DE10050568A1

DE10050568A1 - Verfahren und System zur schwimmenden Aufhängung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10050568A1
Application number: DE10050568A
Authority: DE
Inventors: David K Platner; Kurt A Burmeister; Thomas Hughes; Ragnar Ledesman; Steven R Miller; Mark P Reynolds; Monte G Williams
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Current assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2001-05-10
Also published as: GB2355238A; US6186257B1; GB0025007D0; GB2355238B

Abstract

Ein Verfahren und System zur schwimmenden Aufhängung eines oberen Fahrzeugteils gegenüber einem unteren Fahrzeugrahmen umfaßt eine Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung, die mit dem oberen Fahrzeugteil oder dem unteren Fahrzeugrahmen gekoppelt ist und den oberen Fahrzeugteil getrennt von dem unteren Fahrzeugrahmen frei schwimmend aufhängt. Mehrere Sensoren erfassen entsprechende straßenspezifische Eingangsdaten. Ein mit der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung und den mehreren Sensoren gekoppeltes elektronisches Steuergerät empfängt die straßenspezifischen Eingangsdaten und erzeugt Steuersignale zum Steuern der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung, um die Bewegung des oberen Fahrzeugteils gegenüber dem unteren Fahrzeugrahmen zu minimieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zur frei schwim menden Aufhängung oberer Fahrzeugteile gegenüber unteren Fahr zeugrahmen.

Die Aufhängung eines Fahrzeugs erlaubt es ihm, gleichmäßig über eine holperige Straße zu fahren. Die Räder können zwar auf und ab holpern, aber Federn zwischen den Radachsen und der Karosserie des Autos biegen sich und nehmen die Kraft der Stö ße auf. Damit ist sichergestellt, daß die Kraft der Stöße nicht auf die Fahrzeugkabine übertragen wird. Federn allein erzeugen eine Hüpfbewegung, so daß die Aufhängung auch Dämpfer enthält, die allgemein als Stoßdämpfer bekannt sind. Diese verlangsamen die Bewegung der Federn, um zu verhindern, daß das Fahrzeug und seine Insassen auf und ab hüpfen.

Gegenwärtige Aufhängungssysteme erfordern eine starre mechani sche Verbindung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Fahr zeugrahmen, wie in Fig. 1 sehr schematisch dargestellt ist. Normalerweise ist jedes Paar Räder 10 über eine Achse 12 mit einander gekoppelt, um den unteren Teil des Fahrzeugrahmens zu bilden. Natürlich haben Fahrzeuge mehrere Sätze von Achsen und Rädern. Der obere Fahrzeugteil 14 ist dann über den Rädern 10 und der Achse 12 mit Hilfe von Aufhängungselementen aufge hängt. Der obere Fahrzeugteil 14 ist normalerweise ferner mit wenigstens einer Achse 12 über die Lenkwelle 18 mechanisch verbunden, welche die Lenkung der Räder 10 in Reaktion auf die Drehung des Lenkrades 20 steuert. Nachdem jedoch viele Fahr zeugsysteme auf eine elektronische Steuerung, beispielsweise eine elektronische Lenkung, umgerüstet sind, werden keine starren Verbindungen mehr benötigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird ein Verfahren und ein System zur frei schwimmenden Aufhängung des Fahrzeugrahmens gegenüber den Rädern offenbart.

