DE102007042206B4 - Active chassis system of a two-lane vehicle - Google Patents

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Abstract

Aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, dessen Aufbau (4) über eine Tragfeder (3) anteilig letztlich an einem Fahrzeug-Rad (1) abgestützt ist, wobei dieser Tragfeder (3) ein über ein Zug-Druck-Federelement (7) abgestützter Aktuator (6) zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad (1) parallel geschaltet und weiterhin ein letztlich zwischen Aufbau (4) und Rad (1) wirksamer Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (8) dem elektromotorisch betriebenen Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) parallel geschaltet ist.Active suspension system of a particular two-lane vehicle, the structure (4) via a suspension spring (3) proportionately ultimately on a vehicle wheel (1) is supported, said suspension spring (3) via a train-pressure spring element (7) supported actuator (6) for adjusting the body height above the wheel (1) connected in parallel and further an ultimately between structure (4) and wheel (1) effective vibration damper (8) is provided, characterized in that the vibration damper (8) to the electric motor operated actuator (6) with associated train-pressure spring element (7) is connected in parallel.

Figure DE102007042206B4_0001
Figure DE102007042206B4_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, dessen Aufbau über eine Tragfeder anteilig letztlich an einem Fahrzeug-Rad abgestützt ist, wobei dieser Tragfeder ein über ein Zug-Druck-Federelement abgestützter Aktuator zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad parallel geschaltet und weiterhin ein letztlich zwischen Aufbau und Rad wirksamer Schwingungsdämpfer vorgesehen ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 20 60 091 A1 auf die DE 10 2005 059 116 A1 verwiesen.The invention relates to an active suspension system of a particular two-lane vehicle whose structure is supported by a suspension spring proportionately ultimately on a vehicle wheel, said suspension spring connected via a train-pressure-spring element supported actuator for adjusting the body height above the wheel in parallel and further provided an effective ultimately between construction and wheel vibration damper. The state of the art is in addition to the DE 20 60 091 A1 on the DE 10 2005 059 116 A1 directed.

Aktive Fahrwerksysteme mit sog. Fußpunktverstellung der Tragfedern sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wie bspw. das sog. ABC-System in Fahrzeugen von Mercedes-Benz. Die hierbei vorgesehenen hydraulischen Aktuatoren (zum Einstellen der Höhe des Fzg.-Aufbaus über dem Rad) bedingen durch Leckagen aufgrund des umgesetzten Open-Center-Prinzips einen hohen Leistungsbedarf auch dann, wenn keine Verstellung des Feder-Fußpunktes erfolgt. Angedacht sind daher bereits elektromotorische Federfußpunkt-Verstellmechanismen, die jedoch hinsichtlich des Bauraumbedarfs (nämlich wegen Zuwachs von Federbeindurchmesser und/oder Federbeinlänge) nachteilig sind. Hier vermag auch ein ausgelagerter Elektromotor, wie er in der WO 2005/075852 A2 gezeigt ist, kaum Abhilfe zu schaffen.Active suspension systems with so-called. Fußpunktverstellung the suspension springs are known in various embodiments, such as, for example, the so-called. ABC system in vehicles from Mercedes -Benz. The case provided hydraulic actuators (for adjusting the height of Fzg. Structure over the wheel) caused by leaks due to the implemented open-center principle, a high power requirement, even if no adjustment of the spring-base point. Therefore, electromotive spring base adjustment mechanisms are already being considered, but these are disadvantageous in terms of the space requirement (namely, because of the increase in strut diameter and / or strut length). Here is also a outsourced electric motor, as in the WO 2005/075852 A2 shown is hardly a remedy.

Eine grundsätzliche Abhilfemaßnahme hiergegen ist in der eingangs genannten DE 20 60 091 A1 gezeigt, wonach an einem aktiven Fahrwerksystem die übliche Reihenschaltung eines Verstell-Aktuators mit der Tragfeder aufgelöst ist, womit es möglich ist, bezüglich der Tragfeder eine große Übersetzung und damit eine geringe Vorspannung der Lager der radführenden Lenker und eines ggf. vorhandenen Achsträgers zu erzielen. Auch in der nächstkommenden DE 10 2005 059 116 A1 ist eine solche Auflösung gezeigt, indem ein hydraulischer oder pneumatischer Aktuator eine teiltragende Aufbaufeder aufweist und parallel zum Aktuator eine zweite Aufbaufeder geschaltet ist, ferner ein Schwingungsdämpfer parallel zur Aufbaufeder des Aktuators geschaltet und der hydraulische oder pneumatische Stellzylinder des Aktuators in Reihe zur teiltragenden Aufbaufeder und zum Schwingungsdämpfer geschaltet ist.A fundamental remedy against this is in the aforementioned DE 20 60 091 A1 shown, according to which the usual series connection of an adjusting actuator is resolved with the suspension spring on an active suspension system, which makes it possible to achieve a large translation and thus a low bias of the bearings of the wheel-guiding handlebars and any existing axle carrier with respect to the suspension spring. Also in the closest DE 10 2005 059 116 A1 Such a resolution is shown by a hydraulic or pneumatic actuator having a semi-supporting body spring and parallel to the actuator, a second Aufbaufeder is connected, also connected a vibration damper parallel to the body of the actuator and the hydraulic or pneumatic actuating cylinder of the actuator in series with the semi-supporting body and Aufbaufeder Vibration damper is connected.

