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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.
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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.
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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 Ventiles 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.
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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.
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Durch Fahrbahnunebenheiten, Wank- und Nickvorgänge des Fahrzeugs bei quer- und längsdynamischen Manövern oder aber auch interne Anregungen (Antriebsstrang, Rad-Reifen) werden vertikale Kräfte erzeugt, die zwischen Fahrwerk und Aufbau wirken. Vor allem die resultierenden Kräfte aus Fahrbahn-Unebenheiten erzeugen vertikale Störgrößen in Bezug auf die Schwingungen des Fahrzeugs. Ziel einer gelungenen Regelung von Fahrwerkbewegungen sind unter anderem geringe Aufbaubeschleunigungen, geringe Wank- und Nickbewegungen, geringe dynamische Radlastschwankungen sowie ein Schwingungsverhalten des Fahrzeugs, welches von der Beladung weitgehend unabhängig ist.
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Die vertikalen Kräfte bestehen im Wesentlichen aus Feder- und Dämpferkräften, die dafür sorgen, dass der Aufbau relativ zum Fahrwerk abgestützt wird und dass die Bewegungen des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn in Grenzen gehalten werden.
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Zur Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Kraftfahrzeugen werden geeignete Ersatzmodelle erstellt, auf welche die allgemeinen Methoden der Schwingungslehre anwendbar sind. Die Modelle bestehen aus verschiedenen Massen, die gegebenenfalls mit Trägheit behaftet sind und enthalten jeweils Feder- und Dämpferelemente. Aus den Modellen lassen sich so Schwingungsgleichungen, Eigenfrequenzen und Dämpfungsmaße ableiten.
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Für die Herleitung eines einfachen, effizienten und gültigen Modells gibt es keine in allgemeingültige Regeln fassbare Vorgehensweise. Das Modell eines mechanischen Systems, dass beispielsweise nur alle denkbaren Bewegungsmöglichkeiten berücksichtigt, ist zwar physikalisch richtig, aber für die praktische Anwendung unübersichtlich, unhandlich und verliert für die meisten Fälle die physikalische Überschaubarkeit.
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Weit verbreitet ist das Modell eines so genannten Skyhook-Reglers. Dieser Ansatz geht von der Idee aus, dass der Federungskomfort dann optimal ist, wenn man den schwingenden Aufbau nicht gegenüber der unebenen Straße sondern gegenüber dem Himmel dämpft. In einem Gedankenexperiment wird der Schwingungsdämpfer dazu nicht zwischen Aufbau und Rad sondern zwischen Aufbau und einem mitgeführten Haken am Himmel angeordnet. Im Rahmen dieses Gedankenexperimentes soll dann der reale Dämpfer die gleiche Kraft aufbringen wie der Skyhook-Dämpfer. Verwendet man semi-aktive Dämpfer, also Dämpfer, die zwar passiv, aber in ihrer Dämpfungskonstante einstellbar sind, so versucht man die Wirkung des Dämpfers gering zu halten, wenn aufgrund der Kräfte des Rades der Dämpfer in der gleichen Richtung am Aufbau wirksam ist, in der sich der Aufbau gerade bewegt. Hierdurch soll die Bewegung des Aufbaus durch die am Dämpfer herrschende Kraft nicht noch zusätzlich angefacht werden. Sind umgekehrt die genannten beiden Richtungen gegenläufig, so wird der Dämpfer hart eingestellt, um die Bewegung des Aufbaus abzubremsen.
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Die Skyhook-Regelung minimiert die Geschwindigkeit des Aufbaus weitgehend und sehr schnell. Sie besitzt im Übrigen aber eine Reihe von Nachteilen.
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Bei dem Standard-Skyhook-Verfahren erfolgt der Übergang von einer hohen auf eine niedrige Dämpferkraft beziehungsweise niedrigen auf eine hohe Dämpferkraft sprunghaft. Aufgrund hoher Kraft-Gradienten in der Dämpferbewegung entstehen auffällige Poltergeräusche, die für die Fahrzeuginsassen sehr unangenehm sind und somit den Fahrkomfort beeinträchtigen.
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Systemimmanent liegen beim Skyhook-Prinzip Zeitverzüge und Nichtlinearitäten vor, die zum Teil durch die nicht berücksichtigte Elastizität des Dämpfers begründet sind und die nicht kompensierbar sind und zu Ungenauigkeiten führen, sowohl in der Phase als auch der Amplitude des Stromverlaufs.
