DE4037223A1 - VEHICLE SUPPORT SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug-Abstützsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiges Abstützsystem ist bekannt (Literatur: Voy, Christian: "Die Realisierung einer frequenzmodu lierten Dämpfung von Fahrwerksschwingungen", Automobil-Industrie 33 (1988) 6, S. 697-708).The invention relates to a vehicle support system according to the Genus of the main claim. Such a support system is known (Literature: Voy, Christian: "The realization of a frequenzmodu damped suspension vibrations ", automotive industry 33 (1988) 6, pp. 697-708).
Bei diesem bekannten Fahrzeug-Abstützsystem ist ein passiver Tilger verwendet. Mit einem solchen passiven Tilger ist aber eine dynamisch unabhängige Dämpfung der Fahrzeugrad- und Aufbaubewegung nicht zu erreichen. Außerdem ist es nicht möglich, unabhängig voneinander beliebige Kraftgesetze zwischen Fahrzeugrad und Tilger bzw. zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau zu installieren. Sollen z. B. Dämpfungskräfte für den Fahrzeugaufbau generiert werden, so muß sich das System am Fahrzeug abstützen. Umgekehrt muß sich zur Dämpfung des Fahrzeugrades das Abstützsystem am Aufbau abstützen. Die Auf baubeschleunigung als Maß für den Fahrkomfort läßt sich demnach nicht unabhängig von der dynamischen Radlast als Maß für die Fahr sicherheit einstellen.In this known vehicle support system there is a passive damper used. With such a passive damper, however, one is dynamic independent damping of the vehicle wheel and body movement not too to reach. In addition, it is not possible to work independently any force laws between vehicle wheel and absorber or between Install vehicle wheel and vehicle body. Should z. B. Damping forces for the vehicle body must be generated support the system on the vehicle. Conversely, the need to dampen support the support system on the body of the vehicle wheel. The on Building acceleration as a measure of driving comfort can therefore be not independent of the dynamic wheel load as a measure of the driving set security.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu ver meiden und ein Fahrzeug-Abstützsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine dynamisch weitgehend unabhängige Dämpfung der Fahrzeugrad- und Fahrzeugaufbaubewegung realisierbar ist. Dabei sollen unabhängig voneinander beliebige Kraftgesetze zwischen Fahr zeugrad und Tilger bzw. zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau installiert werden können.The invention has for its object to ver these disadvantages avoid and a vehicle support system of the type mentioned create a dynamic largely independent damping of the Vehicle wheel and vehicle body movement is feasible. Here Any force laws between driving should be independent of each other Tool wheel and absorber or between the vehicle wheel and vehicle body can be installed.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug-Abstützsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt anspruchs gelost.This object is achieved according to the invention in a generic Vehicle support system through the distinctive features of the main demanding solved.
Konventionelle Federungssysteme sind heute so weit entwickelt, daß einer weiteren Verbesserung enge Grenzen gesteckt sind. Aktive Federungssysteme erschließen ein zusätzliches Verbesserungspotential hinsichtlich Fahrkomfort und Fahrsicherheit. Dies vergrößert sich nochmals beträchtlich, wenn erfindungsgemäß aktive Federungssysteme mit aktiven Tilgern kombiniert werden, weil dann die Dämpfung des Rades nicht mehr ausschließlich über die Abstützung am Aufbau, sondern zusätzlich über die an der Tilgermasse erfolgt. Damit ist für einen großen Frequenzbereich der sonst nicht zu umgehende Kompromiß zwischen Fahrkomfort und Fahrsicherheit nicht notwendig, d. h. die Aufbaubeschleunigung als Maß für den Fahrkomfort und die dynamische Radlastschwankung als Maß für die Fahrsicherheit lassen sich weitgehend unabhängig voneinander einstellen.Conventional suspension systems are so far developed today that there are narrow limits to further improvement. Active Suspension systems open up additional potential for improvement in terms of driving comfort and driving safety. This increases again considerable if active suspension systems according to the invention can be combined with active dampers, because then the damping of the Wheel no longer exclusively via the support on the body, but also via the on the absorber mass. So that is for a large frequency range the otherwise unavoidable Compromise between driving comfort and driving safety not necessary, d. H. the body acceleration as a measure of driving comfort and Let dynamic wheel load fluctuation as a measure of driving safety are largely independent of one another.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description.
