DE102008006187A1 - Motor vehicle with improved wheel damping - Google Patents
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Abstract
Während im Stand der Technik aktive Federsysteme mit passiven Dämpfern kombiniert werden und regelbare Dämpfer lediglich zusammen mit passiven Federsystemen eingesetzt werden, wird erfindungsgemäß ein aktives Federungssystem (18, 20, 22) mit einem zwischen zumindest zwei Einstellzuständen schaltbaren und bevorzugt vollständig regelbaren Dämpfer (24) kombiniert. Die Dämpferkennlinie kann dann passend zu einem Kraftfahrzeugzustand eingestellt werden: Im Normalfall soll das aktive Federungssystem Schwingungen eines Kraftfahrzeugaufbaus (10) beeinflussen, bei unebener Fahrbahn (14) soll hingegen der Dämpfer (24) Radschwingungen beeinflussen.While in the prior art active spring systems are combined with passive dampers and controllable dampers are only used together with passive spring systems, according to the invention an active suspension system (18, 20, 22) with a switchable between at least two adjustment states and preferably fully adjustable damper (24) combined. The damper characteristic curve can then be adjusted to suit a motor vehicle condition: In the normal case, the active suspension system should influence vibrations of a motor vehicle body (10), while on an uneven road surface (14), the damper (24) should influence wheel vibrations.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug. Bekanntlich umfasst ein Kraftfahrzeug eine Mehrzahl von Rädern und einen Kraftfahrzeugaufbau, der relativ zu den Rädern beweglich ist. Damit die Relativbewegung zwischen Kraftfahrzeugaufbau und Räder nicht beliebig ist, ist bekanntlich ein Federungssystem an zumindest einem der Räder vorgesehen, über das das Rad mit dem Kraftfahrzeugaufbau gekoppelt ist. Bewegungen werden durch eine Dämpfeinrichtung in ihrem Ausmaß gedämpft.The The invention relates to a motor vehicle. As is known, a motor vehicle comprises a plurality of wheels and a motor vehicle body, which is movable relative to the wheels. So that the relative movement between vehicle body and wheels is not arbitrary, is known a suspension system on at least one of the wheels provided over which the wheel with the motor vehicle body is coupled. Movements are made by a damping device subdued in their extent.
Ursprünglich wurden in Kraftfahrzeugsystemen rein passive Federungssysteme und passive Dämpfer verwendet. Passive Dämpfer verhalten sich gemäß einer vorgegebenen Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie. Der Dämpfer bringt hierbei eine Gegenkraft auf.Originally were in motor vehicle systems purely passive suspension systems and passive dampers used. Passive dampers behave according to a given force-velocity curve. The damper brings in a counterforce.
Man
ist nun dazu übergegangen, in Kraftfahrzeugen entweder
den Dämpfer zu regeln oder im Federungssystem eine Regelung
vorzugeben. Regelbare Dämpfer können hydraulisch
arbeiten. Es sind auch regelbare Dämpfer bekannt, die magnetorheologisch
arbeiten. Die Ansteuerung derartiger magnetorheologischer Dämpfer
ist beispielsweise in der
Bei Verwendung eines regelbaren Dämpfers in Zusammenhang mit einem passiven Federungssystem ist wegen einer variablen Einstellung der Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie des Dämpfers, also durch die Möglichkeit einer Einstellung gemäß einem Kennfeld, ein Betrag der Dämpfkraft beliebig bestimmbar. Nicht bestimmbar ist die Richtung der Kraft.at Use of a controllable damper in connection with A passive suspension system is because of a variable setting the force-velocity characteristic of the damper, so by the possibility of adjustment according to a Map, an amount of damping force arbitrarily determined. The direction of the force can not be determined.
