ITRM950246A1 - Sistema di sospensione attiva, particolarmente per autoveicoli. - Google Patents

Description

"Sistema di sospensione attiva particolarmente per autoveicoli''

L'invenzione concerne un sistema di sospensione attivo, in particolare per autoveicoli.

Dal DE-PS 25 290 è noto disporre un elemento elastico passivo, non comandanto, e precisamer te una molla ad elica, in serie rispetto ad un aggregai0 idraulico di ricupero, montato sul telaio del veicolo, la cui corsa per la variazione della distanza libera dal suolo del veicolo e rispettivamente per la regolazione della distanza libera dal suolo desiderata è comandabile. In questo modo si può compensare quindi la corsa obliqua positiva della molle ad elica sotto il carico sulla ruota e, allo stesso tempo, si possono eseguire regolazioni del piano orizzontale del veicolo.

La DE-OS 2305 037 mostra una regolazione del piano orizzontale dell'asse di un veicolo, dove un elemento elastico non comandato è disposto in serie rispetto ad un elemento elastico comandato che che deve formare la molla principale e può essere realizzato, ad esempio, come una molla pneumatica con piano orizzontale reaolato. Al momento del caricamento, la molla principale mantiene, per effetto della sua regolazione associata. Draticamente invariata la sua posizione. mentre l'elemento elastico passivo. non comandato, consente, per effetto del suo caricamento supplementare, un certo movimento obliquo positivo. Complessivamente, in questa disposizione si può ottenere che la differenza tra le corse oblique positive di un assale non regolato e di un assale con piano orizzontale non regolato, durante il caricemento del veicolo diventi trascurabilmentepiccola Dalla DE 29 43 486 C2 è noto disporre un elemento elastico passivo,non comandato,in serie rispetto ad un aggregato idraulico di ricupero con spostamento regolabile, il quale è comandato,per mezzo di rivelatori di accelerazione disposti sul lato del la carrozzeria, sostanzialmente in modo che la deviazione della massa sospesa, cioè della carrozzeria del veicolo, venga compensata abbondantemente dalla corsa di regolazione dell'aggregato idraulico di ricupero. L'elemento elastico passivo citato è comparativamente duro e rispettivamente consente corse elastiche solo limitate. Ad ogni modo, nella DE 29 43 486 C2 si parte dal fatto che la corsa verticale della carrozzeria,corrisponde all‘incirca alla corsaverticale della parte dell'aggregato idraulico di ricupero collegata con la carrozzeria tramite l'elelmento elastico passivo non comandato, cioè si deve disporre di un accoppiamento abbondantemente “rigi do" (cfr. righe da 21 a 24 della pagina 4 della DE 29 43 486 C2).

La DE 4026 790 CI mostra un sistema di sospensione comandato da calcolatore in cui sono disposti, in serie rispetto ad elementi elastici pass vi, non comandabili., aggregati idraulici di ricuperp con spostamento regolabile della corsa. Questi aggregati di ricupero sono collegabili con un accumulatore di pressione, la cui capacità è misurata per una attivazione di breve durata, atta a rego.la.re situazioni critiche. In particolare, in questo modo si de ve evitare l'attivazione di risonanze. Per poter appurare se si è in presenza di uno stato critico, tra la massa sospesa e rispettivamente la carrozzeria del veicolo e la massa non sospesa e rispettivamente la ruota sono disposti rivelatori di corsa e sensori simili, dai cui segnali si può rilevare la frequenza di oscillazioni in arrivo.

Anche il brevetto US 36 06 233 mostra un sistema di sospensione in cui un elemento elastico passivo, non comandato, è disposto in serie rispettò ad un elemento attivo con un aqqreqato idraulico di ricupero, la cui regolazione della corsa è reaolabi le. In questo caso, la regolazione della corsa avviene in funzione dell’accelerazione della massa sospesa, rilevata per mezzo di un corrispondente sensore in modo da ottenere un disaccoppiamento più ampio pcissibile, dal punto di vista dello oscillazioni, tra la massa sospesa e la massa non sospesa.

Secondo la DE 3918 735 A1, in un sistema di sospensione di un veicolo è disposto, parallelamente ad una molla passiva, non comandata, uno smorzatore comandabile, il quale, dietro valutazione del l’accelerazione della carrozzeria rilevata da corri spondenti sensori, viene comandato in modo da ottenere un cosiddetto smorzamento skyhook (smorzamento mediante sonda).

