WO2024120989A1 - Verfahren zum einstellen einer dämpfungskraft und ein dämpfungssystem für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum einstellen einer dämpfungskraft und ein dämpfungssystem für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2024120989A1
WO2024120989A1 PCT/EP2023/083897 EP2023083897W WO2024120989A1 WO 2024120989 A1 WO2024120989 A1 WO 2024120989A1 EP 2023083897 W EP2023083897 W EP 2023083897W WO 2024120989 A1 WO2024120989 A1 WO 2024120989A1
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pump
valves
force
working
piston rod
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PCT/EP2023/083897
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Ludger Gesenhues
Klaus Schmidt
Ole Götz
Vitali KILLERT
Original Assignee
Thyssenkrupp Bilstein Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a damping force of a damping system for a motor vehicle, as well as a damping system for a motor vehicle.
  • An active damping system is known from DE102019115492B4.
  • An active damping system is, for example, a damping system with a pump by means of which the pressure in the cylinder chambers can be actively influenced.
  • Active damping systems known from the state of the art often have a large number of hydraulic components and sensors in order to enable targeted adjustment of the pressure and the desired damping effect. This is usually associated with high manufacturing and maintenance costs.
  • the invention comprises a method for adjusting a damping force of a damping system for a motor vehicle, wherein the damping system comprises: a working cylinder at least partially filled with hydraulic fluid and a working piston arranged within the working cylinder and axially movable with a piston rod, wherein the working piston divides the working cylinder into a first working chamber and a second working chamber, and a pressure adjustment arrangement for adjusting the pressure in the first and second working chambers, wherein the pressure adjustment arrangement comprises a pump, a Hydraulic accumulator, a first valve and a second valve, which are each connected to the first and the second working chamber via hydraulic lines and wherein the valve position of the valves is adjustable, in particular continuously,
  • the method comprises controlling/regulating the valve position of the valves and/or the volume flow and/or the speed of the pump as a function of a predeterminable force setpoint F so ii acting on the piston rod.
  • the damping system preferably comprises a vibration damper with the working cylinder and the working piston.
  • the vibration damper is, for example, a single-tube vibration damper or a multi-tube vibration damper.
  • a vibration damper, in particular a multi-tube vibration damper, for a vehicle comprises, for example, an outer tube and an inner tube arranged coaxially thereto, in particular the working cylinder, wherein a compensation chamber for receiving hydraulic fluid is formed between the outer tube and the inner tube, and a working piston connected to a piston rod, which is arranged to be movable back and forth within the inner tube, wherein the interior of the inner tube is divided by the working piston into a first working chamber and a second working chamber.
  • the vibration damper is, for example, a multi-tube vibration damper, wherein the compensation chamber is partially filled with a gas, in particular at the upper end.
  • a central tube is preferably arranged coaxially to the inner tube and the outer tube and in particular is arranged on the inner tube.
  • the compensation chamber is in particular designed as an annular chamber and is delimited by the outer tube and the central tube or the inner tube.
  • the outer tube preferably forms at least partially the housing of the vibration damper.
  • the inner surface of the inner tube is preferably designed as a guide for the working piston.
  • the working piston preferably has a valve device through which the first and second working chambers are connected to one another.
  • the multi-tube vibration damper is designed without a central tube and with an external gas chamber.
  • the vibration damper has in particular a closure package that is designed and arranged to fluidically seal the interior of the outer tube on the piston rod side.
  • the piston rod-side end of the inner tube is preferably attached to the closure package.
  • the interior of the outer tube is preferably fluidically sealed by means of a base piece.
  • a base valve is optionally arranged on the base piece, which is attached in particular to the end of the inner tube remote from the piston rod.
  • the second working chamber is preferably fluidically connected to the compensation chamber via the base valve.
  • the base valve is preferably a check valve through which flow can flow in both or only one direction.
  • the base valve is designed as a check valve in the pulling direction, when the piston moves out of the inner tube, and as a detection-generating valve in the pushing direction, when the piston moves into the inner tube.
  • the pressure adjustment arrangement is preferably designed such that it adjusts the pressure within the working chambers, in particular the force acting on the working piston.
  • the pressure adjustment arrangement is designed to adjust the damping force of the damping system.
  • the pump is preferably a bidirectional hydraulic pump with at least two connections for the respective connection to a hydraulic line, wherein the connections can each be operated as an inlet or as an outlet of the hydraulic pump.
  • the direction of rotation of the pump is preferably reversible, so that it can be operated in both directions in suction or pressure mode.
  • the hydraulic accumulator is, for example, a particularly pressurized accumulator filled with hydraulic fluid and gas.
  • the pump is preferably connected to a motor, in particular an electric motor, for driving the pump.
  • the valves are preferably continuously adjustable valves, in particular solenoid valves.
  • the hydraulic resistance of the valves is preferably adjustable.
  • the valve position is understood to mean in particular the position of a control slide of the valve, which opens or closes a flow channel so that the hydraulic resistance changes with different valve positions.
  • the valves each have a magnetic coil that can be energized and influences the position of the control slide and thus the valve position.
  • the force setpoint Fsoii is a manually or automatically specified force value that represents the setpoint force acting on the piston rod, in particular the damping force.
  • the force setpoint Fsoii is calculated from specified data, such as the pressure within the working chambers.
  • the force setpoint is calculated, for example, depending on vehicle data determined via sensors and/or specified.
  • the vehicle data includes, for example, the acceleration or speed of the vehicle.
  • Adjusting the valve position of the valves and/or the volume flow and/or the speed of the pump depending on the predeterminable force setpoint Fsoii offers the advantage of a simple, particularly model-based, adjustment of the valves and the pump, whereby the measurement of the pressure by pressure sensors, particularly in the supply and discharge lines of the pump, can be dispensed with.
  • the pressure adjustment arrangement preferably comprises a plurality of hydraulic lines for connecting the pump and the hydraulic accumulator to the valves and the first working chamber and the second working chamber of the vibration damper.
  • the pressure adjustment arrangement preferably comprises at least two check valves.
  • the check valves are, for example, connected in series with one another and in parallel with the valves, the pump and/or the hydraulic accumulator.
  • the pump is preferably connected to the first working chamber of the vibration damper via a hydraulic line and in particular to the second working chamber of the vibration damper via a further hydraulic line.
  • the valves are in particular connected in series with one another and connected to the pump via a hydraulic line, wherein the valves are in particular connected in parallel to the pump.
  • the valves are designed in such a way that they can each be flowed through exclusively in one direction.
  • one valve is in the pressure stage and the other valve can flow through in the rebound stage.
  • the valves are preferably connected in series with one of the check valves each.
  • the hydraulic accumulator is preferably connected to the two check valves via a hydraulic line in such a way that the connecting node of the hydraulic lines is arranged between the two check valves.
  • the hydraulic accumulator is preferably additionally connected to the two valves via the hydraulic line in such a way that the connecting node of the hydraulic lines is arranged between the two valves.
  • the pressure adjustment arrangement is preferably designed to influence the damping characteristic of the vibration damper and is connected to it.
  • the pressure adjustment arrangement is preferably designed in such a way that it enables active or passive damping of the vibration damper. With passive damping, preferably no additional pressure is applied to the vibration damper via the pump and/or the hydraulic accumulator, whereas with active damping, a pressure increase in at least one working chamber takes place via the pump and/or the hydraulic accumulator.
  • the force setpoint Fsoii is a setpoint for the force acting on the piston rod, in particular the force acting on the piston rod by means of the hydraulic pressure.
  • the force setpoint is therefore the force value that should act on the piston rod, in particular is desired.
  • the force Fist actually acting on the piston rod is determined. Then, preferably, a force deviation AF between the force setpoint Fsoii and the actual force Fist is determined and the valve position of the valves and/or the volume flow and/or the speed of the pump is adjusted, in particular controlled/regulated, depending on the determined force deviation AF.
  • the determination of the force Fist actually acting on the piston rod is preferably model-based, preferably by means of a predetermined model.
  • a required pressure in the respective working chambers is preferably determined from the force deviation AF and the valve positions of the valves and/or the The speed or volume flow of the pump is set in such a way that the required pressure is achieved.
  • the volume flow or the speed of the pump and/or the current or the voltage at the pump and/or the valves is increased or reduced depending on the force deviation AF.
  • the volume flow or the speed of the pump is increased if the force setpoint F so ii is greater than the actual force value Fact.
  • valve position and/or the voltage and/or current strength applied to the valves is determined or specified, for example, by means of a sensor SV, and the actual force Fist acting on the piston rod is determined from this.
  • the valve position and/or the voltage and/or current strength applied to the valves is specified, for example, manually or automatically via a control/regulation system.
  • the force Fist is preferably determined on a model-based basis.
  • the force Fist is preferably not calculated using pressure values obtained from a pressure sensor.
  • the sensor SV is preferably designed such that it measures the valve position or determines it from measured values, such as current strength or voltage.
  • the sensor SV is preferably designed such that it determines the current strength and/or the voltage at the valves and optionally calculates a valve position from this.
  • a sensor is also understood to mean a device for indirectly determining the voltage, current strength and/or the valve position.
  • the voltage, current, volume flow and/or speed of the pump applied to the pump is determined by means of a sensor SP and from this the actual force Fist acting on the piston rod is determined.
  • the force Fist is preferably determined on a model-based basis.
  • a sensor is also understood to mean a device for indirectly determining the voltage, current, volume flow and/or speed of the pump.
  • the determination of the force Fact actually acting on the piston rod is carried out model-based using a previously determined pump model that includes the pump pressure over the working range of the pump.
  • a mathematical pump model is determined in advance and stored in the damping device, preferably a control device.
  • the pump model preferably assigns a certain pump pressure and/or a force Fact acting on the piston rod to the values determined by means of the sensors SV or SP.
  • the mathematical pump model is preferably a mathematical model obtained by means of a series of tests carried out on a test bench and subsequent validation to depict the performance and working range of the pump.
