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Die Erfindung betrifft eine Verstellanordnung für ein Dämpfersystem eines Fahrzeugs, umfassend eine Federeinrichtung und eine Verstelleinrichtung.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Dämpfersystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Verstellanordnung.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug mit einem Dämpfersystem.
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Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Betreiben einer Verstellanordnung.
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Obwohl auf beliebige Verstellanordnungen anwendbar, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf Verstellanordnungen für Dämpfersysteme in Fahrzeugen beschrieben.
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Aus der
DE 10 2016 218 791 A1 ist eine Verstellvorrichtung in Form einer Absenkvorrichtung in einem Motorrad bekannt geworden. Die Räder des Motorrads sind dabei über eine Federanordnung an einem Fahrzeugrahmen festgelegt. Ein dem Fahrzeugrahmen zugeordnetes erstes Ende der Federanordnung ist mittels der Absenkvorrichtung wahlweise bezüglich des Fahrzeugrahmens anhebbar oder absenkbar ausgebildet.
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Nachteilig dabei ist der komplizierte Aufbau der Verstellvorrichtung mit aktiv zu betreibenden Bauteilen, wie Elektromotor und dergleichen sowie entsprechender Steuer- und Bedieneinrichtungen.
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Aus der
DE 10 2016 218 787 A1 ist weiter eine Verstellvorrichtung in Form einer Absenkvorrichtung in einem Motorrad bekannt geworden. Eine Radaufhängung des Motorrads ist dabei mittels einer Federanordnung gefedert, wobei die Radaufhängung zum Einfedern in einer Einfederrichtung und zum Ausfedern in einer entgegengesetzten Ausfederrichtung ausgebildet ist. Mittels eines Druckfluids ist eine wahlweise betätigbare Absenkvorrichtung angeordnet, die in einem aktiven Zustand zum Beaufschlagen der Radaufhängung mit einer in der Einfedereinrichtung gerichteten Vorlast ausgebildet ist.
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Nachteilig ist auch hier der komplizierte Aufbau der Verstellvorrichtung mit aktiv zu betreibenden Bauteilen, wie Kompressor und dergleichen sowie entsprechender Steuer- und Bedieneinrichtung.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verstellvorrichtung, ein Dämpfersystem, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Dämpfersystems bereitzustellen, welche einfach herzustellen sind, einfach und kostengünstig zu betreiben sind und einfach nachrüstbar sind.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Verstellvorrichtung, ein alternatives Dämpfersystem, ein alternatives Fahrzeug sowie ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Dämpfersystems bereitzustellen.
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In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einer Verstellanordnung für ein Dämpfersystem eines Fahrzeugs, umfassend eine Federeinrichtung und eine Verstelleinrichtung, wobei die Verstelleinrichtung zumindest eine Kammer mit einem Fluid umfasst, welche über zumindest eine Zuflussleitung mit einem Fluiddruckspeicher verbunden ist und wobei der Fluiddruckspeicher über zumindest einen Rückflussleitung mit der Kammer verbunden ist, wobei die zumindest eine Zuflussleitung einen größeren Fluidvolumenstrom in den Fluiddruckspeicher bereitstellt als die zumindest eine Rückflussleitung von dem Fluiddruckspeicher in die zumindest eine Kammer, und wobei mittels zumindest eines beweglich angeordneten Druckelements der Federeinrichtung zumindest teilweise Fluid aus der Kammer in die Zuflussleitung verdrängbar ist zur Veränderung der Federrate in der Federeinrichtung.
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In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Dämpfersystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Verstellanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-9 und eine Dämpfereinrichtung.
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In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Fahrzeug mit einem Dämpfersystem gemäß Anspruch 10.
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In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Verfahren zum Betreiben einer Verstellanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-9, umfassend die Schritte
- a) Beaufschlagen des zumindest einen Druckelements mit einer Kraft,
- b) Verdrängen von Fluid aus der Kammer über die zumindest eine Zuflussleitung mittels des zumindest einen Druckelements der Federeinrichtung in den Fluiddruckspeicher zur Veränderung der Federrate der Federeinrichtung,
- c) Verringern der Kraft auf das zumindest eine Druckelement,
- d) Rückfließen von Fluid aus dem Fluiddruckspeicher in die Kammer mittels der zumindest einen Rückführleitung,
wobei die zumindest eine Zuflussleitung einen größeren Fluidvolumenstrom in das Fluiddruckspeicher bereitstellt als die zumindest eine Rückflussleitung von dem Fluiddruckspeicher in die zumindest eine Kammer.
