-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Signalen zur
Beeinflussung der Bewegung eines in seinen Bewegungsabläufen
steuerbaren oder regelbaren Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges,
wobei sensorisch die Bewegung des Fahrzeugaufbaus ermittelt wird,
die den ermittelten Sensorwerten entsprechenden Sensorsignale einem Dämpferregler
zugeführt werden, der Dämpferregler wenigstens
ein Steuersignal zur Ansteuerung von Aktuatoren, insbesondere von
semiaktiven oder aktiven Dämpfern, liefert, mittels denen
die Bewegung des Fahrzeugaufbaus beeinflusst werden kann. Die Erfindung
betrifft ferner ein System zur Durchführung des Verfahrens
und ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem System zur
Beeinflussung der Bewegung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren
oder regelbaren Fahrzeugaufbaus.
-
Verfahren
und Systeme der gattungsgemäßen Art sind bekannt.
So ist beispielsweise aus
DE 39
18 735 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dämpfung
von Bewegungsabläufen an Fahrwerken von Personen- und Nutzkraftfahrzeugen
bekannt, bei denen aus einer sensorisch ermittelten Bewegung zweier
Fahrzeugmassen mittels einer Signalverarbeitungsschaltung ein Steuersignal
für einen steuerbaren, an den Fahrzeugmassen angreifenden
Aktuator gebildet wird. Für eine komfortable und dennoch sichere
Fahrwerkabstimmung ist vorgesehen, die sensorisch ermittelten Signale über
eine der Signalverarbeitungsschaltung angehörenden Schaltungsanordnung
mit frequenzabhängigem Übertragungsverhalten zu
leiten. Hierdurch soll erreicht werden, dass aufgrund der frequenzabhängigen
Verarbeitung der Sensorsignale keine statische Kennlinie für
die Aktuatorsteuerung beziehungsweise Aktuatorregelung eingesetzt
wird, sondern eine von dem Frequenzinhalt des Bewegungsablaufs abhängige
Aktuatorsteuerung beziehungsweise Aktuatorregelung erfolgt. Hierdurch
soll das Ziel eines möglichst hohen Fahrkomforts bei einer
auch in Grenzbereichen des Fahrzustandes sicheren Auslegung des
Fahrwerks erzielt werden. Diesem Ansatz liegt der Gedanke zugrunde,
dass dem Zielkonflikt zwischen gewünschtem Fahrkomfort,
das heißt komfortable und weiche Auslegung, und Fahrdynamik,
das heißt sportliche und straffe Abstimmung, einerseits
und einer ausreichenden Fahrsicherheit andererseits entsprochen werden
soll. Für Fahrkomfort und Fahrdynamik ist eine Dämpfung
der Bewegung des Aufbaus entscheidend, während für
eine Fahrsicherheit eine Radlast beziehungsweise Radlastschwankung
entscheidend ist.
-
Bekannt
sind im Wesentlichen drei Dämpfersysteme für Fahrzeuge,
wobei einer Federanordnung zwischen Rad und Aufbau ein Aktuator
parallel geschaltet ist. Bekannt sind passive, semi-aktive und aktive
Dämpfersysteme. Bei passiven Dämpfersystemen ist
eine Veränderung der Dämpferkraft während des
Fahrbetriebes nicht vorgesehen. Bei semi-aktiven Dämpfersystemen
kann die Dämpferkraft durch eine Veränderung eines Ölfluidstromes
unter Verwendung eines oder mehrerer Ventile verändert
werden. Auf diese Art und Weise können die Dämpfungseigenschaften
verändert werden. Semi-aktive Dämpfersysteme arbeiten
rein energieabsorbierend. Bei aktiven Dämpfersystemen kann
eine gewünschte Dämpferkraft sowohl dämpfend
als auch energieeinbringend in jede Richtung bereitgestellt werden.
-
Über
das generelle querdynamische Verhalten eines Fahrzeugs gibt das
Eigenlenkverhalten Auskunft. Darunter versteht man Kursänderungen
eines Fahrzeugs ohne einen Eingriff des Fahrers, zum Beispiel während
der Kurvenfahrt durch Fliehkräfte, durch Seitenwind und
dergleichen. Vergrößert sich durch das Eigenlenkverhalten
der gefahrene Kurvenradius, so spricht man vom Untersteuern. Beim
Verringern des Kurvenradius liegt übersteuerndes Verhalten
vor. Falls das Eigenlenkverhalten keine Kursänderung bewirkt,
so verhält sich das Fahrzeug neutral. Beim Untersteuern
ist der Schräglaufwinkel der Vorderräder unverhältnismäßig
größer als der Schräglaufwinkel der Hinterräder.
Das Fahrzeug „schiebt" über die Vorderräder
in einer Kurve nach außen. Das gegenteilige Verhalten wird
untersteuern genannt, in diesem Fall bricht das Heck eines Fahrzeugs
aus, das heißt es schleudert Richtung kurvenaußen. Übersteuerndes
Verhalten wird eher als sportlich empfunden. Aus Sicherheitsgründen
werden Fahrzeuge eher untersteuernd ausgelegt. Die Steuertendenz
gibt Auskunft darüber, inwieweit das Fahrzeug über-
oder untersteuert oder ob neutrales Verhalten vorliegt.
-
In
Grenzen ist es durchaus erwünscht, das Fahrverhalten der
Fahrsituation anpassen zu können und so etwas sportlich
dynamischer oder aber etwas sicherheitsbetonter zu fahren. Zielsetzung
sollte sein, dass sich ein möglichst harmonischer Bewegungsablauf
ergibt, der ferner subjektiv sowohl ein dynamisches als auch ein
möglichst sicheres Fahrgefühl vermittelt.
-
Elektronische
Systeme wie ESP (Elektronisches Stabilitäts Programm) wirken
dem Über- oder Untersteuern mittels gezieltem, automatischen Bremseneingriff
und/oder Rücknahme der Motorleistung entgegen. Es handelt
sich um ein Fahrerassistenzsystem zur Erhöhung der Sicherheit
eines Personenkraftwagen. Durch gezieltes Bremsen einzelner Räder
versucht das System ein Schleudern des Fahrzeugs im Grenzbereich
zu verhindern und dem Fahrer so die Kontrolle über das
Fahrzeug zu sichern. Übersteuern wird beispielsweise durch
Abbremsen des kurvenäußeren Vorderrades korrigiert, untersteuern
durch Abbremsung des kurveninneren Hinterrades.
