DE102004034095A1

DE102004034095A1 - Federungssystem für ein Kraftfahrzeug und Fahrwerk mit einem solchen Federungsystem

Info

Publication number: DE102004034095A1
Application number: DE200410034095
Authority: DE
Inventors: Jürgen Siebeneick
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem für ein Kraftfahrzeug. DOLLAR A Das Federungssystem verfügt über mehrere Luftfederungseinrichtungen (2, 3, 4, 5), wobei jede Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) zur Einstellung des Federverhaltens über ein variables wirksames Luftvolumen verfügt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) stufenlos einstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Luftfederungseinrichtungen, wobei jede Luftfederungseinrichtung zur Einstellung des Federverhaltens über ein variabel wirksames Luftvolumen verfügt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrwerk mit einem solchen Federungssystem.

Zur Verbesserung des Fahrkomforts eines Kraftfahrzeugs wurden in der Vergangenheit die Fahrwerke von Kraftfahrzeugen zunehmend weiterentwickelt. So sind aus dem Stand der Technik aktive Fahrwerke bekannt, wobei bei solchen aktiven Fahrwerken zwei oder mehrere Fahrwerksysteme automatisch über einen Regelkreis an die jeweiligen Fahrbedingungen angepasst werden. Bei den mit Hilfe eines aktiven Fahrwerks anpassbaren Fahrzeugsystemen handelt es sich zum Beispiel um Dämpfungssysteme, Federungssysteme, Niveauregulierungssysteme und/oder Stabilisierungssysteme des Fahrwerks.

Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel ein Fahrwerk bekannt, bei welchem sowohl das Dämpfungssystem als auch das Federungssystem mit Hilfe einer Elektronik variabel ge steuert bzw. geregelt werden kann. So umfasst bei derartigen Fahrwerken das Federungssystem mehrere Luftfederungseinrichtungen. Das Federungsverhalten dieser Luftfederungseinrichtungen hängt vom Luftvolumen ab, das den Luftfederungseinrichtungen zur Verfügung steht. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Einstellung des Federverhaltens von Luftfederungseinrichtungen das den Luftfederungseinrichtungen zur Verfügung stehende, wirksame Luftvolumen dadurch zu variieren, dass abhängig davon, ob eine sportliche oder eine komfortable Fahrwerksabstimmung gewünscht ist, ein Basisvolumen mit einem Zusatzvolumen verbunden oder getrennt wird. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Fahrwerken bzw. Federungssystemen ist demnach das Zusatzvolumen entweder komplett verfügbar oder komplett vom Basisvolumen getrennt. Die aus dem Stand der Technik bekannten Fahrwerke bzw. Federungssysteme verfügen demnach über zwei Zustände, die entweder eine strikt komfortable oder eine strikt sportliche Fahrwerksabstimmung ermöglichen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Federungssystem sowie Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug zu schaffen.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass das Eingangs genannte Federungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung stufenlos einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich übergangslos zwischen einer komfortablen und einer sportlichen Abstimmung des Federungssystems bzw. Fahrwerks zu variieren.

Vorzugsweise wird das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung von einem Basisvolumen und einem Zusatzvolumen bestimmt, wobei ein minimales, wirksames Luftvo lumen dem Basisvolumen und ein maximales, wirksames Luftvolumen dem Basisvolumen zuzüglich Zusatzvolumen entspricht, und wobei das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung stufenlos zwischen dem minimalen Luftvolumen und dem maximalen Luftvolumen einstellbar ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind abhängig vom wirksamen Luftvolumen der Luftfederungseinrichtungen Dämpfungseinrichtungen eines Dämpfungssystems des Kraftfahrzeugs steuerbar bzw. regelbar. Bei einem Federhub der oder jeder Luftfederungseinrichtung überströmt ein bestimmter Anteil des wirksamen Luftvolumens in das jeweilige Zusatzvolumen. Hierdurch stellt die oder jede Luftfederungseinrichtung eine Dämpfungsarbeit bereit, wobei die von der oder jeder Luftfederungseinrichtung bereitgestellte Dämpfungsarbeit bei der Regelung bzw. Steuerung der oder jeder Dämpfungseinrichtungen berücksichtigt wird.

