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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf die Anpassung des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs
mithilfe eines aktiven Fahrwerkselements. Dabei betrifft die Erfindung
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern des Fahrverhaltens
eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung ist zur Durchführung
des Verfahrens geeignet.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Aufgabe bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen besteht in der Entwicklung
von Systemen zur Erhöhung des Fahrkomforts und zur Verbesserung
des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit
vom Umfeld der Kraftfahrzeuge. Ein wichtiger Bestandteil dieser
Systeme sind aktive Fahrwerkssysteme.
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Aktive
Fahrwerkssysteme erreichen eine Verbesserung des Fahrverhaltens
eines Kraftfahrzeugs, indem sie den Schleuder-, Wank- oder Nickbewegungen
des Kraftfahrzeugs entgegenwirken. Aktive Fahrwerkssysteme erreichen
weiterhin eine Erhöhung des Fahrkomforts eines Kraftfahrzeugs,
indem sie Fahrbahnunebenheiten ausgleichen und die Straßenlage
eines Kraftfahrzeugs beeinflussen. Sensoreinrichtungen unterstützen
bei der Erkennung des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs, das bei der
Einstellung des aktiven Fahrwerks zu berücksichtigen ist.
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Das
Dokument
DE 10
2006 030 178 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem
aktiven Fahrwerk. Werden Hindernisse, insbesondere Bodenschwellen
außerhalb eines Kraftfahrzeugs mittels eines Objekterfassungsmittels
erfasst, erfolgt eine automatische Anpassung des aktiven Fahrwerks.
Im Rahmen dieser Anpassung kann vorzugsweise die Bodenfreiheit des
Kraftfahrzeugs erhöht und/oder die Federung weicher eingestellt
werden. Die erläuterten Systeme sind darauf ausgerichtet,
die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeugs vorübergehend
zu ändern und an eine Gefahrensituation anzupassen.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fahreigenschaften
eines Kraftfahrzeugs bei der Fahrt auf einer Fahrbahn zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
13 gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und
der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern des
Fahrverhaltens eines sich auf einer Fahrbahn bewegenden ersten Kraftfahrzeugs
vorgeschlagen. Das erste Kraftfahrzeug weist mindestens ein aktives
Fahrwerkselement auf, das eine Karosserie des ersten Kraftfahrzeugs
gegenüber mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs abstützt.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in dem ersten Kraftfahrzeug
eine Beschaffenheitsinformation empfangen wird, die Unebenheiten
der Fahrbahn charakterisiert, wobei die Beschaffenheitsinformation
in wenigstens einem zweiten Kraftfahrzeug erfasst wird und wobei
das aktive Fahrwerkselement in Abhängigkeit von der Beschaffenheitsinformation
beeinflusst wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum
Verbessern des Fahrverhaltens eines sich auf einer Fahrbahn bewegenden
ersten Kraftfahrzeugs vor. Das erste Kraftfahrzeug weist mindestens
ein aktives Fahrwerkselement auf, das eine Karosserie des Kraftfahrzeugs
gegenüber mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs abstützt.
Die Vorrichtung enthält eine Empfangseinrichtung, die dazu
ausgebildet ist, eine Beschaffenheitsinformation zu empfangen, die
Unebenheiten der Fahrbahn charakterisiert, wobei die Beschaffenheitsinformation
in wenigstens einem zweiten Kraftfahrzeug erfasst wird. Ferner umfasst
die Vorrichtung eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist,
das aktive Fahrwerkselement in Abhängigkeit von der Beschaffenheitsinformation
zu beeinflussen.
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Die
Erfindung beinhaltet die Idee, eine Fahrwerksanpassung anhand von
Informationen über die Beschaffenheit einer Fahrbahn vorzunehmen,
die von einem weiteren Kraftfahrzeug gemeldet werden. Das weitere
Kraftfahrzeug hat die Fahrbahn vorzugsweise vor dem eigenen Fahrzeug
befahren. Somit kann das Fahrwerk des eigenen Fahrwerks an die Verhältnisse
der von dem Kraftfahrzeug zu befahrenden Fahrbahn angepasst werden.
Hierdurch können die Fahreigenschaften des Fahrzeugs beim
Befahren der Fahrbahn verbessert werden. Bei dem Fahrwerkselement
handelt es sich insbesondere um ein Feder- und Dämpfungselement
des Kraftfahrzeugs.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist vorgesehen,
dass die Beschaffenheitsinformation Unebenheiten eines Fahrbahnabschnitts
beschreibt.
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Vorteilhaft
kann die Beschaffenheitsinformation bei dieser Ausgestaltung Vorrichtung
eine generelle Beschaffenheit eines Abschnitts der Fahrbahn im Hinblick
auf die vorhandenen Unebenheiten beschreiben. Damit lässt
sich das Fahrwerk an die generellen Gegebenheiten auf dem Fahrbahnabschnitt anpassen.
