DE60121688T2

DE60121688T2 - Federungssystem

Info

Publication number: DE60121688T2
Application number: DE60121688T
Authority: DE
Inventors: Troy Eugene Cedar Falls Schick; Daniel Lee Waterloo Dufner
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: CA2342088C; BR0103880A; ATE334014T1; DE60121688D1; AU775257B2; AU6561801A; AR031605A1; EP1188608B1; US6371459B1; ES2264434T3; CA2342088A1; MXPA01008998A; JP2002104043A; EP1188608A1

Description

Die Erfindung bezieht auf ein Federungssystem und insbesondere auf eine aktive Sitzfederung mit einem hydraulischen Stellantrieb, der parallel zu einer pneumatischen Luftfeder oder einem Luftkissen angeordnet ist, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solch. ein Federungssystem ist beispielsweise aus der US 5 975 508 A bekannt.
Passive Federungssysteme, wie beispielsweise für einen Fahrzeugsitz, sind bekannt. Beispielsweise haben Serientraktoren von John Deere der Serie 6000, 7000, 8000 und 9000 passive Sitzfederungssysteme, welche einen hydraulischen Stoßabsorber aufweisen, der parallel zu einem Luftkissen angeordnet ist. Es sind aktive Federungssysteme bekannt, welche einen elektro-hydraulisch gesteuerten Stellantrieb enthalten, der parallel mit einer Federungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Feder, arbeitet. Beispielsweise offenbart die US-A-4,363,377 ein aktives Sitzfederungssystem mit einem hydraulischen Stellantrieb, der parallel zu einer Feder angeordnet ist. Ein Steuersystem steuert die Flüssigkeitsübertragung zu dem Stellantrieb in Abhängigkeit von einem Sitzpositionssignal, einer Steifigkeitssteuerung, einer Sitzhöhensteuerung und einer Verstärkungssteuerung. Die US-A-6,000,703 offenbart ein aktives Kabinen- oder Sitzfederungssteuersystem mit einem hydraulischen Stellantrieb, der parallel zu einer pneumatischen Luftfeder oder einem Luftkissen angeordnet ist. Ähnliche aktive Federungen sind aus der US 5 603 387 A oder der JP 09 109 757 A bekannt. Ein aktives Sitzfederungssystem, welches aktiv die Sitzisolation mit Hydraulikkomponenten und einem Beschleunigungsaufnehmer steuert, ist in dem Artikel "An Active Seat Suspension System For Off-Road Vehicles", by Grimm, et al., Division of Control Engineering, University of Saskachewan, Saskatoon, Canada gezeigt. Die Funktion des Luftkissens ist es, Last von dem hydraulischen Stellantrieb wegzunehmen ("offload" oder Entlastung), indem die gefederte Masse abgestützt wird. Der hydraulische Stellantrieb wird aktiv gesteuert, um den Sitz dynamisch von dem Unterbau, auf welchem er angebracht ist, zu isolieren. Solch ein System ist wünschenswert, weil dadurch, dass das statische Gewicht durch ein Luftkissen aufgehängt wird, die Kräfte und Drücke auf den Stellantrieb und dessen Hydrauliksystem verringert werden, womit die für die aktive Steuerung und Trennung bzw. Isolierung erforderliche Gesamtenergie reduziert wird. Sofern das Luftkissen den hydraulischen Stellantrieb während statischer Zustände entlastet, sind die vom hydraulischen Stellantrieb geforderten Kräfte im Wesentlichen null.
