English

The thesis presents the mechatronic design of a novel, active vehicle suspension system where four actuators are integrated directly into every lateral control arm and generate a rotary motion. A crucial role is played by the novel valveless hydraulic actuator (cont-rolled by a displacement device) that is based on the principle of the reversible vane pump with subordinated pressure feedback. At first there will be an overview of active and semi-active vehicle suspension systems. For this purpose a new kind of classification using consistent definitions is suggested. It is a systematic, abstract, and extensible tool for the developer when it comes to conceiving new systems. Then the demands on the suspension system to be developed in the conception stage are detailed. A quarter-vehicle is employed for the model-based analysis. It is used for specifying the target system both in the time- and the frequency domain as well as for de-signing and analysing its functional structure. The subsequent model-based design of the spring actuator makes up another central part of the thesis, with dynamical and mechatronic functions of the actuator and their impact on the overall system being defined already at an early design stage. Due to the model-based studies and the methodical way of proceeding, it is possible to realise some constructive novelties that can be applied to reversible pumps in general. Du-ring the trial period, it is possible not only to prove the functionality but also to observe, measure, and mathematically describe some effects of an internal reset force which has so far nearly been ignored.

Deutsch

In der vorliegenden Arbeit wird der mechatronische Entwurf eines neuartigen aktiven Fahrzeugfederungssystems vorgestellt, bei dem vier Aktoren direkt in jeden Querlenker integriert sind und eine Drehbewegung erzeugen. Eine zentrale Rolle spielt der speziell für diese Anwendung entwickelte neuartige, ventillose (verdrängergesteuerte) hydraulische Aktor, der auf dem Prinzip der reversiblen Flügelzelle mit unterlagerter Druckrückführung basiert. Zunächst wird eine Übersicht über aktive und semiaktive Fahrzeugfederungssysteme gegeben. Dazu wird eine neue Klassifizierung mit durchgängigen Definitionen vorge-schlagen. Diese soll dem Entwickler bei der Konzipierung neuer Systeme als ein systema-tisches, abstraktes und erweiterbares Hilfsmittel dienen. Anschließend werden die Anforderungen an das neu zu entwickelnde Fahrzeugfederungssystem in der Konzeptionsphase erläutert. Zur modellgestützten Analyse dient ein Viertelfahrzeug. Damit wird das Zielsystem im Zeit- und im Frequenzbereich spezifiziert sowie dessen Funktionsstruktur entworfen und analysiert. Die anschließende modellbasierte Auslegung des Federungsaktors bildet einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit. Dabei werden schon in frühen Phasen des Entwurfs dynamische und mechatronische Funktionen des Aktors und deren Einfluss auf das Gesamtsystem festgelegt. Dank der modellbasierten Untersuchungen und der methodischen Vorgehensweise sind einige konstruktive Neuerungen entstanden, die sich allgemein auf reversible Pumpen übertragen lassen. Innerhalb der Prototypen-Testphase wurden nicht nur der Funktionsnachweis erbracht, sondern bisher kaum beachtete Effekte einer internen Rückstellkraft beobachtet, messtechnisch erfasst und mathematisch beschrieben.