Jedoch sind auch bezüglich diesem Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, Verbesserungen möglich, die hiermit aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).However, with respect to this prior art, from which the present invention is based, improvements are possible, which are herewith indicated (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein aktives Fahrwerksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer dem elektromotorisch betriebenen Aktuator mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement parallel geschaltet ist.The solution to this problem is for an active suspension system according to the preamble of claim 1, characterized in that the vibration damper is connected in parallel to the electric motor operated actuator with associated train-pressure spring element.

Wie grundsätzlich bereits bekannt ist, wird der Aktuator zur sog. Federfußpunktverstellung der Tragfeder parallel geschaltet, womit zwar ein weiteres Federelement, das sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder wirken kann, erforderlich wird, welches in Reihe mit dem Aktuator angeordnet ist, jedoch steht diesem Nachteil dann, wenn der Schwingungsdämpfer wie vorliegend (und abweichend vom nächstkommenden Stand der Technik) vorgeschlagen angeordnet wird, der Vorteil gegenüber, dass das dem Aktuator zugeordnete Federelement die Zuganschlag-Funktion des Schwingungsdämpfers übernehmen kann. Anstelle eines üblichen Schwingungsdämpfers (sog „Stoßdämpfer”) mit integrierter Zuganschlagfeder kann somit ein baulich verkürzter Schwingungsdämpfer ohne Zuganschlagfeder zum Einsatz kommen. Eine weitere Reduzierung des benötigten Bauraums ergibt sich, wenn der Schwingungsdämpfer mit einer Übersetzung kleiner als „1” angeordnet wird, um Dämpferhub und Gesamtbaulänge zu reduzieren. An einer Fzg.-Hinterachse wird im Fzg.-Aufbau damit ein niedriger Gepäckraumboden mit einer großen Durchladebreite ermöglicht.As already known in principle, the actuator is connected in parallel to the so-called Federfußpunktverstellung the suspension spring, which indeed another spring element which can act both as a compression spring and as a tension spring, is required, which is arranged in series with the actuator, but is this Disadvantage then, when the vibration damper as proposed (and deviating from the closest prior art) is arranged, the advantage over that the actuator associated spring element can take over the cable stop function of the damper. Instead of a conventional vibration damper (so-called "shock absorber") with integrated Zuganschlagfeder thus a structurally shortened vibration damper without Zuganschlagfeder be used. A further reduction of the required installation space results when the vibration damper is arranged with a ratio smaller than "1" to reduce damper stroke and overall construction length. At a Fzg. Rear axle in the Fzg. Structure thus a low baggage compartment floor with a large through-loading width is made possible.

Die beigefügte Prinzipskizze zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen aktiven Fahrwerksystems. Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 das linke Hinterrad eines Personenkraftwagens gekennzeichnet, auf dessen Radträger 2 über eine Tragfeder 3 der nur symbolisch dargestellte Fzg.-Aufbau 4 abgestützt ist. Am Radträger 2 ist ferner zumindest ein radführender Lenker 5 gelenkig angebunden, der mit seinem anderen Ende am Fzg.-Aufbau 4 angelenkt ist. Auf diesem Lenker 5 ist eine Einheit aus einem Aktuator 6 mit einem diesem in Reihe geschalteten Zug-Druck-Federelement 7 sowie einem diesem Aktuator 6 mit Zug-Druck-Federelement 7 parallel geschalteten Schwingungsdämpfer 8 abgestützt, auf deren (der „Einheit”) anderem Ende der Fzg.-Aufbau 4 abgestützt ist.The attached schematic diagram shows a possible embodiment of an active suspension system according to the invention. It is with the reference number 1 the left rear wheel of a passenger car marked on the wheel carrier 2 over a suspension spring 3 the only symbolically represented vehicle body 4 is supported. At the wheel carrier 2 Furthermore, at least one wheel guiding handlebar is 5 articulated tailed, with the other end to the vehicle body 4 is articulated. On this handlebar 5 is a unit of an actuator 6 with a train-pressure spring element connected in series therewith 7 as well as this actuator 6 with tension-pressure spring element 7 parallel vibration damper 8th supported on their (the "unit") other end of the vehicle body 4 is supported.

