DE4134343C2 - Federungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem für ein Fahrzeug, bei dem zwischen einem mit mehreren Rädern ausgerüsteten Fahrwerk und einem Fahrzeugaufbau eine Mehrzahl von hydro-pneumatischen Hub­ geräten angeordnet sind, wobei für mindestens einen Teil dieser Hubgeräte gilt: daß ihm ein seine Hubstellung beeinflußendes variables Flüssigkeitsvolumen und ein in druckübertragender Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen stehendes, die Federungs­ eigenschaften beeinflußendes Druckgasvolumen zugeordnet ist, und daß das Flüssigkeitsvolumen zur aktiven Regelung der Stellung des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Fahrwerk wahlweise mit einer Hoch­ druckflüssigkeitsquelle oder einem Niederdruckflüssigkeitsraum verbindbar oder von beiden trennbar ist.

Solche Federungssysteme sind als sogenannte aktive Federungs­ systeme aus der Literatur bekannt und in praktischem Einsatz. Der Vorteil solcher aktiven Federungssysteme liegt darin, daß die Höheneinstellung des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Fahrwerk, die Wankeinstellung um die Längsachse des Fahrzeugaufbaus und die Nickeinstellung um die Querachse des Fahrzeugaufbaus unabhängig von den jeweiligen Fahrbedingungen (Geradeausfahrt, Kurvenfahrt, Beschleunigung, Bremsen, Befahren unebener Straßen) annähernd konstant gehalten werden können.

Ein Nachteil der bekannten aktiven Federungssysteme ist, daß für die Befüllung eines Hubgeräts aus einer Pumpe oder aus einem von einer Pumpe gespeisten Hochdruckflüssigkeitsquelle laufend Energie bereitgestellt werden muß und daß diese Energie bei der Verbindung des Flüssigkeitsvolumens mit dem Niederdruckflüssig­ keitsraum verlorengeht.

Aus der gattungsbildenden DE 39 36 987 A1 ist es bekannt, zusätzlich zu den Federspeichern, welche den Hubgeräten einzelner Räder zugeordnet sind, den Hubgeräten einer gemeinsamen Achse einen Zusatzfederspeicher zuzuordnen und diesen Zusatzfederspeicher bei Bedarf unwirksam zu machen. Solange der Zusatzfederspeicher wirksam ist, besitzen die Hubgeräte einer Achse eine Federkennung mit geringer Progressivität, das heißt, die jeweils erzeugten Abstützkräfte dieser Hubgeräte steigen beim Einfedern vergleichsweise langsam an. Wenn dagegen der Zusatzfederspeicher unwirksam geschaltet wird, ergibt sich eine Federkennung mit steiler Progressivität, das heißt, die Hubgeräte setzen einem Einfederungshub einen mit dem Hubweg stark ansteigenden Widerstand entgegen. Das dem Zu­ satzfederspeicher zugeordnete, dessen Wirksamkeit bzw. Unwirksam­ keit auslösende Umschaltventil kann praktisch trägheitslos ge­ steuert werden, so daß sich die Progressivität der Federkennung an einer Fahrzeugachse entsprechend schnell verändern läßt. Ist je ein solcher Zusatzspeicher für die Hubgeräte beider Achsen vorgesehen, so ist es möglich, dem beim Bremsen oder Beschleu­ nigen des Fahrzeugs auftretenden Nickmoment entgegenzuwirken, indem beispielsweise beim Bremsen der Zusatzfederspeicher der Vorderachse und beim Beschleunigen der Zusatzfederspeicher der Hinterachse unwirksam geschaltet wird mit der Folge, daß die Federung an der Vorderachse bzw. die Federung an der Hinterachse versteift wird.

Aus der DE 34 14 257 A1 ist es bekannt, die Federhärte des Hubgeräts durch Anlegen des Flüssigkeitsvolumens an unterschied­ liche Gasvolumina zu variieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Federungs­ system der eingangs bezeichneten Bauart einerseits die Vorteile des sogenannten aktiven Federungssystems (geregelte Nachfüllung und Entleerung der Flüssigkeitsvolumina bestimmter Hubgeräte) dann nutzbar zu machen, wenn der Fahrzustand dies erfordert und andererseits den Energiebedarf für eine solche aktive Regelung zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß für mindestens einen Teil der hydro-pneumatischen Hubgeräte gilt:
daß das wirksame Druckgasvolumen veränderlich ist und
daß eine Umschaltmöglichkeit vorgesehen ist, zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem ein größeres Druckgasvolumen in druckübertragender Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen steht und das Flüssigkeitsvolumen von der Hochdruckflüssig­ keitsquelle und dem Niederdruckflüssigkeitsraum bleibend ge­ trennt ist und einem zweiten Betriebszustand, in welchem ein kleineres Druckgasvolumen in druckübertragender Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen steht und das Flüssigkeitsvolumen in Abhängigkeit von Regelungssignalen wahlweise mit der Hoch­ druckflüssigkeitsquelle und dem Niederdruckflüssigkeitsraum verbindbar oder von beiden trennbar ist.

