, die Fluidpumpe der Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder integral zum Pumpen des Fluides aus dem ersten Zusatzbehältervolumen in den Dämpfer zu verwenden. Hierfür ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder ein drittes steuerbares Fluidventil umfasst und die Fluidpumpe in einer ersten Stellung des dritten Fluidventils strömungstechnisch mit dem Fluidzylinder und in einer zweiten Stellung strömungstechnisch mit dem Dämpferabschnitt verbunden ist. In der ersten Stellung kann dadurch Fluid aus dem Tank, welcher integral mit dem ersten Zusatzbehältervolumen ausgebildet ist, in den Fluidzylinder zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder gepumpt werden. In der zweiten Stellung kann entsprechend Fluid aus dem Tank in den Dämpfer gepumpt und die Fahrlage angehoben werden.
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Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass ein erster Strömungspfad durch das erste steuerbare Fluidventil und ein zweiter Strömungspfad durch das dritte steuerbare Fluidventil und die Fluidpumpe strömungstechnisch zueinander parallel sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein einspuriges Kraftfahrzeug und insbesondere ein Motorrad, bei welchem vorgesehen ist, dass zumindest eine Radaufhängung eines Hinterrades des einspurigen Kraftfahrzeugs ein erfindungsgemäßes Feder-Dämpfersystem aufweist.
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Ein einspuriges Kraftfahrzeug, dass ausschließlich an seiner Hinterrad ein solches Feder-Dämpfersystem vorsieht muss für sein Vorderrad eine sogenannte Telegabel vorsehen, wodurch für eine Fahrlagenverstellung eine Einstellbarkeit an dem Hinterrad ausreichend ist.
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Eine Weiterbildung des einspurigen Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Radaufhängung des Hinterrades und eine Radaufhängung eines Vorderrades des einspurigen Kraftfahrzeugs jeweils ein erfindungsgemäßes Feder-Dämpfersystem aufweist. Dies ist insbesondere bei einspurigen Kraftfahrzeugen erforderlich, welche als Aufhängung des Vorderrades ein zum Anmeldezeitpunkt unter dem Begriff Telelever bekanntes System verwenden.
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Ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder vorhanden, durch welche ein Beladungsausgleich realisiert werden soll, ist eine solche Vorrichtung nur an dem Hinterrad des einspurigen Kraftfahrzeugs nötig. Daher sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Radaufhängung des Vorderrades ein erfindungsgemäßes Feder-Dämpfersystem ohne Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder des Vorderrades vorsieht und die Radaufhängung des Hinterrades ein erfindungsgemäßes Feder-Dämpfersystem vorsieht, welches eine solche Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder des Hinterrades vorsehen kann.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1a eine erste Variante eines Feder-Dämpfersystems an einem Vorderrad eines einspurigen Kraftfahrzeugs;
- 1b eine erste Variante eines Feder-Dämpfersystems an einem Hinterrad eines einspurigen Kraftfahrzeugs;
- 2 eine zweite Variante eines Feder-Dämpfersystems an einem Hinterrad eines einspurigen Kraftfahrzeugs;
- 3 eine zweite Variante eines Feder-Dämpfersystems an einem Hinterrad eines einspurigen Kraftfahrzeugs;
- 4 eine dritte Variante eines Feder-Dämpfersystems an einem Hinterrad eines einspurigen Kraftfahrzeugs;
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
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Die 1a und 1b zeigen die Feder-Dämpfersysteme 1 eines einspurigen Kraftfahrzeugs. Dabei ist das in 1a dargestellte Feder-Dämpfersystem 1 an einem Vorderrad und das in 1b abgebildete Feder-Dämpfersystem 1 an einem Hinterrad des einspurigen Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Der wesentliche Unterschied zwischen den Feder-Dämpfersystem 1 des Vorderrades und des Hinterrades besteht darin, dass bei dem Feder-Dämpfersystem 1 des Hinterrades eine Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder 10 für das Hinterrad vorhanden ist, welche an dem Vorderrad nicht notwendig ist.