Das erfindungsgemäße Fahrwerk ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gekennzeichnet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 ein schematisiertes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Federungssystems.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 das erfindungsgemäße Federungssystem in größerem Detail beschrieben.
Gemäß 1 verfügt ein Federungssystem 1 über insgesamt vier Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5. Jedem Rad eines Kraftfahrzeugs ist dabei jeweils eine der Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 oder 5 zugeordnet. Die vier Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 sind an einen gemeinsamen Ventilblock 6 angeschlossen, der den Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 ein Basisvolumen bzw. Basisluftvolumen bereitstellt. Der Ventilblock 6 ist hierzu an einen Kompressor 7 angeschlossen, der die den Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 bereitgestellten Luftvolumina mit Hilfe einer Lufttrocknungseinrichtung 8 aufbereitet.
Jeder der Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 ist ein Zusatzvolumen bzw. Zusatzluftvolumen 9, 10, 11 bzw. 12 zugeordnet. Die Zusatzvolumina 9 bis 12 sind unter Zwischenschaltung jeweils einer steuerbaren bzw. regelbaren Drosseleinrichtung 13, 14, 15 bzw. 16 mit den entsprechenden Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 bzw. mit den den Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 zugeordneten Basisvolumina verbunden. Die Drosseleinrichtungen 13, 14, 15 und 16 sind als elektromagnetisch ansteuerbare bzw. elektromagnetisch regelbare Drosselorgane ausgebildet, die über Stromsignale bzw. Spannungssignale oder durch Pulsen ansteuerbar sind.
Es liegt nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, dass die Drosseleinrichtungen 13, 14, 15 und 16 die Verbindung der Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 und damit der entsprechenden Basisvolumina zu den jeweiligen Zusatzvolumina 9, 10, 11 und 12 stufenlos trennt bzw. freigibt. Hierdurch wird gewährleistet, dass das wirksame Luftvolumen der Luftfederungseinrichtungen stufenlos zwischen einem minimalen wirksamen Luftvolumen und einem maximalen wirksamen Luftvolumen einstellbar ist. Das minimale wirksame Luftvolumen entspricht dem Basisvolumen der jeweiligen Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 bei vollständig abgetrennten Zusatzvolumen 9, 10, 11 bzw. 12 und erzeugt die maximale Federsteifigkeit. Das maximale wirksame Luftvolumen entspricht der Summe aus dem Basisvolumen und dem entsprechenden Zusatzvolumen und liefert die minimale Federsteifigkeit.
Zwischen diesen beiden obigen Grenzwerten für das wirksame Luftvolumen der Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 ist das wirksame Luftvolumen demnach stufenlos bzw. übergangslos einstellbar. Mithilfe des erfindungsgemäßen Federungssystems lässt sich demnach die Federsteifigkeit jeder Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 stufenlos variieren und demnach kann stufenlos zwischen einer sportlichen und komfortablen Abstimmung des Federungssystems bzw. eines das Federungssystem aufweisenden Fahrwerks variiert werden.
Gemäß 1 sind die Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5, der Ventilblock 6, der Kompressor 7 sowie die Drosseleinrichtungen 13 bis 16 über gestrichelt dargestellte Steuerleitungen mit einer Regeleinrichtung 17 verbunden. Neben den oben erwähnten Baugruppen sind an die Regeleinrichtung 17 weiterhin über weitere Steuerleitungen Positionssensoren 18, 19, 20 und 21, ein Beschleunigungssensor 22 und gegebenenfalls weitere Sensoren 23, wie beispielsweise Aufbau- und Achsbeschleunigungssensoren, Querbeschleunigungssensoren, Gierratensensoren, Nickratensensoren und dergleichen, angeschlossen. Die Positionssensoren 18, 19, 20 und 21 sind jeweils wiederum den Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet und übermitteln die Position der Räder an die Regeleinrichtung 17. Der Beschleunigungssensor 22 erfasst die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs. Die weiteren Sensoren 23 können zum Beispiel die Neigung des Kraftfahrzeugs oder auch Beschleunigungswerte ermitteln und der Regeleinrichtung 17 zur Verfügung stellen.
Auf Basis der der Regeleinrichtung 17 zur Verfügung gestellten Messwerte der Sensoren werden von der Regeleinrichtung 17 die Drosseleinrichtungen 13, 14, 15 und 16 derart geregelt bzw. gesteuert, dass abhängig von der Fahrsituation die optimale Federsteifigkeit der jeweiligen Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 gewährleistet wird.
Das erfindungsgemäße Federungssystem 1 verfügt des weiteren über die Eigenschaft, dass abhängig vom Federhub der Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 ein Teil des wirksamen Luftvolumens in das Zusatzvolumen überströmen kann.
Daraus folgt unmittelbar, dass die Luftfederungseinrichtungen 2, 3, 4 und 5 mit den stufenlos einstellbaren bzw. stufenlos verstellbaren wirksamen Luftvolumina neben Federeigenschaften auch Dämpfungseigenschaften aufweisen. Diese von den Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 des Federungssystems 1 bereitgestellte Dämpfungsarbeit bzw. Dämpfungsanteile werden der Regeleinrichtung 17 bereitgestellt. Die Regeleinrichtung 17 verwendet diese Dämpfungswerte bzw. Dämpfungsarbeit, um Dämpfungseinrichtungen 24, 25, 26, 27 eines Dämpfungssystems derart zu beeinflussen, dass die von den eigentlichen Dämpfungseinrichtungen 24 bis 27 bereitgestellte Dämpfung die von den Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 bereitgestellte Dämpfungsarbeit berücksichtigt. Wie 1 entnommen werden kann, sind auch die Dämpfungseinrichtungen 24, 25, 26, 27 mit der Regeleinrichtung 17 über Steuerleitungen verbunden. Die von den eigentlichen Dämpfungseinrichtungen 24, 25, 26, 27 bereitgestellte Dämpfung wird vorzugsweise um die von den entsprechenden Luftfederungseinrichtungen 2 bis 5 bereitgestellten Dämpfungsarbeit reduziert. Hierdurch lassen sich nochmals die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Fahrwerks positiv beeinflussen.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Federungssystems bzw. des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist demnach eine optimale Anpassung der Federsteifigkeit an den jeweiligen Fahrzustand möglich. Die Federsteifigkeit kann stufenlos zwischen einer komfortablen und einer sportlichen Fahrwerkabstimmung variiert werden, wodurch sich der Komfort und das Handling verbessert.