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Eine
Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung sieht
vor, dass Unebenheiten der Fahrbahn mittels eines Sensors des zweiten
Kraftfahrzeugs erfasst werden.
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Bei
dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Federwegsensor des
zweiten Kraftfahrzeugs handeln, der den Federweg erfasst, um den Federelemente
des Fahrwerks des zweiten Kraftfahrzeugs aufgrund von Fahrbahnunebenheiten
ein- oder ausfedern. Gleichfalls kann es sich beispielsweise um
einen Abstandssensor handeln, welcher den Abstand zwischen der Karosserie
des zweiten Kraftfahrzeugs und der Fahrbahnoberfläche ermittelt, welcher
sich aufgrund von Fahrbahnunebenheiten verändert.
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Eine
weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung beinhaltet,
dass die Beschaffenheitsinformation des Fahrbahnabschnitts aus Messwerten
berechnet wird, die mittels des Sensors beim Befahren des Fahrbahnabschnitts
erfasst werden.
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In
dieser Ausgestaltung kann die Beschaffenheitsinformation vorteilhaft
aus Messdaten berechnet werden, die im gesamten Fahrbahnabschnitt erfasst
worden sind. Insbesondere kann dabei beispielsweise ein Mittelwert
der Messdaten berechnet werden, um die Beschaffenheitsinformation
zu ermitteln.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung
ist vorgesehen, dass die Beschaffenheitsinformation eine in dem
zweiten Kraftfahrzeug erfasste Unebenheit beschreibt.
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Diese
Ausführungsform der Erfindung hat insbesondere den Vorteil,
dass einzelne Fahrbahnunebenheiten, wie beispielsweise Schlaglöcher
oder Bodenwellen, an das Kraftfahrzeug gemeldet werden können,
so dass das Fahrwerk an solche Fahrbahnunebenheiten angepasst werden
kann.
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Vorzugsweise
werden dabei nur solche Unebenheiten gemeldet, die wenigstens eine
bestimmte Größe haben. Daher sieht eine verbundene
Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung vor, dass eine
in dem zweiten Kraftfahrzeug erfasste Unebenheit nur dann zur Bereitstellung
einer Beschaffenheitsinformation führt, wenn die Unebenheit
anhand von Messwerten erfasst wird, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten,
wobei die Messwerte eine Höhe oder Tiefe der Unebenheit
beschrieben.
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Eine
Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass eine Positionsinformation zusammen mit der Beschaffenheitsinformation
bereitgestellt wird, wobei die Positionsinformation die Position
des Fahrbahnabschnitts und/oder der Unebenheit beschreibt.
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Anhand
der Positionsinformation kann in dem Kraftfahrzeug vorteilhaft der
Fahrbahnabschnitt oder die Position der Unebenheit identifiziert
werden, auf den bzw. die sich die Beschaffenheitsinformation bezieht.
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Die
Beeinflussung des Fahrwerkselements wird vorzugsweise vor oder bei
Erreichen des Fahrbahnabschnitts bzw. der Position der Unebenheit vorgenommen,
um das Fahrwerk des Fahrzeugs auf die Beschaffenheit des Fahrbahnabschnitts
bzw. auf die Unebenheit vorzubereiten.
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Daher
beinhaltet eine Ausführungsform des Verfahrens und der
Vorrichtung, dass die Beeinflussung des aktiven Fahrwerkselements
vorgenommen wird, wenn eine Abweichung zwischen einer mittels einer
Positionsbestimmungseinrichtung ermittelten Position des Kraftfahrzeugs
und der in der Positionsinformation beschriebenen Position einen
Schwellenwert unterschreitet.
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Ein
derartiges Positionsbestimmungssystem ist üblicherweise
auch Bestandteil von Zielführungssystemen, die in einer
Vielzahl von Kraftfahrzeugen bereits vorhanden ist. Vorteilhaft
können diese Zielführungssysteme im Rahmen der
Erfindung mitbenutzt werden.
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Bei
einer Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung
ist es zudem vorgesehen, dass die Beeinflussung des Fahrwerkselements
zusätzlich in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird. Hierdurch wird eine noch bessere
Anpassung des Fahrwerks an die vorliegende Fahrsituation gewährleistet.
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Ferner
umfasst eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung, dass
aufgrund der Beeinflussung des Fahrwerkselements eine Bodenfreiheit
des Kraftfahrzeugs verändert wird.
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Durch
eine geringere Bodenfreiheit wird insbesondere der Fahrzeugschwerpunkt
abgesenkt, wodurch vor allem bei höheren Fahrgeschwindigkeiten
eine bessere Fahrstabilität erzielt werden kann, während
bei einer Erhöhung der Bodenfreiheit der zur Verfügung
stehende Federweg verlängert wird, wodurch Fahrbahnunebenheiten
besser ausgeglichen werden können und der Fahrkomfort erhöht wird.
