DE8526345U1 - Device for damping the vertical movement of an air-sprung vehicle - Google Patents
Device for damping the vertical movement of an air-sprung vehicleInfo
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Description
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ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1
Elektronisch gesteuerte Dämpfung
Stand der Technik Electronically controlled damping
State of the art
Die Erfindung geht aus von einem System zur Dämpfung von Vertikalbewegungen von luftgefederten Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a system for damping vertical movements of air-sprung motor vehicles according to the preamble of the main claim.
Bekannt ist bereits eine Vorrichtung zur Dämpfung von Vertikalbewegungen eines Kraftfahrzeugs, bei welcher der Druck im Luftfedersystem und damit der Beladungszustand des Fahrzeuges zur Steuerung der Dämpfung herangezogen wird. Zu die-") sem Zweck sind Luftfeder und Dämpfer im Inneren miteinander verbunden und im Stoßdämpfer ist ein druckabhängiges, rein mechanisch angesteuertes Stellglied untergebracht. Ziel dieser Vorrichtung ist es, eine lastabhängige Regelung der Dämpfung zu erreichen und auf diese Weise die unerwünschte Änderung der Dämpfungswirkung je nach Belastung des Fahrzeuges, wie sie bei konstanter Dämpfereinstellung auftritt, zu verhindern. A device for damping vertical movements of a motor vehicle is already known, in which the pressure in the air spring system and thus the loading state of the vehicle is used to control the damping. For this purpose, the air spring and damper are connected to each other internally and a pressure-dependent, purely mechanically controlled actuator is housed in the shock absorber. The aim of this device is to achieve load-dependent control of the damping and in this way to prevent the undesirable change in the damping effect depending on the load on the vehicle, as occurs with a constant damper setting.
Der Nachteil einer solchen Vorrichtung Desteht darin, daß kurzzeitig oder periodisch auftretende Drehungen des Fahvzeugaufbaues um die Fahrzeuglängsachse j wie sie etwa beiThe disadvantage of such a device is that short-term or periodic rotations of the vehicle body around the vehicle’s longitudinal axis j, such as those that occur in
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Wankbewegungen, insbesondere bei Lastkraftwagen und Omnibussen, auftreten können, nicht in geeigneter Weise gedämpft werden. Der Grund hierfür liegt in der Dämpfungscharakteristik eines solchen Systems: Zur Erzeugung einer der Fahrzeugbelastung proportionalen Dämpfungskennlinie arbeitet das System in einem linearen Zusammenhang zwischen dem Druck in der Luftfederung und der Dämpfung. Ein solcher linearer Zusammenhang erweist sich aber zur Dämpfung von Wankbewegungen großer Kraftfahrzeuge als ungeeignet.Rolling movements, which can occur particularly in trucks and buses, cannot be dampened in an appropriate manner. The reason for this lies in the damping characteristics of such a system: To generate a damping characteristic that is proportional to the vehicle load, the system works in a linear relationship between the pressure in the air suspension and the damping. However, such a linear relationship proves to be unsuitable for damping rolling movements in large vehicles.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsg^rnäße Dämpfungssystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, mittels einer elektronischen Steuereinheit eine auf die jeweilige Wankbewegung des Fahrzeuges abgestimmte optimale Dämpfung zu ermitteln und diese mittels eines Stellgliedes an den Dämpfungselementen einzustellen. Diese wankabhängige Dämpfung wird einer rein belastungsabhängigen Grunddämpfung überlagert.The damping system according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage of using an electronic control unit to determine an optimal damping that is tailored to the respective rolling motion of the vehicle and to adjust this using an actuator on the damping elements. This roll-dependent damping is superimposed on a purely load-dependent basic damping.
/- Die Einstellung der lastabhängigen Grunddämpfung kann dabei/- The setting of the load-dependent basic damping can be
entweder mechanisch-pneumatisch und damit in einer dem Stand der Technik entsprechenden Weise oder aber ebenfalls durch das von der elektronischen Steuereinheit angesteuerte Stellglied im Dämpfungselement erfolgen. Im letzteren Fall wird der den Belastungszustand wiedergebende Druck im Luftfederungssystem durch einen Drucksensor ermittelt.either mechanically-pneumatically and thus in a manner that corresponds to the state of the art or also by the actuator in the damping element controlled by the electronic control unit. In the latter case, the pressure in the air suspension system that reflects the load state is determined by a pressure sensor.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen «und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems zur Fahrzeugdämpfung möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the system for vehicle damping specified in the main claim.
