FR2949385A1

FR2949385A1 - Semi-active damper controlling method for lowering vehicle i.e. motor vehicle, involves providing traction reducing valve with obturator, and maintaining traction reducing valve in closed state until damping force is reached

Info

Publication number: FR2949385A1
Application number: FR1055661A
Authority: FR
Inventors: Ullrich Hammelmaier; Felix Wulf; Christian Voy
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2011-03-04
Also published as: DE102009038611A1; IT1400842B1; ITRM20100453A1

Abstract

The method involves providing a semi-active damper with a proportional pressure reducing valve and a proportional traction reducing valve. The pressure reducing valve is opened when predetermined longitudinal speed of a vehicle exceeds to minimize damping in a pressure range while simultaneously activating the traction reducing valve, so that damping is increased in a traction range. The traction reducing valve is provided with an obturator and maintained in a closed state until predetermined damping force (FD) is reached. The body is retained by a prestressed elastic element.

Description

PROCEDE DE COMMANDE D'UN AMORTISSEUR SEMI-ACTIF, EN VUE DE L'ABAISSEMENT DE VEHICULES METHOD FOR CONTROLLING A SEMI-ACTIVE DAMPER, FOR THE LOWERING OF VEHICLES

La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un amortisseur semi-actif, en vue de l'abaissement de véhicules, ledit amortisseur comprenant un piston séparateur, une vanne de limitation proportionnelle de pression (compression) et une vanne de limitation proportionnelle de traction (détente), des moyens étant prévus pour influencer la courbe caractéristique d'amortissement en fonction de la vitesse longitudinale du véhicule. The present invention relates to a method of controlling a semi-active damper, for the purpose of lowering vehicles, said damper comprising a separator piston, a proportional pressure limiting valve (compression) and a proportional limitation valve traction (trigger), means being provided to influence the damping characteristic curve as a function of the longitudinal speed of the vehicle.

Des systèmes régulateurs de niveaux de véhicules agricoles, tels que décrits par exemple dans le document DE-C2-196 22 677, sont connus dans l'état de la technique. L'abaissement de la carrosserie a lieu par l'intermédiaire de ressorts pneumatiques à partir desquels une certaine quantité d'air est expulsée. Néanmoins, ces systèmes réclament un plus grand espace d'intégration, au premier chef à cause des moyens nécessaires pour faire varier la pression (compresseur, bloc de distribution, unité de commande, câbles, conduits, etc.). En outre, ces systèmes sont rendus onéreux par les groupes dont la présence est additionnellement requise. C'est pourquoi de tels systèmes régulateurs de niveaux, ou de régulation de la garde au sol, n'équipent, jusqu'à présent, que des véhicules automobiles de haut de gamme. Regulating systems for agricultural vehicle levels, as described, for example, in DE-C2-196 22 677, are known in the state of the art. The lowering of the bodywork takes place by means of air springs from which a certain quantity of air is expelled. Nevertheless, these systems require a greater integration space, first and foremost because of the means necessary to vary the pressure (compressor, distribution block, control unit, cables, conduits, etc.). In addition, these systems are made expensive by groups whose presence is additionally required. This is why such level regulating systems, or regulation of the ground clearance, up to now equip only high-end motor vehicles.

La présente invention a pour objet de fournir un procédé dédié à la régulation de niveaux, grâce auquel la carrosserie d'un véhicule puisse être abaissée de manière plus économique. Conformément à l'invention, l'abaissement de carrosseries de véhicules est assuré par un procédé dans lequel un amortisseur semi-actif est piloté de façon particulière. Comme mentionné en introduction, ledit amortisseur comprend un piston séparateur, une vanne de limitation proportionnelle de pression (compression) et une vanne de limitation proportionnelle de traction (détente). Des moyens sont associés audit amortisseur afin d'influencer la courbe caractéristique d'amortissement en fonction de la vitesse longitudinale du véhicule. Lors du dépassement d'une vitesse longitudinale prédéterminée dudit véhicule, ladite vanne de limitation proportionnelle de pression (compression) est ouverte davantage. Cela a pour effet de minimiser l'amortissement dans la plage de compression. Le fluide amortisseur, une huile en règle générale, est retiré d'un côté du piston séparateur, par ladite vanne limitant la pression, et est notamment délivré au côté opposé dudit piston. Il peut également être refoulé dans une chambre de compensation. Le piston séparateur se déplace et la jambe de suspension devient plus courte. Cela se traduit par un abaissement du véhicule. Le coefficient de traînée s'améliore, et le rejet de CO2 chute. The object of the present invention is to provide a method dedicated to level regulation, whereby the body of a vehicle can be lowered more economically. According to the invention, the lowering of vehicle bodies is ensured by a method in which a semi-active damper is driven in a particular manner. As mentioned in the introduction, said damper comprises a separator piston, a proportional pressure limiting valve (compression) and a proportional limitation valve for traction (expansion). Means are associated with said damper in order to influence the damping characteristic curve as a function of the longitudinal speed of the vehicle. When exceeding a predetermined longitudinal speed of said vehicle, said proportional pressure limiting valve (compression) is further opened. This has the effect of minimizing damping in the compression range. The damping fluid, an oil as a rule, is removed from one side of the separator piston, by said pressure limiting valve, and is in particular delivered to the opposite side of said piston. It can also be returned to a clearing house. The separator piston moves and the strut becomes shorter. This results in a lowering of the vehicle. The drag coefficient improves, and the CO2 release drops.