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Kraftspitzen (durch Änderungen der Dämpferkraft) werden vom Dämpfer in den Aufbau eingeleitet. Ein Skyhook-Regler sollte eigentlich im Nulldurchgang schalten, da dieser aber nie genau getroffen wird (zum Beispiel durch zu ungenaue Messung), wird außerhalb des Nulldurchgangs geschaltet, dadurch entstehen Kraftspitzen. Diese wirken sich zum Einen schädlich auf den Aufbau (hinsichtlich Festigkeit) aus, zum Anderen treten Geräuschprobleme auf. Dadurch, dass sich die Relativgeschwindigkeit im Radfrequenzbereich ändert, werden auch Kraftänderungen in diesem Frequenzbereich gefördert.
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Bei dem Skyhook-Prinzip geht die Radgeschwindigkeit mit der für den Fahrer unangenehm hohen Radfrequenz ein, obwohl dem Fahrer primär an der Ruhigstellung des Fahrzeugsaufbaus liegt und damit an der Minimierung von der Aufbaugeschwindigkeit liegt. Da eine Regelung im Bereich der Radfrequenz erfolgt, wird zusätzlich die Regelgüte dieses Konzepts stark vom Straßenprofil beeinflusst und die Zahl der Umschaltungen des Dämpfers ist vergleichsweise hoch.
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Das wesentliche Element beim Skyhook-Modell ist hierbei die Ermittlung der Kraft, die für die Beruhigung des Aufbaus erforderlich ist. Zwingend notwendig ist im Weiteren ein Dämpferkraftkennfeld, das unter Berücksichtigung der aktuellen Dämpfergeschwindigkeit aus dieser Kraft einen Sollstrom schätzt. Diese Kennfelder sind jeweils in den Steuergeräten abzulegen, so dass aus geforderter Soll-Kraft und ermittelter Ist-Dämpfergeschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt eine Soll-Stromermittlung möglich ist. Beim Skyhook-Prinzip regelt somit der Regler eine Kraft als Stellgröße am Ausgang. Diese muss über ein Kennlinienfeld unter Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit des Dämpfers gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs in einen entsprechenden Strom für den Dämpfer umgerechnet werden.
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Eine Modal-Modifikation des Skyhook-Verfahrens besteht darin, anstatt die zur Ruhigstellung der Ecken des Fahrzeugs dienenden Kräfte zu berechnen, die Wank-, Nick- und Hubkräfte zu bestimmen, welche für die Ruhigstellung des Fahrzeugs notwendig sind. Dabei werden die berechneten Kräfte auf dem Schwerpunkt des Fahrzeugs bezogen, was insofern vorteilhaft ist, da der Fahrer sich angenähert im Schwerpunkt des Fahrzeugs befindet und die Bestimmung der Kräfte derart ausgerichtet ist, dass auf die Umgebung des Schwerpunktes und damit im Umfeld des Fahrers keine Kräfte wirken. Diese sogenannte modale Ausrichtung des Reglers kann zu einer erheblichen Verbesserung des Komforts für den Fahrer beitragen. Nachteilig ist allerdings weiterhin, dass am Ausgang des bekannten Reglers den benötigten Kräften proportionale Signale anstehen, die dann in Abhängigkeit von der gerade herrschenden Relativgeschwindigkeit des jeweiligen Dämpfers über Kennlinienfelder in geeignete Ströme umgerechnet werden müssen. Weiterhin bleiben, bis auf den für den Fahrer sich zusätzlich ergebenden Komfort, die weiter oben geschilderten Nachteile gültig.
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Aus
DE 102 03 554 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Dämpferkraft für einen oder mehrere Schwingungsdämpfer einer zwischen Fahrzeugrädern und Fahrzeugaufbau und Fahrzeugaufbau angeordneten Fahrzeugradaufhängung bekannt, bei dem eine Solldämpferkraft und eine davon abhängiger Sollstrom zur Verstellung der Dämpferkraftcharakteristik nach einem Regelsatz berechnet wird, wobei die Änderung des Sollstroms und/oder die Änderung der Solldämpferkraft über die Zeit begrenzt sind. Im Wesentlichen soll erreicht werden, das die Dämpferschaltgeräusche, die bei einem Standard-Skyhook-Verfahren entstehen, variabel reduziert werden können.
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Bei den bekannten Regelungssystemen wird hinsichtlich der Nick- und Wankgeschwindigkeit so geregelt, als ob die Nick- und Wankachse durch den statischen Schwerpunkt des Fahrzeugs laufen. Mit anderen Worten, der Hubanteil an den Längs- oder Querachsen wird vernachlässigt. Eine derartige Vernachlässigung ist aber nur bei einem frei schwingenden Aufbau zulässig. In der Praxis werden aber durch Unebenheiten der Fahrbahn erhebliche Kräfte auf den Aufbau als Störgrößen ausgeübt, die zu einem Hub des Fahrzeugs führen, so dass die Nickachse beziehungsweise Wankachse sich gegenüber dem statischen Schwerpunkt erheblich verschieben kann, so dass sie möglicherweise sogar außerhalb der des Fahrzeugsaufbaus liegt. Wird nun der Hub bei der Regelung vernachlässigt, so wird die Dämpfung von dem Regler gestoppt, sobald der ohne Hub berechnete Nickwinkel beziehungsweise Wankwinkel Null ist. Als Folge davon ergeben sich für das Fahrzeug ruckartige Bewegungen, die den Komfort beeinträchtigen.
