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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Dämpfkraft zumindest eines verstellbaren Schwingungsdämpfers eines Fahrzeugs, wobei eine Solldämpfkraft ermittelt wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Dämpfkraftregelung zumindest eines verstellbaren Schwingungsdämpfers eines Fahrzeugs.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, umfassend eine solche Vorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind allgemein Verfahren und Vorrichtungen zur Dämpfkraftregelung eines Schwingungsdämpfers eines Fahrzeugs bekannt. Dabei wird eine Solldämpfkraft an einem Rad des Fahrzeugs aus einer Aufbaubewegung desselben vorgegeben, die mit in ihrer Dämpfkraft einstellbaren Schwingungsdämpfern beeinflusst wird. Es wird situationsabhängig die Solldämpfkraft oder eine Solldämpfung berechnet und diese dann linear in einen Sollstrom umgerechnet, mit dem die Dämpferventile der Schwingungsdämpfer angesteuert werden und somit die Dämpfkraft eingestellt wird.
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Die
DE 102 03 554 A1 beschreibt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer, welcher eine Dämpfkraftänderungseinrichtung, die auf Eingangssteuersignale hin eine Dämpfkraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers kontinuierlich einstellt, umfasst. Ein erstes Signal wird durch ein erstes Mittel erzeugt, welches eine Dämpferkraftbewegung repräsentiert. Mindestens ein zweites Signal wird durch mindestens ein zweites Mittel erzeugt, welches eine vertikale Aufbaugeschwindigkeit einer gefederten Radmasse und/oder eine Fahrgeschwindigkeit repräsentiert. Darauf basierend wird ein Steuersignal zur Verstellung der Dämpfkraftcharakteristik nach einem Regelgesetz in der Weise berechnet, dass eine Änderung eines Sollstroms über die Zeit begrenzbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Dämpfkraftregelung zumindest eines verstellbaren Schwingungsdämpfers eines Fahrzeugs sowie ein verbessertes Fahrzeug anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale, hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugs durch die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem Verfahren zur Einstellung einer Dämpfkraft zumindest eines verstellbaren Schwingungsdämpfers eines Fahrzeugs wird eine Solldämpfkraft ermittelt. Erfindungsgemäß wird bei der Ermittlung der Solldämpfkraft eine momentane Federrate einer dem Schwingungsdämpfer zugehörigen Federeinheit berücksichtigt.
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Durch die Berücksichtigung der momentanen Federrate und somit auch einer stark nichtlinearen Federkennlinie der Federeinheit ist es möglich, die Ermittlung der Solldämpfkraft derart anzupassen, dass zu der augenblicklichen Fahrsituation eine theoretisch ideale bzw. optimierte Dämpfung eingestellt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dämpfkraftregelung.
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In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Dämpfkraftregelung zumindest eines nicht gezeigten verstellbaren Schwingungsdämpfers eines Fahrzeugs dargestellt.
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Der Schwingungsdämpfer ist Bestandteil eines Fahrwerks des Fahrzeugs, wobei insbesondere jedem Rad des Fahrzeugs zumindest ein Schwingungsdämpfer und eine Federeinheit zugeordnet sind.
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Hierbei sind die Schwingungsdämpfer zwischen einer Achse des Fahrzeugs und einem Fahrzeugaufbau vorgesehen, um ein schwingungsfähiges System einer Aufbaufeder und einer so genannten Radfeder oder Nebenfederelementen zu dämpfen. Hierbei handelt es sich beim Fahrzeugaufbau bzw. den Aufbaumassen um so genannte gefederte Massen und beim Rad bzw. bei den Radmassen um so genannte ungefederte Massen.
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Ein Schwingungsdämpfer umfasst zumindest einen Zylinder, in dem zumindest ein Kolben beweglich angeordnet ist, wobei in dem Zylinder ein Fluid, beispielsweise ein Öl oder Gas, zur Dämpfkrafterzeugung vorgesehen ist. Zur Einstellung einer vom Schwingungsdämpfer erzeugten Dämpfkraft umfasst dieser zumindest ein Dämpferventil 2, wobei durch Ansteuerung des Dämpferventils 2 ein Querschnitt zum Durchlass des Fluids einstellbar ist, um die Einstellung der Dämpfkraft zu realisieren. Die Einstellung dieser Dämpfung, d. h. die Ansteuerung des Dämpferventils 2, erfolgt dabei in Abhängigkeit einer Solldämpfkraft FS.