De surcroît, la vanne de limitation proportionnelle de traction (détente) est activée de telle sorte que l'amortissement soit augmenté dans la plage de détente. En d'autres termes, ladite vanne est maintenue fermée jusqu'à ce que soit atteinte une force d'amortissement fermement établie au préalable. Le véhicule demeure ainsi abaissé vis-à-vis de la chaussée. Lorsque cette force d'amortissement réglée est dépassée, la vanne de limitation proportionnelle de traction (détente) est ouverte et il s'opère, dans la plage de niveau de détente, un fort amortissement ayant pour effet de stabiliser le système. Le pilotage de l'amortisseur semi-actif, c'est-à-dire l'activation de la vanne de limitation proportionnelle de traction (détente) et de la vanne de limitation proportionnelle de pression (compression) pouvant, à cette fin, se présenter respectivement comme des limiteurs de pression, peut être assuré par une unité de commande intégrant un algorithme de régulation. Une unité électrique de commande requiert un encombrement considérablement moindre qu'un compresseur pneumatique, par exemple, et peut également être installée, en rattrapage, dans des véhicules équipés d'amortisseurs semi-actifs. L'utilisation d'un algorithme de régulation, pour commander la régulation du niveau d'un véhicule, rend possible l'abaissement réglable de la caisse dudit véhicule suite à une variation de la valeur moyenne de la course d'affaissement élastique. L'algorithme de régulation peut être employé tant pour des amortisseurs à tube unique, que pour des amortisseurs à deux tubes. L'avantage procuré par l'abaissement de la caisse réside dans une diminution du coefficient de traînée, ainsi que de la section transversale frontale (surface frontale projetée ou maître-couple). Cela gouverne une réduction de la résistance de l'air, et donc une baisse de la consommation et du rejet de CO2. Un avantage supplémentaire consiste en ce que le procédé peut être mis en oeuvre en rattrapage, dans des véhicules à amortisseurs semi-actifs existants, par adaptation de la commande desdits amortisseurs. Dans le cas optimal, aucun espace structurel supplémentaire n'est nécessaire. Ledit procédé est nettement moins onéreux, à la différence de suspensions pneumatiques, car il réclame un nombre de composants techniques notablement moindre. Qui plus est, ledit procédé se singularise par une très faible consommation d'énergie. Il peut, de surcroît, être mis en application dans tous les véhicules automobiles, notamment aussi indépendamment de l'emploi d'un système à ressort(s) pneumatique(s). La vanne de limitation proportionnelle de traction (détente) peut être commodément munie d'un corps obturateur retenu par un élément élastique, ledit élément étant de préférence précontraint. In addition, the proportional limitation valve (trigger) is activated so that the damping is increased in the expansion range. In other words, said valve is kept closed until a firmly established damping force is reached. The vehicle thus remains lowered vis-à-vis the roadway. When this set damping force is exceeded, the proportional limitation valve (trigger) is opened and there is a high damping in the expansion level range which has the effect of stabilizing the system. The control of the semi-active damper, that is to say the activation of the proportional limitation valve (trigger) and the proportional pressure limiting valve (compression) can, for this purpose, be present respectively as pressure limiters, can be provided by a control unit incorporating a control algorithm. An electrical control unit requires considerably less space than a pneumatic compressor, for example, and can also be retrofitted in vehicles equipped with semi-active dampers. The use of a control algorithm, for controlling the level control of a vehicle, makes it possible to adjustably lower the body of said vehicle as a result of a variation of the average value of the elastic subsidence stroke. The control algorithm can be used for both single-tube dampers and two-tube dampers. The advantage of lowering the body is a reduction in the drag coefficient, as well as the frontal cross-section (projected frontal area or master torque). This governs a reduction in air resistance, and therefore a decrease in the consumption and the release of CO2. An additional advantage is that the method can be implemented in retrofit, in vehicles with existing semi-active dampers, by adapting the control of said dampers. In the optimal case, no additional structural space is needed. Said method is significantly less expensive, unlike pneumatic suspensions, because it requires a significantly smaller number of technical components. Moreover, said method is distinguished by a very low power consumption. It can, moreover, be implemented in all motor vehicles, including also regardless of the use of a spring system (s) tire (s). The proportional limitation valve (trigger) can be conveniently provided with a valve body retained by an elastic member, said member being preferably prestressed.