Gewöhnlich ändert sich in solchen Systemen die gefederte Masse des Systems wegen Änderungen des Gewichts der Bedienungspersonen oder Änderungen des Fahrzeugballastes. Gewichtsänderungen beeinflussen die Gleichgewichtposition der Federung, und in einer aktiven Federung mit Entlastung und geschlossenem Lageregelkreis ist es wünschenswert, den Regelpositionssollwert in der Gleichgewichtposition der Federung zuhalten. Folglich ist es wünschenswert, ein Steuersystem zu haben, welches automatisch die Entlastungsgleichgewichtsposition (mittels eines Luftkissens) nachstellt, um einen Regelpositionssollwert anzupassen, oder welches den Regelpositionssollwert nachstellt, um die Entlastungsgleichgewichtsposition anzupassen. In einem System mit einer Luftentlastungseinrichtung, wie beispielsweise einer zusammenpressbarer Luftfeder oder einem Luftkissen, kann die Entlastungskraft, welche die Gleichgewichtsposition beeinflusst, durch Erhöhen oder Verringern der Luftmenge in der Luftfeder nachgestellt werden, wobei ein elektropneumatischer Kompressor und ein elektronisches Entlüftungsventil verwendet werden. Ob oder ob nicht die Entlastungskraft oder der Positionssollwert nachgestellt werden muss, kann festgestellt werden, indem man den Hydraulikdruck im Stellantrieb abfragt. Die Verwendung von Drucksensoren kann aber kostspielig und schwierig sein. Dementsprechend ist es wünschenswert, Mittel zur Einstellung oder Nachstellung der Entlastung oder des Positionssollwertes zu haben, die keine Drucksensoren erfordern.
Dementsprechend ist ein Ziel dieser Erfindung, ein aktives Federungssystem mit einem aktiv gesteuerten Stellantrieb und einer Entlastungsvorrichtung bereitzustellen, worin die Entladung und/oder der Positionssollwert ohne Drucksensoren eingestellt werden können.
Diese und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung entsprechend Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält ein aktives Federungssystem zum Stützen einer Masse, wie beispielsweise eines Sitzes auf dem Unterbau eines Fahrzeugs, einen hydraulischen Stellantrieb, der zwischen den Sitz und den Unterbau gekoppelt ist, eine pneumatische Entlastungsvorrichtung zwischen dem Sitz und dem Unterbau und ein Steuersystem, welches den hydraulischen Stellantrieb aktiv steuert und welches das Entladungselement steuert. Das Steuersystem steuert aktiv den hydraulischen Stellantrieb als Funktion eines Sitzpositionsfehlersignals und dem Sitzbeschleunigungssignal. Das Steuersystem steuert auch das Entladungselement als Funktion des Sitzpositionsfehlersignals. Ein Kompressor und eine Entlüftung sind mit der pneumatischen Vorrichtung gekoppelt, um deren Druckbeaufschlagung zu steuern. Das Steuersystem enthält eine elektronische Steuereinheit, welche wiederholt einen Steueralgorithmus mit einer vorbestimmten Rate oder Frequenz durchführt und welche den betrieblichen Zustand des Kompressors und der Entlüftung als Funktion des Positionsfehlersignals und der vorbestimmten Rate steuert.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert, in denen:
1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Sitzfederungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine schematische Darstellung des den Hydraulikventilkreises betreffenden Teils der 1 ist,
3 eine elektrische schematische Darstellung eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und
4 ein Steuersystem-Blockdiagramm ist, welches die vorliegende Erfindung illustriert.
Bezugnehmend auf 1 enthält ein aktives Sitzfederungssystem 10 einen Sitz 12, der durch ein Scherengestänge 14 über einem Sitzunterbau 16 getragen wird.
Zwischen den Sitz 12 und den Unterbau 16 sind auch ein Hydraulikkolben oder Stellantrieb 18 und eine pneumatische Vorrichtung, wie beispielsweise ein Luftkissen 20, gekoppelt. Ein Hydraulikkreis oder eine Ventileinheit 22 steuert den Flüssigkeitsdurchfluss zwischen dem Stellantrieb 18, einer Pumpe 24 und einem Reservoir oder Sumpf 26. Der Luftbetrag in dem Luftkissen 20 wird durch einen Kompressor 28 (der durch eine Magnetspule 29 gesteuert wird) und durch eine Entlüftung 30 (die durch eine Magnetspule 31 gesteuert wird) gesteuert. Ein Beschleunigungsaufnehmer 32, wie beispielsweise ein im Handel verfügbarer kapazitiver Siliziumvariationswandler, ist am Sitz 12 angeschlossen, und ein Sitzpositionssensor 34, wie beispielsweise ein verhältnis-metrischer Hall-Effekt-Drehwandler, ist an dem Gestänge 14 angeschlossen. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 36 empfängt Signale von den Sensoren 32 und 34, von einer manuell betätigbaren Höhensteuerung (Hebe/Senk-Wippschalter) 37 und von einer manuell betätigbaren Festigkeitssteuerung 38. In Abhängigkeit von diesen Eingaben liefert die ECU 36 Steuersignale an die Ventileinheit 22, die Kompressorsteuermagnetspule 29 und eine Entlüftungssteuermagnetspule 31.