Sofern die Beschaffenheitsinformation auf geringere Unebenheiten
hindeutet, wird daher vorzugsweise eine geringere Bodenfreiheit
eingestellt als in dem Fall, dass die Beschaffenheitsinformation
auf größere Unebenheiten hindeutet.
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Eine
weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor,
dass aufgrund der Beeinflussung des Fahrwerkselements eine Dämpfung einer
Federbewegung des Fahrwerkselements verändert wird.
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Eine
hohe Dämpfung führt in der Regel vor allem bei
hohen Fahrgeschwindigkeiten zu einer Stabilisierung des Fahrzeugs,
während bei einer geringeren Dämpfung ein rascheres
Ein- und Ausfedern ermöglicht wird, das zu einem besseren
Kontakt zwischen den Rädern des Fahrzeugs und der Fahrbahn sowie
einem höheren Fahrkomfort führt. Sofern die Beschaffenheitsinformation
auf weniger Unebenheiten hindeutet, wird daher vorzugsweise eine
größere Dämpfung eingestellt als in dem
Fall, dass die Beschaffenheitsinformation auf mehr oder größere
Unebenheiten hindeutet.
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Darüber
hinaus zeichnet sich eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung
dadurch aus, dass die Beschaffenheitsinformation und/oder die Positionsinformation über
eine drahtlose Verbindung, insbesondere eine Funkverbindung von
dem zweiten Kraftfahrzeug zu dem ersten Kraftfahrzeug, übertragen
wird.
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Die
zuvor genannten und weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele
deutlich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben
werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Von
den Figuren zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung von zwei Kraftfahrzeugen auf einer Fahrbahn,
die über eine Funkschnittstelle miteinander kommunizieren können,
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2 eine
schematische Darstellung eines Fahrwerks eines der Fahrzeuge, das
aktive Fahrwerkselemente umfasst,
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3 eine
schematische Darstellung eines aktiven Fahrwerkselements in einer
Ausgestaltung.
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Darstellung von Ausführungsbeispielen
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In 1 ist
beispielhaft ein zweiachsiges Kraftfahrzeug 101 mit vier
Rädern 103 dargestellt, das sich auf einer Fahrbahn 102,
wie beispielsweise einer Stra ße, bewegt. Das Kraftfahrzeug 101 verfügt über
ein Fahrwerk mit Fahrwerkselementen 104, die jeweils einem
Rad 103 zugeordnet sind. Wie in 2 dargestellt,
sind die Fahrwerkselemente 104 zwischen der Karosserie 201 und
den Radaufhängungen 202 der Fahrzeugräder 103 angeordnet
und stützen die Karosserie 201 gegenüber
den Rädern 103 ab.
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Die
Fahrwerkselementen 104 umfassen an sich bekannte Federungs-
und Dämpfungselemente. Der zur Verfügung stehende
Federweg bestimmt die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts bzw.
die Bodenfreiheit zwischen der Fahrzeugkarosserie 201 und der
Fahrbahn 102, auf der sich das Fahrzeug 101 bewegt.
Die Dämpfungscharakteristik bestimmt, in welchem Maße
die Federbewegungen des Fahrwerkselements 104 bedämpft
werden. Die Fahrwerkselemente 104 sind vorliegend als aktive
Elemente ausgeführt, die eine Veränderung des
Federwegs und/oder eine Veränderung der Dämpfung
ermöglichen. Beispiele für derartige Fahrwerkselemente 104,
die vorliegend eingesetzt werden können, sind Luftfederelemente
und hydropneumatische Federelemente, die dem Fachmann an sich bekannt
sind.
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3 zeigt
beispielhaft einen prinzipiellen Aufbau eines geeigneten aktiven
Fahrwerkselements 104. Das Fahrwerkselement 104 umfasst
eine spiralförmige Stahlfeder 308, die zwischen
der Karosserie 201 des Kraftfahrzeugs 101 und
dem entsprechenden Rad 103 angeordnet ist.
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Ferner
ist ein Schwingungsdämpfer 301 vorgesehen, der
einen ölgefüllten Zylinder 302 beinhaltet,
in dem sich ein Kolben 303 bewegt. Der Kolben 303 enthält
Ventile 304, durch die das Öl strömen kann.
Das Öl befindet sich in zwei Ölkammern 305 und 306,
die über den Kolben 303 voneinander getrennt sind.
Wird der Kolben 303 in Richtung der Ölkammer 305 bewegt,
also eingefedert, so strömt das Öl von der Ölkammer 305 durch
die Ventile 304 in die Ölkammer 306.
Bei einer gegenläufigen Bewegung des Kolbens 303 in
Richtung der Ölkammer 306, dementsprechend also
beim Ausfedern, wird das Öl von der Ölkammer 306 durch
die Ventile 304 in die Ölkammer 305 gepresst.