Eine Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung ist mit ei nem oberen Fahrzeugteil oder einem unteren Fahrzeugrahmen ei nes Fahrzeugs gekoppelt, um den oberen Fahrzeugteil getrennt von dem unteren Fahrzeugrahmen frei schwimmend aufzuhängen. Mehrere Sensoren erfassen entsprechende straßenspezifische Eingangsdaten. Ein elektronisches Steuergerät ist mit der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung und den Sensoren gekoppelt, um anhand der erfaßten straßenspezifischen Ein gangsdaten Steuersignale zu erzeugen, mit denen die Hauptvor richtung zur schwimmenden Aufhängung gesteuert wird, um die Bewegung des oberen Fahrzeugteils gegenüber dem unteren Fahr zeugrahmen zu minimieren. Das elektronische Steuergerät steu ert die Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung zwecks Steuerung einer Höhe zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung eine ein Luftpolster erzeugende Vorrichtung, die ein Luftpolster zwi schen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen bereitstellt. Das elektronische Steuergerät steuert in Reakti on auf die erfaßten straßenspezifischen Eingangsdaten eine Hö he des Luftpolsters.

Bei einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Hauptvor richtung zur schwimmenden Aufhängung eine elektromagnetische Vorrichtung, die ein elektromagnetisches Feld zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen erzeugt. Das elektronische Steuergerät steuert dabei dementsprechend eine Stärke des elektromagnetischen Feldes.

Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform sind mehrere Hauptvorrichtungen zur schwimmenden Aufhängung an verschiede nen Stellen zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen konzentriert, um bei der Steuerung der in Ver bindung mit dem Fahrzeug auftretenden dynamischen Kräfte eine rasche Reaktion auf die Steuersignale zu liefern.

Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen verständ lich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Fahr zeugaufhängungssystems;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Aufhängungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das System der vorliegenden Er findung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 2 zeigt ein System 30 mit der vorliegenden Erfindung. Das System 30 umfaßt ein Fahrzeug mit einem oberen Fahrzeugteil 32 und einem unteren Fahrzeugrahmen 34, wobei der untere Fahrzeu grahmen 34 aus Rädern 36 und dem Rahmenteil 38 besteht. Eine Hauptvorrichtung 40 zur schwimmenden Aufhängung ist mit dem unteren Fahrzeugrahmen 34 oder mit dem oberen Fahrzeugteil 32 verbunden, um ohne Verwendung starrer mechanischer Verbindun gen eine veränderliche Höhe zwischen dem oberen Fahrzeugteil 32 und dem unteren Fahrzeugrahmen 34 zu schaffen.

Bei der Hauptvorrichtung 40 zur schwimmenden Aufhängung kann es sich um eine ein Luftpolster erzeugende Vorrichtung han deln, die ein veränderliches Luftpolster zwischen dem oberen Fahrzeugteil 32 und dem unteren Fahrzeugrahmen 34 erzeugt, um den oberen Fahrzeugteil 32 getrennt von dem unteren Fahrzeu grahmen 34 frei schwimmend aufzuhängen. Alternativ kann die Hauptvorrichtung 40 zur schwimmenden Aufhängung eine elektro magnetische Vorrichtung sein, die ein veränderliches elektro magnetisches Feld zwischen dem oberen Fahrzeugteil 32 und dem unteren Fahrzeugrahmen 34 erzeugt.

Ein elektronisches Steuergerät 42 ist mit der Hauptvorrichtung 40 zur schwimmenden Aufhängung gekoppelt, um die veränderliche Höhe zwischen dem oberen Fahrzeugteil 32 und dem unteren Fahr zeugrahmen 34 zu steuern. Das elektronische Steuergerät 42 er zeugt Steuersignale, die entweder die Höhe des Luftpolsters oder die Stärke des elektromagnetischen Feldes steuern. Die Steuersignale werden in Reaktion auf straßenspezifische Ein gangsdaten 44 erzeugt, die von verschiedenen Sensoren wie zum Beispiel unter anderem einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Lenkradwinkelsensor und einem Sensor für die vertikale Beschleunigung erfaßt werden.