Bei einem so gestalteten Federungssystem ist es möglich, unter günstigen Fahrbedingungen, das heißt also, bei Geradeausfahrt unter günstigen Straßenverhältnissen, auf die Einschaltung der aktiven Federung, das heißt, auf die geregelte Flüssigkeitszufuhr zu den einzelnen Flüssigkeitsvolumina der einzelnen Hubgeräte und auf die geregelte Flüssigkeitsabfuhr aus diesen einzelnen Flüs­ sigkeitsvolumina zu verzichten. Gleichwohl stellt sich dann ein hoher Fahrkomfort ein, weil in den einzelnen Hubgeräten jeweils das größere Druckgasvolumen federnd wirksam ist und damit deren Federkennung eine geringe Progressivität aufweist. Andererseits kann unter ungünstigen Fahrbedingungen, also insbesondere bei Kurvenfahrt, bei Beschleunigung, beim Bremsen und bei schlechtem Straßenzustand auf die aktive Federung umgeschaltet werden. Damit ist der Energieverbrauch allein schon deshalb reduziert, weil der Energiebedarf für die aktive Federung während eines Großteils der Gesamtfahrzeit entfällt. Hinzu kommt aber noch folgendes:
Dadurch, daß im zweiten Betriebszustand in den einzelnen Hub­ geräten nur das kleinere Druckgasvolumen wirksam ist, ergibt sich eine große Progressivität der Federung an den einzelnen Hubge­ räten. Dies bedeutet, daß mit wesentlich verringerten Flüssig­ keitszu- und Flüssigkeitsabflüssen von den Flüssigkeitsvolumina der einzelnen Hubgeräte die jeweils gewünschte Höheneinstellung der einzelnen Hubgeräte eingeregelt werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß für mindestens einen Teil der hydro-pneumatischen Hubgeräte gilt: daß das Druckgasvolumen von mindestens zwei Teil­ volumina gebildet ist, deren eines ständig mit dem Flüssigkeits­ volumen, gegebenenfalls über eine Drosselstelle, in drucküber­ tragender Verbindung steht und deren anderes aus der gegebenen­ falls über eine Drossel gebildeten druckübertragenden Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen trennbar ist. Diese Ausführungsform ermöglicht mit einer geringen Anzahl von Ventilen die Umschaltung zwischen kleinem und großem Druckgasvolumen.

Dabei ist es von der Regelgenauigkeit her am günstigsten, wenn jedem der hydro-pneumatischen Hubgeräte mindestens zwei Teil­ volumina zugeordnet sind, von denen jeweils eines ständig wirksam ist und das andere wirksam gemacht oder unwirksam gemacht werden kann. Es ist aber auch denkbar, daß man für die Hubgeräte einer Achse jeweils nur ein Teilvolumen hubgerätspezifisch vorsieht und ein zweites Teilvolumen für die beiden Hubgeräte dieser Achse gemeinsam vorsieht. Man verringert dadurch weiter den Aufwand an Ventilen und Ventilschaltungen.

Die Umschaltung zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand kann durch mindestens einen Fahrbetriebs­ sensor auslösbar sein. Als Fahrbetriebssensoren für eine solche Auslösung kommen in Frage: Längsbeschleunigungssensoren, welche beim Beschleunigen und Bremsen ein Signal liefern; Querbeschleu­ nigungssensoren und Querrucksensoren, welche bei Kurvenfahrt ein Signal liefern (Querruck ist die erste zeitliche Ableitung der Querbeschleunigung). Daneben ist es auch möglich, Umschaltsignale zum Umschalten zwischen den beiden Betriebszuständen aus der Höheneinstellung einiger oder aller Hubgeräte abzuleiten. Auf diese Weise ist es möglich, bei Beginn einer Kurvenfahrt, beim Bremsbeginn, beim Beschleunigungsbeginn oder beim Einfahren in eine Straßenstrecke schlechten Zustands zwangsläufig eine Um­ schaltung von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebs­ zustand herbeizuführen und umgekehrt.

Mindestens eines der hydropneumatischen Hubgeräte kann mit einer adaptiven, d. h. hinsichtlich des Dämpfungsverhaltens veränderlichen Dämpfungseinrichtung kombiniert sein. Dabei kann eine kontinuierliche Veränderung der Dämpfungskennlinien oder ein Umschalten zwischen mindestens zwei verschiedenen Dämpfungskennlinien angewandt werden. Die Umschaltung kann in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrbetriebssensor erfolgen, wobei man bevorzugt zur Umschaltung des Dämpfungs­ verhaltens wenigstens ein Teil derjenigen Fahrbetriebs­ sensoren verwenden kann, die auch für den Übergang von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten verantwortlich sind. Dabei können für das Umschaltendes Dämpfungsverhaltens und für das Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Be­ triebszustand unterschiedliche Schwellwerte der am jeweiligen Sensor ermittelten Meßgrößen verantwortlich sein.

Grundsätzlich kann das jeweilige hydropneumatische Hubgerät selbst als Dämpfungseinrichtung oder als Teil der Dämpfungs­ einrichtung ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, parallel zu dem hydropneumatischen Hubgerät einen besonderen Schwingungsdämpfer vorzusehen.

