DE102006053295B4

DE102006053295B4 - Verfahren zur Ansteuerung eines semiaktiven oder aktiven Schwingungsdämpfers eines Rades im Fahrwerk eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006053295B4
Application number: DE102006053295.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bogner; Dr. Jautze Marcus; Dr. Hauke Mirco
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: DE102006053295A1

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines semiaktiven oder aktiven Schwingungsdämpfers eines Rades im Fahrwerk eines Fahrzeugs, wobei die Dämpfer-Charakteristik in Abhängigkeit von der vertikalen Radbeschleunigung eingestellt wird, wobei unter Berücksichtigung der näherungsweise ermittelten radindividuellen Masse des Fahrzeugs sowie der aufgrund Vertikalbeschleunigungen des Rades sowie des Fahrzeug-Aufbaus in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte laufend direkt oder in Form einer Ersatzgröße indirekt die Radlast beobachtet wird, und wobei dann, wenn die Radlast oder die genannte Ersatzgröße für eine gewisse Zeitspanne in einem kritischen Wertebereich liegt, zumindest einer der Schwingungsdämpfer für eine gewisse Zeitspanne oder für eine gewisse Wegstrecke zumindest annähernd maximal hart eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als kritischer Wertebereich angesehen wird, dass sich die Radlast nahe dem Wert „Null” bewegt, woraufhin zumindest der diesem Rad zugeordnete Schwingungsdämpfer maximal hart eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines semiaktiven oder aktiven Schwingungsdämpfers eines Rades im Fahrwerk eines Fahrzeugs, wobei die Dämpfer-Charakteristik in Abhängigkeit von der vertikalen Radbeschleunigung eingestellt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zum technischen Umfeld wird neben der DE 39 30 517 A1 und der DE 44 30 364 B4 auf folgende Schriften und dabei insbesondere auf die DE 41 40 270 A1 verwiesen:
Die DE 44 08 292 A1 beschreibt eine Ansteuerung eines hydraulischen Stossdämpfers zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Rad mit einem Betätigungsglied für die Einstellung der Dämpfung zumindest in der Zugstufe, wobei die Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie in Vertikalrichtung erfasst wird und geschwindigkeitsabhängig für die Zugstufe eine höhere Dämpfung als für die Druckstufe eingestellt wird.
Die DE 43 33 347 A1 befasst sich mit der Einstellung der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Vertikalgeschwindigkeit der Vorderräder eines Fahrzeugs an den Hinterrädern.
Die DE 37 37 760 A1 beschreibt ein Verfahren zum Optimieren der Fahreigenschaften eines Fahrzeuges durch Bestimmen der momentanen Radlastkraft mittels einer Kraftmessvorrichtung, die auf jedes der Räder eines Fahrzeugs wirkt, woraufhin der Bodenabstand der Fahrzeugkarosserie auf ein gewünschtes Maß eingestellt wird.
Schließlich beschreibt die zur Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 herangezogene DE 41 40 270 A1 ein Verfahren zur Fahrwerkregelung, wonach während Brems- und/oder Beschleunigungsmanövern die Rad-Aufhängungssysteme derart betätigt werden, dass an jeder Radeinheit die momentane Normalkraft zwischen Reifen und Fahrbahn, d. h. die Radlast in Richtung ihres größtmöglichen Wertes beeinflusst wird.
Semiaktive oder aktive Schwingungsdämpfer sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und bspw. auch in der genannten Schrift kurz beschrieben. Mit derartigen Schwingungsdämpfern lässt sich grundsätzlich eine für die jeweilige Fahrsituation günstige Dämpfercharakteristik einstellen, d. h. ob der Schwingungsdämpfer eher hart oder eher weich ist, d. h. ob Vertikal-Schwingungen des jeweiligen dem Schwingungsdämpfer zugeordneten Rades mehr oder weniger stark bedämpft werden. Grundsätzlich bekannt ist es, die Dämpfercharakteristik in Abhängigkeit von unterschiedlichen Randbedingungen gezielt einzustellen, so insbesondere in Abhängigkeit von der Vertikalbeschleunigung des zugehörigen Rades, aber auch von der Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung des Fahrzeugs sowie von dessen Fahrgeschwindigkeit (vgl. bspw. die DE 44 30 364 B4 ).
