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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine Radaufhängung des Kraftfahrzeugs einen verstellbaren Dämpfer aufweist und die Härte des Dämpfers zur Dämpfung einer Bewegung eines Aufbaus des Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung des Verfahrens.
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Stand der Technik
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Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Kraftfahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 41 12 004 C2 ein Verfahren zur Ansteuerung eines in seiner Dämpfungscharakteristik wenigstens zweistufig verstellbaren Dämpfers eines Kraftfahrzeugs. Der Dämpfer weist zu diesem Zweck wenigstens ein zur Verstellung der Dämpfungscharakteristik verstellbares Dämpfungsventil auf, wobei die zur Optimierung der Eigenschaften des Kraftfahrzeugs zu tätigenden Umschaltungen zwischen den Dämpfungscharakteristiken davon abhängen, ob sich der Dämpfer in einer Druck- oder in einer Zugstufe befindet. In der Druckstufe wird ein Dämpferkolben in ein Dämpferrohr des Dämpfers hinein- und in der Zugstufe herausbewegt. Dabei wird der Dämpfer so angesteuert, dass zum Einen der Fahrsicherheit Rechnung getragen wird und zum Anderen den Insassen oder einer stoßempfindlichen Zuladung des Fahrzeugs ein möglichst hoher Reisekompfort ermöglicht wird. Das dabei verwendete Regelkonzept zieht einen inertialen Fixpunkt heran und baut auf der modellhaften Vorstellung eines an der Fahrzeugaufbaumasse angreifenden Dämpfer- und/oder Federungssystems auf. Es erfolgt also eine Dämpfung der Bewegung des Fahrzeugaufbaus. Die Härte des Dämpfers, das heißt der Dämpfungsgrad, wird dabei so eingestellt, dass die Bewegung des Fahrzeugaufbaus abgedämpft wird. Idealerweise soll ein Umschalten der Dämpfungscharakteristik im Bereich eines Nulldurchgangs der Einfederweggeschwindigkeit des Dämpfers durchgeführt werden. Die Einfederweggeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Kolben des Dämpfers gegenüber dem Dämpferrohrs bewegt. Gemäß der
DE 41 12 004 C2 ist vorgesehen, die Dämpfercharakteristik nur dann zu verstellen, wenn der Dämpfer sich in der Druckstufe befindet. Damit soll eine Verbesserung bezüglich der Umschaltgeräusche erreicht werden. Dies ist im Falle des in der
DE 41 12 004 C2 beschriebenen Verfahrens notwendig, da eine tatsächliche Umschaltung der Dämpfungscharakteristik stets einer gewünschten Umschaltung hinterherläuft. Damit erfolgt die Umschaltung möglicherweise zu einem Zeitpunkt, in welchem das Umschalten zu den Umschaltgeräuschen führt, da die Einfederweggeschwindigkeit bereits wieder von Null unterschiedlich ist. Das demzufolge vorgesehene Umschalten lediglich in der Druckstufe verhindert jedoch ein schnelles Ansteuern des Dämpfers. Damit wird Verminderung der Umschaltgeräusche die Qualität der Dämpfung herabgesetzt.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift
US 6,115,658 A bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines steuerbaren Kraftgenerators innerhalb eines steuerbaren Aufhängungssystems, das zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element angeschlossen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber weist das Verfahren zur Fahrwerkregelung mit in Anspruch 1 genannten Merkmalen den Vorteil auf, dass eine sehr gute Dämpfungswirkung eines Aufbaus des Kraftfahrzeugs erzielt wird und gleichzeitig das Problem der Umschaltgeräusche vermieden wird. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem ein Ventil des Dämpfers bei einer hydraulischen Durchströmung nicht verstellbar ist und indem das Steuern und/oder Regeln des Dämpfers kontinuierlich erfolgt und zum Steuern und/oder Regeln des Dämpfers ein Sollwert der Bewegung und/oder mindestens eine Geschwindigkeit und/oder mindestens eine Drehrate und/oder mindestens eine Beschleunigung herangezogen wird, wobei die Geschwindigkeit und/oder die Drehrate und/oder die Beschleunigung vorausschauend geschätzt wird und das Schätzen auf Basis mindestens eines Dämpferdrucks und/oder mindestens eines von einer Inertialsensorik eines Steuergeräts gelieferten Werts durchgeführt und aus der Schätzgröße der Bewegung eine Dämpferhärte des Dämpfers bestimmt wird, wobei die Dämpferhärte durch kontinuierliches Nachführen der Bestromung des Ventils auch während der hydraulischen Durchströmung des Ventils eingestellt wird. Dabei soll der volle Funktionsumfang eines Verstelldämpfersystems realisiert werden. So soll das Verfahren zur Dämpfung von Aufbaubewegungen (Hubbewegung, Rollbewegung, Gierbewegung, Nickbewegung), die angeregt werden durch Fahrbahnunebenheiten und/oder Eingriffe des Fahrers in die Fahrzeugbewegung durch beispielsweise Lenken, Bremsen, Beschleunigen oder Gangwechseln, dienen. Primär zielt das hier beschriebene Verfahren jedoch auf die Dämpfung fahrbahnerregter Aufbauschwingungen beziehungsweise - bewegungen ab. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Druck- und die Zugstufe des Dämpfers getrennt angesteuert werden können.