Die vorliegende Erfindung geht von einem Kraftfahrzeug mit einem aktiven Federungssystem aus, das im Stand der Technik mit einem passiven Dämpfer kombiniert wird. Das aktive Federungssystem umfasst üblicherweise eine erste Feder und eine Stelleinrichtung zum Beeinflussen dieser ersten Feder, wobei insbesondere die wirksame Federkraft beeinflusst wird. Typischerweise wird durch die Stelleinrichtung zum Beeinflussen der Fußpunkt der ersten Feder verstellt. Dies ist beispielsweise durch Bereitstellen eines Elektromotors und eines Getriebes möglich, die zwischen dem Rad und dem Kraftfahrzeugaufbau in einer Reihenanordnung mit der ersten Feder eingesetzt werden. Der Elektromotor wird permanent bewegt, es erfolgt dadurch eine Regelung. Ziel der Regelung ist die Herstellung bestimmter Kraftfahrzeugzustände. Üblicherweise können diese Kraftfahrzeugzustände nicht durch einen einzigen Parameter ausgedrückt werden, sondern es ist zur Beschreibung eines Kraftfahrzeugzustands eine Mehrzahl von Parametern erforderlich.The The present invention relates to a motor vehicle with an active one Suspension system made in the prior art with a passive damper combined. The active suspension system usually includes a first spring and an adjusting device for influencing this first spring, wherein in particular affects the effective spring force becomes. Typically, by the actuator to influence adjusted the base of the first spring. This is for example by providing an electric motor and a transmission, the between the wheel and the motor vehicle body in a series arrangement be used with the first spring. The electric motor becomes permanent moved, it takes place by a regulation. The aim of the scheme is the production of certain motor vehicle conditions. Usually can not pass through these motor vehicle conditions a single parameter but it is expressed is for describing a motor vehicle state, a plurality of Parameters required.
Befindet sich ein Elektromotor in einer Reihenanordnung mit der ersten Feder, so gibt es zwei im Stand der Technik bekannte und besonders verbreitete Möglichkeiten, wie das Federungssystem auszugestalten ist: Es sollte eine zweite Feder bereitgestellt werden, damit der Elektromotor und ein hiermit in Wirkverbindung stehendes Getriebe nicht den gesamten Aufbau tragen muss, sondern nur teiltragend ist, und der restliche Kraftfluss sollte über die zweite Feder erfolgen.is an electric motor in a series arrangement with the first spring, so there are two known and particularly common in the art Ways to design the suspension system: A second spring should be provided to allow the electric motor and a gearbox operatively connected thereto, not the entire Construction must bear, but only partially, and the rest Power flow should be via the second spring.
Es
ist gemäß einer ersten Alternative möglich,
die zweite Feder lediglich parallel zu dem Elektromotor mit dem
Getriebe, aber eben auch in Reihenanordnung mit der ersten Feder
zwischen Rad und Kraftfahrzeugaufbau anzuordnen. Eine solche Anordnung
ist beispielsweise in der
Die
zweite Feder kann auch alleine zwischen Rad und Kraftfahrzeugaufbau
angeordnet werden, also parallel zu der Reihenanordnung aus erster
Feder und Elektromotor mit Getriebe. Diese Anordnung ist aus der
Bei den genannten Anordnungen wird typischerweise ein hydraulischer Dämpfer verwendet, der passiv ist, bei dem also die Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie festliegt.at The said arrangements will typically be a hydraulic one Used damper, which is passive, so where the force-velocity curve fixed.