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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung, die betätigbar ist, um die Bewegung einer
Kabine eines Fahrzeugs relativ zu einem Rahmen des Fahrzeugs zu
steuern.
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Es ist bekannt, dass ein Fahrer eines
Fahrzeugs eine relativ hohe Empfindlichkeit für Schwenkbewegungen d. h. alternierende
Abwärts-
und Aufwärtsbewegungen
des Vorderteils des Fahrzeugs, besitzt. Luftfederungssitze waren
beim Reduzieren von hebenden und senkenden (vertikalen) Eingangsgrößen auf
den Fahrer des Fahrzeugs hilfreich. Jedoch waren Luftfederungssitze
beim Steuern von Schwenkbewegungen nicht sehr nützlich.
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Um Schwenkbewegungen zu steuern,
wurde vorgeschlagen, dass eine Luftfederung zwischen einem Rahmen
eines LKWs und einer Kabine des LKWs gelegen sein könnte. Eine
bekannte Vorrichtung zum Gebrauch beim Steuern von Schwenkbewegung
einer Kabine eines LKWs wird in
US 5 044 455 A offenbart, welche die Merkmale
des Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt. Darin sind die ersten und zweiten
Motorsteuerventile in einem Einwegkolbenventil (Servoventil) kombiniert,
das gebraucht wird zur gleichzeitigen Steuerung von Strömungsmitteldruck
in beiden Kammern eines Zylinders in einem Betätiger der Vorrichtung.
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DE
41 16 339 bezieht sich auf eine unter Druck stehende Strömungsmittelversorgungseinrichtung.
Eine elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe einer hydraulischen
Servolenkvorrichtung wird verwendet zum Liefern von unter Druck
stehendem Strömungsmittel
an einen Akkumulator und zu anderen Lasten. Ein 3/2-Wegesteuerventil
wird verwendet, um die Hydraulikpumpe zur Belieferung der Servolenkvorrichtung
in einer Schaltposition zu verbinden und zur Belieferung eines Akkumulators
und einer andern Last (oder Nutzer) in einer anderen Schaltposition.
Die andere Last könnte
eine Kupplungsbetätigungseinrichtung,
ein Kühlungsventilator,
ein Differentialblockiermechanismus, eine Niveausteuerungseinrichtung,
eine Betätigungseinrichtung
für das
Dach eines Kabriolets, eines Federungsssteuereinrichtung und/oder
ein ABS/ASR (Antiblockiersystem/Antirutschsteuerungs)System sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung sieht eine
Vorrichtung nach Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung können
aus den abhängigen
Ansprüchen
entnommen werden. Genau gesagt sieht die vorliegende Erfindung eine
neue und verbesserte Vorrichtung zum Gebrauch in einem Fahrzeug
vor, welches eine Fahrerkabine besitzt, die relativ zu einem Rahmen
des Fahrzeugs bewegbar ist. Die Vorrichtung umfasst einen Kabinenbewegungssteuerungsmotor,
der mit dem Rahmen des Fahrzeugs und der Kabine verbunden ist. Eine
Steuereinheit bewirkt Betrieb einer Motorsteuerventilanordnung ansprechend
auf eine Eingangsgröße von Sensoren,
die mit der Kabine und dem Rahmen des Fahrzeugs verbunden sind.
Die Motorsteuerventilanordnung bewirkt den Betrieb eines Kabinenbewegungssteuerungsmotors,
um der Bewegung der Kabine relativ zu dem Rahmen des Fahrzeugs entgegenzuwirken.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
eine Servolenkpumpe an dem Fahrzeug verwendet, um Strömungsmittel
zu der Motorsteuerventilanordnung zu liefern, die den Betrieb des
Kabinenbewegungssteuerungsmotors steuert. Zusätzlich liefert die Servolenkpumpe
Strömungsmittel
an einen Servolenkmotor, der betätigbar
ist, um lenkbare Fahrzeugräder
zu drehen.