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So kann es vor allem bei Nutzfahrzeügen mit hohem Gewichtsschwerpunkt vorteilhaft sein, zusätzlich die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus um seine horizontale Querachse, wie sie bei Nickbewegungen auftreten* auszuwerten und daiftit die Dämpfungscharakteristik zu beeinflussen. For example, it can be advantageous, especially for commercial vehicles with a high center of gravity, to also evaluate the movements of the vehicle body around its horizontal transverse axis, as they occur during pitching movements*, and thus influence the damping characteristics.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichv nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
Figur 1 und Figur 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftfederung.Figure 1 and Figure 2 each show an embodiment of an air suspension according to the invention.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Figur 1 zeigt einen Druckbehälter 1, welcher über eine Vorratsleitung 2 mit über Magnetventile 3 getrennt mit Druckluft beaufschlagbaren Druckluftleitungen T verbunden ist. Die Betätigung der Magnetventile erfolgt in,Abhängig- , keit vom jeweiligen Fahr- und Belastungszustand über Hand oder mittels elektrischer Ansteuerung durch eine elektronische Steuereinheit 12. Die Druckluftleitungen T enden andererseits in Luftfederelementen 8. Die Luftfederelemente 8, welche beispielsweise als Federbälge ausgeführt sind, befinden sich in nicht dargestellter Weise jeweils zwischen Achse und Aufbau des Fahrzeuges. Ebenfalls zwischen Achse und Aufbau des Fahrzeuges befindet sich, mit beiden Bauteilen verbunden, jeweils ein Dämpfungselement 9» Das in der Zeichnung nicht genauer dargestellte Dämpfungselement 9 besitzt in seinem Gehäuse beispielsweise einen, zwei Kammern miteinander verbindenden ersten Überströmquerschnitt,Figure 1 shows a pressure vessel 1, which is connected via a supply line 2 to compressed air lines T which can be separately pressurized with compressed air via solenoid valves 3. The solenoid valves are actuated manually or by means of electrical control by an electronic control unit 12, depending on the current driving and load conditions. The compressed air lines T also end in air spring elements 8. The air spring elements 8, which are designed as bellows, for example, are located between the axle and the body of the vehicle in a manner not shown. Also located between the axle and the body of the vehicle, connected to both components, is a damping element 9. The damping element 9, which is not shown in detail in the drawing, has in its housing, for example, a first overflow cross-section connecting two chambers to one another.
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_ 1). _ R, 20218_ 1). _ R, 20218
weitster veränderbar und dadurch die Dämpfungswirkung des Dämpfungselementes 9 variierend ausgeführt ist. Die Steuerung der Große des ersten Überströmquerschnittes und damit der Dämpfung erfolgt pneumatisch durch ein vom Druck in der Druckluftleitung 7 beaufschlagtes,beispielsweise innerhalb des Dämpfungselementes liegendes druckempfindliches Stellorgan, welches durch eine Verbindungsleitung 10 mit der Druckluftleitung 7 in Verbindung steht, und zwar in der Weise, daß das druckempfindliche Stellorgan mit zunehmenden O Druck in der Druckluftleitung 7 die Größe des Überströmquerechnittes verringert. Im Dämpfungselement 9 befindet sich außer dem durch das druckempfindliche Stellorgan gesteuerten ersten Überströmquerschnitt ein parallel hierzu geschalteter zweiter Überströmquerschnitt, welcher ebenfalls veränderlich ist und dessen Größe durch ein elektrisches Stellorgan gesteuert wird. Die Ansteuerung des elektrischen Stellorgans erfolgt durch die elektronische Steuereinheit 12, welche weiterhin mit mindestens zwei beiderseits der Fahrzeuglängsachse angeordneten Wegsensoren 13, 13' in Verbindung steht sowie mit mindestens einem weiteren Wegsensor 2U, welcher sich zwischen Fahrzeugaufbau und einer Achse befindet, welche sich, in Fahrtrichtung gesehen, vor oder hinter jenen Achsen befindet, an denen die Wegsensoren 13, 13' angreifen. Die Wegsensoren 13, 13' und 2k messen - beispielsweise auf induktive Weise oder potentiometrisch - den Abstand zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugachse. Der