NL9200301A

NL9200301A - Voertuigdemperregeling.

Info

Publication number: NL9200301A
Application number: NL9200301A
Authority: NL
Original assignee: Koni Bv
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1993-09-16
Also published as: EP0556925A3; EP0556925A2

Description

Titel: Voertuigdemperregeling.

De uitvinding betreft een voertuig met per wiel tenminste een tussen het afgeveerde en onafgeveerde gedeelte aangebrachte in- en uitschuifbare continu variabele demper, die van opnemers voor de bewegingen van het afgeveerde en onafgeveerde gedeelte is voorzien, waarbij voor elk wiel een met de opnemers in verbinding staand regelsysteem aanwezig is, dat de dempkracht van die demper regelt.

Een dergelijke inrichting is bekend uit EP-B1-0.408.631. Hier wordt echter slechts zeer globaal aangegevén hoe de dempkracht van een dergelijke inrichting kan worden geregeld door een regelsysteem. Er wordt in EP-B1-0.4o8.631 alleen gesteld dat er een aantal opnemers nodig zijn om de verschillende bewegingen van het voertuig te meten, en dat een regelsysteem de signalen van deze opnemers kan gebruiken om een signaal te genereren waarmee een regelorgaan in de zuiger wordt aangestuurd.

Wanneer men voor het continu variabel regelen van de dempkracht van een inrichting zoals bekend uit EP-B1-0.408.631, de in de regeltechniek hiervoor aangegeven regelstrategiën volgt, heeft men een groot aantal opnemers nodig om van het afgeveerde en onafgeveerde gedeelte de versnellingen, snelheden en posities te bepalen. Zo zijn er tenminste twee opnemers nodig voor het meten van de snelheid of versnelling van afgeveerd en onafgeveerd voertuigdeel. Het probleem hierbij is echter dat genoemde opnemers kwetsbaar en duur zijn, veelal zelfs duurder dan de demper zelf.

Het doel van de onderhavige uitvinding is om een inrichting van de aan het begin genoemde soort te verschaffen, waarbij het aantal kwetsbare en dure opnemers wordt beperkt en de dempkracht continu variabel kan worden geregeld.

Dit doel wordt bereikt doordat per wiel nabij de bevestiging van de demper met het afgeveerde gedeelte een met het regelsysteem in verbinding staande versnellingsopnemer is aangebracht, doordat elke demper tenminste een met zijn regelsysteem in verbinding staande richtingssensor omvat die het in en uit elkaar schuiven van de demperdelen kan vaststellen, en doordat elk van de regelsystemen de dempkracht van de bijbehorende demper tenminste in afhankelijkheid van de grootte en richting van de via de versnellingsopnemer bepaalde snelheid van het afgeveerde gedeelte regelt onder voorwaarde dat het product van Vx en het door de tenminste ene richtingssensor bepaalde verschil {νλ-ν2) groter dan nul is, waarbij V2 de snelheid van het afgeveerde gedeelte en V2 de snelheid van het onafgeveerde gedeelte is, en V1 en V2 in dezelfde richting als positief worden beschouwd.

Om de regeling van de dempkracht te verfijnen verdient het de voorkeur als het aan elk wiel toegevoegde regelsysteem de dempkracht van de bij dat wiel behorende demper(s) behalve in afhankelijkheid van de grootte en richting van de snelheid van het afgeveerde gedeelte ook in afhankelijkheid van een of meer van de volgende variabelen regelt: grootte van de vertikale verplaatsing van het afgeveerde gedeelte, grootte van de versnelling van het afgeveerde gedeelte, grootte van de variatie van de versnelling van het afgeveerde gedeelte,

Het is hierbij bijzonder voordelig dat al deze variabelen zijn te bepalen uit het door de versnellingsopnemer afgegeven meetsignaal.

