DE3434757A1 - Chassis for wheeled vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
Fahrwerk für Rad fahrzeugeUndercarriage for wheeled vehicles
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk für Radfahrzeuge mit einer Vorrichtung zur Kompensation von Fahrbahnunebenheiten unter Verwendung eines elektronisch gesteuerten Stellgliedes, das zwischen dem Chassis des Fahrzeuges und jeder einzelnen Radachse angeordnet ist.The invention relates to a chassis for wheeled vehicles with a Device for compensating for uneven road surfaces using an electronic controlled actuator that is between the chassis of the vehicle and each individual Wheel axle is arranged.
Im Fahrzeugbau sind seit langem Maßnahmen üblich, die eine unmittelbare Übertragung von Fahrbahnunebenheiten über die Räder auf das Fahrzeugchassis verhindern bzw.In vehicle construction, measures that have an immediate Prevent the transmission of unevenness in the road through the wheels to the vehicle chassis respectively.
abschwächen sollen. Räder bzw. Radachsen sind zu diesem Zweck über Federelemente mit dem Chassis verbunden. Die durch Fahrbahnunebenheiten im Fahrwerk erzeugte kinetische Energie wird in den Federelementen zwischengespeichert und über Stoßdämpfer in bekannter Weise abgebaut.should weaken. Wheels or axles are over for this purpose Spring elements connected to the chassis. The uneven road surface in the chassis The kinetic energy generated is temporarily stored in the spring elements and over Shock absorbers dismantled in a known manner.
Eine optimale Bemessung der Federelemente und Stoßdämpfer ist immer nur für ein bestimmtes konstantes Gesamtgewicht von Fahrzeug und Beladung möglich. Der Bruch von Federelementen und Verschleißerscheinungen schadhafter Stoßdämpfer können die Fahreigenschaften des Fahrzeuges erheblich beeinträchtigen.An optimal dimensioning of the spring elements and shock absorbers is always only possible for a certain constant total weight of vehicle and load. The breakage of spring elements and signs of wear and tear of defective shock absorbers can significantly impair the driving characteristics of the vehicle.
Durch einen Übergang von passiv wirkenden Kombinationen aus Federelementen und Stoßdämpfern zu einer Vorrichtung mit aktiven Wirkungselementen können die Nachteile der bekannten Vorrichtungen überwunden und zudem bessere Kompensationseigenscnaften erzielt werden. Indem der Zustand der Fahrbahn jeweils vor den Rädern eines Ha 1 Mai / i8.09.84 Fahrzeuges durch einen oder mehrere Sensoren erfaßt wird, kann eine aktive Nachführung der Radachsen erfolgen, so daß Auswirkungen von Fahrbahnunebenheiten auf das Fahrzeugchassis weitgehend unterdrückt werden.Through a transition from passive acting combinations of spring elements and shock absorbers to a device with active elements can reduce the disadvantages overcome the known devices and also have better compensation properties be achieved. By checking the condition of the road ahead of the wheels of a Ha 1 May / i8.09.84 Vehicle detected by one or more sensors is, an active tracking of the wheel axles can take place, so that effects of Road bumps on the vehicle chassis are largely suppressed.
Die meßtechnische Erfassung des Fahrbahnzustandes durch Sensoren stellt eine wesentliche Voraussetzung für eine optimale Nachführung der Räder dar.The metrological detection of the road condition by sensors provides an essential prerequisite for optimal tracking of the wheels.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kompensation von Fahrbahnunebenheiten mittels aktiver Nachführeinrichtungen durch eine genaue Erfassung des Fahrbahnzustandes zu verbessern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufene Druckänderung in den Reifen der Fahrzeugräder mittels eines Sensors erfaßt und als Kriterium für eine Nachführung des Fahrwerks ausgewertet wird, derart, daß eine vorgegebene Sollhöhe des Fahrzeugchassis, bezogen auf eine ebene Fahrbahn, beibehalten wird.The object of the invention is to compensate for uneven road surfaces by means of active tracking devices through precise detection of the road condition to improve. According to the invention, this object is achieved in that a by Changes in pressure in the tires of the vehicle wheels caused by bumps in the road detected by means of a sensor and used as a criterion for tracking the chassis is evaluated in such a way that a predetermined target height of the vehicle chassis is related on a level roadway.
Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention and further details of the invention will become apparent with reference to an embodiment shown in Figures 1 to 4 explained in more detail.
Es zeigen Fig. 1 das Gesamtsystem eines aktiv nachgesteuerten Fahrwerkes eines vierrädrigen Fahrzeuges, Fig. 2 eine funktionelle Prinzipdarstellung des aktiven Systems an einer Radachse, Fig. 3 ein Beispiel eines Störfalles, Fig. 4 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise.1 shows the overall system of an actively controlled chassis of a four-wheeled vehicle, FIG. 2 shows a functional principle representation of the active one System on a wheel axle, FIG. 3 an example of a fault, FIG. 4 diagrams to explain how it works.
Das aktive System wird anhand einer hydraulisch arbeitenden Anlage erläutert. Seine Verwirklichung ist auch nach einem pneumatischen Prinzip möglich. In Fig. 1 sind auf einem schematisch dargestellten Chassis 5 eines Fahrzeuges vier Funktionsblöcke 1 bis 4, die den jeweiligen Radachsen und den zugehörigen Stelleinrichtungen entsprechen, angedeutet. Der jedem einzelnen Rad zugeordnete Funktionsblock enthält Bestandteile des elektronischen Regelkreises sowie des hydraulischen Systems für die Nachführung der Fahrzeugräder. Zu jedem Funktionsblock, z.B. 1, gehören zwei Sensoren, z.B. DS1, DS2 zur Druckmessung sowie ein Sensor, z.B. AS1 zur Abstandsmessung und eine Hydraulik mit steuerbaren Ventilen, z.B. SVla und SVlb. Die übrigen Funktionsblöcke 2 bis 4 haben den gleichen Aufbau.The active system is based on a hydraulic system explained. It can also be implemented on the basis of a pneumatic principle. In Fig. 1 there are four on a schematically illustrated chassis 5 of a vehicle Function blocks 1 to 4, the respective wheel axles and the associated actuating devices correspond, indicated. The function block assigned to each individual wheel contains Components of the electronic control circuit and the hydraulic system for the tracking of the vehicle wheels. Each function block, e.g. 1, has two Sensors, e.g. DS1, DS2 for pressure measurement and a sensor, e.g. AS1 for distance measurement and a hydraulic system with controllable valves, e.g. SVla and SVlb. The remaining function blocks 2 to 4 have the same structure.
Hilfseinrichtungen zur Durchführung einer aktiven Nachführung sind eine Steuereinheit 6, die z.B. aus einem Mikroprozessesor besteht und Teil des elektronischen Regelkreises ist, sowie ein Reservoir 7 für die Druckflüssigkeit, eine Pumpe 8 und ein Druckgefäß 9 als Bestandteile des hydraulischen Systems. Die Steuereinheit 6 nimmt eingangsseitig die Werte der mit den Sensoren gemessenen Drücke sowie die Abstandswerte aller Räder und die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges auf. Die Meßwerte der.vier Funktionsblöcke werden in der Steuereinheit getrennt verarbeitet. Ausgangsseitig liefert die Steuereinheit 6 mit dem Mikroprozessor Steuerbefehle für die Steuerventile SVla,b bis SV4a,b der zugehörigen Hydraulikzylinder und einen Steuerbefehl für die Pumpe 8.Auxiliary devices for carrying out active tracking are a control unit 6, which consists for example of a microprocessor and is part of the electronic Control loop is, as well as a reservoir 7 for the pressure fluid, a pump 8 and a pressure vessel 9 as part of the hydraulic system. The control unit 6 takes the values of the pressures measured with the sensors on the input side as well as the Distance values of all wheels and the speed v of the vehicle. The readings The four function blocks are processed separately in the control unit. Output side supplies the control unit 6 with the microprocessor control commands for the control valves SVla, b to SV4a, b of the associated hydraulic cylinder and a control command for the Pump 8.