Wie am besten aus 2 ersichtlich, enthält die Ventileinheit 22 ein zwischen der Pumpe 24 und einem Druckreduzierventil 42 gekoppeltes Einlassfilter 40. Ein magnetspulenbetätigtes 2-Positionen-Proportionaldrucksteuerventil 44 enthält einen ersten Anschluss 46, einen zweiten Anschluss 50 und einen dritten Anschluss 56. Der erste Anschluss 46 steht mit einem Ausgang des Druckreduzierventils 42 und mit einem Druckspeicher 48 in Verbindung. Der zweite Anschluss 50 steht mit einem Drucksteuereingang 52 des Druckreduzierventils 42 und über ein Rückschlagventil 54 und ein Filter (nicht gezeigt) mit dem Sumpf 26 in Verbindung. Der dritte Anschluss 56 steht mit einem Druckfühlanschluss 58 des Ventils 44 und mit einem proportionalen Durchflusssteuerventil 70 in Verbindung. Das Ventil 44 enthält ein Ventilteil 60, das von einer ersten Position, in welcher der Anschluss 46 geschlossen und der Anschluss 50 mit dem Anschluss 56 verbunden ist, in eine zweite Position, in welcher der Anschluss 50 geschlossen und der Anschluss 46 mit dem Anschluss 56 verbunden ist, bewegbar ist. Eine Feder 62 drängt das Ventilteil 60 in seine erste Position. Eine Magnetspule 64 kann erregt werden, um das Ventilteil 60 in seine zweite Position zu bewegen.
Das proportionale Durchflusssteuerventil 70 enthält einen ersten Anschluss 72, einen zweiten Anschluss 74, einen dritten Anschluss 76 und einen vierten Anschluss 78. Der Anschluss 72 steht mit dem dritten Anschluss 56 des Ventils 44 in Verbindung. Der Anschluss 74 steht mit dem Anschluss 50 des Ventils 44 und über ein Rückschlagventil 54 mit dem Sumpf 26 in Verbindung. Der Anschluss 76 steht mit einem ersten Anschluss des Stellantriebs 18 in Verbindung. Der Anschluss 78 steht mit einem zweiten Anschluss des Stellantriebs 18 in Verbindung. Eine Blende 80 verbindet den Anschluss 76 mit dem Anschluss 78. Das Ventil 70 enthält einen Ventilschieber 82, der von einer ersten Position (Stellantriebsverlängerung), in welcher der Anschluss 72 mit dem Anschluss 76 und der Anschluss 78 mit dem Anschluss 74 verbunden sind, in eine zweite, mittlere oder "Schwimm"-Position, in welcher der Anschluss 72 geschlossen ist und die Anschlüsse 76 und 78 mit dem Anschluss 74 verbunden sind, und in eine dritte Position (Stellantriebsrückzug) bewegbar ist, in welcher der Anschluss 72 mit dem Anschluss 78 und der Anschluss 74 mit dem Anschluss 76 verbunden sind. Eine Feder 84 drängt den Ventilschieber 82 in seine erste Position. Eine Magnetspule 86 kann erregt werden, um den Ventilschieber 82 in seine zweite und dritte Position zu bewegen.
Der Stellantrieb 18 enthält einen Kolben 90 und eine Stange 92, welche in einem Zylinder 94 bewegbar sind und welche den Zylinder in Kammern 96 und 98 unterteilen. Ein Blendendurchlass 100 erstreckt sich durch den Kolben 90 und verbindet die Kammer 96 mit der Kammer 98.
Der Kreis 22 ist ferner in der US 6 467 748B oder der EP 01 186 467 A beschrieben.
