DE102011013579B4

DE102011013579B4 - Verfahren zur Höheneinstellung eines Aufbaus eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102011013579B4
Application number: DE102011013579.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Meitinger Karl-Heinz; Heinrich Beringer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: DE102011013579A1

Abstract

Verfahren zur Höheneinstellung eines Aufbaus (12) eines Kraftwagens, bei welchem in einem ersten Betriebszustand eine Aufbauhöhe bezüglich wenigstens eines Rades (14) des Kraftwagens mittels eines dem Rad (14) zugeordneten Aktors (20) in Abhängigkeit von einem Wankzustand des Kraftwagens eingestellt und in einem zweiten Betriebszustand mittels des Aktors (20) eine vorgegebene Aufbauhöhe eingestellt wird, wobei
- der Aktor (20) im zweiten Betriebszustand mittels einer Sperrvorrichtung verriegelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Betriebszustand den Normalbetrieb und der zweite Betriebszustand den Geländebetrieb darstellt, wobei im Geländebetrieb bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes für zumindest einen Betriebsparameter des Kraftwagens die Sperrvorrichtung gelöst wird,
- im Geländebetrieb der Aktor (20) wieder verriegelt wird, wenn der zumindest eine Betriebsparameter unter einen weiteren vorgegebenen Schwellenwert fällt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Höheneinstellung eines Aufbaus eines Kraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Verfahren zum aktiven Beeinflussen der Fahrwerkseigenschaften von Kraftwagen mittels elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebener Aktoren sind dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu entnehmen. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in der DE 10 2004 040 940 A1 offenbart. Bei der aktiven Höhenverstellung kann mittels eines derartigen Aktors ein Relativabstand zwischen einem Rad des Kraftwagens und einem Aufbau des Kraftwagens eingestellt werden. Dies dient üblicherweise zur Kompensation von Wankmomenten und damit zur Stabilisierung des Kraftwagens.
Es ist ferner bekannt, solche Aktoren unabhängig vom Wankzustand des Kraftwagens zur Höhenverstellung des Aufbaus relativ zur Fahrbahn zu benutzen. Dies findet beispielsweise in einem Geländebetriebsmodus des Kraftwagens Anwendung, in welchem der Aufbau angehoben wird, um so eine höhere Bodenfreiheit und eine damit einhergehende, gegenüber einem abgesenkten Aufbau verbesserte Geländegängigkeit zu erzielen. Nachteiligerweise sind die meisten Aktoren so ausgelegt, dass sie im stromlosen bzw. drucklosen Zustand in einen Grundzustand zurückfallen, der üblicherweise der minimal möglichen Aufbauhöhe entspricht. Um im Geländebetriebsmodus daher die gewünschte erhöhte Bodenfreiheit aufrecht erhalten zu können, müssen die Aktoren des Kraftwagens in diesem Betriebszustand ständig mit Energie versorgt werden. Dies erhöht den Energieverbrauch des Kraftwagens und belastet sowohl den Aktor als auch das Bordnetz, was die Lebensdauer der beteiligten Komponenten senkt.
In der DE 198 06 500 C2 ist ein arretierbares Kolben-Zylinderaggregat beschrieben, welches zwei Arretiereinheiten umfasst. Mittels des arretierbaren Kolben-Zylinderaggregats ist es möglich, eine konstante Höhe eines Fahrzeugaufbaus bei einem Stillstand zu garantieren.
In der DE 10 2008 005 294 B3 ist eine Bremseinrichtung für einen verstellbaren Federträger beschrieben, welche ein ungewolltes Absinken eines Fahrzeugaufbaus verhindern soll.
In der DE 10 2007 051 971 A1 ist eine Stellvorrichtung für Federungseinrichtungen beschrieben. Die Federungseinrichtung umfasst einen elektrischen Aktuator zur Höhenverstellung eines verstellbaren Federtellers mit einer integrierten Sperre oder Bremse. Mittels der Bremse oder der Sperre ist es möglich, den Federteller dauerhaft und ohne Strombeaufschlagung zu fixieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, mittels welchem Energie gespart werden kann und die Lebensdauer der Komponenten erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Aktor im zweiten Betriebszustand, also im Geländebetriebsmodus, bei welchem mittels des Aktors eine vorgegebene Aufbauhöhe eingestellt wird, mittels einer Sperrvorrichtung verriegelt wird. Die vorgegebene Aufbauhöhe kann dann bei verriegelter Sperrvorrichtung auch ohne Energiezufuhr zu dem wenigstens einen Aktor gehalten werden, so dass der Energieverbrauch in diesem Betriebszustand des Kraftwagens besonders niedrig ist. Da die vorgegebene Aufbauhöhe nun passiv gehalten wird, wird auch das Bordnetz und der Aktor nicht ständig belastet, so dass deren Lebensdauer verglichen zum aktiven Halten der Aufbauhöhe besonders hoch ist.