L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel : la figure 1 illustre une courbe caractéristique standard se rapportant à un amortisseur semi-actif ; et la figure 2 représente une courbe caractéristique adaptée se rapportant à un amortisseur semi-actif de type piloté. Le diagramme de la figure 1 montre un exemple de courbe caractéristique standard 1 relative à un amortisseur semi-actif. Sur ledit diagramme, une force d'amortissement Fo exprimée en N est portée en fonction d'une vitesse d'amortissement VD exprimée en mis. Dans le troisième quadrant III du diagramme, l'allure de la courbe détermine le profil d'amortissement dans une plage D de niveau de pression (ou compression). Dans le premier quadrant I dudit diagramme, l'allure de ladite courbe détermine ledit profil d'amortissement dans une plage Z de niveau de traction (ou détente). The invention will now be described in more detail, by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 illustrates a standard characteristic curve relating to a semi-active damper; and FIG. 2 shows a suitable characteristic curve relating to a controlled type semi-active damper. The diagram of FIG. 1 shows an example of a standard characteristic curve 1 relating to a semi-active damper. On said diagram, a damping force Fo expressed in N is plotted as a function of a damping velocity VD expressed in m. In the third quadrant III of the diagram, the shape of the curve determines the damping profile in a range D of pressure level (or compression). In the first quadrant I of said diagram, the shape of said curve determines said damping profile in a range Z traction level (or relaxation).

Dans le troisième quadrant III, la pente ascendante d'un segment 2 de la courbe caractéristique est moins accentuée que celle d'un segment 3 de ladite courbe dans le premier quadrant I. Ainsi, dans la plage D de niveau de compression, le degré d'amortissement est moindre que le degré d'amortissement dans la plage Z de niveau de détente. Dans le cas d'amortisseurs à courbes caractéristiques fixes ou à champs caractéristiques réglables, les valeurs des niveaux de compression ne représentent, fréquemment, que de 30 % à 50 % des valeurs des niveaux de détente. La raison à cela, ou l'objectif poursuivi, tient à un confort élevé en présence de niveaux de compression (forces d'amortissement modestes) et à un fort amortissement dans la plage de détente, en vue d'une stabilisation du système. In the third quadrant III, the upward slope of a segment 2 of the characteristic curve is less accentuated than that of a segment 3 of said curve in the first quadrant I. Thus, in the range D of compression level, the degree The damping ratio is less than the degree of damping in the expansion level Z range. In the case of dampers with fixed characteristic curves or with adjustable characteristic fields, the values of the compression levels often represent only 30% to 50% of the values of the relaxation levels. The reason for this, or the objective pursued, is high comfort in the presence of compression levels (modest damping forces) and high damping in the expansion range, with a view to stabilizing the system.

Dans le cadre de l'invention, il est prévu d'influencer positivement les allures des courbes caractéristiques en fonction de la vitesse de déplacement. Le diagramme de la figure 2 illustre une courbe caractéristique idéale 4, adaptée à de grandes vitesses longitudinales de véhicules, d'un amortisseur semi-actif piloté par le procédé conforme à l'invention. Le but recherché consiste à abaisser la carrosserie du véhicule, vis-à-vis de la chaussée, aussitôt que ledit véhicule atteint une vitesse longitudinale déterminée. A cette fin, la vanne de limitation proportionnelle de pression est ouverte lors du dépassement de ladite vitesse longitudinale du véhicule. Lorsque ledit véhicule s'affaisse élastiquement, le fluide amortisseur s'écoule à travers ladite vanne de limitation proportionnelle, et plus précisément d'une manière indépendante de la vitesse d'amortissement. La force d'amortissement s'en trouve ainsi minimisée, dans la plage Dl de niveau de compression, ce qui est mis en lumière par le tracé horizontal d'un segment 5 de la courbe caractéristique dans le troisième quadrant III. In the context of the invention, it is expected to positively influence the curves of the characteristic curves as a function of the speed of displacement. The diagram of FIG. 2 illustrates an ideal characteristic curve 4, adapted to high longitudinal speeds of vehicles, of a semi-active damper controlled by the process according to the invention. The aim is to lower the body of the vehicle, vis-à-vis the road, as soon as said vehicle reaches a determined longitudinal speed. For this purpose, the proportional pressure limiting valve is open when exceeding said longitudinal speed of the vehicle. When said vehicle sags elastically, the damping fluid flows through said proportional limiting valve, and more precisely in a manner independent of the damping speed. The damping force is thereby minimized in the compression level range Dl, which is highlighted by the horizontal pattern of a segment 5 of the characteristic curve in the third quadrant III.