Eine im Hinblick auf Energieersparnis besonders interessante Möglichkeit ergibt sich dann, wenn eine Änderung von einem weicheren Dämpfungsverhalten zu einem härteren Dämpfungsverhalten in zeitlichem Zusammenhang steht mit der Umschaltung von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszu­ stand. Der zeitliche Zusammenhang kann dabei beispielsweise durch ein Zeitglied hergestellt werden. Bevorzugt ist aller­ dings, daß die Änderung von dem weicheren Dämpfungsverhalten zu dem härteren Dämpfungsverhalten gleichzeitig mit der Um­ schaltung von dem ersten in den zweiten Betriebszustand er­ folgt. Der Vorteil in der Energiebilanz ist dann folgender: wenn ein Umschalten von dem ersten Betriebszustand (weiche Federung - keine aktive Regelung) in den zweiten Betriebs­ zustand (härtere Federung - aktive Regelung) stattfindet, und es wird gleichzeitig auf eine härtere Dämpfungsstufe umgeschaltet, so wird durch das Eintreten der härteren Dämpfungsstufe erreicht, daß die Längenänderung, die durch die aktive Regelung kompensiert werden soll, infolge der härteren Dämpfung gar nicht erst im vollen Maße eintreten kann.

Es ist aber auch möglich, eine Änderung von einem weicheren Dämpfungsverhalten zu einem härteren Dämpfungsverhalten unter Aufrechterhaltung des ersten Betriebszustands eintreten zu lassen. Beispielsweise kann man bei Geradeausfahrt mit konstant bleibender Geschwindigkeit das Dämpfungsverhalten in Abhängigkeit vom Straßenzustand verändern, ohne in den zweiten Betriebszustand überzugehen. Erfolgt dann zusätzlich eine Beschleunigung oder eine Kurvenfahrt, so kann zusätz­ lich zum zweiten Betriebszustand übergegangen werden, eine Umschaltung auf die in diesem Fall zweckmäßige härtere Dämpfung ist dann nicht mehr erforderlich.

Ist die Dämpfungseinrichtung auf mindestens drei verschiedene Dämpfungsverhaltensweisen einstellbar, so kann man auch dafür sorgen, daß ein erster Übergang von weicherem auf härteres Dämpfungsverhalten ohne Übergang von dem ersten in den zweiten Betriebszustand ausgelöst wird und ein zweiter Übergang von dem härteren Dämpfungsverhalten auf ein noch härteres Dämp­ fungsverhalten an den Übergang von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten Betriebszustand gekoppelt ist.

Die beiliegende Figur erläutert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In dieser Figur sind die vier Räder 10 ₁, 10 ₂, 10 ₃, 10 ₄ eines Fahrzeugs dargestellt. Die Räder 10 ₁ und 10 ₂ gehören einer gemeinsamen Achse an, das heißt, sie sind bei Geradeausfahrt im wesentlichen koaxial. Die Räder 10 ₃ und 10 ₄ gehören einer weiteren gemeinsamen Achse an. Die Achsen der vier Räder sind mit 12₁, 12₂, 12₃, 12₄ bezeichnet. Diese Achsen sind Teil eines Fahr­ gestells, auf dem ein Fahrzeugaufbau (nicht dargestellt) durch vier Hubgeräte 14 ₁, 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄ getragen ist.

Das Hubgerät 14 ₁ besteht aus einem Zylinder 16 ₁, einer Kolben­ stange 18 ₁ und einem Kolben 20 ₁. Entsprechendes gilt für die übrigen Hubgeräte. Der Kolben 20 ₁ ist mit der Kolbenstange 18 ₁ verbunden. Der Kolben 20 ₁ unterteilt den Zylinder in zwei mit Flüssigkeit gefüllte Arbeitsräume 22 ₁, 24 ₁, die durch eine den Kolben 20 ₁ überbrückende Drosselbohrung 26 ₁ miteinander verbunden sind. Das untere Ende der Kolbenstange 18 ₁ ist mit dem Fahrwerk verbunden. Das obere Ende des Zylinders 16 ₁ ist mit dem Fahrzeug­ aufbau verbunden. Die Arbeitsräume 24 ₁ und 22 ₁ sind mit Flüssig­ keit gefüllt. An den Arbeitsraum 22 ₁ ist ein Ausgleichsgefäß 28 ₁ angeschlossen, das durch eine Membran 30 ₁ in einen Flüssigkeits­ raum 32 ₁ und einen Druckgasraum 34 ₁ unterteilt ist. Der Flüssig­ keitsraum 32 ₁ steht über eine Drossel 21 ₁ in ständiger Verbindung mit dem Arbeitsraum 22 ₁, so daß im Flüssigkeitsraum 32 ₁ und im Arbeitsraum 22 ₁ jedenfalls im statischen Zustand gleiche Drücke herrschen.

