DE102007050170A1

DE102007050170A1 - Dämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007050170A1
Application number: DE200710050170
Authority: DE
Inventors: Martin Glöckner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-10-20
Filing date: 2007-10-20
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Grundrahmen (4) und einem gegenüber dem Grundrahmen (4) beweglich gelagerten Fahrzeugaufbau (2), aufweisend: - eine ansteuerbare Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung (7), die zwischen wenigstens einer Fahrzeugachse (5) und dem Grundrahmen (4) angeordnet ist, - eine ansteuerbare Aufbau-Dämpfungseinrichtung (15), die zwischen dem Grundrahmen (4) und dem Fahrzeugaufbau (2) angeordnet ist, und - eine Kontrolleinheit (20), die zum Steuern und/oder Regeln sowohl der Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung (7) als auch Aufbau-Dämpfungseinrichtung (15) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Grundrahmen und einem gegenüber dem Grundrahmen beweglich gelagerten Fahrzeugaufbau, aufweisend: eine ansteuerbare Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung, die zwischen wenigstens einer Fahrzeugachse und dem Grundrahmen angeordnet ist; eine ansteuerbare Aufbau-Dämpfungseinrichtung, die zwischen dem Grundrahmen und dem Fahrzeugaufbau angeordnet ist; und eine Kontrolleinheit, die zum Steuern und/oder Regeln der Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Dämpfen von Bewegungen bei einem Kraftfahrzeug mit einem Grundrahmen und einem gegenüber dem Grundrahmen beweglich gelagerten Fahrzeugaufbau.
In Kraftfahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, wie Lastwagen, Zugmaschinen, Traktoren oder dergleichen, wird zusätzlich zur Federung bzw. Dämpfung der Bewegungen zwischen Fahrzeugrad bzw. Fahrzeugachse und dem Grundrahmen des Kraftfahrzeugs regelmäßig auch das Fahrerhaus gegenüber dem Grundrahmen beweglich, das heißt federnd und dämpfend gelagert, um den Fahrkomfort des Fahrzeugführers zu erhöhen. Dabei sind zwischen Fahrzeugachse und Grundrahmen regelmäßig Stoßdämpfer vorhanden. Darüber hinaus können auch zwischen Grundrahmen und Fahrerhaus Stoßdämpfer eingesetzt werden.
Aus der DE 10 2005 005 723 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugaufbaus bekannt, bei der beziehungsweise bei dem sowohl zwischen Fahrzeugachsen und Grundrahmen als auch zwischen Grundrahmen und Fahrerhaus jeweils aktive Systeme zur Dämpfung unerwünschter Schwingungen des Fahrzeugaufbaus eingesetzt werden können. Dabei ist jedoch als nachteilig anzusehen, dass für eine zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem Grundrahmen angeordnete Dämpfungseinrichtung eine Vielzahl von Messsensoren, wie Beschleunigungssensoren und Wegsensoren, vorgesehen sind, die zusätzlich zu regelmäßig weiterhin vorhandenen Sensoren im Bereich des aktiven Fahrwerks vorgesehen sind. Somit gestaltet sich das in der genannten Druckschrift offenbarte Dämpfungssystem als relativ komplex, was mithin auch entsprechende Kostennachteile mit sich bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der jeweils eingangs genannten Art anzugeben, die sich bezogen auf dem Stand der Technik durch eine einfachere Ausgestaltung auszeichnen.
Die Aufgabe wird bei einer Dämpfungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kontrolleinheit auch zum Steuern und/oder Regeln der ansteuerbaren Aufbau-Dämpfungseinrichtung dient.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Steuern und/oder Regeln einer ansteuerbaren Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung, die zwischen wenigstens einer Fahrzeugachse und dem Grundrahmen angeordnet ist, und einer ansteuerbaren Aufbau-Dämpfungseinrichtung, die zwischen dem Grundrahmen und dem Fahrzeugaufbau angeordnet ist, mittels einer gemeinsamen Kontrolleinheit erfolgt.
Die Erfindung schlägt demnach vor, ein Gesamtsystem aus Fahrwerk-Dämpfung und Fahrzeugaufbau-Dämpfung zu schaffen, bei dem die Regelung der Fahrzeugaufbau-Dämpfung mit der Regelung der Fahrzeugdämpfung kombiniert ist. Auf diese Weise ist es möglich, für die Dämpfersteuerung beziehungsweise Dämpferregelung der Fahrzeugaufbau-Dämpfung, die speziell als Fahrerhausdämpfung ausgebildet sein kann, auf zusätzliche Messsensoren zu verzichten und nur auf diejenigen Messsensoren zurückzugreifen, die im Rahmen einer aktiven Fahrzeugdämpfung ohnehin bereits vorhandenen sind. Die Fahrwerk-Dämpfung und Fahrzeugaufbau-Dämpfung können dadurch sehr einfach aufeinander abgestimmt werden.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Kontrolleinheit dazu ausgebildet ist, Stellgrößen für die Aufbau-Dämpfungseinrichtung – das heißt die Dämpfungseinrichtung zwischen Grundrahmen und Aufbau – aus Fahrzeugdaten für die erste regelbare Dämpfungseinrichtung zu bestimmen. Mit anderen Worten: die Stellgrößen für die Fahrzeugaufbaudämpfung oder Fahrerhausdämpfung werden erfindungsgemäß aus den für die Fahrwerkdämpfung vorgesehenen Fahrzeugdaten ermittelt.