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Mit anderen Worten ist mittels zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere eine temporäre Absenkung der Fahrhöhe eines Fahrzeugs mit der Verstellanordnung möglich, wodurch eine Aerodynamik des Fahrzeugs und gegebenenfalls auch ein dynamischer Griplevel der mit der Verstellanordnung versehenen Achse verbessert werden kann.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass die Verstellanordnung einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese passiv betätigt wird, also kein Fahrereingriff und keine Bedienelemente für den Fahrer bereitgestellt werden müssen. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Verstellanordnung schnell und einfach nachgerüstet werden kann, insbesondere als Nachrüstmodul bereitgestellt werden kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Fluid eine Flüssigkeit, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit. Vorteil hiervon ist, dass auf Grund der Inkompressibilität der Flüssigkeit eine schnelle Fluidverdrängung in den Fluiddruckspeicher erfolgt, sodass Krafteinwirkungen auf das Druckelement nahezu unverzögert zu einer Anpassung der Federrate der Federeinrichtung führen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kammer um eine Dämpfereinrichtung herum angeordnet. Vorteil hiervon ist ein kompakter Bauraum für die Verstellanordnung und Dämpfereinrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt die Verstelleinrichtung zumindest einen Anschlag für das zumindest eine Druckelement der Federeinrichtung bereit, insbesondere einen oberen und unteren Anschlag. Vorteil hiervon ist eine Einstellbarkeit des maximalen hydraulischen Drucks der Verstellanordnung und eine definierte Verstellbarkeit beziehungsweise Anpassbarkeit der Federrate der Federeinrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind oberer und/oder unterer Anschlag verstellbar angeordnet. Dies erhöht die Flexibilität, da je nach Straßenbeschaffenheit, Art des Fahrzeugs, Reifen, etc. die Federrate der Federeinrichtung entsprechend angepasst werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der zumindest einen Zuflussleitung und/oder in der zumindest einen Rückflussleitung ein insbesondere passiver, vorzugsweise verstellbarer Druckregler angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass die Flexibilität erhöht wird, da der Rückfluss in die Kammer einstellbar beziehungsweise variabel ist. Mittels eines Druckreglers in der Zuflussleitung kann ein definierter Auslösedruck eingestellt werden, ab dem eine Regelung der Federrate der Federeinrichtung erfolgt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Rückflussleitung zumindest ein insbesondere verstellbares Durchflussbegrenzungselement, vorzugsweise in Form einer Blende, angeordnet. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine insbesondere verstellbare Durchflussbegrenzung, sodass der Rückfluss in die Kammer einstellbar beziehungsweise variabel ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Verstelleinrichtung vollständig und zumindest teilweise die Federeinrichtung und insbesondere zumindest teilweise eine Dämpfereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass eine modulare Einheit bereitgestellt werden kann, die insbesondere einfach und schnell in Dämpfersystemen nachrüstbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Fluiddruckspeicher mittels einer Druckfeder und/oder mittels Gasdruck betrieben. Damit kann ein einfacher und kostengünstiger Fluiddruckspeicher zur Verfügung gestellt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigt in schematischer Form
- 1 eine Verstellanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Fahrzeug mit einer Verstellanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 3 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine Verstellanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 ein Fahrzeug mit einer Verstellanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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In den 1 und 2 ist eine Verstellanordnung 1 eines Fahrzeugs 100 (siehe 2) gezeigt als Teil einer Dämpfungsvorrichtung 90 eines Rades 91 des Fahrzeugs 100. Die Verstellanordnung 1 ist hier als hydraulischer Federvorspanner über ein Druckelement in Form eines Federtellers 10 für eine Tragfeder 3 einer Federeinrichtung ausgeführt. Diese Tragfeder 3 umfasst den Dämpfer 2 radial und greift in dessen Hydraulik nicht ein. Tragfeder 3 und Dämpfer 2 sind jeweils mit dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs 100 verbunden.
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Die Steuergröße der Verstellanordnung 1 ist die Federkraft 17 der Tragfeder 3, die in jedem Fahrzustand des Fahrzeugs auf den Federteller 10 wirkt. Diese steigt und fällt in Abhängigkeit von der Federrate und Dämpferhubposition des Dämpfers 2. Die über die Betriebsdauer schwingende Federkraft 17 übersetzt sich in einen schwingenden hydraulischen Druck innerhalb des hydraulischen Federvorspanners. Der Federvorspanner umfasst eine Druckkammer 5, die in 1 unterhalb des hydraulischen Federtellers 10 angeordnet ist. Die Druckkammer 5 weist zwei Öffnungen auf, einen Zulauf 7 und einen Ablauf 8. Der Zulauf 7 wird über ein Druckbegrenzungsventil 12 mit einem Druckspeicher 9, der den Druck mittels Gasdruck oder mechanisch, insbesondere mittels einer Feder bereitstellen kann, verbunden. Das Druckbegrenzungsventil 12 wird auf einen Auslösedruck eingestellt, der in Abhängigkeit von der Federrate der Tragfeder 3 und einem Übersetzungsverhältnis einer zu definierenden Dämpferhubposition beziehungsweise Fahrhöhe korreliert. Wird diese Position erreicht, öffnet das Druckbegrenzungsventil 12 und gibt den Durchfluss eines in der Druckkammer befindlichen Fluids 6, hier in Form von Hydrauliköl, aus der Druckkammer 5 in den Druckspeicher 9 frei. Da nun die Federrate des Druckspeichers 9 in Reihe zur Tragfeder 3 auf dem Dämpfer 2 geschaltet ist, wird die Gesamtfederrate reduziert, was zu einem zusätzlichen Absenken des Fahrzeugaufbaus führt.