Voor het nog verder verfijnen van de dempkracht is het van groot voordeel als een centraal tweede regelsysteem aanwezig is dat de genoemde per wiel aanwezige regelsystemen adaptief kan bijregelen op basis van signalen van een stuurhoeksensor en/of een remdrukmeter en/of een rijsnelheidsmeter en/of een door de bestuurder te bedienen voorkeursschakelaar en/of overige van dergelijke middelen.

Het grote voordeel van de inrichting volgens de uitvinding is dat per wiel kan worden volstaan met een versnellingsopnemer, dat de per schokdemper benodigde richtingssensor zeer eenvoudig en goedkoop kan worden geconstrueerd, en dat regelstrategiën kunnen worden toegepast, die op basis van de signalen van de versnellingsopnemer en de richtingssensor de dempkracht kunnen regelen.

Een schokdemper, die in het bijzonder geschikt is voor een voertuig zoals hiervoor beschreven, en die twee tenopzichte van elkaar in en uit te schuiven delen bevat, wordt gekenmerkt door, tenminste een richtingssensor die het in en uitschuiven van de demperdelen kan vaststellen en een bij het inschuiven en uitschuiven behorend signaal kan afgeven.

Zo'n richtingssensor, voor een schokdemper zoals hiervoor beschreven, kan bijvoorbeeld zeer eenvoudig en goedkoop worden uitgevoerd als een schakelaar die aan/uit geschakeld wordt door het drukverschil tussen twee dempercompartimenten, waarbij dit drukverschil een maat is voor het in- en uitschuiven van de demperdelen.

Een richtingssensor voor een schokdemper zoals hiervoor beschreven, omvattende een werkcilinder met een daarin verplaatsbare zuiger, een buitenpijp, en een tussen de werkcilinder en de buitenpijp aanwezig oliereservoir (zoals bijvoorbeeld de schokdemper uit EP-B1-0.408.631), bestaat bij voorkeur uit een in de wand van de werkcilinder aangebrachte schakelaar die reageert op het drukverschil tussen het oliereservoir en de werkcilinder.

Er zijn volgens de uitvinding echter ook vele andere uitvoeringsvormen denkbaar, waarbij een of meer richtingssensoren het in-of uitschuiven van de demper vaststellen. Bijvoorbeeld bij een schokdemper met een werkcilinder waarin een verplaatsbare zuiger is aangebracht, kunnen een of meer van de volgende uitvoeringsvormen van richtingssensoren, of een combinaties hiervan, zeer voordelig zijn: * een richtingssensor, die een schakelaar omvat, die reageert op het drukverschil over de zuiger; * een richtingssensor, die een bij de zuiger geplaatste stromingsdetector omvat, die de stroming van de ene zijde naar de andere zijde van de zuiger detecteert; * een richtingssensor, die een bewegingssensor omvat, die de bewegingsrichting van de zuiger aangeeft.

Bij richtingssensoren, die een eenvoudige schakelaar omvatten, kan het verder zeer voordelig zijn als deze richtingssensoren tevens een krachtelement, zoals een veer, omvatten, welk krachtelement het schakelpunt van de schakelaar beïnvloedt.

In het nu volgende zal de uitvinding aan de hand van enkele voorbeelden en figuren nader worden toegelicht. Hierin toont: figuur 1, een doorsnede van een schokdemper met daarin overeenkomstig de uitvinding een richtingssensor, figuur 2, een detail van figuur 1, waarin de richtingssensor in doorsnede wordt weergegeven, figuur 3. een schematische weergave van het uitgangspunt van de regelstrategie volgens de uitvinding, figuur 4, een schematische weergave van de regelstrategie volgens de uitvinding, en figuur 5. een beslissingsdiagram voor een regelalgoritme volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een schokdemper 40 met daarin bevestigd een richtingssensor 4l overeenkomstig de uitvinding. De richtingssensor is door middel van twee electrische draden 42 verbonden met een aansluitstekker 43· Er wordt er hier op gewezen dat de schokdemper van figuur 1, slechts ter illustratié van de uitvinding wordt gebruikt, en dat de uitvinding geenszins tot deze ene schokdemper beperkt is.