Der Arbeitsraum 22 ₁ ist über eine Leitung 36 ₁ mit einem Umschalt­ ventil 38 ₁ verbunden. Die Leitung 36 ₁ kann über das Umschalt­ ventil 38 ₁ wahlweise mit einer Hochdruckflüssigkeitsquelle 40 ₁, das heißt einem Hochdrucktank, verbunden werden oder mit einem Niederdruckflüssigkeitsraum 42 ₁; eine dritte Möglichkeit ist, durch das Ventil 38 ₁ die Leitung 36 ₁ abzusperren. An die Leitung 36 ₁ ist über ein Absperrventil 44 ₁ und eine Drosselstelle 45 ₁ ein weiteres Ausgleichsgefäß 46 ₁ angeschlossen, das durch eine Mem­ bran 48 ₁ in einen Flüssigkeitsraum 50 ₁ und einen Druckgasraum 52 ₁ unterteilt ist. Die jeweilige Höhe des Hubgeräts 14 ₁ wird durch ein Wegmeßgerät 54 ₁ überwacht. Die gemessene Höhe wird an einen Zentralrechner Z weitergeleitet, der entsprechende Höhenmeßsig­ nale auch von den übrigen Hubgeräten 14 ₂, 14 ₃, 14 ₄ erhält. Der Zentralrechner ist ferner mit Sensoren S1 und S2 verbunden. Der Sensor S1 stellt die Querbeschleunigung bei Kurvenfahrt fest, der Sensor S2 stellt die Längsbeschleunigungen beim Bremsen und Gasgeben fest. Ein weiterer Sensor S3 kann den Straßenzustand ermitteln.

Bei Geradeausfahrt mit annähernd konstanter Geschwindigkeit auf einer ebenen Straße ist durch das Ventil 38 ₁ (und das gleiche gilt für die entsprechenden Ventile der übrigen Hubgeräte) die Ver­ bindung mit der Hochdruckflüssigkeitsquelle 40 ₁ und dem Nieder­ druckvorratsraum 32 ₁ bleibend unterbrochen. Gleichzeitig ist das Absperrventil 44 ₁ offen, so daß der Flüssigkeitsdruck in dem Arbeitsraum 22 ₁ gleichzeitig nicht nur an dem Flüssigkeitsraum 32 ₁, sondern auch an dem Flüssigkeitsraum 50 ₁ anliegt. Die Druck­ gasräume 34 ₁ und 52 ₁ liegen somit parallel an dem Flüssigkeits­ druck in dem Arbeitsraum 32 ₁ an. Änderungen der Höhe des Hubge­ räts 14 ₁ führen dank dieser Parallelschaltung der Gasdruckräume 34 ₁ und 52 ₁ nur zu verhältnismäßig geringen Druckschwankungen in den Gasdruckräumen 34 ₁ und 52 ₁. Das Hubgerät 14 ₁ hat in diesem Zustand eine verhältnismäßig geringe "Progressivität". Dies gilt für alle Hubgeräte 14 ₁ bis 14 ₄. Der Fahrzeugaufbau ist damit weich und komfortabel gefedert. Es wird keine Druckflüssigkeit aus der Druckflüssigkeitsquelle 40 ₁ entnommen. Diese braucht also auch durch die zugehörige Pumpe 58 ₁ nicht nachgefüllt zu werden.

Wenn das Fahrzeug in eine Kurve fährt, so meldet der Sensor S1 eine Querbeschleunigung oder einen Querruck oder beides (Querruck ist die erste Ableitung der Querbeschleunigung). Die Querbe­ schleunigung kann beispielsweise nach der Ackermann-Formel aus dem Lenkwinkel, der Fahrgeschwindigkeit und dem Achsabstand ermittelt werden. Überschreitet die Querbeschleunigung einen bestimmten Wert, so werden von dem Zentralrechner die folgenden Vorgänge ausgelöst: das Absperrventil 44 ₁ wird über eine Leitung 62 ₁ gesperrt, das Schaltventil 38 ₁ wird über eine Leitung 64 ₁ in einen Zustand versetzt, in dem es die Leitung 36 ₁ entweder ab­ sperrt, dann nämlich, wenn das Hubgerät 14 ₁ eine gewünschte Sollhöhe besitzt oder mit der Druckflüssigkeitsquelle 40 ₁ ver­ bindet, dann nämlich, wenn die Sollhöhe des Hubgeräts 14 ₁ unter­ schritten ist oder mit dem Niederdruckvorratsraum 42 ₁ verbindet, dann nämlich, wenn die Isthöhe des Hubgeräts 14 ₁ eine gewünschte Sollhöhe überschreitet. Der Zentralrechner Z ermittelt aufgrund der ihm von den Höhenmeßgeräten 54 ₁ usw. und den Sensoren S1, S2 und S3 eingespeisten Meßwerte eine Sollhöhe für das Hubgerät 14 ₁ usw. Diese Sollhöhe wird in ein Steuersignal für das Schaltventil 38 ₁ umgesetzt, sodaß das Schaltventil 38 ₁ durch Herstellung der Verbindung der Leitung 36 ₁ mit der Flüssigkeitshochdruckquelle 40 ₁ oder mit dem Flüssigkeitsniederdruckraum 42 ₁ die Isthöhe des Hubgeräts 14 ₁ auf die jeweilige Sollhöhe hin regelt. Dabei ist nun folgendes zu beachten: Da das Absperrventil 44 ₁ gesperrt und damit der Flüssigkeitsraum 50 ₁ von dem Arbeitsraum 22 ₁ getrennt ist, ist die Federeigenschaft des Hubgeräts 14 ₁ nur noch durch das wesentlich kleinere Druckgasvolumen 34 ₁ bestimmt. Dies führt zu einer hohen Progressivität des Hubgeräts 14 ₁. Eine kleine Höhenveränderung führt bereits zu einer erheblichen Druckänderung in dem Flüssigkeitsraum 32 ₁ und in dem Druckgasraum 34 ₁. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden: eine geringe Flüssigkeits­ zufuhr zu dem Arbeitsraum 22 ₁ über das Schaltventil 38 ₁ führt zu einer erheblichen Veränderung der Höhe des Hubgeräts 14 ₁. Wenn nun - wie dargetan - beabsichtigt ist, die Hubgeräte 14 ₁ auf vorbestimmte Höhe, das heißt vorbestimmte Abstände des Fahrzeug­ aufbaus von dem Fahrwerk, einzustellen, so sind nur verhältnis­ mäßig geringe Flüssigkeitsmengen über das Schaltventil 38 ₁ zuzu­ führen bzw. abzuführen. Dies bedeutet, daß der Flüssigkeitsver­ brauch aus der Druckflüssigkeitsquelle 40 ₁ verhältnismäßig gering ist und die mittlere Leistungsaufnahme der Pumpe 58 ₁ ebenfalls verhältnismäßig gering ist.