Insbesondere können dabei als Fahrzeugdaten Messdaten einer Sensoranordnung und aus zumindest einem Teil dieser Messdaten in einem Zustandsbeobachter ermittelte Zustandbeobachterdaten verwendet werden. Als Messdaten können beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Größen verwendet werden: Zustandsdaten des Bremssystems, das Antriebsmoment, die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Raddrehzahlen der Fahrzeugräder, der Schaltzustand der Kupplung bzw. des Fahrzeuggetriebes und der Lenkwinkel. Es ist ferner möglich, als Zustandbeobachterdaten eine oder mehrere der folgenden Größen zu verwenden: eine die Nickbewegung beschreibende Nickgröße, eine die Wankbewegung beschreibende Wankgröße, eine die Hubbewegung beschreibende Hubgröße, eine die Querdynamik beschreibende Querdynamikgröße und die Fahrzeuglängsbeschleunigung.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung.
Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1, insbesondere ein Nutzfahrzeug, wie einem Lastwagen oder dergleichen, beispielsweise eine Zugmaschine oder ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Fahrzeugaufbau 2 mit einem Fahrerhaus 3 auf, der von einem Grundrahmen 4 getragen ist. Der Grundrahmen 4 ist seinerseits über mehreren Fahrzeugachsen 5 mit Rädern 6 des Fahrzeugs 1 getragen. Zwischen den Fahrzeugachsen 5 und dem Grundrahmen 4 ist eine Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung 7 angeordnet, die jeweils wenigstens ein Fahrwerk-Dämpfungselement 8 für jede Fahrzeugachse 5 aufweist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedem Fahrzeugrad 6 ein Dämpfungselement 8 zugeordnet.
Die Fahrwerk-Dämpfungselemente 8 der Fahrwerk-Dämpfungsvorrichtung 7 dienen dazu die durch Fahrwerkfedern 9 ermöglichten Relativbewegungen zwischen den Fahrzeugrädern 6 und dem Grundrahmen 4 zu dämpfen.
Bei den Fahrwerk-Dämpfungselementen 8 handelt es sich erfindungsgemäß um steuerbare beziehungsweise regelbare Dämpfungselemente 8, die hinsichtlich ihrer Dämpfungswirkung veränderlich sind, so dass es sich bei der Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung 7 um eine regelbare Dämpfungseinrichtung handelt. Die Fahrwerk-Dämpfungselemente 8 können mit jeweils einer der Fahrwerkfedern 9 als Feder-Dämpfer-Einheit realisiert sein.
Zwischen dem Fahrerhaus 3 und dem Grundrahmen 4 ist eine Aufbaufederung 14 und eine Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 angeordnet, die zur Dämpfung der aufgrund der Aufbaufederung 14 möglichen Relativbewegung zwischen Fahrzeugaufbau 2 und Grundrahmen 4 dient. Beispielsgemäß weist die Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 vier Aufbau-Dämpfungselemente 16 auf, die analog zu den bereits erwähnten Fahrwerk-Dämpfungselementen 8 steuerbar oder regelbar ausgebildet sein können. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich das Fahrerhaus 3 über die Aufbaufederung 14 und die Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 am Grundrahmen 4 gelagert. Es könnten alternativ auch andere oder weitere Teile des Fahrzeugaufbaus 2 über die Aufbaufederung 14 und die Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 oder über eine separate steuerbare Feder-Dämpfer-Anordnung am Grundrahmen 4 gelagert werden.
Zur Ansteuerung der beiden Dämpfungseinrichtungen 7, 15 ist eine gemeinsame Kontrolleinheit 20 in Form einer geeigneten Steuerelektronik vorgesehen. Die gemeinsamen Kontrolleinheit 20 ist steuerungstechnisch beziehungsweise regelungstechnisch mit den Dämpfungselementen 8, 16 verbunden, wie in der Figur dargestellt. Die Kontrolleinheit 20 umfasst weiterhin Datenverarbeitungs- oder Prozessormittel, die zum Ausführen von Software-Algorithmen ausgebildet sind. Die Kontrolleinheit 20 ist dazu ausgebildet, Stellgrößen für die Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 aus für die Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung 7 vorgesehenen Fahrzeugdaten zu bestimmen. Als Fahrzeugdaten können Messdaten einer Sensoranordnung 21 und/oder aus zumindest einem Teil dieser Messdaten in einem Zustandsbeobachter 22 ermittelte Zustandbeobachterdaten verwendet werden. Der Zustandsbeobachter 22 ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel Bestandteil der Kontrolleinheit 20.
Als Messdaten können beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Größen verwendet werden:

– das Fahrzeugniveau beschreibende Niveaugrößen,
– Zustandsdaten des Bremssystems, wie ein Bremspedalbetätigungssignal oder Das Bremsmoment oder der Bremsdruck,
– das Antriebsmoment der Fahrzeugmotors,
– die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit,
– die Raddrehzahlen der Fahrzeugräder,
– der Schaltzustand der Kupplung bzw. des Fahrzeuggetriebes und/oder
– der Lenkwinkel.

Aus diesen Messdaten bzw. zumindest einem Teil dieser Messdaten können im Zustandsbeobachter 22 Zustandbeobachterdaten ermittelt werden. Es ist möglich, als Zustandbeobachterdaten eine oder mehrere der folgenden Größen zu bestimmen und zur Bestimmung der Stellgrößen für die Dämpfungseinrichtungen 7, 15 zu verwenden:

– eine die Nickbewegung beschreibende Nickgröße,
– eine die Wankbewegung beschreibende Wankgröße,
– eine die Hubbewegung beschreibende Hubgröße,
– eine die Querdynamik beschreibende Querdynamikgröße, wie z. B. die Querbeschleunigung oder die Gierrate und/oder
– die Fahrzeuglängsbeschleunigung.

Die Kontrolleinheit 20 ist mit der Sensoranordnung 21 verbunden, Niveausensoren 25 zwischen den Fahrzeugachse 5 und dem Grundrahmen 4 aufweist. Die Niveausensoren 25 liefern als Messdaten das Fahrzeugniveau N, also den jeweiligen Abstand der Fahrzeugachse 5 vom Grundrahmen. An einer Fahrzeugachse können auch mehrere Niveausensoren vorgesehen sein, insbesondere kann im Bereich jedes Fahrzeugrades 6 ein Niveausensor 25 angeordnet sein, das das Fahrzeugniveau N im Bereich jedes Fahrzeugrades unterschiedlich groß sein kann.
Die Fahrzeugniveaus N werden von der Sensoranordnung 21 an die Kontrolleinheit 20 übertragen. Diese ist anschließend in der Lage, auf Basis der Fahrzeugniveaus N geeignete Stellgrößen zum Steuern bzw. Regeln der beiden Dämpfungseinrichtungen 7, 15 zu ermitteln und entsprechend deren Dämpfungszustand zu beeinflussen.
Erfindungsgemäß sind die Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung 7 und die Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 Bestandteil einer gemeinsamen Dämpfungsvorrichtung für das Fahrzeug 1, welches auf einer regelbaren Fahrwerkdämpfung und einer regelbaren Fahrzeugaufbaudämpfung, hier speziell einer Fahrerhausdämpfung gebildet ist. Durch die Verwendung einer gemeinsamen Kontrolleinheit 20 sowohl zum Steuern bzw. Regeln der Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung 7 als auch der Aufbau-Dämpfungseinrichtung 15 kommt es zu einer vorteilhaften Vereinheitlichung und Vereinfachung des Gesamtsystems, bei der erfindungsgemäß insbesondere keine unterschiedlichen Sensoranordnungen für die beiden Dämpfungseinrichtungen 7, 15 benötigt werden. Die beiden Dämpfungseinrichtungen 7, 15 stellen ein gekoppeltes System dar, und können durch die gemeinsame Kontrolleinheit 20 aufeinander abgestimmt eingestellt werden, so dass zum einen die Relativbewegungen zwischen den Fahrzeugachsen 5 bzw. den Fahrzeugrädern 6 und dem Grundrahmen 4 und