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Zudem ist es vorgesehen, dass ein durchströmtes Ventil des Dämpfers nicht verstellt werden kann. Das Steuern und/oder Regeln des Dämpfers erfolgt so, dass stets die Dämpferhärte, die zum Dämpfen der Bewegung des Aufbaus notwendig ist, bestimmt wird. Auch wird der Dämpfer kontinuierlich mit der bestimmten Dämpferhärte angesteuert, das heißt gesteuert und/oder geregelt. Das Ventil des Dämpfers kann also in die durch die Dämpferhärte vorgegebene Position gebracht werden, sobald dies möglich ist. Es muss also nicht zunächst ein bestimmter Zeitpunkt - beispielsweise der Nulldurchgang der Einfederweggeschwindigkeit - abgewartet werden, dann die Berechnung der Dämpferhärte durchgeführt und anschließend das Ventil angesteuert werden. Vielmehr kann das Ventil zu dem Zeitpunkt, in dem das Umschalten möglich ist, den Umschaltvorgang durchführen und somit die gewünschte Dämpferhärte einstellen. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass eine Bestromung des Ventils kontinuierlich nachgeführt wird. Dabei ist das Nachführen auch während der (hydraulischen) Durchströmung des Ventils vorgesehen. Aus dem Stand der Technik ist es lediglich bekannt, das Ventil in der Nähe des Nulldurchgangs der Dämpfergeschwindigkeit anzusteuern, um akustische Beeinträchtigungen zu vermeiden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich also eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung eines Kraftfahrzeugs umsetzen, die eine gute Dämpfung der Bewegung des Aufbaus realisiert, aber gleichzeitig die Umschaltgeräusche des Dämpfers minimiert. Die Bezeichnung Bewegung steht hier stellvertretend für Bewegungsgrößen, wie beispielsweise Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung in verschiedene Raumrichtungen. Das bedeutet, dass auch eine Richtung der Geschwindigung und/oder Beschleunigung erfasst sein kann.
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Zum Steuern und/oder Regeln des Dämpfers soll ein Sollwert der Bewegung und/oder mindestens eine Geschwindigkeit und/oder mindestens eine Drehrate und/oder eine Beschleunigung herangezogen werden. Der Sollwert der Bewegung des Aufbaus des Kraftfahrzeugs ist typischerweise gleich Null, da das Ziel des Steuerns und/oder Regelns darin besteht, die Bewegung des Aufbaus möglichst gut zu dämpfen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von der momentanen Fahrsituation der Sollwert an diese angepasst wird und einen Wert ungleich Null aufweist. Zusätzlich oder alternativ wird die Geschwindigkeit, die Drehrate und/oder die Beschleunigung der Aufbaubewegung verwendet, um das Steuern und/oder Regeln des Dämpfers zu realisieren. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise eine Hubgeschwindigkeit in einem Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs und/oder die Drehrate eine Rollrate und/oder eine Nickrate sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Beschleunigung in Form einer Hubbeschleunigung im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs und/oder eine Drehbeschleunigung, beispielsweise Rollbeschleunigung und/oder Nickbeschleunigung, sein.
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Auch ist vorgesehen, dass die Geschwindigkeit und/oder die Drehrate und/oder die Beschleunigung geschätzt wird. Die genannten Größen werden abgeschätzt, da eine Steuerung und/oder Regelung des Dämpfers aufgrund gemessener Bewegungsdaten des Fahrzeugs beziehungsweise des Fahrzeugaufbaus stets den tatsächlichen Anforderungen hinterherlaufen würde. Die wirkungsvolle Dämpfung der Bewegung des Aufbaus kann nur in der Bewegung selbst erfolgen beziehungsweise vorzugsweise mit einer Einstellung des Dämpfers bevor die Bewegung auftritt. Eine Erkennung mit Aufbaubewegungssensoren und Totzeiten durch Signalübertragung und -verarbeitung wäre dafür zu langsam. Eine weitere Einschränkung kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass die Ventile des Dämpfers vor dem Beginn einer Durchströmung ihre Stellposition erreicht haben müssen und dass daher die Bewegung bereits bekannt sein muss, bevor die Durchströmung (verursacht durch die Bewegung) auftritt. Das Abschätzen erfolgt vorausschauend, es wird also abgeschätzt, wie sich die genannten Größen zukünftig entwickeln.