Das Reservoir 7 für die Druckflüssigkeit und das Druckgefäß 9 sind durch die Pumpe 8 für den Transport der Druckflüssigkeit miteinander verbunden. Die Leitungen für den Transport der Druckflüssigkeit zwischen dem Reservoir 7, dem Druckgefäß 9 und den Hydraulikzylindern in den Funktionseinheiten 1 bis 4 sind nur durch ihre Aus- bzw. Einlässe an den entsprechenden Teilen 7, 10 angedeutet.The reservoir 7 for the pressure fluid and the pressure vessel 9 are connected to one another by the pump 8 for the transport of the pressure fluid. The lines for the transport of the hydraulic fluid between the Reservoir 7, the pressure vessel 9 and the hydraulic cylinders in the functional units 1 to 4 are only accessible through their outlets or inlets on the corresponding parts 7, 10 indicated.
In Fig. 2 ist ein vollständiges Stellwerk zur Nachführung eines Rades im Prinzip dargestellt. Das nachzuführende Rad mit der Felge 15 und dem Reifen 16 auf der Achse 13 ist über den hydraulischen Zylinder 10 mit einem Kolben 11 und einer mit der Achse 13 verbundenen Kolbenstange 12 am Befestigungspunkt 14 mit dem Chassis des Fahrzeuges verbunden. Uber den hydraulisch bewegten Kolben 11 ist eine Veränderung des Abstandes der Radachse 13 gegenüber dem Chassis möglich. Die Steuerung der Nachführbewegung der Radachse 13 mit dem Rad 15, 16 erfolgt über die Stellventile SVla und SVlb, deren Betätigung durch Steuersignale aus dem elektronischen Regelkreis erfolgt. Das Stellglied des elektronischen Ragelkreises ist der Hydraulikzylinder 10 mit Kolben 11 und Kolbenstange 12, die im Verlaufe des Regelvorganges den Abstand des Rades zum Chassis auf die Sollhöhe einstellen. Die Stellenergie für die Veränderung der Höhe des Kolbens bzw. des Rades gegenüber dem Fahrzeug liefert das hydraulische System mit der Pumpe 8 und dem Druckgefäß 9. Die im Reservoir 7 bereitgestellte Druckflüssigkeit dient als Übertragungsmittel der Kraft auf den Kolben 11 im hydraulischen Zylinder 10. Die Einhaltung eines vorgegebenen Druckwertes im System wird durch einen Sensor DS3 überwacht.In Fig. 2 is a complete signal box for tracking a wheel shown in principle. The wheel to be tracked with the rim 15 and the tire 16 on the axis 13 is via the hydraulic cylinder 10 with a piston 11 and a piston rod 12 connected to the axis 13 at the attachment point 14 with the Chassis of the vehicle connected. About the hydraulically moved piston 11 is a The distance between the wheel axle 13 and the chassis can be changed. The control the tracking movement of the wheel axle 13 with the wheel 15, 16 takes place via the control valves SVla and SVlb, their actuation by control signals from the electronic control circuit he follows. The actuator of the electronic rack circuit is the hydraulic cylinder 10 with piston 11 and piston rod 12, which in the course of the control process the distance of the wheel to the chassis to the target height. The energy for the change the height of the piston or the wheel in relation to the vehicle is provided by the hydraulic System with the pump 8 and the pressure vessel 9. The one provided in the reservoir 7 Pressure fluid serves as a means of transmitting the force to the piston 11 in the hydraulic Cylinder 10. Compliance with a specified pressure value in the system is ensured by monitored by a DS3 sensor.