-
Damit
das ESP auf kritische Fahrsituationen reagieren kann, vergleicht
das System permanent den Fahrerwunsch mit dem Fahrzustand. Der Lenkwinkelsensor
liefert den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung. Motormanagement,
die ABS-Drehzahlsensoren (ABS = Antiblockiersystem) und der Gierratensensor
(Gierrate, Querbeschleunigung) liefern die Signale zur Interpretation
des Fahrzeugverhaltens. Wenn eine wesentliche Abweichung des berechneten
Fahrzustandes vom Fahrerwunsch festgestellt wird, greift das System
ein. Für das ESP wird meist ein Sensorcluster verwendet,
wobei der Gierratensensor die Drehung um die Hochachse (z-Achse)
misst und der Querbeschleunigungssensor die Beschleunigung entlang
der y-Achse.
-
Unter
Active Yaw oder Torque Vectoring versteht man die aktive Beeinflussung
des Gierwinkels von Fahrzeugen. Hierbei kann man die Räder
eines Kraftfahrzeugs zusätzlich lenken, indem man gezielt die
Antriebsmomente links und rechts unterschiedlich verteilt. Lenkung,
Allradlenkung oder die aktive Hinterachskinematik sind Systeme,
die auf einer Änderung der Radstellung beruhen.
-
Die
genannten Systeme finden vor allem Einsatz im eher sicherheitskritischen
Bereich. Es gibt jedoch auch im fahrsicheren sportlichen Bereich
durchaus Anforderungen an das Eigenlenkverhalten.
-
Bei
klassischen Stoßdämpfern wird durch die unterschiedliche
Auslegung der Zug- beziehungsweise Druckstufe auch das querdynamische „Ansprechen"
beeinflusst. Durch die Stoßdämpfer werden die
Reifen vor allem beim Durchfahren von Kurven auf der Straße
gehalten. Ohne deren Schwingungsdämpfung würden
die Räder nach dem Einfedern selbsttätig wieder
ausfedern, dadurch das Fahrzeug nach oben beschleunigen, und somit
die Normalkraft der Räder auf die Fahrbahn verringern,
was dazu führen würde, dass die Reibkraft, die
die Reifen auf die Fahrbahn bringen können, sinkt. Das
Fahrzeug rutscht dann. Bildlich formuliert „hüpft"
das Fahrzeug wie ein Gummiball auf der Fahrbahn. Ein direkt angelenkter
hydraulischer Stoßdämpfer wird beim Ausfedern
auf Zug und beim Einfedern auf Druck beansprucht. Deshalb wird die
Dämpfung beim Ausfedern als Zugstufe, beim Einfedern als Druckstufe
bezeichnet.
-
Bei
einem querdynamischen Manöver, wie beispielweise Kurvenfahrt,
Slalom, Ausweichmanöver und dergleichen, wird das Fahrzeug
durch eine Lenkbewegung in eine Kurve gezwungen. Die Schwerkraft
führt dann in Kombination mit den Federn des Fahrwerks
zu einer Kurvenneigung des Fahrzeugs, was wiederum eine bestimmte
Stellung der Dämpfer bezüglich der Zug- und Druckstufe
bewirkt, je nachdem welche Dämpfer kurveninnen und kurvenaußen
angeordnet sind. Bei einer unterschiedlichen Auslegung der Zug-
und Druckstufe wird die übertragbare Normalkraft verändert
und es ergibt sich das Gefühl, dass ein Fahrzeug williger
oder unwilliger in die Kurve einlenkt.
-
Im
Rennsport wird vor Kurven einerseits gebremst, um die Geschwindigkeit
zu reduzieren, anderseits aber auch, um die lenkenden Vorderräder stärker
auf den Asphalt zu pressen, und so eine stärkere Seitenführungskraft
beim Einlenken in die Kurve zu erzielen. Unter Seitenführungskraft
wird die Kraft verstanden, die der Fliehkraft beim Durchfahren einer
Kurve entgegen wirkt und somit das Fahrzeug auf der Fahrbahn hält.
Speziell die vom Reifen auf die Straße übertragbaren
Kräfte stellen ein begrenzendes Element für Kurvenfahrten
dar.
-
Übersteigt
die Fliehkraft die maximal übertragbare Seitenführungskraft,
so rutscht das Fahrzeug aus der Kurve. Die Reifenaufstandsfläche
ist hierbei derjenige Teil des Reifens, der den Kontakt zur Straße
hält. Die Größe der Aufstandsfläche
hängt in erster Linie von der Radlast ab. Unter dynamischer Radlastverteilung
versteht man das Wandern des physikalischen Schwerpunktes eines
Fahrzeugs zwischen den beiden Radachsen beziehungsweise deren Reifenaufstandsflächen
während der Fahrt.
-
Bei
den bekannten Verfahren und Systemen zur Beeinflussung der Bewegung
des Fahrwerkes ist nachteilig, dass als Ausgangsgröße
aus eingesetzten Reglermodulen eine Kraft angefordert wird. Dies hat
den Nachteil, dass zusätzlich eine Dämpfergeschwindigkeit
als Zusatzgröße benötigt wird, um über eine
Kennfeldumrechnung zu der eigentlichen Stellgröße,
dem Steuerstrom, zu gelangen. Darüber hinaus kann auch
bei einer konstanten Kraftanforderung der Strom sich in Abhängigkeit
von der Dämpfergeschwindigkeit ändern. Da eine
Kennfeldumrechnung fehlerbehaftet ist, wird auch die resultierende
Dämpferkraft entsprechend unstetig. Gerade im Bereich von
niedrigen Dämpfergeschwindigkeiten, die insbesondere häufig
bei Querdynamikvorgängen vorliegen, ist dies nachteilig,
da hier die größten Nichtlinearitäten
und Ungenauigkeiten im Kennfeld vorliegen. Darüber hinaus
ist bekannt, dass im Geschwindigkeitsnulldurchgang im Kennfeld der
Dämpfer in der Regel weich gestellt wird. Gerade bei Dämpfergeschwindigkeiten,
die um null herum pendeln wird dann bei einer konstanten Kraftanforderung
ein ständig pendelnder Strom gestellt, der kontraproduktiv
für die eigentliche Regelung ist.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein
System der gattungsgemäßen Art anzugeben, mittels
denen in einfacher und sicherer Weise eine Regelung der Bewegung
eines Fahrzeugaufbaus mit elektronisch ansteuerbaren Aktuatoren
(Dämpfern) möglich ist, wobei ein querdynamisches
Fahrverhalten beeinflusst werden soll.
