DE3517624C2

DE3517624C2 -

Info

Publication number: DE3517624C2
Application number: DE3517624A
Authority: DE
Inventors: Yuji Yokoya; Shuuichi Buma; Hitoshi Araki; Hiroshi Toyota Aichi Jp Miyata; Masanori Hirose; Kaoru Okazaki Aichi Jp Ohashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-08-25
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1992-01-16
Also published as: US4648621A; JPH0328329B2; JPS6154310A; DE3517624A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeugs, das mindestens ein Gasfederbein aufweist, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem Fahrzeug beispielsweise, das mit einem pneuma tischen Federbein ausgestattet ist, wobei ein Stoßdämpfer zwischen einem Lenker der Aufhängung und der Karosserie angeordnet ist und dessen oberer Teil von einem Gehäuse und einer Membran umgeben ist, wodurch eine mit Druckluft zu füllende Kammer gebildet ist, kann die Höhe des Fahrzeugs reguliert oder eingestellt werden, indem die Luftmenge in der Luftkammer verändert wird.

Bei einem mit dem pneumatischen Federbein ausgestatteten Fahrzeug wird der Zusammenhang zwischen der für die Regu lierung oder Einstellung der Fahrzeughöhe nach einer Belastungsänderung benötigten Zeit und der Änderung der Fahrzeughöhe durch die Kennlinie A in Fig. 1 dargestellt. Nach Verstreichen der Zeit T₁ aus gehend vom Anfang 0 der Fahrzeughöhenregulierung oder der Zuführung von Druckluft zu der Luftkammer wird die ge wünschte Fahrzeughöhe H erreicht. In diesem Fall wird jedoch die gewünschte Höhe nicht linear erreicht, da die Zunahme der Fahrzeughöhe nach dem Start der Fahrzeug höhenregulierung durch die Effekte von Luftkompressibili tät, Rohrlänge zwischen der Druckquelle und der Luftkam mer, Reibung in jedem Teil der Federung bzw. Aufhängung oder ähnlichem verzögert wird. Und da der Druck in der Luft kammer allmählich ansteigt, zeigt die Kennlinie A eine glatte Kurve und erreicht schließlich die gewünschte Fahrzeughöhe H. Nach Verstreichen der Zeit T₁ (<T) und Erreichen der Fahrzeughöhe H₁ (<H) kann die Regu lierung der Fahrzeughöhe im wesentlichen als abgeschlos sen angesehen werden.

Um die Zeit T (H₁) zur Fahrzeughöhenregulierung zu ver kürzen, kann folgendes unternommen werden:

a) Steigerung der Leistung eines Kompressors, d. h. eines Druckerzeugers,
b) Einbau eines Vorratsbehälters als Druckquelle oder Vergrößerung des Fassungsvermögens des Vorratsbehälters,
c) Verkleinerung der Luftkammer, und
d) Verringerung von Reibung in jedem Teil der Federung oder ähnliches.

Wenn die Leistung eines Druckerzeugers erhöht oder ein Druckspeicher eingebaut wird, steigen die Kosten und das Gewicht.

Wenn die Luftkammer verkleinert oder die Reibung in jedem Teil der Feder verringert wird, wird die Charakteristik der Federung erheblich beein trächtigt. Daher kann die Luftkammer und die Reibung nicht allein zum Zweck der Verkürzung der für die Fahr zeughöhenregulierung notwendigen Zeit verändert werden.

Das durch das japanische Gebrauchsmuster Nr. 1 67 811/82 offenbarte Luftfederungssystem weist einen Luftkom pressor, einen Vorratsbehälter und ein zwischen dem Kom pressor und dem Vorratsbehälter geschaltetes Magnetventil auf, wobei der Luftkompressor mit einem Einlaßventil zum Ansaugen von Luft aus dem Vorratsbehälter versehen ist. Wenn ein Vergrößerungssignal von dem Fahrzeughöhensensor erzeugt wird, öffnet das Magnetventil damit Luft von dem Vorratsbehälter zu dem Luftkompressor geführt wird. Daraufhin wird die Druckluft direkt von dem Luftkompres sor zu der Luftkammer geführt. Daraus folgt, daß die für die Höhenregulierung benötigte Zeit verkürzt wird, ohne daß dadurch jedoch die Regelcharakteristik verändert würde.

