Der Beitrag beschreibt eine auf Luftfedern und pneumatischen Muskeln basierende aktive Fahrerhauslagerung zur Schwingungsisolierung von Humanschwingungen. Das serienmäßig verbaute Konzept eines luftgefederten Fahrerhauses wurde so modifiziert, dass die nachteilige Wirkung des Seriendämpfers in vertikaler Richtung weitgehend entfällt und an Stelle dessen Dämpfungskräfte zur optimierten Schwingungsisolierung über aktive Luftfederelemente erzeugt werden. Zur bewegungsunabhängigen Erzeugung von Zugkräften wurden außerdem pneumatische Muskeln parallel geschaltet. Damit bei extremen Fahrmanövern die mechanischen Endanschläge der Luftfedern nicht touchiert werden, wurde eine Schwingfensterüberwachung im Phasenraum entworfen, die bedarfsabhängig Kräfte stellt, ohne hierbei den erzielten Komfort im Normalbetrieb zu mindern. Aussagekräftige Messergebnisse mit einem Versuchsfahrzeug zeigen, dass das für den Insassen erzielte Potenzial der Schwingungsminderung abhängig vom Fahrbahnprofil in einer Größenordnung von bis zu 40% liegt, was zur Verbesserung des Wohlbefindens der Fahrzeuginsassen und zur Steigerung der Konditionssicherheit des Fahrers beiträgt. Gleichzeitig konnte die Wirksamkeit des Konzeptes zur Schwingfensterüberwachung demonstriert werden, die ein Touchieren der mechanischen Endanschläge und die damit verbundene Schockbelastung sicher verhindert.
To reduce human body vibrations, an active cabin air suspension has been developed, whose actuators are based on standard single chamber air springs with removed dampers and whose damping forces are set by electronically adjusting the mass of air inside the air springs. Interfering vibrations affecting the passengers are actively reduced in the degrees of freedom for lifting, pitching and rolling by this approach. Based on measurements utilizing a fully equipped test truck, an analysis of potential has been carried out that demonstrates a perceptible vibration reduction while avoiding interfering relative motions. However, while performing dynamic driving maneuvers like heavy braking or starting off uphill, active tensile forces cannot be applied, owing to the working principle of the one chamber air spring actuators, with the result that the cabin is running against the mechanical limit stops. To prevent these shocks/impacts for passengers and vehicle, additional pneumatic muscles in parallel to the active air springs have been integrated into the active cabin air suspension, enabling a motion-independent pneumatic force control.
Reduzierung der Insassenbelastung bei extremen Fahrmanövern mit einem aktiv luftgefederten Nutzfahrzeug-Fahrerhaus
Reduction of human body vibrations during extreme maneuvers by an active cabin air suspension
VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung, VDI-Tagung Humanschwingungen - Human Vibrations, 5 ; 331-344
VDI-Berichte ; 2190
2013
14 Seiten, 7 Bilder, 17 Quellen
Conference paper
German