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Auslegung der von der ersten Feder bereitgestellten Federkraft und der durch den passiven Dämpfer bereitgestellten dämpfenden Kraft einem Zielkonflikt unterliegt. Damit kleine Stellwege erreicht werden und die Stellenergie, die die Stelleinrichtung zum Beeinflussen der ersten Feder aufbringen muss, nicht zu hoch wird, sollte die erste Feder sehr steif sein. Durch eine äußerst steife erste Feder wird eine gute Kraftdynamik im System erreicht. Es wird eine gute Stelldynamik erreicht, die Stelleinrichtung zum Beeinflussen der wirksamen Federkraft kann dies wegen der steifen Feder besonders schnell tun. Bei steifer erster Feder verschlechtert sich jedoch die Qualität der Raddämpfung. Dadurch wird die Traktion schlechter. Aufgrund von höheren Radlastschwankungen kann auch die Fahrsicherheit abnehmen. Man kann diese dadurch lösen, dass der Dämpfer besonders stark dämpfend ausgelegt wird (eine „härtere" Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie aufweist). Dämpft der Dämpfer stark, werden Radschwingungen ausreichend gut gedämpft. Nachteilig ist allerdings, dass die Stelleinrichtung zum Beeinflussen der ersten Feder, also besagter Elektromotor mit dem Getriebe, eine Kraft gegen den Dämpfer aufbringen muss, so dass das aktive Federungssystem bei Bereitstellen einer größeren Dämpfkraft durch den Dämpfer möglicherweise nicht mehr so gut arbeiten kann wie gewünscht.It has now been found that the design of the spring force provided by the first spring and the damping force provided by the passive damper is subject to a conflict of goals. So that small travel paths are achieved and the job energy, which has to apply the adjusting device for influencing the first spring, not too high, the first spring should be very stiff. By a very stiff first spring a good power dynamics is achieved in the system. It is achieved a good dynamic response, the actuator for influencing the effective spring force can do this very fast because of the stiff spring. With a stiff first spring, however, the quality of the wheel damping deteriorates. This will make the traction worse. Due to higher wheel load fluctuations, driving safety may also decrease. This can be solved by providing the damper with a particularly strong damping effect (having a "harder" force-speed characteristic curve). If the damper dampens strongly, wheel vibrations will be sufficiently good attenuates. The disadvantage, however, is that the adjusting device for influencing the first spring, so said electric motor with the gear, must apply a force against the damper, so that the active suspension system may not work as well when providing a larger damping force through the damper as desired ,
Es ist Aufgabe der Erfindung, das Federungs- und Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug so zu optimieren, dass das Schwingungsverhalten von Kraftfahrzeugaufbau und Rad soweit beeinflusst werden kann, dass möglichst wenig Probleme auftreten.It is the object of the invention, the suspension and damping system to optimize for a motor vehicle so that the vibration behavior of Motor vehicle body and wheel can be influenced so far that as few problems as possible.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst: Erfindungsgemäß ermöglicht somit die Dämpfeinrichtung (insbesondere ein einzelner Dämpfer) im Fahrzeugbetrieb eine Umschaltung zwischen zumindest zwei Einstellzuständen, wobei die Dämpfeinrichtung in einem ersten Einstellzustand gemäß zumindest einer ersten Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie dämpft und in einem zweiten Einstellzustand gemäß zumindest einer zweiten Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie dämpft.The Task is by a motor vehicle with the features according to claim 1 solved: According to the invention allows thus the damping device (in particular a single Damper) in vehicle operation, a switch between at least two Setting states, wherein the damping device in a first setting state according to at least one first force-speed characteristic attenuates and in one second setting state according to at least one second force-velocity characteristic attenuates.