Nei sistemi di sospensione è noto, in linea di massima, rilevare, per mezzo di sensori di forza operanti in modo abbondatemente privi di corsi , le forze che si presentano nel percorso tra la massi. sospesa e la massa non sospesa per consentire un cortrollo anche in funzione della forza di aggregati altivi di suporto e rispettivamente di sospensione. Tili sistemi sono comparativamente dispendiosi. Inoltre tra le forze nella corsa dinamica e i movimenti relativi tra, la massa sospesa e la massa non sospesa si possono manifestare grandi spostamenti di

f a s e.

Compito dell'invenzione è quindi quello di realizzare un sistema di sospensione attiva con regolazione facilmente eseguibile, dove deve essere possibile anche una regolazione in funzione della forza.

A questo scopo è previsto un sistema di sospensione attivo, in cui

aggregati elastici e rispettivamente di supporto disposti tra la massa sospesa e la massa non sospesa presentano di volta in volta un elemento e lastico passivo, non comandato nonchè un aggregato idraulico di ricupero disposta in serie rispetto a questo con spostamento regolabile della corsa agli aggregati elastici e rispettivamente di supporto sono associati di volta in volta rivelatori di corsa che rilevano direttamente sia la rispettiva posizione della corsa delia massa non sospesa ri spetto alla massa sospesa sia la corsa di ciascun ag gregato di ricupero, - si rilevano valori reali delle forze di supporto attive di volta in volta tra lamassa sospesa e la massa non sospesa dallo stato dell'elemento elastico passivo, non comandato, rilevabile per mezzo dei segnali dei rivelatori di corsa, dove

- la regolazione dello spostamento dell'aggregato di ricupero avviene in funzione di valori nominali predeterminati delle forze di supporto nonché di una grandezza caratteristica per lo stato di moto della massa sospesa.

Con l'invenzione si ottiene una sospensio ne vantaggiosa per veicoli che, per effetto degli elementi elastici passivi, presenta sicure propriet di-emergenza. Siccome le forze che agiscono nella . via tra la ruota e la carrozzeria vengono rilevate indirettamente mediante misurazioni di via, per la determinazione della forza'elastica e dell'influsso della sospensione sulla posizione del veicolo sulla sua variazione temporale c'è bisogno di interpretare soltanto segnali simili e in fase, cioè segnali di rivelatori di via.

Per distinguere se uno stato di funziona· mento della sospensione va fatto risalire ad una aplanarità della carreggiata ad azione momentanea oppure ad un movimento oscillatorio come conseguenza di una aplanarità della carreggiata si prende in considerazione ancora un parametro caratteristico per il movimento della carrozzeria del veicolo, ad esempio l acceleraz ione verticale della carrozzeria.

L'invenzione si basa sul concetto generale di rinunciare, in un sistema di sospensione attivo, al rilevamento diretto delle forze di supporto e rispettivamente delle pressioni che agiscono in ag gregati idraulici e di determinare le forze di supporto che agiscono tra la massa sospesa e la massa non sospesa esclusivamente mediante misurazione dei;-la via e rispettivamente mediante il rilevamento di iposizioni verticali.

In questo caso si sfrutta il fatto che, nel sistema di sospensione secondo l'invenzione, le forze di sostegno che agiscono di volta in volta su un aggregato elastico e rispettivamente di supporto, sono predeterminate, da un lato dalla caratteristica elastica dell'elemento elastico passivo, non comandato, prestabilita dal punto di vista costruttivo ei, dall'altro lato, dalla differenza (x - y) tra la posizione verticale (x) della massa non sospesa rispetto alla massa sospesa e la corsa (y) di ciascun aggregato di ricuperò perchè questa differenza riproduce in modo nettamente reversibile lo stato elasti co, cioè la misura della tensione elastica, dell'elemento elastico passivo non comandato.

L'invenzione offre il vantaggio di una tecnica di regolazione particolarmente semplice, da to che le misurazioni di via e rispettivamente le misurazioni di grandezze analoghe alla via possono essere eseguite in modo particolarmente semplice. Anche il restante dispendio costruttivo è relativamente bàsso. Sostanzialmente è necessaria soltanto una sorgente di pressione sufficientemente efficiente nonché valvole di comando per l'afflusso e rispettivamente lo scarico di mezzo idraulico al e rispettivamente dall'aggregato di ricupero. In questo caso è vantaggioso che sia necessaria una potenza relativamente bassa per tenere l'aggregato di'ricupero in una posizione desiderata; a questo scopo è sufficiente sostanzialmente la chiusura di valvole.

Inoltre è vantaggioso che l'attrito negli aggregati di ricupero non vada a scapito del comfort di scorrimento perchè l'elemento elastico passivo non comandato rimane continuamente attivo. Inoltre, l'attrito può essere compensato nella regolazione della posizione degli aggregati di ricupero.

