DE102007011740A1

DE102007011740A1 - System zur Reduzierung von im Fahrwerk eines Einspurfahrzeugs auftretenden Fahrzeugschwingungen

Info

Publication number: DE102007011740A1
Application number: DE200710011740
Authority: DE
Inventors: Jens Priese; Ulf Kaltwasser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-03-10
Filing date: 2007-03-10
Publication date: 2008-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Reduzierung von im Fahrwerk eines Einspurfahrzeugs während des Fahrbetriebs auftretende Fahrzeugschwingungen. Das erfindungsgemäße System umfasst Mittel zur Erfassung von Fahrzeugschwingungen sowie eine Steuereinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass bei Aufur zyklischen Ansteuerung eines Aktuators erzeugbar ist, derart, dass eine der erfassten Fahrzeugschwingung entgegenwirkende Gegenschwingung generierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Reduzierung von einer im Fahrwerk eines Einspurfahrzeugs (insbesondere eines Motorrades) während des Fahrbetriebs auftretenden Fahrzeugschwingung. Mit Vorteil ist das System derart ausgebildet, dass Schwingungsformen erfasst, ausgewertet und reduziert werden sollen, deren Eigendämpfung mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt (z. B. das so genannte Fahrzeugpendeln).
Aus dem Stand der Technik sind Motorräder bekannt, die als schwingungsfähige Systeme in bestimmten individuellen Frequenzbereichen zu ungewollten Schwingungsbewegungen neigen. Durch diese ungewollten, auf das Fahrwerk wirkenden und dieses zur Instabilität anregenden Schwingungsbewegungen können sicherheitskritische Fahrzustände erreicht werden, die der Fahrzeugführer nicht mehr unter Kontrolle hat. Die ungewollten Schwingungen sind insbesondere abhängig vom Beladungszustand des Fahrzeugs, vom Typ (insbesondere Reifengeometrie, Profilart, Gummimischung oder dergleichen) und vom Zustand (z. B. Profiltiefe und Gummihärte) der Fahrzeugreifen als auch von der aktuell gefahrenen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Einstellung der Feder- und Dämpferelemente.
Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2005 047 145.5 ist ein System zur Beseitigung von Hochgeschwindigkeitspendeln bei einem einspurigen Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Fahrzeugpendelbewegung erfasst wird, und bei dem in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugpendelbewegung ein Steuersignal zur Ansteuerung eines Aktuators erzeugt wird, wobei über den Aktuator zur Reduzierung der Motorleistung ein Eingriff in die Motorsteuerung erfolgt, derart, dass dem Fahrzeugpendeln entgegengewirkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Reduzierung von kritischen Fahrzeugschwingungen bei einem Einspurfahrzeug bereitzustellen, mit dem insbesondere Fahrzeugschwingungen reduzierbar sind, deren Eigendämpfung mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt bzw. Fahrzeugschwingungen reduzierbar sind, bei denen die Schwingungsamplitude mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
Beim Pendeln eines Einspurfahrzeuges bzw. Motorrades handelt es sich um eine kombinierte Fahrzeugschwingung aus Gier-, Wank- und Lenkwinkel, bei der unter anderem auch Hubbewegungen in Richtung Motorrad-Vertikalachse auftreten. Da Hubbewegungen aufgrund unterschiedlicher Federraten und Dämpfercharakteristiken der Feder-/Dämpferelemente sowie aufgrund unterschiedlicher Fahrzeuggewichtsanteile die auf die verschiedenen Feder-/-Dämpferelemente einwirken in der Regel nicht synchron ausgleichbar sind, entstehen fast immer aus den Hubbewegungen auch Nickbewegungsanteile, denen über entsprechend gezielte Beeinflussung des Motorschleppmoments und/oder des Bremsmoments entgegengewirkt werden kann. Über eine geeignete Sensorik zur Erfassung der Fahrzeugschwingungen (z. B. durch Beschleunigungssensoren am Fahrzeugaufbau, Gierwinkelsensoren und/oder Lenkwinkelsensoren oder dergleichen) können auftretende Fahrzeugschwingungen in Betrag und Phase erfasst werden. Andererseits ist die Fahrphysik bzw. der Aufbau des zu kontrollierenden Motorrades bekannt, so dass durch phasengerechtes Einbringen eines Motorschleppmoments und/oder eines Bremsmoments und/oder eines Lenkmoments einer auftretenden kritischen Fahrzeugschwingung aktiv entgegengewirkt werden kann. Beispielsweise kann über ein gezielt erzeugtes Motorschleppmoment und/oder Bremsmoment eine Gegenschwingung erzeugt werden, die das Fahrzeug gegen auftretende Nickbewegungen wirkungsvoll abstützen kann und somit die gekoppelten Fahrzeugschwingungen positiv (d. h. in Richtung kleiner werdende Amplituden) beeinflusst.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. Gemäß der Erfindung ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass bei Detektion einer kritischen Fahrzeugschwingung ein Steuersignal zur zyklischen Ansteuerung eines Aktuators erzeugbar ist. Der Aktuator wird derart angesteuert, dass eine der erfassten kritischen Fahrzeugschwingung entgegenwirkende Gegenschwingung erzeugt wird.
Vorzugsweise wird zur Erzeugung der Gegenschwingung die Antriebsmaschine und/oder die Betriebsbremse und/oder zumindest eines der Feder-/Dämpferelemente derart angesteuert, dass der in Richtung Vertikalachse des Fahrzeugs wirkenden Hubbewegungskomponente (bzw. Nickbewegungskomponente) der auftretenden Fahrzeugschwingung entsprechend phasenverschoben entgegengewirkt wird. Der Eingriff in die Antriebsmaschine erfolgt beispielsweise durch Verschiebung der Zündzeitpunkte und/oder durch Verschiebung der Einspritzzeitpunkte und/oder Variierung der Einspritzmenge. Ein Eingriff über die Betriebsbremse erfolgt beispielsweise durch entsprechenden Steuereingriff über dass Bremssteuergerät eines Antiblockiersystems, indem die Betriebsbremse phasenverschoben zur detektierten Fahrzeugschwingung (bzw. der Hub- bzw. Nickkomponente der Fahrzeugschwingung) automatisch und mit einem vorbestimmten Bremsdruck betätigt wird. Die Ansteuerung der Feder-/Dämpferelemente kann durch automatische Verstellung der Zugstufe, der Dämpfung und/oder der Federvorspannung erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Eingriffen, die allesamt auf die Erzeugung einer in Richtung der Vertikalachse des Fahrzeugs wirkenden Gegenschwingung ausgerichtet sind, kann die Gegenschwingung durch Ansteuerung eines steuerbaren Lenkungsdämpfers erfolgen. Durch die automatische Ansteuerung des Lenkungsdämpfers kann zusätzlich oder alternativ eine Gegenschwingung bzw. eine Gegenschwingungskomponente in Lenkrichtung (also quer zur Fahrtrichtung und senkrecht zur Vertikalachse des Fahrzeugs) erzeugt werden.
Mit Vorteil erfolgt die Erzeugung der Gegenschwingung in Abhängigkeit von der Frequenz und/oder der Amplitude der erfassten kritischen Fahrzeugschwingung und/oder in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Motorrades. Insbesondere die Amplitude der Gegenschwingung und/oder deren erforderliche Phasenverschiebung zur Fahrzeugschwingung wird in Abhängigkeit von den vorstehenden Faktoren bestimmt.
Zur Ermittlung, ob eine auftretende Fahrzeugschwingung im Sinne der Erfindung als kritische Fahrzeugschwingung zu beurteilen ist, werden auftretende Fahrzeugschwingungen über einen Bandpass gefiltert. Der Bandpass ist bevorzugt derart ausgelegt, dass lediglich Fahrzeugschwingungen in dem für den entsprechenden Fahrzustand kritischen Bereich herausgefiltert und anschließend bewertet werden. Für die anschließende Bewertung einer im kritischen Frequenzband liegenden Fahrzeugschwingung wird über einen Bewertungsalgorithmus der Steuereinrichtung die herausgefilterte Fahrzeugschwingung auf Frequenz und/oder Phasenlage und/oder Amplitude untersucht. Die erfasste Fahrzeugschwingung wird im Hinblick auf diese Größen mit vorbestimmten Grenzwerten (insbesondere sind diese für verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten unterschiedlich) verglichen, so dass bei Überschreiten eines Grenzwertes einer oder mehrerer Größen auf das Vorliegen einer kritischen Fahrzeugschwingung geschlossen wird und die Erzeugung einer Gegenschwingung (wie vorstehend beschrieben) veranlasst wird.

