DE102004038692A1

DE102004038692A1 - Verfahren zur Verhinderung von Schaltgeräuschen bei verstellbaren Schwingungsdämpfern

Info

Publication number: DE102004038692A1
Application number: DE200410038692
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Maurischat
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: DE102004038692B4

Abstract

Verfahren zur Einstellung der Dämpfkraft von mindestens einem verstellbaren Schwingungsdämpfer in einem Fahrzeug, umfassend mindestens ein Steuergerät, das von einer Fahrzeugsensorik Signale verwendet, die in Verbindung mit einem Algorithmus eine Dämpfkrafteinstellung vorgeben, wobei die Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit des mindestens einen verstellbaren Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrdynamikparametern bestimmt wird, DOLLAR A wobei, DOLLAR A - auf der Basis eines Signals der sensierten Straßenoberfläche (13) eine erste maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit bestimmt wird, DOLLAR A - in Abhängigkeit eines zweiten Signals der Fahrdynamik eine zweite maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit ermittelt wird, DOLLAR A - als Maß der Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit in einem Vergleich die größere der beiden Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeiten gewählt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Schaltgeräuschen bei verstellbaren Schwingungsdämpfern.

Verstellbare Schwingungsdämpfer in modernen Kraftfahrzeugen sollen möglichst schnell auf Fahrzustände des Fahrzeugs reagieren können. In diesem Sinn wurden die Schaltzeiten für die verstellbaren Dämpfventile immer weiter verkürzt. Bei einer Dämpfkraftverstellung in Richtung einer großen Dämpfkraft wird zumindest der Zylinder des Schwingungsdämpfers geringfügig elastisch aufgeweitet. Diese "Aufweitung" tritt akustisch nicht vernehmbar auf. Wenn die Dämpfkrafteinstellung sehr schnell tendenziell mit dem Ziel einer kleinen Dämpfkraft durchgeführt wird, dann entspannt sich der Zylinder, wobei deutlich hörbare Geräusche auftreten.

In der EP 490 262 B2 wird ein verstellbarer Schwingungsdämpfer beschrieben, dessen verstellbares Dämpfventil aufgrund seines speziellen Ventilaufbaus immer nur dann schaltet, wenn ein bestimmtes Druckniveau unterschritten wird. Im Endeffekt wird der Umschaltzeitpunkt in Richtung der Hubendlagen der Kolbenstange verschoben, da in den Hubendlagen die Kolbenstangengeschwindigkeit geringer ist als in der Konstruktionslage, d. h. im mittleren Hubbereich.

Ein Nachteil des Dämpfventiltyps besteht darin, dass der konstruktive Aufbau recht kompliziert ist. Die Miniaturisierung der Bauteile führt dazu, dass sich schon kleinste Fertigungstoleranzen aufwirken können.

In der EP 1 331 111 A2 wird ein Verfahren offenbart, bei dem die Umschaltgeschwindigkeit des verstellbaren Dämpfventils fahrgeschwindigkeitsabhängig gesteuert wird. Man geht davon aus, dass bei hohen Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs die auftretenden Nebengeräusche so laut sind, dass ein Schaltgeräusch im Schwingungsdämpfer von der bereits vorhandenen Geräuschkulisse überdeckt wird.

Probleme treten jedoch dann auf, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit plötzlich über eine Fahrbahnunebenheit fährt. Einerseits wirkt das Fahrzeug durch die plötzliche Aufbaubewegung unsicher und andererseits wird ein vorhandenes Leistungspotential des Fahrwerks unterdrückt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das aus dem Stand der Technik bekannte Geräuschproblem bei verstellbaren Schwingungsdämpfern zu beheben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

– dass auf der Basis eines Signals der sensierten Straßenoberfläche eine erste maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit bestimmt wird,
– dass in Abhängigkeit eines zweiten Signals der Fahrdynamik eine zweite maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit ermittelt wird,
– dass als Maß der Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit in einem Vergleich die größere der beiden Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeiten gewählt wird.

Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass hydraulisch an einem bereits bekannten verstellbaren Schwingungsdämpfer keine konstruktiven Änderungen vorgenommen werden müssen. Des weiteren wächst die Dynamik des Fahrwerks im Vergleich zum Stand der Technik, insbesondere bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten. Das Fahrzeug bleibt komfortabel, aber trotzdem straff auf Veränderungen der Fahrdynamik reagierend, so dass der bisher bestehende Zielkonflikt zwischen einer komfortorientierten und einer sportlichen Fahrwerksabstimmung zumindest gemildert wird.

