DE4134343C2 - Federungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Federungssystem für ein FahrzeugInfo
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- DE4134343C2 DE4134343C2 DE19914134343 DE4134343A DE4134343C2 DE 4134343 C2 DE4134343 C2 DE 4134343C2 DE 19914134343 DE19914134343 DE 19914134343 DE 4134343 A DE4134343 A DE 4134343A DE 4134343 C2 DE4134343 C2 DE 4134343C2
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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.
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.
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 (141-
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914134343 DE4134343C2 (de) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | Federungssystem für ein Fahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914134343 DE4134343C2 (de) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | Federungssystem für ein Fahrzeug |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4134343A1 DE4134343A1 (de) | 1993-04-22 |
DE4134343C2 true DE4134343C2 (de) | 2002-05-08 |
Family
ID=6442869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914134343 Expired - Fee Related DE4134343C2 (de) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | Federungssystem für ein Fahrzeug |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4134343C2 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3414257A1 (de) * | 1984-04-14 | 1985-10-24 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zum steuern der federhaerte eines fahrzeugs ii |
DE3936987A1 (de) * | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Daimler Benz Ag | Hydropneumatisches federungssystem |
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1991
- 1991-10-17 DE DE19914134343 patent/DE4134343C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3414257A1 (de) * | 1984-04-14 | 1985-10-24 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zum steuern der federhaerte eines fahrzeugs ii |
DE3936987A1 (de) * | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Daimler Benz Ag | Hydropneumatisches federungssystem |
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE4134343A1 (de) | 1993-04-22 |
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