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Die Motorsteuerventilanordnung umfasst
ein erstes Motorsteuerventil, um Strömungsmitteldruck zu steuern,
der zu einer ersten Zylinderkammer des Kabinenbewegungssteuerungsmotors
geleitet wird. Ein zweites Motorsteuerventil steuert Strömungsmitteldruck,
der zu einer zweiten Zylinderkammer des Kabinenbewegungssteuerungsmotors
geleitet wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die vorangegangenen und anderen Merkmalen
der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann des Gebietes, auf
das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Betrachten der
folgenden Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen offensichtlich werden, worin zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit lenkbaren Rädern und
einer Fahrerkabine, welche relativ zu einem Rahmen des Fahrzeugs
bewegbar ist; und
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2 eine
schematische Darstellung einer Kabinenbewegungssteuerungsanordnung,
die betätigbar
ist, um Bewegung der Fahrerkabine relativ zu dem Rahmen des Fahrzeugs
zu steuern.
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Beschreibung
eines speziellen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
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Ein Fahrzeug 10 (1) umfasst eine Fahrerkabine 12,
die mit einem Rahmen 14 eines Fahrzeugs verbunden und relativ
dazu beweglich ist. Die Fahrerkabine 12 ist von einer bekannten
Bauart und enthält
Steuermittel, um es einem Fahrer, der in der Kabine sitzt, zu ermöglichen,
das Fahrzeug zu fahren. Die Fahrersteuermittel umfassen ein Lenkrad 16,
das mit lenkbaren Fahrzeugrädern 18 verbunden ist.
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Das Lenkrad 16 ist mit einem
Servolenkmotor 20 (2)
verbunden. Der Servolenkmotor 20 ist mit den lenkbaren
Fahrzeugrädern 18 (1) verbunden und ist betätigbar,
um die lenkbaren Fahrzeugräder,
ansprechend auf die Drehung des Lenkrads 16, zu drehen.
Eine Servolenkpumpe 22 (2)
ist betätigbar,
um Servolenkströmungsmittel
von einem Reservoir 24 an den Servolenkmotor 20 zu
liefern. Die Servolenkpumpe 22 wird von dem Motor (nicht gezeigt)
des Fahrzeugs 10 angetrieben. Der Servolenkmotor 20 und
Servolenkpumpe 22 besitzen eine bekannte Bauart und Betriebsmodus.
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Gemäß einem der Merkmale der vorliegenden
Erfindung ist eine Kabinenbewegungssteueranordnung 30 (1) betätigbar, um die Bewegung der Fahrerkabine 12 relativ
zu dem Rahmen 14 des Fahrzeugs 10 zu steuern.
Die Kabinenbewegungssteueranordnung 30 ist zwischen einem
Rahmen 32 der Fahrerkabine 12 und dem Rahmen 14 des
Fahrzeugs angeordnet. Der Fahrerkabinenrahmen 32 ist schwenkbar
mit dem Rahmen 14 des Fahrzeugs an einer Schwenkverbindung 34 verbunden.
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Die Kabinenbewegungssteueranordnung 30 ist
betätigbar,
um die Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 relativ zu dem
Rahmen 14 des Fahrzeugs 10 zu reduzieren. Während bestimmter
Fahrzeugbetriebszustände
wird die Fahrerkabine 12 dazu neigen, um die Verbindung 34 mit
einer Schwenkbewegung zu schwenken, d. h. mit einer alternierend
sich nach unten senkenden und nach oben erhebenden Bewegung der
Fahrerkabine. Die Kabinenbewegungssteuerungsanordnung 30 wirkt
dagegen und minimiert dadurch die Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12.
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Die Kabinenbewegungssteuerungsanordnung 30 umfasst
einen Kabinenbewegungssteuerungsmotor 38 (2) und eine Feder 40, die mit
der Fahrerkabine 12 und Rahmen 14 des Fahrzeugs 10 verbunden
sind. Der Kabinenbewegungssteuerungsmotor 38 umfasst einen
Motorzylinder 44, der einen Kolben 46 umschließt. Der
Kolben 46 unterteilt den Motorzylinder 44 in untere
und obere Kammern 48 und 50 mit variablem Volumen.