Bei der Be wegung des Kolbens 303 wird dem Öl durch
die Ventile 304 ein Widerstand entgegengebracht. Zur Überwindung
dieses Widerstandes wird Energie benötigt, die als Schwingungsenergie
des Kraftfahrzeugs 101 zur Verfügung steht. Die
Schwingungsenergie wird in dem Schwingungsdämpfer insbesondere
in Wärme umgewandelt, wodurch eine Dämpfung erreicht
wird.
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Zur
Veränderung der Dämpfung kann der Öffnungsquerschnitt
der Ventile 304 verändert werden, der Einfluss
auf das Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers 301 hat.
Eine große Öffnung der Ventile 304 ermöglicht
durch einen niedrigen Widerstand einen schnellen Durchfluss des Öls.
Die Dämpfung des Kolbens 303 ist nur gering, die
Dämpfung erscheint nicht so hart. Bei kleinen Öffnungsquerschnitten
der Ventile 304 erhöht sich der Widerstand, und
das Öl kann nur langsam fließen. Die Bewegung
des Kolbens 303 wird stärker gedämpft,
die Dämpfung erscheint härter.
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Zusätzlich
zu der Stahlfeder 308 ist eine Luftfeder 311 vorgesehen,
die einen Luftanschluss 309 und ein Gasvolumen 310 aufweist.
Ist eine Änderung der Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs 101 erforderlich,
wird Luft über Ventile über den Luftanschluss 309 in
das Gasvolumen 310 der Luftfeder 311 geleitet,
um den zur Verfügung stehenden Federweg zu vergrößern
bzw. daraus abgelassen, um den Federweg zu verringern.
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Die
Erfindung ist dabei keineswegs auf die dargestellte Ausgestaltung
der Fahrwerkselemente 104 beschränkt, sondern
kann ebenso mit anderen Fahrwerkselementen 104 ausgeführt
werden, welche eine Veränderungen der Bodenfreiheit des
Fahrzeugs 101 und/oder des Dämpfungsverhaltens
des Fahrwerks ermöglichen. Insbesondere kann anstelle der
zusätzlichen Luftfeder 311 eine hydraulische Zusatzfeder
verwendet werden, welche anstelle von Luft Öl als Kompressionsmedium
enthält. In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung
wird auf die Stahlfeder 308 verzichtet und eine verstellbare
Luft- oder Ölfeder vorgesehen, welche die Federungsaufgabe
alleine übernimmt. Im Hinblick auf die Dämpfung
kann beispielsweise auch ein mechanisches Dämpfungssys tem
vorgesehen sein, bei dem die Schwingungsenergie über Reibflächen
insbesondere in Reibungsenergie umgewandelt wird.
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Die
Ansteuerung der Fahrwerkselemente 104, d. h. die Veränderung
der Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs 101 und/der die Veränderung
der Dämpfung wird durch eine Steuereinrichtung 105 vorgenommen,
die in 1 dargestellt ist. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 105 in
ein Steuergerät integriert, das einen Mikroprozessor zur
Ausführung von Programmen umfasst, deren Programmcode in dem
Steuergerät gespeichert werden kann. Die Steuereinrichtung 105 ist
dabei als ein Programmmodul des Steuergeräts implementiert.
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Die
Steuereinrichtung 105 ist mit einer Positionsbestimmungseinrichtung 106 verbunden,
welche fortwährend die Position des Fahrzeugs 101 bestimmt.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 106 ist in einer Ausgestaltung
als ein dem Fachmann an sich bekanntes satellitengestütztes
Ortungssystem ausgeführt, das beispielsweise auf dem GPS
(Global Positioning System) oder dem europäischen Satellitennavigationssystem
Galileo basiert. Gleichfalls kann die Positionsbestimmungseinrichtung 106 jedoch auch
in anderer Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise können
Funksignale eines Mobilfunknetzes empfangen werden, um die Position
des Fahrzeugs 101 zu bestimmen.
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In
einer Ausgestaltung ist die Positionsbestimmungseinrichtung 106 Bestandteil
eines Zielführungssystems des Fahrzeugs 101, mit
dem eine Route zu einem vorgegebenen Zielort ermittelt werden kann
und welches eine Routenführung entlang der ermittelt Route
ermöglicht. Derartige Zielführungssysteme sind
heutzutage bereits Bestandteil einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen 101 und
können zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
mitbenutzt werden.
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Ferner
ist die zur Ansteuerung der aktiven Fahrwerkselemente 104 vorgesehene
Steuereinrichtung 105 mit einer Empfangseinrichtung 108 verbunden,
die Daten empfangen kann, welche von der Sendeeinrichtung 109 eines
weiteren Kraftfahrzeugs 110 gesendet werden. Zur Unterscheidung
von dem weiteren Kraftfahrzeug 110 wird das Kraftfahrzeug 101 im
Folgenden auch als Egofahrzeug 101 bezeichnet.