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Die größtmögliche Absenkung des Fahrzeugaufbaus, also der Verfahrweg des hydraulischen Federtellers 10 in vertikaler Richtung, bezeichnet mit X, wird durch einen mechanischen, optional einstellbaren Anschlag 11a, 11b begrenzt. Gleiches gilt für den größtmöglichen Ausfahrweg des hydraulischen Federtellers 10. Hierbei können sowohl der obere und der untere als auch nur oberer oder nur unterer Anschlag 11 a, 11b verstellbar sein. Die Anschlagsanordnung 11 mit den beiden Anschlägen 11a, 11b ist dabei fest mit dem Dämpfer 2 verbunden. Insgesamt kann dadurch auch der maximale hydraulische Innendruck der Verstellvorrichtung 1 begrenzt werden.
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Geht das Fahrzeug 100 nun in einen Fahrzustand über, bei dem sich die Federkraft 17 der Tragfeder 3 über die Hubposition des Dämpfers reduziert und somit der Druck in der Druckkammer 5 unter den Wert des Druckspeichers 9 fällt, erfolgt ein Rückfluss von dem Druckspeicher 9 in die Druckkammer 5 über den Ablauf 8. Das Druckbegrenzungsventil 12 im Zulauf 7 ist hierbei insbesondere gleichzeitig als Rückschlagventil ausgeführt.
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Das rückfließende Hydrauliköl durchströmt im Abfluss 8 eine Blende 14 und/oder ein weiteres Druckbegrenzungsventil 13 sowie ein Rückschlagventil 15. Die Blende 14 und/oder das Druckbegrenzungsventil 13 stellen einen kontrollierten und/oder einstellbaren Rückfluss in die Druckkammer 5 unterhalb des hydraulischen Federtellers 10 sicher. Somit kann das „Zurückfahren“ des Federtellers 10 in die definierte Fahrhöhe über die Zeit kontrolliert werden.
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Steht das Fahrzeug 100 statisch oder wird quasistatisch bewegt, fällt der Druck in der Druckkammer 5 basierend auf der Grundauslegung immer unter den Druck des Druckspeichers 9, womit ein zuverlässiges Zurückkehren in die definierte Fahrhöhe gewährleistet wird.
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Teilweise ist der Dämpfer 2 und die Tragfeder 3 zusammen mit der Verstellanordnung 4 mit Druckkammer 5, Zulauf 7 und Ablauf 8 mit Ventilen 12, 13, 15, Blende 14 und Druckspeicher 9 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 angeordnet.
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3 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 3 sind Schritte eines Verfahrens zum Betreiben einer Verstellanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-9 gezeigt.
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Das Verfahren umfasst die Schritte
- a) Beaufschlagen S1 des zumindest einen Druckelements mit einer Kraft,
- b) Verdrängen S2 von Fluid aus der Kammer über die zumindest eine Zuflussleitung mittels des zumindest einen Druckelements der Federeinrichtung in den Fluiddruckspeicher zur Veränderung der Federrate in der Federeinrichtung,
- c) Verringern S3 der Kraft auf das zumindest eine Druckelement,
- d) Rückfließen S4 von Fluid aus dem Fluiddruckspeicher in die Kammer mittels der zumindest einen Rückführleitung,
wobei die zumindest eine Zuflussleitung einen größeren Fluidvolumenstrom in das Fluiddruckspeicher bereitstellt als die zumindest eine Rückflussleitung von dem Fluiddruckspeicher in die zumindest eine Kammer.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest eines der folgenden Merkmale und/oder zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- - Einfache und kostengünstige Herstellung
- - Passive Niveauregulierung
- - Keine aktiv zu steuernden Komponenten notwendig
- - Lange Lebensdauer
- - Einfache Betreibbarkeit
- - Hohe Flexibilität
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstellanordnung
- 2
- Dämpfer
- 3
- Tragfeder
- 4
- Verstelleinrichtung
- 5
- Druckkammer
- 6
- Fluid
- 7
- Zuflussleitung
- 8
- Rückflussleitung
- 9
- Fluiddruckspeicher
- 10
- Federteller
- 11
- Anschlageinrichtung
- 11a, b
- Anschlag
- 12,13
- Druckregler
- 14
- Durchflussbegrenzungselement / Blende
- 15
- Ventil
- 16
- Gehäuse
- 17
- Kraft Tragfeder
- 90
- Dämpfersystem
- 91
- Rad
- 100
- Fahrzeug
- S1-S4
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016218791 A1 [0006]
- DE 102016218787 A1 [0008]