-
Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen
gelöst. Dadurch, dass mittels des Dämpferreglers
aus den Sensorsignalen unter Berücksichtigung von querdynamischen
Zustandsgrößen das wenigstens eine Steuersignal
zur Ansteuerung der Aktuatoren ermittelt wird, wobei wenigstens
ein Steuersignal in seinem Amplitudenverlauf und/oder Zeitverlauf
derart modifiziert wird, dass eine Steuertendenz des Fahrzeugs beeinflusst
wird, ist vorteilhaft möglich, Fahrkomfort und Fahrdynamik
einerseits und Fahrsicherheit andererseits durch die spezielle Einbindung
der Eigendynamischen Zustandsgrößen aufeinander
abzustimmen. Durch die Beeinflussung der Steuertendenz über
Steuersignale für die Aktuatoren, das heißt also
bei der Einstellung der Dämpfung der Bewegung des Fahrzeugaufbaus,
wird neben den Komfortanforderungen eines Fahrzeugführers
auch den dynamischen Fahrzuständen des Fahrzeuges insbesondere
auch unter Berücksichtigung sicherheitskritischer Zustände
Rechnung getragen.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als
das wenigstens eine Steuersignal ein direkt die Aktuatoren beeinflussender Steuerstrom
bereitgestellt wird. Hierdurch entfällt einerseits das
Erfordernis der Bereitstellung einer Dämpfergeschwindigkeit
als Zusatzgröße und andererseits ist die aus dem
Stand der Technik bekannte Kennfeldumrechnung zu der eigentlichen
Stellgröße nicht mehr erforderlich.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, als
Eingangsgröße die Steuer-Anforderung aus einem
Querruckmodul zu verwenden, da an dieser Stelle eine Beeinflussung
des querdynamischen Fahrverhaltens gegeben ist.
-
Querbeschleunigungsvorgänge
stellen stationäre beziehungsweise quasi-stationäre
Vorgänge dar, bei denen sich die Kurvenneigung beziehungsweise
der Wankwinkel fest eingestellt hat. Wichtig ist es, einen Einfluss
darauf auszuüben, wie das Fahrzeug diesen Wankwinkel aufbaut,
dies wird unter anderem über den Querruck beeinflusst.
Daher sollte das hier vorgestellte Modul vorteilhafterweise als
Ergänzung zu einem Querruckmodul Verwendung finden. Die
gesamte Komponente zur Beeinflussung der Steuertendenz kann in bestehende
Querruck- oder Querdynamikmodule integriert werden oder kann diesen
nachgeschaltet sein.
-
Analog
zu passiven, nicht regelbaren Dämpfern kann in bevorzugter
Ausgestaltung der Erfindung auch beim aktiven oder semi-aktiven
Dämpfern ein bestimmtes Verhältnis von Zug- zu
Druckstufe vorgegeben werden. Sinnvoll ist dies speziell für Dämpfer,
bei denen die Zug- und die Druckstufe getrennt ansteuerbar ist.
Bei gemeinsamer Ansteuerung der Zug- und Druckstufe wäre
ein ständiger Stellvorgang beim Durchlaufen des Nullpunkts
notwendig. Unter Berücksichtigung des Aktorzeitverhaltens
und der meist nur mittelgenauen Ermittlung der Dämpfergeschwindigkeit
führt dies in der Praxis zu einem nicht sehr vorteilhaften
Verhalten.
-
Ferner
ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die kurveninneren
und die kurvenäußeren Räder unterschiedlich
anzusteuern. Dies geht von der häufig korrekten Annahme
aus, dass bedingt durch die Kurvenneigung des Fahrzeugs die kurvenäußeren
Dämpfer in der Druckstufe sind und die kurveninneren in
der Zugstufe. Somit kann unter Bestimmung der Kurvenfahrt eine meist korrekte
Ansteuerung der Zug- und Druckstufen des Dämpfers erfolgen
und durch die entsprechenden Steuergrößen somit
auch das Verhältnis von Zug- zu Druckstufe eingestellt
werden.
-
Es
sind noch weitere Ausprägungen für die Aufbringung
der unterschiedlichen Kräfte möglich. Neben dieser
spurweisen Aufteilung über kurveninnen und kurvenaußen
ist auch eine Aufteilung Vorder- zu Hinterachse möglich.
Dies führt zu ähnlich Effekten wie das Anbremsen
vor einer Kurve, wodurch stärkere Seitenführungskräfte
beim Einlenken aufgebracht werden. Ferner ist es möglich,
die Dämpfer diagonal anzusteuern, das heißt kurveninnen
Vorderachse und kurvenaußen Hinterachse und umgekehrt. Auch
hierfür ist eine Bestimmung der Kurvenrichtung notwendig.
Die Ansteuerung der Dämpfer ist bevorzugt achsweise, spurweise
oder diagonal möglich.
-
Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Ansteuerungsart über eine Applikationsgröße
einstellbar ist, wobei weiter bevorzugt vorgesehen ist, dass die
Moduswahl achsweise untersteuernd, achsweise übersteuernd,
spurweise untersteuernd, spurweise übersteuernd, diagonal
untersteuernd und diagonal übersteuernd applizierbar ist.
-
In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
zu analysieren, ob eher unter- oder eher übersteuerndes
Verhalten gewünscht ist und dementsprechend die Ansteuerungsart
vorzugeben. Dabei kann das Verfahren zum Einen nur die Richtung
umkehren, so dass zum Beispiel statt kurveninnen hart und kurvenaußen
weich genau kurveninnen weich und kurvenaußen hart gestellt
wird. Zum Anderen ist es in einer anderen Ausprägung möglich,
dass selbsttätig entschieden wird, welche der Ausprägungen
(wie Vorder- zu Hinterachse oder kurveninnen zu -außen
oder diagonal innen zu außen) verwendet wird.
-
Ferner
ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
die Steuergrößen veränderbar in Abhängigkeit
von anderen Eingangsgrößen, zum Beispiel von der
Fahrgeschwindigkeit, dem energetischen (Straßen-)Zustand,
dem Beladungszustand oder aber der gewünschten Fahrdynamik (sportlich-/komfortorientiert)
und dergleichen sind.
-
Darüber
hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
zu unterscheiden, ob der Fahrer sich in einer fahrsicherheitskritischeren
Situation befindet (zum Beispiel bei ABS-, ESP-Eingriff) oder ob
es sich um eine unkritische sportliche Anforderung handelt. Über
den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit ist es vorzugsweise möglich,
die Steuertendenzen Kundenbedürfnissen in der Form anzupassen,
dass bei geringeren Geschwindigkeiten ein eher übersteuerndes
Verhalten gewünscht und auch unkritisch ist. Je höher
die Geschwindigkeit ist, mit der ein Manöver gefahren wird,
desto größer ist das Sicherheitsbedürfnis
des Fahrers und desto höher ist auch das Gefahrenpotential,
daher wird hier eher neutrales oder untersteuerndes Verhalten bevorzugt.
-
Bei
einem Eingriff der Fahrerassistenzsysteme aufgrund einer kritischeren
Fahrsituation sollte über den Dämpfer eine möglichst
optimale Radlast eingestellt werden, die Dämpfer sollten
weder unter- noch überdämpft sein. In diesen Fällen
tritt die Beeinflussung der Steuertendenz in den Hintergrund und sollte
entsprechend überspielt werden. Eine Berücksichtigung
des energetischen (Straßen-)Zustands ermöglicht
auch hier die Beeinflussung der Steuertendenz dem Straßenzustand
anzupassen. Zielsetzung sollte auch hier sein, dass Radspringen
verhindert wird, da in diesem Fall eine Steuertendenz auch nicht mehr
sinnvoll eingestellt werden kann.
-
Die
Erfindung geht auch von der Tatsache aus, dass der Dämpfer
in der Regel nur den dynamischen Anteil an einer Kurvenfahrt beeinflussen
kann. Dies ist auch darin begründet, dass ein Dämpfer
nur geschwindigkeitsabhängig arbeitet und keine Stützkräfte
aufnehmen kann. Der sich einstellende Wankwinkel ist somit vom Dämpfer
selbst unabhängig, der Dämpfer steuert lediglich
wie dieser Wankwinkel zeitlich aufgebaut wird.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass
zeitliche Verhalten, insbesondere den Beginn einer querdynamischen
Bewegung, zu beeinflussen. Hierbei werden die Dämpfer nur über
eine Zeit t1 unterschiedlich bestromt.
-
Dabei
sind vorzugsweise ähnlich unterschiedliche Bestromungen
für unterschiedliche Varianten, wie kurveninnen-/(spurweise)
-außen, Vorder-/Hinterachse (achsweise), diagonal- innen/-außen
(diagonal) möglich.
-
Bezüglich
der Implementierung ist das Verfahren etwas komplexer, da bedingt
durch die unterschiedlichen Dämpfer die Vorder- und Hinterachse
in der Regel mit unterschiedlichen Stellgrößen
beaufschlagt werden. Da es nicht sinnvoll ist alle unterschiedlichen
Varianten parallel zu implementieren empfiehlt sich folgendes Vorgehen:
Man fasst bei einer zeitlichen Verzögerung bestimmter Größen
zunächst aus den Dämpferorten (vorne links, vorne rechts,
hinten links und hinten rechts) die Dämpferpaare zusammen,
die verzögert werden sollen. Diese Größen
sind entsprechend zeitlich umzurechnen und später wieder
auf die Dämpferorte zurückzurechnen.
-
Da
die zeitliche Anforderung in der Regel nur kurz anliegt, kann eine
deutlichere Unterscheidung in den Dämpfersteuergrößen
gemacht werden, es ist die volle Spreizung zwischen welch und hart
möglich. Meist macht es Sinn, ein Dämpferpaar
zwar so weich wie möglich aber nicht zu weich einzustellen.
Vorteilhaft ist es, dies entsprechend applizierbar zu gestalten.
-
Auch
hier ist bevorzugt vorgesehen, zusätzliche Eingangsgrößen
zu berücksichtigen. Insbesondere ist bevorzugt, die zeitliche
Dauer über die zusätzlichen Eingangsgrößen
zu steuern. In einer besonders vorteilhaften Ausprägung
kann man auch die Tendenz in der Zeit abbilden, so können
positive Zeitdeltas zum Beispiel von Vorder- zu Hinterachse die
Hinterachse verzögern, wohingegen negative Zeitdeltas die
Richtung umkehren und zunächst die Vorderachse verzögern.
Auch hier ist eine automatisierte Wahl der Ansteuerung entsprechend
der gewünschten Steuertendenz möglich.
-
In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, die beiden Ansätze
der zeitlich und amplitudenvariablen Behandlung zusammenzufassen, so
dass zum Einen die Größen verzögert werden
und zum Anderen auch ihre Endzustände unterschiedlich sind.
-
Wesentlich
für viele der erfindungsgemäßen Varianten
ist das Wissen über die Kurvenfahrt, welche Dämpfer
sind gerade kurveninnen und welche kurvenaußen. Eine reine
Betrachtung des Lenkwinkels ist meist nicht ausreichend, da dieser
ein Offset haben kann. Beispielsweise befindet sich der Fahrer in
einer sehr leichten Rechtskurve und weicht nun aber einem Fahrzeug
links aus. Dann sollte sinnvollerweise die Linksrichtung für
die Beeinflussung der Steuertendenz ausschlaggebend sein, da diese
das dynamische Manöver widerspiegelt. Sensorgrößen bezüglich
der Kurvenrichtung liegen meist zeitlich zu spät vor, so
dass zu Beginn des querdynamischen Vorgangs noch keine valide Information
existiert.
-
Ferner
ist daher in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass die Informationen aus einer Lenkwinkeländerung oder
sich einem daraus ergebenden Querruck erhalten werden. Das Vorzeichen
der Lenkwinkeländerung beziehungsweise des Querrucks kann
dann entsprechend zur Bestimmung einer Links- oder einer Rechtskurve
verwendet werden. Wird beispielsweise eine Rechtsdrehung mit positiven
Lenkwinkeln berücksichtigt so bedeuten positive Lenkwinkeländerungen,
dass der Fahrer das Lenkrad stärker nach rechts gedreht
hat. Negative Lenkwinkeländerungen bedeuten dementsprechend
eine Lenkradbewegung nach links. Entsprechendes gilt für
den Querruck. Bezüglich des Lenkwinkels kann sowohl die
Größe am Lenkrad selbst als auch die Größe
am Rad Verwendung finden.
-
Bevorzugt
ist vorgesehen zusätzliche Filterstrukturen zu integrieren,
so dass zum Beispiel kleine Lenkwinkelbewegungen nicht zu einer
verfälschten Aussage führen.
-
Darüber
hinaus ist bevorzugt vorgesehen eine Art „Halten" zu implementieren,
da es sinnvoll ist, die Beeinflussung nur einmal pro Querdynamik-Vorgang
vorzunehmen. Das heißt der Zustand für kurveninnen
beziehungsweise kurvenaußen muss gehalten werden bis der
Vorgang „abgeklungen" ist.
-
Diese
Auswertung erfolgt nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung anhand
der geforderten Steuergröße, zum Beispiel des
Stroms, oder anhand des Querrucks. Sobald diese Signale unter/über
entsprechende Schwellen liegen, kann die Haltefunktion dann wieder
aufgehoben werden. Prinzipiell ist es aber auch möglich,
dies zeitgesteuert abzubilden.
-
Eine
Aussage über die Steuertendenz ist bevorzugt über
den Vergleich der Ausgangsgrößen eines Einspurmodells
mit Messgrößen wie Gierrate oder Querbeschleunigung
möglich. Diese Auswertung der Größen
wird hier als bekannt vorausgesetzt.
-
Die
Aufgabe wird ferner durch ein System zur Beeinflussung der Bewegung
eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren
Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges mit den in Anspruch 21 genannten
Merkmalen gelöst. Dadurch, dass der Dämpferregter
Regelungsmodule umfasst, mittels denen aus den Sensorsignalen unter
Berücksichtigung von querdynamischen Zustandsgrößen wenigstens
ein Steuersignal für die Aktuatoren generierbar ist, mittels
dem eine Steuertendenz des Fahrzeuges beeinflussbar ist, ist vorteilhaft
möglich, den Dämpferregter modular aufzubauen
und in im Fahrzeug bestehende Systeme, beispielsweise in ein Steuergerät,
in einfacher Art und Weise zu integrieren.
