DE4436441A1 - Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugfahrwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 1.

Aus der DE-OS 38 18 188 ist ein aktives Federungssystem be­ kannt, daß aus Signalen von Gebern in Verbindung mit Abstütz­ aggregaten die Wank- und Nickbewegungen eines Fahrzeuges be­ einflußt. Bei diesem Federungssystem wird aber vernachlässigt, daß die Karosserieverlagerung beim Bremsen oder auch bei Kur­ venfahrten nicht das einzige Maß für die Fahrsicherheit des Fahrzeuges bzw. dem Fahrgefühl des Fahrers darstellt. Durch ein zu schnelles Nicken- oder Wanken kann es für einen durch­ schnittlichen Fahrzeuglenker zu kritischen Fahrsituationen kommen, die ihn unter Umständen überfordern und die Fahrsi­ tuation in der Folge noch schwieriger gestaltet.

Die DE-OS 40 05 513 beschreibt einen Stoßdämpfer zum Dämpfen von mechanischen Schwingungen, bei dem Sensoren in den Kammern des Schwingungsdämpfers angeordnet sind, die den Druckunter­ schied in den Kammern des jeweiligen Dämpfers messen. In Ab­ hängigkeit der Druckdifferenz und der vertikalen Fahrzeugauf­ baugeschwindigkeit wird ein die Dämpfkraft bestimmendes Signal ermittelt. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht zum Beispiel darin, daß die Fahrzeugaufbaugeschwindigkeit gemessen werden muß, was nur indirekt möglich ist. Gravierender ist die Anzahl der Drucksensoren pro Schwingungsdämpfer, bei denen über eine Plausibilitätsberechnung die Zug- und die Druckrichtung er­ mittelt werden muß.

Aus der DE-OS 42 12 823 ist ebenfalls ein Stoßdämpfer mit Drucksensoren bekannt, wobei die Drucksignale der Stoßdämpfer einer Achse voneinander subtrahiert werden, um eine Dämpf­ krafteinstellung vornehmen zu können. Die Bewegungsgeschwin­ digkeit des gefederten Teils messen Beschleunigungssensoren in Verbindung mit einer Integriereinheit.

In der DE-OS 41 17 897 wird ein System zur Erzeugung von Si­ gnalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungs­ abläufen steuer- oder regelbaren Fahrwerks beschrieben. Dabei wird daraufhingewiesen, daß die Aufbaubeschleunigung mittels Beschleunigungssensoren gemessen werden kann. Das Gesamtsystem ist abhängig von der Information, ob sich der Schwingungs­ dämpfer in der Zug- oder Druckstufe befindet. Es besteht die Möglichkeit, daß diese Information durch Federwegsensoren be­ reitgestellt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Fahrwerkssystem zu schaffen, das mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand ein sicheres leichtbeherrschbares Fahrverhalten des Fahrzeuges ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Unabhängig vom Wank- und/oder dem Nickwinkel erfolgt die Ansteuerung der Schwingungsdämpfer. Die den Komfort- und Si­ cherheitsbedürfnissen angepaßte Bewegungsgeschwindigkeit be­ einflußt gleichzeitig vorteilhaft die Fahrstabilität des Kraftfahrzeuges. Mittels des ersten Signals kann der Bela­ dungszustand des Fahrzeuges hinsichtlich der Dämpfkraftein­ stellung berücksichtigt werden.

Zur Erhöhung der Systemreaktionsgeschwindigkeit stellt die Sensorik Beschleunigungssignale bereit, die in Verbindung mit der Signaländerungsgeschwindigkeit zur Einstellung der Dämpf­ kraft herangezogen werden. Ein Vorteil ist darin zu sehen, daß über die Beschleunigungssignale ein Vorlauf für die Fahr­ werksverstellung möglich ist, so daß die systembedingten Tot­ zeiten sehr kurz gehalten werden können.

Durch die Verwendung eines Fahrgeschwindigkeitssensors, der ein Fahrgeschwindigkeitssignal bereitstellt und eines Fahrge­ stellabsenkschalters, mittels dem die Niveaulage mindestens einer Achse abgesenkt werden kann, kann bei einer Fahrge­ schwindigkeit unterhalb eines Fahrgeschwindigkeitsschwell­ wertes in Verbindung mit der Betätigung des Fahrgestellab­ senkschalters die weichste Dämpfkrafteinstellung vorgenommen wird. Bei Nutzkraftwagen, insbesondere solchen mit einer Wechselpritsche oder einer Sattelkupplung, wird die Absenkzeit deutlich reduziert, da in dem Moment, wenn beispielsweise die Wechselpritsche auf dem Boden aufsetzt nur das Rahmengewicht die Schwingungsdämpfer beaufschlägt, die der Absenkbewegung entgegenwirken. Durch die Einstellung auf die weichste Dämpf­ kraftkennlinie wird der Widerstand gegen die Absenkbewegung minimiert. Während des Fahrzeugstillstandes, beispielsweise wegen einer Ampelschaltung, bleibt eine in der Regel etwas härtere Dämpfkraft eingestellt. Bei Schwingungsdämpfern ent­ sprechend der Bauart nach der DE-OS 41 04 110 kann eine Stromeinsparung durch die Zwangsverknüpfung zwischen dem Fahrgestellabsenkschalter und dem Fahrgeschwindigkeits­ schwellwertes im Vergleich zu einer Vorgehensweise, bei der grundsätzlich unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit die weichste Kennlinie eingestellt wird, erreicht werden, da die weichste Dämpfkrafteinstellung bauartbedingt stets mit dem höchsten Schaltstrom verbunden ist.

