DE102015003347B3

DE102015003347B3 - Vorrichtung zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Bezug zum Fahrwerk über ein Luftfedersystem

Info

Publication number: DE102015003347B3
Application number: DE102015003347.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Kanefzky
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-03-14
Filing date: 2015-03-14
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2035-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie (12) in Bezug zum Fahrwerk (14) über ein Luftfedersystem, bei der jedem Rad eine zwischen Kraftfahrzeugkarosserie (12) und Fahrwerk (14) angeordnete Luftfeder (16) zugeordnet ist, deren mit einem Arbeitsfluid gefüllte Luftkammern (16a) über eine ein Wegeventil (22) aufweisende erste Druckleitung (18) mit einem mit Arbeitsfluid gefüllten Druckspeicher (20) verbunden sind, sodass über eine entsprechende Ventilstellung des Wegeventils (22) eine Druckreduzierung, eine Druckerhöhung oder ein konstantes Druckhalten in den Luftkammern (16a) der Luftfedern (16) initiierbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Luftkammern (16a) der Luftfedern (16) jeweils über eine zweite Druckleitung (24) mit einer Arbeitskammer (26a, 26b) verbunden sind, wobei die Arbeitskammern (26a, 26b) über einen Arbeitskolben (28) voneinander getrennt sind und der Arbeitskolben (28) über eine Kolbenstange (30) mit einem in einer Druckkammer (32) geführten Kolben (34) in Wirkverbindung steht, wobei die Druckkammer (32) über eine dritte Druckleitung (36) mit dem Druckspeicher (20) verbunden ist, und wobei in der dritten Druckleitung (36) zwei den Rückfluss von Arbeitsfluid vom Druckspeicher (20) zur Druckkammer (32) sperrende Rückschlagventile (38a, 38b) sowie ein zwischen den beiden Rückschlagventilen (38a, 38b) angeordneter Druckübersetzer (40) angeordnet ist, der das Arbeitsfluid verdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Bezug zum Fahrwerk über ein Luftfedersystem gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Die EP 2 196 338 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Niveauregelung von Kraftfahrzeugaufbauten mit Luftfederung mit einem Kompressor als Druckquelle, der über Druckleitungen und Wegeventile einen volumenveränderlichen Druckspeicher und/oder die Federelemente der Radaufhängung mit Druck beaufschlagt, wobei ferner durch entsprechende Umsteuerung der Wegeventile die Federelemente zum Absenken des Fahrzeugniveaus mit dem Druckspeicher verbindbar sind oder durch Schließen von Sperrventilen in den Versorgungsleitungen der Federelemente im eingestellten Fahrzeugniveau haltbar sind. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckspeicher zum Ablassen von Arbeitsfluid, insbesondere Druckluft, über ein ansteuerbares Wegeventil mit einer drucklosen Entspannungsleitung verbindbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Bezug zum Fahrwerk über ein Luftfedersystem gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass eine zwischen Kraftfahrzeugkarosserie und Fahrwerk auftretende Relativbewegung zur Druckerzeugung nutzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
In bekannter Art und Weise ist bei der Vorrichtung zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Bezug zum Fahrwerk über ein Luftfedersystem jedem Rad einer Achse eine zwischen Kraftfahrzeugkarosserie (gefederte Masse) und Fahrwerk (ungefederte Masse) angeordnete Luftfeder zugeordnet. Die Luftkammern der Luftfeder sind mit einem Arbeitsfluid, vorzugsweise Druckluft, gefüllt und sind über eine ein Wegeventil aufweisende erste Druckleitung mit einem Druckspeicher verbunden. Der Druckspeicher ist seinerseits mit unter einem Arbeitsdruck stehenden Arbeitsfluid gefüllt. Über eine entsprechende Ventilstellung des in der ersten Druckleitung angeordneten Wegeventils ist in bekannter Art und Weise eine Druckreduzierung, eine Druckerhöhung oder ein konstantes Druckhalten in den Luftkammern der Luftfedern ermöglicht.
Erfindungsgemäß sind die Luftkammern der Luftfedern jeweils über eine zweite Druckleitung mit einer Arbeitskammer verbunden. Die beiden Arbeitskammern sind über einen Arbeitskolben voneinander getrennt und der Arbeitskolben steht über eine Kolbenstange mit einem in einer Druckkammer geführten Kolben in Wirkverbindung. Zudem ist die Druckkammer über eine dritte Druckleitung mit dem Druckspeicher verbunden, wobei in der dritten Druckleitung zwei den Rückfluss von Arbeitsfluid vom Druckspeicher zur Druckkammer sperrende Rückschlagventile sowie ein zwischen den beiden Rückschlagventilen angeordneter Druckübersetzer angeordnet ist, der das Arbeitsfluid auf den im Druckspeicher benötigten Arbeitsdruck verdichtet.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass eine Hubbewegung der Kraftfahrzeugkarosserie dazu verwendet wird, die Druckkapazität des Druckspeichers über eine Pumpbewegung der einzelnen Luftfedern zu regenerieren. Die dafür notwendige Hubbewegung entsteht entweder unter bestimmten Fahrmanövern, wie der einseitigen Verlagerung in der Karosserie um das Wankzentrum herum, hin zum kurvenäußeren Rad oder der Verlagerung hin zur Fahrzeugfront bei einer Nickbewegung, die beim Bremsen entsteht. Auch das Überfahren von Hindernissen kann zu einer Hub- bzw. einer Einfederbewegung führen. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass eine Druckluftzufuhr über einen externen Kompressor nicht erforderlich ist. Aufgrund des Wegfalls eines Kompressors ist neben einer Akustikverbesserung auch zudem gewährleistet, dass die Vorrichtung zur Niveauregulierung einen vereinfachten, weniger Bauraum beanspruchenden Aufbau aufweist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jedem Rad der Achse ein zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrwerk angeordneter Stellaktuator eines aktiven Fahrwerkssystems zugeordnet. Das aktive Fahrwerkssystem ist dabei so ausgelegt, dass es in der Lage ist, die Kraftfahrzeugkarosserie (gefederte Masse) aktiv gegen das Fahrwerk (ungefederte Masse) zu verschieben. Hierdurch ist gewährleistet, dass – sofern der Druck im Druckspeicher zur Niveauregulierung unzureichend ist und in Folge dessen Hubbewegungen der Kraftfahrzeugkarosserie zur Druckerhöhung im Druckspeicher genutzt werden – eine Niveauregulierung über die Stellaktuatoren des aktiven Fahrwerkssystems sichergestellt ist. Ist das nötige Druckniveau des Druckspeichers wieder erreicht, übernimmt das Luftfedersystem wieder die Fahrzeugniveauregulierung und die aktiven Stellaktuatoren können wieder zur aktiven Aufbaubewegungsunterdrückung genutzt werden.
Vorzugsweise sind hierbei die Stellaktuatoren des aktiven Fahrwerkssystems als elektrische oder hydraulische Aktuatoren ausgebildet. Durch die Ausbildung der Aktuatoren als elektrische oder hydraulische Aktuatoren ist gewährleistet, dass das aktive Fahrwerkssystem auf einer anderen Energieform als das Luftfedersystem basiert. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die beiden Systeme unabhängig voneinander betrieben werden können.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Zeichnung bedeutet:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Bezug zum Fahrwerk über ein Luftfedersystem.
1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Vorrichtung zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Bezug zum Fahrwerk über ein Luftfedersystem.
Wie 1 zu entnehmen ist, ist jedem Rad eine zwischen der gefederten Kraftfahrzeugkarosserie 12 und dem ungefederten Fahrwerk 14 wirksame Luftfeder 16 angeordnet.
Die Luftkammern 16a der Luftfedern 16 sind über eine erste Druckleitung 18 mit einem Druckspeicher 20 verbunden. Der Druckspeicher 20 sowie die Luftkammern 16a der Luftfedern 16 sind mit Druckluft als Arbeitsfluid gefüllt.
In der ersten Druckleitung 18 ist ein Wegeventil 22 angeordnet, über das bei entsprechender Ventilstellung eine Druckreduzierung, eine Druckerhöhung oder ein konstantes Druckhalten in den Luftkammern 16a der Luftfedern 16 initiierbar ist.
Zudem sind, wie 1 weiter zu entnehmen ist, die Luftkammern 16a der Luftfedern 16 jeweils über eine zweite Druckleitung 24 mit einer Arbeitskammer 26a bzw. 26b verbunden. Hierbei sind die beiden Arbeitskammer 26a und 26b über einen Arbeitskolben 28 voneinander getrennt. Der Arbeitskolben 28 steht über eine Kolbenstange 30 mit einem in einer Druckkammer 32 geführten Kolben 34 in Wirkverbindung.
Die Druckkammer 32 ist über eine dritte Druckleitung 36 mit dem Druckspeicher 20 verbunden. In der dritten Druckleitung 36 sind zwei den Rückfluss von Arbeitsfluid vom Druckspeicher 20 zur Druckkammer 32 sperrende Rückschlagventile 38a, 38b sowie ein zwischen den beiden Rückschlagventilen 38a, 38b angeordneter Druckübersetzer 40 angeordnet.
Weiterhin sind den Luftfedern 16 jeweils ein zwischen Kraftfahrzeugkarosserie 12 und Fahrwerk 14 wirksamer Stellaktuator 42 eines aktiven Fahrwerksystems zugeordnet. Die Stellaktuatoren 42 sind vorliegend als elektrische Aktuatoren ausgebildet.
Ist der im Druckspeicher 20 herrschende Arbeitsdruck ausreichend, wird das Fahrzeugniveau über die jedem Rad zugeordneten Luftfedern 16 gehalten. Ist der Druck des Druckspeichers 20 allerdings unzureichend, übernehmen die elektrischen Stellaktuatoren 42 des aktiven Fahrwerkssystems die Niveauregulierung, während – wie nachfolgend erläutert – Hubbewegungen der Fahrzeugkarosserie 12 dazu verwendet werden die Druckkapazität des Druckspeichers 20 über eine Kundenbewegung der einzelnen Luftfedern 16 zu regenerieren:
Wird eine der Luftfedern 16 über eine Bewegung der gefederten Kraftfahrzeugkarosserie 12 hin zum ungefederten Fahrwerk 14 komprimiert, erfolgt eine Übertragung des dabei entstehenden Differenzdruck über die zweite Druckleitung 24 an den Arbeitskolben 28.
Die daraus resultierende Pumpbewegung des Arbeitskolbens 28 erzeugt wiederum einen Druck in der Druckkammer 32, der über die dritte Druckleitung 36 an den Druckübersetzer 40 übertragen wird. Das Rückschlagventil 38a verhindert dabei, dass das unter Druck stehende Arbeitsfluid zurückfließen kann. Im Druckübersetzer 40 wird das für den Druckspeicher 20 benötigte Druckverhältnis realisiert und der Druckspeicher 22 wird mit dem richtigen Arbeitsdruck befüllt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange bis die hinreichende Druckkapazität des Druckspeichers 20 hergestellt wurde.
Ist das nötige Druckniveau des Druckspeicher 20 erreicht, übernehmen die Luftfedern 16 wieder die Fahrzeugniveauregulierung und die aktiven Stellaktuatoren 42 des aktiven Fahrwerksystems können wieder zum aktiven Aufbau der Bewegungsunterdrückung genutzt werden.