-
Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen,
in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand
der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 schematisch
ein Kraftfahrzeug mit einer Dämpferregelung;
-
2 eine
Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit vertikalen Eck-Aufbaugeschwindigkeiten;
-
3 eine
Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit vertikalen Modal-Aufbaugeschwindigkeiten;
-
4 eine
Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit im Dämpfersystem
angeordneten Sensoren und den resultierenden Rad-, Aufbau- und Dämpfergeschwindigkeiten;
-
5 ein
Beispielkennfeld eines geregelten Dämpfers;
-
6 eine
Grobstruktur der Funktionsmodule einer Dämpferregelung;
-
7 ein
Blockschaltbild eines Standardregelkreises;
-
8 ein
Blockschaltbild eines erweiterten Regelkreises;
-
9 eine
Beeinflussung der Steuertendenz in einem ersten Ausführungsbeispiel,
-
10 eine
Beeinflussung der Steuertendenz in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
-
11 eine
Beispielberechnung des Kurvenzustands (innen/außen) x_kurve,
-
12 einen
beispielhaften Stromverlauf über der Zeit gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel nach 9 und
-
13 einen
beispielhaften Stromverlauf über der Zeit gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel nach 10.
-
1 zeigt
schematisch in Draufsicht ein insgesamt mit 10 bezeichnetes
Kraftfahrzeug. Aufbau und Funktion von Kraftfahrzeugen sind allgemein
bekannt, so dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf
nicht näher eingegangen wird.
-
Das
Kraftfahrzeug 10 besitzt vier Räder 12, 14, 16 und 18.
Die Räder 12, 14, 16 und 18 sind über eine
bekannte Radaufhängung an einem Aufbau 20 des
Kraftfahrzeuges 10 befestigt. Unter Aufbau 20 wird
im Rahmen der Erfindung allgemein die Fahrzeugkarosserie mit der
Fahrgastzelle verstanden. Zwischen den Rädern 12, 14, 16 und 18 einerseits und
dem Aufbau 20 ist jeweils ein Dämpfer 22, 24, 26 beziehungsweise 28 angeordnet.
Die Dämpfer 22, 24, 26 und 28 sind
parallel zu nicht dargestellten Federn angeordnet. Die Dämpfer 22, 24, 26 und 28 sind beispielsweise
als semi-aktive Dämpfer ausgebildet, das heißt
durch Anlegen eines Steuersignals an ein Stellmittel der Dämpfer
kann die Dämpferkraft variiert werden. Das Stellmittel
ist üblicher Weise als elektromagnetisches Ventil ausgebildet,
so dass das Stellsignal ein Steuerstrom für das Ventil
ist.
-
Jedem
Rad beziehungsweise jedem Dämpfer ist ein Wegsensor 30, 32, 34 beziehungsweise 36 zugeordnet.
Die Wegsensoren sind als Relativwegsensoren ausgebildet, das heißt
diese messen eine Veränderung des Abstandes des Aufbaus 20 von
dem jeweiligen Rad 12, 14, 16 beziehungsweise 18.
Typischerweise werden hier sogenannte Drehwinkel-Wegsensoren eingesetzt,
deren Aufbau und Funktion allgemein bekannt sind.
-
Der
Aufbau 20 umfasst ferner drei an definierten Punkten angeordnete
Vertikalbeschleunigungssensoren 38, 40 und 42.
Diese Beschleunigungssensoren 38, 40 und 42 sind
fest an dem Aufbau 20 angeordnet und messen die Vertikalbeschleunigung
des Aufbaus im Bereich der Räder 12, 14 beziehungsweise 18.
Im Bereich des linken hinteren Rades 16 kann die Beschleunigung
aus den drei anderen Beschleunigungssensoren rechnerisch ermittelt
werden, so dass hier auf die Anordnung eines eigenen Beschleunigungssensors
verzichtet werden kann.
-
Die
Anordnung der Sensoren ist hier lediglich beispielhaft. Es können
auch andere Sensoranordnungen, beispielsweise ein vertikaler Aufbaubeschleunigungssensor
und zwei Drehwinkelsensoren oder dergleichen, zum Einsatz kommen.
-
Das
Kraftfahrzeug 10 umfasst ferner ein Steuergerät 44,
das über Signal- beziehungsweise Steuerleitungen mit den
Stellmitteln der Dämpfer 22, 24, 26 und 28,
den Wegsensoren 30, 32, 34 und 36 und
den Beschleunigungssensoren 38, 40 und 42 verbunden
ist. Das Steuergerät 44 übernimmt die nachfolgend
noch näher zu erläuternde Dämpferregelung.
Daneben kann das Steuergerät 44 selbstverständlich
auch weitere, hier nicht zu betrachtende Funktionen innerhalb des
Kraftfahrzeuges 10 übernehmen. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst
ferner ein Schaltmittel 46, beispielsweise einen Taster,
ein Drehrad oder dergleichen, mittels dem von einem Fahrzeugführer
eine Anforderung an die Bewegung des Aufbaus 20 gewählt
werden kann. Hier kann beispielsweise zwischen der Anforderung „Komfort",
der Anforderung „Sport" und der Anforderung „Basis"
gewählt werden. Die Wahl ist entweder stufenförmig zwischen
den drei Modi oder stufenlos mit entsprechenden Zwischenmodi möglich.
-
Das
Schaltmittel 46 ist ebenfalls mit dem Steuergerät 44 verbunden.
-
2 zeigt
eine Prinzipskizze des Kraftfahrzeuges 10, wobei hier der
Aufbau 20 als ebene Fläche angedeutet ist. An
den Ecken des Aufbaus 20 sind jeweils die Räder 12, 14, 16 und 18 über
eine Feder-Dämpfer-Kombination in an sich bekannter Art und
Weise angeordnet. Die Feder-Dämpfer-Kombination besteht
aus den Dämpfern 22, 24, 26 und 28 und
jeweils parallel geschalteten Federn 48, 50, 52 und 54.
An den Ecken des Aufbaus 20 sind die in 1 dargestellten
Beschleunigungssensoren 38, 40 beziehungsweise 42 angeordnet,
mittels denen die vertikale Geschwindigkeit an den Ecken des Aufbaus 20 bestimmt
werden kann. Hierbei handelt es sich um die Geschwindigkeiten vA_vl
(Geschwindigkeit Aufbau vorne links), vA_vr (Geschwindigkeit Aufbau
vorne rechts), vA_hl (Geschwindigkeit Aufbau hinten links) und vA_hr
(Geschwindigkeit Aufbau hinten rechts). Die Geschwindigkeit kann
aus den mittels der Beschleunigungssensoren gemessenen Beschleunigungen
durch Integration errechnet werden.