1: Federungssystem
2: Luftfederungseinrichtung
3: Luftfederungseinrichtung
4: Luftfederungseinrichtung
5: Luftfederungseinrichtung
6: Ventilblock
7: Kompressor
8: Lufttrocknungseinrichtung
9: Zusatzvolumen
10: Zusatzvolumen
11: Zusatzvolumen
12: Zusatzvolumen
13: Drosseleinrichtung
14: Drosseleinrichtung
15: Drosseleinrichtung
16: Drosseleinrichtung
17: Regeleinrichtung
18: Positionssensor
19: Positionssensor
20: Positionssensor
21: Positionssensor
22: Beschleunigungssensor
23: Sensor
24: Dämpfungseinrichtung
25: Dämpfungseinrichtung
26: Dämpfungseinrichtung
27: Dämpfungseinrichtung

Claims

Federungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Luftfederungseinrichtungen (2, 3, 4, 5), wobei jede Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) zur Einstellung des Federverhaltens über ein variabel wirksames Luftvolumen verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) stufenlos einstellbar ist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) von einem Basisvolumen und einem Zusatzvolumen (9, 10, 11, 12) bestimmt wird, wobei ein minimales, wirksames Luftvolumen dem Basisvolumen und ein maximales, wirksames Luftvolumen dem Basisvolumen plus Zusatzvolumen entspricht, und wobei das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) stufenlos zwischen dem minimalen Luftvolumen und dem maximalen Luftvolumen einstellbar ist.
Federungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) eine steuerbare bzw. regelbare Drosseleinrichtung (13, 14, 15, 16) zugeordnet ist, die das Basisvolumen vom Zusatzvolumen (9, 10, 11, 12) trennt und die eine Verbindung zwischen Basisvolumen und Zusatzvolumen zur Einstellung des jeweiligen wirksamen Luftvolumens beeinflusst.
Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtungen (13, 14, 15, 16) als elektromagnetisch ansteuerbare Drosselorgane ausgebildet sind.
Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wirksame Luftvolumen jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) unabhängig von den jeweils anderen Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) stufenlos zwischen dem minimalen Luftvolumen und dem maximalen Luftvolumen einstellbar ist, wobei das jeweilige wirksame Luftvolumen abhängig von Messwerten wie Beschleunigung und dergleichen geregelt wird.
Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom wirksamen Luftvolumen der Luftfederungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) die Dämpfungseinrichtungen eines Dämpfungssystems des Kraftfahrzeugs steuerbar bzw. regelbar sind.
Federungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Federhub der oder jeder Luftfederungseinrichtungen (2, 3, 4, 5) ein bestimmter Anteil des wirksamen Luftvolumens in das jeweilige Zusatzvolumen überströmt und so die oder jede Luftfederungseinrichtung eine Dämpfungsarbeit bereitstellt, wobei die von der oder jeder Luftfederungseinrichtung (2, 3, 4, 5) bereitgestellte Dämpfungsarbeit bei der Regelung bzw. Steuerung der oder jeder Dämpfungseinrichtung berücksichtigt wird.
Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, mit einem Federungssystem und einem Dämpfungssystem, gekennzeichnet durch ein Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.