Begriff der Fahrzeugachse ist hier weit zu fassen, er schließt beispielsweise auch Teile des Fahrwerks ein.can be varied to the greatest extent possible and the damping effect of the damping element 9 is thus designed to vary. The control of the size of the first overflow cross-section and thus of the damping is carried out pneumatically by a pressure-sensitive actuator which is acted upon by the pressure in the compressed air line 7, for example located within the damping element, and which is connected to the compressed air line 7 by a connecting line 10, in such a way that the pressure-sensitive actuator reduces the size of the overflow cross-section as the pressure in the compressed air line 7 increases. In the damping element 9, in addition to the first overflow cross-section controlled by the pressure-sensitive actuator, there is a second overflow cross-section connected in parallel to it, which is also variable and whose size is controlled by an electrical actuator. The electrical actuator is controlled by the electronic control unit 12, which is also connected to at least two displacement sensors 13, 13' arranged on both sides of the vehicle's longitudinal axis, as well as to at least one further displacement sensor 2U, which is located between the vehicle body and an axle which, viewed in the direction of travel, is located in front of or behind those axles on which the displacement sensors 13, 13' are applied. The displacement sensors 13, 13' and 2k measure - for example inductively or potentiometrically - the distance between the vehicle body and the vehicle axle. The term "vehicle axle" is to be interpreted broadly here, and also includes, for example, parts of the chassis.
■ Die durch die Wegsensoren 13, 13' und 2k erfaßten Wegsignale werden in der elektronischen Steuereinheit 12 in Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignale umgewandelt und erlauben dadurch eine Auswertung der Wankbewegungen des■ The travel signals recorded by the travel sensors 13, 13' and 2k are converted into speed and acceleration signals in the electronic control unit 12 and thus allow an evaluation of the rolling movements of the
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Fahrzeugaufbaus. Vorteilhafterweise ist die elektronische Steuereinheit 12 in der Weise ausgelegt, daß sie von einer Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus dann ausgeht, wenn von zwei, beiderseits der Fahrzeuglängsachse angeordneten Wegyensoren 13 gegenläufige Wegsignale ausgehen. Die Ansteuerung des den zweiten Überströmquerschnitt beeinflussenden elektrischen Stellorgans durch die elektronische Steuereinheit 12 und damit die Steuerung der Dämpfungskennung kann in der Weise erfolgen, daß in der elektronischen jj O Steuereinheit 12 zwischen Eingangssignal (von den Wegsensoren links und rechts) und dem allen elektrischen Stellorganen in gleicher Größe zugewiesenen Ausgangssignal ein linearer, degressiver, progressiver oder beliebiger anderer Zusammenhang gebildet wird.Vehicle body. The electronic control unit 12 is advantageously designed in such a way that it assumes a rolling movement of the vehicle body when opposing path signals are emitted from two path sensors 13 arranged on either side of the vehicle's longitudinal axis. The control of the electrical actuator influencing the second overflow cross-section by the electronic control unit 12 and thus the control of the damping characteristic can be carried out in such a way that a linear, degressive, progressive or any other desired relationship is formed in the electronic control unit 12 between the input signal (from the path sensors on the left and right) and the output signal assigned to all electrical actuators in the same size.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform zeigt Figur 2. Die im Vergleich zu Figur 1An advantageous further development of the embodiment shown in Figure 1 is shown in Figure 2. Compared to Figure 1,
in gleicher Weise wirkenden Bauteile tragen die gleichen 8
Bezugszeichen.Components acting in the same way carry the same 8
reference symbols.
Diese zweite Ausführungsform weist kein in das Dämpfungs-& element integriertes, druckempfindliches Stellorgan auf.This second embodiment does not have a pressure-sensitive actuator integrated into the damping element.
Das hier mit dem Bezugszeichen 20 gekannzeichnete Dämpfungselement besitzt daher nur ein elektrisches Stellorgan, welches in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform auf einen zwei Kammern miteinander verbindenden Überströmquerschnitt, diesen variierend, einwirkt und damit die Kennung der Dämpfung beeinflußt. Zur Aufnahme des Beladungszustandes des Kraftfahrzeuges befindet sich an mindestens einer Druckluftleitung 7 ein Drucksensor 21, welcher ein vom Druck in der Druckluftleitung abhängiges Signal erzeugt und dieses an die elektronische Steuereinheit 12 weitergibt. Innerhalb der elektronischen Steuereinheit 12 wirdThe damping element identified here with the reference number 20 therefore has only one electrical actuator, which in the same way as in the first embodiment acts on a cross-section connecting two chambers, varying it, and thus influences the damping characteristic. To record the loading state of the motor vehicle, a pressure sensor 21 is located on at least one compressed air line 7, which generates a signal dependent on the pressure in the compressed air line and passes this on to the electronic control unit 12. Within the electronic control unit 12
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dieses druckabhängige Signal den von den Wegsensoren '.3, 13' und 2k gebildeten, wegabhängigen Signalen überlagert und hieraus ein Wert ermittelt, welcher den einzelnen elektrischen Stellorganen innerhalb der Dämpfungselemente 20 zugewiesen wird.This pressure-dependent signal is superimposed on the position-dependent signals generated by the position sensors '.3, 13' and 2k and a value is determined therefrom which is assigned to the individual electrical actuators within the damping elements 20.
Der mindestens eine zusätzliche Wegsensor 2k, welcher bei bekannten Systemen zur Luftfederung nur der Niveauregulierung der nicht durch die Wegsensoren 13 und 13' erfaßv ten Achsen dient und zumeist an der Vorderachse des Fahrzeuges angreift, kann noch eine vorteilhafte, die Anpassung der Fahrzeugdämpfung an die jeweilige Bewegung des Fahrzeugaufbaus nochmals verbessernde Funktion erfüllen: Durch zusätzliche Auswertung des Wegsignals des Wegsensors 2k und Vergleich der Größe dieses Signals mit der Größe jener Signale, welche die beiderseitig der Fahrzeuglängsachse angebrachten Wegsensoren 13 und 13' liefern, ist eine Aussage über die Bewegung des Fahrzeugaufbaus in Längsrichtung möglich, eine Bewegung, wie sie beispielsweise bei Nickschwingungen auftritt. In ähnlicher Weise wie bei den Wankschwingungen läßt sich damit auch bei Nickschwingungen ein den elektrischen Stellorganen in den Dämpfungselementen 9 bzw. 20 zugewiesenes Steuersignal durch die elektronische Steuereinheit 12 ermitteln. Vorteilhafterweise ist das System in der Weise ausgelegt, daß es von einer Nickbewegung dann ausgeht, wenn von den beiderseits der Fahrzeugläiigsachse angeordneten Wegsensoren 13 und 13' einerseits und dem mindestens einen weiteren Wi andererseits gegenläufige Wegsignale ausgehen.The at least one additional travel sensor 2k, which in known air suspension systems only serves to regulate the level of the axles not detected by the travel sensors 13 and 13' and usually acts on the front axle of the vehicle, can fulfill an advantageous function that further improves the adaptation of the vehicle damping to the respective movement of the vehicle body: By additionally evaluating the travel signal of the travel sensor 2k and comparing the size of this signal with the size of the signals provided by the travel sensors 13 and 13' mounted on both sides of the vehicle's longitudinal axis, it is possible to make a statement about the movement of the vehicle body in the longitudinal direction, a movement such as occurs, for example, in the case of pitching vibrations. In a similar way to the rolling vibrations, a control signal assigned to the electrical actuators in the damping elements 9 and 20 can thus also be determined by the electronic control unit 12 in the case of pitching vibrations. Advantageously, the system is designed in such a way that it assumes a pitching movement when opposing path signals emanate from the path sensors 13 and 13' arranged on both sides of the vehicle's longitudinal axis on the one hand and from the at least one further Wi on the other.
einerseits und dem mindestens einen weiteren Wegsensor 2k |on the one hand and at least one further displacement sensor 2k |
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