Die Dämpfeinrichtung kann also zumindest zwischen zwei Einstellzuständen umgeschalten werden, die an bestimmte Fahrsituationen optimal angepasst bereitgestellt werden können. Bei einem Kraftfahrzeug schwingt der Kraftfahrzeugaufbau üblicherweise niederfrequent und das Rad etwas höherfre quent, typischerweise um eine Zehnerpotenz in der Frequenz höher als der Kraftfahrzeugaufbau. Ist die Fahrsituation so, dass eher mit Schwingungen im Kraftfahrzeugaufbau zu rechnen sind, kann derjenige Einstellzustand der Dämpfeinrichtung gewählt werden, in dem die relativ geringe Dämpfkraft bereitgestellt wird. Dann kann die Stelleinrichtung zum Beeinflussen der ersten Feder besonders wirksam arbeiten, es kann also ein Elektromotor die Kraftfahrzeugaufbauschwingungen besonders wirksam dämpfen. Überfährt das Kraftfahrzeug eine relativ unebene, z. B. schlecht befestigte Bahn, ist verstärkt mit Radschwingungen zu rechnen. In diesem Falle sollte der Einstellzustand gewählt werden, bei dem die Dämpfeinrichtung die relativ höhere Dämpfkraft aufweist, damit die Radschwingungen wirksam unterdrückt werden. Damit wird ein Radspringen vermieden, und die Fahrsicherheit wird verbessert. Eine Steuereinrichtung kann das Umschalten im Fahrzeugbetrieb veranlassen, die Dämpfereinrichtung sollte dann Steuerbefehle empfangen können.The Damping device can therefore at least between two setting states be switched, which optimally adapted to certain driving situations can be provided. In a motor vehicle oscillates the motor vehicle body usually low frequency and the wheel slightly higher frequency, typically by a power of ten in frequency higher than the automobile body. is the driving situation so that more with vibrations in the vehicle body can be expected, that setting state of the damping device be chosen in which the relatively low damping force provided. Then the adjusting device can influence the first spring work very effectively, so it can be an electric motor dampen the vehicle body vibration particularly effective. About track the motor vehicle is a relatively uneven, z. B. poorly fortified Track, is expected to increase with wheel vibrations. In In this case, the setting state should be selected, in which the damping device, the relatively higher Dämpfkraft has, so that the wheel vibrations effectively be suppressed. This avoids cycling, and driving safety is improved. A control device can cause the switching in vehicle operation, the damper device should then be able to receive control commands.
Bevorzugt ist die Dämpfeinrichtung sogar regelbar, was dadurch ermöglicht wird, dass unterschiedliche Einstellzustände der Dämpfeinrichtung kontinuierlich ineinander übergehen (also ein ganzes Kraft-Geschwindigkeits-Kennfeld bereitgestellt wird). Eine Steuereinrichtung kann zum Zwecke einer Regelung dann den Einstellzustand präzise festlegen. Die Steuereinrichtung kann mit dem zentralen Steuergerät für das Gesamtfahrzeug identisch sein.Prefers the damping device is even controllable, thereby enabling is that different setting states of the damping device continuously merge into each other (ie a whole force-speed map provided). A control device can be used for the purpose of Control then set the setting state precisely. The Control device can with the central control unit for the entire vehicle will be identical.
Zwar sind hydraulische Dämpfer bekannt, in denen Einstellzustände kontinuierlich ineinander übergehen. Bevorzugt wird bei der vorliegenden Erfindung jedoch ein magnetorheologischer Dämpfer verwendet. Dieser hat den Vorteil, dass er auch bei höheren Frequenzen bis hin in den Eigenfrequenzbereich von Radschwingungen optimal dämpfen kann.Though Hydraulic dampers are known in which setting states continuously merge into each other. Preference is given at However, the present invention uses a magnetorheological damper. This has the advantage that it is synonymous with higher frequencies right up to the natural frequency range of wheel vibrations can dampen.
Typische Dämpfer verhalten sich nicht nur gemäß einer einzigen Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie, sondern es wird zwischen einer Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie bei Druckbeaufschlagung und einer Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie bei Zugbeaufschlagung unterschieden. Grund hierfür ist, dass eine Wirkflüssigkeit in den Dämpfern bei Druck und Zug über unterschiedliche Ventile läuft. Bevorzugt gibt es daher zu jedem Einstellzustand zwei Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinien, z. B. im ersten Einstellzustand bei Druck die erste Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie und bei Zug eine dritte Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie und im zweiten Einstellzustand bei Druck eine zweite Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie und bei Zug eine vierte Kraft- Geschwindigkeits-Kennlinie. Naturgemäß sollten sich die erste und die zweite Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie wie auch die dritte und die vierte Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie voneinander in zumindest einem Kennlinienbereich voneinander unterscheiden.typical Dampers do not just behave according to one single force-speed characteristic, but it will be between a force-velocity curve when pressurized and distinguished a force-velocity curve with Zugbeaufschlagung. The reason for this is that a working fluid in the dampers at pressure and train over different Valves are running. It is therefore preferable for each setting state two force-speed characteristics, z. B. in the first setting state at pressure the first force-speed characteristic and at train a third force-speed characteristic and in the second setting state on pressure a second force-velocity curve and at train a fourth force-velocity curve. Naturally should the first and the second force-velocity curve are like also the third and the fourth force-speed characteristic differ from each other in at least one characteristic range from each other.