Um auf das Fahrzeug wirkende dynamische Kräfte, wie zum Bei spiel eine plötzliche oder extreme Bewegung zu beherrschen, sind gemäß Fig. 3 mehrere Hauptvorrichtungen 40 zur schwimmen den Aufhängung an verschiedenen Stellen 46 konzentriert. Diese konzentrierten Bereiche 46 liefern entweder einen stärkeren Luftstrom oder ein stärkeres elektromagnetisches Feld als im übrigen Bereich der Hauptvorrichtung 40 zur schwimmenden Auf hängung.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, umfaßt das System 30 ferner ein sogenanntes Steer-by-wire System 50. Ein Sensor und ein Sender 52, bei dem es sich um einen HF-Sender handeln kann, registriert Lenkeingangsdaten und überträgt die Ein gangsdaten von einem Lenkrad 53 zu einem zu der Achse 54 gehö rigen Lenksystemempfänger und -antrieb 55, um die Räder 36 oh ne mechanische Verbindung, d. h. auf drahtlosem Wege, in Dre hung zu versetzen. Das Lenksystem 50 ist schematisch darge stellt und an sich in der Technik bekannt. Der Einbau eines solchen Systems in das frei schwimmende System dieser Anmel dung ist jedoch einzigartig.

Es wurden nun bevorzugte Ausführungsformen offenbart. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, daß Modifikationen in den Rah men dieser Erfindung fallen würden. Die folgenden Ansprüche sollten also studiert werden, um den Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.

Claims

1. Verfahren zur schwimmenden Aufhängung eines Fahrzeugs mit einem oberen Fahrzeugteil und einem unteren Fahrzeugrahmen, wobei der obere Fahrzeugteil mit dem Fahrzeugrahmen über eine nicht starre Verbindung gekoppelt ist, enthaltend die folgen den Schritte:
Bereitstellen einer Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhän gung, die mit dem oberen Fahrzeugteil oder dem unteren Fahr zeugrahmen gekoppelt ist, um den oberen Fahrzeugteil getrennt von dem unteren Fahrzeugrahmen frei schwimmend aufzuhängen;
Erfassen mehrerer straßenspezifischer Eingangsdaten; und
Erzeugen von Steuersignalen anhand der erfaßten straßenspezi fischen Eingangsdaten zur Steuerung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung im Sinne einer Minimierung der Bewe gung des oberen Fahrzeugteils gegenüber dem unteren Fahrzeu grahmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung ferner die Steuerung einer Höhe zwischen dem oberen Fahrzeug teil und dem unteren Fahrzeugrahmen umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bereitstellung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Auf hängung ein Luftpolster zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen bereitgestellt wird und die Steue rung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung die Steuerung einer Höhe des Luftpolsters umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bereitstellung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Auf hängung ein elektromagnetisches Feld zwischen dem oberen Fahr zeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen bereitgestellt wird und die Steuerung der Vorrichtung zur schwimmenden Aufhängung die Steuerung einer Stärke des elektromagnetischen Feldes um faßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner mehrere Hauptvorrichtungen zur schwimmenden Aufhängung konzentriert an mehreren vorbestimmten Stellen zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen bereitge stellt werden, um eine rasche Reaktion auf die Steuersignale bei der Steuerung der in Verbindung mit dem Fahrzeug auftre tenden dynamischen Kräfte zu liefern.

6. System zur schwimmenden Aufhängung eines Fahrzeugs mit ei nem oberen Fahrzeugteil und einem unteren Fahrzeugrahmen, wo bei der obere Fahrzeugteil mit dem Fahrzeugrahmen über eine nicht starre Verbindung gekoppelt ist, enthaltend:
eine Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung, die mit dem oberen Fahrzeugteil oder dem unteren Fahrzeugrahmen gekoppelt ist, um den oberen Fahrzeugteil getrennt von dem unteren Fahr zeugrahmen frei schwimmend aufzuhängen;
mehrere Sensoren zur Erfassung mehrerer straßenspezifischer Eingangsdaten; und
ein mit der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung und den mehreren Sensoren gekoppeltes elektronisches Steuergerät zum Empfang der straßenspezifischen Eingangsdaten und zum Er zeugen von Steuersignalen zwecks Steuerung der Hauptvorrich tung zur schwimmenden Aufhängung im Sinne einer Minimierung der Bewegung des oberen Fahrzeugteils gegenüber dem unteren Fahrzeugrahmen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät bei der Steuerung der Hauptvorrich tung zur schwimmenden Aufhängung ferner eine Höhe zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen steuern kann.