So ist vorgesehen, dass die maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit bei kleineren Fahrdynamikparametern steigt. Damit wird die Systemdynamik insgesamt gefördert, da jede Schwingbewegung Phasen mit kleineren Fahrdynamikparametern durchläuft und diese Phasen für eine schnelle Dämpfkraftänderung genutzt werden können.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird in einem Einstellmodul das Signal der Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit mit einer maximalen Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit im Sinne einer Sicherheitsabfrage überlagert. Bei einem Fehler im System soll die maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit begrenzt sein.

Als Fahrdynamikparameter können die Modalbewegungen des Fahrzeugaufbaus verwendet werden. Zur Signalerfassung können z. B. Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- oder auch Wegsensoren verwendet werden, deren Signale ggf. aufbereitet werden. Selbstverständlich können auch Lenkwinkel- oder auch Gierratensensoren alternativ oder in Kombination herangezogen werden.

Alternativ können als Fahrdynamikparameter die Dämpfergeschwindigkeiten des mindestens einen verstellbaren Schwingungsdämpfers verwendet werden. Dazu werden beispielsweise Drucksensoren im Schwingungsdämpfer oder auch Wegsensoren an der Kolbenstange und dem Zylinder eingesetzt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Fahrzeug mit verstellbaren Schwingungsdämpfern
2 Programmmodul aus der Schwingungsdämpferregelung zur 1
Die 1 zeigt ein Linienmodell eines Kraftfahrzeugs 1, dessen Fahrzeugaufbau 3 von verstellbaren Schwingungsdämpfern 5 in funktionaler Verbindung mit Fahrzeugfedern 7 getragen werden. Die Schwingungsdämpfer 5 wiederum stützen sich über Achsteile 9 an Rädern 11 ab, die Unebenheiten einer Straßenoberfläche 13 als Kräfte auf den Fahrzeugaufbau wirken lassen. Der Fahrzeugaufbau kann z. B. bei Kurvenfahren Rollbewegungen bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse x ausführen. Bei Geschwindigkeitsänderung treten Nickbewegungen um die "Quer- bzw. y-Achse auf. Bodenwellen wirken als Vertikalbewegungen in Richtung der Z-Achse. Selbstverständlich treten die Bewegungen auch überlagert auf und werden zur Vereinfachung im Weiteren Modalbewegungen genannt.
Die Modalbewegungen des Fahrzeugaufbaus werden von Sensoren 15 erfasst. Es gibt verschiedenste Sensorentypen, mit denen man mehr oder weniger fehlerfrei die Fahrzeugaufbaubewegung bestimmen kann. Beispielhaft kommen Beschleunigungssensoren zur Anwendung, die durch ihre Anordnung eine Fahrzeugebene nachbilden. An den Rädern 11 oder Achsen 9 sind ebenfalls Sensoren 17 vorgesehen, die die Radbewegungen, insbesondere die Radbeschleunigungen erfassen. Aus den Radbeschleunigungen kann auf die Straßenqualität geschlossen werden. Dazu werden die auftretenden Radbeschleunigungen über einen definierten Zeitraum gemessen, ggf. auf hochfrequente Anteile beschränkt, und das gemessene Beschleunigungsprofil steht für eine bestimmte Straßenqualität. Die Signale der Modalbewegung oder auch der Dämpfgeschwindigkeit, also den Fahrdynamikparametern, und der Radbewegungen werden einem Steuergerät zugeführt, in dem ein Algorithmus zur Einstellung der Schwingungsdämpfer 5 vorliegt. Die Schwingungsdämpfer sind in diesem Beispiel elektrisch einstellbar. Beispielhaft wird auf den Inhalt der DE 41 04 110 A1 oder EP 616 146 A1 verwiesen. Die Signale der Beschleunigungssensoren am Fahrzeugaufbau werden durch mathematische Integration in Geschwindigkeitssignale umgesetzt.
Die 2 zeigt einen Teil des Algorithmus, der für die Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit bzw. Stromänderungsgeschwindigkeit verwendet wird. Das Unterprogramm verwendet mindestens zwei Eingangssignale. Zum einen wird das Signal der Straßenqualität in einem ersten Bestimmungsmodul 21 verwendet, um eine erste Größe für die Stromänderungsgeschwindigkeit zu erhalten. Auf der x-Achse ist die Straßenqualität und auf der y-Achse als Ausgangssignal die maximale Stromänderungsgeschwindigkeit aufgetragen. Je schlechter die Straßenqualität – großer x-wert –, um so kleiner ist die Stromänderungsgeschwindigkeit. In dem Modul ist eine Kennlinie enthalten, deren Stützpunkte durch Versuche ermittelt werden. Bei Fahrversuchen auf verschiedenen Straßenoberflächen wird die Grenzstromänderungsgeschwindigkeit gesucht, bei der gerade kein Geräusch auftritt.