Wie aus der beiliegenden Figur, und zwar aus deren dem Rad 10 ₃ zugeordneten Bereich, zu ersehen ist, können die Hubgeräte, im Beispielsfall das Hubgerät 14 ₃ auch als Schwingungsdämpfer ausgebildet sein. Die grundsätzliche Eignung hierzu ist bereits aufgrund des Vorhandenseins der Drosselbohrung 26 ₃ gegeben. Wenn diese Drosselbohrung entsprechend engen Quer­ schnitt hat, so wird die Bewegung des Kolbens 20 ₃ bei Auf­ wärts- und Abwärtsbewegung hydraulisch gedämpft. Dabei ist es selbstverständlich möglich, die Dämpfung richtungsabhängig veränderlich zu machen, indem man beispielsweise gedrosselte Durchgänge durch den Kolben 20 ₃ vorsieht, welche unterschied­ lichen Querschnitt besitzen und mit je einem Rückschlagventil ausgerüstet sind, wobei die Rückschlagventile in einander entgegengesetzten Richtungen durchlässig sind bzw. sperren. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, anstelle der Funktionszusammenfassung von Hubgerät und Schwingungsdämpfer in einem einzigen Zylinderkolbengerät neben dem Hubgerät 14 ₃ noch einen gesonderten Schwingungsdämpfer in Parallelschal­ tung zu dem Hubgerät 14 ₃ vorzusehen.

Im Beispielsfall sind beide Arbeitsräume 22 ₃ und 24 ₃ durch eine Bypass-Leitung 70 ₃ überbrückt. In der Bypass-Leitung 70 ₃ liegt eine Drossel 72 ₃ und ein Absperrventil 74 ₃. Durch Öffnen oder Schließen des Absperrventils 74 ₃ kann das Dämpfungsverhalten des Hubgeräts 14 ₃ verändert werden. Öffnen des Absperrventils 74 ₃ bedeutet weicheres Dämpfungs­ verhalten, Schließen des Absperrventils bedeutet härteres Dämpfungsverhalten.

Das Absperrventil 74 ₃ wird über eine Leitung 76 ₃ von dem Zentralrechner Z aus gesteuert. Es sind nun verschiedene Betriebsweisen möglich. Nach einer ersten möglichen Betriebs­ weise ist das Absperrventil 74 ₃ im Sinne eines weichen Dämpfungsverhaltens dann geöffnet, wenn der erste Betriebs­ zustand hinsichtlich der Federung vorliegt, d. h. also, wenn das Ventil 38 ₃ geschlossen und das Absperrventil 44 ₃ geöffnet ist, das Federungsverhalten des kombinierten Hubgeräts-Schwingungsdämpfers 14 ₃ also weich ist. Sobald, ausgelöst durch die Sensoren S1, S2 oder S3 oder einen von ihnen oder eine beliebige Unterkombination, eine Umschaltung auf das harte Federverhalten und die aktive Dämpfung eintritt, nämlich durch Schließen des Absperrventils 44 ₃ und Öffnen des Ventils 38 ₃, wird über die Leitung 76 ₃ vom Rechner Z aus das Absperrventil 74 ₃ geschlossen, so daß das Dämpfungsverhalten des kombinierten Hubgeräts- Schwingungsdämpfers 14 ₃ härter wird. Dies ist im Hinblick auf die beabsichtigte Energieeinsparung sehr erwünscht, und zwar aus folgendem Grund: wenn mit einem Bedarf mit einer härteren Federung und einer aktiven Regelung des Flüssigkeitsvolumens etwa infolge des Beginns einer Kurvenfahrt gerechnet werden muß, so ist eine erhebliche Längenveränderung des Hubgeräts-Schwingungsdämpfers zu er­ warten. Diese wird dann anschließend durch die aktive Regelung, nämlich durch Flüssigkeitszufuhr oder Flüssigkeitsabfuhr kom­ pensiert. Dies bedeutet letztlich Energieverbrauch. Wenn nun aber gleichzeitig mit der Umschaltung auf härtere Federung und dem Beginn des aktiven Regelbetriebs die Bypass- Strecke 70 ₃ abgesperrt und damit das Dämpfungsverhalten des Hubgeräts-Schwingungsdämpfers 14 ₃ härter wird, so kann die zu erwartende starke Längenveränderung des Hubgeräts- Schwingungsdämpfers 14 ₃ gar nicht erst in dem Maße ein­ treten, indem sie eintreten würde, wenn noch die weiche Dämpfungscharakteristik vorliegen würde. Die Längenverände­ rung wird vielmehr durch die harte Dämpfungscharakteristik gebremst, und damit wird der Flüssigkeitsbedarf und damit der Energiebedarf für die nachfolgend erforderliche Längen­ einstellungskorrektur verringert.