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Eine Federeinheit umfasst neben der Aufbaufeder, welche eine lineare oder progressive Federkennlinie aufweist, eine Anzahl von Nebenfederelementen und zumindest ein am Schwingungsdämpfer angeordnetes Pufferelement, welches zur Begrenzung eines Einfederweges des Schwingungsdämpfers vorgesehen ist und als Anschlag dient, um eine mechanische Überbelastung des Schwingungsdämpfers zu verhindern. Unter Nebenfederelementen werden alle an einer Radaufhängung angeordneten und dem entsprechenden Schwingungsdämpfer zugeordneten Bauteile, welche federnde Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Gummilager und ein Radreifen, verstanden.
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Eine Federrate FR der Federeinheit gibt eine mittels dieser in Abhängigkeit eines Einfederweges derselben erzeugte Federkraft der Federeinheit an. Auch bei einer Aufbaufeder mit einer linearen Federkennlinie kann die Federeinheit insgesamt aufgrund der Nebenfederelemente, insbesondere aufgrund des Pufferelements, eine progressive Federkennlinie aufweisen, bei welcher mit zunehmendem Einfederweg die erzeugte Federkraft nicht-linear zunimmt.
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Bei einer solchen progressiven Federkennlinie ist mit zunehmendem Einfederweg auch eine entsprechend größere Dämpfkraft zur Dämpfung des schwingungsfähigen Systems erforderlich.
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Um die mittels eines jeweiligen Schwingungsdämpfers erzeugte Dämpfkraft an eine jeweilige momentane Federrate FR in einer Fahrsituation anzupassen und somit die Dämpfung zu optimieren, ist vorgesehen, bei der Ermittlung der Solldämpfkraft FS eine momentane Federrate FR der dem jeweiligen Schwingungsdämpfer zugehörigen Federeinheit zu berücksichtigen.
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Hierzu umfasst die Vorrichtung 1 eine Steuereinheit 3. Mittels dieser wird in Abhängigkeit von einer Fahrzeugsensorik 4 und weiterer Steuereinheiten 5, beispielsweise in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Fahrzeugquerbeschleunigung und einer vom Nutzer des Fahrzeugs wählbaren Dämpfcharakteristik, eine Vorsteuer-Solldämpfkraft VFS situationsabhängig ermittelt.
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Weiterhin wird mittels der Steuereinheit 3 in einem äußeren Dämpferregelkreis AD eine Aufbau-Solldämpfkraft AFS ermittelt. Diese Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit der in einem Federkennfeld FKF hinterlegten momentanen Federrate FR und einem Solldämpfmaß AMS des Fahrzeugaufbaus. Das Solldämpfmaß AMS des Fahrzeugaufbaus wird in Abhängigkeit einer mittels eines Beschleunigungssensors 6 ermittelten Aufbaubeschleunigung in Fahrzeughochrichtung ermittelt. Das heißt, das Solldämpfmaß AMS des Fahrzeugaufbaus stellt eine Führungsgröße des äußeren Dämpferregelkreises AD dar. Die momentane Federrate FR wird in Abhängigkeit eines momentanen Einfederweges ermittelt, wobei der momentane Einfederweg aus Daten eines Niveausensors 7 ermittelt wird.
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Weiterhin wird mittels der Steuereinheit 3 im äußeren Dämpferregelkreis AD eine Rad-Solldämpfkraft RFS ermittelt. Diese Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit der Federrate FR und einem Solldämpfmaß RMS des dem Schwingungsdämpfer zugeordneten Rades. Das Solldämpfmaß RMS des Rades wird in Abhängigkeit einer mittels des Niveausensors 7 ermittelten Niveauänderung des Fahrzeugs, d. h. einer Höhenänderung des Fahrzeugs relativ zu einer Fahrbahnoberfläche, ermittelt. Das heißt, das Solldämpfmaß RMS des dem Schwingungsdämpfer zugeordneten Rades stellt eine Führungsgröße des äußeren Dämpferregelkreises AD dar.