Nun sind einige pneumatische Federbeine mit einer Mehrzahl von Luftkammern (gewöhnlich zwei) versehen, die untereinander in Verbindung stehen und voneinander getrennt werden können. Bei diesen Federbeinen wird die Federkonstante derart verändert, daß eine geringe Federkonstante im Zustand der Verbindung der Mehrzahl von Luftkammern un tereinander erzielt wird und die hohe Federkonstante im Zustand der Trennung erreicht wird.

Aus der DE-OS 34 03 649 ist ein Radaufhängungssystem für Automobile und andere Fahrzeuge bekannt, das über ein Gas federbein mit zwei Druckkammern verfügt, wobei die Niveau regelung durch Zuführung von Druckgas nur zu den direkt als Federung wirksamen Gaskammern des Federbeins ausgeführt wird.

Durch diese Gestaltung wird eine relativ kurze Wirkungs zeit für die Niveauregelung erreicht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regulierung der Fahrzeughöhe zu schaffen, bei dem die Fahrzeughöhe sanft ohne Unstetigkeiten auf den gewünschten Wert eingeregelt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen Regulierungszeit und Änderung der Fahrzeughöhe darstellt,

Fig. 2 ein System zur Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein pneumatisches Federbein im Schnitt,

Fig. 4 die wesentlichen Teile in einem vergrößerten Schnitt und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 4.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regu lierung und Steuerung der Höhe eines Fahrzeugs, das mit einer Gasfederung ausgestattet ist, die einen von einer Vielzahl von Gaskammern gebildeten einstellbaren Feder mechanismus und eine Niveauregulierung aufweist. Die Gasfederung ist üblicherweise eine Luftfederung, und in besonderen Fällen wird ein anderes Gas als Luft verwendet. Als Gasfederung wird auch eine hydropneumatische Federung betrachtet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Schema sind vier pneumatische Federbeine 12, 14, 16, 18 am Fahrzeug vorgesehen, d. h. vorne und hinten, jeweils links und rechts am Fahrzeug. Jedes pneumatische Federbein ist mit zwei Luftkammern 20a und 20b ausgestattet. Wenn die beiden Luftkammern 20a und 20b untereinander in Ver bindung stehen, wird das Fassungsvermögen der Luftkammer bezüglich eines Federvorgangs vergrößert, so daß eine geringe Federkonstante dargestellt ist. Wenn die beiden Luftkammern voneinander getrennt werden, wird nur die Luftkammer 20a in den Federvorgang einbezogen, so daß das Fassungsvermögen der Luftkammer verringert ist, wodurch eine hohe Federkonstante dargestellt ist.

Höhensensoren 22 und 23, die an Karosserieteilen und gegenüberliegend dem linken und rechten Vorderrad mon tiert sind, und ein Höhensensor 24, der an einem Karos serieteil zwischen dem linken und rechten Hinterrad montiert ist, ermitteln die Fahrzeughöhe aus der Bewegung von Zwischenstücken 22a, 23a und 24a, deren untere Enden an einem Arm der Aufhängung oder in dessen Nachbarschaft befestigt sind.

Wenn Signale von dem entsprechenden Höhensensor zu dem Eingang einer Zentraleinheit (CPU) oder eines Computers 26 gesandt werden und die Fahrzeughöhe unter einem vor bestimmten Wert liegt, steuert der Computer 26 einerseits einen Motor 28 zur Betätigung eines Kompressors 30 an und öffnet andererseits ein Niveau-Regelventil 32, das vor gesehen ist, mit dem entsprechenden pneumatischen Feder bein verschaltet zu werden. Ebenso betätigt der Computer 26 einen Stellmotor 34 jedes pneumatischen Federbeins, um die beiden Luftkammern 20a und 20b vorübergehend zu ver schließen. Daraus folgt, daß die durch einen Trockner 36 gelieferte verdichtete Luft in die Luftkammer 20a beför dert wird und unverzüglich einen Druckanstieg in der Luftkammer 20a bewirkt. Dieser Druckanstieg vergrößert die Fahrzeughöhe in kurzer Zeit.

