DE102008028676A1

DE102008028676A1 - Dämpferbetätigte aktive Rollsteuerung

Info

Publication number: DE102008028676A1
Application number: DE200810028676
Authority: DE
Inventors: Everett Farmington Hills Hall; James West Bloomfield Keane; Jeffrey Auburn Hills Lloyd
Original assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2009-01-08
Also published as: US7954826B2; JP4834035B2; US20080309031A1; CN101327724A; JP2008308161A

Abstract

Es wird ein Rollsteuersystem bereitgestellt, das erste und zweite Dämpfer jeweils mit einem Fluid enthält. Eine Pumpe verbindet die ersten und zweiten Dämpferfluide miteinander. Ein Motor ist mit der Pumpe verbunden. Ein Controller steht in Kommunikation mit dem Motor. Der Controller ist konfiguriert, den Motor zu befehlen, die Pumpe anzutreiben und Fluid als Reaktion auf ein Rollsignal in einer gewünschten Richtung zwischen den ersten und zweiten Aktuatoren zu transferieren. Die Pumpe liefert Fluid von einem der ersten und zweiten Dämpfer an den anderen der ersten und zweiten Dämpfer als Reaktion auf den Antrieb durch den Motor. Das Rollsteuersystem kann an Vorder- und Hinterachsen verwendet werden, um eine verbesserte Gesamtstabilität für das Fahrzeug bereitzustellen. Bei einem Beispiel wird ein üblicher Motor zum Antreiben erster und zweiter Pumpen verwendet, die jeweils mit der Vorder- und Hinterachse assoziiert sind.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein aktives Rollsteuersystem.
Rollsteuersysteme sind in Fahrzeugen verwendet worden, um die seitliche Stabilität des Fahrzeugs beispielsweise bei Kurvenfahrtmanövern zu verbessern. Eine typische Art von passivem Rollsteuersystem enthält einen mit einer Achse des Fahrzeugs assoziierten Querstabilisator. Der Querstabilisator verhindert ein übermäßiges seitliches Rollen beim Fahrzeugbetrieb. Um die Leistung und die Handhabung von Fahrzeugen zu verbessern, sind in Verbindung mit Querstabilisatoren halbaktive und aktive Rollsteuersysteme verwendet worden.
Halbaktive und aktive Rollsteuersysteme sind wegen der hohen Kosten der Systeme in der Regel im oberen Spektrum oder an Luxusfahrzeugen vorgesehen. Um die Kosten des Rollsteuersystems so zu reduzieren, dass es in eine größere Anzahl von Fahrzeugen eingebaut werden kann, sind die Rollsteuerkomponenten in existierende Federungskomponenten wie etwa Flüssigkeitsdämpfer integriert worden. Die Dämpfer oder Stoßdämpfer verlaufen zwischen den Federungskomponenten, die die Räder und die Fahrzeugkarosserie stützen. Bisher vorgeschlagene Dämpferrollsteuersysteme haben jedoch keinen gewünschten Leistungspegel geliefert. Weiterhin sind die vorgeschlagenen Dämpferrollsteuersysteme recht komplex und verwenden viele Komponenten, wodurch das System zu teuer wird.
Was benötigt wird, ist ein Rollsteuersystem mit verbesserter Leistung und reduzierten Kosten.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein offenbartes Rollsteuersystem enthält erste und zweite Dämpfer mit jeweils einem Fluid. Eine Pumpe verbindet die ersten und zweiten Dämpferfluide miteinander. Ein Motor ist mit der Pumpe verbunden. Ein Controller steht in Kommunikation mit dem Motor. Der Controller ist konfiguriert, den Motor zu befehlen, die Pumpe anzutreiben und Fluid als Reaktion auf ein Rollsignal in einer gewünschten Richtung zwischen den ersten und zweiten Aktuatoren zu transferieren. Die Pumpe liefert Fluid von einem der ersten und zweiten Dämpfer an den anderen der ersten und zweiten Dämpfer als Reaktion auf den Antrieb durch den Motor. Auf diese Weise wird ein aktives Rollsteuersystem in die Dämpfer integriert, was seine Kosten reduziert und dabei verbesserte Leistung liefert.