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DE 100 19 763 A1 offenbart eine Dämpfungskraft-Regelvorrichtung zum Regeln von Dämpfungskräften von Dämpfern, die zwischen einer Fahrzeugkarosserie und jeweiligen Rädern eines Fahrzeugs angeordnet sind. Hierbei werden erste und zweite Soll-Dämpfungskräfte berechnet und auf Basis dieser zwei Soll-Dämpfungskräfte eine endgültige Soll-Dämpfungskraft bestimmt.
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DE 44 32 587 C2 offenbart ein Verfahren zum Steuern beziehungsweise Regeln der Dämpfungscharakteristik von Kraftfahrzeugschwingungsdämpfern bei der die Bewegung eines Fahrzeugaufbaus sensorisch ermittelt wird und aus den ermittelten Sensorsignalen Steuersignale zur Beeinflussung der Aufbaubewegung des Fahrzeugaufbaus ermittelt werden, wobei Signalanteile für eine Hub-, Wank- und Nickbewegung einfließen.
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DE 41 17 897 C2 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung von Signalen zur Beeinflussung der Bewegung eines in seinem Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahrzeugaufbaus, bei der mittels Sensoren Signale ermittelt werden, die eine Vertikalbewegung der Karosserie repräsentieren. Diese Signale werden gewichtet, in dem Fahrzustände des Fahrzeuges berücksichtigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mittels denen eine Aufbaubewegung eines Fahrzeugaufbaus einen Fahrerwunsch entsprechend harmonisch eingestellt und weitgehend minimiert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und einem System mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass mittels eines ersten Reglers aus den Sensorsignalen wenigstens ein Steuersignal zur Beeinflussung der Aufbaubewegung an wenigstens einem Punkt des Fahrzeugaufbaus ermittelt wird, mittels eines zweiten Reglers aus den Sensorsignalen wenigstens ein Steuersignal zur Beeinflussung von Modalbewegungen des Fahrzeugaufbaus ermittelt wird, wobei wenigstens eine Eingangsgröße des zweiten Reglers und/oder das wenigstens eine Steuersignal des zweiten Reglers zusätzlich in Abhängigkeit einer wählbaren Anforderung an die Bewegung des Fahrzeugaufbaus korrigiert wird und die Ausgangssignale der beiden Regler zur Bereitstellung des Steuersignals zur Ansteuerung der Aktuatoren miteinander kombiniert werden, wird vorteilhaft erreicht, dass eine harmonische, geräuscharme und vom Fahrer beeinflussbare Fahrzeugaufbaubewegung einstellbar ist.
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Um zu vermeiden, dass die dem zweiten Regler zugeführten Wank- und Nickgeschwindigkeiten durch gesonderte Sensoren festgestellt werden müssen, ist vorgesehen, die Wank- und Nickgeschwindigkeiten aus den Aufbaugeschwindigkeiten an den Aufbauecken zu errechnen. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiges Verfahren, abgesehen von der Ersparnis der zur Feststellung der Wank- und Nickgeschwindigkeiten notwendigen Sensoren, in der Praxis durchaus sinnvoll ist. Während rein theoretisch die Arbeitsweise der beiden Regler letztlich zu den gleichen Ergebnissen führen müsste zeigt die Praxis, dass die beiden gewählten Modelle bei gleichen Eingangsgrößen durchaus zu unterschiedlichen Ausgangsgrößen führen. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass die beiden Regelungsmodelle von einer Reihe von vereinfachenden Voraussetzungen ausgehen, die in der Praxis nicht gegeben sind. Die Modelle berücksichtigen beispielsweise nicht die Elastizität der Dämpfer, die Trägheit des Systems, die Unschärfe der Messergebnisse der Sensoren, die fehlende Linearität zwischen dem von den Reglern ausgegebenen Strom-Signal und der von dem Dämpfer ausgeübten Kraft und ähnliches. Somit lassen sich zwar die Eingangssignale der beiden Regler zueinander umrechnen, dies gilt aber nicht für deren Ausgangssignale. Durch eine Kombination der beiden Regelverfahren der beiden Regler lässt sich somit das Ergebnis der Regelung im Ganzen erheblich verbessern.