Die Erfindung kann im Zusammenwirken mit aktiven Federungssystemen der eingangs beschriebenen Art verwirklicht werden, es wird also die Stelleinrichtung zum Beeinflussen in einer Reihenanordnung mit der ersten Feder zwischen Rad- und Kraftfahrzeugaufbau angeordnet, und durch die Stelleinrichtung zum Beeinflussen wird der Federfußpunkt verstellt. Dies kann insbesondere mittels eines Motors und eines Getriebes erfolgen, wobei der Motor von einer Steuereinrichtung ansteuerbar sein soll, was insbesondere im Rahmen einer Regelung geschehen soll. Die besagte Steuereinrichtung kann das zentrale Steuergerät für das gesamte Kraftfahrzeug sein. Die Erfindung ist bei beiden oben genannten Ausführungsformen ermöglicht, bei denen eine zweite Feder bereitgestellt wird, und zwar sowohl bei der Ausführungsform, bei der die Feder parallel zu der Stelleinrichtung zum Beeinflussen und damit in einer Reihenanordnung mit der ersten Feder zwischen dem Rad und dem Kraftfahrzeugaufbau angeordnet ist, als auch bei der Ausführungsform, bei dem die zweite Feder zwischen dem Rad und dem Kraftfahrzeugaufbau und parallel zu der Reihenanordnung aus erster Feder und Motor mit Getriebe angeordnet ist.The The invention can be used in conjunction with active suspension systems of be implemented in the manner described above, so it is the Control device for influencing in a series arrangement with the arranged first spring between wheel and vehicle body, and by the adjusting device for influencing the spring base is adjusted. This can in particular by means of a motor and a transmission take place, wherein the motor controlled by a control device what should be done, in particular, within the framework of a regulation. The said controller may be the central controller be for the entire motor vehicle. The invention is at allows both of the above embodiments, where a second spring is provided, both in the embodiment in which the spring is parallel to the Control device for influencing and thus in a series arrangement with the first spring between the wheel and the vehicle body is arranged, as well as in the embodiment in which the second spring between the wheel and the motor vehicle body and parallel arranged to the series arrangement of the first spring and engine with gearbox is.
Wie im Stand der Technik bei aktiven Federungssystemen bekannt, können die verwendeten Federn torsionsbelastete Stahlfedern sein.As known in the art in active suspension systems can the springs used be torsionally loaded steel springs.
Während im Stand der Technik regelbare Dämpfer nur zusammen mit passiven Federungssystemen verwendet werden und aktive Federungssysteme mit passiven Dämpfern verwendet werden, wird vorliegend ein regelbarer Dämpfer zusammen mit einem aktiven Federungssystem eingesetzt.While in the prior art adjustable damper only together with passive suspension systems are used and active suspension systems used with passive dampers, is present a controllable damper together with an active suspension system used.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobeifollowing preferred embodiments of the invention below With reference to the drawing, wherein
In
den
Zu
einem aktiven Federungssystem, wie es soeben erläutert
und dargestellt wurde, wird im Stand der Technik üblicherweise
ein passiver Dämpfer verwendet. Bei den in den
Die
aktive Federung ist also entweder mit einem schaltbaren bzw. konventionellen
regelbarem Dämpfer oder einem magnetorheologischen kontinuierlich
regelbaren Dämpfer kombinierbar. Solange Schwingungen des
Kraftfahrzeugaufbaus
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