Das Prinzip der Kompensation von Fahrbahnunebenheiten mittels eines längenveränderbaren Stellwerks zwischen dem Fahrzeugchassis und der Radachse in Verbindung mit der Verwendung eines elektronischen Regelkreises beruht auf der laufenden Messung von Druckänderungen im Reifen des jeweiligen Rades. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß jede Fahrbahnunebenheit während des Überrollens kurzzeitig Druckänderungen im Reifen verursacht. An fallenden Flanken von Fahrbahnunebenheiten wird stets eine Absenkung und an steigenden Flanken eine Erhöhung des Gasdruckes im Reifen erfolgen. Die Auswertung dieser Druckänderungen setzt voraus, daß sie mittels eines Sensors DS1 ständig überwacht werden. Die aktive Kompensation der Fahrbahnunebenheiten führt demgemäß bei einer Druckabsenkung im Reifen 16 zu einer Vergrößerung des durch das Stellwerk gegebenen Abstandes zwischen der Rad achse 13 und dem Chassis, während bei Druckerhöhung im Reifen 16 eine Verkürzung des Stellwerkes einsetzen muß. Diese Längenänderungen setzen voraus, daß sich auch im Hydraulikzylinder 10 mit einer gewissen Verzögerung durch den Zu-bzw. Abfluß von Druckflüssigkeit über die gesteuerten Ventile SVla und SVlb Druckänderungen, die den Änderungen im Reifen 16 entgegengesetzt sind, vollziehen.The principle of compensating for bumps in the road by means of a adjustable-length interlocking between the vehicle chassis and the wheel axle in Connection with the use of an electronic control loop is based on the ongoing measurement of pressure changes in the tire of the respective wheel. the The invention is based on the knowledge that every bump in the road during rollover causes brief pressure changes in the tire. On falling flanks uneven road surfaces are always a drop and on rising flanks a Increase the gas pressure in the tire. The evaluation of these pressure changes assumes that they are constantly monitored by means of a sensor DS1. The active one Compensation of the unevenness of the road accordingly leads to a pressure drop in the Tires 16 to an increase in the distance given by the interlocking between the wheel axis 13 and the chassis, while when the pressure increases in the tire 16 a shortening the signal box must use. These changes in length require that in the hydraulic cylinder 10 with a certain delay due to the supply or. Drain pressure changes of hydraulic fluid via the controlled valves SVla and SVlb, which are contrary to the changes in the tire 16, complete.
Während der Verzögerungszeit t wird im Prozessor der Steuereinheit in Abhängigkeit von der Druckänderung die Sollänge des Stellwerks berechnet. Diese Zusammenhänge sind in den Figuren 3 und 4 grafisch dargestellt. In Fig. 3 wird die Verformung eines über eine Erhöhung in der Fahrbahn rollenden Reifens angedeutet.During the delay time t, the processor of the control unit depending on the change in pressure, the target length of the interlocking is calculated. These Relationships are shown graphically in FIGS. 3 and 4. In Fig. 3 the Indicated deformation of a tire rolling over an elevation in the roadway.
In Fig. 4 sind übereinander von oben nach unten in Abhängigkeit von der Zeit (t) die Druckverhältnisse im Reifen eines Rades bei Überrollen einer Erhebung in der Fahrbahn, die Druckverhältnisse im Hydraulikzylinder 10, wie sie sich ohne Steuerung der Stellventile einstellen würde, die Längenänderung A 1 des Stellwerkes 10, 11, 12 zur Kompensation der Unebenheit in der Fahrbahn und der Abstand H des Fahrzeugchassis von der Fahrbahn dargestellt.In Fig. 4 are one above the other from top to bottom depending on the time (t) the pressure conditions in the tire of a wheel when rolling over an elevation in the roadway, the pressure conditions in the hydraulic cylinder 10, as they are without Control of the control valves would adjust the change in length A 1 of the interlocking 10, 11, 12 to compensate for the unevenness in the roadway and the distance H of the Vehicle chassis shown from the roadway.