Claims

System zur Reduzierung von einer im Fahrwerk eines Einspurfahrzeugs während des Fahrbetriebs auftretenden kritischen Fahrzeugschwingung, umfassend – Mittel zur Erfassung der kritischen Fahrzeugschwingung, – sowie eine Steuereinrichtung die derart ausgebildet ist, dass bei Auftreten der kritischen Fahrzeugschwingung ein Steuersignal zur zyklischen Ansteuerung eines Aktuators erzeugbar ist, derart, dass eine der erfassten kritischen Fahrzeugschwingung entgegenwirkende Gegenschwingung erzeugbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Erzeugung der Gegenschwingung durch zyklisches Variieren des Antriebs- bzw. des Motorschleppmomentes und/oder durch zyklisches Variieren des Bremsmoments und/oder durch zyklisches Variieren des Lenkmoments erfolgt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Erzeugung der Gegenschwingung in Abhängigkeit von der Frequenz der Fahrzeugschwingung und/oder in Abhängigkeit von der Amplitude der Fahrzeugschwingung und/oder in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Einspurfahrzeugs erfolgt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator derart ausgebildet ist, dass er die Regulierung der Kraftstoffzufuhr beeinflusst, insbesondere als Einspritzanlage ausgebildet ist, über die der Einspritzzeitpunkt und/oder die Einspritzmenge einstellbar ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator derart ausgebildet ist, dass er die Erzeugung von Zündimpulsen beeinflusst, insbesondere als Zündsteuergerät ausgebildet ist, über das der Zündzeitpunkt einstellbar ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung von Fahrzeugschwingungen mit einem Bandpassfilter gekoppelt sind, derart, dass lediglich Fahrzeugschwingungen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 2 Hz und 3 Hz, ausgewertet werden.