-
3 zeigt
wiederum die Prinzipskizze des Kraftfahrzeuges 10, wobei
gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen und nicht nochmals erläutert sind. In einem Schwerpunkt 56 sind
die Modalbewegungen des Aufbaus 20 verdeutlicht. Dies ist
einerseits ein Hub 58 in vertikaler Richtung (z-Richtung),
ein Nicken 61, das heißt eine Drehbewegung um
eine in der y-Achse liegende Querachse, und ein Wanken 63,
das heißt eine Drehbewegung um eine in der x-Achse liegende
Längsachse des Kraftfahrzeuges 10.
-
4 zeigt
eine weitere Prinzipskizze des Kraftfahrzeuges 10, wobei
hier, in Ergänzung zu der Darstellung in 2,
weitere Signale dargestellt sind. Zusätzlich sind hier
die Dämpfergeschwindigkeiten vD dargestellt, wobei vD_vl
die Dämpfergeschwindigkeit für den Dämpfer 22 (vorne
links), vD_vr die Dämpfergeschwindigkeit für den
Dämpfer 24 (vorne rechts), vD_hl die Dämpfergeschwindigkeit
für den Dämpfer 26 (hinten links) und
vD_hr die Dämpfergeschwindigkeit für den Dämpfer 28 (hinten rechts)
ist. Die Dämpfergeschwindigkeiten können über
eine Differenzierung aus den Signalen der Wegsensoren 30, 32, 34 beziehungsweise 36 (1)
ermittelt werden. In 4 sind ferner die Radgeschwindigkeiten
vR angedeutet. Hier steht Geschwindigkeit vR_vl für das
Rad 12 (vorne links), vR_vr für das Rad 14 (vorne
rechts), vR_hl für das Rad 16 (hinten links) und
vR_hr für das Rad 18 (hinten rechts). Die Radgeschwindigkeiten
vR können beispielsweise über Radbeschleunigungssensoren ermittelt
werden.
-
Da
sowohl die Aufbaugeschwindigkeiten vA, die Dämpfergeschwindigkeiten
vD und die Radgeschwindigkeiten vR alle den gleichen Richtungsvektor
besitzen (in z-Richtung), besteht der Zusammenhang vD = vA – vR.
Hierdurch müssen nicht alle Messgrößen
in Form von Messsignalen vorliegen, sondern können aus
den anderen Messgrößen errechnet werden.
-
In 5 ist
beispielhaft ein Kraft-Geschwindigkeits-Kennfeld eines geregelten
Dämpfers dargestellt. Aufbau und Funktion von geregelten
Dämpfern sind allgemein bekannt, so dass im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen
wird. Hierbei kommen entweder semi-aktive Dämpfer oder
aktive Dämpfer zum Einsatz. Entscheidend ist, dass über
eine Beeinflussung der Dämpfergeschwindigkeit die Dämpferkraft
eingestellt werden kann. Die Dämpferkraft wirkt parallel
zu den Kräften der Federn (vergleiche 2 bis 4),
so dass hierüber die Bewegung des Aufbaus 20 in
seinen Bewegungsabläufen beeinflusst werden kann. Zur Beeinflussung
der Dämpfergeschwindigkeit ist an den Dämpfern
ein elektromagnetisches Ventil oder ein anderes geeignetes Ventil
angeordnet, das durch Anlegen eines entsprechenden Steuerstromes
ein Durchflussquerschnitt für ein Medium, insbesondere ein
Hydrauliköl, beeinflusst werden. Das in 5 dargestellte
Beispielkennfeld zeigt verschiedene Kennlinien, wobei die Dämpferkraft
in Newton über der Dämpfergeschwindigkeit vD in
mm/s für verschiedene Stellströme aufgetragen
ist. Die Dämpfer weisen eine große Spreizung auf,
das heißt je nach anliegendem Stellstrom sind große
Variationen zwischen den Dämpfergeschwindigkeiten und der Dämpferkraft
einstellbar. Zur Verdeutlichung ist eine Kennlinie 56 eingetragen,
die einem passiven Dämpfer entsprechen würde.
Durch diese große Spreizung des Dämpfers wird
eine effektive Regelung erst möglich, wobei eine Weichkennung
unterhalb der passiven Kennlinie 56 liegen sollte und eine
Hartkennung deutlich über der Kennlinie 56 liegen
sollte. Deutlich wird auch die bereits große Spreizung
bei niedrigen Dämpfergeschwindigkeiten vD sowie der im
Wesentlichen lineare Verlauf der Stromlinien im Kennfeld.
-
Anhand
der bisherigen Erläuterungen wird deutlich, dass es für
eine effektive Regelung des Bewegungsablaufes des Aufbaus auf die
Bereitstellung eines Stellstromes für das Steuermittel
der Dämpfer ankommt. Nachfolgend wird auf die Bereitstellung dieses
Stellstromes unter Berücksichtigung der Umsetzung der erfindungsgemäßen
Lösungen näher eingegangen.
-
6 zeigt
in einem Blockschaltbild eine Grobstruktur der Funktionsmodule zur
erfindungsgemäßen Dämpferregelung. Die
einzelnen Module sind aus Gründen der Übersichtlichkeit
und Verständlichkeit gekapselt dargestellt. Die gesamte
Struktur ist vorteilhafterweise hierarchisch über mehrere
Ebenen aufgebaut. Die Funktionsmodule sind in einem Dämpferregter,
vorzugsweise dem Steuergerät 44 (1)
integriert. Die Dämpferregelung umfasst ein Signaleingangsmodul 60,
ein Hilfsfunktionsmodul 62, ein Reglermodul 64,
ein Auswertemodul 66 und ein Signalausgangsmodul 68.
In dem Signaleingangsmodul 60 werden die Sensorsignale
der Wegsensoren 30, 32, 34 beziehungsweise 36 und
der Beschleunigungssensoren 38, 40 und 42 sowie
weitere, über den CAN-Bus des Kraftfahrzeuges zur Verfügung
stehende, Signale eingelesen. Das Hilfsfunktionsmodul 62 umfasst
ein Man-Machine-Interfacemodul 70, ein Filtermodul 72 und
ein Beladungserkennungsmodul 74.
-
Das
Reglermodul 64 umfasst ein Straßenerkennungsmodul 76,
ein Endlagendämpfungsmodul 78, ein Querdynamikmodul 80,
ein Längsdynamikmodul 82 sowie ein Vertikaldynamikmodul 84.
Das Auswertelogikmodul 66 umfasst ein Stromberechnungsmodul 86.