Wie am besten aus 3 ersichtlich, ist die ECU 36 mit dem Beschleunigungsaufnehmer 32, dem Sitzpositionssensor 34, der Höhensteuerung 37, der Festigkeitssteuerung 38, der Magnetspule 64 des Ventils 44, der Magnetspule 86 des Ventils 70, dem Kompressorrelais 27, der Magnetspule 29 des Kompressors 28 und der Magnetspule 31 der Entlüftung 30 verbunden. Die ECU ist vorzugsweise für eine Entlastungssteuerung programmiert, wie unten beschrieben und durch das Steuersystem-Blockdiagramm der 4 illustriert ist.
Jetzt verweisend auf 4, das Signal des Sitzpositionssensors 34 und ein Sitzhöhenreferenzsignal werden an eine Differenzeinheit 114 angelegt, welche ein Sitzpositionsfehlersignal erzeugt, welches durch einen Integrator 116 integriert und durch eine Proportionaleinheit 118 mit einem Verstärkungswert multipliziert wird. Das Sitzhöhenreferenzsignal ist ein gespeicherter Wert des Sitzpositionssensors 34, der durch eine Entlastungs- und Höheneinstelllogikeinheit 130 bereitgestellt wird. Die Signale von den Einheiten 116 und 118 werden durch eine Summiereinheit 124 zusammen mit einem Ventilnullsignal von einer Nulleinheit 123 und einem Zittersignal von einer Zittereinheit 125 summiert. Das Signal der Einheit 124 wird an einen Ventiltreiber 126 angelegt, welcher die Magnetspule 86 des Durchflusssteuerventils 70 antreibt. Die Logikeinheit 130 steuert auch einen Magnetspulentreiber 134 für die Magnetspule 31 der Entlüftung 30 und steuert einen Treiber 136 für das Kompressorrelais 27, welches die Magnetspule 29 des Kompressors 28 ansteuert. Die Logikeinheit 130 empfängt das integrierte Positionsfehlersignal vom Integrator 116, empfängt ein gefiltertes Positionssignal (das die Gleichgewichtposition darstellt) vom Filter 132, empfängt ein Höheeinstellsignal von der Höheneinstellsteuerung 37, erzeugt das Sitzhöhenreferenzsignal, erzeugt ein Steuersignal für einen Magnetspulentreiber 134 für die Entlüftungsmagnetspule 31 und erzeugt ein Steuersignal für einen Relaistreiber 136 für das Kompressorsteuermagnetspulenrelais 27. Die Entlastungsgleichgewichtsposition wird als die Sitzposition definiert, die sich ergibt, wenn sich der hydraulische Stellantrieb 18 in einem Schwimmzustand befindet.
Das System schließt einen Betriebsmodus ein, worin es den Positionssteuersollwert und die Entlastung des Luftkissens 20 auf eine gewünschte Position einstellt. In diesem Modus hindert das Programm der ECU 36 die Bedienungsperson daran, die Sitzhöhe auf ein Niveau einzustellen, welches außerhalb eines bestimmten Bereichs oder Federwegs ("ride zone") liegt. Der Federweg wird durch einen Federwegobergrenzwert (Ride-Zone-Upper-Limit) und einen Federweguntergrenzwert (Ride-Zone-Upper-Limit) wie folgt definiert: Ride-Zone-Upper-Limit = Max_Raised_SeatPosition + Upper_Limit Offset, Ride-Zone-Lower-Limit = Max_owered_SeatPosition – Lower_Limit Offset,wobei "Max_Raised_SeatPosition" eine maximal angehobene Sitzposition, "Upper_Limit Offset" eine obere Grenzwertabweichung, "Max_Lowered_SeatPosition" eine maximal abgesenkte Sitzposition und "Lower_Limit Offset" eine untere Grenzwertabweichung ist.