Das offenbarte Rollsteuersystem kann an Vorder- und Hinterachsen verwendet werden, um eine verbesserte Stabilität für das Fahrzeug zu liefern. Bei einem Beispiel wird ein üblicher Motor zum Antreiben erster und zweiter Pumpen verwendet, die jeweils mit der Vorder- und Hinterachse assoziiert sind.
Diese und weitere Merkmale der Anmeldung lassen sich am besten anhand der folgenden Spezifikation und Zeichnungen verstehen, wobei folgendes davon eine kurze Beschreibung ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften dämpferbetätigten aktiven Rollsteuersystems für ein Fahrzeug.
2 ist eine schematische Ansicht des allgemein in 1 gezeigten Rollsteuersystems mit einem ausfallsicheren Ventil.
3 ist eine schematische Ansicht des allgemein in 2 gezeigten Rollsteuersystems mit Kreuzkanälen, die Kammern der Dämpfer miteinander verbinden.
4 ist eine schematische Ansicht des allgemein in 1 gezeigten Rollsteuersystems, sowohl an Vorder- als auch Hinterachsen verwendet.
5 ist eine schematische Ansicht des allgemein in 4 gezeigten Rollsteuersystems, wobei ein gewöhnlicher Motor erste und zweite Pumpen antreibt.
6 ist eine schematische Ansicht des allgemein in 5 gezeigten Rollsteuersystems mit einer gewöhnlichen Pumpe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine schematische Ansicht eines Dämpferrollsteuersystems 10 ist in 1 gezeigt. Das Dämpferrollsteuersystem wird in einem Fahrzeug 12 verwendet, um die Gesamtstabilität des Fahrzeugs einschließlich seitlicher Stabilität während Fahrzeugwendemanövern zu verbessern.
Das Fahrzeug 12 enthält eine Räder 14 tragende erste Achse 15. Bei einem Beispiel sind die Räder 14a, 14b vordere linke und vordere rechte Räder. Der Ausdruck „Achse" sollte so verstanden werden, dass er andere Anordnungen außer einer starren Achse beinhaltet. Beispielsweise kann die Achse durch eine unabhängige McPherson-Beinanordnung, Steuerarm oder unabhängige Federungsgestänge bereitgestellt werden, bei denen keine einzelne Achse vorliegt, die zwischen den Rädern 14a, 14b verläuft.
Federn 18 verlaufen zwischen den Rädern 14a, 14b und dem Karosserierahmen 16 des Fahrzeugs 12. Erste und zweite Dämpfer 20a, 20b verlaufen jeweils zwischen der Achse 15 und dem Rahmen 16 und parallel zu den Federn 18. Die ersten und zweiten Dämpfer 20a, 20b enthalten jeweils einen in einem Zylinder 24 angeordneten Kolben 22. Ein Stab 26 verläuft von dem Kolben 22 aus, wie in der Technik bekannt ist. Der Kolben 22 enthält ein Ventil 28, das es einem Fluid selektiv gestattet, zwischen Kammern innerhalb des Zylinders 24 auf beiden Seiten des Kolbens 22 zu fließen, um eine Dämpfung gegenüber Eingabekräften F bereitzustellen, die von den Rädern 14a, 14b auf den Rahmen 16 übertragen werden. In dem Beispiel stehen Akkumulatoren 30a, 30b jeweils in Fluidkommunikation mit jedem der ersten und zweiten Dämpfer 20a, 20b, um überschüssiges Fluid aufzunehmen.