Eine vorteilhafte Möglichkeit den Drucksensor zu applizieren besteht darin, daß zwischen den Rädern und der Fahrzeugkaros­ serie eine Luftfeder installiert ist, der der Drucksensor zu­ geordnet ist. Alternativ kann auch zwischen den Rädern und der Fahrzeugkarosserie ein hydropneumatischer Schwingungsdämpfer installiert sein, dessen Ausgleichsraum einen Drucksensor aufweist. Die Problematik der Erkennung zwischen Druck- und Zugstufe entfällt völlig. Für die Bestimmung der Bewegungsge­ schwindigkeit ist diese Betrachtung überflüssig. Es reicht aus, wenn pro Aggregat nur ein einziger Sensor verwendet wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen näher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt ein stark vereinfacht dargestelltes Fahrzeug 1, dessen nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie über Schwingungsdämpfer 5 durch ein zugehöriges Achsteil 7 mit ei­ nem Rad 9 verbunden ist. Der Schwingungsdämpfer 5 ist in seinem Dämpfkraftverhalten einstellbar. Zur Federung der Fahrzeugkarosserie 3 kommen beispielsweise Luftfedern 11 zum Einsatz. Jede Luftfeder 11 steht mit einem Drucksensor 13 in Verbindung. Von den Drucksensoren 13 geht jeweils eine Si­ gnalleitung 15 zu einer Eingangsseite eines Rechners 17. In­ nerhalb des Rechners 17 ist ein Rechenalgorithmus 19 abgelegt, der in Abhängigkeit der Drucksingale innerhalb einer Zeitpe­ riode, festgelegt durch ein Zeitglied 21 im Rechner, ein Stellsignal für die Schwingungsdämpfer 5 erzeugt. Die Luftfe­ derachse ist eingebunden in eine Niveauregelanlage von der aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Niveauregelsensoren 39 dargestellt sind.

Zum Startpunkt des Verfahrens zur Einstellung der Schwin­ gungsdämpfer 5 wird an allen Drucksensoren 13 der statische Druck in den Luftfedern 11 gemessen. Dieses erste Signal ist Grundlage für die Dämpfkrafteinstellung bei reinen Vertikal­ bewegungen des Fahrzeugaufbaus. So muß für eine komfortable Dämpfung bei einer Vergleichsbeschleunigung des Rades bei ei­ nem unbeladenen Fahrzeug eine niedrigere Dämpfungsrate einge­ stellt werden als bei identischer Beschleunigung und einem beladenen Fahrzeug. Die Aufbaubewegung bzw. die Änderung der Aufbaubewegungsgeschwindigkeit bei einem beladenen Fahrzeug erfolgt sehr viel träger.

Für die Reduzierung der Wankbewegung wird die Differenz R/L der Drucksensorsignale der Einzelsensoren einer Achse und ggf. der Achsen V/H berechnet und abgespeichert. Nach Ablauf einer definierten Zeit wird erneut der Druck gemessen. Die ersten Speicherwerte, die im Speicher 23 des Rechners 17 abgelegt wurden, werden innerhalb eines Differenzgliedes 25 von den zweiten Werten subtrahiert. Aus der Differenz wird unter An­ wendung der Zeit in einem Differenzierglied 27 eine Diffe­ renzdruckänderungsgeschwindigkeit errechnet, die als ein Maß für die Wankbewegung der Fahrzeugkarosse dient.

Proportional zur Differenzdruckänderungsgeschwindigkeit er­ folgt die Einstellung der Schwingungsdämpfer 5 über die Aus­ gangsseite des Rechners 17 mit der Maßgabe, daß bei einer großen Differenzdruckänderungsgeschwindigkeit eine härtere Dämpfkrafteinstellung erfolgt als bei einer kleineren Diffe­ renzdruckänderungsgeschwindigkeit. Für den Fahrzeuginsassen ist die Wankbewegung als solche zwar spürbar, doch bleibt die Wankgeschwindigkeit in einem über die Einstellung der Schwin­ gungsdämpfer 5 kontrollierten Rahmen.

Aufgrund der Tatsache, daß bei einem Fahrzeug, bei denen an allen Räder 9 der Druck sensiert wird, können auch den Be­ schleunigungs- und Bremsbewegungen der Fahrzeugkarosserie 3 entgegengewirkt werden.