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Der Kolben 46 besitzt eine
nach oben gerichtete Seitenoberfläche, die eine Fläche besitzt,
die zweimal so groß ist
wie eine nach unten gerichtete Seitenoberfläche des Kolbens. Deswegen wird
der Strömungsmitteldruck
in der oberen Kammer 50 mit variablem Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 gegen
eine Fläche
an dem Kolben 46 angelegt, die zweimal so groß ist wie
die Fläche, gegen
die der Strömungsmitteldruck
in der unteren Kammer 48 mit variablem Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors
angelegt wird.
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Ein Kabinenpositionssensor 54 liefert
ein Ausgabesignal, das als eine Funktion der Positionsvariationen
der Fahrerkabine 12 relativ zu dem Rahmen 14 des
Fahrzeugs variiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist der Kabinenpositionssensor 54 ein Linearspannungsdifferentialtransformator
von bekannter Bauart. Die Veränderungsrate
der Ausgabegröße von dem
Kabinenpositionssensor 54 bildet eine Anzeige für die Geschwindigkeit,
mit der sich die Fahrerkabine 12 relativ zu dem Rahmen 14 des
Fahrzeugs bewegt.
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Zusätzlich zu dem Kabinenpositionssensor 54 umfasst
die Kabinenbewegungssteuerungsanordnung 30 vordere und
hintere Beschleunigungsmesser 58 und 60. Der vordere
Beschleunigungsmesser 58 liefert eine Ausgabegröße, die
eine Anzeige bildet für
die Veränderungsrate
der Geschwindigkeit des Vorderteils der Fahrerkabine 12 des
Fahrzeugs 10. Der hintere Beschleunigungsmesser 60 liefert
eine Ausgabegröße, die
eine Anzeige bildet für
die Veränderungsrate
der Geschwindigkeit des Rückteils
der Fahrerkabine 12. Da die Fahrerkabine 12 schwenkbar
mit dem Rahmen 14 des Fahrzeugs verbunden ist, und zwar
benachbart zu dem vorderen Beschleunigungsmesser 58, entspricht
die Ausgabegröße des vorderen
Beschleunigungsmessers der Beschleunigung des Rahmens 14 des
Fahrzeugs. Da der hintere Beschleunigungsmesser 60 von
der Schwenkverbindung 34 zwischen der Fahrerkabine 12 und
dem Rahmen 14 des Fahrzeugs beabstandet ist, bildet die Differenz
der Ausgabegröße von dem
hinteren Beschleunigungsmesser und dem vorderen Beschleunigungsmesser
eine Anzeige für
die Ruckbeschleunigung der Fahrerkabine 12.
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Eine Motorsteuerventilanordnung 64 ist
betätigbar,
um den Betrieb des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 zu
steuern als eine Funktion der Ausgabegröße von dem Kabinenpositionssensor 54 und
den Beschleunigungsmessern 58 und 60. Eine Steuereinheit 66 ist
mit dem Kabinenpositionssensor 54, Beschleunigungsmessern 58 und 60 und Motorsteuerventilanordnung 64 verbunden.
Die Steuereinheit 66 bestimmt, ob die Ausgabegröße von dem
Kabinenpositionsensor 54 und den Beschleunigungsmessern 58 und 60 anzeigend für bevorstehende
Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 ist oder nicht. Wenn
die Steuereinheit 66 bestimmt, dass eine Schwenkbewegung
der Fahrerkabine 12 bevorsteht, bewirkt die Steuereinheit
den Betrieb von Motorsteuerventilanordnung 64 und Kabinenbewegungssteuerungsmotor 38,
um der drohenden Schwenkbewegung der Fahrerkabine entgegenzuwirken.
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Gemäß einem Merkmal der vorliegenden
Erfindung wird die Motorsteuerventilanordnung 64 mit Strömungsmittel
von dem Reservoir 24 durch die Servolenkpumpe 22 versorgt.