Ein Fahrzeug-Abstützsystem ist als sogenanntes hydropneumatisches Federbein ausgebildet und stellt als solches ein aktives Abstütz system dar. Es ist zwischen einem Fahrzeugrad 1 und einem Fahrzeug aufbau 2 angeordnet. Es hat einen Stellzylinder 3 (Aktuator), der einerseits am Rad 1 und andererseits auf Aufbau 2 angreift. Im Stellzylinder 3 trennt ein Kolben 4 eine obere Arbeitskammer 5 von einer unteren Arbeitskammer 6. Beide Arbeitskammern 5 und 6 sind über Leitungen 7 und 8 an ein 4/3-Wege-Steuerventil 9 angeschlossen, das Verbindung mit einer Druckquelle 10 (Pumpe) und einer Ent lastungsstelle 11 (Reservoir) hat. An jede Leitung 7 und 8 ist ein hydro-pneumatischer Speicher als Federelement 12 bzw. 13 ange schlossen, und in jede Leitung 7 und 8 ist eine Drossel 14 bzw. 15 eingesetzt.A vehicle support system is designed as a so-called hydropneumatic shock absorber and as such represents an active support system. It is arranged between a vehicle wheel 1 and a vehicle body 2 . It has an actuating cylinder 3 (actuator) which engages wheel 1 on the one hand and body 2 on the other hand. In the actuating cylinder 3 , a piston 4 separates an upper working chamber 5 from a lower working chamber 6 . Both working chambers 5 and 6 are connected via lines 7 and 8 to a 4/3-way control valve 9 , which has a connection to a pressure source 10 (pump) and a discharge point 11 (reservoir). On each line 7 and 8 , a hydro-pneumatic memory is connected as a spring element 12 and 13 , and in each line 7 and 8 , a throttle 14 and 15 is used.
Das 4/3-Wege-Steuerventil 9 hat zu seiner Verstellung einen Stell magneten 16, der an eine nicht dargestellte Elektronik angeschlossen ist. Ebenfalls nicht dargestellte Sensoren geben an die Elektronik Signale ab, die dort verarbeitet werden, um den Stellmagneten 16 entsprechend anzusteuern.The 4/3-way control valve 9 has an actuating magnet 16 for its adjustment, which is connected to electronics, not shown. Sensors, also not shown, emit signals to the electronics, which are processed there in order to control the actuating magnet 16 accordingly.
Das aktive Abstützsystem 3 bis 16 arbeitet in an sich bekannter Weise derart, daß bei großer Aufbaulast der Druck im Stellzylinder 3 erhöht und bei kleiner Aufbaulast verringert wird. Die Aufbaulast enthält statische und dynamische Kraftanteile. Insbesondere dynamische Radlastschwankungen beeinträchtigen aber die Fahrsicher heit und den Fahrkomfort des Fahrzeuges.The active support system 3 to 16 works in a manner known per se in such a way that the pressure in the actuating cylinder 3 increases with a large body load and is reduced with a small body load. The body load contains static and dynamic force components. In particular, dynamic wheel load fluctuations affect driving safety and the driving comfort of the vehicle.
Mit dem aktiven Abstützsystem ist beispielsweise eine "aktive Tilgermasse" gekoppelt. Diese besteht aus einer Zusatz-Masse 18, die über einen hydraulischen Stellzylinder 19 an eine Masse 18A des Fahrzeugrades 1 angelenkt ist. Der Stellzylinder 19 hat zwei Ar beitskammern 20 und 21, die über Leitungen 22 und 23 an ein 4/3-Wege-Steuerventil 24 angeschlossen sind, das Verbindung mit einer Druckquelle 25 (Pumpe) und einer Entlastungsstelle 26 (Reservoir) hat. Das 4/3 Wege-Steuerventil 24 hat zu seiner Ver stellung einen Stellmagneten 27, der ebenfalls an die nicht darge stellte Elektronik angeschlossen ist. Es ist noch zu bemerken, daß das Feder- und Dämpfungsvermögen eines Rad-Reifens zwischen der Masse 18A und der Fahrbahn 17 mit der Bezugszahl 28 dargestellt ist.For example, an "active absorber mass" is coupled to the active support system. This consists of an additional mass 18 which is articulated via a hydraulic actuating cylinder 19 to a mass 18 A of the vehicle wheel 1 . The actuating cylinder 19 has two Ar beitskammern 20 and 21 , which are connected via lines 22 and 23 to a 4/3-way control valve 24 , which has a connection to a pressure source 25 (pump) and a relief point 26 (reservoir). The 4/3 way control valve 24 has a control solenoid 27 for its adjustment, which is also connected to the electronics not shown Darge. It should also be noted that the spring and damping capacity of a wheel tire between the mass 18 A and the road 17 is shown with the reference number 28 .