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Aus der Aufbau-Solldämpfkraft AFS und der Rad-Solldämpfkraft RFS wird ein Maximum MAX ermittelt, wobei innerhalb des äußeren Dämpferregelkreises AD eine Summe aus dem Maximum MAX und der Vorsteuer-Solldämpfkraft VFS mittels eines Addierers + gebildet wird. Die Summe ergibt die Solldämpfkraft FS.
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Anhand der Solldämpfkraft FS und einer aus mittels des Niveausensors 7 erfassten Daten ermittelten Dämpfergeschwindigkeit v wird aus einem Dämpferkennfeld DKF, insbesondere einem so genannten inversen Dämpferkennfeld, ein Betrag eines elektrischen Soll-Stromes IS zur Ansteuerung des zumindest einen Dämpferventils 2 ermittelt.
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Dieser Soll-Strom IS wird von der Steuereinheit 3 an einen innerhalb eines inneren Dämpferregelkreises ID angeordneten Stromregler 8 als Führungsgröße übermittelt. Dieser stellt in Abhängigkeit des Soll-Stromes IS einen elektrischen Strom I ein, mittels welchem das zumindest eine Dämpferventil 2 zur Einstellung der Dämpfkraft angesteuert wird. Hierbei wird der Strom I derart eingestellt, dass das Dämpferventil 2 zumindest teilweise öffnet oder schließt, so dass aufgrund einer Einstellung eines Durchlasses des Fluids durch Regelung des Dämpferventils 2 die Dämpfkraft geregelt wird. Als Regelgröße wird ein Ist-Strom Ii vom Dämpferventil 2 zum Stromregler 8 zurückgeführt.
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Dabei erfolgt die Regelung des Dämpferventils 2 derart, dass bei einer maximalen Bestromung des Dämpferventils 2 eine minimale Dämpfkraft erzeugt wird. Somit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass bei einem Ausfall einer Stromversorgung der Schwingungsdämpfer eine maximale Dämpfkraft erzeugt.
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Mittels des beschriebenen Verfahrens wird aufgrund der Berücksichtigung der Federrate FR in der Ermittlung und Einstellung der Dämpfkraft eine konstante Dämpfung in der jeweiligen Fahrsituation erreicht.
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Weiterhin werden aufgrund der Ermittlung der Solldämpfkraft FS in Abhängigkeit der Aufbau-Solldämpfkraft AFS, der Rad-Solldämpfkraft RFS und der Vorsteuer-Solldämpfkraft VFS eine Aufbaudämpfung, eine Raddämpfung und so genannte situationsabhängige Offsets, beispielsweise eine Straßenbeschaffenheit, Brems- und Antriebsmoment und weitere Größen, berücksichtigt.
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In bestimmten Situationen kann auch direkt ein so genanntes Soll-Kraft-Offset additiv zur Solldämpfkraft FS addiert werden. Solche Soll-Kraft-Offsets umfassen beispielsweise Sollkräfte aus einem Algorithmus zur fahrsituationsabhängigen Beruhigung von den Rädern ausgehenden Aufbaubewegungen. Weiterhin wird die Solldämpfkraft FS in einer Adaption dann angepasst, wenn eine Schwingung nicht abklingt. Dies wird automatisch mittels der Steuereinheit 3 erkannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Dämpferventil
- 3
- Steuereinheit
- 4
- Fahrzeugsensorik
- 5
- Weitere Steuereinheit
- 6
- Beschleunigungssensor
- 7
- Niveausensor
- 8
- Stromregler
- AD
- Äußerer Dämpferregelkreis
- AFS
- Aufbau-Solldämpfkraft
- AMS
- Solldämpfmaß
- DKF
- Dämpferkennfeld
- FR
- Federrate
- FS
- Solldämpfkraft
- FKF
- Federkennfeld
- I
- Strom
- ID
- Innerer Dämpferregelkreis
- Ii
- Ist-Strom
- IS
- Soll-Strom
- MAX
- Maximum
- RFS
- Rad-Solldämpfkraft
- RMS
- Solldämpfmaß
- v
- Dämpfergeschwindigkeit
- VFS
- Vorsteuer-Solldämpfkraft
- +
- Addierer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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