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Auf diese Weise ist es möglich die Vorteile des sehr schnell die Ecken des Fahrzeugs ruhig stellenden ersten Reglers mit dem, für den Fahrer einen höheren Komforts bringenden, zweiten Regler zu koppeln. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung geben sowohl der erste Regler als auch der zweite Regler an ihren Ausgängen zu der Steuergröße proportionale Signale ab. Mit der Steuergröße ist die Größe gemeint, welche auf das Stellglied einwirken muss, damit die zu regelnde Größe (Regelgröße) geregelt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sowohl auf das Einzelrad hin als auch modal geregelt wird. Bei der Erfindung werden nunmehr die Vorteile beider Regelungsarten kombiniert, wodurch eine Optimierung der gesamten Regelung ermöglicht wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Dämpfer, dessen Stellmittel mit einem elektrischen Strom betreibbar ist, die Steuergröße ein Strom ist, durch welchen die Regelgröße, in diesem Falle also die durch den entsprechenden Dämpfer ausgeübte Kraft, erzielt wird. Dies bildet einen erheblichen Vorteil gegenüber Reglern, an deren Ausgangs ein der benötigten Dämpferkraft entsprechendes Signal anliegt, da hier erst in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit des Dämpfers über geeignete Kennlinien der Strom bestimmt werden muss, bei dem die von dem Regler geforderter Kraft durch den Dämpfer erreicht wird. Möglich wird diese Vereinfachung dadurch, dass bei der Regelung auf die horizontale Geschwindigkeit des Rades keine Rücksicht zu nehmen ist und nur auf die horizontale Geschwindigkeit des Fahrzeugsaufbaus zu regeln ist. Für beide parallelen Regelungsarten dienen vorzugsweise die gleichen Stellglieder, also die Dämpfer an den Ecken des Fahrzeugs.
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Die vorliegende Erfindung ist im Prinzip auf alle Fahrzeuge anwendbar, zum Beispiel auch für Fahrzeuge mit sehr vielen Rädern. Bevorzugt ist eine Anwendung auf ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern vorgesehen. Die Aktoren werden dabei durch Dämpfer, vorzugsweise semi-aktive Dämpfer, gebildet. Dabei wird sowohl die Einzelradregelung als auch die modale Regelung durch die gleichen Dämpfer erreicht.
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Es ist bevorzugt die Aktoren beziehungsweise Dämpfer sowohl durch die Ausgangssignale des ersten Reglers als auch die Ausgangssignale des zweiten Reglers direkt anzusteuern. Eine priorisierte oder zeitversetzte Ausprägung der Ansteuerung ist möglich. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aktoren durch vier den Rädern eines Fahrzeugs zugeordnete Dämpfer gebildet sind, dass die Ausgangssignale des ersten Reglers durch Signale gebildet sind, welche den Strömen zur Einzelradregelung durch die Dämpfer entsprechen und die Ausgangssignale des zweiten Reglers durch Signale gebildet sind, welche den Strömen zur Modalregelung mittels der Dämpfer entsprechen. Durch das Kombinationsglied ist es möglich, nicht nur wahlweise die Ausgangssignale des ersten oder zweiten Reglers den entsprechenden Dämpfern zuzuführen. Vielmehr können die Ausgangssignale der beiden Regler auch in beliebiger anderer Form miteinander kombiniert werden, indem beispielsweise hinsichtlich des betreffenden Dämpfers der Mittelwert, die Summe oder die Differenz dieser beiden Signale ausgegeben wird. Es ist aber auch bevorzugt möglich, die beiden Signale linear miteinander zu kombinieren, indem die beiden Signale bei der Kombination (zum Beispiel Summenbildung) unterschiedlich gewichtet werden, sie unterschiedliche Verstärkungsfaktoren erhalten oder das stärkere beziehungsweise schwächere der beiden Signale als Ausgangssignal durch das Kombinationsglied ausgewählt wird.
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Das Kombinationsglied bietet weiterhin bevorzugt die Möglichkeit, die Kombination der Ausgangssignale der beiden Regler wahlweise entsprechend dem gewünschten Komfort (zum Beispiel manuell) einzustellen. Soll beispielsweise die Regelung der Aufbaugeschwindigkeit möglichst schnell geschehen so wird man eine Einstellung wählen, welche die Wirkung des Ausgangssignals des ersten Reglers hervorhebt. Ist umgekehrt ein hoher Komfort für die Fahrzeuginsassen gewünscht, so wird man mehr die Wirkung des Ausgangssignals des zweiten Reglers betonen.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.
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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 ein Blockschaltbild eines Standardregelkreises;
- 5 ein Blockschaltbild eines erweiterten Regelkreises;
- 6 ein Blockschaltbild eines Reglers mit Skyhook-Regler und Kennfeld (Stand der Technik);
- 7 ein Blockschaltbild eines Reglers mit Einzelradregelung;
- 8 Blockschaltbild eines Reglers mit Modalregelung und
- 9 und 10 Blockschaltbilder mit Kombinationen von Einzelradregelung und Modalregelung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Schaltmittel 46 ist ebenfalls mit dem Steuergerät 44 verbunden.