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Zusätzlich soll das Schätzen auf Basis mindestens eines Dämpferdrucks und/oder mindestens eines von einer Inertialsensorik eines Steuergeräts gelieferten Werts durchgeführt werden. Geschwindigkeit und/oder Drehrate und/oder Beschleunigung werden also aus mindestens einem Druck berechnet, der an dem Dämpfer bestimmt wird. Aus dem Dämpferdruck werden zunächst dämpferinterne Schätzgrößen (beispielsweise Dämpferkraft und/oder Dämpfergeschwindigkeit) und in einem zweiten Schritt Schätzgrößen der Bewegung berechnet. Zusätzlich oder alternativ können die Größen von einem Steuergerät geliefert werden, beispielsweise von einem Zentralsteuergerät der Fahrwerk-Domäne. Dieses kann dazu beispielsweise mit einer Inertialsensorik ausgerüstet sein. Aufgrund der aus der Inertialsensorik bekannten Werte kann deren zukünftige Entwicklung abgeschätzt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei Dämpferdrücke zum Schätzen verwendet werden, wobei einer der Drücke in einer oberen Dämpferkammer und der andere in einer unteren Dämpferkammer bestimmt wird. Es kann auch eine (relative) Änderung des Dämpferdrucks beziehungsweise der Dämpferdrücke ausgewertet werden. Es sind Mittel vorgesehen, um den Dämpferdruck sowohl in der oberen als auch in der unteren Dämpferkammer zu bestimmen. Dabei entspricht der Druck beispielsweise in der oberen Dämpferkammer dem Druck der Druckstufe und der Druck in der unteren Dämpferkammer dem Druck der Zugstufe. Aufgrund der somit vorliegenden Dämpferdrücke kann die Geschwindigkeit, die Drehrate und/oder die Beschleunigung beziehungsweise deren zukünftige Entwicklung, abgeschätzt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Steuern und/oder Regeln des Dämpfers von mindestens einem Teilregler eine Dämpferhärte bestimmt wird. Der Teilregler bestimmt also, beispielsweise auf Grundlage der geschätzten Werte, die Dämpferhärte, die notwendig ist, um die Bewegung des Aufbaus zu dämpfen. Es können mehrere parallel arbeitende Teilregler vorgesehen sein. Die Dämpferhärte kann sich beispielsweise in einem Wertebereich von 0 bis 1 bewegen, wobei 0 die weichste und 1 die härteste Einstellung des Dämpfers bezeichnet. Vorzugsweise wird für jeden Dämpfer die Dämpferhärte mittels des Teilreglers bestimmt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Teilregler mindestens eine der Größen Geschwindigkeit, Drehrate und Beschleunigung zugeordnet wird. Der Teilregler weist also Geschwindigkeit und/oder Drehrate und/oder Beschleunigung als Eingangsgröße auf und bestimmt daraus die Dämpferhärte. Die Geschwindigkeit ist beispielsweise die Geschwindigkeit der Hubbewegung, die Drehrate kann beispielsweise Rollbewegung oder Nickbewegung sein. Vorzugsweise sind drei parallel arbeitende Teilregler vorgesehen, wobei jedem Teilregler entweder Hubbewegung, Rollbewegung oder Nickbewegung zugewiesen ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus der Dämpferhärte des mindestens einen Teilreglers eine Gesamtdämpferhärte bestimmt wird. Jeder Teilregler erzeugt eine Stellanforderung für den Dämpfer. Diese Stellanforderung, das heißt die Dämpferhärte, der Dämpfer wird an einem nachgeschalteten Arbitrierer zu einer resultierenden Stellanforderung, der Gesamtdämpferhärte, zusammengefasst. Damit ergibt sich für jeden Dämpfer eine ihm zugeordnete Gesamtdämpferhärte.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpferhärte und/oder die Gesamtdämpferhärte Einstellungen für eine Druck- und eine Zugstufe des Dämpfers umfassen. Dämpferhärte und/oder Gesamtdämpferhärte liegen jeweils getrennt für die Druck- und die Zugstufe des Dämpfers vor. Somit kann die Druck- und die Zugstufe des Dämpfers getrennt auf eine bestimmte Härte (Dämpferhärte und/oder Gesamtdämpferhärte) eingestellt werden. Beispielsweise kann der Grad der Öffnung eines Ventils während der Durchströmung des Ventils nicht verstellt werden. Er wird deshalb bereits vor Beginn der aktuellen Durchströmungsphase (Druck oder Zug) berechnet und eingestellt. So wird die Ventilstellung für die Druckphase bereits in der vorhergehenden Zugphase berechnet und eingestellt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Teilregler mindestens einen situationsgesteuerten Standardregler, insbesondere P-, PD-, Schaltregler und/oder antizipierenden Schaltregler aufweist. Die Standardregler können in Berechnungsmodule gekapselt werden, die für alle Teilregler die gleiche Struktur aufweisen. Die Berechnung der einzustellenden Dämpferhärte erfolgt in einem solchen Berechnungsmodul. Dabei können folgende Berechnungsvarianten verwendet werden:
- a) P-Regler: Zur Berechnung der Dämpferhärte zieht man den aktuellen Schätzwert der Bewegung heran. Dies geschieht im Sinne einer P-Regelung. Das Regelgesetz lautet hier:
Dabei bezeichnet K die Proportionalverstärkung, die spezifisch für jeden Teilregler als wählbarer Applikationsparameter dient.
- b) PD-Regler: Da die Einstellung der Dämpferhärte bereits am Ende der vorhergehenden Druck- oder Zugphase erfolgt, empfiehlt sich eine Vorhersage der zu erwartenden Aufbaubewegungsgröße im Sinne einer PD-Regelung:
Hier ist TD die Vorhersagezeitkonstante, die ebenfalls ein einstellbarer Applikationsparameter ist. Die Implementierung des PD-Reglers erfolgt vorzugsweise zeitdiskret gemäß der nachfolgenden Gleichung:
Dabei bezeichnet T die Abtastperiode und k den aktuellen Abtastschritt.
- c) Schaltregler: Wenn die geschätzte Aufbaubewegungsgröße z einen Grenzwert überschreitet, dann wird die Dämpferhärte auf einen festen Wert gesetzt:
PHärte und zmin sind dabei einstellbare Applikationsparameter.
- d) Antizipierender Schaltregler, das heißt Schaltregler mit Vorausschau: Wenn der Vorhersagewert der Aufbaubewegungsgröße z einen Grenzwert überschreitet, dann wird die Dämpferhärte auf einen festen Wert gesetzt:
PHärte, TD und zmin sind einstellbare Applikationsparameter. Auch hier bietet sich eine zeitdiskrete Implementierung an:
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Generell steht z bei den vorstehenden Ausführungen zu den verschiedenen Reglervarianten für die entsprechende Bewegungsgröße, das heißt, die Geschwindigkeit und/oder Drehrate und/oder Beschleunigung. Nachfolgend der beschriebenen Bestimmung der Dämpferhärte Härte
XY wird diese auf einen zulässigen Wertebereich [0,1] begrenzt. Dies geschieht gemäß der Vorschrift
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Die vorstehend beschriebenen Berechnungsvorschriften werden im Folgenden durch die Gleichung HärteXY = B(z) abgekürzt, wobei für z die entsprechende Bewegungsgröße eingesetzt wird. Die Berechnung erfolgt dabei entsprechend einer der vorstehend beschriebenen Berechnungsvarianten. Der Ausdruck Härte kann sowohl für die Druckstufe (DruckXY anstatt HärteXY) als auch die Zugstufe (ZugXY anstatt HärteXY) stehen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Druck- und die Zugstufe des Dämpfers getrennt angesteuert werden. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass Druck- und Zugstufe jedes Dämpfers mindestens einem Teilregler zugeordnet ist, der die entsprechende Dämpferhärte bestimmt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei mindestens eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs einen verstellbaren Dämpfer aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der Dämpfer (2,3,4,5) zur Dämpfung einer Bewegung eines Aufbaus (38) des Kraftfahrzeugs (35) kontinuierlich gesteuert und/oder geregelt ist und die Steuerung und/oder Regelung des Dämpfers (2,3,4,5) auf einem Sollwert der Bewegung und/oder mindestens einer Geschwindigkeit und/oder mindestens einer Drehrate und/oder mindestens einer Beschleunigung basiert, wobei die Geschwindigkeit und/oder die Drehrate und/oder die Beschleunigung geschätzt ist und die Schätzung auf Basis mindestens eines Dämpferdrucks und/oder mindestens eines von einem, insbesondere über eine Inertialsensorik verfügenden, Steuergerät gelieferten Werts vorgesehen ist. Es erfolgt also ein ständiges beziehungsweise permanentes Steuern und/oder Regeln.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Dämpfer ein Einrohrdämpfer ist. Dies hat den Vorteil, dass sich bei Einrohrdämpfern unabhängig von Dämpferkraft und Dämpfergeschwindigkeit auch der Dämpferweg abschätzen lässt. Dazu wertet man den mittleren Druck aus, der aufgrund des Eindringens der Kolbenstange in den Dämpfer mit zunehmenden Einfederweg steigt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Dämpfer eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, mittels welcher der Dämpfer steuerbar und/oder regelbar ist. Jeder Dämpfer weist also die Auswerteeinheit auf, die der Steuerung und/oder Regelung dient.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ein Steuergerät vor, das mit der Auswerteeinheit über einen Datenbus verbunden ist. Das Steuergerät ist beispielsweise ein bereits vorhandenes Steuergerät des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel das ESP-Steuergerät oder das Zentralsteuergerät der Fahrwerk-Domäne. Mithilfe des Steuergeräts kann die Bewegung des Aufbaus abgeschätzt werden, das heißt, es ist kein separates Zentralsteuergerät für die Vorrichtung zur Fahrwerkregelung vorgesehen. Die Auswerteeinheit des Dämpfers ist mit diesem Steuergerät über einen Datenbus verbunden, sodass Daten zwischen diesen ausgetauscht werden können. Die Daten umfassen beispielsweise die Dämpferhärte und/oder die Gesamtdämpferhärte und/oder Werte für die Bewegung des Aufbaus.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung beziehungsweise eines Verfahrens zur Fahrwerkregelung eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine Funktionsstruktur der Vorrichtung und des Verfahrens,
