CN104364099A - 用于校准机动车底盘的方法和悬架支柱 - Google Patents

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U·克塞尔斯
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Abstract

本发明涉及一种用于校准机动车底盘的方法，其中，平行于底盘的两个轴中的至少一个轴的每个减振器(k2)、尤其是可调节的减振器(k2)，将直线马达(7、LM)、尤其是直线电动马达(7、LM)设置在减振器(k2)的相应悬架支柱中，直线马达(7、LM)通过与配置的减振器(k2)相同的紧固点在其直线作用方向的一侧与机动车的簧载质量(m2)连接并且在另一侧与机动车的非簧载质量(m1)连接，并且借助控制装置根据在行驶期间检测的测量值驱控每个直线马达(7、LM)并且对于在相应的减振器(k2)上作用的力加上和/或减去附加的力。此外，本发明涉及一种用于机动车底盘的悬架支柱(1)，其包括用于将悬架支柱(1)连接在机动车的簧载质量(m2)上的上铰接位置(2)和用于将悬架支柱(1)连接在机动车的非簧载质量(m1)上的下铰接位置(3)并且包括由减振器(k2、4)和弹簧(c2、5)构成的配对，所述配对设置在铰接位置(2、3)之间，其中，直线马达(7、LM)平行于前述的配对设置，所述直线马达在相同的铰接位置(2、3)之间延伸。

Description

用于校准机动车底盘的方法和悬架支柱
技术领域
本发明涉及一种用于校准机动车底盘的方法。此外，本发明涉及一种用于机动车底盘的悬架支柱，该悬架支柱包括用于尤其是通过弹性体支承件将悬架支柱连接在机动车的簧载质量上的上铰接位置和用于尤其是通过弹性体支承件将悬架支柱连接在机动车的非簧载质量上的下铰接位置，并且包括由减振器和弹簧构成的配对，所述配对设置在铰接位置之间。
背景技术
这种类型的悬架支柱以及用于校准底盘的方法在现有技术中原则上已知。在这里可以例如使用在悬架支柱上的减振器，所述减振器可设定和/或可调节，这基本上意味着，用于流体流动通过减振器的活塞的横截面、阀盖板的弹簧刚度或流体的粘性根据外部参量可以改变。
在现有技术中已知，例如在机动车的定义阶段、概念保护阶段或系列开发阶段中，修改在先的系列车辆的以前的系列底盘并且由此获得用于新上市的机动车的要开发的底盘校准的输出特性。
除了在模型构建和分析中的底盘的基于计算机的模拟改变，尤其是在相应底盘的悬架支柱上，为了系统集成，由有经验的测试和试验驾驶员实施检验和校准行驶，以便这样然后根据在设计任务书中要求的车辆特性来改变相应悬架支柱的弹簧特性曲线和/或减振器特性曲线的性能。在这样的特性曲线中，关于相关元件沿其轴向作用方向的位移或速度记录在相关元件上或通过相关元件作用的力，因此例如在弹簧中是弹簧力关于两个弹簧端部相对彼此的位移/距离并且在减振器中是力关于位移/距离或关于活塞杆相对于缸的速度。
被看作有问题的是，在以前的现有技术中已知的悬架支柱中虽然必要时可以使用被调节的或控制的减振器，然而利用这些减振器不可以任意改变相应的特性曲线，而是例如通过重新设计减振器尺寸和阀特征、通过附加的旁通孔、通过调节在这样的减振器的活塞中的流动横截面或通过改变流体特性仅可以从一族多个特性曲线中选择出另一个特性曲线。相同的限制适用于螺旋弹簧，对于所述螺旋弹簧来说例如在静止位置中的弹簧长度、螺旋圈直径和距离以及螺旋圈距离可改变。