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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.
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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 60, das heißt eine Drehbewegung um eine in der y-Achse liegende Querachse, und ein Wanken 62, das heißt eine Drehbewegung um eine in der x-Achse liegende Längsachse des Kraftfahrzeuges 10.
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Die in dem Koordinatensystem x, y, z zu regelnden Geschwindigkeiten sind diesmal allerdings nicht die Geschwindigkeiten an den Ecken des Aufbaus 20 sondern Winkelgeschwindigkeiten im Schwerpunkt 56 des Aufbaus 20. Die Regelung ist im Prinzip daher so ausgelegt, dass die Winkelgeschwindigkeiten hinsichtlich Wanken und Nicken sowie zusätzlich noch die vertikale Geschwindigkeit des Hubes minimiert werden. Der Vorteil dieser Art der Regelung besteht darin, dass die Personen im Fahrzeug ungefähr im Bereich des Schwerpunktes 56 sitzen und, da auf die Ruhigstellung dieses Bereiches geregelt wird, einen etwas größeren Fahrkomfort erfahren als bei einer Regelung über die Ecken des Aufbaus. Dies gilt besonders, wenn im Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnete, entsprechende Sensoren vorgesehen sind, welche die Wank-Geschwindigkeit, die Nickgeschwindigkeit und die Hub-Geschwindigkeit direkt messen.
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Nimmt man nun an, dass bei der Regelung gemäß 3 ebenfalls auf die Berücksichtigung der vertikalen Geschwindigkeit der Räder 12, 14, 16, 18 verzichtet wird und die zur Messung der genannten Winkelgeschwindigkeiten und des Hubes dienenden Sensoren wie in 3 an den Ecken des Fahrzeugs angeordnete sind, so müssen aus den gemäß 3 gemessenen Geschwindigkeiten an den Ecken des Aufbaus 20 die genannten Winkelgeschwindigkeiten und der Hub im Schwerpunkt 56 berechnet werden.
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In 4 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 die Regelstrecke 90 Einfluss nimmt. Die Regelung dient hauptsächlich zur Beseitigung von Störgrößen, um diese auszuregeln.
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In 5 ist eine detailliertere Darstellung des Regelkreises gemäß 4 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 elektrohydraulischen 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 4 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.
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6 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten Skyhook-Regelung, bei der auf die Nick- und Wankgeschwindigkeiten sowie die Hubgeschwindigkeit des Aufbaus geregelt wird. Ähnlich wie bei einem Modal-Umrechner rechnet der Modal-Umrechner 114 die vertikal gerichteten Geschwindigkeitssignale an seinem Eingang in die Hub-Geschwindigkeit vHub und die Winkelgeschwindigkeiten vWank und vNick um. Bei dem bekannten Regelsystem nach 6 wird nicht nur die Aufbaugeschwindigkeit vAufbau sondern zusätzlich noch die Relativgeschwindigkeit des Dämpfers vDämpfer in den Modal-Umrechner 114 eingegeben. Die Relativgeschwindigkeit des Dämpfers beschreibt die Geschwindigkeit des Kolbens im Dämpfer also die Geschwindigkeit zwischen Aufbau und Rad. Durch Berücksichtigung dieser Geschwindigkeit wird eine sehr schnelle Ruhigstellung des Aufbaus erreicht. Andererseits ergibt sich durch dieses Verfahren eine größere Anzahl von Nachteilen, die oben im Zusammenhang mit der Skyhook Regelung schon erörtert wurde. In dem Modal-Umrechner 114 können weiterhin noch eine Reihe von Korrekturen vorgenommen werden, wie sie im Zusammenhang mit der 7 noch erläutert werden.
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Der Skyhook-Regler 115 setzt die modalen Geschwindigkeiten an seinem Eingang in Ausgangssignale um, welche proportional zu den benötigten Kräften sind, um über die von den Dämpfern ausgeübten Kräfte FHub, FWank, FNick den Aufbau ruhig zu stellen. Durch die Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit vDämpfer kann auch die Bewegung des Rades zur Beruhigung des Aufbaus beitragen, soweit diese Bewegung der Bewegung des Aufbaus entgegengesetzt oder zumindest langsamer als diese ist. Soweit, wie im vorliegenden Fall angenommen, die Dämpfer nicht im Schwerpunkt des Fahrzeugs sondern an den Ecken des Aufbaus 20 angeordnet sind, müssen durch einen Umrechner 116 noch die Kräfte FHub, FWank, Nick auf die von den Dämpfern an den Aufbauecken aufzubringenden Kräfte FDämpfer umgerechnet werden. Sind diese Kräfte schließlich berechnet, so muss aufgrund dieser Kräfte vDämpfer und der aktuellen Relativgeschwindigkeit vDämpfer der betreffenden Dämpfer über ein Kennlinienfeld 117 festgelegt werden, mit welchem auf die Dämpfer einwirkenden Steuerstrom die erwünschte Kraft zur Ruhigstellung des Aufbaus erzeugt werden kann. Als Ausgangssignal des Kennlinienfeldes 117 erhält man schließlich die Ströme iDämpfer, mit denen die Dämpfer an den Ecken des Aufbaus beaufschlagt werden müssen.