La vanne de limitation proportionnelle de traction (ou détente) est activée de façon telle qu'elle soit maintenue fermée en présence de forces de traction modestes. Lorsqu'une force d'amortissement F déterminée est atteinte, et à partir de ce stade seulement, ladite vanne est ouverte et la courbe caractéristique, offrant une pente ascendante classique dans une plage Z1 de niveau de traction (détente), poursuit sa progression de manière connue. De ce fait, le segment 6 de la courbe caractéristique présente une pente ascendante à raideur très accentuée, dans le premier quadrant I, jusqu'à la force d'amortissement F déterminée. Un amortissement dans la plage de détente ne se produit que lors d'une ouverture de la vanne de limitation proportionnelle de traction, avec dépassement de ladite force d'amortissement F déterminée. Les deux courbes caractéristiques revêtent uniquement valeur d'exemples, et peuvent représenter des valeurs limites de champs caractéristiques. C'est pourquoi il est possible, et également judicieux, de procéder à des réglages de champs caractéristiques en plusieurs étapes, voire aussi de manière continue, de telle sorte que les occupants du véhicule ne perçoivent pas de brusques variations de confort. De même, il est possible d'effectuer des modifications de champs caractéristiques temporisées, de telle manière que la courbe caractéristique ne subisse pas de modifications par à-coups, et que le véhicule n'accuse aucun tangage en cas de bref dépassement négatif ou positif d'une vitesse longitudinale dudit véhicule. Ledit véhicule automobile peut être adapté aux exigences et aux desiderata individuels par le biais d'une modification de l'algorithme de régulation, éventuellement suite au choix positif d'un style de conduite (sportive, ou plutôt décontractée) opéré par le conducteur. The proportional limitation valve (or expansion) is activated so that it is kept closed in the presence of modest tensile forces. When a determined damping force F is reached, and from this stage only, said valve is open and the characteristic curve, offering a classical ascending slope in a range Z1 of tension level (relaxation), continues its progression of known way. As a result, the segment 6 of the characteristic curve has an upward slope with a very pronounced stiffness, in the first quadrant I, up to the determined damping force F. Damping in the expansion range occurs only when the proportional traction limitation valve is opened, exceeding said determined damping force F. The two characteristic curves are only exemplary and can represent characteristic field limit values. This is why it is possible, and also judicious, to make settings of characteristic fields in several stages, or even in a continuous way, so that the occupants of the vehicle do not perceive sudden changes of comfort. Similarly, it is possible to make timed characteristic field changes, so that the characteristic curve does not undergo jerky changes, and that the vehicle does not pitch in the event of a short negative or positive overrun a longitudinal speed of said vehicle. Said motor vehicle can be adapted to the individual requirements and wishes by means of a modification of the regulation algorithm, possibly following the positive choice of a driving style (sporty, or rather relaxed) operated by the driver.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that many modifications can be made to the process described and shown, without departing from the scope of the invention.

Liste des références numériques et alphanumériques 1 courbe caractéristique standard 2 segment de la courbe caractéristique standard 3 segment de la courbe caractéristique standard 4 courbe caractéristique conforme à l'invention 5 segment de la courbe caractéristique conforme à l'invention 6 segment de la courbe caractéristique conforme à l'invention List of numerical and alphanumerical references 1 standard characteristic curve 2 segment of the standard characteristic curve 3 segment of the standard characteristic curve 4 characteristic curve according to the invention 5 segment of the characteristic curve according to the invention 6 segment of the characteristic characteristic curve to invention

D plage de niveaux de pression Dl plage de niveaux de pression F force d'amortissement déterminée Fo force d'amortissement VD vitesse d'amortissement Z plage de niveaux de traction (de détente) 5 Z1 plage de niveaux de traction (de détente) D range of pressure levels Dl range of pressure levels F specified damping force Fo damping force VD damping speed Z range of tension (expansion) levels 5 Z1 range of tension levels (expansion)

Claims

CLAIMS 1. A method for controlling a semi-active damper, for the purpose of lowering vehicles, said damper comprising a separator piston, a proportional pressure limiting valve (compression) and a proportional limitation valve (FIG. detent), means being provided for influencing the damping characteristic curve as a function of the longitudinal velocity of the vehicle, characterized in that, when exceeding a predetermined longitudinal velocity of the vehicle, the proportional pressure limiting valve is opened in order to minimize the damping in the pressure range (compression), while the proportional limitation valve of tension (trigger) is simultaneously activated so that the damping is increased in the range of traction (relaxation), said proportional limitation valve (trigger) being kept closed until a force of predetermined death is reached.

2. Method according to claim 1, characterized in that a pressure limiter is used as a proportional limitation valve traction (relaxation).

3. Method according to claim 2, characterized in that the proportional limitation valve traction (expansion) is provided with a valve body retained by an elastic member, said member being prestressed.