Die Reglermodule 76, 78, 80, 82 und 84 generieren
vorteilhafterweise einen Strom, oder eine Größe,
die proportional zum Strom ist. Im Stromberechnungsmodul 86 findet
die Stromberechnung aller Reglerausgangsgrößen
zu Steuergrößen für die Dämpfer 22, 24, 26 beziehungsweise 28 statt. Über das
Signalausgangsmodul 68 werden diese Stellströme
den Dämpfern zur Verfügung gestellt. Sowohl das Signaleingangsmodul 60 als
auch das Signalausgangsmodul 68 können optional
selbstverständlich auch weitere Signale empfangen beziehungsweise ausgeben,
je nach Ausstattung des betreffenden Kraftfahrzeuges.
-
In 7 ist
ein Standardregelkreis dargestellt. Dieser besteht aus einer Strecke 90,
einem Regler 92 und einer negativen Rückkopplung
der Regelgröße, das heißt des Istwertes
auf dem Regler 92. Die Regeldifferenz wird aus der Differenz
zwischen Sollwert (Führungsgröße) und
Regelgröße berechnet. Die Stellgröße
wirkt auf die Strecke 90 und damit auf die Regelgröße.
Die Störgröße bewirkt eine, normalerweise
unerwünschte, Veränderung der Regelgröße,
die kompensiert werden muss. Die Eingangsgröße
des Reglers 92 ist die Differenz aus dem gemessenen Istwert
der Regelgröße und dem Sollwert. Der Sollwert
wird auch als Führungsgröße bezeichnet,
dessen Wert durch den gemessenen Istwert nachgebildet werden soll.
Da der Istwert durch Störgrößen verändert
werden kann, muss der Istwert dem Sollwert nachgeführt
werden. Eine in einem Vergleicher 94 festgestellte Abweichung
des Istwertes von dem Sollwert, die sogenannte Regeldifferenz, dient
als Eingangsgröße für den Regler 92.
Durch den Regler 92 wird festgelegt, wie das Regelungssystem
auf die festgestellten Abweichungen reagiert, beispielsweise schnell,
träge, proportional, integrierend oder dergleichen. Als
Ausgangsgröße des Reglers 92 ergibt sich
eine Stellgröße, welche auf eine Regelstrecke 90 Einfluss
nimmt. Die Regelung dient hauptsächlich zur Beseitigung
von Störgrößen, um diese auszuregeln.
-
In 8 ist
eine detailliertere Darstellung des Regelkreises gemäß 7 dargestellt.
Es ist ein erweiterter Regelkreis mit den zusätzlichen
Elementen Stellglied 96 und Messglied 98 gezeigt.
Im Beispiel der erfindungsgemäßen Dämpferregelung
setzt sich die Stelleinrichtung beziehungsweise das Stellglied 96 aus
einer elektronischen Komponente und einer elektro-hydraulischen
Komponente zusammen. Die elektronische Komponente entspricht dem Stromregler
im Steuergerät 44, während die elektro-hydraulische
Komponente dem elektrisch ansteuerbaren Ventil der Dämpfer 22, 24, 26 beziehungsweise 28 entspricht.
In den nachfolgenden Ausführungen sollen diese jedoch nicht
weiter betrachtet werden. Diese werden als ideal angenommen beziehungsweise
ihr Einfluss wird vernachlässigt. Somit stimmt idealisiert
der Reglerausgang, der die Steuergröße liefert,
mit der Stellgröße überein oder ist zu dieser
zumindest proportional. Der Regler 92 gemäß 15 ist hierbei aufgeteilt in den eigentlichen
Regler 92 und das Stellglied 96. Der Regler 92 dient
dazu, eine Größe zu bestimmen, mit der auf eine
durch den Vergleicher 94 festgestellte Regeldifferenz über das
Stellglied 96 reagiert werden soll. Das Stellglied 96 liefert
die notwendige Energie in der geeigneten physikalischen Form, um
auf den Prozess beziehungsweise die Regelstrecke einzuwirken. In
dem Messglied 98 wird der Istwert gemessen. Die Störgröße
kann bei einer Regelung der Bewegung eines Fahrzeugaufbaus 20 in
Unebenheiten der Fahrbahn, seitlich wirkenden Kräften,
wie beispielsweise Wind oder dergleichen, oder ähnlichen
Einflüssen begründet sein.
-
9 zeigt
die Beeinflussung einer Steuertendenz nach einer ersten Variante.
Dabei wird eine unterschiedliche Ansteuerung von festgelegten Dämpferpaaren
vorgenommen, das heißt es wird ein unterschiedliches Verhältnis
der Steuergrößen der Dämpferpaare zueinander
eingestellt. Eingang finden die Querruck-Größen
daq_vl, daq_vr, daq_hl, daq_hr für den Querruck vorne links,
vorne rechts, hinten links und hinten rechts. Es ist auch möglich
nur einen Querruck daq anzugeben, der für alle Ecken dann
gleich ist. Aus diesen werden unter Verwendung von Zustandskorrekturen
in einer Korrektureinheit 100 die Stromgrößen
i_daq_vl, i_daq_vr, i_daq_hl und i_daq_hr gebildet. Die Korrektur
erfolgt dabei zweckmäßigerweise in Form von Kennlinien oder
Faktoren. Als Zustandsgrößen können dabei Verwendung
finden der Fahrzustand Fahr (mit Längs- und Querdynamikinformationen,
beispielsweise auch die Fahrgeschwindigkeit), der Beladungszustand
Bel, der energetische (Straßen-)Zustand Str oder der Dynamikzustand
Dyn (zum Beispiel komfort- oder sportorientiert). Eine zweite Korrektureinheit 102 prägt
nun die eigentliche Steuertendenz auf. Entsprechend werden die Eingangsströme modifiziert
und es resultieren die Ausgangsströme i*_daq_vl, i*_daq_vr,
i*_daq_hl, i*_daq_hr. Wichtig für die Berechnung des Steuermodus
ist die Wahl des Quermodus (achsweise untersteuernd, achsweise übersteuernd,
spurweise untersteuernd, spurweise übersteuernd, diagonal
untersteuernd oder diagonal übersteuernd). Der Quermodus
kann sowohl applikativ einstellbar sein als auch entsprechend der Steuertendenz
(übersteuernd, untersteuernd) selbsttätig einstellbar
sein. Ferner notwendig ist die Information über die Kurvenfahrt
(welche Positionen sind kurveninnen, welche kurvenaußen).
Hier kann auch die Information der Fahrsicherheit Eingriff finden,
bei der die Steuertendenz zugunsten einer optimalen Radlast in den
Hintergrund tritt. Die Korrektureinheiten 100 und 102 können
auch in einer Einheit untergebracht werden. Ebenfalls ist es möglich
nur die Korrektureinheit 102 zu verwenden, wenn die Ströme bereits
gegeben sind.