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Die
Datenübertragung von der Sendeeinrichtung 109 des
weiteren Kraftfahrzeugs 110 zu der Empfangseinrichtung 108 des
Egofahrzeugs 101 erfolgt vorzugsweise über eine
drahtlose Kommunikationsverbindung. Diese kann beispielsweise als
eine Funkverbindung ausgestaltet sein, insbesondere als eine auf
der DSRC-Technologie basierende Funkverbindung (DSRC: Dedicated
Short Range Communication) oder als eine WLAN-Verbindung (WLAN: Wireless
Local Area Network) ausgestaltet sind kann oder als eine Verbindung über
ein Mobilfunknetzwerk, wie beispielsweise ein GSM- oder UMTS-Netzwerk
(GSM: Global System for Mobile Communications; UMTS: Universal Telecommunication
System).
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In
der beispielhaften Darstellung in 1 ist das
weitere Kraftfahrzeug 110 ebenfalls als ein vierrädriges
Kraftfahrzeug ausgestaltet. Jedem Rad 112 ist ein Fahrwerkselement 111 zugeordnet.
Die Fahrwerkselemente 111 sind als Feder- und Dämpfungselemente
ausgeführt, welche die Karosserie des Kraftfahrzeugs 110 gegenüber
den Rädern 112 abstützen. Sie sind vorzugsweise
zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs 110 und den
Radaufhängungen der Räder 112 angeordnet,
wie dies für die Fahrwerkselemente 104 des Egofahrzeugs 101 in 2 dargestellt
ist. Im Unterschied zu den Fahrwerkselementen 104 des Egofahrzeugs 101 müssen die
Fahrwerkselemente 111 des weiteren Kraftfahrzeugs 110 jedoch
nicht als aktive Fahrwerkselemente ausgestaltet sein.
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In
dem Fahrzeug 110 werden Unebenheitsmessdaten erfasst, die
Unebenheiten der Fahrbahn 102 beschreiben, auf der sich
das Fahrzeug 110 bewegt. Beispiele für derartige
Unebenheiten sind Schlaglöcher, Bodenwellen sowie kleinere
Unebenheiten, die sich aufgrund der generellen Rauheit der Fahrbahnoberfläche
ergeben.
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In
einer Ausgestaltung verfügt das Fahrzeug 110 zu
diesem Zweck über Federwegsensoren 113. Jeder
Federwegsensor 113 ist einem Fahrwerkselement 111 zugeordnet
und erfasst Unebenheitsmessdaten, die dem Federweg entsprechen,
um den das Fahrwerkselements 111 aufgrund von Fahrbahnunebenheiten
ein- oder ausfedert. Vorzugsweise umfassen die Unebenheitsmessdaten
diskrete Messwerte, die mit einer bestimmten Frequenz erfasst werden. Wie
in 1 dargestellt, kann jedem Fahrwerkselement 111 ein
Federwegsensor 113 zugeordnet sein. Gleichfalls kann es
jedoch auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Teil der Fahrwerkselemente 111 mit einem
Federwegsensor 113 ausgerüstet ist, beispielsweise
lediglich die Vorderräder oder die Hinterräder.
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In
einer weiteren Ausgestaltung verfügt das Kraftfahrzeug 110 anstelle
der Federwegsensoren 113 über eine geeignete Sensorik,
mit der Fahrbahnunebenheiten direkt erfasst werden können.
Die Sensorik kann beispielsweise einen oder mehrere Abstandssensoren
umfassen, die den Abstand zwischen der Karosserie des Fahrzeugs 110 und
der Fahrbahn 102 ermitteln. Die Abstandssensoren sind beispielsweise
vor den Vorderrädern des Fahrzeugs 110 angeordnet
und in einer dem Fachmann an sich bekannten Art etwa als Ultraschallsensoren
oder als optische Sensoren ausgestaltet. Die erfassten Unebenheitsmessdaten
umfassen in dieser Ausgestaltung die gemessene Höhe bzw.
Tiefe von Fahrbahnunebenheiten, die anhand von Veränderung
des gemessenen Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie und der
Fahrbahnoberfläche ermittelt werden. Vorzugsweise umfassen
die Unebenheitsmessdaten hier ebenfalls diskrete Messwerte, die
mit einer bestimmten Frequenz erfasst werden.
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Die
in dem Fahrzeug 110 erfassten Unebenheitsmessdaten werden
einer Verarbeitungseinrichtung 114 zugeführt.
Diese ordnet den Unebenheitsmessdaten insbesondere Positionsinformationen
zu, die der Position des Fahrzeugs 110 entsprechen, an denen
die Unebenheitsmessdaten erfasst werden. Die Positionsinformationen
werden mithilfe einer Positionsbestimmungseinrichtung 115 des
Fahrzeugs 110 ermittelt. Dieses kann in gleicher Weise
ausgestaltet sein wie die Positionsbestimmungseinrichtung 106 des
Egofahrzeugs 101.
