DE4314516C1 - Aktives Radabstützsystem für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Radabstützsystem für Fahrzeuge mit einer Bodenunebenheiten einer Fahrbahn regi­ strierenden Abtastvorrichtung sowie dadurch steuerbaren, aktiven Radabstützaggregaten, mit denen sich die Räder bei der Fahrt des Fahrzeuges den registrierten Bodenuneben­ heiten aktiv nachführen lassen.

Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE-AS 12 69 902 bekannt. Nach dieser Druckschrift wird die Fahrbahn mittels eines Meßstrahles abgetastet, wobei durch den Meßstrahl die Abweichung der tatsächlichen Fahrbahn gegenüber einer virtuellen Fahrbahn ermittelt und die gemessene Abweichung nach Richtung und Größe in eine Verstellung der Radabstützaggregate umgesetzt wird, so daß die Radbewegungen nicht mehr eine reine Reaktion auf Fahrbahnunebenheiten sondern vielmehr eine zentral vorgesteuerte, bewußte Ausweich- bzw. Nachführbewegung darstellen.

Ein grundsätzliches gleiches System ist Gegenstand der DE 30 02 765 A1, wobei in dieser letzteren Druckschrift hervorgehoben wird, daß bei einem solchen Radabstütz­ system die Reifen wesentlich härter aufgepumpt sein können, ohne den Komfort zu vermindern. Dementsprechend kann der Rollwiderstand der Räder deutlich vermindert werden.

Aus der DE 40 37 223 A1 ist ein weiteres Radabstützsystem bekannt, bei dem einerseits zwischen den Rädern (bzw. den Achsen) und dem Fahrzeugaufbau und andererseits auch zwischen den Rädern (bzw. den Achsen) und Tilgermassen aktive Abstützaggregate angeordnet sind. Dadurch wird die Möglichkeit geboten, die Radbewegungen einerseits und die Aufbaubewegungen andererseits unabhängig voneinander zu dämpfen. Durch die relativ zu den Rädern schnell verstell­ baren Tilgermassen können dynamische Radlastschwankungen und damit verbundene Beeinträchtigungen der Fahrsicherheit sowie des Fahrkomforts erheblich reduziert werden.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß die eingangs dar­ gestellten Systeme noch nicht zufriedenstellend arbeiten.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein steuerungstech­ nisch vergleichsweise einfaches Radabstützsystem mit deutlich verbessertem Betriebsverhalten aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Radabstütz­ system der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß jedem Rad eine mit dem zugeordneten Radabstützaggregat antriebsgekoppelte Gegenmasse zugeordnet ist, welche sich relativ zum Fahrzeugaufbau gegenläufig zum Rad bewegt und mit aktiven Radbewegungen verbundene, auf den Aufbau wir­ kende Reaktionskräfte kompensiert.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Räder eines Fahrzeuges den zuvor abgetasteten Bodenuneben­ heiten aktiv nachzuführen und bei den Nachführbewegungen der Räder zwangsläufig auftretende Reaktionskräfte zwischen den Rädern und dem Fahrzeugaufbau durch zu den Rädern gegen­ läufig geführte Gegenmassen zu kompensieren. Dadurch wird der Fahrzeugaufbau von äußeren, durch Straßenunebenheiten hervorgerufenen Kräften weitestgehend freigehalten.

Bei hinreichend reaktionsschnellen Abstützaggregaten können die Räder den Bodenunebenheiten praktisch exakt nachgeführt werden, ohne daß gleichzeitig der Fahrzeugaufbau aufgrund der aktiven Nachführbewegungen und des Stoß-Impulses der Räder beschleunigt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Gegenmasse kleiner als die Masse des jeweils zugeordneten Rades (und der sich zusammen damit bewegenden Radführungselemente) ist und die Antriebskopplung mit einer die Massendifferenz kompensierenden Wegübersetzung arbeitet, so daß sich die vom Rad (und den damit verbundenen Teilen) einerseits und der Gegenmasse andererseits auf den Aufbau ausgeübten Reaktionskräfte gegenseitig kompensieren.