Bei dieser ersten Betriebsweise wird also der Übergang von dem weicheren Dämpfungsverhalten auf das härtere Dämpfungs­ verhalten gleichzeitig oder in einem durch ein Zeitglied be­ stimmten zeitlichen Zusammenhang mit dem Übergang von der weichen und passiven Federung zu der harten und aktiven Federung bewirkt.

Nun könnte es durchaus erwünscht sein, den Übergang von der weicheren zur härteren Dämpfung auch unabhängig von dem Übergang von der weicheren Federung zur härteren Federung und dem gleichzeitigen Übergang zur aktiven Regelung vorzu­ nehmen. Es ist nämlich so: der Übergang von der weichen Federung zur harten Federung und der Übergang zur aktiven Regelung soll insbesondere dann erfolgen, wenn das Fahrzeug in eine Kurve fährt oder eine Längsbeschleunigung durch Bremsen oder Gasgeben erfolgt. Das Umschalten von weicher auf harte Dämpfung könnte aber bereits dann für das Fahr­ verhalten und insbesondere für die Sicherheit vorteilhaft sein, wenn ein Übergang zur harten Federung und zur aktiven Regelung noch nicht notwendig ist, beispielsweise dann, wenn sich die Straßenzustandsverhältnisse ändern. Man kann deshalb nach einer weiteren Betriebsweise vorsehen, daß das Absperrventil 74 ₃ nicht nur dann gesperrt wird, wenn gleich­ zeitig auch das Absperrventil 44 ₃ gesperrt und das Ventil 38 ₃ geöffnet wird. Beispielsweise könnte man das Absperrventil 74 ₃ in Abhängigkeit von dem Straßenzustandssensor S3 bereits dann schließen, wenn bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindig­ keit die Sensoren S1 und S2 noch keine Meßgrößen liefern, die einen Umschaltbedarf von der weichen Federung auf die harte Federung und auf die aktive Regelung ergeben. Man könnte also vorsehen, daß das Absperrventil 74 ₃ sowohl gleichzeitig mit der Sperrung des Ventils 44 ₃ und der Öffnung des Ventils 38 ₃ geschlossen wird, daneben aber auch geschlossen werden kann, wenn von dem Straßenzustandssensor S3 eine Sensormeßgröße er­ mittelt wird, die eine härtere Dämpfung erheischt, eine Um­ schaltung von der weichen Federung auf die harte Federung und die aktive Regelung aber noch nicht erforderlich macht. Wird dann in einem späteren Zeitpunkt aus den Sensoren S1 und S2, ggf. auch - bei extrem schlechten Straßenverhält­ nissen - aus dem Sensor S₃, ein Bedarf zur Umschaltung von der weichen Federung auf die harte Federung und die aktive Regelung gemeldet, so braucht nur noch das Ventil 44 ₃ abge­ sperrt und das Ventil 38 ₃ geöffnet zu werden, da ja das Absperrventil 74 ₃ bereits abgesperrt ist.

In der Figur ist neben der Bypass-Leitung 74 ₃ noch eine weitere Bypass-Leitung 78 ₃ mit einer Drossel 80 ₃ und einem Absperrventil 82 ₃ dargestellt. Die Existenz dieser Bypass- Leitung 78 ₃ wurde bisher ignoriert. Ist diese Bypass- Leitung 78 ₃ vorhanden - sie muß - wie vorstehend beschrie­ ben - nicht vorhanden sein -, so besteht die Möglichkeit, mindestens drei unterschiedliche Dämpfungsverhalten einzu­ stellen, also beispielsweise ein weiches Dämpfungsverhalten bei Öffnung des Absperrventils 82 ₃ und Schließung des Ab­ sperrventils 74 ₃, ein mittelhartes Dämpfungsverhalten bei Öffnung des Absperrventils 74 ₃ und Schließung des Absperr­ ventils 82 ₃ und ein hartes Dämpfungsverhalten bei Schließung beider Absperrventile 74 ₃ und 82 ₃. Das Absperrventil 82 ₃ wird wiederum von dem Zentralrechner Z her über eine Steuer­ leitung 84 ₃ geöffnet und geschlossen. Man kann nun nach einer weiteren Betriebsweise vorsehen, daß das Absperr­ ventil 82 ₃ bei Geradeausfahrt auf guter Straße mit konstanter Fahrgeschwindigkeit grundsätzlich geöffnet ist, also das Dämpfungsverhalten weich ist, wobei gleichzeitig auch das Absperrventil 44 ₃ geöffnet und das Ventil 38 ₃ geschlossen ist. Treten verschlechterte Straßenverhältnisse auf, so wird, ausgelöst durch den Straßenzustandssensor S3, über den Zentral­ rechner Z und die Leitungen 76 ₃ und 84 ₃ bewirkt, daß das Absperrventil 74 ₃ geöffnet und das Absperrventil 82 ₃ ge­ schlossen wird. Dann liegt eine mittelharte Dämpfung vor, das Federungsverhalten bleibt aber unverändert; das Absperr­ ventil 44 ₃ ist nach wie vor offen, und das Ventil 38 ₃ ist nach wie vor geschlossen, so daß keine aktive Regelung statt­ findet. Tritt dann beim Einfahren in eine Kurve oder beim Bremsen oder beim Beschleunigen oder bei Ermittlung eines weiteren, für besonders schlechte Straßenverhältnisse charakteristischen Schwellwerts der Bedarf nach einer harten Federung und nach aktiver Regelung ein, so wird das Absperr­ ventil 44 ₃ geschlossen und das Ventil 38 ₃ geöffnet, und gleichzeitig wird auch noch das Absperrventil 74 ₃ geschlos­ sen, so daß beide Absperrventile 82 ₃ und 74 ₃ geschlossen sind. Dann ist die härteste Dämpfungsstufe eingestellt und damit minimaler Energieverbrauch gewährleistet, weil die harte Dämpfung einer Streckenlängenveränderung des Hub­ elements-Schwingungsdämpfers 14 ₃ entgegenwirkt, so daß die durch die aktive Regelung erforderliche Längenkompensation gering bleibt.