Die ersten und zweiten Dämpfer 20a, 20b werden verwendet, um dem Fahrzeug 12 während Fahrzeugmanövern verbesserte Stabilität und Rollsteuerung bereitzustellen, sowie die obenbeschriebene traditionelle Dämpfungsfunktion. Ein Fluidkanal 34 schneidet fluidisch erste Kammern 32a, 32b, die jeweils mit den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b assoziiert sind. Eine erste Pumpe 36, die in einem Beispiel bidirektional ist, ist fluidisch mit dem Fluidkanal 34 verbunden, um Fluid zwischen den ersten Kammern 32a, 32b zu pumpen. Die erste Pumpe 36 enthält erste und zweite Ausgänge 38, 40, die jeweils mit den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b assoziiert sind. Bei einem Beispiel treibt ein erster Motor 42, der ein Servomotor sein kann, die erste Pumpe 36 in einer gewünschten Richtung an. Insbesondere wird Fluid von einem der ersten und zweiten Dämpfer 20a, 20b je nach dem Rollzustand zu dem anderen transferiert, um das Fahrzeug 12 beispielsweise während Kurvenfahrtmanövern zu stabilisieren. Beispielsweise treibt der erste Motor 42 die erste Pumpe 36 in einer ersten Richtung an, um Fluid von der ersten Kammer 32b durch den zweiten Ausgang 40 und aus dem ersten Ausgang 38 in die erste Kammer 32a zu pumpen, um übermäßiges Rollen auf der Seite des Fahrzeugs mit dem ersten Dämpfer 20a zu verhindern.
Ein Controller 44 steht mit dem ersten Motor 42 in Kommunikation. Der Controller 44 empfängt ein Rollsignal von einem Rollsensor 46, wenn ein unerwünschter Rollzustand existiert. Der Controller 44 befiehlt dem ersten Motor 42 als Reaktion auf das Rollsignal, die erste Pumpe 36 in einer gewünschten Richtung zum Stabilisieren des Fahrzeugs 12 anzutreiben. Auf diese Weise stabilisiert das Dämpferrollsteuersystem 10 das Fahrzeug 12 aktiv und minimiert unerwünschte Rollzustände.
Um eine verbesserte Gesamtsteuerung des Dämpferrollsteuersystems 10 bereitzustellen, sind Drucksensoren 48a und 48b mit den ersten und zweiten Ausgängen 38, 40 assoziiert, um eine Rückkopplung an den Controller 44 zu liefern. Der Controller 44 steuert den ersten Motor 42 und die erste Pumpe 36, um einen gewünschten Differentialdruck auf geregelte Weise zwischen den ersten und zweiten Kammern 32a, 32b zu erreichen.
Im Fall eines Systemausfalls ist es wünschenswert, einen ausfallsicheren Zustand bereitzustellen, so dass Fluid daran gehindert wird, zwischen den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b zu fließen, was die Rollstabilität des Fahrzeugs 12 reduzieren würde. Bei einem Beispiel ist eine Bremse 49 mit dem ersten Motor 42 assoziiert, um eine Drehung der ersten Pumpe 36 zu verhindern, wodurch die erste Pumpe 36 effektiv hydraulisch verriegelt wird, um einen Transfer von Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b zu verhindern. Die Bremse 49 wird in einem Ausfallzustand von einem Controller 44 gesteuert.
Ein ähnliches Dämpferrollsteuersystem 110 ist in 2 gezeigt. Es wird jedoch ein zusätzliches und/oder alternatives ausfallsicheres verwendet. Bei dem gezeigten Beispiel ist ein ausfallsicheres Ventil 50a, 50b jeweils zwischen den ersten und zweiten Ausgängen 38, 40 und den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b angeordnet. Die ausfallsicheren Ventile 50a, 50b enthalten jeweils ein von einer Feder 56 in eine normalerweise geschlossene Position vorgespanntes Ventil 54. Ein Elektromagnet 52 steht in Kommunikation mit dem Controller 44. Dem Elektromagneten 52 wird befohlen, das Ventil 54 in eine offene Position zu öffnen, wenn der erste Motor 42 die erste Pumpe 36 antreibt, um während eines Rollzustands Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b zu transferieren. Im Fall eines Ausfalls spannt die Feder 56 das Ventil 54 in die geschlossene Position vor, wodurch in einem Ausfallzustand der Transfer von Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b verhindert wird.