Die in Fig. 1 dargestellte Kennlinie D beschreibt eine Regelung, bei der eine geringfügige Verringe rung der Fahrzeughöhe, die bei Verbindung der beiden Luftkammern 20a und 20b miteinander eintritt, verhindert werden kann. Die beiden Luftkammern 20a und 20b sind zu Beginn 0 der Druckluftzufuhr verschlossen und nach Ver streichen einer Zeit T₅ (< T₂), wenn die Fahrzeughöhe in diesem Ausführungsbeispiel annähernd eine vorbestimmte Höhe H₁ erreicht, ist die Luftkammer 20a derart ausge legt, daß sie über ein Drosselventil mit der Luftkammer 20b allmählich verbunden wird. Daher zeichnet die Ge schwindigkeit der Fahrzeughöhenregulierung eine etwas sanftere Kurve. Nach Verstreichen der Zeit T₆ (<T₁, <T₂) sind die beiden Luftkammern 20a und 20b vollständig mit einander verbunden, so daß die endgültig gewünschte Fahrzeughöhe H ohne Absenken (oder mit geringem Absenken) unter Einfluß der Hysterese der Federung oder ähnlichem erreicht wird. In diesem Fall erreicht die Fahrzeughöhe die gewünschte Höhe H, indem durch eine stufenlose Drosselerweiterung eine sanfte Kurve gezeichnet wird.

Dieses Verfahren zur Fahrzeughöhenregulierung kann durch geführt werden, indem das in den Fig. 3 bis 2 dargestell te pneumatische Federbein an einem Fahrzeug befestigt wird.

Ein pneumatisches Federbein 50 ist mit einer Luftfeder 54 versehen, die derart ausgebildet ist, daß sie das obere Ende eines Stoßdämpfers 52 umgibt.

Der an sich bekannte Stoßdämpfer 52 ist mit einem Zylin der 56 und einer Kolbenstange 58 versehen, die mit einem (nicht dargestellten) in dem Zylinder 56 verschiebbar angeordneten Kolben verbunden ist und aus dem Zylinder 56 nach außerhalb herausragt. Für den Schwingungs- bzw. Stoßdämpfer 52 werden sog. Einrohrdämpfer verwendet, die nur aus einem einzigen Zylinder bestehen, im Gegensatz zu sog. Zweirohrdämpfern, die mit einem inneren und einem äußeren Zylinder versehen sind.

Die Luftfeder 54 weist eine Hauptluftkammer 60 und eine Zusatzluftkammer 62 auf, die mit Druckluft gefüllt sind. Die Hauptluftkammer 60 ist durch Zusammenwirken eines Gehäuses 64 und einer Membran 66 ausgebildet. Dagegen ist die Zusatzluftkammer 62 durch Zusammenwirken des Gehäuses 64 und einer Trennwand 68 ausgebildet.

Ein Deckenteil 70 des Gehäuses 64 ist über den gesamten Umfang der Innenkante mit einem Lagerelement 76 eines Auflagers 74 verschweißt. Von dem Deckenteil 70 erstreckt sich nach unten ein mit diesem in einem Stück ausgebilde tes Rohrteil 71. Eine Vielzahl von Schraubbolzen 78 (von denen einer in Fig. 3 dargestellt ist) sind auf dem Deckenteil 70 des Gehäuses 64 luftdicht angeschweißt. Jeder Schraubenbolzen 78 ragt durch eine Karosserie 80 und eine Mutter 79 ist zur Verbindung des Gehäuses 64 mit der Karosserie auf den Schraubenbolzen 78 geschraubt. Die Trennwand 68 ist mit ihrer äußeren Umfangskante mit dem Rohrteil 71 des Gehäuses 64 verschweißt. Danach ist die Trennwand 68 mit ihrer inneren Umfangsfläche mit dem Lagerelement 76 verschweißt und bildet somit die Zusatz luftkammer 62.

Ein Rohrteil 72 des Gehäuses 64 ist in das Rohrteil 71 eingepaßt und über dessen ganzen Umfang verschweißt. Die Membran 66 ist aus Gummi zylindrisch ausgebildet und im mittleren Bereich rückwärts umgeschlagen. Ein äußeres Ende der Membran ist zwischen dem Rohrteil 72 des Gehäu ses 64 und einem Ring 82 angeordnet und wird durch die Klemmwirkung des Rings 82 gehalten. Das innere Ende der Membran 66 ist auf einen zylindrischen Luftkolben 84 eingepaßt, der mit dem Zylinder 56 verschweißt ist, wo durch die Hauptluftkammer 60 gebildet wird.

Das Auflager 74 ist mit einem starren Element 86, einer aus Gummi geformten Buchse 88 und dem Lagerelement 76 versehen. Das starre Element 86 ist aus einem Werkstoff mit hoher Festigkeit, wie beispielsweise Eisen, gebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, weist das starre Element 86 eine Bohrung 90 auf, durch welche die Kolbenstange 58 ragt, sowie eine Bohrung 92, in der ein Ventilkörper 96 angeordnet ist, und drei Bohrungen 93, 94 und 95, die radial zur Bohrung 92 verlaufen. Die Bohrlöcher der Bohrungen 93 und 95 sind einander gleich und größer als das der Bohrung 94.