Weitere Verbesserungen an einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass unter Berücksichtigung der näherungsweise ermittelten radindividuellen Masse des Fahrzeugs sowie der aufgrund Vertikalbeschleunigungen des Rades sowie des Fahrzeug-Aufbaus in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte laufend direkt oder in Form einer Ersatzgröße indirekt die Radlast beobachtet wird, und dass dann, wenn die Radlast oder die genannte Ersatzgröße für eine gewisse Zeitspanne in einem kritischen Wertebereich liegt, zumindest einer der Schwingungsdämpfer für eine gewisse Zeitspanne oder für eine gewisse Wegstrecke im wesentlichen maximal hart eingestellt wird, wobei als ein kritischer Wertebereich angesehen wird, dass sich die Radlast nahe dem Wert „Null” bewegt, woraufhin zumindest der diesem Rad zugeordnete Schwingungsdämpfer maximal hart eingestellt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Hier wird eine im wesentlichen radindividuelle Radlast-Überwachung vorgeschlagen, wobei der Begriff „Radlast” für die zwischen dem Rad und der Fahrbahn übertragene Kraft in Vertikalrichtung steht. Ein äußerst genaues Ergebnis könnte dabei erhalten werden, wenn bspw. auf Radlast-Sensoren oder dgl. zugegriffen werden könnte, die bspw. im Radlager oder im Rad-Reifen des jeweiligen Rades angeordnet sein könnten. Für einen Einsatz in Großserie ist jedoch zumindest derzeit diese Lösung unwirtschaftlich, weshalb vorzugsweise eine näherungsweise radindividuelle Radlast bestimmt und überwacht wird. Diese kann im wesentlichen aus der näherungsweise bestimmten radindividuellen Masse des Fahrzeugs sowie aus den durch die Vertikalbeschleunigungen des Fahrzeug-Aufbaus und des Rades unter Berücksichtigung der jeweiligen Masse resultierenden Kräfte bestimmt werden, wobei auch eine geeignete sog. Ersatzgröße für die aus diesen genannten Größen gebildete Radlast verwendet werden kann.
Es sei die vertikale Radbeschleunigung mit a_R und die Vertikalbeschleunigung des Fzg.-Aufbaus mit a_A bezeichnet, ferner die radindividuelle gefederte Fahrzeugmasse, die im wesentlichen dem radindividuellen Massenanteil des Fahrzeug-Aufbaus entspricht, mit m_G und die radindividuelle ungefederte Masse, die im wesentlichen der Masse des Rades entspricht, mit m_U. Für ein zweispuriges zweiachsiges Fahrzeug ergibt sich somit für das sog. Viertel-Fahrzeug und somit radindividuell betrachtet die folgende Radlast P, wobei mit dem Buchstaben g die Erdbeschleunigung und mit „*” das mathematische Produkt (Multiplikation) sowie mit „+” die mathematische Summe (Addition) bezeichnet ist: P = g*(m_G + m_U) + m_G*a_A + m_U*a_R
Selbstverständlich müssen diese einzelnen physikalischen Größen nicht explizit gemessen werden, sondern es können einzelne dieser Größen in dem Fachmann bekannter Weise aus anderen, vorzugsweise einfach messbaren Größen abgeleitet werden. Ausdrücklich sei dabei darauf hingewiesen, dass die Radlast nicht unbedingt auf die hier vorgeschlagene Weise ermittelt werden muss, sondern dass auch andere Verfahren zur Ermittlung der Radlast verwendet werden können.
Erfindungsgemäß wird nun die (so oder anders ermittelte) Radlast laufend überwacht und es wird dann, wenn diese Radlast (oder die genannte Ersatzgröße hierfür) für eine gewisse Zeitspanne in einem vorgegebenen kritischen Wertbebereich liegt, einer der Schwingungsdämpfer des Fahrzeugs im wesentlichen maximal hart, d. h. auf eine eine auftretende Schwingung im wesentlichen maximal möglich dämpfende Charakteristik eingestellt.
Wenn sich die kontinuierlich überwachte Radlast eines Rades jedenfalls für eine gewisse Zeitspanne nahe dem Wert „Null” bewegt, so deutet dies darauf hin, dass dieses Rad kurzeitig von der Fahrbahn abgehoben hat bzw. ist oder kurzzeitig von der Fahrbahn abheben könnte, was bspw. auf das Durchfahren oder Überfahren eines Schlagloches oder dgl. zurückzuführen sein könnte. Um dann ein „Wiederaufsetzen” des Rades nach Überwinden des Schlagloches bestmöglich abzudämpfen und – falls möglich – ein Aufsetzen des Fahrzeugaufbaus auf einer dem Fachmann bekannten sog. Zusatzfeder zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dann zumindest den diesem Rad zugeordneten Schwingungsdämpfer im wesentlichen maximal hart einzustellen. Eine stoßartige Belastung einzelner Fahrwerks-Bauteile als auch der Fahrzeug-Insassen beim „Wiederaufsetzen” des zuvor abgehobenen Rades wird hierdurch vermieden oder zumindest minimiert. Wenn es sich beim kurzzeitig abgehobenen, da eine Radlast in der Größenordnung von „Null” aufweisenden Rad um ein Vorderrad des Fahrzeugs handelt, so kann zusätzlich auch der Stoßdämpfer des sich hinter diesem Vorderrad befindenden Hinterrads entsprechend, nämlich maximal hart eingestellt werden, und zwar vorzugsweise mit einem solchen Zeitversatz, der berücksichtigt, dass nach Zurücklegen einer dem Radstand des Fahrzeugs entsprechenden Wegstrecke auch dieses besagte Hinterrad über dieses Schlagloch oder dgl. fahren wird.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann dann, wenn die Radlast an einem Vorderrad des Fahrzeugs für eine gewisse Zeitspanne in einem hohen kritischen Wertebereich liegt, der Schwingungsdämpfer des sich hinter diesem Rad befindenden Hinterrades ggf. zeitversetzt maximal hart eingestellt werden. Ein vorgegebener hoher kritischer Wertebereich kann bspw. bei einer Schwellen-Überfahrt oder dgl., die mit nicht angepasster hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, auftreten. Dabei lässt es sich am betroffenen Vorderrad des Fahrzeugs meist nicht vermeiden, dass an diesem Rad die bereits genannte und dem Fachmann bekannte Zusatzfeder auf Anschlag geht. Es kann jedoch versucht werden, ein Anschlagen der Zusatzfeder am Hinterrad des Fahrzeugs zu vermeiden, wenn dessen Stoßdämpfer als Folge der erkannten Schwellen-Überfahrt oder dgl. des Vorderrads vorsorgend maximal hart eingestellt wird, und zwar bevorzugt abermals mit einem Zeitversatz, der den Radstand des Fahrzeugs und die Fortbewegung des Fahrzeugs geeignet berücksichtigt.