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Zudem
ermittelt die Verarbeitungseinrichtung 114 in Abhängigkeit
von den Unebenheitsmessdaten eine Beschaffenheitsinformation bezüglich
der Fahrbahn 102, auf der sich das Fahrzeug 110 bewegt.
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In
einer Ausgestaltung wird die Beschaffenheitsinformation aus den
Unebenheitsmessdaten ermittelt, die während eines vorgegebenen
Zeitintervalls oder auf einer vorgegebenen Strecke erfasst werden.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die berechnete Beschaffenheitsinformation
einem Mittelwert der in dem vorgegebenen Zeitintervall oder auf der
vorgegebenen Strecke erfassten Unebenheitsmessdaten entspricht.
Gleichfalls kann die Beschaffenheitsinformation auch anders als
durch eine Mittelwertbildung berechnet werden, beispielsweise durch
eine Maximalwertbildung.
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Nachdem
die Beschaffenheitsinformation berechnet worden ist, werden ihr
Positionsinformationen zugeordnet, die den Fahrbahnabschnitt beschreiben,
in dem die zugrunde liegenden Unebenheitsmessdaten erfasst worden
sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Position des Beginns
des entsprechenden Fahrbahnabschnitts handeln. Zusätzlich
kann der Beschaffenheitsinformation auch die Position des Endes
des Fahrbahnabschnitts zugeordnet werden, in dem die zugrunde liegenden
Unebenheitsmessdaten erfasst worden sind.
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Zusätzlich
oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Beschaffenheitsinformation
Unebenheitsmessdaten einzelner Fahrbahnunebenheiten umfassen, denen
jeweils die Position der Unebenheiten zugeordnet wird. Dabei werden
vorzugsweise nur diejenigen Fahrbahnunebenheiten berücksichtigt,
die ein vorgegebenes Ausmaß überschreiten. Sofern
die Unebenheitsmessdaten mithilfe von Federwegsensoren 113 erfasst
werden, bedeutet dies, dass Unebenheitsmessdaten nur dann berücksichtigt
werden, wenn der Federweg, um den ein Rad 112 ein- oder
ausfedert, betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Wenn die Unebenheitsmessdaten mithilfe von Abstandssensoren erfasst
werden, werden sie nur dann berücksichtigt, wenn die Veränderung
des Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Fahrbahnoberfläche
beträgsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Die Schwellenwerte werden vorzugsweise so gewählt, dass
lediglich Bodenwellen oder Schlaglöcher berücksichtigt
werden, die beim Überfahren mit dem Egofahrzeug 101 deutlich
spürbar sind oder gar Schäden am Egofahrzeug 101 verursachen
können.
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Die
in der Verarbeitungseinrichtung 114 berechneten Beschaffenheitsinformationen
werden an die Sendeeinrichtung 109 übergeben und
von der Sendeeinrichtung 109 zusammen mit der zugeordneten
Positionsinformation ausgesendet. Wenn sich das Egofahrzeug 101 innerhalb
der Reichweite der Sendeinrichtung 109 befindet, werden
die Beschaffenheitsinformationen von der Empfangseinrichtung 108 des
Egofahrzeugs 101 empfangen und an die Steuereinrichtung 105 weitergeleitet.
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In
der Steuereinrichtung 105 werden anhand der empfangenen
Beschaffenheitsinformationen eine Bodenfreiheit des Egofahrzeugs 101 und/oder
eine Dämpfung der aktiven Fahrwerkselemente 104 ermittelt.
Hierzu wird eine vorgegebene Zuordnungsvorschrift verwendet, die
in dem Steuergerät des Egofahrzeugs 101 gespeichert
ist. Die Vorschrift sieht vorzugsweise eine stufenweise Anpassung
der Bodenfreiheit und/oder der Dämpfung vor. Dies bedeutet,
dass vorgegebenen Intervallen des Werts der Beschaffenheitsinformationen
jeweils ein Wert für die Bodenfreiheit und/oder die Dämpfung
zugeordnet ist. Gleichfalls kann jedoch auch eine kontinuierliche
Anpassung der Bodenfreiheit und/oder der Dämpfung an die
Beschaffenheitsinformationen vorgesehen sein.
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Sofern
sich eine empfangene Beschaffenheitsinformation auf einen Fahrbahnabschnitt
bezieht und auf größere Fahrbahnunebenheiten hindeutet, wird
eine größere Bodenfreiheit gewählt. Hierdurch wird
erreicht, dass bei größeren Fahrbahnunebenheiten
der zur Verfügung stehende Federweg verlängert
wird, so dass die Fahrbahnunebenheiten besser ausgeglichen werden
können, wodurch der Fahrkomfort erhöht und der
Fahrbahnkontakt der Räder 103 verbessert wird.