而如果要对例如弹簧或减振器的特性曲线进行改变，所述改变超过由一族多个特性曲线提供的可能性，则至今在现有技术中这样做，即，对于减振器来说通过更换包括上述用于操控特性的可能性的原型来改变所述特性并且对于弹簧来说更换整个弹簧。这以将分别要改变的元件从底盘中拆卸出来为前提条件，这是耗时的并且因此也是成本密集的。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种用于校准底盘的方法以及为此合适的悬架支柱，利用其可以以简单的方式和方法基本上任意校准底盘、尤其是得到相对于在先的车辆系列改变的校准，而无须为此使在悬架支柱中使用的减振器在结构上在不同的试验行驶之间改变。此外，本发明的任务是，提供一种用于校准底盘的方法，所述方法不仅可以用于在系列车辆中进行底盘校准，而且可以用于只在预系列车辆中使用，以便相对于用于定义目标目录的预系列模型新校准底盘。
本发明的另一个任务在于，提供一种补充装备现有底盘的可能性，以便利用这些现有底盘为底盘希望的重新校准检测信息。
按照本发明，该任务通过一种用于校准机动车底盘的方法解决，其中，平行于每个减振器、尤其是平行于底盘的两个轴中的至少一个轴的每个可调节的减振器，在相应的属于减振器的悬架支柱中设置直线马达，其中直线马达通过与配置的减振器或所属的悬架支柱相同的紧固点在其直线作用方向的一侧与机动车的簧载质量连接并且在另一侧与机动车的非簧载质量连接并且借助控制装置根据在行驶期间检测的测量值驱控每个直线马达并且对于在相应的减振器或悬架支柱上作用的力加上和/或减去附加的力。
因而本发明的任务此外也可以通过一种开头所述同类型的悬架支柱解决，其中，直线马达平行于由减振器和弹簧构成的前述的配对设置，所述直线马达在相同的铰接位置之间延伸。在此，直线马达不是必须强制地直接设置在所述铰接位置上，然而将其产生的力通过这些铰接位置传导到簧载质量和非簧载质量中。
本发明的特别的显著的优点被视为在于，通过直线马达例如由情况决定地、也就是说根据检测的测量值不仅可以给在悬架支柱中的作用力加上力，而且可以给在悬架支柱中的作用力减去力。因此存在不是仅在预定的族内改变、而是以几乎任意的方式改变轴稳定器的、悬架支柱的弹簧的以及悬架支柱的减振器的特性曲线的可能性，尤其是必要时受可以通过直线马达施加的力的大小限制。
在这里，本发明的另一个优点是，原则上在现有技术中已知的类型的悬架支柱仅须通过附加的直线马达补充，所述直线马达的轴向作用方向平行于悬架支柱的弹簧和减振器的相应的轴向作用方向，以便实现按照本发明的优点。因此，本发明具有如下优点，即，通过将直线马达设置在本身已知的悬架支柱中，仅产生小的质量增长，所述小的质量增长基本上关于机动车的行驶动力学特性是可忽略的。
在此，直线马达基本上将这样构造，即，其具有两个相对于彼此可运动的马达部件，所述马达部件的运动方向具有直线的延伸方向，从而按照本发明被视为特别有利的是，两个马达部件中的较重的一个马达部件在按照本发明的悬架支柱的结构实现中与机动车的簧载质量连接。在这种情况下，通过电动马达的另一部件的质量增加相对于机动车的非簧载质量、亦即例如车轮及其车轮悬架而言特别小。
当直线马达构成为包括定子和相对于定子直线运动的转子的直线电动马达时，因而在一种优选的实施方式中可以设定，将每个直线马达的定子配置给机动车的簧载质量并且将直线马达的转子配置给机动车的非簧载质量。为此，例如直线马达的定子可以与减振器的活塞杆相连接。因此，当定子部分是直线马达的较重的部分时，优选选择这样的结构。