Im Geländebetrieb wird bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts für zumindest einen Betriebsparameter des Kraftwagens die Sperrvorrichtung wieder gelöst. Bei verriegeltem Aktor ist nämlich der Federweg des zugeordneten Rades sowie die maximal mögliche Achsverschränkung, also der Relativwinkel zwischen den Achsen des Kraftwagens, aufgrund der Verriegelung eingeschränkt. Im Geländebetrieb können jedoch Situationen auftreten, in welchen ein höherer Federweg bzw. eine höhere Achsverschränkung notwendig wird. Durch das Lösen der Sperrvorrichtung in solchen Situationen werden somit die Fahrwerkseigenschaften des Kraftwagens optimal an die Bedingungen des Geländebetriebs angepasst, so dass eventuelle Beschädigungen oder Komforteinschränkungen durch mangelnden Federweg oder mangelnde Achsverschränkung vermieden werden könnten.
Im Geländebetrieb wird der Aktor wieder verriegelt, wenn der zumindest eine Betriebsparameter wieder unter einen weiteren vorgegebenen Schwellenwert fällt. Hierdurch wird ein zusätzlicher Energieverbrauch durch aktiven Betrieb des Aktors vermieden, sobald die Notwendigkeit für die Entriegelung der Sperrvorrichtung wieder entfällt. Beispielsweise kann so bei sinkender Achsverschränkung der Aufbau wieder aktiv auf die gewünschte Höhe gehoben und der Aktor anschließend verriegelt werden, um so den Aufbau wieder passiv in seiner gewünschten Position zu halten. Der weitere Schwellenwert kann identisch zum oder verschieden von dem ersten Schwellenwert gewählt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, bei Überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit den Geländebetrieb aufzuheben, um bei höheren Fahrtgeschwindigkeiten verstärkt auftretende Komforteinschränkungen zu vermeiden.
Der zumindest eine Betriebsparameter des Kraftwagens ist hierbei vorzugsweise eine Achsverschränkung. Hierdurch kann gezielt die Verriegelung des Aktors gelöst werden, wenn die Achsverschränkung an ihre Grenzen stößt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Wechsel zwischen dem Geländebetrieb und dem Normalbetrieb auf einen Fahrerwunsch hin. Der Geländebetriebsmodus kann somit auf Wunsch des Fahrers ein- bzw. ausgeschaltet werden, so dass jederzeit eine wunschgemäße Anpassung des Fahrverhaltens des Kraftwagens möglich ist.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrwerks eines Kraftwagens, welches sich zur Ausführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet; und
2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt eine schematische Darstellung des mit 10 bezeichneten Fahrwerks eines Kraftwagens. Der Aufbau 12, also die gefederte Masse des Kraftwagens, und das Rad 14, also die ungefederte Masse, sind über eine Feder 16 sowie einen Dämpfer 18 auf übliche Weise miteinander verbunden, um so die Schwingungsanregungen des Aufbaus 12 zu kontrollieren und den gewünschten Fahrkomfort einzustellen. Aufbau 12 und Rad 14 sind ferner über einen Aktor 20 zur Höhenverstellung miteinander gekoppelt, der mit einer weiteren Feder 22 in Reihe geschaltet ist. Ein weiterer Einfluss auf die Straßenlage des Kraftwagens wird durch die Elastizität des Reifens des Rades 14 ausgeübt, der im gezeigten Modell durch die Feder 24 zwischen Rad 14 und Fahrbahn 26 modelliert wird.
Mittels des Aktors 20, bei dem es sich um einen elektrisch betriebenen Rotationsaktor handeln kann, kann der Relativabstand zwischen Aufbau 12 und Rad 14 für jedes Rad des Kraftwagens individuell eingestellt werden. Im Normalbetrieb des Kraftwagens dient dies der Kontrolle und gegebenenfalls Kompensation von Wankbewegungen um die Fahrzeuglängsachse, um so die Straßenlage des Fahrzeugs zu stabilisieren.
Um die Geländegängigkeit des Kraftwagens zu verbessern, kann der Aktor 20 neben der Kompensation von Wankbewegungen auch zur kontrollierten Einstellung der Höhe des gesamten Aufbaus 12 gegenüber der Fahrbahn 26 genutzt werden. Im Geländebetrieb wird dabei der Aufbau 12 gegenüber dem Boden 26 angehoben, um so eine verbesserte Bodenfreiheit zu erhalten. Da der Aktor 20 zum Halten einer vorgegebenen Aufbauhöhe ständig bestromt werden muss, ist eine Sperre vorgesehen, mittels welcher der Aktor 20 in jeder beliebigen Stellung verriegelt werden kann. Nach Anheben des Aufbaus 12 wird diese Sperre eingelegt, so dass eine weitere Bestromung des Aktors 20 nicht notwendig ist und Energie eingespart werden kann.