Claims

Vorrichtung (10) zur Niveauregulierung einer Kraftfahrzeugkarosserie (12) in Bezug zum Fahrwerk (14) über ein Luftfedersystem, bei der jedem Rad eine zwischen Kraftfahrzeugkarosserie (12) und Fahrwerk (14) angeordnete Luftfeder (16) zugeordnet ist, deren mit einem Arbeitsfluid gefüllte Luftkammern (16a) über eine ein Wegeventil (22) aufweisende erste Druckleitung (18) mit einem mit Arbeitsfluid gefüllten Druckspeicher (20) verbunden sind, sodass über eine entsprechende Ventilstellung des Wegeventils (22) eine Druckreduzierung, eine Druckerhöhung oder ein konstantes Druckhalten in den Luftkammern (16a) der Luftfedern (16) initiierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkammern (16a) der Luftfedern (16) jeweils über eine zweite Druckleitung (24) mit einer Arbeitskammer (26a, 26b) verbunden sind, wobei die Arbeitskammern (26a, 26b) über einen Arbeitskolben (28) voneinander getrennt sind und der Arbeitskolben (28) über eine Kolbenstange (30) mit einem in einer Druckkammer (32) geführten Kolben (34) in Wirkverbindung steht, wobei die Druckkammer (32) über eine dritte Druckleitung (36) mit dem Druckspeicher (20) verbunden ist, und wobei in der dritten Druckleitung (36) zwei den Rückfluss von Arbeitsfluid vom Druckspeicher (20) zur Druckkammer (32) sperrende Rückschlagventile (38a, 38b) sowie ein zwischen den beiden Rückschlagventilen (38a, 38b) angeordneter Druckübersetzer (40) angeordnet ist, der das Arbeitsfluid verdichtet.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rad ein zwischen Kraftfahrzeugkarosserie (12) und Fahrwerk (14) wirksamer Stellaktuator (42) eines aktiven Fahrwerkssystems zugeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellaktuator (42) als elektrischer oder hydraulischer Aktuator ausgebildet ist.