Bei geringeren Fahrbahnunebenheiten wird hingegen eine geringere
Bodenfreiheit eingestellt, so dass der Fahrzeugschwerpunkt abgesenkt
wird, wodurch ein besseres Fahrverhalten erzielt wird. Vor allem
bei hohen Fahrgeschwindigkeiten wird hierdurch die Fahrstabilität
des Egofahrzeugs 101 verbessert.
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Wenn
sich die empfangenen Beschaffenheitsinformationen alternativ oder
zusätzlich auf einzelne Fahrbahnunebenheiten beziehen,
wird eine gegenüber einem Normalwert erhöhte Bodenfreiheit gewählt,
um die Unebenheiten komfortabler überfahren zu können.
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Ferner
wird Beschaffenheitsinformationen, die sich auf einen Fahrbahnabschnitt
beziehen und größere Fahrbahnunebenheiten anzeigen,
eine geringe Dämpfung zugeordnet. Hierdurch wird ein rascheres
Ein- und Ausfedern gewährleistet, das zu einem besseren
Kontakt zwischen den Rädern 103 des Egofahrzeugs 101 und
der Fahrbahn 102 führt und den Fahrkomfort erhöht.
Bei geringeren Fahrbahnunebenheiten wird eine höhere Dämpfung
eingestellt, die zu einer Stabilisierung des Egofahrzeugs 101 vor allem
bei hohen Fahrgeschwindigkeiten führt.
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Wenn
sich die empfangenen Beschaffenheitsinformationen alternativ oder
zusätzlich auf einzelne Fahrbahnunebenheiten beziehen,
wird eine gegenüber einem Normalwert verringerte Dämpfung gewählt,
um die Unebenheiten komfortabler überfahren zu können
und den Fahrbahnkontakt der Räder 103 zu verbessern.
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Wenn
die Steuereinrichtung 105 anhand einer empfangenen Beschaffenheitsinformation
eine Bodenfreiheit und/oder eine Dämpfung ermittelt hat, überwacht
sie die Position des Egofahrzeugs 101. Hierzu werden Positionsinformationen
herangezogen, die mit der Positionsbestimmungseinrichtung 106 ermittelt
werden. Wenn festgestellt wird, dass das Egofahrzeug 101 sich
an der in der Beschaffenheitsinformation enthaltenen bzw. zusammen
mit der Beschaffenheits information empfangenen Position befindet
oder sich dieser Position bis auf eine vorgegebenen Entfernung genähert
hat, wird die Bodenfreiheit des Egofahrzeugs 101 an die
ermittelte Bodenfreiheit angepasst. Hierzu prüft die Steuereinrichtung 105,
ob die bestehende Bodenfreiheit mit der ermittelten Bodenfreiheit übereinstimmt.
Bei einer Übereinstimmung erfolgt keine Änderung
der Einstellungen der Fahrwerkselemente 104. Liegt keine Übereinstimmung
vor, steuert die Steuereinrichtung 105 die Fahrwerkselemente 104 derart
an, dass die ermittelte Bodenfreiheit eingestellt wird. Bei Verwendung
der in 3 dargestellten aktiven Fahrwerkselemente 104 werden
hierzu Ventile derart angesteuert, dass Luft über den Luftanschluss 309 in
das Gasvolumen 310 der Luftfeder 311 geleitet
oder daraus abgelassen wird.
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In ähnlicher
Weise kann die Steuereinrichtung 105 die Dämpfung
der aktiven Fahrwerkselemente 104 anpassen. Hierbei prüft
die Steuereinrichtung 105, ob die eingestellte Dämpfung
mit der ermittelten Dämpfung übereinstimmt. Bei
einer Übereinstimmung erfolgt keine Änderung der
Einstellungen der Fahrwerkselemente 104. Liegt keine Übereinstimmung
vor, steuert die Steuereinrichtung 105 die Fahrwerkselemente 104 derart
an, dass die ermittelte Dämpfung eingestellt wird.
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Die
Veränderung der Dämpfung kann zusätzlich
oder alternativ zu der Veränderung der Bodenfreiheit des
Egofahrzeugs 101 vorgenommen werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung werden neben empfangenen Beschaffenheitsinformationen weitere
Information bei der Einstellung der aktiven Fahrwerkselemente 104 herangezogen.
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In
einer Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die aktuelle Fahrgeschwindigkeit
des Egofahrzeugs 101 berücksichtigt wird. Diese
kann beispielsweise anhand von Signalen von an den Fahrzeugrädern 103 angeordneten
Raddrehzahlsensoren ermittelt werden. Die Messsignale dieser Sensoren
können der Steuereinrichtung 105 zugeführt
werden, welche aus den Messsignalen die Fahrzeuggeschwindigkeit
bestimmt, oder die Fahrzeuggeschwindigkeit wird in einem weiteren
System des Egofahrzeugs 101 berechnet und der Steuereinrichtung 105 zugeführt.