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Das in 1a gezeigte Feder-Dämpfersystem 1 umfasst neben der Tragfeder 10 und dem Dämpfer 11 zwei Zusatzfedermodule 20, 30. Das erste Zusatzfedermodul 20 umfasst einen Zusatzfederbehälter 21 in welchem ein Zusatzbehältervolumen 22 von einer Gasdruckfeder bzw. einer ersten Zusatzfeder 23 unter Druck gesetzt wird, wobei das Zusatzbehältervolumen 22 über das erste Fluidventil 24 in der gezeigten ersten Stellung des Fluidventils 24 mit dem Dämpferabschnitt 14 des Dämpfers 11 strömungstechnisch verbunden ist. Darüber hinaus umfasst das System 1 ein zweites Zusatzfedermodul 30, welches einen zweiten Zusatzbehälter 31 mit einem zweiten Zusatzbehältervolumen 32 aufweist, in welchem Fluid von einer zweiten Zusatzfeder 33, welche hier als Stahlfeder ausgebildet ist, unter Druck gesetzt wird. Das erste Zusatzbehältervolumen 22 und das zweite Zusatzbehältervolumen 32 sind jeweils über eine Fluidleitung 12 strömungstechnisch mit dem Dämpferabschnitt 14 des Dämpfers 11 verbunden, wobei in die strömungstechnische Verbindung zu dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 das erste Fluidventil 24 zwischengeschalten ist.
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Die Abschnitte des ersten Zusatzbehälters 21 und des zweiten Zusatzbehälters 31, in welchen die jeweilige Zusatzfeder 23, 33 aufgenommen ist, sind miteinander über eine Leitung 15 verbunden und gegenüber der Umgebung abgedichtet, so dass zwischen den Abschnitten ein Druckausgleich möglich ist. Dadurch wirkt die Gasdruckfeder bzw. das Gas der Gasdruckfeder auch in dem Abschnitt des zweiten Zusatzbehälters 31 und unterstützt die zweite Zusatzfeder 33 bzw. wirkt zu dieser in dem zweiten Zusatzfedermodul 30 parallel.
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Mit den ersten Fluidventil 24 in der ersten Stellung sind das erste Zusatzbehältervolumen 22 und das zweite Zusatzbehältervolumen 32 über die Fluidleitung 12 strömungstechnisch mit dem Abschnitt 14 des Dämpfers 11 verbunden, so dass die Tragfeder 10 und die beiden Zusatzfedern 23, 33 zueinander parallel wirken. Hinzukommt, dass ein Teil des Fluides aus dem Dämpfer 11 in das erste Zusatzbehältervolumen 22 verdrängt wird bzw. ist, so dass das Fahrzeug an seinem Vorderrad in die untere Fahrlage absinkt bzw. sich in dieser befindet.
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Das in 1b dargestellte Feder-Dämpfersystem 1 an dem Hinterrad eines einspurigen Kraftfahrzeugs ist im Wesentlichen identisch zu dem System, wie es in 1a gezeigt ist. Darüber hinaus weist es jedoch eine Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder 10 auf, durch welche am Hinterrad des Fahrzeugs und dadurch für das gesamte Fahrzeug ein Beladungsausgleich realisiert werden kann. Die Vorrichtung umfasst hierfür einen ringförmig ausgebildeten Fluidzylinder 41, welcher um den Dämpfer 11 angeordnet und mit einem Anschlag 16 verbunden ist, an welchem die Tragfeder 10 anliegt. Wird durch die Fluidpumpe 42 aus dem Fluidtank 43 ein Fluid in den Fluidzylinder 41 gepumpt, wird dadurch eine Kolbenstange bzw. ein Kolben des Fluidzylinders 41, welcher hier als Nehmerzylinder bezeichnet werden kann, ausgeschoben und dadurch der Anschlag 16 entlang der Längsachse L verschoben, wodurch die Vorspannung der Tragfeder 10 eingestellt wird.
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Für die Funktionsweise der in 1a und 1b dargestellten Feder-Dämpfersysteme 1 gilt, dass die ersten Fluidventile 24 zum Erreichen einer oberen Fahrlage aus der unteren Fahrlage in die zweite Stellung gebracht bzw. geschalten werden, so dass dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 und dem Dämpferabschnitt 14 jeweils ein Rückschlagventil 25 zwischen geschalten sind, welches einen Fluidfluss in das erste Zusatzbehältervolumen 22 sperrt. Hierbei sind die Rückschlagventile 25 jeweils mit einer Feder ausgebildet, wobei diese auch ohne Feder ausgebildet sein können. Für die erfindungsgemäße Funktion ist ein geringer Öffnungsdruck des Rückschlagventils 25 bzw. der Rückschlagventile 25 notwendig.
