DE10336342B4

DE10336342B4 - Luftfedersystem für ein Fahrzeug-Fahrwerk

Info

Publication number: DE10336342B4
Application number: DE10336342.4A
Authority: DE
Inventors: Serge Vos
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2023-08-09
Also published as: DE10336342A1

Abstract

Betriebsverfahren für ein Luftfedersystem eines Fahrzeug-Fahrwerks, wobei an eine Haupt-Luftkammer (1a) der Luftfeder (1) wahlweise zumindest zwei Zusatz-Luftkammern (2, 3) einzeln oder gemeinsam ankoppelbar sind, um die Federrate verändern zu können, dadurch gekennzeichnet, dass zum schrittweisen Weicher-Machen des Luftfedersystems ausgehend von einem Zustand, in dem sämtliche Zusatz-Luftkammern (2, 3) abgekoppelt sind, in einem ersten Schritt eine erste Zusatz-Luftkammer (2) mit einem ersten Volumen (V2) angekoppelt wird, daraufhin in einem zweiten Schritt die erste Zusatz-Luftkammer (2) abgekoppelt und eine zweite Zusatz-Luftkammer (3) mit einem zweiten Volumen (V3), welches größer als dasjenige der ersten Zusatz-Luftkammer (2) ist, angekoppelt wird, und daraufhin in einem dritten Schritt neben der weiterhin angekoppelten zweiten Zusatz-Luftkammer (3) die erste Zusatz-Luftkammer (2) zusätzlich angekoppelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Luftfedersystem eines Fahrzeug-Fahrwerks, wobei an eine Haupt-Luftkammer der Luftfeder wahlweise zumindest zwei Zusatz-Luftkammern einzeln oder gemeinsam ankoppelbar sind, um die Federrate verändern zu können, und geht aus von der EP 0 166 702 B1 . Daneben wird noch auf die DE 100 27 369 A1 verwiesen.
Beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob ein zweispuriges Kraftfahrzeug auf einer gerade verlaufenden Fahrtstrecke oder längs einer Kurvenbahn bewegt wird, können unterschiedliche Federraten der den Fahrzeugaufbau gegenüber dem Fzg.-Fahrwerk abstützenden Tragfedern erwünscht sein. Eine veränderliche Federrate der Fahrwerk-Tragfedern kann im übrigen grundsätzlich vorteilhaft sein, um an einem Fahrzeug in gewünschter Weise auf längsdynamische, querdynamische oder vertikaldynamische sowie auf quasistatische Vorgänge zu reagieren. Handelt es sich bei diesen Tragfedern um Luftfedern, so kann deren Federrate bekanntermaßen dadurch verändert werden, dass an die sog. Haupt-Luftkammer der Luftfeder eine sog. Zusatz-Luftkammer angekoppelt wird, so dass das wirksame Luft-Volumen der Luftfeder verändert werden kann. Ist dabei nur eine einzige Zusatz-Luftkammer vorgesehen, so sollte deren Volumen annähernd in der gleichen Größenordnung wie das jenige der Haupt-Luftkammer liegen, um eine nennenswerte Variation der Federrate zu erzielen. Dann jedoch ist die Umschaltung von der weicheren Federrate (mit angekoppelter Zusatz-Luftkammer) auf die härte Federrate (mit von der Haupt-Luftkammer abgekoppelter Zusatzluftkammer) für den oder die Insassen des Fahrzeugs deutlich spürbar, was wegen der quasi schlagartigen Veränderung unerwünscht ist.
Wenn wie in der eingangs erstgenannten EP 0 166 702 B1 vorgeschlagen zwei Zusatz-Kammern vorgesehen sind, die aufeinanderfolgend an die Haupt-Luftkammer angekoppelt werden, so kann ein gewisser Übergang zwischen den beiden Extremwerten für die Federrate erzielt werden, so dass die Unterschiede bei der Federraten-Umschaltung für die Fzg.-Insassen nicht so deutlich spürbar werden. In der eingangs weiterhin genannten DE 100 27 369 A1 ist in 3 eine Luftfeder mit zwei Zusatz-Volumina zeigt, die laut zeichnerischer Darstellung von unterschiedlicher Größe sein können, jedoch anderen Zwecken als einer Veränderung der Federrate dienen, nämlich einer Abstimmung oder Verstimmung der Resonanzfrequenz des Federungssystems.
Hiermit soll nun eine Verbesserung des aus der EP 0 166 702 B1 bekannten Standes der Technik aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Während beim bekannten Stand der Technik, der zwei Zusatzluftkammern mit gleichem Volumen zeigt, zwischen den beiden Extremwerten für die Federrate praktisch nur ein linearer Übergang geschaffen werden kann, ist mit zumindest zwei Zusatz-Luftkammern, deren Volumen unterschiedlich ist, erstens eine individuellere Einstellung der Federraten möglich. Bspw. kann eine „Verhärtung” der Luftfeder quasi progressiv gestaltet werden, indem von den zunächst allen an die Haupt-Luftkammer angekoppelten Zusatz-Luftkammern in einem ersten Schritt nur diejenige mit dem kleinsten Volumen abgekoppelt und erst in einem zweiten Schritt eine weitere Zusatz-Luftkammer mit einem größeren Volumen abgekoppelt wird. Analog bzw. umgekehrt kann das „Weichermachen” der Luftfeder quasi degressiv erfolgen, so dass an die zunächst alleinig aktive Haupt-Luftkammer in einem ersten Schritt eine Zusatz-Luftkammer mit größerem Volumen und in einem zweiten Schritt zusätzlich eine zweite Zusatz-Luftkammer mit einem kleineren Volumen angekoppelt wird. Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Vorgehensweise realisierbar, d. h. eine „degressive Verhärtung” bzw. ein „progressives Weichermachen” des Luftfedersystems. Im übrigen können selbstverständlich auch mehrere als zwei Zusatz-Luftkammern vorgesehen sein, die jedoch dann nicht alle unterschiedliche Volumina besitzen müssen, wohl aber können. Als besonderer weiterer Vorteil oder weitere Verbesserung ist zu nennen, dass mit lediglich zwei Zusatz-Luftkammern, welche unterschiedliche Volumina besitzen, vier verschiedene Federraten darstellbar sind.
Wenn die Zusatz-Luftkammern außerhalb der Haupt-Luftkammer vorgesehen und mit dieser über ein Leitungssystem verbunden sind, ist eine räumlich optimale Anordnung am Fahrzeug möglich, und zwar ohne dass das Gesamtvolumen der Haupt-Luftkammer hierdurch in irgendeiner Weise beeinflusst wird. Eine solche Anordnung vereinfacht auch die Unterbringung der Ventile oder bevorzugt eines einzigen Ventils, mit Hilfe dessen eine oder zwei oder mehrere Zusatz-Luftkammern wahlweise an die sog. Haupt-Luftkammer der Luftfeder ankoppelbar bzw. von dieser abkoppelbar ist bzw. sind. Im Sinne eines reduzierten Bau- und Ansteueraufwands kann nämlich für die wahlweise Verbindung der Haupt-Luftkammern mit einer oder mehreren Zusatzluftkammer(n) bevorzugt ein einziges elektrisch betätigtes Mehrwege-Schiebeventil oder Mehrwege-Drehventil vorgesehen sein.
Um zu verhindern, dass beim Ankoppeln oder Abkoppeln einer Zusatz-Luftkammer der Fahrzeugaufbau gegenüber dem Fahrwerk eine unerwünschte Höhenstandsänderung erfährt, wird weiterhin vorgeschlagen, dass sämtliche Luftkammern bei einer Luftzufuhr in sowie bei einer Luftabfuhr aus den Luftkammern mit dem gleichen Systemdruck beaufschlagt sind bzw. werden, d. h. dass während des Anhebens oder Absenkens des Fahrzeug-Aufbaus gegenüber dem Chassis sämtliche Luftkammern auf dem gleichen Druck bzw. Druckniveau gehalten werden. Dementsprechend können die Luftkammern bspw. in Parallelschaltung oder auch in Reihenschaltung mit einem Kompressor- und Entlüftungssystem verbunden werden.
Die beiden beigefügten 1, 2 zeigen jeweils in Prinzipdarstellung ein Luftfedersystem, an welchem das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchführbar ist. Lediglich abstrakt dargestellt ist eine Fahrzeug-Luftfeder 1, an deren innerhalb eines Rollbalgs 1b oder dgl. liegenden Haupt-Luftkammer 1a mit dem Volumen V₁ eine erste Zusatz-Luftkammer 2 und/oder eine zweite Zusatz-Luftkammer 3 ankoppelbar ist, die das Volumen V₂ bzw. V₃ besitzen. Der Begriff „ankoppelbar” bzw. „ankoppeln” bedeutet hier, dass die Haupt-Luftkammer 1a über ein Leitungssystem 4 mit der Zusatz-Luftkammer 2 oder mit der Zusatz-Luftkammer 3 oder mit der Zusatz-Luftkammer 2 und der Zusatz-Luftkammer 3 verbunden werden kann. Die jeweilige Auswahl erfolgt dabei mittels eines im Leitungssystem 4 vorgesehenen Ventils 5.
In 1 ist dieses Ventil 5 als ein elektrisch betätigtes Mehrwege-Schiebeventil ausgebildet. In der mit P1 gekennzeichneten Schaltposition ist das Leitungssystem 4 abgesperrt, so dass der Luftfeder 1 nur deren Hauptluftkammer 1a und somit das Luftvolumen V₁ als sog. „Federvolumen” (V₁) zur Verfügung steht. In diesem Zustand ist das Luftfedersystem relativ hart. In der mit P2 gekennzeichneten Schaltposition ist die Haupt-Luftkammer 1a mit der ersten Zusatz-Luftkammer 2 über das Leitungssystem 4 verbunden, so dass der Luftfeder 1 neben dem Luftvolumen V₁ zusätzlich das Luftvolumen V₂ als sog. „Federvolumen” (V₁ + V₂) zur Verfügung steht. In diesem Zustand ist das Luftfedersystem bereits geringfügig weicher. In der mit P3 gekennzeichneten Schaltposition ist die Haupt-Luftkammer 1a mit der zweiten Zusatz-Luftkammer 3 über das Leitungssystem 4 verbunden, so dass der Luftfeder 1 neben dem Luftvolumen V₁ zusätzlich das Luftvolumen V₃ als sog. „Federvolumen” (V₁ + V₃) zur Verfügung steht. In diesem Zustand ist das Luftfedersystem noch etwas weicher, nachdem – wie dargestellt – das Volumen V₃ der Zusatz-Luftkammer 3 größer ist als das Volumen V₂ der Zusatz-Luftkammer 2. Im übrigen kann sich auch das Volumen V₁ der Haupt-Luftkammer 1 von den Volumen V₂, V₃ unterscheiden. Schließlich ist in der mit P4 gekennzeichneten Schaltposition das Luftfedersystem maximal weich, nachdem hierbei die Haupt-Luftkammer 1a mit der zweiten Zusatz-Luftkammer 3 und der ersten Zusatz-Luftkammer 2 verbunden ist, so dass der Luftfeder 1 neben dem Luftvolumen V₁ zusätzlich die Luftvolumen V₂ und V₃ als sog. „Federvolumen” (V₁ + V₂ + V₃) zur Verfügung stehen.
Bei der Darstellung nach 2 ist das Ventil 5 als Mehrwege-Drehventil ausgebildet, mit welchem wie dargestellt ebenfalls die für 1 erläuterten Ventil-Positionen P1–P4 eingestellt werden können. Im übrigen – und dies gilt für beide Figuren – wird die Ventil-Position P4 auch dann eingestellt, wenn die Luftkammern 1a, 2, 3 mit Luft befüllt bzw. teilweise entleert werden, um den Fahrzeug-Aufbau gegenüber dem Fahrwerk anzuheben bzw. abzusenken. Hierfür ist ein Kompressor- und Entlüftungssystem 6 vorgesehen, das an die Haupt-Luftkammer 1a ankoppelbar ist.
Mit einem vorgeschlagenen Betriebsverfahren für ein Luftfedersystem können zwei sich stark unterscheidende Fahrwerk-Charaktere, nämlich durch die beiden Extremwerte für die Federrate, als ein besonders weiches sowie ein ausgesprochen straffes Fahrwerk in einem einzigen Fahrwerk realisiert werden, wobei die Umschalt-Charakteristik zwischen diesen Extremen ebenfalls variierbar ist. Sehr gut lässt sich damit das Nickverhalten des Fahrzeugs beeinflussen und der Wankwinkel angepasst an die jeweils zu erwartenden Kräfte reduzieren.