8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung eine ein Luftpol ster erzeugende Vorrichtung ist, die ein Luftpolster zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen bereit stellt, und das elektronische Steuergerät bei der Steuerung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung ferner eine Höhe des Luftpolsters steuern kann.

9. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung eine elektroma gnetische Vorrichtung ist, die ein elektromagnetisches Feld zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrah men erzeugt, und daß das elektronische Steuergerät bei der Steuerung der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung ferner eine Stärke des elektromagnetischen Feldes steuern kann.

10. System nach Anspruch 6, das ferner mehrere Hauptvorrich tungen zur schwimmenden Aufhängung konzentriert an mehreren vorbestimmten Stellen zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen umfaßt, um beim Steuern der in Verbin dung mit dem Fahrzeug auftretenden dynamischen Kräfte eine ra sche Reaktion auf die Steuersignale zu liefern.

11. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ferner ein Lenkrad zum Lenken des Fahrzeugs und eine Antriebseinheit zum Drehen der Räder des Fahrzeugs nach Vorga be durch das Lenkrad umfaßt und das Lenkrad über eine drahtlo se Verbindung mit der Antriebseinheit verbunden ist.

12. Fahrzeug, das folgendes umfaßt:
einen oberen Fahrzeugteil;
einen unteren Fahrzeugrahmen, der über eine nicht starre Ver bindung mit dem oberen Fahrzeugteil verbunden ist;
eine Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung, um den obe ren Fahrzeugteil getrennt von dem unteren Fahrzeugrahmen frei schwimmend aufzuhängen;
mehrere Sensoren zur Erfassung mehrerer straßenspezifischer Eingangsdaten; und
ein elektronisches Steuergerät, das mit der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung und den mehreren Sensoren gekop pelt ist, um die straßenspezifischen Eingangsdaten zu empfan gen und Steuersignale zum Steuern der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung im Sinne einer Minimierung der Bewe gung des oberen Fahrzeugteils gegenüber dem unteren Fahrzeu grahmen zu erzeugen.

13. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät bei der Steuerung der Hauptvorrich tung zur schwimmenden Aufhängung ferner eine Höhe zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen steuern kann.

14. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung eine ein Luftpol ster erzeugende Vorrichtung ist, die ein Luftpolster zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen bereit stellt, und das elektronische Steuergerät beim Steuern der Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung ferner eine Höhe des Luftpolsters steuern kann.

15. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptvorrichtung zur schwimmenden Aufhängung eine elektroma gnetische Vorrichtung ist, die ein elektromagnetisches Feld zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrah men bereitstellt, und das Steuergerät beim Steuern der Haupt vorrichtung zur schwimmenden Aufhängung ferner eine Stärke des elektromagnetischen Feldes steuern kann.

16. Fahrzeug nach Anspruch 12, das ferner mehrere Hauptvor richtungen zur schwimmenden Aufhängung konzentriert an mehre ren vorbestimmten Stellen zwischen dem oberen Fahrzeugteil und dem unteren Fahrzeugrahmen umfaßt, um beim Steuern der in Ver bindung mit dem Fahrzeug auftretenden dynamischen Kräfte eine rasche Reaktion auf die Steuersignale zu liefern.

17. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Fahrzeugteil ein Lenkrad zum Lenken des Fahrzeugs umfaßt und der untere Fahrzeugrahmen eine Antriebseinheit zum Drehen der Räder des Fahrzeugs nach Vorgabe durch das Lenkrad umfaßt, wobei das Lenkrad über eine drahtlose Verbindung mit der An triebseinheit verbunden ist.