Die ausgleichenden Längenänderungen des Stellwerkes werden mittels des elektronischen Regelkreises über die Stellventile SVla und SVab gesteuert. Die im Reifen 16 gemessenen Druckänderungen werden zur Bildung einer Regelabweichung mit einem Sollwert verglichen. Die Differenz dient gegebenenfalls nach Verstärkung der Steuerung der Stellventile SVla und SVlb. Entweder wird der Zufluß von Druckflüssigkeit aus dem Druckgefäß 9 in den Hydraulikzylinder 10 durch Öffnen des Stellventils SVla der Kolben 11 mit der Kolbenstange 12 und der Radachse 13 so verschoben, daß sich eine Verlängerung des Stellwerkes ergibt oder es wird durch Öffnen des Stellventils SVlb das Abfließen der Druckflüssigkeit über den Rücklauf in das Reservoir 7 ermöglicht, wodurch eine Verkürzung des Stellwerkes eintritt.The compensating changes in length of the interlocking are made using of the electronic control circuit controlled by the control valves SVla and SVab. the Changes in pressure measured in tire 16 are used to form a control deviation compared to a target value. The difference is used after reinforcement, if necessary the control of the control valves SVla and SVlb. Either the influx of hydraulic fluid from the pressure vessel 9 into the hydraulic cylinder 10 by opening the control valve SVla the piston 11 with the piston rod 12 and the wheel axle 13 moved so that an extension of the interlocking results or it is opened by opening the control valve SVlb enables the pressure fluid to flow out via the return line into the reservoir 7, whereby a shortening of the signal box occurs.
Damit Druckänderungen im Reifen, die nicht auf Fahrbahnunebenheiten zurückzuführen sind, keinen Regelvorgang auslösen, müssen Unterscheidungskriterien für Druckänderungen verschiedener Herkunft eingeführt werden. Verhältnismäßig kurzzeitige Druckänderungen müssen von solchen, die bei Beschleunigung oder Beschleunigungsänderungen des Fahrzeuges auftreten, unterscheidbar sein. Ebenso bedürfen Druck änderungen durch langsame stetige Erwärmung des Reifens, bei Anderung der Zuladung oder beim Durchfahren von Kurven einer gesonderten Auswertung.This means that pressure changes in the tire do not occur on bumps in the road cannot trigger a control process, differentiation criteria must be used for pressure changes of various origins are introduced. Relatively short-term Changes in pressure must be different from those that occur during acceleration or changes in acceleration of the vehicle, be distinguishable. Pressure changes also require through slow and steady warming of the tire, when changing the load or when Driving through curves of a separate evaluation.
Eine entsprechende Maßnahme kann darin bestehen, Druckänderungen unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz von der Auswertung im Regelkreis auszuschliessen. Weitergehende Maßnahmen bestehen in der Anwendung einer Entscheidungslogik, durch die typische Verläufe des Druckanstiegs bei bestimmten Frequenzen für die Nachführung des Fahrwerks ausgewählt werden können.A corresponding measure can consist in pressure changes below exclude a certain limit frequency from the evaluation in the control loop. Further measures consist in the application of a decision logic through the typical course of the pressure increase at certain frequencies for the tracking of the chassis can be selected.
Abweichungen der Sollhöhe des Fahrzeugchassis von der Fahrbahn, die durch Änderung der Zuladung oder Temperaturänderung der Gasfüllung in den Reifen hervorgerufen werden, können durch einen eigenen Sensor AS oder DS2 erfaßt werden und in der Steuereinheit einen Kompensationsvorgang einleiten. Mit dem Sensor AS wird der Abstand zwischen einer Radachse und dem Chassis als Kriterium einer Zuladung erfäßt. Der Drucksensor DS2 kann die gleiche Funktion durch Messung einer Druckänderung im Zylinder 10 übernehmen.Deviations of the target height of the vehicle chassis from the roadway, the by changing the payload or changing the temperature of the gas filling in the tires can be detected by a separate sensor AS or DS2 and initiate a compensation process in the control unit. With the sensor AS the distance between a wheel axle and the chassis is used as a criterion for a payload captures. The DS2 pressure sensor can perform the same function by measuring a change in pressure take over in cylinder 10.
9 Patentansprüche 4 Figuren9 claims 4 figures
Claims (9)
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| DE19843434757 DE3434757A1 (en) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Chassis for wheeled vehicles |
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