DE202005006545U1 - System for compensating for rocking in vehicles comprises cylinders containing central pistons, one piston rod being attached to connecting rod and opposite side of piston being connected by ball-headed rods to cylinder end - Google Patents

System for compensating for rocking in vehicles comprises cylinders containing central pistons, one piston rod being attached to connecting rod and opposite side of piston being connected by ball-headed rods to cylinder end Download PDF

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Abstract

The system for compensating for rocking in vehicles comprises hydraulic cylinders mounted on the chassis. These contain central pistons (2) with a piston rod (3.1, 3.2) extending on either side. One end (3.1) of the piston rod is attached to a connecting rod (6) whose other end is attached to the wheel mounting. The opposite side of the piston is connected by ball-headed rods (5) to the cylinder end and transmits a rotary motion to the connecting rod.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung, insbesondere zur Kompensation der Wank-, Nick- und Hubbewegung eines Kraftfahrzeuges.The The invention relates to an actuator for active chassis control, in particular for compensating the rolling, pitching and lifting movement of a motor vehicle.

Es sind zahlreiche Systeme zum Ausgleich der Wank- und Nickbewegung von Fahrzeugen bekannt. Die bisherigen Lösungen beinhalten dabei jeweils ein Bauelement für den Wank- und/oder Nickausgleich, ein Element für die Schwingungsdämpfung, sowie ein Element für die Schwingungstilgung. Es sind weiterhin Aktuatoren in der Form von Schwenkmotoren zum Ausgleich von Wankbewegungen bekannt. Die in DE 197 54 539 A1 beschriebene Lösung weist dabei vorn und hinten geteilte Stabilisatorhälften auf, die durch die Schwenkmotoren verdreht werden. Der Wankausgleich ist dabei lediglich im Bereich der Verdrehsteifigkeit der Stabilisatoren möglich, ein Nickausgleich kann nicht erfolgen.There are numerous known systems for balancing the roll and pitch of vehicles. The previous solutions each include a component for roll and / or pitch compensation, an element for vibration damping, and an element for vibration damping. Furthermore, actuators in the form of swivel motors for compensating roll motions are known. In the DE 197 54 539 A1 described solution has front and rear split stabilizer halves, which are rotated by the swivel motors. The roll compensation is possible only in the field of torsional rigidity of the stabilizers, pitch compensation can not be done.

DE 100 43 711 A1 beschreibt einen Aktuator zur Fahrwerksregelung, der zwischen Rad und Aufbau des Fahrzeuges. angeordnet ist, wobei ein Schwenkmotor als Stellglied verwendet wird, welches ein Drehmoment auf den Lenker übertragen kann. Das Stellglied kann dabei als Lagerung des Lenkers an der Karosserie befestigt sein. Eine Aussage zur konstruktiven Ausgestaltung des Schwenkmotors erfolgt nicht. DE 100 43 711 A1 describes an actuator for chassis control, between the wheel and body of the vehicle. is arranged, wherein a pivot motor is used as an actuator which can transmit a torque to the handlebar. The actuator can be attached as a bearing of the handlebar to the body. A statement on the structural design of the swing motor does not take place.

Gem. DE 102 45 457 besteht ein Schwenkmotor aus einem einerseits mit einer Achse verbundenen Gehäuse, welches beidseitig durch Deckel verschlossen ist, und weist andererseits wenigstens eine mit der Achse verbundene Drehwelle und einen im Gehäuse axial bewegbaren ersten Kolben sowie Druckmittelanschlüsse auf, die zu Druckräumen vor und hinter dem ersten Kolben reichen, wobei die eine mit der Achse verbundene Drehwelle durch eine Axialbewegung des Kolbens in Rotation versetzbar ist, so dass beide Teile der Achse zueinander verdreht werden können. Der Kolben wird dabei verdrehfest und axialbeweglich über eine Längsverzahnung geführt. Die Umwandlung der Axialbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Drehwelle erfolgt über Kugelstangen, die am Kolben und am Gehäuse befestigt sind. Der Wankausgleich ist dabei auch lediglich im Bereich der Verdrehsteifigkeit der Stabilisatoren möglich, ein Nickausgleich kann nicht erfolgen.Gem. DE 102 45 457 a pivoting motor consists of a housing connected on the one hand with an axis, which is closed on both sides by cover, and on the other hand has at least one rotational shaft connected to the axis and a first piston axially movable in the housing and pressure medium connections to pressure chambers in front of and behind the first piston range, wherein one axis of rotation connected to the shaft is set by an axial movement of the piston in rotation, so that both parts of the axis can be rotated to each other. The piston is thereby guided rotationally and axially movable over a spline. The conversion of the axial movement of the piston in a rotary movement of the rotary shaft via ball rods, which are fixed to the piston and the housing. The roll compensation is possible only in the field of torsional rigidity of the stabilizers, a pitch compensation can not be done.