Die ECU 36 führt eine Sitzhöhenerhöhungssequenz durch, wenn eine Erhöhungs-Eingabe von dem Hebe/Senk-Wippschalter 37 empfangen wird. Wenn die Erhöhungseingabe aktiv ist, schaltet die ECU 36 das Drucksteuerventil 44, das Durchflusssteuerventil 70 und den Luftkompressor 28 ein. So lange der Wippschalter 37 in die Hebe- oder "Erhöhungs"-Position gedrückt wird, erhöht die ECU 36 den Wert des Positionssteuersollwert (New-Ref) bei einer definierten Rate. Die ECU 36 beendet das Erhöhen des New-Ref-Wertes, wenn der Schalter 37 freigegeben wird oder der errechnete gefilterte Ventilbefehl einen oberen Befehlsgrenzwert erreicht. Wenn der Wippschalter 37 freigegeben wird oder das Ride-Zone-Upper-Limit erreicht wird, speichert die ECU die gegenwärtige gefilterte Sitzposition (Stored-Ref). Die ECU 36 verringert dann den New-Ref-Wert, während der Kompressor weiterläuft, gemäß folgender Gleichung: New-Ref = New-Ref + (Stored-Ref – Current Filtered_Seat Position)/Decrement Gain.
Wobei "Current Filtered_Seat Position" die gegenwärtige gefilterte Sitzposition und "Decrement Gain" ein Erhöhungsstellfaktor ist.
Wenn New-Ref größer als oder gleich dem Stored-Ref ist, verringert die ECU 36 den Positionssteuersollwert nicht weiter und schaltet den Kompressor 28, das Drucksteuerventil 44 und das Durchflusssteuerventil 70 ab.
Alternativ kann eine Erhöhung ohne den Gebrauch des Drucksteuerventils 44 und des Durchflusssteuerventils 70 erfolgen, indem einfach der Kompressor 28 eingeschaltet wird. In diesem Fall läuft der Kompressor 28 so lang weiter, wie der Wippschalter 37 in die "erhöhte" Position gedrückt wird. Wenn der Schalter 37 innerhalb der Fahrweggrenzwerte freigegeben wird, erfasst die ECU 36 die gegenwärtige Sitzposition als die Referenzhöhe.
Die ECU 36 führt ein Sitzhöhenerniedrigungssequenz durch, wenn ein "Erniedrigungs"-Befehl von dem Hebe/Senk-Wippschalter 37 empfangen wird, worauf die ECU 36 das Drucksteuerventil 44 und das Durchflusssteuerventil 70 abstellt, und die Entlüftungsmagnetspule 31 einschaltet. So lange der Schalter 37 in seiner "Erniedrigungs"-Position ist, hält die ECU 36 die Entlüftungsmagnetspule 31 eingeschaltet. Wenn der Schalter 37 freigegeben wird oder das Ride-Zone-Lower-Limit erreicht wird, speichert die ECU 36 die gegenwärtige gefilterte Sitzposition von dem Filter 132 als den neuen Positionssteuersollwert und stellt die Entlüftungsmagnetspule 31 ab.
Wenn das Fahrzeug sich zu bewegen beginnt, wird die gegenwärtige Sitzposition als der Positionssteuersollwert verwendet. Wenn der Positionssteuersollwert größer ist als Ride-Zone-Upper-Limit, führt die ECU 36 eine automatische Erniedrigungssequenz aus bis die Sitzposition unter das Ride-Zone-Upper-Limit fällt. Alternativ, wenn der Positionssteuersollwert unter dem Ride-Zone-Lower-Limit ist, führt die ECU 36 eine automatische Erhöhungssequenz durch, bis die Sitzposition über das Ride-Zone-Lower-Limit steigt.
Das System schließt auch einen Betriebsmodus ein, worin es die Entlastung über das Luftkissen 20 auf eine gewünschten Position einstellt. In diesem Modus führt die ECU 36 vorzugsweise auch eine automatische Entlastungssteuerlogik parallel mit einer aktiven Isolation (Entkopplung) durch. Wie durch 4 illustriert, basieren während automatischer Entlastungssteuerung Befehle an die Entlüftung 30 und den Kompressor 28 auf dem Ausgang des Positionsfehlerintegrators 116. Die ECU 36 liest wiederholt den Ausgang (Integrator_Output) des Integrators 116 jede Verzögerszeitperiode, wie z. B. 60 Sekunden, und stellt dann fest, ob die Entlastung eine Anpassung erfordert. Wenn der Ausgang des Integrators 116 größer als ein Entlastungsintegraloberwert (Offload Int_Upper) ist, schaltet die ECU 36 die Entlüftung 30 für eine Dauer (Vent_On_Time) ein, die durch diese Gleichung errechnet wird: Vent_On_Time = Integrator_Output/(Vent_Gain × Update_Rate),wobei "Vent_Gain" ein gespeicherter voreingestellter Wert in Einheiten von Befehlszählimpulsen pro Sekunde ist und "Update_rate" die Wiederholungsrate des Mikroprozessors (nicht gezeigt) ist, wie z. B. 10 Millisekunden.
Wenn der Ausgang des Integrators 116 kleiner als ein unterer Grenzwert ist, dann wird der Kompressor 28 während einer Dauer (Compressor_On_Time) eingeschaltet, die durch diese Gleichung festgestellt wird: Compressor_On_Time = Integrator_Output/(Compressor_Gain × Update_Rate),wobei "Compressor_Gain" ein gespeicherter voreingestellter Wert in Einheiten von Befehlszählimpulsen pro Sekunde ist.
Die ECU 36 setzt auch den Gesamtausgang des Integrators 116 zurück, wenn die Entlüftung oder der Kompressorausgang von Ein nach Aus übergeht. Damit werden der Kompressor 28 und die Entlüftung 30 als Funktion des Positionsfehlersignals gesteuert, welches hauptsächlich benutzt wird, um den Stellantrieb 18 während der aktiven Steuerung des Stellantriebs 18 zu steuern.
Die ECU 36 erzielt integrale Steuerung, indem sie eine laufende Summe des Positionsfehlers errechnet, die durch die Abtastrate (Backward Euler) skaliert wird. Die ECU 36 beendet das Hinzufügen zum Ausgang des Integrators 116, wenn der Ausgang einen positiven Integralgrenzwert (+Int Limit value) übersteigt. Die ECU 36 beendet das Abziehen vom Ausgang des Integrators 116, wenn der Ausgang unter einen negativen Integralgrenzwert (–Int Limit value) abfällt. Außerdem wird die ECU nichts zu der laufenden Summe hinzufügen oder von dieser abziehen, es sei denn, der Positionsfehler von der Differenzeinheit 114 überschreitet eine positive/negative Integraltotzone (+/–Integral-Deadband range).
Das System schließt auch einen Betriebsmodus ein, worin es den Positionssteuersollwert auf die Entlastungsgleichgewichtsposition einstellt. In diesem Modus kann die ECU 36 eine Logik verwenden, in welcher der Positionssteuersollwert auf die Entlastungsgleichgewichtsposition eingestellt wird. Die ECU 36 führt vorzugsweise auch eine automatische Sollwertsteuerlogik parallel mit einer aktiven Isolation (Entkopplung) durch. Es sollte vermerkt werden, dass diese Logik keinen Integrator auf den Positionsfehler anwendet, und keine Befehle zur Entlüftung oder zum Kompressor geschickt werden. Während der automatischen Sollwertsteuerung wird die Sitzreferenzhöhe auf die Gleichgewichts/Entlastungs-Position des Sitzes eingestellt. Die Sitz-Logik soll die Sitzgleichgewichtposition jede Sekunde der Verzögerungszeit (Delay_Time) betrachten und feststellen, ob die Sitzreferenzhöhe eine Nachstellung erfordert. Die Sitz-Logik errechnet den Sitzreferenzhöhenfehler (Seat_Ref_Error) mit der folgenden Gleichung. Seat_Ref_Error = Stored_Ref – Filtered_Seat_Position,wobei "Stored_Ref" der gespeicherte Referenzwert und "Filtered_Seat_Position" die gefilterte Sitzposition ist.
Wenn der Seat_Ref_Error kleiner als ist als ein negativer Fehlergrenzwert (–Error_Limit) oder größer ist als ein positiver Fehlergrenzwert (+Error_Limit), errechnen die Sitz-Logik eine neue Sitzreferenzhöhe (Stored_Ref (new)) mit der folgenden Gleichung. Stored_Ref (new) = Stored_Ref (old) – Seat_Re_Error·Ref_Error_Gain,wobei "Stored_Ref (old)" die alte Sitzreferenzhöhe und "Ref_Error_Gain" ein Referenzfehlerverstärkungswert ist.