Gegebenenfalls kann die Größe der Gegenmasse und/oder das Maß der Wegübersetzung veränderbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Radmassen zu ermöglichen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei­ spielhaft erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Radabstützaggregates.

Gemäß der Zeichnung ist am lediglich schematisiert darge­ stellten Fahrzeugaufbau 1 eine Abtastvorrichtung 10 ange­ ordnet, mit der sich Profil und Unebenheiten einer Fahr­ bahn 2 in Fahrtrichtung F vor dem Fahrzeug ermitteln lassen.

Der Fahrzeugaufbau 1 ist über aktive Radabstützaggrega­ te 3 mit den Fahrzeugrädern 4 verbunden, von denen zur Vereinfachung lediglich ein einziges Rad 4 dargestellt ist.

Die Radabstützaggregate 3 sollen in Abhängigkeit von den Signalen der Abtastvorrichtung so gesteuert werden, daß jedes Rad 4 möglichst genau den Unebenheiten der Fahr­ bahn 2 nachgeführt wird.

Um bei den Nachführbewegungen der Räder 4 Rückwirkungen auf den Fahrzeugaufbau 1 zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß jedem Rad 4 eine Gegenmasse 5 zugeordnet ist, welche mit dem jeweiligen Radabstützaggregat 3 derart antriebsgekoppelt ist, daß jedes Rad 4 sowie die zugehörige Gegenmasse 5 relativ zum Fahrzeugaufbau 1 einander entgegen­ gesetzte Bewegungen gleichphasig ausführen, derart, daß bei den Nachführbewegungen des Rades 4 vom Rad 4 auf den Fahr­ zeugaufbau 1 ausgeübte Reaktionskräfte durch Gegenkräfte der Gegenmasse 5 kompensiert werden.

Dabei können die Masse des Rades 4 und die Masse der Gegen­ masse 5 ungleich groß sein, wenn die Bewegungshübe von Rad und Gegenmasse entsprechend unterschiedlich sind, d. h. das Produkt aus Radmasse und Hubweg des Rades 4 muß (annähernd) betragsmäßig gleich groß sein wie das Produkt aus Gegen­ masse 5 und Hubweg der Gegenmasse 5, wobei beide Produkte aufgrund der einander entgegengerichteten Hubwege von Rad 4 und Gegenmasse 5 entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.

In der Zeichnung ist nun ein geeignetes Radabstützaggre­ gat 3 schematisiert dargestellt.

Es besitzt im wesentlichen einen Pneumatikzylinder 6, welcher durch zwei Kolben 7 und 8 in drei Kammern 9 bis 11 unterteilt ist. Die äußeren Kammern 9 und 11 sind im dargestellten Beispiel nach außen vollständig abge­ schlossen, während die mittlere Kammer 10 mittels einer nicht dargestellten pneumatischen Druckquelle mit pneu­ matischem Druckmedium beaufschlagt bzw. über nicht darge­ stellte Ventile vom pneumatischen Druck entlastet werden kann.

Je nach Größe des pneumatischen Druckes in der mittleren Kammer 10 werden also die Kolben 7 und 8 einen mehr oder weniger großen Abstand voneinander einnehmen.

Die Kolben 7 und 8 sind mittels einer kniehebelartigen Gestängeanordnung 12 mit dem Rad 4 verbunden, d. h. das Rad 4 führt relativ zum Fahrzeugaufbau 1 einen Aufwärtshub aus, wenn sich die Kolben 7 und 8 voneinander entfernen; bei Annäherung der Kolben 7 und 8 aneinander führt das Rad 4 relativ zum Fahrzeugaufbau 1 einen Abwärtshub aus.

Die Gegenmasse 5 ist in grundsätzlich gleicher Weise wie das Rad 4 mittels eines kniehebelartigen Gestänges 13 mit den Kolben 7 und 8 antriebsgekoppelt, jedoch auf der dem Rad 4 gegenüberliegenden Seite des Pneumatik­ zylinders 6. Dementsprechend führen Rad 4 und Gegenmasse 5 zwangsläufig einander entgegengerichtete Hubbewegungen relativ zum Fahrzeugaufbau 1 aus.