Die Tragfeder 3 übernimmt die statische Last des Fahrzeug-Aufbaus 4 in Konstruktionslage. Parallel dazu angeordnet ist ein Schwingungsdämpfer 8 mit einem diesem Schwingungsdämpfer 8 parallel geschalteten Zug-Druck-Federelement 7 mit seriell angeordneter Aktuator 6 zum Einstellen der Höhe des Aufbaus 4 über dem Rad 1. Eine solche parallele Anordnung von Schwingungsdämpfer 8 und Aktuator 6 mit Zug-Druck-Federelement 7 kann nach Art eines Feder-Dämpferbeins gestaltet sein oder es können der Schwingungsdämpfer 8 und der Aktuator 6 mit Zug-Druck-Federelement 7 unabhängig voneinander letztlich zwischen dem Fzg.-Aufbau 4 und dem Rad 1 abgestützt sein. Es empfiehlt sich jedoch, insbesondere den Schwingungsdämpfer mit kleinerer Übersetzung an einem radführenden Lenker (wie hier auf dem Quer-Lenker 5) vom Rad 1 beabstandet anzuordnen, während für die Tragfeder 3 ein demgegenüber größere Übersetzung wirksam ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, für die Tragfeder 3 und für den Schwingungsdämpfer 8 und für den Aktuator 6 (mit Zug-Druck-Federelement 7) ähnliche Übersetzungen vorzusehen.The suspension spring 3 takes over the static load of the vehicle body 4 in construction position. Arranged parallel to this is a vibration damper 8th with a vibration damper 8th parallel train-pressure spring element 7 with serially arranged actuator 6 for adjusting the height of the body 4 over the wheel 1 , Such a parallel arrangement of vibration damper 8th and actuator 6 with tension-pressure spring element 7 can be designed in the manner of a spring-damper leg or it can be the vibration damper 8th and the actuator 6 with tension-pressure spring element 7 independently of each other ultimately between the Fzg. structure 4 and the wheel 1 be supported. However, it is recommended, in particular the vibration damper with a smaller translation on a wheel-guiding handlebar (as here on the transverse handlebars 5 ) from the wheel 1 spaced to arrange while for the suspension spring 3 On the other hand, a larger translation is effective. Alternatively, it is also possible for the suspension spring 3 and for the vibration damper 8th and for the actuator 6 (with pull-pressure spring element 7 ) to provide similar translations.

Der Aktuator 6, d. h. der Antrieb zur Einstellung der Aufbau-Höhe über dem Rad 1, der über die Vorspannung des Zug-Druck-Federelements 7 Aktivkräfte aufbringt, ist als Elektromotor mit einem Spindeltrieb ausgeführt. Verlustleistung fällt – wie eingangs bereits erwähnt und anders als im Falle eines hydraulischen Aktuators – damit nicht an. Als Getriebe zur Übersetzung der rotatorischen Bewegung des Elektromotors kann der Aktuator 6 beispielsweise einen Kugelgewindetrieb oder eine Planetenwälzgewindespindel aufweisen. Anstelle dieser beispielhaft genannten Getriebe kann aber auch jedes andere Getriebe eingesetzt werden, welches eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umsetzten kann.The actuator 6 ie the drive for adjusting the body height above the wheel 1 that about the bias of the train-pressure spring element 7 Active forces applies, is designed as an electric motor with a spindle drive. Power loss falls - as already mentioned and unlike in the case of a hydraulic actuator - so not on. As a transmission for the translation of the rotational movement of the electric motor, the actuator 6 For example, have a ball screw or a Planetenwälzgewindespindel. Instead of this exemplified transmission but any other gear can be used, which can implement a rotational movement in a translational movement.

Da die Tragfeder 6 die statische Last übernimmt, ist das dem Aktuator 6 zugeordnete Zug-Druck-Federelement 7 im statischen Zustand vorteilhafterweise kraftfrei, so dass der Elektromotor des Aktuators 6 keine Momente in Konstruktionslast aufnehmen muss. Für den Fall des Höhen-Verstellens des Fzg.-Aufbaus 4 muss das dem Aktuator 6 zugeordnete Federelement 7 somit je nach Bewegungsrichtung des Aktuators 6 Zugkräfte oder Druckkräfte aufnehmen und ist daher als Zug-Druck-Federelement 7 ausgeführt. Konstruktiv ist also sicherzustellen, dass dieses Federelement 7 sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Dabei kann jedoch dieses Federelement 7 erheblich leichter ausgelegt werden als übliche Tragfedern, da die Kräfte auf Zuglast und Drucklast verteilt werden. Damit sind die Einfederwege gegenüber einer reinen Druck-Tragfeder geringer. Demzufolge werden die Schubspannungen geringer. Das Federelement 7 kann somit erheblich kürzer (als herkömmliche Tragfedern) sein.Because the suspension spring 6 takes over the static load, that is the actuator 6 associated train-pressure spring element 7 in the static state advantageously force-free, so that the electric motor of the actuator 6 do not have to record moments in design load. In the event of height adjustment of the vehicle body 4 this must be the actuator 6 associated spring element 7 thus depending on the direction of movement of the actuator 6 Take tensile forces or compressive forces and is therefore as a train-pressure spring element 7 executed. It is therefore constructive to ensure that this spring element 7 can absorb both tensile forces and compressive forces. However, this spring element can 7 be designed much lighter than conventional suspension springs, as the forces are distributed to tensile load and compressive load. Thus, the compression travel compared to a pure pressure-suspension spring are lower. As a result, the shear stresses become smaller. The spring element 7 can thus be considerably shorter (than conventional suspension springs).