In einem zweiten Bestimmungsmodul 23 wird zeitlich parallel eine fahrdynamikabhängige Eingangsgröße verwendet. Diese fahrdynamikabhängige Eingangsgröße kann z. B. die Modalgeschwindigkeit des Fahrzeugaufbau, z. B. Nicken, Heben oder Wanken sein. Genauso gut können jedoch auch Dämpfergeschwindigkeiten bzw. Hubgeschwindigkeiten der verstellbaren Schwingungsdämpfer verwendet werden. Auch für das zweite Bestimmungsmodul 23 wird in Fahrversuchen oder ggf. in Simulationen ermittelt, bei welcher Modalbewegung bzw. Modalgeschwindigkeit oder Dämpfergeschwindigkeit gerade kein Geräusch bei der Veränderung der Dämpfkrafteinstellung am verstellbaren Schwingungsdämpfer auftritt. Großen Modalgeschwindigkeiten oder Dämpfergeschwindigkeiten – großer x-Wert – werden kleine Stromänderungsgeschwindigkeiten als Ausgangssignale zugeordnet.
Beide Stromänderungsgeschwindigkeitssignale aus den Bestimmungsmodulen 21; 23 werden einer Vergleichseinrichtung 25 zugeführt. Diese Vergleichseinrichtung 25 leitet für die Einstellung des Stellstroms der verstellbaren Schwingungsdämpfer 5 dann die größere der beiden in den Bestimmungsmodulen 21; 23 festgelegten Stromänderungsgeschwindigkeiten weiter. Jede von der Straßenunebenheit verursachte Modalbewegung bewirkt vereinfacht betrachtet eine Schwingbewegung mit einer Maximumgeschwindigkeit und in den Endlagen mit einer Minimumgeschwindigkeit. Die Taktung innerhalb des erfindungsgemäßen Unterprogramms ist kleiner als die Frequenz der Modalbewegung. Folglich kann innerhalb der Modalbewegung durch die zu den Endlagen der Modalbewegung sich verringernde Modalgeschwindigkeit eine größere Stromänderungsgeschwindigkeit zugelassen werden, wie aus dem Kennlinienverlauf des zweiten Bestimmungsmoduls erkennbar ist. Anschließend wird diese Stromänderungsgeschwindigkeit einem Gewichtungsmodul 27; 29 zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum zu einem Einstellmodul 31; 33 benötigt wird, das durch Überlagerung aus dem Signal des Gewichtungsmoduls und einer maximalen Stromänderungsgeschwindigkeit eine Stromänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Erfindung für eine stromerhöhende Einstellung am verstellbaren Dämpfventil und/oder für eine stromvermindernde Einstellung bestimmt. Diese Überlagerung sorgt dafür, dass keinesfalls die maximal zulässige Stromänderungsgeschwindigkeit überschritten werden kann. Stromerhöhend oder stromvermindernd bedeutet für das konkrete verstellbare Dämpfventil je nach Konstruktionsprinzip dämpfkrafterhöhend oder dämpfkraftvermindernd.

Claims

Verfahren zur Einstellung der Dämpfkraft von mindestens einem verstellbaren Schwingungsdämpfer in einem Fahrzeug, umfassend mindestens ein Steuergerät, das von einer Fahrzeugsensorik Signale verwendet, die in Verbindung mit einem Algorithmus eine Dämpfkrafteinstellung vorgeben, wobei die Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit des mindestens einen verstellbaren Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrdynamikparameter bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass auf der Basis eines Signals der sensierten Straßenoberfläche (13) eine erste maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit bestimmt wird, – dass in Abhängigkeit eines zweiten Signals der Fahrdynamik eine zweite maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit ermittelt wird, – dass als Maß der Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit in einem Vergleich die größere der beiden Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeiten gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit mit besserer Straßenoberfläche steigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit bei kleineren Fahrdynamikparametern steigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Einstellmodul (31; 33) das Signal der Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit mit einer maximalen Dämpfkraftänderungsgeschwindigkeit im Sinne einer Sicherheitsabfrage überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrdynamikparameter die Modalbewegungen des Fahrzeugaufbaus (3) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrdynamikparameter die Dämpfergeschwindigkeiten des mindestens einen verstellbaren Schwingungsdämpfers (5) verwendet werden.