Die Buchse 88 ist zwischen dem starren Element 86 und dem Lagerelement 76 angeordnet und weist Bohrungen 98, 99 und 100 auf. Diese Bohrungen stehen in Verbindung mit den entsprechenden Bohrungen 93, 94 und 95 in dem starren Element 86, erstrecken sich radial und führen durch die entsprechenden Bohrungen in dem Lagerelement 76 in die Zusatzluftkammer 62. Die Hauptluftkammer 60 und die Zu satzluftkammer 62 stehen über die Bohrungen 92 bis 95 in dem starren Element 86, die Bohrungen 98 bis 100 in der Buchse 88 und die Bohrungen in dem Lagerelement 76 mit einander in Verbindung.

Die Kolbenstange 58 ist derart ausgelegt, daß sie durch die Bohrung 90 in dem starren Element ragt. Ein Ring 102 drückt gegen das starre Element 86. Eine Mutter 104 ist auf die Kolbenstange 58 geschraubt, um diese mit Hilfe eines O-Rings 106 luftdicht mit dem starren Element 86 zu verbinden.

Der Ventilkörper 96 ist einteilig mit einem Gleitstück 108 und einem geradlinigen Teil 110 versehen, das nach oben durch ein Teil mit verringertem Durchmesser heraus ragt. Das Gleitstück 108 ist mit einer axial geöffneten Bohrung 111 und einer diametral dazu geöffneten Bohrung 112 versehen. Wenn diese Bohrung 112 in der in Fig. 5 darge stellten Position steht, ist keine Verbindung zu einer der drei Bohrungen 93 bis 95 in dem starren Element her gestellt. Damit ist in diesem Zustand die Hauptluftkammer 60 von der Zusatzluftkammer 62 getrennt bzw. abgeschlos sen. Wenn der Ventilkörper 96 von der in Fig. 5 darge stellten Position um 60° im Uhrzeigersinn gedreht wird, steht die Bohrung 112 in Verbindung mit den Bohrungen 93 und 95 in dem starren Element 86, so daß die Hauptluft kammer 60 und die Zusatzluftkammer 62 vollständig mitein ander in Verbindung stehen. Wenn der Ventilkörper 96 um weitere 60° im Uhrzeigersinn gedreht wird, steht die Bohrung 112 in Verbindung mit der Bohrung 94 in dem starren Element 86, so daß die Hauptluftkammer 60 mit der Zusatzluftkammer 62 über eine Drossel in Verbindung steht.

Der Ventilkörper 96 ist in die Bohrung 92 in dem starren Element 86 eingefügt. Eine Hülse 116, die zur Abdichtung eingelegte O-Ringe 114 aufweist, ist in die Bohrung 92 gedrückt. Somit ist der Ventilkörper 96 in der Bohrung 92 drehbar und luftdicht angeordnet.

Ein Stellmotor 117 wird von einem Antrieb und einem Ge triebe, die an sich bekannt sind, gebildet und weist eine Leistungswelle 118 auf, in die das geradlinige Teil 110 des Ventilkörpers 96 eingefügt ist. Somit wird der Ven tilkörper 90 gedreht.

Claims

1. Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeugs, das mindestens ein Gasfederbein (12; 14; 16; 18; 50) aufweist, das in der Lage ist, die Fahrzeughöhe anzupassen und eine Vielzahl von Gaskammern (20a; 20b; 60; 62) aufweist, die miteinander in Verbindung stehen und voneinander getrennt werden können, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

- zeitweises Trennen von wenigstens einer Gaskammer (20b; 62) von wenigstens einer anderen Gaskammer (20a; 60) wenn die Höhe des Fahrzeugs vergrößert werden soll,
- Zuführung von Druckgas zu wenigstens einer Gaskammer (20a; 60)
- und Herstellen einer Verbindung zwischen den Gaskammern (20b; 62) über eine Drossel, bevor die Höhe des Fahrzeugs den vorbestimmten Wert erreicht.

2. Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung in einer Vielzahl von Schritten erfolgt.

3. Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung in einem Schritt erfolgt.

4. Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung in einer Vielzahl von Schritten erfolgt.

5. Verfahren zur Regulierung der Höhe eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Druckluft vor oder gleichzeitig mit dem Trennen der Gas kammern (20a; 20b; 60; 62) erfolgt.