- 3 das Kraftfahrzeug (beispielhaft) sowie ein verwendetes Koordinatensystem mit Bewegungsgrößen eines Fahrzeugaufbaus,
- 4 ein Ablaufdiagramm für einen Block der aus 2 bekannten Funktionsstruktur,
- 5 ein Diagramm für einen Teilregler für eine Hubbewegung,
- 6 eine Funktionsstruktur des Teilreglers für die Hubbewegung,
- 7 ein Diagramm für einen Teilregler für eine Rollbewegung für einen auf einer linken Fahrzeugseite angeordneten Dämpfer,
- 8 ein Diagramm für den Teilregler für die Rollbewegung für einen auf einer rechten Fahrzeugseite angeordneten Dämpfer,
- 9 eine Funktionsstruktur des Teilreglers für die Rollbewegung, wobei der Dämpfer auf der linken Fahrzeugseite vorgesehen ist,
- 10 eine Funktionsstruktur des Teilreglers für die Rollbewegung, wobei der Dämpfer auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen ist,
- 11 ein Diagramm für einen Teilregler für eine Nickbewegung, wobei der Dämpfer an einer Vorderachse vorgesehen ist,
- 12 ein Diagramm für den Teilregler für die Nickbewegung, wobei der Dämpfer an einer Hinterachse vorgesehen ist,
- 13 eine Funktionsstruktur des Teilreglers für die Nickbewegung, wobei der Dämpfer an der Vorderachse vorgesehen ist und
- 14 die Funktionsstruktur des Teilreglers für die Nickbewegung, wobei der Dämpfer an der Hinterachse vorgesehen ist.
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Die 1 zeigt eine Systemstruktur 1, wie sie beispielsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann. Vorgesehen sind vier Dämpfer 2, 3, 4 und 5, wobei jeder Dämpfer einem Rad (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs 35 zugeordnet ist. Die Dämpfer 2, 3, 4 und 5 sind zwischen dem Rad und einem Aufbau 38 des Kraftfahrzeugs 35 vorgesehen, sind also Bestandteil einer Radaufhängung (ebenfalls nicht dargestellt). Jeder Verstelldämpfer verfügt über Drucksensoren 6, einen Mikroprozessor 7, zwei Endstufen 8, mittels welchen jeweils ein Ventilantrieb 9 und über diesen ein Ventil 10 betätigt werden kann. Jeder der Drucksensoren 6, der Endstufen 8, der Ventilantriebe 9 und der Ventile 10 sind jeweils einer Zug- und einer Druckstufe des Dämpfers 2 zugeordnet. Einer der Drucksensoren 6 dient also dazu, den Druck in der Druckstufe zu bestimmen, während der andere der Drucksensoren 6 zur Bestimmung des Drucks in der Zugstufe dient. Mittels Endstufe 8, Ventilantrieb 9 und Ventil 10 kann jeweils die Härte der Druckstufe und/oder der Zugstufe des Dämpfers 2 eingestellt werden.
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Die Endstufen 8 werden dabei von dem Mikroprozessor 7 angesteuert, der sowohl Signale der Drucksensoren 6 auswertet, als auch über einen Datenbus 11 mit einem vorhandenen Steuergerät 12 des Kraftfahrzeugs 35 verbunden ist und mit diesem Daten austauscht. Das Steuergerät 12 ist beispielsweise ein ESP-Steuergerät. Das Steuergerät 12 empfängt zusätzlich Daten von einem Lenkwinkelsensor 13, einem Sensor zur Bestimmung der Gierrate und/oder der Querbeschleunigung und/oder einem Drucksensor 15 zur Bestimmung des Drucks in einem Bremszylinder (nicht dargestellt).
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Das Steuergerät bekommt weiterhin Daten von einer Motorsteuerung 16 und einer Getriebesteuerung 17. Die Motorsteuerung 16 kann beispielsweise das angeforderte Motormoment und/oder eine momentane Drehzahl eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs 35 liefern. Die Getriebesteuerung 17 teilt dem Steuergerät 12 beispielsweise mit, welcher Gang eingelegt ist und ob momentan ein Gangwechsel durchgeführt wird.