  • the pump pressure, the volume flow, the speed, the voltage, the current consumption of the pump and/or the force applied to the piston rod are measured via appropriate sensors over the working range of the pump and a mathematical model is created from this which assigns a corresponding pump pressure or force value Fact to the values determined via the sensors SV and SP.
  • the pump model is preferably a dynamic pump model that can be adapted during operation of the damping system.
  • the pump model is continuously monitored and corrected.
  • a correction factor is determined during operation of the damping system.
  • the correction factor is applied to the pump model during operation of the damping system in order to adapt the pump model to, for example, different environmental conditions and in particular to compensate for deviations between the model and reality.
  • the correction factor is taken into account when determining the actual force value Fist using the pump model.
  • the acceleration and/or the height of the vibration damper and/or the absolute acceleration of the vehicle and/or the wheel acceleration or data from the IMU is determined by means of a sensor SF and the correction factor p for correcting the pump model is calculated from the values determined by means of the sensor SF.
  • the Sensor SF is attached, for example, to the body of a motor vehicle and/or a vehicle wheel, in particular the axle.
  • a value for the acceleration and/or the height of the vibration damper and/or the absolute acceleration of the vehicle is determined from the determined actual force value Fist.
  • the calculated acceleration and/or the height and/or the absolute acceleration of the vehicle is then compared with the data measured using the sensor SF and, for example, a respective deviation is calculated.
  • a correction factor p for correcting the pump model is determined from the respective deviation.
  • the correction factor is transmitted to the pump model, with the pump model preferably being corrected using the correction factor.
  • an actual force value Fist is calculated which takes into account the determined correction factor of the pump model.
  • the invention also includes a damping system for a motor vehicle, having a working cylinder at least partially filled with hydraulic fluid, a working piston arranged within the working cylinder and axially movable and having a piston rod, the working piston dividing the working cylinder into a first working chamber and a second working chamber, and a pressure adjustment arrangement for adjusting the pressure in the first and second working chambers, the pressure adjustment arrangement comprising a pump, a hydraulic accumulator, a first valve and a second valve, each of which is connected to the first and second working chambers via hydraulic lines, and the valves being designed such that the valve position is adjustable, in particular continuously.
  • the damping system has a control/regulating device which is connected to the pump and the valves and is designed such that it adjusts, in particular controls/regulates, the valve position of the valves and/or the volume flow and/or the speed of the pump as a function of a predefinable force setpoint F so ii acting on the piston rod.
  • the control/regulation device is preferably connected to the pump, in particular the motor, and the first and second valves for control/regulation and for transmitting data.
  • the control/regulation device is connected to the sensors SF, SV and SP for transmitting data.
  • control/regulating device is designed to determine the actual force Fist acting on the piston rod, wherein the control/regulating device is designed to determine a force deviation AF between the force setpoint F so ii and the force Fist and to control/regulate the valve position of the valves and/or the volume flow and/or the speed of the pump depending on the determined force deviation AF.
  • the pressure adjustment arrangement has at least one sensor SV for determining or a controller for specifying the valve position and/or the voltage and/or current applied to the valves, wherein the sensor SV or the controller is connected to the control/regulating device and the latter is designed to determine the force Fact actually acting on the piston rod from the data determined by means of the sensor SV or specified to the controller.
  • the pressure adjustment arrangement has a sensor SP for determining the voltage, current, volume flow and/or speed of the pump applied to the pump, and wherein the sensor SP is connected to the control/regulation device and the latter is designed to determine the force Fact actually acting on the piston rod from the data determined by means of the sensor SP.
  • control/regulation device has a pump model which includes the pump pressure over the working range of the pump and wherein the control/regulation device is designed to determine the force Fact actually acting on the piston rod from the pump model.
  • the predetermined pump model is stored in the control/regulation device.
  • the pressure adjustment arrangement has a sensor SF for determining the acceleration and/or the height of the vibration damper, which sensor is connected to the control-Z regulation device and wherein the control-Z regulation device is designed such that it calculates a correction factor for correcting the pump model from the values determined by means of the sensor SF.
  • the invention also includes a motor vehicle with a chassis and a damping system attached thereto as described above.
  • the sensors SF for determining the acceleration and/or the height of the vibration damper and/or the wheel acceleration and/or IMU data sensors, such as navigation data sensors, are attached to the chassis of the motor vehicle.
  • the invention also includes a computer program product for controlling the above-described method for adjusting a damping force of a damping system for a motor vehicle.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a damping system according to an embodiment.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a control device according to an embodiment.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a control device according to a further embodiment.
  • Fig. 1 shows a damping system 10 for a motor vehicle.
  • a damping system for a motor vehicle.
  • the damping system 10 comprises, for example, a vibration damper 12, in particular a single-tube vibration damper, with a working cylinder 12.
  • a working piston 16 is arranged within the working cylinder 12, which is preferably mounted so as to be movable in the axial direction of the working cylinder 14.
  • a piston rod 18 is attached to the working piston 16, which extends centrally through the working cylinder 14 and out of it in the axial direction.
  • the working piston 16 is preferably guided in a hydraulically sealed manner within the working cylinder 14 and divides the working cylinder 14 into a first working chamber 20 on the piston rod side and a second working chamber 22 remote from the piston rod.
  • the working piston 16 preferably comprises a valve arrangement, in particular for limiting a maximum pressure difference between the two working chambers 20, 22.
  • Vibration damper can also be a multi-tube vibration damper.
  • the damping system 10 further comprises a pressure adjustment arrangement 24 for adjusting the damping force acting on the piston rod, in particular for adjusting the pressure within the first working chamber 20 and the second working chamber 22.
  • the pressure adjustment arrangement 24 comprises, for example, a hydraulic accumulator 26 and a pump 28.
  • the pump 28 is preferably connected to a motor 30, in particular to an electric motor.
  • the pump 28 is preferably a bidirectional hydraulic pump with at least two connections for connection to a respective hydraulic line, wherein the connections can each be operated as an inlet or as an outlet of the hydraulic pump.
  • the pressure adjustment arrangement 24 comprises a plurality of hydraulic lines 32 to 38 for connecting the pump 28 and the hydraulic accumulator 26 to the first working chamber 22 and the second working chamber 24 of the vibration damper 20.
  • the pressure adjustment arrangement 24 preferably comprises at least two check valves 40, 42. Furthermore, the pressure adjustment arrangement 24 comprises in particular at least two valves, a first valve 44 and a second valve 46, wherein the hydraulic resistance of the valves 44, 46 is adjustable, in particular continuously.
  • the valves 44, 46 are each designed so that flow can only occur in one direction.
  • the valves 44, 46 are solenoid valves through which flow can occur in one direction.
  • the first valve 44 can only be flowed through in the rebound stage and the second valve 46 can only be flowed through in the compression stage.
  • the pump 28 is connected, for example, via a first hydraulic line 32 to the first working chamber 20 of the vibration damper 12 and in particular via a second hydraulic line 34 to the second working chamber 22 of the vibration damper 12.
  • the valves 44, 46 are connected in series and connected to the first and second hydraulic lines 32, 34 via a third hydraulic line 36, the valves 44, 46 being connected in parallel to the pump 28.
  • the check valves 40, 42 are connected in series and connected to the first and second hydraulic lines 32, 34 via a fourth hydraulic line 38, the check valves 40, 42 being connected in parallel to the valves 44, 46 and the pump 28.
  • the hydraulic accumulator 26 is connected to the third and fourth hydraulic lines 36, 38 via a fifth hydraulic line 39, wherein the first hydraulic connection node 48 for connecting the fifth hydraulic line 39 to the fourth hydraulic line 38 is arranged between the two check valves 40, 42.
  • the second connection node 50 for connecting the fifth hydraulic line 39 to the third hydraulic line 36 is arranged, for example, between the two valves 44, 46, so that the hydraulic accumulator 26 is connected to the valves 44, 46 in particular via the first and second connection nodes 48, 50.
  • the valves 44, 46 are, for example, continuously adjustable valves, such as solenoid valves.
  • the pressure adjustment arrangement 24 is preferably connected to the vibration damper 12 in order to influence the damping characteristic of the latter.
  • the pressure adjustment arrangement 24 is preferably designed in such a way that it enables active, semi-active or passive damping of the vibration damper 12.
  • passive damping preferably no additional pressure is applied to the vibration damper 12 via the pump 28 and/or the hydraulic accumulator 26.
  • the valves 44, 46 preferably have a constant, unchangeable valve position.
  • With semi-active damping preferably no additional pressure is applied to the vibration damper 12 via the pump 28 and/or the hydraulic accumulator 26, wherein the valve position of the valves 44, 46 is changeable.
  • active damping a pressure increase is achieved in at least one working chamber 20, 22 via the pump 28 and/or the hydraulic accumulator 26, wherein the valve positions of the valves 44, 46 are adjustable.
  • Passive or semi-active damping is achieved with the damping system 10 of Fig. 1, for example during a retraction movement of the working piston (pressure stage) in such a way that the second working chamber 22 is hydraulically connected to the first working chamber 20 via the valves 44, 46 and the check valve 40.
  • the hydraulic fluid flows from the second working chamber 22 into the second hydraulic line 34 and then into the third hydraulic line 36 via the valves 44, 46.
  • the hydraulic fluid flows into the first hydraulic line 32 and into the first working chamber 20.
  • a partial flow is branched off via the second connecting node 50 between the two valves 44, 46 and flows via the fifth hydraulic line 39 and the first connecting node 48 and the check valve 40 into the first hydraulic line 32.
  • the damping characteristic is preferably adjusted by adjusting the flow resistance of the valves 44, 46.
  • the first working chamber 20 is hydraulically connected to the second working chamber 22 via the valves 44, 46 and the check valve 42.
  • the hydraulic fluid preferably flows from the first working chamber 20 into the first hydraulic line 32 and then into the third hydraulic line 36 via the valves 44, 46.