Ein weiteres beispielhaftes Dämpferrollsteuersystem 210 ist in 3 gezeigt, das dem in 2 gezeigten Dämpferrollsteuersystem 110 ähnlich ist. Das Dämpferrollsteuersystem 210 enthält zusätzlich Kreuzkanäle 58a, 58b, um die gegenüberliegenden Kammern der ersten und zweiten Dämpfer 20a, 20b im Fall eines Ausfalls fluidisch zu verbinden, um das Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern 20a, 20b auszugleichen, so dass das Fahrzeug 12 nach einem Ausfall nicht in einer geneigten und möglicherweise instabilen Position verbleibt. Insbesondere ist die erste Kammer 32a des ersten Dämpfers 20a fluidisch durch das ausfallsichere Ventil 150a mit einer zweiten Kammer 60b des zweiten Dämpfers 20b verbunden, wenn das Ventil 154 durch die Feder 156 in die geschlossene Position vorgespannt ist. Analog ist die erste Kammer 32b des zweiten Dämpfers 20b fluidisch durch das ausfallsichere Ventil 150, wenn es sich in der geschlossenen Position befindet, mit einer zweiten Kammer 60a des ersten Dämpfers 20a verbunden.
Ein beispielhaftes Vierrad-Dämpferrollsteuersystem 310 ist in 4 gezeigt. Das Dämpferrollsteuersystem 310 enthält eine zweite Achse 66 mit damit assoziierten dritten und vierten Dämpfern 20c, 20d. Bei dem gezeigten Beispiel enthalten die dritten und vierten Dämpfer 20c, 20d jeweils assoziierte Akkumulatoren 30c, 30d und Drucksensoren 48c, 48d. Eine zweite Pumpe 62 wird von einem zweiten Motor 64 angetrieben, der mit dem Controller 44 in Kommunikation steht. Der erste und zweite Motor 42, 64 können die ersten und zweiten Pumpen 36, 62 unabhängig antreiben, um gegebenenfalls der ersten und zweiten Achse 15, 66 eine unterschiedliche Rollsteuerung zu liefern.
Um die mit dem Dämpferrollsteuersystem 310 assoziierten Komponenten und Ausgaben zu reduzieren, kann der erste Motor 42 zum Antreiben sowohl der ersten als auch zweiten bidirektionalen Pumpe 36, 62 verwendet werden, wie in dem Dämpferrollsteuersystem 410 in 5 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 6 kann der erste Motor 42 zum Antreiben der ersten bidirektionalen Pumpe 36 verwendet werden, die der ersten und zweiten Achse 15, 66 gemein ist. Beispielsweise sind Proportionalventile 70a, 70b jeweils zwischen jeder Seite der ersten und zweiten Achse 15, 66 angeordnet, um den Fluidfluss von der ersten bidirektionalen Pumpe 36 zur Hinterachse (zweiten Achse 66) zu drosseln. Zum Drosseln des Fluidflusses können andere variable oder feste Fluidflusseinrichtungen verwendet werden.
Wenngleich Ausführungsbeispiele offenbart worden sind, würde ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzbereich der Ansprüche fallen würden. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche untersucht werden, um ihren wahren Schutzbereich und Inhalt zu bestimmen.

Claims

Rollsteuersystem, umfassend: erste und zweite Dämpfer mit jeweils einem Fluid; eine Pumpe, die fluidisch zwischen die ersten und zweiten Dämpfer geschaltet ist; einen mit der Pumpe verbundenen Motor und einen in Kommunikation mit dem Motor stehenden Controller, wobei der Controller konfiguriert ist, den Motor als Reaktion auf ein Rollsignal zu befehlen, die Pumpe anzutreiben, wobei die Pumpe Fluid von einem der ersten und zweiten Dämpfer zu den anderen der ersten und zweiten Dämpfer als Reaktion auf den Antrieb durch den Motor in einer gewünschten Richtung liefert.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, umfassend eine Federung, wobei die Federung die ersten und zweiten Dämpfer enthält, wobei die ersten und zweiten Dämpfer konfiguriert sind, eingegebene Kräfte von Rädern zu empfangen.