Se nel calcolatore del sistema di sospensione si presentano errori, si può senz'altro eseguire un servizio di emergenza portando gli aggregati di ricupero automaticamente o mediante comando manuàle in una posizione prestabilita e fermandoli in questa posizione e rispettivamente bloccandoli idrau--licamente mediante intercettazione delle valvole. In questo modo, il sistema elastico lavora come un sisterna tradizionale puramente passivo Inoltre, per quanto riguarda i particolari preferiti dell'invenzione si, rimanda alla rivendi cazioni nonché alla illustrazione successiva di una forma ci esecuzione vantaggiosa, rappresentata nei disegni.

In questo caso, punica figura mostra una rappresentazione schematica tipo schema elettrico di un aggregato eiastico e di supporto secondo l'invenzione, disposto tra una ruota e la carrozzeria di u veicolo.

Tra una carrozzeria di un autoveicolo che forma la massa sospesa e una ruota 2 che forma una massa non sospesa è disposto un elemento elastico 3, passivo, non comandato, in linea di massima noto, aTd esempio sotto forma di una molla di compressione ad elica di acciaio. Il controcuscinetto del lato carrozzeria dell'elemento elastico 3 è realizzato come uno stantuffo tuffante 4 di un aggregato di ricupero 5 idraulico, disposto sulla carrozzeria 1, il quale aggregato è collegabile tramite una valvola regolatace 6 con una sorgente di pressione idraulica 7 e rispettivamente è collegabile in modo continuo con un serbatoio 8 sostanzialmente privo di pressione e ri spettivamente è chiudibile rispetto alla sorgente di pressione 7e al serbatoio 8.

Per il comando della valvola regolatrice 6 serve una elettronica di comando e rispettivamente di regolazione 9, collegata sul lato di entrata con sensori 10 e per la posizione verticale della ruota 2 rispetto alla carrozzeria 1 nonché per la corsa y dello stantuffo tuffante 4 rispetto alla carrozzeria 1.

Inoltre, l'elettronica di comando e rispettivamente di regolazione 9 può essere collegata, sul lato di entrata con altri sensori 12 che servono a sorvegliare altri parametri - ad esempio l'accelerazione della carrozzeria, l'accelerazione della ruota, l'angolazione delle ruote orientabili, della velocita d'imbardata, della velocità di marcia ecc. del veicolo - e consentono di influire sull'indice di rigidezza e di smorzamento della carrozzeria, del comportamento autosterzante del veicolo e/o di regolare la posizione della carrozzeria (regolazione delraggio d'azione della carrozeria).

Inoltre, sul lato di entrata dell'elettro nica di comando e rispettivamente di regolazione 9 si possono disporre interruttori accomando arbitrario 13 con cui si inseriscono diverse sintonizzazio ni di comando e rispettivamente di regolazione.

Parallelamente all elemento elastico 3 è disposto un ammortizzatore 14 convenzionale o atti-, vabile - opportunamente -, dove l'ammortizzatore 14 lavora tra la carrozzeria 1 e la ruota 2rrispettiva mente il controcuscinetto dell'elemento elastico 3 del lato della ruota.

L'ammortizzatore 146 sintonizzato opportunamente in modo da esplicare un'azione ammortizzante particolarmente efficace in caso di cosiddetta risonanza delle ruote, cioè quando le ruote 2 cer cano di "rollare".

La disposizione rappresentata lavora sostanzialmente come segue

Dai segnali dei sensori 10 ehe riproduconp le posizini verticali x delle ruote rispetto alla carrozzeria 1, l'elettronica di comando e rispettivameri· te di regolazione 9 rileva - eventualmente tenendo conto dei segnali degli altri sensori 12 - un valore nominale della forza di supporto che deve agire tra la carrozzeria 1 e ciascuna ruota 2. AI suo posto può prestabilire anche una grandezza analoga alla fórza di supporto. Per il valore nominale del la forza di supporto si ha:

dove le è il coefficiente di elasticità dell'elemento plastico 3. La semplice possibilità di calcolo di

si basa sul fatto che il valore della for za di supporto viene determinato sostanziaimente co la tensione dell'elemento elastico 3; questa tensio ne elastica si modifica analogamente alla differenza x-y.

Corrispondentemente iL valore reale

della forza di supporto clie agisce di volta in volta tra la carrozzeria l e la ruota 2 può essere rilevato dai segnali dei sensori 10 e 11

La regolazione del e forze di sostegno, possibile con l'invenzione, mediante confronto travalore reale e valore nominale può avvenire cioè mediante confronto dei tratti di via .