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In
der Steuereinrichtung 105 werden die Bodenfreiheit und/oder
die Dämpfung, die anhand der Beschaffenheitsinformationen
ermittelt worden sind, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit modifiziert.
Die Modifikation erfolgt vorzugsweise derart, dass die Bodenfreiheit
mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit verringert und die Dämpfung mit
steigender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird.
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Hierzu
wird in einer Ausgestaltung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit
eine Korrektur der Bodenfreiheit und/oder der Dämpfung
bestimmt. Die Korrektur kann beispielsweise ein additiver Wert oder
ein Multiplikationsfaktor sein, mit dem die Bodenfreiheit und/oder
die Dämpfung an die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst wird.
Die Korrektur wird entweder stufenweise oder kontinuierlich anhand
einer in dem Steuergerät hinterlegten Vorschrift angepasst.
In einer weiteren Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass zunächst
jeweils ein Wert für die Bodenfreiheit anhand der Beschaffenheitsinformation
und anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird. Die Werte
werden dann in der Steuereinheit 105 in geeigneter Weise
arbitriert. Dies kann beispielsweise durch eine Mittelwertbildung
erfolgen, bei der die beiden Werte in vorgegebener Weise gewichtet
werden.
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Sofern
alternativ oder zusätzlich eine Verstellung der Dämpfung
vorgesehen ist, kann die in Abhängigkeit von der empfangenen
Beschaffenheitsinformation ermittelte Dämpfung ebenfalls
in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit modifiziert werden.
Dies kann wie zuvor im Zusammenhang mit der Bodenfreiheit erläutert,
gleichfalls durch eine Korrektur der Dämpfung vorgenommen
werden, oder dadurch dass in Abhängigkeit von der Beschaffenheitsinformation
und in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit Werte
für die Dämpfung ermittelt werden, die geeignet
arbitriert werden. Die Arbitrierung kann bei spielsweise wiederum
durch eine durch eine Mittelwertbildung erfolgen, bei der die beiden
Werte in vorgegebener Weise gewichtet werden.
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Insbesondere
wenn Beschaffenheitsinformationen über einzelne Unebenheiten
nicht von dem weiteren Egofahrzeug 101 gemeldet werden,
kann es in einer weiteren Ausführungsform auch vorgesehen
sein, dass derartige Unebenheiten der Fahrbahn 102 mittels
einer geeigneten Sensorik des Egofahrzeugs 101 erfasst
werden. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass das Egofahrzeug 101 über
einen oder mehrere Abstandssensoren verfügt, die den Abstand
zwischen der Fahrzeugkarosserie 201 und der Fahrbahn 102 ermitteln.
Die Abstandssensoren können in der gleichen Weise ausgestaltet
sein, wie dies zuvor im Zusammenhang mit den Abstandssensoren erläutert
worden ist, die in dem Fahrzeug 110 zu Erfassung von Unebenheiten
verwendet werden können. Gleichfalls kann das Egofahrzeug 101 mit
einem Kamerasensor ausgerüstet sein, welcher ein Bild der
Fahrbahn 102 liefert, die vor dem Egofahrzeug 101 liegt.
Die Kamerabilder werden in dieser Ausgestaltung anhand einer Muster-
bzw. Kontrastauswertung ausgewertet, um Unebenheiten der Fahrbahn 102 zu
erkennen.
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In
einer Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von den erfassten
Unebenheiten wiederum eine Korrektur der Bodenfreiheit und/oder
der Dämpfung bestimmt. Die Korrektur kann beispielsweise
wiederum ein additiver Wert oder ein Multiplikationsfaktor sein. Die
Korrektur kann zusätzlich oder alternativ zu der fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen
Korrektur vorgenommen werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann
es vorgesehen sein, dass zunächst jeweils ein Wert für
die Bodenfreiheit und/oder Dämpfung anhand der von dem
Fahrzeug 110 bereitgestellten Beschaffenheitsinformation
und in Abhängigkeit von der erfassten Unebenheit ermittelt
wird. Die Werte werden dann in der Steuereinheit 105 in
geeigneter Weise arbitriert. Die Arbitrierung kann beispielsweise wiederum
durch eine Mittelwertbildung erfolgen, bei der die beiden Werte
in vorgegebener Weise gewichtet werden. Sofern zusätzlich
ein Wert der Boden freiheit und/oder der Dämpfung in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, wird dieser ebenfalls
bei der Arbitrierung berücksichtigt.
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Obwohl
die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgegangenen Darstellung
im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ bzw.
beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen; insbesondere
ist die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung
ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung,
den Figuren und den Patentansprüchen.
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In
den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie "umfassen",
"aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und dergleichen schließen
weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten
Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne
Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen
genannten Einheiten beziehungsweise Einrichtungen ausführen.
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In
den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht
als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte
anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006030178
A1 [0004]