Im dargestellten Beispiel sollen die Massen von Rad 4 und Gegenmasse 5 unterschiedlich sein. Dementsprechend sind die kniehebelartigen Gestänge 12 und 13 unterschied­ lich bemessen, so daß die im Vergleich zur Masse des Rades 4 relativ kleine Gegenmasse 5 immer einen im Ver­ gleich zum Rad 4 großen Hub ausführt. Wenn nun das Rad 4 relativ zum Fahrzeugaufbau durch Veränderung des Druckes in der Kammer 10 aktiv bewegt wird, führt die Gegenmasse 5 eine entsprechende gegenläufige Bewegung aus, so daß sich die vom Rad 4 und der Gegenmasse 5 auf den Fahrzeugaufbau ausgeübten dynamischen Bewegungskräfte gegenseitig kompen­ sieren.

Die durch das aktive Radabstützaggregat 3 relativ zum Fahr­ zeugaufbau 1 bewirkten aktiven Radbewegungen vermögen also zu keinerlei (nennenswerter) Beschleunigung des Fahrzeugauf­ baus 1 zu führen.

Wenn das Rad 4 exakt den Bodenunebenheiten nachgeführt wird, wirkt auf den Fahrzeugaufbau 1 im wesentlichen nur eine statische Abstützkraft als äußere Kraft, während die durch die aktiven Radbewegungen verursachten dyna­ mischen Kräfte durch entgegengesetzte dynamische Kräfte, welche von der Gegenmasse 5 verursacht werden, kompensiert werden und lediglich zu inneren Kräften führen können.

Gegebenenfalls kann auch die Gasmenge in den Kammern 9 und 11 verändert werden, um den mittleren Bodenabstand des Fahrzeuges verändern bzw. eine unterschiedliche Nutzlast des Fahrzeugaufbaus 1 ausgleichen zu können.

Abweichend von der vorangehend beschriebenen Konstruktion kann es sich bei dem Zylinder 6 auch um ein hydropneu­ matisches Aggregat handeln, welches durch die Kolben 7 und 8 in zwei äußere Pneumatikkammern 9 und 11 und eine mittlere Hydraulikkammer 10 unterteilt wird, die mit einer hydraulischen Druckquelle bzw. einem relativ drucklosen Hydraulikreservoir verbindbar ist.

Gegebenenfalls können auch alle Kammern 9 bis 11 als Hydraulikkammern ausgebildet sein, wobei zur Verstellung des Rades 4 relativ zum Fahrzeugaufbau 1 jeweils die äußeren Kammern 9 und 11 mit der hydraulischen Druck­ quelle (oder dem Reservoir) und die mittlere Kammer 10 mit dem Reservoir (oder der Druckquelle) verbunden werden.

Claims (3)

1. Aktives Radabstützsystem für Fahrzeuge mit einer Bodenunebenheiten der Fahrbahn registrierenden Abtastvor­ richtung sowie dadurch steuerbaren, aktiven Radabstütz­ aggregaten, mit denen sich die Räder bei der Fahrt des Fahrzeuges den registrierten Bodenunebenheiten aktiv nach­ führen lassen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rad (4) eine mit dem zugeordneten Radabstütz­ aggregat (3) antriebsgekoppelte Gegenmasse (5) zugeordnet ist, welche sich relativ zum Fahrzeugaufbau (1) gegen­ läufig zum Rad (4) bewegt und mit aktiven Radbewegungen verbundene, auf den Aufbau (1) wirkende Reaktionskräfte kompensiert.

2. Aktives Radabstützsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse (5) kleiner als die Masse des jeweils zugeordneten Rades (4) ist und die Antriebskopplung mit einer die Massendifferenz kompensierenden Wegübersetzung arbeitet.

3. Aktives Radabstützsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Gegenmasse (5) und/oder die Wegübersetzung zur Anpassung an unterschiedliche Radmassen veränderbar sind.