Hiermit ist ein aktives Fahrwerkssystem vorgeschlagen, welches wie die grundsätzlich bekannten Systeme mit Federfußpunktverstellung eingesetzt werden kann, ohne dass Bauraumprobleme bezüglich Federbeinlänge und Federbeindurchmesser in Kauf genommen werden müssen. Dabei kann ein baulich äußerst einfacher und hinsichtlich seiner Abmessungen minimierter Schwingungsdämpfer und ferner ein wirkungsgradgünstiger elektromotorischer Stellantrieb (als Aktuator) zum Einsatz kommen, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass eine Vielzahl von Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.Hereby, an active suspension system is proposed, which can be used as the basically known systems with Federfußpunktverstellung without space problems with respect to strut length and strut diameter must be taken into account. In this case, a structurally extremely simple and minimized in terms of its dimensions vibration damper and also a low-efficiency electric motor actuator (as an actuator) are used, wherein it should be noted that a variety of details may be quite different from the above explanations without the content of Claims to leave.

Claims (2)

Aktives Fahrwerksystem eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, dessen Aufbau (4) über eine Tragfeder (3) anteilig letztlich an einem Fahrzeug-Rad (1) abgestützt ist, wobei dieser Tragfeder (3) ein über ein Zug-Druck-Federelement (7) abgestützter Aktuator (6) zum Einstellen der Aufbau-Höhe über dem Rad (1) parallel geschaltet und weiterhin ein letztlich zwischen Aufbau (4) und Rad (1) wirksamer Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (8) dem elektromotorisch betriebenen Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) parallel geschaltet ist.Active chassis system of a particular two-lane vehicle whose structure ( 4 ) via a suspension spring ( 3 ) proportionately ultimately on a vehicle wheel ( 1 ) is supported, said suspension spring ( 3 ) via a train-pressure spring element ( 7 ) supported actuator ( 6 ) for adjusting the body height above the wheel ( 1 ) in parallel, and finally an interim construction ( 4 ) and wheel ( 1 ) effective vibration damper ( 8th ), characterized in that the vibration damper ( 8th ) the electromotive operated actuator ( 6 ) with associated tension-pressure-spring element ( 7 ) is connected in parallel. Fahrwerksystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: • der Schwingungsdämpfer (8) ist mit kleinerer Übersetzung als die Tragfeder (3) auf einem radführenden Lenker (5) abgestützt • der Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) ist mit kleinerer Übersetzung als die Tragfeder (3) auf einem radführenden Lenker (5) abgestützt • der Schwingungsdämpfer (8) und der Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) sind nach Art eines Feder-Dämpferbeins gestaltet oder als eigenständige Bauteile angeordnet, wobei der Schwingungsdämpfer (8) mit kleinerer Übersetzung als der Aktuator (6) mit zugeordnetem Zug-Druck-Federelement (7) abgestützt ist • der elektromotorisch betriebene Aktuator (6) weist einen Elektromotor und einen Spindeltrieb in Form eines Kugelgewindetriebs oder einer Planetenwälzgewindespindel als Getriebe auf.Suspension system according to claim 1, characterized by at least one of the following features: • the vibration damper ( 8th ) is smaller in translation than the suspension spring ( 3 ) on a wheel-guiding handlebar ( 5 ) • the actuator ( 6 ) with associated tension-pressure-spring element ( 7 ) is smaller in translation than the suspension spring ( 3 ) on a wheel-guiding handlebar ( 5 ) supported • the vibration damper ( 8th ) and the actuator ( 6 ) with associated tension-pressure-spring element ( 7 ) are designed in the manner of a spring-damper strut or arranged as independent components, wherein the vibration damper ( 8th ) with a smaller ratio than the actuator ( 6 ) with associated tension-pressure-spring element ( 7 ) is supported • the electric motor operated actuator ( 6 ) has an electric motor and a spindle drive in the form of a ball screw or a Planetenwälzgewindespindel as a transmission.
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