Das System schließt auch einen Betriebsmodus ein, worin die ECU 36 eine manuelle Entlastungssteuerung ermöglicht, wenn ein Störungszustand besteht. Während der manuellen Steuerung basieren Befehle an die Entlüftung 30 und den Kompressor 28 nur auf dem Status des Sitz-Hebe/Senk-Wippschalters 37.
Es sollte vermerkt werden, dass der Durchfluss durch die Durchlässe 100 und 80 proportional zu dem Differenzdruck zwischen den Kammern 96 und 98 im Stellantrieb 18 und proportional zu der effektiven Last auf dem Stellantrieb 18 ist. Außerdem ist der Ventilstrom zu der Magnetspule 86 des Durchflusssteuerventils 70 zu diesem Durchfluss proportional, so dass der Befehl zu dem Ventil 70 zur Nettolast auf dem Stellantrieb 18 proportional ist. Da das Positionsfehlersignal zum Ventilbefehl proportional ist, indem dieses Positionsfehlersignal über die Zeit überwacht und gemittelt (integriert) wird, kann eine Ventilbefehlsvorspannung bestimmt werden und das Entlastungssystem kann dementsprechend eingestellt werden. Alternativ kann der Positionssteuersollwert lediglich durch Überwachung des Positionsfehlers (keine Integration) auf die Gleichgewichtsposition der Federung eingestellt werden. In einem echten Entlastungszustand würde die Ventilvorspannung für einen Null-Ventilbefehl null sein, was zu einem Positionsfehler von Null führt. Damit sind die Durchlässe 100 und 80 für diese Art von Entlastungssteuerung erforderlich.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem besonderen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, dass im Lichte der vorhergehenden Beschreibung viele Alternativen, Abwandlungen und Variationen für einen Fachmann offensichtlich sind. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung bei Federungssystemen für andere Massen als Sitze anwendbar, wie beispielsweise eine Fahrzeugkabine oder ein Fahrzeugchassis. Dementsprechend soll diese Erfindung all solche Alternativen, Abwandlungen und Variationen umfassen, die in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Federungssystem zum Stützen einer Masse (12) auf einem Unterbau (16) eines Fahrzeugs enthaltend: einen hydraulischen Stellantrieb (18), der zwischen der Masse (12) und dem Unterbau (16) gekoppelt ist, und ein Entlastungselement (20), das zwischen der Masse (12) und dem Unterbau (16) gekoppelt ist, und ein Steuersystem, welches den hydraulischen Stellantrieb (18) aktiv steuert und welches das Entladungselement (20) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem das Entlastungselement (20) als Funktion eines Steuersignals steuert, welches in der aktiven Steuerung des Stellantriebs (18) verwendet wird.
Federungssystem nach Anspruch 1, worin: das Steuersystem ein Positionsfehlersignal als Funktion eines Massepositionssignals und eines Massepositionsreferenzsignals erzeugt, das besagtes Positionsfehlersignal in der aktiven Steuerung des Stellantriebs (18) verwendet wird und das Steuersystem das Entladungselement (20) wenigstens teilweise als Funktion des Positionsfehlersignals steuert.
Federungssystem nach Anspruch 1 oder 2, worin: das Steuersystem ein integriertes Positionsfehlersignal als Funktion eines Massepositionssignals und eines Massepositionsreferenzsignals erzeugt, das besagtes integriertes Positionsfehlersignal in der aktiven Steuerung des Stellantriebs (18) verwendet wird und das Steuersystem das Entlastungselement (20) als Funktion des integrierten Positionsfehlersignals steuert.
Federungssystem nach einem oder mehren der vorausgehenden Ansprüche, worin: das Entladungselement (20) eine pneumatische Vorrichtung ist, und ein Kompressor (28) und eine Entlüftung (30) die Druckbeaufschlagung der pneumatische Vorrichtung (20) steuern, das Steuersystem einen betrieblichen Zustand des Kompressors (28) und der Entlüftung (30) als Funktion des Steuersignals steuert, welches in der aktiven Steuerung des Stellantriebs (18) verwendet wird.