-
10 zeigt
die Beeinflussung der Steuertendenz in einer zweiten Variante, bei
der eine unterschiedliche zeitliche Ansteuerung erfolgt beziehungsweise
ein Übertragungsverhalten auf festgelegte Dämpferpaare
aufgeprägt wird. In eine Steuertendenzeinheit 104 gehen
die Eingangsgrößen Querruckströme vorne
links, vorne rechts, hinten links, hinten rechts i_daq_vl, i_daq_vr,
i_daq_hl, i_daq_hr ein und es resultieren entsprechend die zum Teil
zeitlich beeinflusste Stromgrößen i*_daq_vl, i*_daq_vr, i*_daq_hl
und i*_daq_hr. Auch hier könnte eine Korrektureinheit 100 aus 9 vorgeschaltet
beziehungsweise integriert werden, so dass statt der Querruckströme
die Querrucke selbst eingehen. Es finden dieselben Zustandsgrößen Eingang
wie in 9. Zunächst erfolgt eine Aufteilung Ecke
zu Modus in einer Komponente 106. Hierbei werden die Strompaare zusammengefasst,
die einmal verzögert und einmal unverzögert werden.
Diese Strompaare gehen dann jeweils durch eine Zeitverhalteneinheit 108 sowie eine
Zeitverhalteneinheit 110. Es empfiehlt sich hier die Verwendung
von zwei parallelen Einheiten, so dass sowohl untersteuerndes (zum
Beispiel mit negativen Zeitverzügen) als auch übersteuerndes
Verhalten (zum Beispiel mit positiven Zeitverzügen, das heißt
negativen Zeitverzügen auf der parallelen Komponente) realisiert
werden kann. In einer Einheit 112 wird die modusweise Paarung
der Ströme wieder zurückgerechnet auf die Eckströme.
Die Steuerung des Zeitverhaltens ist nicht explizit ausgeführt.
Hier empfiehlt sich beispielsweise über die Fahrgeschwindigkeit
unter Verwendung einer Kennlinie den Zeitverzug applikativ zu gestalten.
-
In 11 ist
beispielhaft die Ermittlung des Kurvenzustands x_kurve (kurveninnen,
kurvenaußen) dargestellt. Dazu wird zunächst der
Lenkwinkel wL in einem Differenzierer 114 differenziert,
so dass eine Lenkwinkeländerung vorliegt. Diese wird in
einem Filter 116 weiter behandelt mit der Zielsetzung, dass
der Zustand möglichst sicher ermittelt wird. Mit einem
Halteglied 118 wird nun dafür gesorgt, dass der
Kurvenzustand während eines Fahrmanövers gehalten
wird, da die Steuertendenz nur einmal pro Fahrmanöver aufgeprägt
werden sollte, auch wenn die Lenkwinkeländerung einen neuen
Kurvenzustand angibt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass man
den Strom aus dem Querruckmodul i_daq betrachtet. Erst wenn dieser
unter eine festgelegte Schwelle fällt (oder darüber
liegt) wird die Zustandsberechnung wieder freigegeben.
-
12 zeigt
beispielhaft den Stromverlauf gemäß Variante 1
aus 9 für die Ströme i*_daq über
der Zeit. Deutlich erkennbar ist, dass die Ströme von der
linken Seite i_vl und i_hl eine niedrigere Amplitude aufweisen (das
heißt auch zu einer geringeren Kraft führen) als
die von der rechten Seite i_vr und i_hr. Dargestellt ist ferner,
dass sich die Ströme für vorne und hinten (zum
Beispiel i_vl und i_hl) meist unterscheiden, da unterschiedliche
Dämpfer an der Vorder- und an der Hinterachse verbaut sind.
Dargestellt ist hier der Modus „spurweise".
-
13 zeigt
beispielhaft den Stromverlauf gemäß Variante 2
aus 10 für die Ströme i*_daq über
der Zeit. Deutlich erkennbar ist, dass die Ströme der linken
Seite zeitlich verzögert auf den Maxwert hochspringen.
Dabei ist es häufig vorteilhaft, die Ströme von
zu Beginn des Querrucks auf einen Minwert anzuheben, so dass die
Dämpfer nicht unterdämpft sind aber gleichzeitig
die Steuertendenz wirksam ausgeprägt wird. Auch hier können
sich die Ströme für Vorder- und Hinterachse unterscheiden.
-
Die
Erfindung besteht also aus einem Verfahren oder einer Regelungssystemkomponente
zur Beeinflussung des querdynamischen Fahrverhaltens, vorzugsweise über
regelbare Stoßdämpfer eines Fahrzeugs, wobei eine
zusätzliche Komponente in einem Querdynamik- oder Querruckregelungsmodul
integriert wird, wobei die Ausgangs- beziehungsweise Steuergrößen
des Moduls amplituden- und/oder zeitmäßig so gestaltet
sind, dass sich eine Auswirkung auf die Steuertendenz des Fahrzeugs
ergibt und als Komponentenausgangsgrößen Größen verwendet
werden, die zur Steuergröße des Aktors proportional
sind vorzugsweise Ströme und als Komponenteneingangsgrößen
finden entweder der Querruck oder die aus einem Querruckmodul resultierenden
Steuergrößen Verwendung.
-
- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Rad
- 14
- Rad
- 16
- Rad
- 18
- Rad
- 20
- Aufbau
- 22
- Dämpfer
- 24
- Dämpfer
- 26
- Dämpfer
- 28
- Dämpfer
- 30
- Wegsensor
- 32
- Wegsensor
- 34
- Wegsensor
- 36
- Wegsensor
- 38
- Beschleunigungssensoren
- 40
- Beschleunigungssensoren
- 42
- Beschleunigungssensoren
- 44
- Steuergerät
- 46
- Schaltmittel
- 48
- Feder
- 50
- Feder
- 52
- Feder
- 54
- Feder
- 56
- Kennlinie
- 58
- Hub
- 60
- Signaleingangsmodul
- 61
- Nicken
- 62
- Hilfsfunktionsmodul
- 63
- Wanken
- 64
- Reglermodul
- 66
- Signalausgangsmodul
- 68
- Signalausgangsmodul
- 70
- Man-Machine-Interfacemodul
- 72
- Filtermodul
- 74
- Beladungserkennungsmodul
- 76
- Straßenerkennungsmodul
- 78
- Endlagendämpfungsmoduls
- 80
- Querdynamikmodul
- 82
- Längsdynamikmodul
- 84
- Vertikaldynamikmodul
- 86
- Stromberechnungsmodul
- 90
- Strecke
- 92
- Regler
- 94
- Vergleicher
- 96
- Stellglied
- 98
- Messglied
- 100
- Korrektureinheiten
- 102
- Korrektureinheiten
- 104
- Steuertendenzeinheit
- 106
- Komponente
- 108
- Zeitverhalteneinheit
- 110
- Zeitverhalteneinheit
- 112
- Einheit
- 114
- Differenzierer
- 116
- Filter
- 118
- Halteglied
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-