  • the hydraulic fluid flows into the second hydraulic line 34 and into the second working chamber 22.
  • a partial flow is branched off via the second connecting node 50 between the two valves 44, 46 and flows via the fifth hydraulic line 39 and the first connecting node 48 and the check valve 42 into the second hydraulic line 34.
  • a further pressure increase occurs by means of the pump 28 and the hydraulic accumulator 26.
  • the pump 28 is preferably designed such that it can be operated in the direction of the first hydraulic line 32 or the second hydraulic line 34. When operated in the direction of the first hydraulic line 32, this is connected to the fluid outlet of the pump 28. In particular, when the direction of rotation of the pump changes, it can be operated in the other direction, for example in the direction of the second hydraulic line 34, so that the first hydraulic line 32 is connected to the fluid inlet and the second hydraulic line 34 is connected to the fluid outlet of the pump 28.
  • Active damping to increase the pressure within the first working chamber 20 preferably takes place when the pump 28 is operated in the direction of the first hydraulic line 32.
  • the hydraulic accumulator 26 is preferably connected to the pump 28, with the hydraulic fluid flowing from the hydraulic accumulator 26 into the fourth hydraulic line 38 via the check valve 42 into the second hydraulic line 34. From the second hydraulic line 34, the hydraulic fluid preferably flows into the fluid inlet of the pump 28 and then into the first hydraulic line 32. The hydraulic fluid additionally introduced into the first hydraulic line 32 via the hydraulic accumulator 26 and the pump 28 ensures an increase in pressure within the first hydraulic line 32.
  • a partial flow is returned from the first hydraulic line 32 via the third hydraulic line 36 and the first valve 44 into the hydraulic accumulator 26, with the remaining partial flow being fed to the first working chamber 20 via the first hydraulic line 32 and generating an increase in pressure.
  • An active damping for increasing the pressure within the second working chamber 22 preferably takes place when the pump 28 is operated in the direction of the second hydraulic line 34.
  • the hydraulic accumulator 26 is preferably connected to the pump 28, wherein the hydraulic fluid from the hydraulic accumulator 26 flows into the fourth Hydraulic line 38 flows via the check valve 40 into the first hydraulic line 32. From the first hydraulic line 32, the hydraulic fluid preferably flows into the fluid inlet of the pump 28 and then into the second hydraulic line 34. The hydraulic fluid additionally introduced into the second hydraulic line 34 via the hydraulic accumulator 26 and the pump 28 ensures an increase in pressure within the second hydraulic line 34.
  • a partial flow is returned from the second hydraulic line 34 via the third hydraulic line 36 and the second valve 46 into the hydraulic accumulator 26, with the remaining partial flow being fed to the second working chamber 22 via the second hydraulic line 34 and generating an increase in pressure.
  • the damping system 10 preferably comprises a control/regulation device 52.
  • the control/regulation device 52 is connected, for example, to the pump 28, in particular the motor 30, and the first and second valves 44, 46 for the purpose of controlling/regulating and transmitting data.
  • the control/regulating device 52 is in particular designed and configured such that it controls/regulates the valve position of the valves 44, 46 and/or the volume flow of the pump 28 as a function of a predeterminable force setpoint acting on the piston rod 18.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the control/regulation device 52 for setting a damping force, in particular a damping characteristic of the damping system of Fig. 1 .
  • the control/regulation device 52 comprises, for example, a first calculation device 54 for calculating an actual value for the force applied to the piston rod 18 and/or the working piston 16.
  • the control/regulation device 52 preferably comprises a second calculation device 56 for calculating the required valve position of the valves 44, 46 and/or the required volume flow of the pump 28 depending on a manually or automatically entered force setpoint Fsoii.
  • the second calculation device 56 is designed such that it calculates the required current or voltage applied to the valves and/or the pump and/or the required volume flow or the speed of the pump 28 is determined as a function of a manually or automatically entered force setpoint Fsoii.
  • the damping system 10, in particular the pressure setting arrangement 24, preferably has sensors SV, SP for determining, in particular measuring, the valve positions and/or the voltage and/or current applied to the valves 44, 46 and/or the pump and/or the volume flow of the pump 28.
  • the sensor SV is designed to determine/measure the valve positions and/or the voltage and/or current applied to the valves, wherein the sensor SP is designed to determine the voltage, current, volume flow and/or the speed of the pump 28 applied to the pump 28.
  • the sensors SV, SP are preferably connected to the control/regulation device 52 for transmitting data.
  • valve positions and/or the voltage and/or current applied to the valves are not measured by a sensor SV, but are specified, for example, by a controller.
  • the values specified by the controller are preferably transmitted to the control/regulation device 52, in particular the first calculation device 54.
  • the values determined via the sensors SV, SP such as the speed, the volume flow, the current and/or the voltage of the pump or the valve positions, the voltage and/or the current of the valves 44, 46, are transmitted to the control/regulation device 52, in particular the first calculation device 54.
  • the first calculation device 54 is preferably designed and set up in such a way that it determines/calculates the pressure generated by the pump 28 and/or the force Fist actually acting on the piston rod 18 from the values determined by the sensors SV, SP or specified by the control.
  • a mathematical pump model is stored in the calculation device 54 for this purpose, which assigns a certain pump pressure and/or force Fist acting on the piston rod 28 to the values determined by the sensors.
  • the mathematical pump model is preferably a model developed by means of a series of tests carried out on a test bench and subsequent Validation of the mathematical model obtained to represent the performance and the working range of the pump 28.
  • the pump pressure and/or the force applied to the piston rod 18 are measured via corresponding sensors over the working range of the pump and assigned to one another via a mathematical model with the values determined via the sensors SV and SP.
  • the control-Z regulation device 52 in particular the second calculation device 56, is preferably designed such that a force setpoint Fsoii for the force acting on the piston rod 18 can be input into the second calculation device 56.
  • the second calculation device 56 is preferably designed and set up such that it increases or decreases the volume flow or the speed of the pump 28 and/or the current or the voltage at the pump and/or the valves 44, 46 depending on the force setpoint Fsoii.
  • the second calculation device 56 is designed and set up such that it compares the force setpoint Fsoii and the actual force value Fist determined by means of the first calculation device 54 and uses this to determine, for example, a force deviation AF.
  • the second calculation device 56 is designed and configured such that it increases or decreases the volume flow or the speed of the pump 28 and/or the current or the voltage at the pump and/or the valves 44, 46 depending on the determined force deviation AF.
  • the volume flow or the speed of the pump 28 is increased when the force setpoint Fsoii is greater than the actual force value Fist.
  • the second calculation device 56 is designed and configured such that it sets the valve position of the valves 44, 46 depending on the determined force deviation AF.
  • a required pressure in the respective working chambers 20, 22 of Fig. 1 is determined from the force deviation AF, preferably using the control-Z regulation device 52, and the valve positions of the valves 44, 46 and/or the speed or volume flow of the pump 28 are set using the control-Z regulation device 52 such that the required pressure is achieved in each case.
  • the damping system 10, in particular the pressure adjustment arrangement 24, preferably does not have a pressure sensor for measuring the pump pressure.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a control/regulating device 52 for setting a damping force, in particular a damping characteristic of the damping system of Fig. 1.
  • the control/regulating device 52 of Fig. 3 corresponds for the most part to the control/regulating device 52 of Fig. 2 with the difference that the control/regulating device 52 of Fig. 3 additionally has a third calculation device 58.
  • the damping device 10, in particular the pressure adjustment arrangement 24, preferably comprises a sensor SF for determining, for example, the acceleration and/or the height of the vibration damper 12.
  • the sensor SF is attached, for example, to the body of a motor vehicle.
  • the third calculation device 58 is preferably connected to the first and/or the second calculation device 54, 56 for the transmission of data.
  • the second calculation device 56 transmits in particular the determined actual force value Fist to the third calculation device 58, which is preferably designed such that it determines a value for the acceleration and/or the height of the vibration damper 12 from the actual force value Fist.
  • the third calculation device 58 is preferably designed such that it compares the determined acceleration and/or the determined height with the acceleration and height measured by the sensor SF and calculates a respective deviation, for example.
  • a correction factor p for correcting the pump model is preferably determined from the respective deviation by means of the calculation device 58.
  • the correction factor is transmitted to the first calculation device 54, in particular the pump model, wherein the first calculation device 54 is designed to correct, in particular adapt, the pump model using the correction factor.
  • the first calculation device 54 then calculates an actual force value Fistp that takes into account the determined correction factor p of the pump model.
  • the correction factor takes into account a deviation of the pump model from reality due to, for example, external influences such as ambient conditions, temperature or wear.
  • the pump model is preferably continuously monitored and corrected by means of the control/regulation device 52, in particular the first and third calculation devices 54, 58.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft eines Dämpfungssystems (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Dämpfungssystem (10) aufweist: einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14) und eine Druckeinstellungsanordnung (24) aufweisend eine Pumpe (28), einen Hydraulikspeicher (26), ein erstes Ventil (44) und ein zweites Ventil (46), die jeweils über Hydraulikleitungen (32-39) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22) verbunden sind und wobei die Ventilstellung der Ventile (44, 46), insbesondere stufenlos, einstellbar ist, wobei die Ventilstellung der Ventile (44, 46) und/ oder der Volumenstrom und/oder die Drehzahl der Pumpe (28) in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraftsollwertes (Fsoll) gesteuert/ geregelt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Dämpfungssystem (10) für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14), und eine Druckeinstellungsanordnung (24) aufweisend eine Pumpe (28), einen Hydraulikspeicher (26), ein erstes Ventil (44) und ein zweites Ventil (46), die jeweils über Hydraulikleitungen (32-29) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20,22) verbunden sind und wobei die Ventile (44, 46) derart ausgebildet sind, dass die Ventilstellung, insbesondere stufenlos, einstellbar ist, wobei das Dämpfungssystem (10) eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) aufweist, die mit der Pumpe (28) und den Ventilen (44, 46) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie die Ventilstellung der Ventile (44, 46) und/ oder den Volumenstrom und/ oder die Drehzahl der Pumpe (28) in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraftsollwertes (Fsoll) steuert/ regelt.

Description

Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft und ein Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft eines Dämpfungssystems für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug.
Aus der DE102019115492B4 ist ein aktives Dämpfungssystem bekannt. Bei einem aktiven Dämpfungssystem handelt es sich beispielweise um ein Dämpfungssystem mit einer Pumpe mittels welcher der Druck in den Zylinderkammern aktiv beeinflussbar ist. Aus dem Stand der Technik bekannte aktive Dämpfungssysteme weisen häufig eine Vielzahl von Hydraulikkomponenten und Sensoren auf, um eine gezielte Einstellung des Drucks und der gewünschten Dämpfwirkung zur ermöglichen. Damit sind meist hohe Herstellungs- und Wartungskosten verbunden.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dämpfungssystem bereitzustellen, das eine aktive Dämpfung ermöglicht und kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft eines Dämpfungssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Dämpfungssystem aufweist: einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder und einen innerhalb des Arbeitszylinders angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, wobei der Arbeitskolben den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum, wobei die Druckeinstellungsanordnung eine Pumpe, einen Hydraulikspeicher, ein erstes Ventil und ein zweites Ventil umfasst, die jeweils über Hydraulikleitungen mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum verbunden sind und wobei die Ventilstellung der Ventile, insbesondere stufenlos, einstellbar ist,
Das Verfahren umfasst das Steuern/ Regeln der Ventilstellung der Ventile und/ oder des Volumenstroms und/oder der Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange wirkenden Kraftsollwertes Fsoii.
Das Dämpfungssystem umfasst vorzugsweise einen Schwingungsdämpfer mit dem Arbeitszylinder und dem Arbeitskolben. Bei dem Schwingungsdämpfer handelt es sich beispielsweise um einen Einrohrschwingungsdämpfer oder einen Mehrrohrschwingungsdämpfer. Ein Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Mehrrohrschwingungsdämpfer, für ein Fahrzeug umfasst beispielsweise ein Außenrohr und ein koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr, insbesondere der Arbeitszylinder, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr ein Ausgleichsraum zur Aufnahme von Hydraulikfluid ausgebildet ist, und einen mit einer Kolbenstange verbundener Arbeitskolben, der innerhalb des Innenrohrs hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Innenraum des Innenrohrs durch den Arbeitskolben in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt wird.
Bei dem Schwingungsdämpfer handelt es sich beispielsweise um einen Mehrrohrschwingungsdämpfer, wobei der Ausgleichsraum teilweise, insbesondere an dem oberen Ende, mit einem Gas gefüllt ist. Innerhalb des Ausgleichsraums ist vorzugsweise ein Mittelrohr koaxial zu dem Innenrohr und dem Außenrohr angebracht und insbesondere an dem Innenrohr angebracht. Der Ausgleichsraum ist insbesondere als Ringraum ausgebildet und wird von dem Außenrohr und dem Mittelrohr oder dem Innenrohr begrenzt. Das Außenrohr bildet vorzugsweise zumindest teilweise das Gehäuse des Schwingungsdämpfers aus. Die Innenfläche des Innenrohrs ist vorzugsweise als Führung des Arbeitskolbens ausgebildet. Der Arbeitskolben weist vorzugsweise eine Ventileinrichtung auf, durch welche der erste und der zweite Arbeitsraum miteinander verbunden sind. Optional ist der Mehrrohrschwingungsdämpfer ohne Mittelrohr und mit einem externem Gasraum ausgebildet. Der Schwingungsdämpfer weist insbesondere ein Verschlusspaket auf, das dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Innenraum des Außenrohrs kolbenstangenseitig fluidtechnisch abzudichten. Das kolbenstangenseitige Ende des Innenrohrs ist vorzugsweise an dem Verschlusspaket befestigt. Gegenüberliegend zu dem Verschlusspaket, an dem kolbenstangenfernen Ende, ist der Innenraum des Außenrohrs vorzugsweise mittels eines Bodenstücks fluidtechnisch abgedichtet. An dem Bodenstück ist optional ein Bodenventil angeordnet, das insbesondere an dem kolbenstangenfernen Ende des Innenrohrs angebracht ist. Der zweite Arbeitsraum ist vorzugsweise über das Bodenventil mit dem Ausgleichsraum fluidtechnisch verbunden. Bei dem Bodenventil handelt es sich vorzugsweise um ein Rückschlagventil, das in beide oder nur eine Richtung durchströmbar ist. Beispielsweise ist das Bodenventil in Zugrichtung, bei einer Kolbenbewegung in Richtung aus dem Innenrohr hinaus, als Rückschlagventil ausgebildet und in Druckrichtung, bei einer Kolbenbewegung in das Innenrohr hinein, als ein kennungserzeugendes Ventil ausgebildet.
Die Druckeinstellungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den Druck innerhalb der Arbeitsräume, insbesondere die auf den Arbeitskolben wirkende Kraft, einstellt. Insbesondere ist die Druckeinstellungsanordnung zur Einstellung der Dämpfungskraft des Dämpfungssystems ausgebildet.
Bei der Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine bidirektionale Hydropumpe mit zumindest zwei Anschlüssen zur jeweiligen Verbindung mit einer Hydraulikleitung, wobei die Anschlüsse jeweils als Einlass oder als Auslass der Hydropumpe betreibbar sind. Vorzugsweise ist die Rotationsrichtung der Pumpe umkehrbar, sodass sie in beide Richtungen jeweils im Saug- oder Druckmodus betreibbar ist. Bei dem Hydraulikspeicher handelt es sich beispielsweise um einen insbesondere druckbeaufschlagten und mit Hydraulikfluid und Gas gefüllten Speicher. Die Pumpe ist vorzugsweisen mit einem Motor, insbesondere mit einem Elektromotor, zum Antrieb der Pumpe verbunden.
Bei den Ventilen handelt es sich vorzugsweise um stufenlos verstellbare Ventile, insbesondere Magnetventile. Vorzugsweise ist der hydraulische Widerstand der Ventile einstellbar. Unter der Ventilstellung ist insbesondere die Stellung eines Stellschiebers des Ventils zu verstehen, der einen Strömungskanal freigibt oder verschließt, sodass sich der hydraulische Widerstand mit unterschiedlichen Ventilstellungen ändert. Vorzugsweise weisen die Ventile jeweils eine Magnetspule auf, die mit Strom beaufschlagbar ist und die Stellung des Stellschiebers und somit die Ventilstellung beeinflusst.
Bei dem Kraftsollwert Fsoii handelt es sich um einen manuell oder automatisch vorgebbaren Kraftwert, der die auf die Kolbenstange wirkende Sollkraft, insbesondere die Dämpfungskraft, darstellt. Beispielsweise wird der Kraftsollwert Fsoii aus vorgegebenen Daten, wie beispielsweise der Druck innerhalb der Arbeitsräume, berechnet. Der Kraftsollwert wird beispielsweise in Abhängigkeit von über Sensoren ermittelten und/ oder vorgegebenen Fahrzeugdaten berechnet. Bei den Fahrzeugdaten handelt es sich beispielsweise Beschleunigung oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Eine Einstellung der Ventilstellung der Ventile und/ oder des Volumenstroms und/ oder der Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit des vorgebbaren Kraftsollwertes Fsoii bietet den Vorteil einer einfachen, insbesondere modellbasierten, Einstellung der Ventile und der Pumpe, wobei auf die Messung des Drucks durch Drucksensoren, insbesondere in den Zu-und Ableitungen der Pumpe, verzichtet werden kann.
Die Druckeinstellungsanordnung umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Hydraulikleitungen zur Verbindung der Pumpe und des Hydraulikspeichers mit den Ventilen und dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers. Die Druckeinstellungsanordnung umfasst vorzugsweise zumindest zwei Rückschlagventile. Die Rückschlagventile sind beispielsweise in Reihe zueinander und parallel zu den Ventilen, der Pumpe und/ oder dem Hydraulikspeicher geschaltet.
Die Pumpe ist vorzugsweise über eine Hydraulikleitung mit dem ersten Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers und insbesondere über eine weitere Hydraulikleitung mit dem zweiten Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers verbunden. Die Ventile sind insbesondere in Reihe zueinander geschaltet und über eine Hydraulikleitung mit der Pumpe verbunden, wobei die Ventile insbesondere parallel zu der Pumpe geschaltet sind. Beispielsweise sind die Ventile derart ausgebildet, dass sie jeweils ausschließlich in einer Richtung durchströmbar sind. Vorzugsweise ist ein Ventil in der Druckstufe und das andere Ventil in der Zugstufe durchströmbar. In diesem Fall sind die Ventile vorzugsweis in Reihe mit jeweils einem der Rückschlagventile geschaltet.
Der Hydraulikspeicher ist vorzugsweise über eine Hydraulikleitung mit den beiden Rückschlagventilen derart verbunden, dass der Verbindungsknoten der Hydraulikleitungen zwischen den beiden Rückschlagventilen angeordnet ist. Der Hydraulikspeicher ist vorzugsweise über die Hydraulikleitung zusätzlich mit den beiden Ventilen derart verbunden, dass der Verbindungsknoten der Hydraulikleitungen zwischen den beiden Ventilen angeordnet ist.
Die Druckeinstellungsanordnung ist vorzugsweise zur Beeinflussung der Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers ausgebildet und mit diesem verbunden. Die Druckeinstellungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine aktive oder eine passive Dämpfung des Schwingungsdämpfers ermöglicht. Bei einer passiven Dämpfung wird vorzugsweise kein zusätzlicher Druck über die Pumpe und/ oder den Hydraulikspeicher in den Schwingungsdämpfer aufgegeben, wobei bei einer aktiven Dämpfung eine Druckerhöhung in zumindest einem Arbeitsraum über die Pumpe und/ oder den Hydraulikspeicher erfolgt.
Bei dem Kraftsollwert Fsoii handelt es sich um einen Sollwert für die auf die Kolbenstange wirkende Kraft, insbesondere die mittels des Hydraulikdrucks auf die Kolbenstange wirkende Kraft. Der Kraftsollwert ist daher der Kraftwert, der auf die Kolbenstange wirken soll, insbesondere gewünscht ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die tatsächlich auf die Kolbenstange wirkende Kraft Fist ermittelt. Anschließend wird vorzugsweise eine Kraftabweichung AF zwischen dem Kraftsollwert Fsoii und der tatsächlichen Kraft Fist ermittelt und die Ventilstellung der Ventile und/ oder der Volumenstrom und/ oder die Drehzahl der Pumpe wird in Abhängigkeit der ermittelten Kraftabweichung AF eingestellt, insbesondere gesteuert/ geregelt. Die Ermittlung der tatsächlich auf die Kolbenstange wirkenden Kraft Fist erfolgt vorzugsweise modellbasiert, vorzugsweise mittels eines vorabbestimmten Modells. Aus der Kraftabweichung AF wird dazu vorzugsweise ein erforderlicher Druck in den jeweiligen Arbeitsräumen ermittelt und die Ventilstellungen der Ventile und/ oder die Drehzahl oder der Volumenstrom der Pumpe wird derart eingestellt, dass der jeweils erforderliche Druck erreicht wird. Beispielsweise wird der Volumenstrom oder die Drehzahl der Pumpe und/ oder der Strom oder die Spannung an der Pumpe und/ oder den Ventilen in Abhängigkeit der Kraftabweichung AF erhöht oder verringert. Vorzugsweise wird der Volumenstrom oder die Drehzahl der Pumpe erhöht, wenn der Kraftsollwert Fsoii größer ist als der Kraftistwert Fist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Ventilstellung und/ oder die an den Ventilen anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke beispielsweise mittels eines Sensors SV ermittelt oder vorgegeben und daraus die tatsächliche auf die Kolbenstange wirkende Kraft Fist ermittelt. Die Ventilstellung und/ oder die an den Ventilen anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke wird beispielsweise manuell oder automatisch über eine Steuerung/Regelung vorgegeben. Die Ermittlung der Kraft Fist erfolgt vorzugsweise modellbasiert. Die Kraft Fist wird vorzugsweise nicht mittels aus einem Drucksensor erhaltenen Druckwerten berechnet. Der Sensor SV ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er die Ventilstellung misst oder aus Messwerten, wie beispielsweise Stromstärke oder Spannung, ermittelt. Der Sensor SV ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser die Stromstärke und/ oder die Spannung an den Ventilen ermittelt und optional daraus eine Ventilstellung berechnet. Unter einem Sensor ist im Sinne dieser Anmeldung auch eine Vorrichtung zur indirekten Ermittlung der Spannung, Stromstärke und/oder der Ventilstellung zu verstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die an der Pumpe anliegenden Spannung, Stromstärke, Volumenstrom und/ oder Drehzahl der Pumpe mittels eines Sensors SP und daraus die tatsächliche auf die Kolbenstange wirkende Kraft Fist ermittelt. Die Ermittlung der Kraft Fist erfolgt vorzugsweise modellbasiert. Unter einem Sensor ist im Sinne dieser Anmeldung auch eine Vorrichtung zur indirekten Bestimmung Spannung, Stromstärke, Volumenstrom und/ oder Drehzahl der Pumpe zu verstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Ermittlung der tatsächlich auf die Kolbenstange wirkende Kraft Fist modellbasiert mittels eines vorab bestimmten Pumpenmodels, das den Pumpendruck über den Arbeitsbereich der Pumpe umfasst, erfolgt. Insbesondere wird dazu ein mathematisches Pumpenmodell vorab bestimmt und in der Dämpfungseinrichtung, vorzugsweise einer Steuerungs-ZRegelungseinrichtung, hinterlegt. Das Pumpenmodell ordnet vorzugsweise den mittels der Sensoren SV oder SP ermittelten Werten einen bestimmten Pumpendruck und/ oder auf eine auf die Kolbenstange wirkende Kraft Fist zu. Bei dem mathematischen Pumpenmodell handelt es sich vorzugsweise um ein mittels an einem Prüfstand durchgeführter Versuchsreihen und anschließender Validierung erhaltenes mathematisches Modell zur Abbildung der Leistung und des Arbeitsbereichs der Pumpe. Dazu werden beispielsweise der Pumpendruck, der Volumenstrom, die Drehzahl, die Spannung, die Stromaufnahme der Pumpe und/ oder die an der Kolbenstange anliegende Kraft über entsprechende Sensoren über den Arbeitsbereich der Pumpe gemessen und daraus ein mathematisches Modell erstellt, das den über die Sensoren SV und SP ermittelbaren Werten einen entsprechenden Pumpendruck oder Kraftwert Fist zugeordnet. Bei dem Pumpenmodell handelt es sich vorzugsweise um ein dynamisches Pumpenmodell, das im Betrieb des Dämpfungssystems anpassbar ist.
Durch die Erstellung eines Pumpenmodells kann auf Drucksensoren zur Ermittlung des Pumpendrucks mittels Drucksensoren verzichtet werden, wodurch das Dämpfungssystem insgesamt kostengünstiger herstellbar und wartungsärmer ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Pumpenmodell kontinuierlich überwacht und korrigiert. Vorzugsweise wird im Betrieb des Dämpfungssystems ein Korrekturfaktor ermittelt. Insbesondere wird der Korrekturfaktor im Betrieb des Dämpfungssystems auf das Pumpenmodell angewandt zur Anpassung des Pumpenmodells an beispielsweise unterschiedliche Umgebungsbedingungen und insbesondere zum Ausgleich von Abweichungen zwischen dem Modell und der Realität. Vorzugsweise wird der Korrekturfaktor bei der Ermittlung des Kraftistwertes Fist mittels des Pumpenmodells berücksichtig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird mittels eines Sensors SF die Beschleunigung und/ oder der Höhenstand des Schwingungsdämpfers und/ oder die absolute Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder die Radbeschleunigung oder Daten der IMU (inertial Measurement Unit) ermittelt und der Korrekturfaktor p zur Korrektur des Pumpenmodels aus den mittels des Sensors SF ermittelten Werten berechnet. Der Sensor SF ist beispielsweise an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs und/oder einem Fahrzeugrad, insbesondere der Achse, angebracht. Vorzugsweise wird aus dem ermittelten Kraftistwert Fist ein Wert für die Beschleunigung und/ oder den Höhenstand des Schwingungsdämpfers und/ oder die absolute Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt. Insbesondere wird anschließend die berechnete Beschleunigung und/ oder der Höhenstand und/ oder die absolute Beschleunigung des Fahrzeugs und mit der mittels des Sensors SF gemessenen Daten verglichen und beispielsweise eine jeweilige Abweichung berechnet. Vorzugsweise wird aus der jeweiligen Abweichung ein Korrekturfaktor p zur Korrektur des Pumpenmodells bestimmt. Der Korrekturfaktor wird an das Pumpenmodell übermittelt, wobei das Pumpenmodell vorzugsweise mittels des Korrekturfaktors korrigiert wird. Anschließend wird insbesondere ein Kraftistwert Fist berechnet, der den ermittelten Korrekturfaktor des Pumpenmodels berücksichtigt.
Die Erfindung umfasst auch ein Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder, einen innerhalb des Arbeitszylinders angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, wobei der Arbeitskolben den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum, wobei die Druckeinstellungsanordnung eine Pumpe, einen Hydraulikspeicher, ein erstes Ventil und ein zweites Ventil umfasst, die jeweils über Hydraulikleitungen mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum verbunden sind und wobei die Ventile derart ausgebildet sind, dass die Ventilstellung, insbesondere stufenlos, einstellbar ist. Das Dämpfungssystem weist eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung auf, die mit der Pumpe und den Ventilen verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie die Ventilstellung der Ventile und/ oder den Volumenstrom und/ oder die Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange wirkenden Kraftsollwertes Fsoii einstellt, insbesondere steuert/ regelt.
Die vorangehend mit Bezug auf das Verfahren beschrieben Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile treffen in vorrichtungsgemäßer Entsprechung ebenfalls auf das Dämpfungssystem zu. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung ist vorzugsweise zur Steuerung/ Regelung und zur Übermittlung von Daten mit der Pumpe, insbesondere dem Motor, und dem ersten und dem zweiten Ventil verbunden. Insbesondere ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung zur Übermittlung von Daten mit den Sensoren SF, SV und SP verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung zur Ermittlung der tatsächlichen auf die Kolbenstange wirkenden Kraft Fist ausgebildet, wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung dazu ausgebildet ist eine Kraftabweichung AF zwischen dem Kraftsollwert Fsoii und der Kraft Fist zu ermitteln und die Ventilstellung der Ventile und/ oder den Volumenstrom und/ oder die Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit der ermittelten Kraftabweichung AF zu steuern/ regeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckeinstellungsanordnung zumindest einen Sensor SV zur Ermittlung oder eine Steuerung zur Vorgabe der Ventilstellung und/ oder der an den Ventilen anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke auf, wobei der Sensor SV oder die Steuerung mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung verbunden ist und diese dazu ausgebildet ist, die tatsächlich auf die Kolbenstange wirkenden Kraft Fist aus den mittels des Sensors SV ermittelten oder der Steuerung vorgegebenen Daten zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckeinstellungsanordnung einen Sensor SP zur Ermittlung der an der Pumpe anliegenden Spannung, Stromstärke, Volumenstrom und/ oder Drehzahl der Pumpe auf und wobei der Sensor SP mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung verbunden ist und diese dazu ausgebildet ist, die tatsächlich auf die Kolbenstange wirkenden Kraft Fist aus den mittels des Sensors SP ermittelten Daten zu ermitteln.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung ein Pumpenmodell auf, das den Pumpendruck über den Arbeitsbereich der Pumpe umfasst und wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, die tatsächlich auf die Kolbenstange wirkenden Kraft Fist aus dem Pumpenmodell zu ermitteln. Vorzugsweise ist das vorabbestimmte Pumpenmodell in der Steuerungs- /Regelungseinrichtung hinterlegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckeinstellungsanordnung einen Sensor SF zur Ermittlung der Beschleunigung und/ oder des Höhenstands des Schwingungsdämpfers auf, der mit der Steuerungs-Z Regelungseinrichtung verbunden ist und wobei die Steuerungs-Z Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie einen Korrekturfaktor zur Korrektur des Pumpenmodels aus den mittels des Sensors SF ermittelten Werten berechnet.
Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk und einem daran angebrachten Dämpfungssystem wie vorangehend beschrieben. Vorzugsweise sind die Sensoren SF zur Ermittlung der Beschleunigung und/oder des Höhenstands des Schwingungsdämpfers und/ oder der Radbeschleunigung und/oder IMU Datensensoren, wie beispielsweise Navigationsdatensensoren, an dem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs angebracht.
Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogrammprodukt zur Steuerung des vorangehend beschriebenen Verfahrens zum Einstellen einer Dämpfungskraft eines Dämpfungssystems für ein Kraftfahrzeug.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Dämpfungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerungs-ZRegelungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerungs-ZRegelungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine Dämpfungssystem 10 für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere ist ein solches Dämpfungssystem an einem Fahrwerk eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugs angebracht. Das Dämpfungssystem 10 umfasst beispielhaft einen Schwingungsdämpfer 12, insbesondere einen Einrohrschwingungsdämpfer, mit einem Arbeitszylinder 12. Innerhalb des Arbeitszylinders 12 ist ein Arbeitskolben 16 angeordnet, der vorzugsweise in axialer Richtung des Arbeitszylinders 14 bewegbar angebracht ist. An dem Arbeitskolben 16 ist eine Kolbenstange 18 angebracht, die sich in axialer Richtung mittig durch den Arbeitszylinder 14 und aus diesem heraus erstreckt. Der Arbeitskolben 16 ist vorzugsweise hydraulisch abdichtend innerhalb des Arbeitszylinders 14 geführt und teilt den Arbeitszylinder 14 in einen ersten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 20 und einen zweiten kolbenstangenfernen Arbeitsraum 22. Der Arbeitskolben 16 umfasst vorzugsweise eine Ventilanordnung, insbesondere zur Begrenzung einer maximalen Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsräumen 20, 22. Bei dem
Schwingungsdämpfer kann es sich auch um einen Mehrrohrschwingungsdämpfer handeln.
Das Dämpfungssystem 10 umfasst des Weiteren eine Druckeinstellungsanordnung 24 zur Einstellung der auf die Kolbenstange wirkenden Dämpferkraft, insbesondere zur Einstellung des Drucks innerhalb des ersten Arbeitsraums 20 und des zweiten Arbeitsraums 22. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst beispielhaft einen Hydraulikspeicher 26 und eine Pumpe 28. Die Pumpe 28 ist vorzugsweise mit einem Motor 30, insbesondere mit einem Elektromotor, verbunden. Bei der Pumpe 28 handelt es sich vorzugsweise um eine bidirektionale Hydropumpe mit zumindest zwei Anschlüssen zur Verbindung mit einer jeweiligen Hydraulikleitung, wobei die Anschlüsse jeweils als Einlass oder als Auslass der Hydropumpe betreibbar sind. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst eine Mehrzahl von Hydraulikleitungen 32 bis 38 zur Verbindung der Pumpe 28 und des Hydraulikspeichers 26 mit dem ersten Arbeitsraum 22 und dem zweiten Arbeitsraum 24 des Schwingungsdämpfers 20. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst vorzugsweise zumindest zwei Rückschlagventile 40, 42. Des Weiteren umfasst die Druckeinstellungsanordnung 24 insbesondere zumindest zwei Ventile, ein erstes Ventil 44 und ein zweites Ventil 46, wobei der hydraulische Widerstand der Ventile 44, 46, insbesondere stufenlos, einstellbar ist. Optional sind die Ventile 44, 46 jeweils ausschließlich in einer Richtung durchströmbar ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei den Ventilen 44, 46 um in einer Richtung durchströmbare Magnetventile. Insbesondere ist das erste Ventil 44 ausschließlich in der Zugstufe und das zweite Ventil 46 ausschließlich in der Druckstufe durchströmbar.
Die Pumpe 28 ist beispielhaft über eine erste Hydraulikleitung 32 mit dem ersten Arbeitsraum 20 des Schwingungsdämpfers 12 und insbesondere über eine zweite Hydraulikleitung 34 mit dem zweiten Arbeitsraum 22 des Schwingungsdämpfers 12 verbunden. Die Ventile 44, 46 sind in Reihe zueinander geschaltet und über eine dritte Hydraulikleitung 36 mit der ersten und der zweiten Hydraulikleitung 32, 34 verbunden, wobei die Ventile 44, 46 parallel zu der Pumpe 28 geschaltet sind. Die Rückschlagventile 40, 42 sind in Reihe zueinander geschaltet und über eine vierte Hydraulikleitung 38 mit der ersten und der zweiten Hydraulikleitung 32, 34 verbunden, wobei die Rückschlagventile 40, 42 parallel zu den Ventilen 44, 46 und der Pumpe 28 geschaltet sind.
Der Hydraulikspeicher 26 ist über eine fünfte Hydraulikleitung 39 mit der dritten und der vierten Hydraulikleitung 36, 38 verbunden, wobei der erste hydraulische Verbindungsknoten 48 zur Verbindung der fünften Hydraulikleitung 39 mit der vierten Hydraulikleitung 38 zwischen den beiden Rückschlagventilen 40, 42 angeordnet ist. Der zweite Verbindungsknoten 50 zur Verbindung der fünften Hydraulikleitung 39 mit der dritten Hydraulikleitung 36 ist beispielhaft zwischen den beiden Ventilen 44, 46 angeordnet, sodass der Hydraulikspeicher 26 insbesondere über den ersten und den zweiten Verbindungsknoten 48, 50 mit den Ventilen 44, 46 verbunden ist. Bei den Ventilen 44, 46 handelt es sich beispielsweise um stufenlos einstellbare Ventile, wie beispielsweise Magnetventile.
Die Druckeinstellungsanordnung 24 ist vorzugsweise zur Beeinflussung der Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers 12 mit diesem verbunden. Die Druckeinstellungsanordnung 24 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine aktive, eine semi-aktive oder eine passive Dämpfung des Schwingungsdämpfers 12 ermöglicht. Bei einer passiven Dämpfung wird vorzugsweise kein zusätzlicher Druck über die Pumpe 28 und/ oder den Hydraulikspeicher 26 in den Schwingungsdämpfer 12 aufgegeben. Des Weiteren weisen die Ventile 44, 46 bei einer passiven Dämpfung vorzugsweise eine konstante, unveränderbarer Ventilstellung auf. Bei einer semi-aktiven Dämpfung wird vorzugsweise kein zusätzlicher Druck über die Pumpe 28 und/ oder den Hydraulikspeicher 26 in den Schwingungsdämpfer 12 aufgegeben, wobei die Ventilstellung der Ventile 44, 46 veränderbar ist. Bei einer aktiven Dämpfung wird eine Druckerhöhung in zumindest einem Arbeitsraum 20, 22 über die Pumpe 28 und/ oder den Hydraulikspeicher 26 erreicht wird, wobei die Ventilstellungen der Ventile 44, 46 einstellbar ist.
Eine passive oder semi-aktive Dämpfung erfolgt mit dem Dämpfungssystem 10 der Fig. 1 beispielsweise bei einer Einfahrbewegung des Arbeitskolbens (Druckstufe) derart, dass der zweite Arbeitsraum 22 über die Ventile 44, 46 und das Rückschlagventil 40 mit dem ersten Arbeitsraum 20 hydraulisch verbunden ist. Vorzugsweise strömt das Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsraum 22 in die zweite Hydraulikleitung 34 und anschließend in die dritte Hydraulikleitung 36 über die Ventile 44, 46. Im Anschluss an die Ventile strömt das Hydraulikfluid in die erste Hydraulikleitung 32 und in den ersten Arbeitsraum 20. Ein Teilstrom wird über den zweiten Verbindungsknoten 50 zwischen den beiden Ventilen 44, 46 abgezweigt und strömt über die fünfte Hydraulikleitung 39 und den ersten Verbindungsknoten 48 und das Rückschlagventil 40 in die erste Hydraulikleitung 32. Eine Einstellung der Dämpfungskennlinie erfolgt bei der passiven oder semi-aktiven Dämpfung vorzugsweise über die Einstellung des Strömungswiderstandes der Ventile 44, 46.
Bei einer passiven Dämpfung und einer Ausfahrbewegung des Arbeitskolbens (Zugstufe) ist der erste Arbeitsraum 20 über die Ventile 44, 46 und das Rückschlagventil 42 mit dem zweiten Arbeitsraum 22 hydraulisch verbunden. Vorzugsweise strömt das Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsraum 20 in die erste Hydraulikleitung 32 und anschließend in die dritte Hydraulikleitung 36 über die Ventile 44, 46. Im Anschluss an die Ventile strömt das Hydraulikfluid in die zweite Hydraulikleitung 34 und in den zweiten Arbeitsraum 22. Ein Teilstrom wird über den zweiten Verbindungsknoten 50 zwischen den beiden Ventilen 44, 46 abgezweigt und strömt über die fünfte Hydraulikleitung 39 und den ersten Verbindungsknoten 48 und das Rückschlagventil 42 in die zweite Hydraulikleitung 34. Bei einer aktiven Dämpfung erfolgt beispielsweise eine Druckerhöhung in einem der Arbeitsräume 20, 22 insbesondere ohne eine Bewegung des Arbeitskolbens 16 innerhalb des Arbeitszylinders 14. Vorzugsweise erfolgt bei einer aktiven Dämpfung oder Aktivierung des Dämpfers zusätzlich zu der durch die Bewegung des Arbeitskolbens 16 bedingten Druckerhöhung in den Arbeitsräumen 20, 22 eine weitere Druckerhöhung mittels der Pumpe 28 und dem Hydraulikspeicher 26. Die Pumpe 28 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32 oder der zweiten Hydraulikleitung 34 betreibbar ist. Bei einem Betrieb in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32 ist diese mit dem Fluidauslass der Pumpe 28 verbunden. Insbesondere bei einer Änderung der Rotationsrichtung der Pumpe, ist diese in die andere Richtung, beispielsweise in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 34 betreibbar, sodass die erste Hydraulikleitung 32 mit dem Fluideinlass und die zweite Hydraulikleitung 34 mit dem Fluidauslass der Pumpe 28 verbunden ist.
Eine aktive Dämpfung zur Erhöhung des Drucks innerhalb des ersten Arbeitsraums 20 erfolgt vorzugsweise bei einem Betrieb der Pumpe 28 in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32. Zusätzlich ist vorzugsweise der Hydraulikspeicher 26 mit der Pumpe 28 verbunden, wobei das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikspeicher 26 in die vierte Hydraulikleitung 38 über das Rückschlagventil 42 in die zweite Hydraulikleitung 34 strömt. Von der zweiten Hydraulikleitung 34 strömt das Hydraulikfluid vorzugsweise in den Fluideinlass der Pumpe 28 und anschließend in die erste Hydraulikleitung 32. Das über den Hydraulikspeicher 26 zusätzlich über die Pumpe 28 in die erste Hydraulikleitung 32 eingeleitete Hydraulikfluid sorgt für eine Druckerhöhung innerhalb der ersten Hydraulikleitung 32. Ein Teilstrom wird aus der ersten Hydraulikleitung 32 über die dritte Hydraulikleitung 36 und das erste Ventil 44 in den Hydraulikspeicher 26 zurückgeführt, wobei der übrige Teilstrom über die erste Hydraulikleitung 32 dem ersten Arbeitsraum 20 zugeführt wird und eine Druckerhöhung erzeugt.
Eine aktive Dämpfung zur Erhöhung des Drucks innerhalb des zweiten Arbeitsraums 22 erfolgt vorzugsweise bei einem Betrieb der Pumpe 28 in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 34. Zusätzlich ist vorzugsweise der Hydraulikspeicher 26 mit der Pumpe 28 verbunden, wobei das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikspeicher 26 in die vierte Hydraulikleitung 38 über das Rückschlagventil 40 in die erste Hydraulikleitung 32 strömt. Von der ersten Hydraulikleitung 32 strömt das Hydraulikfluid vorzugsweise in den Fluideinlass der Pumpe 28 und anschließend in die zweite Hydraulikleitung 34. Das über den Hydraulikspeicher 26 zusätzlich über die Pumpe 28 in die zweite Hydraulikleitung 34 eingeleitete Hydraulikfluid sorgt für eine Druckerhöhung innerhalb der zweiten Hydraulikleitung 34. Ein Teilstrom wird aus der zweiten Hydraulikleitung 34 über die dritte Hydraulikleitung 36 und das zweite Ventil 46 in den Hydraulikspeicher 26 zurückgeführt, wobei der übrige Teilstrom über die zweite Hydraulikleitung 34 dem zweiten Arbeitsraum 22 zugeführt wird und eine Druckerhöhung erzeugt.
Das Dämpfungssystem 10 umfasst vorzugsweise eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 ist beispielhaft zur Steuerung/ Regelung und zur Übermittlung von Daten mit der Pumpe 28, insbesondere dem Motor 30, und dem ersten und dem zweiten Ventil 44, 46 verbunden.
Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 ist insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie die Ventilstellung der Ventile 44, 46 und/ oder den Volumenstrom der Pumpe 28 in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange 18 wirkenden Kraftsollwertes steuert/ regelt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 zur Einstellung einer Dämpfungskraft insbesondere einer Dämpfungscharakteristik des Dämpfungssystems der Fig. 1 . Beispielhaft ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 umfasst beispielhaft eine erste Berechnungseinrichtung 54 zur Berechnung eines Istwertes für die an der Kolbenstange 18 und/ oder dem Arbeitskolben 16 anliegenden Kraft. Des Weiteren umfasst die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 vorzugweise eine zweite Berechnungseinrichtung 56 zur Berechnung der erforderlichen Ventilstellung der Ventile 44, 46 und/ oder des erforderlichen Volumenstroms der Pumpe 28 in Abhängigkeit eines manuell oder automatisch aufgegebenen Kraftsollwertes Fsoii. Insbesondere ist die zweite Berechnungseinrichtung 56 derart ausgebildet, dass sie den erforderlichen an den Ventilen und/oder der Pumpe anliegenden Strom oder die Spannung und/ oder den erforderlichen Volumenstrom oder die Drehzahl der Pumpe 28 in Abhängigkeit eines manuell oder automatisch aufgegebenen Kraftsollwertes Fsoii ermittelt.
Vorzugsweise weist das Dämpfungssystem 10, insbesondere die Druckeinstellungsanordnung 24 Sensoren SV, SP zur Ermittlung, insbesondere Messung, der Ventilstellungen und/ oder der an den Ventilen 44, 46 und/ oder der Pumpe anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke und/ oder des Volumenstroms der Pumpe 28. Insbesondere ist der Sensor SV zur Ermittlung/ Messung der Ventilstellungen und/ oder der an den Ventilen anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke ausgebildet, wobei der Sensor SP zur Ermittlung der an der Pumpe 28 anliegenden Spannung, Stromstärke, Volumenstrom und/ oder der Drehzahl der Pumpe 28 ausgebildet ist. Die Sensoren SV, SP sind vorzugsweise mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 zur Übermittlung von Daten verbunden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Ventilstellungen und/ oder die an den Ventilen anliegende Spannung und/ oder Stromstärke nicht über einen Sensor SV gemessen, sondern beispielsweise über eine Steuerung vorgegeben werden. Die mittels der Steuerung vorgegebenen Werte werden vorzugswiese an die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52, insbesondere die erste Berechnungseinrichtung 54, übermittelt.
Die über die Sensoren SV, SP ermittelten Werte, wie beispielsweise die Drehzahl, der Volumenstrom, der Strom und/ oder die Spannung der Pumpe oder die Ventilstellungen, die Spannung und/ oder Stromstärke der Ventile 44, 46, werden an die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52, insbesondere die erste Berechnungseinrichtung 54 übermittelt.
Die erste Berechnungseinrichtung 54 ist vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie aus den mittels der Sensoren SV, SP ermittelten oder der Steuerung vorgegebenen Werte den mittels der Pumpe 28 erzeugten Druck und/ oder die tatsächlich auf die Kolbenstange 18 wirkende Kraft Fist ermittelt/ berechnet. Insbesondere ist dazu in der Berechnungseinrichtung 54 ein mathematisches Pumpenmodell hinterlegt, das den mittels der Sensoren ermittelten Werten einen bestimmten Pumpendruck und/ oder auf die Kolbenstange 28 wirkende Kraft Fist zuordnet. Bei dem mathematischen Pumpenmodell handelt es sich vorzugsweise um ein mittels an einem Prüfstand durchgeführter Versuchsreihen und anschließender Validierung erhaltenes mathematisches Modell zur Abbildung der Leistung und des Arbeitsbereichs der Pumpe 28. Dazu werden beispielsweise der Pumpendruck und/ oder die an der Kolbenstange 18 anliegende Kraft über entsprechende Sensoren über den Arbeitsbereich der Pumpe gemessen und über ein mathematisches Modell mit den über die Sensoren SV und SP ermittelbaren Werten einander zugeordnet.
Die Steuerungs-Z Regelungseinrichtung 52, insbesondere die zweite Berechnungseinrichtung 56, ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Kraftsollwert Fsoii für die auf die Kolbenstange 18 wirkende Kraft in die zweite Berechnungseinrichtung 56 aufgebbar ist. Vorzugsweise ist die zweite Berechnungseinrichtung 56 derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie den Volumenstrom oder die Drehzahl der Pumpe 28 und/ oder den Strom oder die Spannung an der Pumpe und/ oder den Ventilen 44, 46 in Abhängigkeit des Kraftsollwerts Fsoii erhöht oder verringert. Insbesondere ist die zweite Berechnungseinrichtung 56 derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie den Kraftsollwert Fsoii und den mittels der ersten Berechnungseinrichtung 54 ermittelte Kraftistwert Fist vergleicht und daraus beispielsweise eine Kraftabweichung AF ermittelt. Beispielsweise ist die zweite Berechnungseinrichtung 56 derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie den Volumenstrom oder die Drehzahl der Pumpe 28 und/ oder den Strom oder die Spannung an der Pumpe und/ oder den Ventilen 44, 46 in Abhängigkeit der ermittelten Kraftabweichung AF erhöht oder verringert. Vorzugsweise wird der Volumenstrom oder die Drehzahl der Pumpe 28 erhöht, wenn der Kraftsollwert Fsoii größer ist als der Kraftistwert Fist.
Vorzugsweise ist die zweite Berechnungseinrichtung 56 derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie die Ventilstellung der Ventile 44, 46 in Abhängigkeit der ermittelten Kraftabweichung AF einstellt. Aus der Kraftabweichung AF wird dazu vorzugsweise mit der Steuerungs-Z Regelungseinrichtung 52 ein erforderlicher Druck in den jeweiligen Arbeitsräumen 20, 22 der Fig. 1 ermittelt und die Ventilstellungen der Ventile 44, 46 und/ oder die Drehzahl oder Volumenstrom der Pumpe 28 wird mittels der Steuerungs-Z Regelungseinrichtung 52 derart eingestellt, dass der jeweils erforderliche Druck erreicht wird. Das Dämpfungssystem 10, insbesondere die Druckeinstellungsanordnung 24, weist vorzugsweise keinen Drucksensor zum Messen des Pumpendrucks auf.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 zur Einstellung einer Dämpfungskraft insbesondere einer Dämpfungscharakteristik des Dämpfungssystems der Fig. 1. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 der Fig. 3 entspricht zum größten Teil der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 der Fig. 2 mit dem Unterschied, dass die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52 der Fig. 3 zusätzlich eine dritte Berechnungseinrichtung 58 aufweist. Die Dämpfungseinrichtung 10, insbesondere die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst vorzugsweise einen Sensor SF zur Ermittlung von beispielsweise der Beschleunigung und/ oder des Höhenstands des Schwingungsdämpfers 12. Der Sensor SF ist beispielsweise an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs angebracht. Die dritte Berechnungseinrichtung 58 ist vorzugsweise zur Übermittlung von Daten mit der ersten und/ oder der zweiten Berechnungseinrichtung 54, 56 verbunden. Die zweite Berechnungseinrichtung 56 übermittelt insbesondere den ermittelten Kraftistwert Fist an die dritte Berechnungseinrichtung 58, die vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass sie aus dem Kraftistwert Fist einen Wert für die Beschleunigung und/ oder den Höhenstand des Schwingungsdämpfers 12 ermittelt.
Vorzugsweise ist die dritte Berechnungseinrichtung 58 derart ausgebildet, dass sie die ermittelte Beschleunigung und/ oder den ermittelten Höhenstand und mit der mittels des Sensors SF gemessenen Beschleunigung und dem Höhenstand vergleicht und beispielsweise eine jeweilige Abweichung berechnet. Vorzugsweise wird mittels der Berechnungseinrichtung 58 aus der jeweiligen Abweichung ein Korrekturfaktor p zur Korrektur des Pumpenmodels bestimmt. Der Korrekturfaktor wird an die erste Berechnungseinrichtung 54, insbesondere das Pumpenmodel, übermittelt, wobei die erste Berechnungseinrichtung 54 derart ausgebildet ist, das Pumpenmodell mittels des Korrekturfaktors zu korrigieren, insbesondere anzupassen. Mittels der ersten Berechnungseinrichtung 54 wird anschließend ein Kraftistwert Fistp berechnet, der den ermittelten Korrekturfaktor p des Pumpenmodels berücksichtigt. Der Korrekturfaktor berücksichtigt eine Abweichung des Pumpenmodels von der Realität durch beispielsweise äußere Einflüsse wie Umgebungsbedingungen, Temperatur oder Verschleiß. Das Pumpenmodell wird vorzugsweise mittels der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52, insbesondere der ersten und dritten Berechnungseinrichtung 54, 58, kontinuierlich überwacht und korrigiert.
Bezugszeichenliste
10 Dämpfungssystem
12 Schwingungsdämpfer
14 Arbeitszylinder
16 Arbeitskolben
18 Kolbenstange
20 erster Arbeitsraum
22 zweiter Arbeitsraum
24 Druckeinstellungsanordnung
26 Hydraulikspeicher
28 Pumpe
30 Motor
32 erste Hydraulikleitung
34 zweite Hydraulikleitung
36 dritte Hydraulikleitung
38 vierte Hydraulikleitung
39 fünfte Hydraulikleitung
40 Rückschlagventil
42 Rückschlagventil
44 erstes Ventil
46 zweites Ventil
48 erster Verbindungsknoten
50 zweiter Verbindungsknoten
52 Steuerungs-/ Regelungseinrichtung
54 erste Berechnungseinrichtung 56 zweiten Berechnungseinrichtung
58 dritte Berechnungseinrichtung
SV Sensor (Ventil)
SP Sensor (Pumpe)
SF Sensor (Fahrzeug) p Korrekturfaktor

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft eines Dämpfungssystems (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Dämpfungssystem (10) aufweist: einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14), einen innerhalb des Arbeitszylinders (14) angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben (16) mit einer Kolbenstange (18), wobei der Arbeitskolben (16) den Arbeitszylinder (14) in einen ersten Arbeitsraum (20) und einen zweiten Arbeitsraum (22) teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung (24) zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22), wobei die Druckeinstellungsanordnung eine Pumpe (28), einen Hydraulikspeicher (26), ein erstes Ventil (44) und ein zweites Ventil (46) umfasst, die jeweils über Hydraulikleitungen (32-39) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22) verbunden sind und wobei die Ventilstellung der Ventile (44, 46), insbesondere stufenlos, einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstellung der Ventile (44, 46) und/ oder der Volumenstrom und/oder die Drehzahl der Pumpe (28) in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraftsollwertes (Fsoii) gesteuert/ geregelt wird wobei die tatsächlich auf die auf die Kolbenstange (18) wirkende Kraft (Fist) ermittelt wird und anschließend eine Kraftabweichung (AF) zwischen dem Kraftsollwert (Fsoii) und der Kraft (Fist) ermittelt wird und wobei die Ventilstellung der Ventile (44, 46) und/ oder den Volumenstrom und/oder die Drehzahl der Pumpe (28) in Abhängigkeit der ermittelten Kraftabweichung (AF) gesteuert/ geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ventilstellung und/ oder die an den Ventilen (44,46) anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke mittels eines Sensors (SV) ermittelt oder vorgegeben wird und daraus die tatsächliche auf die Kolbenstange (18) wirkende Kraft (Fist) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die an der Pumpe (28) anliegenden Spannung, Stromstärke, Volumenstrom und/ oder Drehzahl der Pumpe (28) mittels zumindest eines Sensors (SP) und daraus die tatsächliche auf die Kolbenstange (18) wirkende Kraft (Fist) ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung der tatsächlich auf die Kolbenstange (18) wirkende Kraft (Fist) modellbasiert mittels eines vorab bestimmten Pumpenmodels, das den Pumpendruck über den Arbeitsbereich der Pumpe (28) umfasst, erfolgt. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Pumpenmodell kontinuierlich überwacht und korrigiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei mittels eines Sensors (SF) die Beschleunigung und/ oder der Höhenstand des Schwingungsdämpfers (12) ermittelt wird und ein Korrekturfaktor (p) zur Korrektur des Pumpenmodels aus den mittels des Sensors (SF) ermittelten Werten berechnet wird. Dämpfungssystem (10) für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14), einen innerhalb des Arbeitszylinders (14) angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben (16) mit einer Kolbenstange (18), wobei der Arbeitskolben (16) den Arbeitszylinder (14) in einen ersten Arbeitsraum (20) und einen zweiten Arbeitsraum (22) teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung (24) zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22), wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) eine Pumpe (28), einen Hydraulikspeicher (26), ein erstes Ventil (44) und ein zweites Ventil (46) umfasst, die jeweils über Hydraulikleitungen (32-29) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20,22) verbunden sind und wobei die Ventile (44, 46) derart ausgebildet sind, dass die Ventilstellung, insbesondere stufenlos, einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungssystem (10) eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) aufweist, die mit der Pumpe (28) und den Ventilen (44, 46) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie die Ventilstellung der Ventile (44, 46) und/ oder den Volumenstrom und/ oder die Drehzahl der Pumpe (28) in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraftsollwertes (Fsoii) steuert/ regelt, wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) zur Ermittlung der tatsächlichen auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraft (Fist) ausgebildet ist und wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) dazu ausgebildet ist eine Kraftabweichung (AF) zwischen dem Kraftsollwert (Fsoii) und der Kraft (Fist) zu ermitteln und die Ventilstellung der Ventile (44, 46) und/ oder den Volumenstrom und/ oder die Drehzahl der Pumpe (28) in Abhängigkeit der ermittelten Kraftabweichung (AF) zu steuern/ regeln. Dämpfungssystem (10) nach Anspruch 7, wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) zumindest einen Sensor (SV) zur Ermittlung oder eine Steuerung zur Vorgabe der Ventilstellung und/ oder der an den Ventilen (44, 46) anliegenden Spannung und/ oder Stromstärke aufweist und wobei der Sensor (SV) oder die Steuerung mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) verbunden ist und diese dazu ausgebildet ist, die tatsächlichen auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraft (Fist) aus den mittels des Sensors (SV) oder der Steuerung übermittelten Daten zu ermitteln. Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) einen Sensor (SP) zur Ermittlung der an der Pumpe (28) anliegenden Spannung, Stromstärke, Volumenstrom und/ oder Drehzahl der Pumpe (28) aufweist und wobei der Sensor (SP) mit der Steuerungs- / Regelungseinrichtung (52) verbunden ist und diese dazu ausgebildet ist, die tatsächlichen auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraft (Fist) aus den mittels des Sensors (SP) ermittelten Daten zu ermitteln. Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Steuerungs- / Regelungseinrichtung (52) ein Pumpenmodell aufweist, das den Pumpendruck über den Arbeitsbereich der Pumpe (28) umfasst und wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) derart ausgebildet ist, die tatsächlichen auf die Kolbenstange (18) wirkenden Kraft (Fist) aus dem Pumpenmodell zu ermitteln. Dämpfungssystem (10) nach Anspruch 10, wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) einen Sensor (SF) zur Ermittlung der Beschleunigung und/ oder des Höhenstands des Schwingungsdämpfers aufweist, der mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) verbunden ist und wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung (52) derart ausgebildet ist, dass sie einen Korrekturfaktor (p) zur Korrektur des Pumpenmodels aus den mittels des Sensors (SF) ermittelten Werten berechnet. Kraftfahrzeug aufweisend ein Fahrwerk und ein daran angebrachtes Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11. Computerprogrammprodukt zur Steuerung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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