Dies ermöglicht
es, dass die vorhandene Servolenkpumpe 22 genutzt wird,
um Betriebsströmungsmitteldruck
an den Kabinenbewegungssteuerungsmotor 38 zu liefern.
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Gemäß einem anderen Merkmal der
vorliegenden Erfindung umfasst die Motorsteuerventilanordnung 64 ein
erstes Ventil, das durch die Steuereinheit 66 betätigbar ist,
um den Strömungsmitteldruck
zu steuern, der zu der unteren Kammer 48 mit variablem
Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 geleitet
wird. Ein zweites Ventil 72 ist betätigbar, um den Strömungsmitteldruck
zu steuern, der zu der oberen Kammer 50 mit variablem Volumen des
Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 geleitet wird. Die
ersten und zweiten Ventile 70 und 72 sind vom
Elektromagnet- bzw. Solenoidtyp und besitzen Betätiger 74 und 76,
die durch die Steuereinheit 66 erregbar sind.
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Erregung eines Betätigers 74 oder 76 bewirkt Bewegung
eines assoziierten Ventilkolben 78 oder 80, um
den Strömungsmitteldruck
zu variieren, der entweder zu den unteren oder oberen Kammern 48 oder 50 mit
variablem Volumen geleitet wird. Die Ventilkolben 78 und 80 sind
in die Anfangspositionen vorgespannt durch Federn 82 und 84.
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Wenn das Fahrzeug 10 gefahren
wird, wird ein Fahrer in der Kabine 12 das Lenkrad 16 drehen. Drehung
des Lenkrads 16 betätigt
ein bekanntes Servolenksteuerventil (nicht gezeigt), um den Betrieb des
Servolenkmotors 20 zu bewirken. Der Betrieb des Servolenkmotors 20 dreht
die lenkbaren Fahrzeugräder 18.
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Der Servolenkmotor 20 wird
unter dem Einfluss von Hochdruckströmungsmittel betrieben, das von
der Servolenkpumpe 22 geliefert wird. Strömungsmittel,
das von dem Servolenkmotor 20 herausgepumpt wird, wird
durch die ersten und zweiten Ventile 70 und 72 in
der Motorsteuerventilanordnung 64 zurück zu dem Reservoir 24 geleitet.
Die Ventile 70 und 72 befinden sich beide anfangs
in einem nicht betätigten
Zustand, indem Strömungsmittel
frei durch die Ventile zurück
zu dem Reservoir 24 geleitet werden kann.
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Es wird erwogen, dass das Fahrzeug
während
Betrieb des Fahrzeugs 10 Zustände erfahren wird, die dazu
neigen, eine Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 relativ
zu dem Rahmen 14 des Fahrzeugs zu verursachen. Wenn dies
auftritt, ermöglicht die
Eingangsgröße von den
Beschleunigungsmessern 58 und 60 es der Steuereinheit 66,
zu bestimmen, dass Betriebskräfte,
die gewöhnlich
die Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 induzieren, aufgetreten
sind. Die Betriebskräfte,
die gewöhnlich Schwenkbewegung
der Fahrerkabine induzieren, bewirken, dass der hintere Beschleunigungsmesser 60 eine
größere Beschleunigung
erfährt
als der vordere Beschleunigungsmesser 58 in entweder einer
Aufwärts-
oder einer Abwärtsrichtung.
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Wenn die Eingangsgröße von den
Beschleunigungsmessern 58 und 60 es der Steuereinheit 66 ermöglicht,
zu bestimmen, dass es eine bevorstehende Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 gibt, zeigt
die Ausgangsgröße von dem
Kabinenpositionssensor 54 an, ob diese bevorstehende Schwenkbewegung
in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn
um die Schwenkverbindung 34 sein wird. Wenn die bevorstehende
Schwenkbewegung in einer Richtung im Uhrzeigersinn um die Schwenkverbindung 34 ist,
wird die Ausgangsgröße von dem
Kabinenpositionssensor 54 eine leichte Bewegung der Fahrerkabine 12 nach
unten auf den Rahmen 14 des Fahrzeugs zu anzeigen. Ähnlich, wenn
es eine bevorstehende Bewegung der Fahrerkabine 12 gegen
den Uhrzeigersinn um die Schwenkverbindung 34 gibt, wird
die Ausgangsgröße von dem Kabinenpositionssensor 54 eine
leichte Bewegung der Fahrerkabine nach oben relativ zu dem Rahmen 14 des
Fahrzeugs anzeigen.