Neben den von diesem Abstützsystem zu tragenden statischen Lastan teilen des Aufbaus können von diesem Abstützsystem auch noch ein Teil der dynamischen Lastanteile übernommen werden. Damit wird der Tilger von dynamischen Lastanteilen entlastet.In addition to the static loads to be borne by this support system Parts of the structure can also be used with this support system Part of the dynamic load components are taken over. With that the Damper relieved of dynamic load components.
Der Tilger kann auch teil- oder semiaktive Dämpferelemente umfassen. Insbesondere kann ein Drosselquerschnitt im Arbeitszylinder 19 ver änderbar ausgeführt sein. Schließlich ist es auch möglich, einen der Arbeitsräume mit einem Speichervolumen zu koppeln. Schließlich kann anstelle eines doppeltwirkenden Stellzylinders 19 auch ein einfach wirkender Stellzylinder eingesetzt werden. Zur Ansteuerung ist dann nur ein 3/3-Wege-Steuerventil erforderlich.The absorber can also include partially or semi-active damper elements. In particular, a throttle cross section in the working cylinder 19 can be designed to be changeable. Finally, it is also possible to couple one of the work rooms to a storage volume. Finally, instead of a double-acting actuating cylinder 19 , a single-acting actuating cylinder can also be used. Only a 3/3-way control valve is then required for activation.
Die beiden Stellzylinder 3 und 19 von dem aktiven Abstützsystem 3 bis 16 und von dem aktiven Tilger 18 bis 27 werden im Fahrbetrieb entsprechend einem Kraftgesetz, das in der Elektronik als Regelein richtung realisiert wird, beaufschlagt. The two actuating cylinders 3 and 19 from the active support system 3 to 16 and from the active damper 18 to 27 are acted upon in driving operation in accordance with a force law which is implemented in the electronics as a control device.
Als Rückführgrößen werden jeweils eine oder mehrere gemessene oder beobachtete Größen verwendet, die den Bewegungzustand vom Rad 1, vom Tilger 18 bis 27 und vom Aufbau 2 kennzeichnen. Diese Größen sind z. B.One or more measured or observed variables are used as feedback variables, which characterize the state of movement of wheel 1 , damper 18 to 27 and body 2 . These sizes are e.g. B.
- - Relativweg oder Relativgeschwindigkeit zwischen Tilger und Rad,- relative path or relative speed between absorber and wheel,
- - Relativweg oder Relativgeschwindigkeit zwischen Aufbau und Rad,- relative path or relative speed between body and wheel,
- - Tilgerkraft oder äquivalente Drücke im zugehörigen Stellzylinder,- absorber force or equivalent pressures in the associated actuating cylinder,
- - Kraft des Abstützsystems zwischen Aufbau und Rad oder äquiva lente Drücke im zugehörigen Stellzylinder,- Force of the support system between the body and the wheel or equivalent lente pressures in the associated actuating cylinder,
- - Rad-Vertikalbeschleunigung,- vertical wheel acceleration,
- - Aufbau-Vertikalbeschleunigung.- vertical acceleration of the body.
Durch die Verwendung eines aktiven Tilgers 18 bis 27 in Verbindung mit dem aktiven Abstützsystem 3 bis 16 ergibt sich die Möglichkeit innerhalb der bestehenden Systemgrenzen nahezu unabhängig vonein ander beliebige Kraftgesetze zwischen dem Fahrzeugrad 1 und dem Auf bau 2 wirken zu lassen. Auf diese Weise kann die Radmasse 18A weit gehend unabhängig vom Fahrzeug-Aufbau 2 bedämpft werden, da die Dämpfungskräfte für das Fahrzeugrad 1 durch ihre Abstützung an der Tilgermasse 18 generierbar sind. Dadurch können dynamische Radlast schwankungen und damit verbundene Beeinträchtigungen der Fahrsicher heit sowie des Fahrkomforts erheblich reduziert werden. Im Gegensatz zu einer Bauart ohne den aktiven Tilger 18 bis 27 kann die Auslegung der Abstützung zwischen dem Fahrzeug-Aufbau 2 und dem Fahrzeugrad 1 demzufolge stärker komfortorientiert werden.By using an active damper 18 to 27 in connection with the active support system 3 to 16 , there is the possibility within the existing system limits to act almost independently of each other any force laws between the vehicle wheel 1 and the construction 2 . In this way, the wheel mass 18 A can be largely damped independently of the vehicle body 2 , since the damping forces for the vehicle wheel 1 can be generated by their support on the absorber mass 18 . As a result, dynamic wheel load fluctuations and the associated adverse effects on driving safety and driving comfort can be significantly reduced. In contrast to a design without the active damper 18 to 27 , the design of the support between the vehicle body 2 and the vehicle wheel 1 can therefore be more comfort-oriented.