Nach einer weitere Betriebsweise wäre auch denkbar, bereits vor dem Schließen des Absperrventils 44 ₃ und dem Übergang zur aktiven Regelung durch Öffnen des Ventils 38 ₃ nachein­ ander von der weichen Dämpfung (Absperrventil 82 ₃ geöffnet, Absperrventil 74 ₃ geschlossen) zu der mittelharten Dämpfung (Absperrventil 74 ₃ geöffnet, Absperrventil 82 ₃ geschlossen) und zu der harten Dämpfung (beide Absperrventile 74 ₃ und 82 ₃ geschlossen) überzugehen, wenn sich der Straßenzustand ver­ schlechtert, und den Übergang zur harten Federung und aktiven Regelung erst dann zu vollziehen, wenn die Sensoren einen Bedarf nach harter Federung und aktiver Regelung signali­ sieren. Ist im Zeitpunkt einer solchen Signalisierung bereits die harte Dämpfungsstufe (Absperrventile 74 ₃ und 82 ₃ ge­ schlossen) eingestellt, so ist nur noch die Sperrung des Absperrventils 44 ₃ und die Öffnung des Ventils 38 ₃ erforder­ lich. Ist dagegen die Dämpfung noch auf weich oder mittelhart eingestellt, so kann gleichzeitig mit dem Übergang auf harte Federung und aktive Regelung auch das Dämpfungsverhalten auf hart umgestellt werden durch Schließen beider Absperr­ ventile 74 ₃ und 82 ₃.

Es ist natürlich denkbar, für die Ansteuerung der Ven­ tile 74 ₃, 82 ₃, 44 ₃ und 38 ₃ verschiedene Sensoren zu ver­ wenden. In der Regel wird man aber die Zahl der Sensoren so gering wie möglich halten und es dem Zentralrechner Z überlassen, die gewünschten Ansteuerungssignale für die Ventile zu liefern, je nachdem, welche Sensormeßwerte in den einzelnen Sensoren ermittelt werden und wie diese durch die Software des Zentralrechners Z bewertet werden.

Claims (16)

1. Federungssystem für ein Fahrzeug, bei dem zwischen einem mit mehreren Rädern (10 ₁-10 ₄) ausgerüsteten Fahrwerk (12 ₁-12 ₄) und einem Fahrzeugaufbau eine Mehrzahl von hydro-pneumatischen Hubgeräten (14 ₁-14 ₄) angeordnet sind, wobei für mindestens einen Teil dieser Hubgeräte (14 ₁-14 ₄) gilt: daß ihm ein seine Hubstellung beeinflußendes variables Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) und ein in druckübertragender Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) stehendes, die Federungs­ eigenschaften beeinflußendes Druckgasvolumen (34 ₁, 52 ₁) zuge­ ordnet ist, und daß das Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) zur aktiven Regelung der Stellung des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Fahrwerk wahlweise mit einer Hochdruckflüssigkeitsquelle (40 ₁) oder einem Niederdruckflüssigkeitsraum (42 ₁) verbindbar oder von beiden trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens einen Teil der hydro-pneumatischen Hubge­ räte (14 ₁-14 ₄) gilt: daß das Druckgasvolumen (34 ₁, 52 ₁) verän­ derlich ist und daß eine Umschaltmöglichkeit vorgesehen ist, zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem ein größeres Druckgasvolumen (34 ₁, 52 ₁) in druckübertragender Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) steht und das Flüs­ sigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) von der Hochdruckflüssigkeits­ quelle (40 ₁) und dem Niederdruckflüssigkeitsraum (42 ₁) blei­ bend getrennt ist und einem zweiten Betriebszustand, in welchem ein kleineres Druckgasvolumen (34 ₁) in drucküber­ tragender Verbindung mit dem Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) steht und das Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) in Abhängig­ keit von Regelungssignalen wahlweise mit der Hochdruckflüssigkeitsquelle (40 ₁) und dem Niederdruckflüs­ sigkeitsraum (42 ₁) verbindbar oder von beiden trennbar ist.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens einen Teil der hydro-pneumatischen Hubge­ räte (14 ₁-14 ₄) gilt: daß das Druckgasvolumen (34 ₁, 52 ₁) von mindestens zwei Teilvolumina (34 ₁, 52 ₁) gebildet ist, deren eines (34 ₁) ständig mit dem Flüssigkeitsvolumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) in druckübertragender Verbindung steht und deren anderes (52 ₁) aus der druckübertragenden Verbindung mit dem Flüssigkeits­ volumen (24 ₁, 22 ₁, 32 ₁) trennbar ist (bei 44₁).

3. Federungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Hubgerät (14 ₁) aus einer Gruppe von Hubgeräten (14_1- 14₄) zwei hubgerätspezifische Teilvolumina (34 ₁, 52 ₁) zuge­ ordnet sind.

4. Federungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehreren Hubgeräten (14 ₁-14 ₄) aus einer Gruppe von Hubgeräten jeweils ein hubgerätspezifisches erstes Teil­ volumen (34 ₁) und ein gemeinsames zweites Teilvolumen zuge­ ordnet sind.

5. Federungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Fahrzeugs mit vier Rädern (10 ₁-10 ₄), von denen jeweils zwei (10 ₁, 10 ₃) einer gemeinsamen Achse zuge­ ordnet sind und im Falle der Zuordnung von je einem Hubgerät (14 ₁, 14 ₃) zu den beiden Rädern (10 ₁, 10 ₃) einer gemeinsamen Achse den der gemeinsamen Achse zugehörigen Hubgeräten (14 ₁, 14 ₃) je ein erstes hubgerätspezifisches Teilvolumen (34 ₁) und ein für beide Hubgeräte (14 ₁, 14 ₃) gemeinsames zweites Teil­ volumen zugeordnet sind.

6. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand durch mindestens einen Fahrbe­ triebssensor (S1, S2, S3) auslösbar ist.

7. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebszustand sich bei Geradeausfahrt ein­ stellt und daß sich der zweite Betriebszustand bei Kurvenfahrt oder bei Bremsbeginn oder bei Beschleunigungsbeginn oder bei Einfahren in eine Straßenstrecke schlechten Zustands einstellt.

8. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der hydropneumatischen Hubge­ räte (14 ₁-14 ₄) mit einer adaptiven, d. h. hinsichtlich des Dämpfungsverhaltens veränderlichen, Dämpfungseinrichtung kombiniert ist.

9. Federungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsverhalten der Dämpfungseinrichtung in Ab­ hängigkeit von mindestens einem Fahrbetriebssensor (S1, S2, S3) veränderlich ist.

10. Federungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung zwischen mindestens zwei ver­ schiedenen Dämpfungskennlinien (Ventil 74 ₃ offen; Ventil 82 ₃ offen) umschaltbar ist.

11. Federungssystem nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydropneumatisches Hubgerät (14 ₃) gleichzeitig als Dämpfer mit veränderlichem Dämpfungsverhalten ausgebildet ist.

12. Federungssystem nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung von einem weicheren Dämpfungsverhalten zu einem härteren Dämpfungsverhalten in zeitlichem Zusam­ menhang steht mit der Umschaltung von dem ersten Betriebs­ zustand in den zweiten Betriebszustand.

13. Federungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung von einem weicheren Dämpfungsverhalten zu einem härteren Dämpfungsverhalten gleichzeitig mit der Umschaltung von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand erfolgt.

14. Federungssystem nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung von einem weicheren Dämpfungsverhalten zu einem härteren Dämpfungsverhalten unter Aufrechterhaltung des ersten Betriebszustands möglich ist.

15. Federungssystem nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergang von einem weicheren zu einem härteren Dämpfungsverhalten durch mindestens einen Fahrbetriebs­ sensor (S1, S2, S3) auslösbar ist, welcher bei annähernd gleichem Sensormeßwert den Übergang von dem ersten Be­ triebszustand zu dem zweiten Betriebszustand auslöst, ins­ besondere durch einen Querbeschleunigungssensor (S1), Querrucksensor (S1) oder Längsbeschleunigungssensor (S2),
und daß der Übergang von dem weicheren zu dem härteren Dämpfungsverhalten außerdem durch einen weiteren Fahr­ betriebssensor (S3), insbesondere durch einen Straßen­ zustandssensor (S3), auslösbar ist, der bezüglich des Übergangs von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten Betriebszustand keine Auslösefunktion besitzt oder dessen Auslösefunktion für den Übergang von dem ersten Betriebs­ zustand zu dem zweiten Betriebszustand bei einem Sensor­ meßwert eintritt, welcher von einem den Übergang zwischen weicherem Dämpfungsverhalten und härterem Dämpfungsver­ halten auslösenden Sensormeßwert verschieden ist.

16. Federungssystem nach einem der Ansprüche 8-15, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebener Möglichkeit der Einstellung der Dämpfungseinrichtung auf mindestens drei verschiedene Dämpfungsverhaltensweisen ein erster Übergang von weiche­ rem auf härteres Dämpfungsverhalten ohne Übergang von dem ersten in den zweiten Betriebszustand auslösbar ist und ein zweiter Übergang von dem härteren Dämpfungsverhalten auf ein noch härteres Dämpfungsverhalten an den Übergang von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten Betriebszustand gekoppelt ist.