zum anderen Relativbewegungen zwischen dem Grundrahmen 4 und dem Fahrzeugaufbau 2 entsprechend einer Sollvorgabe gedämpft werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der gezeigten Ausgestaltung mit Niveausensoren 25 kann bei einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung auch wenigstens ein am Grundrahmen 4 angeordneter Beschleunigungssensor zum Einsatz kommen, der die Beschleunigung in Fahrzeughöhenrichtung misst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005005723 A1 [0004]

Claims

Dämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Grundrahmen (4) und einem gegenüber dem Grundrahmen (4) beweglich gelagerten Fahrzeugaufbau (2), aufweisend: – eine ansteuerbare Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung (7), die zwischen wenigstens einer Fahrzeugachse (5) und dem Grundrahmen (4) angeordnet ist, – eine ansteuerbare Aufbau-Dämpfungseinrichtung (15), die zwischen dem Grundrahmen (4) und dem Fahrzeugaufbau (2) angeordnet ist, und – eine Kontrolleinheit (20), die zum Steuern und/oder Regeln der Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (20) auch zum Steuern und/oder Regeln der Aufbau-Dämpfungseinrichtung (15) dient.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (20) dazu ausgebildet ist, Stellgrößen für die zweite regelbare Dämpfungseinrichtung (15) aus für die erste regelbare Dämpfungseinrichtung (7) vorgesehenen Fahrzeugdaten zu bestimmen.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzeugdaten Messdaten einer Sensoranordnung (21, 25) und aus zumindest einem Teil dieser Messdaten in einem Zustandsbeobachter (22) ermittelte Zustandbeobachterdaten verwendet werden.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messdaten eine oder mehrere der folgenden Größen verwendet werden: Zustandsdaten des Bremssystems, das Antriebsmoment, die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Raddrehzahlen der Fahrzeugräder, der Schaltzustand der Kupplung bzw. des Fahrzeuggetriebes, der Lenkwinkel.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandbeobachterdaten eine oder mehrere der folgenden Größen verwendet werden: eine die Nickbewegung beschreibende Nickgröße, eine die Wankbewegung beschreibende Wankgröße, eine die Hubbewegung beschreibende Hubgröße, eine die Querdynamik beschreibende Querdynamikgröße, die Fahrzeuglängsbeschleunigung.
Verfahren zum Dämpfen von Bewegungen bei einem Kraftfahrzeug (1) mit einem Grundrahmen (4) und einem gegenüber dem Grundrahmen (4) beweglich gelagerten Fahrzeugaufbau (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuern und/oder Regeln einer ansteuerbaren Fahrwerk-Dämpfungseinrichtung (7), die zwischen wenigstens einer Fahrzeugachse (5) und dem Grundrahmen (4) angeordnet ist, und einer ansteuerbaren Aufbau-Dämpfungseinrichtung (15), die zwischen dem Grundrahmen (4) und dem Fahrzeugaufbau (2) angeordnet ist, mittels einer gemeinsamen Kontrolleinheit (20) erfolgt.