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Bei Unebenheiten der Fahrbahn, bei welchen es an dem Dämpfer 11 zu einer Zugstufe kommt, wird bei einer ausreichend großen Zugstufe, bei welcher also mehr Fluid benötigt wird, als allein aus dem zweiten Zusatzbehältervolumen 32 gesaugt werden kann, Fluid aus dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 nachgesaugt, so dass das in dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 zwischengespeicherte Fluid in den Arbeitskreislauf aus Dämpfer 11 bzw. dessen Dämpferabschnitt 14 und zweiten Zusatzbehältervolumen 32 zurückgeführt und die Menge an Fluid in dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 reduziert wird. Um das gesamte in dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 zwischengespeicherte Fluid zurück in den Arbeitskreislauf zu bekommen, muss der Dämpfer 11 einmal bis zu seinem Zuganschlag ausgefedert werden. Dadurch gelangt mehr Fluid in den Dämpfer 11 und das zweite Zusatzfedermodul 30, so dass das Niveau des Feder-Dämpfersystem angehoben wird, bis dieses sich in der oberen Fahrlage befindet bzw. bis dieses das Fahrzeug in die obere Fahrlage gehoben hat.
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Zum Absenken des Fahrzeugs wird das erste Fluidventil 24 wieder in die gezeigte erste Stellung geschalten, so dass Fluid aus dem Dämpfer 11 wieder in das erste Zusatzbehältervolumen 22 fließen bzw. strömen kann. Durch das Umschalten des Steuerventils 24 fließt das in dem zweiten Zusatzbehältervolumen 32 gespeicherte Fluid, welches im Wesentlichen dem Kolbenstangenvolumen der Kolbenstange des Dämpfers 11 entspricht, in das erste Zusatzbehältervolumen. Aus dem Dämpfer 11 fließt ohne eine Bewegung der Kolbenstange des Dämpfers 11 kein Fluid in das erste Zusatzbehältervolumen 22 ab. Der Ölfluss bzw. Fluidfluss vom Dämpfer 11 in den ersten Zusatzbehälter 21 bzw. dessen Zusatzbehältervolumen 22 steht ausschließlich mit einer Bewegung der Kolbenstange des Dämpfers 11 im Zusammenhang. Das Absenken des Fahrzeugs resultiert aus der Druckreduktion im Dämpfer.
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Die Höhe des Fahrzeugs wird daher verändert, wenn das Fluid bei einer Druckstufe des Dämpfers 11, welches bezüglich seines Volumens dem Kolbenstangenvolumen der in den Dämpfer 11 einfahrenden Kolbenstange entspricht, nicht mehr in den Ausgleichsbehälter mit der Stickstofffeder bzw. in das erste Zusatzbehältervolumen 22 des ersten Zusatzfedermoduls 20 gedrückt wird, sondern in den Ausgleichsbehälter mit der Zusatzfeder aus Stahl bzw. in das zweite Zusatzbehältervolumen 32 des zweiten Zusatzfedermoduls 30. Das Niveau des Fahrzeugs und dadurch die Fahrgeometrie ändert sich, da der Fluidstrom in das zweite Zusatzbehältervolumen 32 erfolgt. Der sich einstellende Niveauunterschied zwischen der oberen und der unteren Fahrlage durch das Umschalten des Fluidventils 24 steht zudem im Zusammenhang mit der Federrate der zweiten Zusatzfeder 33 und deren Vorspannung, wobei die Zusatzfeder 33 hierfür über keine, eine feste oder eine einstellbare Vorspannung verfügen kann. Soll keine zusätzliche Niveauänderung, über die durch die Federrate der zweiten Zusatzfeder 33 verursachte hinaus, verursacht werden, ist die zweite Zusatzfeder 33 nicht vorgespannt. Mit zunehmender Vorspannung der zweiten Zusatzfeder 33 ändert sich bzw. erhöht sich das Fahrzeugniveau. In den Varianten, wie sie in den 1a und 1b dargestellt sind, wird eine bestimmte Vorspannung der zweiten Zusatzfeder 33 erzeugt bzw. eingestellt. Diese ist im Fahrbetrieb des Fahrzeugs nicht änderbar. Der Niveauunterschied beim Umschalten des Fluidventils 24 steht in einem festen Zusammenhang mit dieser initialen Vorspannung der zweiten Zusatzfeder 33.