Voor een uitgebreide beschrijving van de schokdemper 40 wordt verwezen naar EP-B1-0.408.631· In het kort is de werking van deze schokdemper als volgt:

De schokdemper omvat een werkcilinder 1, een buitenpijp 2, een reservoir 3. een zuiger 4, een holle zuigerstang 5 die verbonden is met het afgeveerde gedeelte, een afdichting 6 die de werkcilinder 1 en het reservoir 3 afsluit en tevens de zuigerstang 5 geleidt, een schijf 7 die de werkcilinder 1 vlak boven zijn onder eind afsluit, een bodemstuk 8 dat de werkcilinder 1 en het reservoir 3 aan de onderzijde afsluit en waaraan een bevestigingsoog 9 voor de bevestiging aan het onafgeveerde gedeelte is bevestigd, en een holle van boven open middenpijp 10. Bij het uitschuiven van de schokdemper 40 beweegt de zuiger 4 zich samen met de zuigerstang 5 omhoog. De zich boven de zuiger 4 bevindende olie wordt hierbij door de openingen 11 in de holle zuigerstang 5 geperst en komt tot rust in de middenpijp 10. Van onderin de middenpijp stroomt de olie via de demperklep, waarvan 20 het beweegbare kleplichaam is, door de kanalen 16 en de een-richtingsklep 17 in de ruimte onder de zuiger 4. Bij het inschuiven van de schokdemper 40 beweegt de zuiger 4 zich samen met de zuigerstang 5 naar beneden. De olie onder de zuiger 4 stroomt nu via de eenrichtingsklep, waarvan 14 het beweegbare kleplichaam is, in de zich vergrotende ruimte boven de zuiger 4. Tevens stroomt er bij het inschuiven van de schokdemper 40 een olievolume, dat overeenkomt met het naar binnen komende volume van de zuigerstang 5, via de middenpijp 10 door de demperklep, waarvan 20 het beweegbare kleplichaam is, en door de openingen 30 (onder in de werkcilinder 1) in het reservoir 3· De dempingskracht van deze schokdemper 40 wordt bijna geheel bepaald door de opening van de demperklep, met het beweegbare kleplichaam 20. Door middel van het in het bodemstuk 8 gelegen regelorgaan, omvattende een electrische spoel 32 met een op de buitenpijp 2 bevestigde aansluitstekker 36, kan de opening van de demperklep worden geregeld door de stuurstroom naar de electrische spoel 32 te regelen.

Figuur 2, laat in detail van figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een richtingssensor volgens de uitvinding zien, zoals deze kan worden toegepast bij een schokdemper volgens EP-B1-0.408.631. Deze richtingssensor omvat een behuizing 46, en een holle bout 48, die in een schroefdraadgat in de werkcilinder 1 van de schokdemper is gedraaid.

Hierbij is een afdichtingsring 47 gebruikt. In de behuizing 46 is een contactstrip 44 bevestigd, die in verbinding staat met een van de naar de aansluitstekker 43 gaande electrische draden 42. De andere electrische. draad 42 staat in verbinding met een beweegbaar contactpunt 45· Dit contact punt 45 beweegt in de holle bout 48 onder invloed van het drukverschil over de wand van de werkcilinder 1, dat wil zeggen onder invloed van het drukverschil tussen werkcilinder 1 en het reservoir 3· Bij het inschuiven van de schokdemper 40 is de druk in de werkcilinder 1 hoger dan die in het reservoir 3« bij uitschuiven geldt het omgekeerde.