Weiterhin wird über die Längsverzahnung eine hohe Reibung erzeugt.Farther will over the spline one generates high friction.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktuator zum Wank- und Nickausgleich eines Fahrzeuges zu schaffen, welcher einen einfachen Aufbau aufweist, reibungsarm arbeitet und eine wesentliche Verbesserung des Fahrkomforts gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruches gelöst.task The invention is an actuator for roll and pitch compensation to create a vehicle which has a simple structure, low friction works and ensures a significant improvement in ride comfort. This object is achieved with the Characteristics of the first protection claim solved.

Der Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung ist mit einem Lenker verbunden und besitzt ein Drehmoment erzeugendes Stellglied, das zwischen Aufbau und Lenker angeordnet und als Schwenkmotor ausgebildet ist und ein den Wank- und Nickausgleich gewährleistendes Drehmoment auf den Lenker überträgt. Erfindungsgemäß weist der Aktuator einen Schwenkmotor mit einem axial- und drehbeweglich angeordneten Kolben auf, der mit einem ersten Ende des Lenkers verbunden ist und wobei beidseitig zum Kolben ein erster und ein zweiter Druckraum angeordnet ist und Kugelstangen mit einem Ende am Kolben und mit dem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden sind und die Axial- und Drehbewegung des Kolbens auf den Lenker übertragen wird.Of the Actuator for active chassis control is connected to a handlebar and has a torque-generating actuator that between Structure and handlebar arranged and designed as a swivel motor and a roll and pitch compensation guaranteeing torque transfers the handlebars. According to the invention the actuator is a swivel motor with an axially and rotatably arranged Piston, which is connected to a first end of the handlebar and wherein on both sides of the piston, a first and a second pressure chamber is arranged and ball rods with one end on the piston and with the other end connected to the housing are and transmit the axial and rotational movement of the piston to the handlebars becomes.

In den Lenker integriert oder sich an ein zweites Ende des Lenkers anschließend ist ein die Axialbewegung ausgleichendes Element angeordnet.In the handlebar integrated or attached to a second end of the handlebar subsequently is arranged an axial movement compensating element.

Bevorzugt ist das die Axialbewegung des Kolbens ausgleichende Element als Koppelstange ausgebildet, die am zweiten Ende des Lenkers angeordnet und mit der Radaufhängung verbunden ist.Prefers is the axial movement of the piston compensating element as Coupling rod formed, which is arranged at the second end of the handlebar and with the suspension connected is.

Der Schwenkmotor ist bevorzugt schwingungsentkoppelt am Aufbau befestigt und kann eine die Radfederwege ausgleichende drehelastische Lagerung um die Aktuatorlängsachse aufweisen.Of the Swivel motor is preferably vibration-decoupled attached to the structure and can be a Radfederwege compensating torsionally elastic bearing around the actuator longitudinal axis exhibit.

Die Lagerung erfolgt schwenkmotorseitig z.B.

  • – an der Außenwandung des Gehäuses und/oder
  • – an einer oder beiden den Stirnseiten des Gehäuses und/oder
  • – an einem oder beiden Druckmittelanschlüssen.
The storage takes place on the pivot motor side, for example
  • - On the outer wall of the housing and / or
  • - At one or both the front sides of the housing and / or
  • - At one or both pressure medium connections.

Alternativ ist es möglich, die schwingungsentkoppelte Lagerung karosserieseitig über wenigstens ein an der Karosserie angeordnetes Aufnahmeelement zu realisieren.alternative Is it possible, the vibration-decoupled storage on the body side over at least to realize a arranged on the body receiving element.

Jeder Schwenkmotor wird einem Rad zugeordnet und ist rechts bzw. links am Fahrzeug befestigt, dadurch entfällt der Durchgang des Stabilisators quer zur Fahrzeuglängsachse.Everyone Swing motor is assigned to a wheel and is right or left attached to the vehicle, this eliminates the passage of the stabilizer across to the vehicle longitudinal axis.

Durch eine gleichgerichtete Drehbewegung der Drehachsen aller Schwenkmotoren wird eine Hubbewegung des Fahrzeuges realisiert. Eine gegenläufig gerichtete Schwenkbewegung der den Hinterrädern bzw. Vorderrädern zugeordneten Aktuatoren ermöglicht den Ausgleich einer Nickbewegung des Fahrzeuges um die Fahrzeugquerachse. Durch entgegengerichtete Drehungen der Drehwellen rechter oder linker Aktuatoren werden die Wankbewegungen des Fahrzeuges ausgeglichen.By a rectified rotational movement of the axes of rotation of all rotary motors a lifting movement of the vehicle is realized. A counter-rotating pivoting movement of the actuators associated with the rear wheels or front wheels makes it possible to compensate for a pitching movement of the vehicle about the vehicle transverse axis. By opposing rotations of the rotary shafts rech ter or left actuators, the rolling movements of the vehicle are compensated.

Die Aufbauhubbewegungen des Fahrzeuges, hervorgerufen durch die Fahrbahnerregungen werden durch den erfindungsgemäßen Aktuator, welcher eine aktive Dämpfkraft erzeugt fast vollständig ausgeglichen.The Aufbauhubbewegungen the vehicle, caused by the Fahrbahnerregungen be by the actuator according to the invention, which is an active damping force produces almost completely balanced.

Durch die Integration des erfindungsgemäßen Aktuators in ein aktives Skyhook-Systen ist es möglich, eine erhebliche Fahrkomfortverbesserung zu erzeugen.By the integration of the actuator according to the invention in an active Skyhook systems it is possible to produce a considerable ride comfort improvement.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Querschnitt eines Schwenkmotors mit axialbeweglich und drehbeweglich gelagertem Kolben und an einer Kolbenstange befestigtem Lenker, 1 Cross section of a swivel motor with axially movable and rotatably mounted piston and attached to a piston rod handlebar,

2 zwei den Rädern einer Achse zugeordnete Schwenkmotoren, 2 two swivel motors associated with the wheels of an axle,

3 drehelastische Lagerung eines Schwenkmotors. 3 torsionally flexible mounting of a slewing motor.

In 1 ist der Querschnitt eines Schwenkmotors 1 mit in einem Gehäuse G axialbeweglich und drehbeweglich gelagertem Kolben 2, der über beidseitig abgehende erste und zweite Kolbenstangen 3.1, 3.2 in einer Bohrung B1 im Deckel G1 und in einer gegenüberliegenden Bohrung B2 im Boden G2 des Gehäuses G drehbeweglich und axial verschiebbar gelagert ist, dargestellt. Das Gehäuse G ist am Rahmen R (am Fahrzeugaufbau) befestigt.In 1 is the cross section of a slewing motor 1 with axially movable in a housing G and rotatably mounted piston 2 , the on both sides outgoing first and second piston rods 3.1 . 3.2 in a bore B1 in the lid G1 and in an opposite bore B2 in the bottom G2 of the housing G is rotatably mounted and axially displaceable, shown. The housing G is attached to the frame R (on the vehicle body).

In Druckräumen D1, D2 vor und hinter dem Kolben 2 münden Druckmittelanschlüsse 4.1, 4.2. Zwischen dem Kolben 2 und dem Boden G2 des Gehäuses G sind Kugelstangen 5 angeordnet, durch die bei einer Axialbewegung des Kolbens 2 zwangsweise dessen Drehbewegung hervorgerufen wird.In pressure chambers D1, D2 in front of and behind the piston 2 lead pressure fluid connections 4.1 . 4.2 , Between the piston 2 and the bottom G2 of the housing G are ball bars 5 arranged by the case of an axial movement of the piston 2 forcibly caused its rotational movement.

An der ersten Kolbenstange 3.1 ist das erste Ende 5.1 des Lenkers 6 befestigt. Bei Druckbeaufschlagung des ersten Druckraumes D1 über die erste Druckmittelzuleitung 4.1 wird der Kolben 2 in Richtung zum Boden B2 des Gehäuses G bewegt. Durch die Kopplung mit den Kugelstangen 5 wird gleichzeitig eine Drehbewegung des Kolbens 2 und somit eine Drehbewegung des Lenkers 6 hervorgerufen. Gleichzeitig wird der Lenker 6 mit den Kolben in Richtung zum Boden G2 bewegt. Bei Druckbeaufschlagung des zweiten Druckraums D2 über die zweite Druckmittelleitung 4.2 und Entlastung des Druckraumes D1 erfolgen eine Axialbewegung und eine Drehbewegung des Kolbens 2 in die Gegenrichtung.At the first piston rod 3.1 is the first end 5.1 of the handlebar 6 attached. When pressurizing the first pressure chamber D1 via the first pressure medium supply line 4.1 becomes the piston 2 moved toward the bottom B2 of the housing G. Through the coupling with the ball bars 5 at the same time a rotational movement of the piston 2 and thus a rotational movement of the handlebar 6 caused. At the same time the handlebars 6 with the pistons moving towards the ground G2. When pressurizing the second pressure chamber D2 via the second pressure medium line 4.2 and relief of the pressure chamber D1 take place an axial movement and a rotational movement of the piston 2 in the opposite direction.

Die Prinzipdarstellung von zwei den Rädern 7 einer Achse zugeordneten Schwenkmotoren 1 zeigt 2. Die Drehbewegung und die Axialbewegung des Lenkers 6 wird auf eine Koppelstange 8 übertragen, die mit einer (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten) Radaufhängung verbunden ist. Die Koppelstange 8 überträgt dabei die Drehbewegung auf die Radaufhängung und gleicht die Axialbewegungen des Lenkers 6 aus.The schematic diagram of two wheels 7 an axis associated swivel motors 1 shows 2 , The rotational movement and the axial movement of the handlebar 6 gets on a coupling rod 8th transmitted, which is connected to a (not shown for reasons of clarity) suspension. The coupling rod 8th transfers the rotational movement to the suspension and compensates for the axial movements of the handlebar 6 out.

3 zeigt die drehelastische Lagerung eines Schwenkmotors 1. Der Schwenkmotor 1 wird zwischen sich längs seiner Achse erstreckenden Gummifederelementen 9 aufgenommen. Die Gummifederelemente 9 sitzen zwischen einem ersten äußeren Rohr 10.1 und einem zweiten inneren Rohr 10.2. In dem inneren Rohr 10.2 wird der Schwenkmotor 1 aufgenommen. Das äußere Rohr 10.1 wird am Rahmen befestigt. 3 shows the torsionally elastic bearing of a slewing motor 1 , The swivel motor 1 becomes between rubber spring elements extending along its axis 9 added. The rubber spring elements 9 sit between a first outer tube 10.1 and a second inner tube 10.2 , In the inner tube 10.2 becomes the swivel motor 1 added. The outer tube 10.1 is attached to the frame.

Claims (9)

Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung, wobei der Aktuator mit einem Lenker verbunden ist, unter Verwendung eines ein Drehmoment erzeugenden Stellgliedes, wobei das Stellglied zwischen Aufbau und Lenker angeordnet und als Schwenkmotor ausgebildet ist und ein den Wank-, Nick- und Hubausgleich gewährleistendes Drehmoment auf den Lenker überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor einen axial- und drehbeweglich angeordneten Kolben aufweist, der mit einem ersten Ende des Lenkers verbunden ist und wobei beidseitig zum Kolben ein erster und ein zweiter Druckraum angeordnet ist und Kugelstangen mit einem Ende am Kolben und mit dem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden sind und die Axial- und Drehbewegung des Kolbens auf den Lenker übertragen wird.Actuator for active suspension control, wherein the actuator is connected to a handlebar, using a torque-generating actuator, wherein the actuator between the body and handlebar arranged and designed as a pivot motor and a roll, pitch and stroke compensation ensuring torque on the handlebar transmits, characterized in that the swivel motor has an axially and rotatably mounted piston which is connected to a first end of the handlebar and wherein on both sides of the piston, a first and a second pressure chamber is arranged and ball rods with one end on the piston and with the other End are connected to the housing and the axial and rotational movement of the piston is transmitted to the handlebar. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lenker integriert oder sich an ein zweites Ende des Lenkers anschließend ein die Axialbewegung ausgleichendes Element angeordnet ist.Actuator according to Claim 1, characterized that integrated into the handlebar or attached to a second end of the Handlebar afterwards an axial movement compensating element is arranged. Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das am zweiten Ende des Lenkers angeordnete, die Axialbewegung des Kolbens ausgleichende Element eine Koppelstange ist.Actuator according to Claim 2, characterized that arranged at the second end of the handlebar, the axial movement the piston balancing element is a coupling rod. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange mit der Radaufhängung verbunden ist.Actuator according to Claim 3, characterized that the coupling rod is connected to the suspension. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor schwingungsentkoppelt am Aufbau befestigt ist.Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized that the swing motor vibration-decoupled attached to the structure is. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor eine die Radfederwege ausgleichende drehelastische Lagerung um die Aktuatorlängsachse aufweist.Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pivot motor having a Radfederwege balancing torsionally elastic bearing about the actuator longitudinal axis. Aktuator nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung schwenkmotorseitig – an der Außenwandung des Gehäuses und/oder – an einer oder beiden den Stirnseiten des Gehäuses (13) und/oder – an einem oder beiden den Druckmittelanschlüssen (D1, D2) erfolgt.Actuator according to one of claims 5 or 6, characterized in that the bearing pivot motor side - on the outer wall of the housing and / or - at one or both the end faces of the housing ( 13 ) and / or - at one or both the pressure medium connections (D1, D2) takes place. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er in ein aktives Skyhook-System integriert ist.Actuator according to one of claims 1 to 7, characterized that he is integrated into an active skyhook system. Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Aktuator eine aktive Dämpfkraft für das aktive Skyhook-System erzeugt wird.Actuator according to claim 8, characterized that with the actuator an active damping force for the active Skyhook system is produced.
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