除了如上面提到地直线马达构成为直线电动马达之外，同样可以设定，使用液压式直线马达，所述液压式直线马达因而代替用于输送电控制信号的线缆因而具有对应的液压管路，以便给直线马达内的对应的液压腔加载不同的压力。这样的直线马达可以例如通过可液压驱控的缸-活塞组合体构成。
与直线马达的作用原理无关，因而可以设有控制装置，借助所述控制装置可单独驱控每个使用的直线马达，根据在行驶期间检测的测量值，例如在减振器缸和减振器活塞杆之间的减振器位移的(尤其是根据时间的)位移信息或在活塞杆和缸之间的减振器运动的速度值和/或减振器的活塞杆和缸的加速度值，其中最后提到的两个测量值种类可以例如通过对首先提到的位移的一次或二次时间微分通过计算确定。因此，对于每种在调节范围中也可以实施的控制可能性，例如只需要借助位移传感器接收测量值。当然也可以使用如下传感器，利用所述传感器在没有通过计算的弯路的情况下可以直接接收速度或加速度。
这样在一种可能的实施形式例如可以设定，在马达构成为电动马达时每个使用的直线马达的通电亦或也备选地在液压作用方式时直线马达的压力加载根据至少一个存储的、尤其是可改变的特性曲线进行，在所述特性曲线中相对于电流或备选地要应用的压力或流体体积流量描绘减振器或弹簧的位移值、速度值或加速度值。
按照本发明的悬架支柱在结构上可以这样构成，即，所述直线马达同轴于由减振器和弹簧构成的配对、尤其是在由减振器和弹簧构成的配对中设置。在此，弹簧和减振器本身以优选的方式具有同轴的、但至少共线的布置结构。例如按照本发明可以设定，将直线马达围绕减振器并且在悬架支柱的弹簧之内设置，所述弹簧例如构成为螺旋弹簧。
尤其是最后提到的实施方式特别也可以在如下情况中使用，即，使用螺纹底盘，在所述螺纹底盘中，在卸载的状态中悬架支柱的弹簧的最大长度能通过借助螺纹调节弹簧的、尤其是螺旋弹簧的至少一个贴靠侧来实现。
如果直线马达的转子构成为空心套筒，所述套筒同轴地在定子中并且同轴地围绕减振器设置，则得到按照本发明的悬架支柱的一种在结构上特别优选的实施方式。在直线马达构成为电动马达时，在此可以设定，所述套筒具有许多永磁体，所述永磁体环形地围绕套筒的周边分布并且由此构成多个沿轴向彼此间隔开距离的环、特别是这样的环，永磁体斜环形地设置在所述环中，因此一个环的永磁体不是全部处于同一个横截面中。
为了稳定按照本发明的悬架支柱，此外可以设定，定子支承在滑动轴承、尤其是滑动轴瓦中。
利用这样的悬架支柱或按照本发明所述的方法，一个特别的优点例如被视为在于，可以按简单的方式和方法补充装备至今可供使用的系列车辆或其底盘，以便测试改变的底盘校准，因而基本上因此通过如下方式，即，尤其是前述的按照本发明的类型的直线马达集成到悬架支柱中。
在这里必要时可以设定，将悬架支柱的至今使用的气动弹簧装置用借助具有相同弹簧特性的螺旋弹簧的弹簧装置代替。
因此除了最小的质量增加之外，因而可以给至今存在的系列底盘在各个悬架支柱中、然而至少在同一轴的那些悬架支柱中补充装备直线马达，以便然后测试底盘的单独的重新校准，例如通过如下方式，即，根据在行驶期间检测的测量值，按照愿望改变弹簧和/或减振器的特性曲线，直到取得希望的校准。弹簧和/或减振器的力特性曲线的改变在此根据测量值通过将现有的力特性曲线与直线马达的通电或液压加载的力特性曲线叠加来进行。
例如因此存在借助发现的校准、也就是说尤其是弹簧和/或减振器的通过叠加改变的特性曲线来制造相应的弹簧和/或减振器的可能性，所述相应的弹簧和/或减振器在不使用附加的直线马达的情况下代表通过叠加获得的特性曲线的希望的性能。
因而可以在然后要制造的系列底盘中在保持相同的发现的特性曲线的情况下但亦或至少利用类似的特性曲线放弃使用附加的直线马达。亦即，本发明因而特别适合于用在真正的预系列生产之前的预开发以及底盘开发过程的定义阶段、概念保护阶段和系列开发阶段中，虽然然而按照本发明也可以设定，在系列车辆中使用这样的之前描述的允许单独校准底盘的整个底盘或悬架支柱。
在此，被视为特别有利的是，存在可能性，即，在中央的控制装置中对于每个悬架支柱或在其中设置的直线马达或至少对于悬架支柱或相同底盘轴的直线马达存储地提供至少一个特性曲线，所述特性曲线可以随时无问题地改变，从而也存在对试验车辆同时期地亦或对系列车辆例如在通常的维修间隔的范围中以改变的特性曲线重新编程的可能性。
附图说明
在后续附图中进一步说明本发明的实施例。图中：
图1示出参考四分之一车辆的底盘等效系统的示意图；
图2示出减振器的、直线马达的特性曲线及其叠加；
图3示出包括直线电动马达的悬架支柱的一种具体实施例的结构。
具体实施方式
图1首先以示意的概况图示出机动车、例如轿车的底盘。通过m1象征表示车轮和车轮悬架的质量，也就是说，基本上机动车的全部非簧载质量，所述非簧载质量通过填充空气的轮胎的减振和弹簧特性站立在行车道上。
在这里，轮胎在其阻尼方面的特性由减振器符号k1代表并且在其弹性方面的特性由弹簧符号c1代表。
类似的情况适用于机动车的全部簧载质量m2，所述簧载质量与机动车的非簧载质量m1通过悬架支柱连接，该悬架支柱由弹簧和减振器的在结构上和功能上并联的构件实现，其中在这里弹簧由弹簧符号c2代表并且减振器由减振器符号k2代表，此外可以设定，减振器k2是可设定的或可调节的减振器。
通过弹簧符号和减振器符号k21、c21和k22、c22考虑如下情况，即，悬架支柱通常将两个质量m1和m2既不是无弹性地、也不是未减振地、即非刚性地连接，而是例如通过在也可以承担紧急功能的铰接位置中或上的弹性体减振器元件和弹簧元件。
本发明基本上如下表现，即，不仅在功能上而且在结构上对于悬架支柱的弹簧c2和减振器k2设置直线马达LM，利用所述直线马达可以在行驶期间对于在悬架支柱中作用的力通过轴向的长度调节将附加的力加到在悬架支柱中、尤其是在弹簧或减振器中的力中或从中减去，例如根据在行驶期间检测的、尤其是在相应的悬架支柱本身上并且在这里在特别优选的实施方案中在悬架支柱的减振器上检测的测量值，为此例如测量值接收器可以构成为位移接收器，以便检测和记录减振器的活塞杆相对于缸经过的位移。备选地也可以检测悬架支柱的分别配置给铰接位置之一的其他元件之间的位移变化。
因而这样存在根据接收的位移、和/或根据速度、例如按照位移的一次时间微分、和/或根据减振器上的加速度、例如按照位移的二次时间微分来驱控直线马达的可能性。
根据这些测量值，可以进行根据这些测量值的通电或流体加载，视直线马达的实施方式而定，例如当直线马达作为直线电动马达或作为液压式直线马达实现时。通常，在本发明的意义中，由原始测量值通过计算、亦即例如通过一次或二次时间微分而生成的值也理解为测量值。
图2示例性地示出操控减振器特性的可能性。根据减振器的活塞杆相对于减振器的缸的速度v首先作为实线示出减振器的未受影响的力特性曲线、即在这里是力(以千牛顿计)相对于速度(以米/秒计)。
打点地在该图中示出直线马达的力特性曲线，所述直线马达在一种可能的实施形式中构成为电动马达。该打点的特性曲线因而构成相对于速度的通过直线马达可产生的力(以千牛顿计)。所述示出的力通过根据速度对直线马达的未示出的通电产生。
根据在减振器上或在悬架支柱上测量的、尤其是减振器的活塞杆相对于减振器的缸的速度，可以因而按照打点的线对实施为电动马达的直线马达进行通电，以便产生在特性曲线中示出的力并且这样通过与减振器的特性曲线的叠加产生减振器特性曲线的变型，所述变型对应于点划线。
在这里可看出，特性曲线的变型可以这样进行，即，该变型在所有四个象限中、也就是说在原始未改变的特性曲线的右边和左边以及下方和上方是可能的。这样的多象限变化利用通常的、必要时也调节的或其他的可调节的减振器是不可能的，从而由此强调本发明的特别的优点。
以与在这里对于减振器特性曲线的变型所示的相同的方式，也可以进行弹簧特性曲线的变型，这时便代替速度根据弹簧位移作为测量值。
图3示出机动车、例如轿车的底盘的悬架支柱的一种在结构上特别优选的实施方案。
悬架支柱1具有一个上铰接位置2，悬架支柱利用该上铰接位置、例如通过弹性体元件可固定、尤其是铰接地和特别优选用万向节可固定在车身上并且因此在机动车的簧载质量上。
此外，悬架支柱具有一个下铰接位置3，该下铰接位置设置用于与机动车的非簧载质量因此因而与车轮和弹性体支座连接。
该悬架支柱以此外已知的方式具有一个减振器4，所述减振器可以构成为液压式亦或气动式缸-活塞组合体并且例如这样设置，使得其缸侧与铰接位置2连接并且其活塞杆与铰接位置3连接。此外，以本身已知的方式在该实施方式中同轴地围绕减振器4设置有一个螺旋弹簧5，其中在这里可以设定，螺旋弹簧5的下面的贴靠元件6可通过螺纹调节高度，如这由所谓的螺纹底盘已知。
特别的按照本发明的实施方式在这里通过如下方式得出，即，围绕减振器4设置有一个直线马达7，所述直线马达具有一个定子部分7a和一个转子部分7b。在这里，直线马达此外也同轴地处于螺旋弹簧5内并且以其两侧的端部以与在弹簧或减振器中的情况相同的方式支撑在铰接位置2和3上。
弹簧、减振器和直线马达的作用方向因此平行并且相应的运动中心轴线在该示例中彼此重叠，也就是说，相应的构件同轴。
在这里所示的实施方式中设定，直线马达的具有许多填充线圈的槽7c的定子7a与铰接位置2连接，因此亦即定子的重量可算作机动车的簧载质量。
而直线马达的构成为包围减振器4的空心套筒的转子7b以优选的方式与减振器4的活塞杆连接并且因而支撑在铰接位置3上，也就是说支撑在机动车的非簧载质量上。
在这里，按照图3的示图此外也示出，许多永磁体7d沿周向设置在转子7b的套筒上并且每一组确定数量的永磁体分别构成一个环，所述环倾斜、也就是说平均地不垂直于直线马达的直线延伸方向。因此，产生永磁体7d的多个倾斜设置的环布置结构。
借助线缆8可以设定，对例如三相运行的直线马达7通过控制装置根据测量值不同地通电并且因此将通过直线马达产生的力减去或加上地施加给在悬架支柱中作用的力。
减振器的特性曲线亦或弹簧的特性曲线因而可以如在图2中示出地无问题地改变，其方式为，简单地将直线马达的力或通电的与希望的测量参量、例如位移、速度或加速度相关的特性曲线存储在为此设置的控制装置中，其中可以设定，在控制装置中例如对于每个悬架支柱存储一个自身的特性曲线或必要时对于同一车轴的各悬架支柱亦或对于所有悬架支柱存储相同的特性曲线。直线马达通电的特性曲线也理解为，对于必要时多相、如在这里例如三相给出必要时多个/不同的通电。
借助在这样的按照本发明的悬架支柱中的至少一个测量值接收器、例如尤其是也根据时间检测减振器的活塞杆和缸之间的位移的位移传感器，该控制装置可以被加载以需要的测量值，以便根据此进行电动马达的通电并且因此产生由情况决定地希望的力。
如图3此外示出的，存在按照本发明以简单的方式和方法改变现有的系列底盘的可能性，以便实现按照本发明的底盘或悬架支柱，为此仅围绕减振器在这里实施为螺旋弹簧的弹簧之内设置直线马达，所述直线马达为此构成为空心的，以便围绕减振器设置。
如果空气弹簧装置要设置在成系列的底盘或悬架支柱中，则也可以按照本发明设定，以相同作用类型的、也就是说具有相同弹簧常数的螺旋弹簧代替该空气弹簧，以便由此实现套筒形构成的直线马达围绕减振器设置。
在直线马达到悬架支柱中的示出的同轴集成不可能的实施形式中同样可以设定，将直线马达作为在结构上相对于减振器和弹簧轴向平行并且错开地设置的元件实现。虽然由此需要增大的结构空间，却产生与在图3的结构图中相同的按照本发明的优点。

Claims (9)

1.用于校准机动车底盘的方法，其特征在于，平行于底盘的两个轴中的至少一个轴的每个减振器(k2)、尤其是可调节的减振器(k2)，将直线马达(7、LM)、尤其是直线电动马达(7、LM)设置在减振器(k2)的相应的悬架支柱中，其中，直线马达(7、LM)通过与配置的减振器(k2)相同的紧固点在其直线作用方向的一侧与机动车的簧载质量(m2)连接并且在另一侧与机动车的非簧载质量(m1)连接，并且借助控制装置根据在行驶期间检测的测量值驱控每个直线马达(7、LM)并且对于在相应的减振器(k2)上作用的力加上和/或减去附加的力。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在开发新机动车时将相应的直线马达(7、LM)装入所属的在先的成系列的机动车的系列底盘中。
3.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在直线马达(7、LM)构成为直线电动马达时，将每个直线马达(7、LM)的定子(7a)配置给机动车的簧载质量(m2)并且将直线马达(7、LM)的转子(7b)配置给机动车的非簧载质量(m1)。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据至少一个存储的、尤其是可改变的特性曲线对直线马达(7、LM)通电，在所述特性曲线中相对于电流描绘了减振器的位移和/或速度和/或加速度。
5.用于机动车底盘的悬架支柱(1)，其包括用于将悬架支柱(1)连接在机动车的簧载质量(m2)上的上铰接位置(2)和用于将悬架支柱(1)连接在机动车的非簧载质量(m1)上的下铰接位置(3)并且包括由减振器(k2、4)和弹簧(c2、5)构成的配对，所述配对设置在铰接位置(2、3)之间，其特征在于，直线马达(7、LM)平行于前述的配对设置，所述直线马达在相同的铰接位置(2、3)之间延伸。
6.按照权利要求4所述的悬架支柱，其特征在于，所述直线马达(7、LM)同轴于由减振器(4、k2)和弹簧(5、c2)构成的配对设置，尤其是围绕减振器(4、k2)并且在螺旋弹簧(5、c2)之内设置。
7.按照权利要求5所述的悬架支柱，其特征在于，所述直线马达(7、LM)构成为直线电动马达(7、LM)并且所述直线马达(7、LM)的定子(7a)与减振器(k2、4)的活塞杆连接。
8.按照权利要求6所述的悬架支柱，其特征在于，所述转子(7b)构成为空心套筒，所述套筒同轴地在定子(7a)中并且同轴地围绕减振器(4、k2)设置，尤其是套筒具有许多在多个沿轴向间隔开距离的环中呈环形地、尤其是呈斜环形地围绕所述套筒的周边分布设置的永磁体(7d)。
9.按照上述权利要求之一所述的悬架支柱，其特征在于，所述定子(7a)支承在滑动轴承中、尤其是滑动轴瓦中。
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