Aan de hand van figuren 3 en 4 zal nu het principe van de regelstrategie volgens de uitvinding worden uiteengezet. In deze figuren geeft 50 steeds het afgeveerde voertuigdeel weer, 51 het onafgeveerde voertuigdeel en 40 de demper. Pijl R, in figuur 4, geeft hier steeds de beweging van de demper 40 weer; een vertikaal omhoog wijzende pijl R komt overeen met het inschuiven van de demper 40, en een vertikaal omlaag wijzende pijl R komt overeen met het uitschuiven van de demper 40. Pijlen Vj en V2 geven de richting en snelheid van de absolute vertikale snelheid van respectievelijk het afgeveerde gedeelte 50 en het onafgeveerde gedeelte 51 aan. De snelheden V1 en V2 zijn hierbij positief als de pijlen omhoog zijn gericht.

De regelstrategie heeft, zoals in figuur 3 geïllustreerd, als uitgangspunt dat de dempkracht Fd een vast ingestelde, eventueel bij stelbare, waarde: Fd = Foff , heeft als V1(Vi-V2)*0, en dat de dempkracht een waarde : Fd= Foff + Fv , met voor Fv een nader te bepalen waarde, heeft als: V1(V1-V2)>0. Aangezien voor de richtingen van Vj en V2, zoals deze in figuur 3 zijn weergegeven, bij inschuiven van demper 40 geldt dat Va-V2 < 0 is, en bij uitschuiven van de demper 40 geldt dat Va-V2 > 0 is, kan de voorwaarde voor de dempkracht:

Fd = Foff , als V^-V^SO

= Foff + Fv , als V1(V1-V2)>0 volgens figuur 4 vervangen worden door:

Fd = F0ff » als de richtingen van V1 en R gelijk zijn ^ = Foff + Fv , als de richtingen van Vi en R ongelijk zijn.

Zoals eerder beschreven, kan de richtingssensor het in- en uitschuiven van de demper 40 vaststellen. De richting van Vj kan worden vastgesteld door bewerking van het meetsignaal dat wordt afgegeven door de, nabij de bevestiging van de demper met het afgeveerde gedeelte bevestigde, versnellingsopnemer.

Als de richtingen (volgens figuur 4) van Vi en R ongelijk zijn.

wordt volgens de regelstrategie volgens de uitvinding de waarde voor Fv bepaald door middel van de volgende vergelijking:

Fv = kx x + k2 x' + k3 x" + ki, x"' met: klt k2, k3, ki, : vaste nader te bepalen waarden, die positief, negatief of nul kunnen zijn, x, x', en x" : respectievelijk positie, snelheid en versnelling van het afgeveerde gedeelte, x"' : variatie van de versnelling van het af geveerde gedeelte.

Bij voorkeur wordt Fv bepaald als: Fv = k2|x'|, waarbij x' = V1.

Figuur 5 laat als voorbeeld een stroomdiagram voor een regelalgoritme dat werkt met Fv = kjvj zien. Allereerst wordt er een door de versnellingsopnemer gemeten versnelling "a" van het afgeveerde gedeelte ingelezen. Vervolgens wordt hieruit de snelheid "Vj" van het afgeveerde gedeelte bepaald, waarbij V: vertikaal omhoog als positief wordt beschouwd. Daarna wordt het door de richtingssensor afgegeven signaal R ingelezen. Dit signaal wordt als positief, dat wil zeggen groter dan nul, beschouwd, als de demper inschuift. Vervolgens wordt in het door streeplijnen omgeven gedeelte vastgesteld of R en Vi gelijk van richting zijn zodat = ^off of dat ze ongelijk van richting zijn, zodat = Foff + k21 Vx | . Tenslotte wordt de door dit algoritme bepaalde dempkracht bij de demper ingesteld, en wordt de cyclus van dit algoritme weer opnieuw doorlopen. Op deze wijze wordt de dempkracht continu variabel geregeld, met als minimum waarde = ^off» terwijl de maximum waarde voor Fd afhankelijk is van de absolute waarde van de absolute snelheid van het afgeveerde gedeelte.