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Mittels des Steuergeräts 12 wird eine globale Bewegung des Kraftfahrzeugs 35 - das heißt eine Bewegung eines Aufbaus 38 des Kraftfahrzeugs 35 - bestimmt und eine Dämpferhärte aus dieser globalen Bewegung bestimmt. Der Mikroprozessor 7 des Dämpfers 2, 3, 4 oder 5 bestimmt eine lokale Bewegung - die beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten angeregt ist -, insbesondere aus den Daten der Drucksensoren 6, und berechnet aus dieser ebenfalls eine Dämpferhärte. Der Ausdruck Bewegung steht hier wiederum stellvertretend für Bewegungsgrößen, wie beispielsweise Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung in verschiedene Raumrichtungen. Die Dämpferhärte aus der globalen Bewegung wird von dem Steuergerät 12 über den Datenbus 11 an den Mikroprozessor 7 übertragen. Dieser bestimmt aus der Dämpferhärte für die lokale Bewegung und der Dämpferhärte für die globale Bewegung eine Gesamtdämpferhärte. Diese Gesamtdämpferhärte wird anschließend mittels der Endstufe 8, des Ventilantriebs 9 und des Ventils 10 an dem Dämpfer 2, 3, 4 oder 5 eingestellt. Dabei wird die Dämpferhärte beziehungsweise die Gesamtdämpferhärte jeweils für die Zugstufe und die Druckstufe des Dämpfers 2, 3, 4 oder 5 bestimmt. Die Drucksensoren 6, der Mikroprozessor 7, die Endstufen 8, die Ventilantriebe 9 und die Ventile 10 eines jeden Dämpfers 2, 3, 4, 5 sind dem jeweiligen Dämpfer 2, 3, 4 oder 5 zugeordnet, also dämpferlokale Vorrichtungen. Dagegen ist das Steuergerät 12 zur Auswertung der globalen Bewegung des Kraftfahrzeugs 35 vorgesehen und daher ein zentraler Bestandteil. Die globale Bewegung kann daher auch als zentrale Bewegung bezeichnet werden. Der Dämpfer 2 ist vorne links an dem Kraftfahrzeug 35 vorgesehen, der Dämpfer 3 vorne rechts, der Dämpfer 4 hinten links und der Dämpfer 5 hinten rechts.
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Die 2 zeigt eine Funktionsstruktur 18, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein kann. Das Kraftfahrzeug 35, beziehungsweise dessen Räder und Aufbau 38, sind durch den Kasten 19 symbolisiert. Auf das Kraftfahrzeug 35 wirken verschiedene Einflussfaktoren, beispielsweise der Fahrer - symbolisiert durch den Kasten 20 - und die Fahrbahn - symbolisiert durch den Kasten 21. Die jeweiligen Einflüsse sind durch die Pfeile 22 und 22' gekennzeichnet. Die Räder und der Aufbau 38 des Kraftfahrzeugs 35 stehen in Wechselwirkung mit den Dämpfern 2, 3, 4 und 5, die durch den Kasten 23 dargestellt sind, wobei die Wechselwirkung durch den Pfeil 24 symbolisiert ist. Der Kasten 20 symbolisiert also die Einflüsse, die durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 35 hervorgerufen werden, während der Kasten 21 die Fahrbahneinflüsse beschreibt. In einem ersten Funktionsblock 25 wird der Einfluss des Fahrers (Kasten 20) dazu genutzt, die globale Bewegung des Kraftfahrzeugs 35, also des Aufbaus 38, abzuschätzen. Dies erfolgt aufgrund der Daten, die dem Steuergerät 12 aus dem Lenkwinkelsensor 13, dem Sensor 14, dem Drucksensor 15, der Motorsteuerung 16 und/oder der Getriebesteuerung 17 zur Verfügung stehen.