Federungssystem nach einem oder mehren der vorausgehenden Ansprüche, worin: das Entladungselement (20) eine pneumatische Vorrichtung ist, ein Kompressor (28) und eine Entlüftung (30) an die pneumatische Vorrichtung (20) gekoppelt sind, um deren Druckbeaufschlagung zu steuern, und das Steuersystem ein Positionsfehlersignal als Funktion eines Massepositionssignals und eines Massepositionsreferenzsignals erzeugt und das Steuersystem einen betrieblichen Zustand des Kompressors (28) und der Entlüftung (30) als Funktion eines Steuersignals steuert, welches von dem Positionsfehlersignal abgeleitet wird.
Federungssystem nach einem oder mehren der vorausgehenden Ansprüche, worin: das Entladungselement (20) eine pneumatische Vorrichtung ist, ein Kompressor (28) und eine Entlüftung (30) an die pneumatische Vorrichtung (20) gekoppelt sind, um deren Druckbeaufschlagung zu steuern, und das Steuersystem eine elektronische Steuereinheit (36) enthält, welche wiederholt bei einer vorbestimmten Rate einen Steueralgorithmus ausführt, das Steuersystem erzeugt ein Positionsfehlersignal als Funktion eines Massepositionssignals und eines Massepositionsreferenzsignals und steuert einen betrieblichen Zustand des Kompressors (28) und der Entlüftung (30) als Funktion eines Steuersignals, welches vom Positionsfehlersignal abgeleitet wird, sowie als Funktion der besagten vorbestimmten Rate.
Federungssystem nach Anspruch 6, worin: das Steuersystem den Kompressor (28) für eine Zeitperiode einschaltet, welche proportional zu einer durch besagte vorbestimmte Rate geteilte Größe des Positionsfehlersignals ist.
Federungssystem nach Anspruch 6 oder 7, worin: das Steuersystem die Entlüftung (30) für eine Zeitperiode einschaltet, welche proportional zu einer durch besagte vorbestimmte Rate geteilte Größe des Positionsfehlersignals ist.
Federungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, worin: wenn die Positionsfehlersignalgröße kleiner als ein unterer Grenzwert ist, schaltet das Steuersystem den Kompressor (28) für eine Zeitperiode ein, welche proportional zu einer durch besagte vorbestimmte Rate geteilte Größe des Positionsfehlersignals ist.
Federungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, worin: wenn die Positionsfehlersignalgröße kleiner als ein unterer Grenzwert ist, schaltet das Steuersystem den Kompressor (28) ein und setzt den hydraulischen Stellantrieb (18) für eine Zeitperiode unter Druck, welche proportional zu einer durch besagte vorbestimmte Rate geteilte Größe des Positionsfehlersignals ist.
Federungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, worin: wenn die Positionsfehlersignalgröße größer als ein oberer Grenzwert ist, schaltet das Steuersystem die Entlüftung (30) für eine Zeitperiode ein, welche proportional zu einer durch besagte vorbestimmte Rate geteilte Größe des Positionsfehlersignals ist.
Federungssystem nach einem oder mehren der vorausgehenden Ansprüche, worin: die Masse (12) in einer Entlastungsgleichgewichtsposition ist, wenn der hydraulische Stellantrieb (18) sich in einem Schwimmzustand befindet, das Steuersystem die Position des hydraulischen Stellantriebs (18) als Funktion eines Positionssteuersollwerts steuert, und das Steuersystem den Positionssteuersollwert nachstellt, um diesen mit der Entlastungsgleichgewichtsposition in Übereinstimmung zu bringen.
Federungssystem nach einem oder mehren der vorausgehenden Ansprüche, des Weiteren enthaltend: wenigstens eine mit dem hydraulischen Stellantrieb (18) derart verbundene Blende (80, 100), dass Hydraulikflüssigkeit durch die Blende (80, 100) fließt, wenn der hydraulische Stellantrieb (18) sich unter einer Last bewegt.
Federungssystem nach einem oder mehren der vorausgehenden Ansprüche, worin: das Steuersystem aktiv den hydraulischen Stellantrieb (18) als Antwort auf Bewegungen des hydraulischen Stellantriebs (18) steuert.