Rollsteuersystem nach Anspruch 2, wobei jeder der ersten und zweiten Dämpfer einen in einem Zylinder angeordneten Kolben und einen sich von dem Kolben durch den Zylinder erstreckenden Stab enthält, wobei der Kolben den Zylinder in eine erste und zweite Kammer unterteilt, wobei die Pumpe Fluid von einer der ersten und zweiten Kammer des ersten Dämpfers zu einer der ersten und zweiten Kammer des zweiten Dämpfers transferiert.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, wobei jeder der ersten und zweiten Dämpfer einen Akkumulator in Fluidkommunikation damit enthält.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Pumpe erste und zweite Ausgänge enthält und ein Drucksensor in Kommunikation mit jedem der ersten und zweiten Ausgänge steht, wobei die Drucksensoren mit dem Controller kommunizieren, der konfiguriert ist, eine Druckrückkopplung zum Erreichen eines gewünschten Druckdifferentials zwischen den ersten und zweiten Dämpfern zu liefern.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, umfassend einen Rollsensor in Kommunikation mit dem Controller, wobei der Rollsensor das Rollsignal liefert.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, umfassend eine mit dem Motor assoziierte Bremse, wobei die Bremse mit dem Controller in Kommunikation steht und konfiguriert ist, als Reaktion auf einen Befehl von dem Controller in einem Ausfallzustand eine Bewegung der Pumpe zu verhindern.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, umfassend ein ausfallsicheres Ventil in Fluidkommunikation mit der Pumpe, wobei das ausfallsichere Ventil konfiguriert ist, einen Transfer von Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern als Reaktion auf einen Befehl von dem Controller in einem Ausfallzustand zu verhindern.
Rollsteuersystem nach Anspruch 8, wobei das ausfallsichere Ventil ein Ventil beinhaltet, das durch eine Feder in eine geschlossene Position vorgespannt ist, und einen Elektromagneten in Kommunikation mit dem Controller, wobei dem Elektromagneten befohlen wird, das Ventil zu öffnen, um den Transfer von Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern als Reaktion auf das Rollsignal zu gestatten.
Rollsteuersystem nach Anspruch 9, umfassend erste und zweite Kreuzleitungen, die fluidisch jeweils gegenüberliegende erste und zweite Kammern der ersten und zweiten Dämpfer in der geschlossenen Position verbinden.
Rollsteuersystem nach Anspruch 1, umfassend dritte und vierte Dämpfer und eine zweite Pumpe, fluidisch zwischen die dritten und vierten Dämpfer geschaltet zum selektiven Transferieren von Fluid zwischen den dritten und vierten Dämpfern.
Rolsteuersystem nach Anspruch 11, umfassend einen mit der zweiten Pumpe verbundenen zweiten Motor, wobei der Controller mit dem zweiten Motor in Kommunikation steht und konfiguriert ist zum Antreiben der zweiten Pumpe in einer anderen gewünschten Richtung als Reaktion auf das Rollsignal.
Rollsteuersystem, umfassend: einen ersten Satz mit ersten und zweiten Dämpfern und einen zweiten Satz mit dritten und vierten Dämpfern; erste und zweite Pumpen jeweils fluidisch an den ersten und zweiten Satz angeschlossen; einen mit der ersten und zweiten Pumpe verbundenen gewöhnlichen Motor und einen Controller in Kommunikation mit dem Motor, wobei der Controller konfiguriert ist, den Motor als Reaktion auf ein Rollsignal zu befehlen, wobei die erste und zweite Pumpe jeweils ein Fluid zwischen den ersten und zweiten Dämpfern und zwischen den dritten und vierten Dämpfern in gewünschten Richtungen als Reaktion auf den Antrieb durch den Motor bereitstellen.
Rollsteuersystem nach Anspruch 13, umfassend eine Vorder- und Hinterachse entsprechend dem ersten und zweiten Satz.