Besonders leistungsfähig wird das Verfahren, wenn zusätzliche Beschleunigungssensoren 29 zur Ermittlung der Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigungen zur Anwendung kommen. Aufgrund der Beschleunigungssignale kann der Rechner 17 das Kraftfahr­ zeugfahrwerk "vorbereiten" und somit die Verfahrensablaufge­ schwindigkeit steigern.

Bei der Anwendung der Systemkomponenten bei einem Nutzfahrzeug kann das Absenken des Fahrzeugrahmens verbessert werden. Über einen Fahrgestellabsenkschalter 31 können die Luftfedern ent­ leert werden, so daß die Fahrzeugaufbauniveaulage sinkt. Bei diesem Vorgang wird eine Fahrgeschwindigkeit, gemessen mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor 33, in diesem Fall an der Getriebeeingangsseite der Kardanwelle, und damit ein Fahrge­ schwindigkeitsschwellwert unterschritten. Treten beide Rand­ bedingungen gleichzeitig ein, dann wird von dem System er­ kannt, daß beispielsweise eine Wechselpritsche oder ein Sat­ telauflieger abgesetzt werden soll. Dafür werden die ver­ stellbaren Schwingungsdämpfer 5 auf die weichste Dämpfkraft eingestellt, damit sich der Fahrzeugaufbau nicht auf den Schwingungsdämpfern abstützen muß, die der Absenkbewegung, insbesondere bei einer härteren Dämpfkrafteinstellung, entge­ gen wirken.

Alternativ können bei dem Fahrzeug anstatt der Luftfedern auch Federzylinder mit Speicher genutzt werden. Um mit einem Drucksensor pro Federzylinder zurechtzukommen, erfolgt die Drucksensierung im Speicher bzw. in der Verbindungsleitung zwischen dem Speicher und dem Aggregat.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugfahrwerks, umfassend eine Fahrzeugkarosserie mit über verstellbare Schwingungsdämpfer verbundene gefederten Rädern, eine Sensorik zur Erfassung der Fahrzeugbewegung, eine Rech­ nereinheit mit Speicher zur Auswertung der Signale der Sensorik, dadurch gekennzeichnet,

• - daß Drucksensoren (13) zwischen den Rädern (9) und der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, die den statischen Druck eines Dämpf- und/oder Federmediums zwischen der Fahrzeugkarosserie und den Rädern (9) ermitteln, und dabei erste den Beladungszustand des Fahrzeugs reprä­ sentierende Drucksignale pro Rad (9) bereitstellen,
• - wobei fortlaufend Differenzdrücke zumindest für eine Achse und ggf. zwischen den Achsen vorne und hinten errechnet werden, die im Speicher (23) abgelegt werden,
• - daß nach Ablauf einer Zeit t erneut Drucksignale er­ mittelt werden, die mit denen im Speicher (13) abge­ legten verglichen werden und aus der Drucksignaldiffe­ renz und der Zeit eine Signaländerungsgeschwindigkeit berechnet wird,
• - daß in Abhängigkeit der Signaländerungsgeschwindigkeit die Dämpfkraft der Schwingungsdämpfer (5) eingestellt wird, so daß die Wankbewegungsgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie gesteuert werden kann,
• - daß das erste den Beladungszustand repräsentierende Signal die Dämpfkrafteinstellung des Dämpfers bezüglich der Vertikalbewegung des Fahrzeugaufbaus moduliert, indem bei einem unbeladenen Fahrzeug und einer Ver­ gleichsradbeschleunigung eine weichere Dämpfkraft­ einstellung vorgenommen wird im Vergleich zu einer identisch Vergleichsradbeschleunigung und einem bela­ denen Fahrzeug,
• - daß bei einer überlagerten Fahrzeugaufbaubewegung aus Wanken und Vertikalbewegung eine additive Überlagerung der jeweils notwendigen Einzeldämpfkräfte erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorik (29) Beschleunigungssignale bereitstellt, die in Verbindung mit der Signaländerungsgeschwindigkeit zur Einstellung der Dämpfkraft (5) herangezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Fahrgeschwindigkeitssensor (33) ein Fahrge­ schwindigkeitssignal bereitstellt,
• - daß mittels eines Fahrgestellabsenkschalters (31) die Niveaulage mindestens einer Achse abgesenkt werden kann,
• - daß bei einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb eines Fahrgeschwindigkeitsschwellwertes in Verbindung mit der Betätigung des Fahrgestellabsenkschalters (31) die weichste Dämpfkrafteinstellung vorgenommen wird.

4. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rädern (9) und der Fahrzeugkarosserie eine Luftfeder (10) installiert ist, der der Drucksensor (13) wirkmäßig zugeordnet ist.

5. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rädern (9) und der Fahrzeugkarosserie ein hydropneumatischer Schwingungs­ dämpfer installiert ist, dessen Ausgleichsraum einen Drucksensor aufweist.