Zur Realisierung des Kraftgesetzes ist das Abstützsystem hierarchisch in drei Ebenen aufgebaut: Auf der untersten Ebene werden nur Größen zurückgeführt, die den Zu stand der Stellsyteme beschreiben (Stellzylinder des Abstützsystems, Stellzylinder für Tilgermasse) und zur Stabilisierung der Stell systeme dienen. Zurückgeführt werden könnenThe support system is used to implement the force law hierarchically structured in three levels: At the lowest level, only sizes that fit the To describe the position of the positioning system (positioning cylinder of the support system, Actuator cylinder for absorber mass) and to stabilize the actuator serve systems. Can be traced back
- - der Relativweg und auch die Relativgeschwindigkeit zwischen Til ger- und Radmasse,- The relative path and also the relative speed between til ger and wheel mass,
- - der Relativweg und auch die Relativgeschwindigkeit zwischen Auf bau- und Radmasse,- The relative path and also the relative speed between up construction and wheel mass,
- - die Tilgerkraft oder äquivalente Drücke im zugehörigen Stell zylinder,- the absorber force or equivalent pressures in the associated position cylinder,
- - die Kraft des Abstützsystems oder äquivalente Drücke im zugehö rigen Stellzylinder.- The force of the support system or equivalent pressures in the associated cylinder.
Diese Größen können entweder gemessen oder mit Hilfe von Schätzfil ter bzw. Beobachtern ermittelt werden.These sizes can either be measured or with the help of estimation files ter or observers can be determined.
Auf der mittleren Ebene werden Größen zurückgeführt bzw. aufgeschal tet, die den Zustand des Rades bzw. der Achse beschreiben und in er ster Linie die Dynamik des Rades bzw. der Achse verbessern (z. B. Dämpfung erhöhen, Radlastschwankung verbessern; kann auch zur Ver besserung des Fahrkomforts führen). Dies können seinAt the middle level, sizes are returned or shelled tet that describe the condition of the wheel or axle and in it line improve the dynamics of the wheel or axle (e.g. Increase damping, improve wheel load fluctuation; can also be used improve driving comfort). This can be
- - die Rückführung der Rad- bzw. Achsbeschleunigung,- the feedback of the wheel or axle acceleration,
- - die Rückführung der Rad- bzw. Achsgeschwindigkeit,- the feedback of the wheel or axle speed,
- - die Rückführung des Rad- bzw. Achsweges,- the return of the bike or axle path,
- - die Aufschaltung des Straßenverlaufes (kann über Kraftmessung am Abstützsystem und Beschleunigungsmessung am Rad bzw. an der Achse geschätzt werden).- Activation of the course of the road (can be done via force measurement on Support system and acceleration measurement on the wheel or on the Axis are estimated).
Diese Größen können auch hier entweder gemessen oder mit Hilfe von Schätzfilter bzw. Beobachtern ermittelt werden.These sizes can either be measured here or with the help of Estimation filters or observers can be determined.
Auf der obersten Ebene werden Größen zurückgeführt bzw. aufgeschal tet, die den Zustand des Aufbaus (Karosserie) beschreiben und in er ster Linie die Dynamik der Aufbaus verbessern (z. B. Aufbaudämpfung erhöhen (Skyhook-Dämpfer), um Fahrkomfort zu verbessern; kann auch zur Verbesserung der Fahrsicherheit führen). Dies kann bedeutenAt the top level, sizes are returned or shelled tet, which describe the condition of the body (body) and in it line to improve the dynamics of the body (e.g. body damping increase (Skyhook damper) to improve driving comfort; can also lead to improved driving safety). This can mean
- - die Hubgeschwindigkeit und/oder den- weg zurückzuführen,- to reduce the lifting speed and / or the distance,
- - die Wank- bzw. Nickwinkelgeschwindigkeit und/oder den -winkel zurückzuführen,- The roll or pitch angle speed and / or the angle attributed
- - die Längs- und Querbeschleunigung aufzuschalten, um Bremsnicken und Kurvenneigung zu vermeiden.- Apply the longitudinal and lateral acceleration to brake nods and avoid cornering.
Die benötigten Größen können gemessen oder z. B. mit Hilfe von Beschleunigungsmessungen am Aufbau geschätzt werden.The required sizes can be measured or z. B. with the help of Acceleration measurements on the body can be estimated.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |