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DE102008050142A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung einer Dämpfersollkraft für ein einstellbares Dämpferelement - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung einer Dämpfersollkraft für ein einstellbares Dämpferelement Download PDF

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DE102008050142A1
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DE
Germany
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damper
factor
vehicle
soll
lateral acceleration
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Withdrawn
Application number
DE102008050142A
Other languages
English (en)
Inventor
Carsten Dipl.-Ing. Beuermann
Michael Dipl.-Ing. Decker
Joachim Dipl.-Ing. Epp
Jochen Dipl.-Ing. Götz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Priority to PCT/EP2009/006490 priority patent/WO2010028792A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung einer Dämpfersollkraft (Fsoll,n) für ein einstellbares Dämpferelement (...) eines Feder-Dämpfer-Systems, das den Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs gegenüber den Fahrzeugrädern des Fahrzeugs federnd und dämpfend abstützt, wobei ein dem Dämpferelement zugeordnetes Federelement eine veränderliche Federsteifigkeit (Cn) aufweist und die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der veränderlichen Federsteifigkeit (Cn) bestimmt wird. Ferner wird eine die Querbeschleunigung beschreibende Querbeschleunigungsgröße (ayK) ermittelt, wobei die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der Querbeschleunigungsgröße (ay,calc) ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung einer Dämpfersollkraft für ein einstellbares Dämpferelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Berechnung einer Dämpfersollkraft für ein einstellbares Dämpferelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 21.
  • Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 199 40 198 C1 bekannt.
  • Die Druckschrift offenbart ein Feder-Dämpfer-System, das die Systemdämpfung an die Federsteifigkeit anpasst. In einer Regeleinheit werden in einem ersten Verfahrensschritt fahrsituationsabhängig die Federsteifigkeit der Luftfeder und nachfolgend die Gesamtdämpfung des Systems vorgegeben. Hierfür erfolgt zunächst eine Frequenzanalyse des gegenwärtig schwingenden Kraftfahrzeug-Teils, welches der jeweiligen Luftfeder mit Zusatzvolumen zugeordneten ist. Nachfolgend erfolgt die Bestimmung der Dämpfungsgröße in Abhängigkeit des Drosselwiderstandes einer Drossel, die zwischen der Luftfeder und einem Luft-Zusatzvolumen angeordnet ist, und der momentanen Schwingfrequenz Kraftfahrzeug-Teils. Mithin wird die noch erforderliche Restdämpfung der Gesamtdämpfung von der Regeleinheit ermittelt, wobei die Stoßdämpfer-Drossel so eingestellt wird, dass die Summe der Luftfederdämpfung und Restdämpfung dem Vorgabewert entspricht.
  • Der Erfindung lieg die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Berechnung einer Dämpfersollkraft für ein einstellbares Dämpferelement anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patenanspruches 1 und/oder durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 21 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird eine die Querbeschleunigung beschreibende Querbeschleunigungsgröße ermittelt, wobei die Dämpfersollkraft zusätzlich abhängig von der Querbeschleunigungsgröße ermittelt wird.
  • Dadurch kann ein Feder-Dämpfer-System mit einem hohen Fahrkomfort und hoher Fahrsicherheit bereitgestellt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Vorzugsweise ist jedem Fahrzeugrad ein Dämpferelement zugeordnet und für jedes Dämpferelement wird gesondert eine Dämpfersollkraft ermittelt. Hierdurch kann jedes Einzelrad über das jeweils zugeordnete Dämpferelement individuell und in Abhängigkeit der am Einzelrad vorherrschenden Fahrbahnanregung optimal bedämpft werden, wodurch mögliche unterschiedliche Anregungen an den Einzelrädern Rechnung getragen wird. Mithin erfolgt eine Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit.
  • Dadurch, dass die Dämpfersollkraft proportional von der Querbeschleunigungsgröße abhängt, wird das Feder-Dämpfer-System bei hohen Querkräften stärker bedämpft, wodurch der Kontakt zwischen Fahrbahnoberfläche und Kraftfahrzeugrad verbessert und mithin die Fahrsicherheit, insbesondere bei Kurvenfahrt, erhöht wird.
  • Es ist weiterhin von Vorteil, dass die Querbeschleunigungsgröße auf Basis einer anhand der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit und einem Lenkwinkel berechneten Querbeschleunigung ermittelt wird. Die vom Lenkwinkel und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängige Führungsgröße eilt der tatsächlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs zeitlich voraus. Dadurch kann die Dämpfersollkraft und z. B. auch die Achssteifigkeit an die bevorstehende Situation angepasst werden, bereits vor dem tatsächlichen Einwirken der Querbeschleunigung auf das Fahrzeug. Dieser zeitliche Vorsprung dient dazu, das Fahrzeug bereits zum Zeitpunkt des Lenkens zu Beginn des Durchfahrens einer Kurve auf die sich einstellende Querbeschleunigung einzustellen und das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeugs für die Kurvenfahrt optimal anzupassen.
  • Zumal sich die Querbeschleunigung an den jeweiligen Dämpferelementen unterschiedlich ausbildet, wird zweckmäßigerweise für die Berechnung der Dämpfersollkraft an einem Dämpferelement die jeweils an diesem Dämpferelement herrschende berechnete Querbeschleunigung herangezogen. Dadurch lässt sich für jedes einzelne Dämpferelement eine optimale Dämpfwirkung erzielen, wodurch sich Fahrkomfort und Fahrsicherheit erhöhen.
  • Dadurch, dass die berechnete Querbeschleunigung mittels eines ersten Faktors skaliert und daraus die Querbeschleunigungsgröße ermittelt wird, wobei der querbeschleunigungsabhängige erste Faktor insbesondere zusätzlich abhängig von der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit oder Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbereichen vorgegeben ist, kann die Querbeschleunigungsgröße mittels des ersten Faktors an einen gewünschten Wertebereich angepasst werden.
  • Vorzugsweise nähert sich der querbeschleunigungsabhängige erste Faktor mit zunehmender berechneter Querbeschleunigung asymptotisch einem Maximalwert des ersten Faktors, der insbesondere für alle Fahrzeug-Längsgeschwindigkeiten oder Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbereiche gleich groß ist. Dadurch ist eine Begrenzung der Querbeschleunigungsgröße möglich, wodurch sich die Fahrsicherheit erhöht.
  • Dadurch, dass die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit über einen zweiten Faktor skaliert und daraus eine skalierte Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit ermittelt wird, kann auf eine einfache Art und Weise eine Anpassung der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit an einen gewünschten Wertebereich als Basis zur Berechnung der Dämpfersollkraft erfolgen. Weiterhin kann die skalierte Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit zur Berechnung der Dämpfersollkraft verwendet werden, wobei die Dämpfersollkraft insbesondere proportional von der skalierten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit abhängt. Ebenso kann der zweite Faktor einen Wert zwischen einem Minimalwert des zweiten Faktors und einem Maximalwert des zweiten Faktors annehmen, wodurch eine Begrenzung der skalierten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und mithin eine Verbesserung der Fahrsicherheit ermöglicht ist. Ferner kann der zweite Faktor unterhalb eines unteren Geschwindigkeitsschwellenwerts dem Minimalwert des zweiten Faktors entsprechen oder sich mit abnehmender Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit dem Minimalwert des zweiten Faktors insbesondere asymptotisch annähern. Weiterhin kann der der zweite Faktor oberhalb eines oberen Geschwindigkeitsschwellenwerts dem Maximalwert des zweiten Faktors entsprechen oder sich mit zunehmender Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit dem Maximalwert des zweiten Faktors insbesondere asymptotisch annähern. Die genannte Möglichkeiten können jeweils für sich oder in Kombination zur Verbesserung der Anpassung der Dämpfersollkraft an die Fahrsituation beitragen.
  • Vorzugsweise wird eine Dämpfergeschwindigkeit ermittelt und bei der Bestimmung der Dämpfersollkraft berücksichtigt, wodurch der Fahrkomfort verbessert wird. Beispielsweise kann die Dämpfersollkraft proportional von der Dämpfergeschwindigkeit abhängt.
  • Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass die Dämpfergeschwindigkeit über einen dritten Faktor skaliert wird und daraus eine skalierte Dämpfergeschwindigkeit ermittelt wird. Dadurch ist die Anpassung der Dämpfergeschwindigkeit an einen gewünschten Wertebereich als Basis zur Berechnung der Dämpfersollkraft einfach ermöglicht.
  • Des Weiteren weist der dritte Faktor einen Zugstufenwert für eine Dämpfergeschwindigkeit größer als Null und einen sich vom Zugstufenwert unterscheidenden Druckstufenwert für eine Dämpfergeschwindigkeit kleiner als Null auf, wobei der Zugstufenwert und/oder der Druckstufenwert insbesondere konstant sind. Dadurch ist eine weitere Komfortverbesserung und insbesondere ein verbesserter Kontakt zwischen Kraftfahrzeugrad und Fahrbahnoberfläche ermöglicht. Beispielsweise kann die Dämpfersollkraft abhängig von der skalierten Dämpfergeschwindigkeit ermittelt werden, wobei die Dämpfersollkraft insbesondere proportional von der skalierten Dämpfergeschwindigkeit abhängt.
  • Weiterhin ist es möglich, dass auf Basis der veränderlich vorgegebenen Federsteifigkeit eine radbezogene Dämpfungsgröße berechnet wird. Auf Basis dieser radbezogenen Dämpfungsgröße kann sehr einfach mit Hilfe einer Feder-Dämpfer-System-abhängigen Übersetzung eine aufbaubezogene Dämpfungsgröße berechnet werden, die dann zur Ermittlung der Dämpfersollkraft dienen kann.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Federelement um ein Gasfederelement mit veränderbarer Federsteifigkeit, wobei insbesondere mehrere über eine Ventilanordnung fluidisch miteinander verbindbare und fluidisch voneinander trennbare Gasräume vorgesehen sind. Dadurch ist eine veränderbare Federsteifigkeit oder Achssteifigkeit durch Verbinden bzw. Trennen der verschiedenen Gasräume erreicht.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Gasfedersystem in schematischer, blockschaltbildähnlicher Darstellung,
  • 2 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung einer Mehrkammer-Gasfeder mit verstellbaren Dämpfern,
  • 3 ein Blockschaltbild der Steuerung der Mehrkammer-Gasfeder und des Dämpfers nach 2,
  • 4 ein Blockschaltbild einer Möglichkeit der Ermittlung der Dämpfersollkraft des Dämpfers nach 2,
  • 5 den qualitativen Verlauf eines querbeschleunigungsabhängigen ersten Faktors,
  • 6 den qualitativen Verlauf eines längsgeschwindigkeitsabhängigen zweiten Faktors und
  • 7 den qualitativen Verlauf eines dämpfergeschwindigkeitsabhängigen dritten Faktors.
  • 1 zeigt in schematischer und blockschaltbildlicher Darstellung ein Kraftfahrzeug 1 mit Blick von oben.
  • Das Kraftfahrzeug 1 weist in einer Fahrzeuglängsrichtung x wenigstens zwei, mit einem Achsabstand D, zueinander parallel beabstandete und nicht näher dargestellte Achsen auf, wobei an den Axialenden der Achse jeweiligen wenigstens ein Fahrzeugrad 2 angeordnet ist und wobei zumindest eine Achse lenkbare Fahrzeugräder 2 tragt. Beispielsgemäß ist jedem Fahrzeugrad 2 ein Feder-Dämpfer-System, mit einem Federelement 3 und einem einstellbaren Dämpferelement 4 zugeordnet, Das Federelement 3, das insbesondere als eine Mehrkammer-Gasfeder 3 mit einer veränderbarer Federsteifigkeit cn ausgebildet ist, federt die Relativbewegungen des jeweils zugeordneten Fahrzeugrades 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau. Ferner dämpft das Dämpferelement 4 die Relativbewegungen zwischen dem jeweils zugeordneten Fahrzeugrad 2 und dem Fahrzeugaufbau. Dementsprechend ist der Kontakt zwischen Fahrzeugrad 2 und der Fahrbahnoberfläche optimiert und mithin der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit optimiert.
  • Erfolgt bei einem sich bewegenden Kraftfahrzeug 1 ein Lenkeinschlag, so dreht sich das Fahrzeug um die Fahrzeughochachse z in Richtung des Lenkeinschlags. Mithin bildet sich eine Querbeschleunigung ay,calc,n aus, die in eine Fahrzeugquerrichtung y des Kraftfahrzeugs 1 wirkt. Da sich die Querbeschleunigung ay,calc,n am Fahrzeug und insbesondere an den jeweiligen Fahrzeugrädern 2 unterschiedlich ausbildet, soll nachfolgend eine beispielhafte Umrechnung der für das dritte Rad (n = 3) zugeordneten Querbeschleunigung ay,calc,3 über eine Gierrate ψ .., welche die Winkelgeschwindigkeit der Drehung um die Fahrzeughochachse z angibt, gezeigt sein.
  • Es gilt: ay,calc,3 = ay,calc,1 – D·ψ ..
  • 2 zeigt schematisch und blockschaltbildähnlich das Federelement 3 in Form einer Mehrkammer-Gasfeder 3, die über eine Steuereinrichtung 5 ansteuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung 5 beispielsgemäß eine integrierte Recheneinheit 5 aufweist oder in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform schalttechnisch mit einer externen Recheneinheit 5 verbunden ist.
  • Das Federelement 3 weist einen mit einem Rollbalg 6 zusammenwirkenden gasgefüllten Gasraum 7 in Form einer Hauptkammer 7 mit einem Hauptkammervolumen V1 auf. Bei einer Relativbewegung des zugeordneten Fahrzeugrades 2 und dem Fahrzeugaufbau wird der Rollbalg 6 verschoben, wodurch das Gas in der Mehrkammer-Gasfeder 3 je nach Bewegungsrichtung des Rollbalgs 6 komprimiert oder dekomprimiert wird, so dass die Relativbewegung zwischen dem zugeordneten Fahrzeugrad 2 und dem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau gefedert wird.
  • Die Federsteifigkeit cn der jeweiligen Mehrkammer-Gasfeder 3 hängt vom wirksamen Gesamtvolumen ab, das bei der Rollbalgbewegung zum Komprimieren bzw. Dekomprimieren zur Verfügung steht. Mithin kann an die Hauptkammer 7 wenigstens eine Nebenkammer als Zusatzvolumen fluidisch zugeschaltet bzw. wieder von der Hauptkammer 7 getrennt werden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Mehrkammer-Gasfeder 3 eine erste Nebenkammer 8, eine zweite Nebenkammer 9 und eine dritte Nebenkammer 10 auf. Die erste Nebenkammer 8 weist ein erstes Nebenkammervolumen V2, die zweite Nebenkammer 9 ein zweites Nebenkammervolumen V3 und die dritte Nebenkammer 10 ein drittes Nebenkammervolumen V4 auf, wobei im vorliegenden Fall V2 < V3 < V4 < V1 gilt.
  • Die veränderliche Federsteifigkeit cn der Mehrkammer-Gasfeder 3 hängt davon ab, wie groß das mit dem Rollbalg 6 zusammenwirkende Gasvolumen ist, das als wirksames Gesamtvolumen bezeichnet werden soll. Dieses wirksame Gesamtvolumen ergibt sich aus der Summe des Hauptkammervolumens V1 und der Nebenkammervolumina V2, V3, V4 derjenigen Nebenkammern 8, 9, 10, die zum betrachteten Zeitpunkt fluidisch mit der Hauptkammer 7 verbunden sind.
  • Die erste Nebenkammer 8 ist über einen ersten Verbindungskanal 11 mit der Hauptkammer 7 verbunden, wobei im ersten Verbindungskanal 11 ein elektrisch ansteuerbares, erstes Verbindungsventil 12 angeordnet ist. Entsprechend hierzu ist die Hauptkammer 7 mit der zweiten Nebenkammer 9 über einen zweiten Verbindungskanal 13 verbunden, in dem ein zweites Verbindungsventil 14 sitzt, und die Hauptkammer 7 ist mit der dritten Nebenkammer 10 über einen dritten Verbindungskanal 15 verbunden, in dem ein drittes Verbindungsventil 16 angeordnet ist. Alle drei Verbindungsventile 12, 14, 16 können durch die Steuereinrichtung 5 unabhängig voneinander angesteuert werden und den betreffenden Verbindungskanal 11, 13, 15 entweder fluidisch verschließen oder fluidisch öffnen, so dass die jeweilige Nebenkammer 8, 9, 10 mit der Hauptkammer 7 fluidisch trennbar bzw. verbindbar ist. Beispielsgemäß sind die Verbindungsventile 12, 14, 16 als Schaltventile ausgeführt. Alternativ hiezu wäre es auch denkbar, die Verbindungsventile 12, 14, 16 als Proportionalventile auszugestalten, so dass der Durchflussquerschnitt des jeweiligen Verbindungskanals 11, 13, 15 kontinuierlich zwischen einer vollständig geschlossenen und einer vollständig offenen Stellung verändert wird.
  • Die Ansteuerung der Verbindungsventile 12, 14, 16 erfolgt elektrisch durch Bestromung des jeweiligen Elektromagneten des Verbindungsventils 12, 14, 16. Ferner können die Verbindungsventile 12, 14, 16 als stromlos geschlossene Ventile ausgeführt sein, so dass bei einem Fehler im Gasfedersystem, der zu einem Stromausfall führt, die Verbindungsventile 12, 14, 16 automatisch schließen. Dadurch wird im Fehlerfall die Achssteifigkeit auf ein Maximum erhöht.
  • Zur Einstellung einer Dämpfersollkraft Fsoll,n ist die Steuereinrichtung 5 mit dem einstellbaren Dämpferelement 4 schalttechnisch verbunden, wobei das insbesondere hydraulisch wirkende Dämpferelement 4 separat ausgebildet oder in das jeweilige Federelement 3 integriert sein kann. Jedes Dämpferelement 4 des Fahrzeugs weist hierfür ein ansteuerbares Dämpferventil 4a auf.
  • In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit 5, über eine nicht näher dargestellte Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs 1, ein Lenkwinkel α und eine Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx übermittelt. Ferner können der Steuereinrichtung 5 über die Sensoreinrichtung weitere Parameter Pw, wie Fahrzeugzustandsparameter oder Umgebungsparameter zugeführt werden. Die von der Sensoreinrichtung an die Steuereinrichtung 5 weitergegebenen Sensordaten und Parameter sind heutzutage in den Fahrzeugen verfügbar und können über ein Fahrzeugdatenbussystem an die Steuereinrichtung 5 übertragen werden. Es versteht sich, dass weitere Parameter an die Steuereinrichtung weitergegeben werden können, wie beispielsweise der Fahrbahnreibwert.
  • Anhand der 3 und 4 wird im Folgenden die Funktion der Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit 5 des Feder-Dämpfer-Systems im Einzelnen erläutert.
  • 3 zeigt die Steuereinrichtung 5. Parameter Pw, wie beispielsweise Lenkwinkel α, Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx, Querbeschleunigung ay,calc,n, eine Dämpfergeschwindigkeit νD,n und andere Parameter Pw werden durch wenigstens eine geeignete Erfassungseinheit, insbesondere durch einen Sensor oder mehrere Sensoren, erfasst und an die Steuereinrichtung 5 weitergeleitet. Die Steuereinheit 5 weist einen ersten Steuerteil 5.1 auf, der anhand der übermittelten Parameter Pw oder zumindest eines Teils davon die Federsteifigkeit cn für jede der Federelemente 3 ermittelt. Diese Federsteifigkeiten cn werden an einen zweiten Steuerteil 5.2 weitergeleitet, der daraus und weiteren aus weiteren Parametern Pw die Dämpfersollkräfte Fsoll,n für jedes Dämpferelement 4 des Fahrzeugs ermittelt.
  • Der Index n wird für die Unterscheidung der Größe verwendet, die den vorhandenen, separaten Federelementen 3 bzw. Dämpferelementen 4 zugeordnet sind. Bei einem Fahrzeug mit vier Rädern und mithin vier Feder- und Dämpferelementen 3, 4 ist n = 1, 2, 3 oder 4.
  • Die in 3 mit einer gestrichelten Linie dargestellte Verbindung soll dabei eine nicht ausschließliche Verwendung von gleichen Parametern Pw durch eine Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit 5 darstellen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es denkbar, dass ein Parameter Pw durch die Steuereinrichtung 5 und/oder durch die Recheneinheit 5 bzw. durch weitere Signalverarbeitungssysteme verarbeitet wird.
  • Anhand der Parameter Pw ermittelt bzw. berechnet die Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit 5 für jedes Dämpferelement 4 eine individuelle Dämpfersollkraft Fsoll,n und erzeugt auf Grund der berechneten Dämpfersollkraft Fsoll,n einen elektrischen Ventil-Steuerstrom IVentil zur Ansteuerung der Ventile 4a der Dämpferelemente 4.
  • In 4 ist die Ermittlung der Dämpfersollkraft Fsoll,n für jedes Dämpferelement 4 blockschaltbildartig dargestellt. Bei diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Berechnung der Dämpfersollkraft Fsoll,n für ein einstellbares Dämpferelement 4 wird in einem ersten Block 30 auf Basis der veränderlich vorgegebenen Federsteifigkeit cn eine radbezogene Dämpfungsgröße dRad ermittelt. Eine besonders einfache Möglichkeit zur Berechnung dieser Größe ist über den nachfolgenden Zusammenhang dRad =
    Figure 00090001
    gegeben, wobei eine Fahrzeugmasse m als feste Größe vorgegeben und D eine Konstante ist.
  • Da die radbezogene Dämpfungsgröße dRad eine mechanische Übersetzung i der Achse nicht berücksichtigt, wird in einem zweiten Block 31 mittels der Übersetzung i eine aufbaubezogene Dämpfungsgröße dm, die vom jeweils zugrunde liegenden Feder-Dämpfer-System abhängig ist, berechnet: dm = i2·dRad
  • In einem weiteren parallelen oder nachfolgenden dritten Block 32, wird eine berechnete Querbeschleunigung ay,calc,n aus dem Lenkwinkel α und der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx gebildet. Daran anschließend wird in einem vierten Block 33 die berechnete Querbeschleunigung ay,calc,n mit einem ersten Faktor K skaliert, woraus eine Querbeschleunigungsgröße ayK,n ermittelt wird.
  • In 5 ist der qualitative Verlauf des ersten Faktors K abhängig von der berechneten Querbeschleunigung ay,calc,n gezeigt. Abhängig von der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx, oder auch von Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbereichen ergeben sich verschiedene Verläufe für den ersten Faktor K über der berechneten Querbeschleunigung ay,calc,n. Der erste Faktor K nähert sich bei einer Erhöhung der berechneten Querbeschleunigung ay,calc,n asymptotisch einem Maximalwert Kmax, der für alle Fahrzeug-Längsgeschwindigkeiten νx oder Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbereiche denselben Wert einnimmt und wobei dieser Wert ≥ 1 ist.
  • In einem fünften Block 34 wird zur Ermittlung einer skalierten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νxA die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx über einen zweiten Faktor A skaliert. Der zweite Faktor A, wie in 6 dargestellt, kann einen Wert zwischen einem Minimalwert Amin und einem Maximalwert Amax annehmen.
  • Mit abnehmender Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx nähert sich der zweite Faktor A unterhalb eines unteren Geschwindigkeitsschwellenwerts vu asymptotisch dem Minimalwert Amin bzw. entspricht diesem. Ferner nähert sich der zweite Faktor A oberhalb eines oberen Geschwindigkeitsschwellenwerts vo asymptotisch dem Maximalwert Amax bzw. entspricht diesem mit zunehmender Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νx. Beispielsgemäß liegt der untere Geschwindigkeitsschwellenwert vu bei 80 km/h und der obere Geschwindigkeitsschwellenwert vo bei 140 km/h. Beispielsweise kann der Minimalwert Amin = 1 und der Maximalwert Amax = 1,5 gewählt werden.
  • Wie aus der 4 zu entnehmen ist, wird eine Dämpfergeschwindigkeit νD,n ermittelt und unmittelbar bei der Bestimmung der Dämpfersollkraft Fsoll,n berücksichtigt. Die Dämpfergeschwindigkeit νD,n wird des weiteren in einem sechsten Block 35 über einen dritten Faktor L skaliert, wodurch eine skalierte Dämpfergeschwindigkeit vDLn gebildet wird.
  • Wie in 7 dargestellt, weist der dritte Faktor L zwei von der Dämpfergeschwindigkeit νD,n abhängige Werte, nämlich einen Zug- und einen Druckstufenwert, auf, wobei bei Dämpfergeschwindigkeiten νD,n größer Null der Zugstufenwert und bei Dämpfergeschwindigkeiten νD,n kleiner Null der Druckstufenwert als maßgebliche Größe verwendet wird. Ferner sind Zug- und Druckstufenwert konstante Größen, deren Faktoren sich in einem Bereich von einem Minimum Lmin bis zu einem Maximum Lmax bewegen können, wobei das Maximum Lmax = 1 gewählt werden kann und damit Lmin < 1 ist.
  • Durch die multiplikative Verknüpfung der aufbaubezogenen Dämpfungsgröße dm mit der skalierten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit νxA und der Querbeschleunigungsgröße ayK,n sowie der Dämpfergeschwindigkeit νD,n und der skalierten Dämpfergeschwindigkeit vDLn wird in einem siebten Block 36 die für das jeweilige Federelement 4 optimale Dämpfersollkraft Fsoll,n von der Recheneinheit 5 berechnet. In Abhängigkeit der betreffenden Dämpfersollkraft Fsoll,n wird in einem letzten Block 37 ein elektrischer Ventil-Steuerstrom IVentil,n erzeugt, der das korrespondierende Dämpferventil 4a des jeweiligen Dämpferelements 4 ansteuert und entsprechend einstellt. Diese Ermittlung der Dämpfersollkraft Fsoll,n und des zugehörigen Sterstroms IVentil,n erfolgt für jedes der Dämpferelemente 4 des Fahrzeugs individuell.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19940198 C1 [0002]

Claims (22)

  1. Verfahren zur Berechnung einer Dämpfersollkraft (Fsoll,n) für ein einstellbares Dämpferelement (4) eines Feder-Dämpfer-Systems, das den Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs gegenüber den Fahrzeugrädern (2) des Fahrzeugs federnd und dämpfend abstützt, wobei ein dem Dämpferelement (4) zugeordnetes Federelement (3) eine veränderliche Federsteifigkeit (cn) aufweist und die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der veränderlichen Federsteifigkeit (cn) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Querbeschleunigung (ay,calc,n) beschreibende Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) ermittelt wird, wobei die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Fahrzeugrad (2) ein Dämpferelement (4) zugeordnet ist und für jedes Dämpferelement (4) gesondert eine Dämpfersollkraft (Fsoll,n) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) proportional von der Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) abhängt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) auf Basis einer anhand der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (νx) und einem Lenkwinkel (α) berechneten Querbeschleunigung (ay,calc,n) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung der Dämpfersollkraft (Fsoll,n) an einem Dämpferelement (4) die jeweils an diesem Dämpferelement (4) herrschende berechnete Querbeschleunigung (ay,calc,n) herangezogen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die berechnete Querbeschleunigung (ay,calc,n) mittels eines ersten Faktors (K) skaliert und daraus die Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der querbeschleunigungsabhängige erste Faktor (K) zusätzlich abhängig von der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (νx) oder Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbereichen vorgegeben ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der querbeschleunigungsabhängige erste Faktor (K) mit zunehmender berechneter Querbeschleunigung (ay,calc,n) asymptotisch einem Maximalwert des ersten Faktors (Kmax) nähert, der insbesondere für alle Fahrzeug-Längsgeschwindigkeiten (νx) oder Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbereiche gleich groß ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (νx) über einen zweiten Faktor (A) skaliert und daraus eine skalierte Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (vxA) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die skalierte Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (vxA) zur Berechnung der Dämpfersollkraft (Fsoll,n) verwendet wird, wobei die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) insbesondere proportional von der skalierten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (vxA) abhängt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Faktor (A) einen Wert zwischen einem Minimalwert des zweiten Faktors (Amin) und einem Maximalwert des zweiten Faktors (Amax) annimmt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Faktor (A) unterhalb eines unteren Geschwindigkeitsschwellenwerts (vu) dem Minimalwert des zweiten Faktors (Amin) entspricht oder sich mit abnehmender Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (vx) dem Minimalwert des zweiten Faktors (Amin) insbesondere asymptotisch annähert.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Faktor (A) oberhalb eines oberen Geschwindigkeitsschwellenwerts (vo) dem Maximalwert des zweiten Faktors (Amax) entspricht oder sich mit zunehmender Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit (vx) dem Maximalwert des zweiten Faktors (Amax) insbesondere asymptotisch annähert.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfergeschwindigkeit (νD,n) ermittelt und bei der Bestimmung der Dämpfersollkraft (Fsoll,n) berücksichtigt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) proportional von der Dämpfergeschwindigkeit (νD,n) abhängt.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfergeschwindigkeit (νD,n) über einen dritten Faktor (L) skaliert wird und daraus eine skalierte Dämpfergeschwindigkeit (vDLn) ermittelt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Faktor (L) einen Zugstufenwert für eine Dämpfergeschwindigkeit (νD,n) größer als Null und einen sich vom Zugstufenwert unterscheidenden Druckstufenwert für eine Dämpfergeschwindigkeit (νD,n) kleiner als Null aufweist, wobei der Zugstufenwert und/oder der Druckstufenwert insbesondere konstant sind.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der skalierten Dämpfergeschwindigkeit (vDLn) ermittelt wird, wobei die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) insbesondere proportional von der skalierten Dämpfergeschwindigkeit (vDLn) abhängt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der veränderlich vorgegebenen Federsteifigkeit (cn) eine radbezogene Dämpfungsgröße (dRad) berechnet wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der radbezogene Dämpfungsgröße (dRad) mit Hilfe einer Feder-Dämpfer-System-abhängigen Übersetzung (i) eine aufbaubezogene Dämpfungsgröße (dm) berechnet wird.
  21. Vorrichtung zur Berechnung einer Dämpfersollkraft (Fsoll,n) für ein einstellbares Dämpferelement (4) eines Feder-Dämpfer-Systems, das den Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs gegenüber den Fahrzeugrädern des Fahrzeugs federnd und dämpfend abstützt, wobei ein dem Dämpferelement (4) zugeordnetes Federelement (3) eine veränderliche Federsteifigkeit (cn) aufweist, und wobei eine Recheneinheit die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der veränderlichen Federsteifigkeit (cn) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (5) eine die Querbeschleunigung (ay,calc,n) beschreibende Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) und die Dämpfersollkraft (Fsoll,n) abhängig von der Querbeschleunigungsgröße (ayK,n) ermittelt.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Federelement (3) um ein Gasfederelement (3) mit veränderbarer Federsteifigkeit (cn) handelt, wobei insbesondere mehrere über eine Ventilanordnung (12, 14, 16) fluidisch miteinander verbindbare und fluidisch voneinander trennbare Gasräume (7, 8, 9, 10) vorgesehen sind.
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