Claims

Betriebsverfahren für ein Luftfedersystem eines Fahrzeug-Fahrwerks, wobei an eine Haupt-Luftkammer (1a) der Luftfeder (1) wahlweise zumindest zwei Zusatz-Luftkammern (2, 3) einzeln oder gemeinsam ankoppelbar sind, um die Federrate verändern zu können, dadurch gekennzeichnet, dass zum schrittweisen Weicher-Machen des Luftfedersystems ausgehend von einem Zustand, in dem sämtliche Zusatz-Luftkammern (2, 3) abgekoppelt sind, in einem ersten Schritt eine erste Zusatz-Luftkammer (2) mit einem ersten Volumen (V₂) angekoppelt wird, daraufhin in einem zweiten Schritt die erste Zusatz-Luftkammer (2) abgekoppelt und eine zweite Zusatz-Luftkammer (3) mit einem zweiten Volumen (V₃), welches größer als dasjenige der ersten Zusatz-Luftkammer (2) ist, angekoppelt wird, und daraufhin in einem dritten Schritt neben der weiterhin angekoppelten zweiten Zusatz-Luftkammer (3) die erste Zusatz-Luftkammer (2) zusätzlich angekoppelt wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Luftzufuhr in sowie bei Luftabfuhr aus den Luftkammern (1a, 2, 3) alle Luftkammern, nämlich die Haupt-Luftkammer (1a) und die Zusatz-Luftkammern (2, 3), die außerhalb der Haupt-Luftkammer (1a) vorgesehen und mit dieser über ein Leitungssystem (4) verbunden sind, mit dem gleichen Systemdruck beaufschlagt werden.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wahlweise Verbindung der Haupt-Luftkammer (1a) mit einer oder mehreren Zusatzluftkammer(n) (2, 3) über ein einziges bevorzugt elektrisch betätigtes Mehrwege-Schiebeventil (5) oder Mehrwege-Drehventil (5) hergestellt wird.