Per poter eseguire la regolazione desiderata si deve solo garant re che lo stantuffo tuffan te 4 dell'aggregato di ricupero 5 sia in grado di essere regolato in modo comparai vamente·rapido rispetto alle possibili velocità relative tra la carrozze· ria 1 e le ruote 2. A questo scopo, la sorgente di pressione 7 deve avere un'adeguata capacità e,inoltre, la valvola rego atrice 6 deve poter comandare sezioni trasversali adeguatamente grandi.

Se l'elettronica di comando e di regolazione 9 non funzionasse o lavorasse in modo errato. sarebbe senz'altro possibile un servizio di emeraen za in cui lo stantuffo tuffante 4 viene bloccato idraulicamente in una posizione prestabilita nell'aggregato di ricupero 5 e l'ammortizzatore 14, se comr mutabile, viene commutato su smorzamento duro.

L'attivazione del servizio di emergenza può avvenire automaticamente quando si manifesta un errore nell'elettronica di comando e rispettivamente di regolazione. Al suo posto è anche possibile che il conducente per l'attivazione del servizio di emergen za azioni corrispondenti organi di comando.

I segnali dei sensori 10 che riproducono le posizioni verticali x delle ruote 2 vengono filtrati, preferibilmente, per il calcolo del valore reale della forza di sostegno dell'elemento elasti co 3 per non far tener conto, a questo proposito, dei rapidi movimenti delle ruote, poiché, in prima linea, attraverso la regolazione dello stantuffo tu fante 4 si deve agire su movimenti della carrozzeria che sono comparativamente lenti Allo stesso modo, i segnali dei sensori 10 possono riprodurre anche movimenti rapidi delle ruote affinchè l'elettronica di comando e rispettivamente di regolazione 9 , in caso di movimenti delle ruote vicini alla frequenza di risonanza delle ruote . ha la possibilità di attivare ammortizzatore 14 per lo smorzamento di questa risonanza delle ruote.

Attraverso la regolazione delle forze di sostegno si influenzano, nel'invenzione, sostanzial mente soltanto i movimenti relativamente lenti delle carrozzeria del veicolo. I movimenti comparativamen te rapidi delle ruote, in particolare nei limiti de la risonanza delle ruote, vengono influenzati (in sén; so smorzante) praticamente soltanto attraverso l'ammortizzatore 14. Siccome i movimenti della carrozzeria tipicamente hanno una frequenza da 1 a 2 Hz, mentre la frequenza della risonanza delle ruote oscilla all'incirca tra 15 e 20 Hz, la regolazione delle forize di sostegno atta ad influire sui movimenti della carrozzeria può lavorare in modo relativamente lento.

Tra la pompa 7 e la valvola di regolazione 6 è disposto, opportunamente, ancora un accumulatore di pressione non rappresentato.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sospensione attivo, in particolare per autoveicoli, in cui - aqqreqati elastici e rispettivamente di supporto (3, 5) disposti tra la massa sospesa (1) e la massa non sospesa (2) presentano di volta in volta un elemento elastico (3) passivo, non comandato, nonchè un aggregato idraulico di ricupero (5), collega to in serie, con spostamento verticale regolabile, - agli aggregati elastici e rispettivametne di supporto (3, 5) sono associati di volta in volta rii velatori di via (10, 11) che rilevano direttamente sia ciascuna posizione verticale (x) della massa (2) non sospesa rispetto alla massa sospesa (1) sia la corsa (y) di ciascun aggregato di ricupero (5), - dallo stato dell'elemento elastico (3) passivo, non comandato, rilevabile per mezzo dei segna li dei rivelatori di via si rilevano valori reali delle forze di supporto che agiscono di vo1-ta in volta tra la massa sospesa (1) e la massa nonj sospesa (2), dove - la regolazione dello spostamento dell'aggregato di ricupero (5) avviene in funzione di valori nominali prestabiliti (Anominali) delle forze sospe se nonché di una grandezza caratteristica per lo stato di moto della massa sospesa (1).
2. 2. Sistema disospensione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la ve locità di regolazione dell'aggregato di ricupero (5) è maggiore delle velocità possibili della massa sospesa rispetto ad una sistema stazionario.
3. 3. Sistema di sospensione secondo la ri vendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che paralielamente all'elemento elastico (3) è disposto almeno un ammortizzatore commutabile (14), sintonizzato per lo smorzamento di manifestazioni dì risonanza - in particolare della risonanza delle ruote -. .
4. 4 Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'ammortizzatore (14) è disposto tra la massa sospesa (1) e rispettivamente la carrozzeria del veicolo e.la massa non sospesa (2) e rispettivamente la ruota o il controcuscinetto del lato della ruota dell'elemento elastico (3).
5. 5. Sistema di sospensione secondo una del le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che i valori nominali (Anominali) prestabiliti sonoj modificabili mediante sensori (.12, 13) che sorveglia no i parametri predeterminabili.