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7 zeigt einen ersten Regler 119 für eine Einzelradregelung. Der hierzu notwendige Aufbau ist vergleichsweise einfach und erzielt eine für den Fahrer des Fahrzeugs recht angenehme, harmonisch ausklingende Regelung, die frei von den bei der reinen Skyhook-Regelung üblichen Schlägen und Geräuschen ist. Wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben, befinden sich die Sensoren an den Aufbauecken in unmittelbarer Nähe der Stellen, an denen die Dämpfer an den Aufbau angebunden sind. Im einfachsten Fall könnten die so festgestellten vertikalen Aufbaugeschwindigkeiten vAvI, vAvr, vAhl, vAhr direkt den Eingängen des Einzelradreglers 119 zugeführt werden, wobei in den zuletzt genannten Bezugszeichen v für Geschwindigkeit, A für Aufbau, v für vorn, I für links, r für rechts, h für hinten und vA für die Gruppe der getrennt ankommenden Geschwindigkeitssignale des Aufbaus steht. Um die Regelung an den Fahrzustand des Fahrzeugs Fahr (Längs-/Querdynamik), den Beladungszustand Bel, den Straßenzustand Str oder die Fahreraktivität Akt (Gas, Bremse, Lenkung, Getriebegang) anzupassen, ist ein Korrekturglied 118 dem Einzelradregler 119 vorgeschaltet. In Abhängigkeit von den genannten Parametern oder anderen geeigneten Parametern werden somit die Eingangsgrößen des Korrekturgliedes 118 auf die Geschwindigkeiten vA*xx hin korrigierter also zu vA*vl, vA*vr, vA*hl, vA*hr. Die zuletzt genannten Eingangsgrößen werden von dem Einzelradregler 119 direkt in Ströme umgesetzt, mit denen die an den Aufbauecken befindlichen Dämpfer angesteuert werden können. Da eine Kennlinie besteht, mit der die korrigierten Geschwindigkeiten vA*vl, vA*vr, vA*hl, vA*hr in die entsprechenden Steuerströme iERvl, iERvr, iERhl, iERhr umgesetzt werden können, ist zum Auffinden der benötigte Ströme kein Kennlinienfeld (wie im Zusammenhang mit 6 gezeigt) notwendig. Bei den Bezugszeichen für die Signale am Ausgang des Einzelradreglers stehen i für Strom, ER für Einzelrad, v für vorn, r für rechts, h für hinten, I für links.
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8 zeigt einen zweiten Regler 122 für eine Modalregelung. Der hierzu notwendige Aufbau ist vergleichsweise einfach und erzielt eine für den Fahrer des Fahrzeugs recht angenehme, harmonisch ausklingende Regelung, die frei von den bei der reinen Skyhook-Regelung üblichen Schlägen und Geräuschen ist. Das Prinzip dieses Lösungsansatzes entspricht dem in 3 dargestellten Aufbau. Die Umrechnung der Aufbaugeschwindigkeiten vAvI, vAvr, vAhl, vAhr in dem Modalumrechner 120 entspricht weitgehend der Arbeitsweise des Modalumrechners 114 in 6 mit dem Unterschied, dass bei dem zweiten Regler analog zu dem ersten Regler nach 7 auf die Bewertung der Relativgeschwindigkeit vDämpfer der Dämpfer verzichtet wurde. Ansonsten gilt analog das für den Modalumrechner 114 in 6 Gesagte.
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Das Korrekturglied 121 arbeitet im Prinzip wie das Korrekturglied 118 gemäß 7, nur dass durch das Korrekturglied 121 andere Eingangsgrößen (vWank, vNick) bearbeitet und schließlich als korrigierte Ausgangssignale (v*Wank, v*Nick) ausgegeben werden.