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Die vorausschauende Abschätzung ist erforderlich, da eine wirkungsvolle Dämpfung der globalen Bewegung nur in der Bewegung selbst erfolgen kann. Eine Erkennung mit dem Aufbau 38 zugeordneten Bewegungssensoren wäre bedingt durch Totzeiten durch Signalübertragung und -verarbeitung zu langsam. Der erste Funktionsblock 25 stellt Größen der globalen Bewegung zur Verfügung, beispielsweise Rollwinkel, Rollrate, Rollbeschleunigung und/oder Nickwinkel, Nickrate, Nickbeschleunigung und/oder Gierwinkel, Gierrate, Rollbeschleunigung. Die in dem ersten Funktionsblock 25 abgeschätzten Größen werden in den zweiten Funktionsblock 26 weitergeleitet. In diesem werden aus den abgeschätzten Größen die Anforderungen an die Einstellung des Dämpfers für die Druck- und die Zugstufe der vier Dämpfer 2, 3, 4 und 5 bestimmt. Beispielsweise wird bei einer vorhergesagten Rollbewegung nach rechts die Druckstufe der Dämpfer 3 und 5 auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs 35 und die Zugstufe der Dämpfer 2 und 4 auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs 35 verhärtet. Bei Vorhersage des Rückschwungs der Rollbewegung werden zusätzlich die anderen Dämpfereinstellungen verhärtet. Bei einer vorhergesagten Nickbewegung nach vorne wird die Druckstufe der Dämpfer 2 und 3 vorne an dem Kraftfahrzeug 35 und die Zugstufe der Dämpfer 4 und 5 hinten am Kraftfahrzeug 35 verhärtet. Der erste Funktionsblock 25 und der zweite Funktionsblock 26 werden in das als vorhanden vorausgesetzte Steuergerät 12 des Fahrstabilisierungssystems (beispielsweise ESP) oder in ein vorhandenes Zentralsteuergerät der Fahrwert-Domäne integriert. Somit liegt nun die Dämpferhärte aus der globalen Bewegung jeweils für die Druckstufe und die Zugstufe der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 vor.
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In einem dritten Funktionsblock 27 wird eine Bewegung der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 sowie eine auf die Dämpfer 2, 3, 4 und 5 wirkende Kraft bestimmt. Dies erfolgt aus den Drücken, die mittels der Drucksensoren 6 bestimmt wurden. Dabei ist der Druckstufe ein Druck poben und der Zugstufe ein Druck punten zugeordnet. Die Dämpferbewegung wird beispielsweise durch die Größen Dämpfergeschwindigkeit und/oder Dämpferweg (Einfederweg) beschrieben. Vor der Verarbeitung der mittels der Drucksensoren 6 bestimmten Drücke werden diese zunächst aufbereitet, das heißt, eventuell um einen Offset korrigiert und/oder gefiltert, um Messrauschen zu unterdrücken. Dabei wird beispielsweise die Vertikalgeschwindigkeit am aufbauseitigen Befestigungspunkt der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 geschätzt.
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Die aus den Drucksignalen geschätzten Dämpferbewegungsgrößen und/oder die Dämpferkraft werden in einem vierten Funktionsblock 28 und einem fünften Funktionsblock 29 weiterverarbeitet. In dem vierten Funktionsblock 28 wird auf Basis der Dämpferbewegungsgrößen und/oder der Dämpferkraft eine fahrbahnabhängige Bestimmung der Dämpferhärte vorgenommen. Das bedeutet, dass die Dämpferhärte aus der lokalen Bewegung bestimmt wird. Dämpferexterne Größen werden bei dieser Bestimmung nicht herangezogen. Regelziele sind die Reduzierung der Radlastschwankungen und die Komfortverbesserung im Frequenzbereich der Radeigenschwingungen, die im Bereich von etwa 10 bis 15 Hz liegen.
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In dem fünften Funktionsblock
29 werden aus den dämpferlokalen Informationen, die der dritte Funktionsblock
27 bereitstellt, Informationen über den Bewegungsmodus des Fahrzeugaufbaus
38, das heißt über die Hub-, Roll- und Nickbewegung, bestimmt. Geeignete Beschreibungsgrößen für die Bewegung des Fahrzeugaufbaus
38 sind beispielsweise die Hubgeschwindigkeit v
z im Schwerpunkt des Aufbaus
38, die Rollrate dt
phi und die Nickrate dt
theta. Die Aggregation erfolgt beispielsweise gemäß den Gleichungen
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Dabei bezeichnen vXY die Vertikalgeschwindigkeit am aufbauseitigen Befestigungspunkt des jeweiligen Dämpfers 2, 3, 4 und 5, b die Spurbreite und L den Radstand. FL steht für den Dämpfer vorne links, FR vorne rechts, RL hinten links und RR hinten rechts.
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Diese Schätzgrößen der Aufbaubewegung werden in einem sechsten Funktionsblock 30 verwendet, um eine Regelung der Bewegung des Aufbaus 38 vorzunehmen. Der sechste Funktionsblock 30 weist als Eingangsgrößen Sollwerte 33 der Aufbaubewegung (typischerweise gleich 0) und die aus dem fünften Funktionsblock 29 stammenden Schätzgrößen der Aufbaubewegung, beispielsweise vz, dtphi und dttheta auf. Aus diesen Eingangsgrößen bestimmt der sechste Funktionsblock 30 eine Dämpferhärte, jeweils getrennt nach Zug- und Druckstufe. Analog zu dem zweiten Funktionsblock 26 bestimmt der sechste Funktionsblock 30 also die Dämpferhärte, die notwendig ist, um die globale Bewegung des Kraftfahrzeugs 35 beziehungsweise dessen Aufbaus 38 zu dämpfen.