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Angenommen, dass die Ausgangsgröße von dem
Kabinenpositionssensor 54 und den Beschleunigungsmessern 58 und 60 so
ist, dass eine bevorstehende Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 nach
oben angezeigt wird, bewirkt die Steuereinheit 66 den Betrieb
des ersten Ventils 70 in der Motorsteuerventilanordnung 64,
um die untere Kammer 48 mit variablem Volumen in dem Kabinenbewegungssteuerungsmotor 38 unter
Druck zu setzen. Auf diese Weise bewirkt die Steuereinheit 66 den
Betrieb des Betätigers 74,
um den Ventilkolben 78 nach rechts, wie in 2 gesehen, zu bewegen. Dies blockiert teilweise
Strömungsmittelfluss
durch das erste Ventil 70. Die resultierende Erhöhung in
dem Strömungsmitteldruck,
der zu der unteren Kammer 48 mit variablem Volumen des
Kabinenbewegungssteuerungsmotor 38 geleitet wird, hilft
der Feder 40, der bevorstehenden Schwenkbewegung der Fahrerkabine 12 nach
oben zu widerstehen.
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Alternativ, wenn die Ausgangsgröße von dem
Kabinenpositionssensor 54 und Beschleunigungsmessern 58 und 60 so
ist, dass sie eine bevorstehend Schwenkbewegung der Fahrerkabine
nach unten anzeigt, bewirkt die Steuereinheit 66 den Betrieb
des zweiten Ventils 72 in der Motorsteuerventilanordnung
64, um die obere Kammer 50 mit variablem Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 unter
Druck zu setzen. Auf diese Weise bewirkt die Steuereinheit 66 den
Betrieb des Betätigers 76,
um den Ventilkolben 80, wie in 2 gesehen, nach rechts zu bewegen. Dies
blockiert teilweise den Strömungsmittelfluss
durch das zweite Ventil 72. Die resultierende Erhöhung in
dem Strömungsmitteldruck,
der zu der oberen Kammer 50 mit variablem Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 geleitet
wird, hilft der Feder 40, der bevorstehenden Schwenkbewegung
der Fahrerkabine nach unten zu widerstehen.
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Wenn das zweite Ventil 72 in
der Motorsteuerventilanordnung 64 betrieben wird, um die
obere Kammer 50 mit variablem Volumen des Kabinenbewe gungssteuerungsmotors 38 unter
Druck zu setzen, wird die untere Kammer 48 mit variablem
Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 ebenfalls
unter Druck gesetzt. Dies geschieht, da Einschränkung des Fließens von
Strömungsmittel von
dem zweiten Ventil 72 zu dem Reservoir 24 zu der Übertragung
von Strömungsmitteldruck
durch das erste Ventil 70 zu der unteren Kammer 48 mit
variablem Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 führt. Jedoch
besitzt die Seite des Kolbens 46, die zu der oberen Kammer 50 mit
variablem Volumen des Kabinenbewegungssteuerungsmotors 38 weist,
eine Oberflächengebiet,
das zweimal so groß ist
wie das Oberflächengebiet
der Seite des Kolbens, die zu der unteren Kammer 48 mit
variablem Volumen weist. Daher wird eine größere Kraft auf die obere Seite
des Kolbens 46 angelegt, als auf die untere Seite des Kolbens
angelegt wird, um eine Nettokraft vorzusehen, die der Schwenkbewegung
der Fahrerkabine 12 nach unten widersteht.