Es wurde festgestellt, dass die Wegstrecke, innerhalb derer der Schwingungsdämpfer maximal hart eingestellt wird, vorzugsweise in der Größenordnung von 1 Meter (m) bis 3 m liegt. Nachdem das Fahrzeug ausgehend von einem Erkennen eines kritischen Wertes für die Radlast oder die genannte Ersatzgröße diese besagte Wegstrecke mit zumindest einem im wesentlichen maximal hart eingestellten Schwingungsdämpfer zurückgelegt hat, wird anschließend der Schwingungsdämpfer wieder auf eine übliche Charakteristik bzw. auf die der jeweiligen Fahrsituation angepasste Charakteristik eingestellt. Ebenso wurde erkannt, dass eine sinnvolle Größenordnung für die genannte gewisse Zeitspanne, während derer die Radlast in einem kritischen Bereich liegen muss, damit die vorgeschlagene Maßnahme (nämlich das Hart-Stellen des Stoßdämpfers) ergriffen wird, im Bereich von 30 Millisekunden (ms) bis 40 ms liegt. Wenn sich jedoch das Fahrzeug auf einer im wesentlichen glatten Fahrbahn bewegt, was vorzugsweise anhand des zeitlichen Verlaufs der vertikalen Radbeschleunigung festgestellt werden kann, oder wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Bereich zwischen 40 km/h und 80 km/h liegt, so kann die besagte Zeitspanne, während derer die Radlast in einem kritischen Bereich liegen muss, abweichend hiervon in der Größenordnung von 15 ms bis 30 ms liegen, da dann die Wahrscheinlichkeit, dass eine erkannte kritische Radlast auf ein Schlagloch oder eine Schwelle zurückzuführen ist, besonders hoch ist, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines semiaktiven oder aktiven Schwingungsdämpfers eines Rades im Fahrwerk eines Fahrzeugs, wobei die Dämpfer-Charakteristik in Abhängigkeit von der vertikalen Radbeschleunigung eingestellt wird, wobei unter Berücksichtigung der näherungsweise ermittelten radindividuellen Masse des Fahrzeugs sowie der aufgrund Vertikalbeschleunigungen des Rades sowie des Fahrzeug-Aufbaus in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte laufend direkt oder in Form einer Ersatzgröße indirekt die Radlast beobachtet wird, und wobei dann, wenn die Radlast oder die genannte Ersatzgröße für eine gewisse Zeitspanne in einem kritischen Wertebereich liegt, zumindest einer der Schwingungsdämpfer für eine gewisse Zeitspanne oder für eine gewisse Wegstrecke zumindest annähernd maximal hart eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als kritischer Wertebereich angesehen wird, dass sich die Radlast nahe dem Wert „Null” bewegt, woraufhin zumindest der diesem Rad zugeordnete Schwingungsdämpfer maximal hart eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn sich die Radlast an einem Vorderrad des Fahrzeugs für eine gewisse Zeitspanne nahe dem Wert „Null” bewegt, der Schwingungsdämpfer des sich hinter diesem Rad befindenden Hinterrades ggf. zeitversetzt maximal hart eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gewisse Zeitspanne, während derer die Radlast in einem kritischen Bereich liegen muss, in der Größenordnung von 15 ms bis 40 ms liegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegstrecke, innerhalb derer der Schwingungsdämpfer maximal hart eingestellt wird, in der Größenordnung von 1 m bis 3 m liegt.