Claims

1. Voertuig met per wiel tenminste een tussen het afgeveerde en onafgeveerde gedeelte aangebrachte in- en uitschuifbare continu variabele demper, die van opnemers voor de bewegingen van het af geveerde en onaf geveerde gedeelte is voorzien, waarbij voor elk wiel een met de opnemers in verbinding staand regelsysteem aanwezig is, dat de dempkracht van die demper regelt, met het kenmerk, dat per wiel nabij de bevestiging van de demper met het afgeveerde gedeelte een met het regelsysteem in verbinding staande versnellingsopnemer is aangebracht, dat elke demper tenminste een met zijn regelsysteem in verbinding staande richtingssensor omvat die het in en uit elkaar schuiven van de demperdelen kan vaststellen, en dat elk van de regelsystemen de dempkracht van de bijbehorende demper tenminste in afhankelijkheid van de grootte en richting van de via de versnellingsopnemer bepaalde snelheid van het afgeveerde gedeelte regelt onder voorwaarde dat het product van Vj en het door de richtingssensor bepaalde verschil (Vx-V2) groter dan nul is, waarbij Vx de snelheid van het afgeveerde gedeelte en V2 de snelheid van het onafgeveerde gedeelte is, en Vx en V2 in dezelfde richting als positief worden beschouwd.

2. Voertuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aan elk wiel toegevoegde regelsysteem de dempkracht van de bij dat wiel behorende demper(s) behalve in afhankelijkheid van de grootte en richting van de snelheid van het afgeveerde gedeelte ook in afhankelijkheid van een of meer van de volgende variabelen regelt: - grootte van de vertikale verplaatsing van het afgeveerde gedeelte, grootte van de versnelling van het afgeveerde gedeelte, grootte van de variatie van de versnelling van het afgeveerde gedeelte.

3. Voertuig volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een centraal tweede regelsysteem aanwezig is dat de genoemde per wiel aanwezige regelsystemen adaptief kan bijregelen op basis van signalen van een stuurhoeksensor en/of een remdrukmeter en/of een rijsnelheidsmeter en/of een door de bestuurder te bedienen voorkeursschakelaar.

4. Schokdemper, in het bijzonder geschikt voor een voertuig volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende twee tenopzichte van elkaar in en uit te schuiven delen, gekenmerkt door. tenminste een richtingssensor die het in- en uitschuiven van de demperdelen kan vaststellen en een bij het inschuiven en uitschuiven behorend signaal kan afgeven.

5. Schokdemper volgens conclusie k, omvattende een werkcilinder met een daarin verplaatsbare zuiger, een buitenpijp, en een tussen de werkcilinder en de buitenpijp aanwezig oliereservoir, met het kenmerk, dat de richtingssensor een in de wand van de werkcilinder aangebrachte schakelaar omvat, die reageert op .het drukverschil tussen het oliereservoir en de werkcilinder.

6. Schokdemper volgens conclusie omvattende een werkcilinder met een daarin verplaatsbare zuiger, met het kenmerk, dat de richtingssensor een schakelaar omvat, die reageert op het drukverschil over de zuiger.

7. Schokdemper volgens conclusie 5~6, met het kenmerk, dat de richtingssensor tevens een krachtelement, zoals een veer, omvat, dat het schakelpunt van de schakelaar beïnvloedt.

8. Schokdemper volgens conclusie 4, omvattende een werkcilinder met een daarin verplaatsbare zuiger, met het kenmerk, dat de richtingssensor een bij de zuiger geplaatste stromingsdetector omvat, die de stroming van de ene zijde naar de andere zijde van de zuiger detecteert.

9. Schokdemper volgens conclusie 4, omvattende een werkcilinder met een daarin verplaatsbare zuiger, met het kenmerk, dat de richtingssensor een bewegingssensor omvat, die de bewegingsrichting van de zuiger aangeeft.