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Der sich anschließende Modalregler 122 entspricht in seiner Bedeutung dem Einzelradregler 119 in 7, mit dem Unterschied, dass er andere Eingangsgrößen aufnimmt und andere Ströme ausgibt. Die Eingangsgrößen werden durch die Winkelgeschwindigkeiten v*Wank, v*Nick gebildet, während die Ausgangssignale Steuerströme für die Dämpfer sind, wobei die Steuerströme iWank_vl/vr/hl/hr, iNick_vl/vr/hl/hr bereits auf die Lage der Dämpfer an den Aufbauecken umgerechnet wurden. Bei den Bezugszeichen steht wiederum v für vorn, r für rechts, h für hinten, I für links und i für Strom.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung besteht im Prinzip aus einer Kombination der beiden im Zusammenhang mit den 7 und 8 dargestellten Reglern. Wie in 8 werden einem Modalumrechner 123 den vertikalen Aufbaugeschwindigkeiten an den Aufbauecken entsprechende Signale vA zugeführt, wobei der Modalumrechner 123 entsprechende modale Winkelgeschwindigkeiten vModal ausgibt. Die modalen Winkelgeschwindigkeiten, also vWank und vNick, werden ebenso wie die Aufbaugeschwindigkeiten vA einem Korrekturglied 124 zugeführt, welches der Wirkung der Korrekturglieder 118 in 7 und 121 in 8 entspricht, nur dass in dem Korrekturglied 124 sowohl die Aufbaugeschwindigkeiten als auch die modalen Winkelgeschwindigkeiten parallel zueinander korrigiert werden. Die Korrekturparameter sind die Gleichen wie bei den Korrekturgliedern 118 und 121 in den 7 und 8. Anschließend werden die korrigierten Aufbaugeschwindigkeiten vA* und korrigierten modalen Winkelgeschwindigkeiten v*Modal zwei einander parallel geschalteten Reglern zugeführt, nämlich einem Einzelradregler 119 und einem Modalregler 122, die analog zu den entsprechenden Reglern 119, 122 in den 7 und 8 arbeiten und dementsprechend auch die gleichen Ausgangssignale iER beziehungsweise iWank und iNick ausgeben.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Regelsystems nach 9 besteht in dem Kombinationsglied 125, dem die Ausgangssignale der beiden Regler 119, 122 zugeführt werden. Das Kombinationsglied schafft die Möglichkeit, die Ausgangssignale der beiden Regler 119, 122 in beliebiger Form miteinander zu kombinieren oder wahlweise nur eines der beiden Signale zumindest zeitweise auszugeben. So kann beispielsweise das Ausgangssignal des Kombinationsgliedes 125 den Mittelwert oder die Summe der beiden Eingangssignale des Kombinationsgliedes 125 bilden. Bei ihrer Kombination können die Eingangssignale aber auch unterschiedlich gewichtet werden oder es wird das größere oder kleinere der beiden Eingangssignale am Ausgang des Kombinationsgliedes 125 ausgegeben. Das Kombinationsglied ist somit nicht nur hilfreich in der Abstimmung des erfindungsgemäßen Regelsystems. Es kann zusätzlich noch die Möglichkeit bieten, manuell oder automatisch eine geänderte Kombination der Eingangssignale auszugeben, wodurch sich das Regelsystem leicht an die Komfortansprüche der Fahrgäste oder an die Parameter der Umgebung beziehungsweise des Fahrzeugs anpassen lässt.
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Das Regelungssystem nach 10 unterscheidet sich von dem Regelungssystem nach Figur 96 dadurch, dass die beiden Regler 126, 127 zusätzlich noch durch die Relativgeschwindigkeit des Dämpfers vrel angesteuert werden. Hierdurch wird es möglich, die Regelung der beiden Regler 126, 127 auch von der Bewegung des Rades abhängig zu machen, wobei man diese Abhängigkeit so einrichten wird, dass der betreffende Dämpfer steifer geschaltet wird falls die Bewegungsrichtungen von Dämpfer und Aufbau entgegengesetzt verlaufen und/oder die Geschwindigkeit des Aufbaus sehr viel größer als die des Rades ist. Verlaufen aber die Richtungen der Geschwindigkeiten von Aufbau und Rad in die gleiche Richtung, und ist die Geschwindigkeit des Rades erheblich größer als die des Aufbaus, so wird man vermeiden, dass die Bewegung des Rades die Aufbaubewegung noch angefacht wird und so den Dämpfer sehr weich schalten.
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Die Erfindung lässt sich zusammenfassend somit wie folgt kurz beschreiben. Zum Einen wird ausgehend von den Sensorsignalen am Aufbau die Modalbewegung als Hub-, Nick- und Wankgeschwindigkeit im Fahrzeugschwerpunkt berechnet und auf diese wird entsprechend geregelt. Die Ausgangsgröße(n), in der Regel Kraftanforderungen, werden nun wieder auf die Ecken zurück gerechnet. Auf Basis eines abgelegten Dämpfkraftkennfelds und der Kenntnis der jeweiligen Dämpfergeschwindigkeiten (über Sensoren) wird daraus der Stellstrom an der jeweiligen Ecke berechnet. Die Umrechnung in die Schwerpunktlage ist nicht ohne Verfälschung möglich, da eine Reihe von Annahmen/Abschätzungen getroffen werden müssen. Daraus resultieren nur bedingt passende Stellgrößen.