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2 zeigt ein Feder-Dämpfersystem 1, das im Wesentlichen dem Aufbau aus 1a entspricht, wobei ein solches Feder-Dämpfersystem 1 ebenfalls an einem Hinterrad bzw. der Hinterradaufhängung verwendet werden und mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Federvorspannung der Tragfeder 10 kombiniert werden kann. Der wesentliche Unterschied begründet sich darin, dass sowohl für die erste Zusatzfeder 23 als auch für die zweite Zusatzfeder 33 eine Gasfeder verwendet wird, wobei die jeweiligen Abschnitte der Zusatzbehälter 21, 31, in welchen die jeweilige Zusatzfeder 23, 33 aufgenommen ist, abgedichtet und strömungstechnisch voneinander getrennt sind.
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Der in 3 dargestellte Aufbau entspricht im Wesentlichen den Aufbau in 1b, wobei ein solches Feder-Dämpfersystem 1 insbesondere ohne die Vorrichtung zur Einstellung der Federvorspannung der Tragfeder 10 auch für ein Vorderrad bzw. für eine Vorderradaufhängung verwendet werden kann. Der wesentliche funktionale Unterschied zwischen den in den 1a, 1b dargestellten Varianten und der in 3 dargestellten Variante besteht darin, dass bei der in 3 gezeigten Ausführung die zweite Zusatzfeder 33 über keine initiale Vorspannung verfügt. Wenn beide Steuerventile in ihre jeweils alternative Position geschaltet werden, so dass die Sperr- bzw. Rückschlageventile 25, 35 durchströmt werden, wird eine Zusatzfedervorspannung aufgebaut. Im Gegensatz zur den Varianten, wie sie in den 1a und 1b dargestellt sind, ist diese Vorspannung frei wählbar. Das zweite Zusatzfedermodul 30 weist bei dieser Variante ein zweites Fluidventil 34 mit einem zweiten Rückschlagventil 35 auf, wobei das zweite Rückschlagventil 35 in der zweiten Stellung des zweiten Fluidventils 34 den Fluidfluss von dem zweiten Zusatzbehältervolumen zu dem Dämpfer 11 bzw. zu dem Dämpferabschnitt 14 sperrt. Um das Feder-Dämpfersystem 1 von der unteren Fahrlage in die obere Fahrlage zu pumpen, werden die beiden Fluidventile 24, 34 von der jeweils dargestellten ersten Stellung in die zweite Stellung geschalten, so dass bei einer Zugstufe des Dämpfer 11 Fluid aus dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 gepumpt werden muss und kein Fluid aus dem zweiten Zusatzbehältervolumen 32 gepumpt werden kann. Erreicht das Feder-Dämpfersystem 1 bzw. das Fahrzeug die obere Fahrlage, wird das zweite Fluidventil 34 wieder in die erste Stellung geschalten, so dass Fluid bei Federbewegungen der Tragfeder bzw. Zug- und Druckstufen des Dämpfers 11 in das zweite Zusatzbehältervolumen 32 oder aus dem zweiten Zusatzbehältervolumen 32 fließen kann.
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Bei dem System in 4, welches bezüglich des Aufbaus des ersten und zweiten Zusatzfedermoduls 20, 30 ansonsten dem Aufbau aus 3 entspricht, ist der Fluidtank 43 der Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder 10 integral mit dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 ausgebildet, wofür die Fluidpumpe 42 der Vorrichtung strömungstechnisch mit diesem verbunden ist.
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Reicht die Federbewegung der Tragfeder 10 bzw. die Zugstufe des Dämpfers 11, beispielsweise im Stand oder bei einer besonders ebenen Fahrbahnoberfläche, nicht aus, um das Feder-Dämpfersystem 1 bzw. das Fahrzeug in die obere Fahrlage zu pumpen, kann hierfür die Fluidpumpe 42 der Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung der Tragfeder 10 verwendet werden. Hierzu ist ein drittes Fluidventil 44 vorgesehen, welches die Fluidpumpe 42 in einer ersten Stellung mit dem Fluidzylinder 41 und in einer zweiten Stellung mit dem Dämpferabschnitt 14 des Dämpfers 11 verbindet. Mit dem dritten Fluidventil 44 in seiner zweiten Stellung kann durch die Fluidpumpe 42 aktiv Fluid aus dem ersten Zusatzbehältervolumen 22 in den Dämpferabschnitt 14 des Dämpfers 11 gepumpt werden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