Die Verriegelung des Aktors 20 beschränkt allerdings den Federweg der Feder 16 und limitiert die maximale Verschränkung zwischen den Achsen des Kraftwagens. Dies kann gerade im Geländebetrieb unter bestimmten Umständen nachteilig sein. Daher ist es vorgesehen, dass auch im Geländebetrieb diese Sperre gegebenenfalls wieder aufgehoben und die Höheneinstellung des Aufbaus 12 durch aktiven Betrieb des Aktors 20 bewerkstelligt wird. Ein Ablaufschema des hierfür verwendeten Verfahren ist in 2 dargestellt.
Wird im Verfahrensschritt S10 der Geländebetriebsmodus des Kraftwagens aktiviert, so wird der Aufbau im Verfahrensschritt S12 mittels des Aktors 20 angehoben und im folgenden Verfahrensschritt S14 der Aktor 20 mittels der Sperre verriegelt. Anschließend (Schritt S16) wird geprüft, ob der Geländebetriebsmodus wieder deaktiviert werden soll. Dies kann auf Wunsch des Fahrers durch Betätigung einer entsprechenden Eingabevorrichtung geschehen oder aber automatisiert beim Überschreiten einer bestimmten Fahrtgeschwindigkeit erfolgen. Ist dies der Fall so wird mit dem Schritt S18 fortgefahren, in welchem die Sperre wieder deaktiviert wird, woraufhin im Schritt S20 die Aktoren 20 des Kraftwagens in ihre Normalstellung zurückgeführt werden und im Schritt S22 schließlich der Geländebetriebsmodus beendet wird.
Soll der Geländebetriebsmodus dagegen nicht beendet werden, so wird nach Schritt S16 mit dem Verfahrensschritt S24 fortgefahren. In diesem Fall wird geprüft, ob die Verschränkung der Achsen des Kraftwagens unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt. Ist dies der Fall, so wird zu Schritt S16 zurückgekehrt. Wird der Schwellenwert für die Verschränkung jedoch überschritten, so wird mit Schritt 26 fortgefahren, in welchem die Sperre der Aktoren 20 wieder deaktiviert wird, um eine höhere Achsverschränkung zuzulassen. Diese wird im Schritt S28 durch aktive Ansteuerung der Aktoren 20 eingestellt.
In der Folge erfolgt in Verfahrensschritt S30 eine weitere Fallunterscheidung. Wird aufgrund einer erhöhten Fahrtgeschwindigkeit oder auf Fahrerwunsch hin eine Deaktivierung des Geländebetriebsmodus angefordert, so werden in Verfahrensschritt S32 die Aktoren 20 wieder in ihre Normalstellung zurückgebracht und im Schritt S22 der Geländebetriebsmodus deaktiviert. Liegt ein solcher Wunsch nicht vor, und fällt die Achsverschränkung wieder unter den vorgegebenen Schwellenwert, so wird ausgehend von Verfahrensschritt S30 zu Verfahrensschritt S16 zurückgekehrt und das Fahrzeug verbleibt im Geländebetriebsmodus mit verriegeltem Aktor 20, bis entweder wieder eine erhöhte Achsverschränkung auftritt oder aber der Geländebetriebsmodus auf Fahrerwunsch oder durch Geschwindigkeitsüberschreitung beendet werden soll.
Insgesamt wird so ein energiesparender und verschleißarmer Geländebetrieb bei maximalem Komfort für die Fahrzeuginsassen realisiert.

Claims

Verfahren zur Höheneinstellung eines Aufbaus (12) eines Kraftwagens, bei welchem in einem ersten Betriebszustand eine Aufbauhöhe bezüglich wenigstens eines Rades (14) des Kraftwagens mittels eines dem Rad (14) zugeordneten Aktors (20) in Abhängigkeit von einem Wankzustand des Kraftwagens eingestellt und in einem zweiten Betriebszustand mittels des Aktors (20) eine vorgegebene Aufbauhöhe eingestellt wird, wobei - der Aktor (20) im zweiten Betriebszustand mittels einer Sperrvorrichtung verriegelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Betriebszustand den Normalbetrieb und der zweite Betriebszustand den Geländebetrieb darstellt, wobei im Geländebetrieb bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes für zumindest einen Betriebsparameter des Kraftwagens die Sperrvorrichtung gelöst wird, - im Geländebetrieb der Aktor (20) wieder verriegelt wird, wenn der zumindest eine Betriebsparameter unter einen weiteren vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geländebetrieb bei Überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit aufgehoben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Betriebsparameter eine Achsverschränkung des Kraftwagens ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen dem Geländebetrieb und dem Normalbetrieb auf einen Fahrerwunsch hin erfolgt.