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Zum Anderen wird im Gegensatz zu dieser kontinuierlich arbeitenden Dämpferverstellung bei gestufter Dämpferverstellung, die nur eine begrenzte Anzahl an Kennlinien verwendet, häufig ein Schwellwertalgorithmus eingesetzt. Hierbei werden diskrete Aufbaugeschwindigkeitsstufen festgelegt, denen jeweils eine Ausgangsgröße (zum Beispiel Kraft oder Strom) zugeordnet wird. Diskrete Regelungsverfahren beinhalten den systemimmanenten Nachteil, dass die Stellgrößen nur gestuft sind und somit die Verstellung ruckartig(er) erfolgt.
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Als Eingangsgrößen für die Regelung dienen die Aufbaugeschwindigkeiten an den jeweiligen Eck-(Aktor-)Positionen. Somit liegen sowohl Ein- als auch Ausgangsgrößen für die Regelung an den Eckpunkten vor, so dass diese direkt und verfälschungsfrei erfolgt. Damit wird die Eigenschaft des Dämpfers geschwindigkeitsproportionale Kräfte aufzubauen explizit ausgenutzt. Es wird somit nicht auf die Dämpfergeschwindigkeit geregelt, da eine möglichst gute Abkopplung von der Straße aus Komfortgründen erwünscht ist.
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Ergänzend zur oben beschriebenen „Einzelradregelung“ kann eine Kombination dieser Regelung mit einer Modalregelung erfolgen. Die jeweiligen Ausgangsgrößen sind hierbei auf unterschiedliche Arten miteinander kombinierbar, wie beispielsweise Maximum (x1, x2), Mittelwert (x1, x2), Summe (x1, x2), Summe (k1*x1, k2*x2) und so fort. Die spezifischen Eigenschaften beider Verfahren lassen sich auf diese Weise vorteilhaft miteinander verknüpfen. Ferner ergibt sich so eine deutlich größere Variationsbreite in der Abstimmung des Schwingverhaltens, was sich für den Fahrer zum Beispiel in einer deutlich spürbaren Differenzierung der verschiedenen Modi wie Komfort und Sport auswirkt.
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Die Eck- und Modalgeschwindigkeiten lassen sich prinzipiell ineinander umrechnen. Jedoch haben zum Einen Nichtlinearitäten erhebliche Einflüsse. Zum Anderen (und wesentlich wichtiger) sind die Eingangsgrößen zwar ineinander umrechenbar, die Regelung der Eingangsgrößen ist jedoch meist stark nichtlinear, so dass die Ausgangsgrößen nicht mehr ineinander umrechenbar sind. Wichtig für das Fahrerempfinden sind aber nicht die Eingangsgrößen sondern die Ausgangsgrößen. Daher macht es Sinn unterschiedliche Eingangsgrößen zu verwenden, denn eine Einzelradregelung wirkt schnell und effektiv an den Ecken während eine Modalregelung stärker fahrerbezogen im Schwerpunkt wirksam ist. Bei Einzelradregelung ist es sehr darauf zu achten, dass an der Stelle des Aktors direkt geregelt wird.
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Die Erfindung betrifft also ein Verfahren oder Regelungssystem zur Regelung der (vertikalen) Bewegung eines sich bewegenden Körpers (zum Beispiel Aufbau), insbesondere Aufbaubewegung eines Fahrzeugs, mittels verstellbarer Aktoren wobei eine erste Reglereinrichtung vorgesehen ist, deren Eingangsgrößen (v*A) derart gewählt sind, dass sie die Bewegung des Aufbaus an oder nahe den Stellen der Aktoren abbilden und eine zweite Reglereinrichtung in Form einer Zusatzeinrichtung vorgesehen ist, deren Eingangsgrößen (v*Modal) derart gewählt sind, dass sie beliebige Wank- und/oder Nickbewegungen des Aufbaus darstellen, und die Signale der beiden Reglereinrichtungen beliebig miteinander kombinierbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 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
- Schwerpunkt
- 58
- Hub
- 60
- Nicken
- 62
- Wanken
- 90
- Strecke
- 92
- Regler
- 94
- Vergleicher
- 96
- Stellglied
- 98
- Messglied
- 114
- Korrekturglied
- 115
- Skyhook-Regler
- 116
- Umrechner
- 117
- Kennlinienfeld
- 118
- Korrekturglied
- 119
- Einzelradregler
- 120
- Modalumrechner
- 121
- Korrekturglied
- 122
- Modalregler
- 123
- Modalumrechner
- 124
- Korrekturglied
- 125
- Kombinationsglied
- 126
- Regler
- 127
- Regler