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Ein siebter Funktionsblock 31 dient schließlich dazu, die Dämpferhärte, die in dem zweiten Funktionsblock 26 und dem sechsten Funktionsblock 30 bestimmt wurden, zu einer Dämpferhärte zusammenzufassen. Dieses Zusammenfassen erfolgt jeweils für Zug- und Druckstufe der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 getrennt.
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Damit liegt nun in dem siebten Funktionsblock 31 eine Dämpferhärte vor, die zur Dämpfung der globalen Bewegung dienen kann. Diese Dämpferhärte aus dem siebten Funktionsblock 31 wird ebenso wie die Dämpferhärte aus dem vierten Funktionsblock 28 in einen achten Funktionsblock 32 geleitet. Dieser achte Funktionsblock 38 hat also als Eingangsgrößen die Dämpferhärte, die aus der lokalen Bewegung und die Dämpferhärte, die aus der globalen Bewegung bestimmt wurden. In dem achten Funktionsblock 32 werden diese zu einer Gesamtdämpferhärte zusammengefasst. Dies erfolgt analog zu dem siebten Funktionsblock 31 beziehungsweise mit denselben Arbitrierungsansätzen. Mittels der in dem achten Funktionsblock 32 bestimmten Gesamtdämpferhärte werden die Dämpfer 2, 3, 4 und 5 eingestellt, wie dies durch den Pfeil 34 symbolisiert ist.
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Der fünfte Funktionsblock 29, der sechste Funktionsblock 30 und der siebte Funktionsblock 31 werden in dem Steuergerät 12 durchgeführt, welches beispielsweise zu einem ohnehin vorhandenen Fahrstabilisierungssystem (beispielsweise ESP) gehört. Gegebenenfalls bietet sich auch die Integration der genannten Funktionsblöcke 29, 30, 31 in ein vorhandenes Zentralsteuergerät der Fahrwerk-Domäne an. Falls dieses Zentralsteuergerät über eine erweiterte Inertialsensorik mit Messung der Hubbeschleunigung az, der Rollrate dtphi und der Nickrate dttheta verfügt, so kann der fünfte Funktionsblock 29, der die Berechnung der Aufbaubewegungsgrößen durchführt, entfallen.
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Der dritte Funktionsblock 27, der vierte Funktionsblock 28 und der achte Funktionsblock 32 können in dem Mikroprozessor 7 der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 durchgeführt werden.
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Die 3 zeigt das Kraftfahrzeug 35 sowie ein dazugehöriges Koordinatensystem, gekennzeichnet durch die Achsen x, y, z, wobei x die Längsachse, y die Querachse und z die Hochachse des Kraftfahrzeugs 35 bezeichnet. Eine Drehung um die Achse x wird als Rollen bezeichnet (dargestellt durch den Pfeil 36) und erfolgt mit einer Rollengeschwindigkeit dtphi. Eine Drehung um die Achse y wird als Nicken bezeichnet (siehe Pfeil 37) und erfolgt entsprechend mit einer Nickgeschwindigkeit dttheta. Eine Bewegung des Kraftfahrzeugs 35 beziehungsweise eines Aufbaus 38 des Kraftfahrzeugs 35 wird als Hub bezeichnet und erfolgt mit einer Hubgeschwindigkeit vz.
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Schätzgrößen der Bewegung des Aubaus 38 (beispielsweise Geschwindigkeit, Drehrate und/oder Beschleunigung in beliebiger Richtung) werden mittels eines Algorithmuses aus Drücken bestimmt, die an den Dämpfern 2, 3, 4 und 5 bestimmt wurden. Zu diesem Zweck wird mittels der Drucksensoren 6 jeweils der Druck in einer oberen und einer unteren Kammer (nicht dargestellt) des Dämpfers 2, 3, 4 oder 5 bestimmt. Aus den Drücken werden zunächst dämpferinterne Schätzgrößen (beispielsweise Dämpferkraft oder Dämpfergeschwindigkeit) und in einem zweiten Schritt der Schätzgrößen der Bewegung des Aufbaus 38 berechnet. Alternativ können die Bewegungsgrößen des Aufbaus 38 auch aus einem Zentralsteuergerät der Fahrwerk-Domäne entnommen werden, das beispielsweise mit einer erweiterten Inertialsensorik ausgerüstet ist. Aufgrund dieser Größen werden für jeden Dämpfer 2, 3, 4 und 5 Stellanforderungen für die Dämpferhärte bestimmt. Dies erfolgt jeweils für eine Druck- und eine Zugstufe getrennt. Es ergeben sich als Ausgangsgrößen des sechsten Funktionsblocks 30 somit die Größen DruckXY und ZugXY. Dabei steht XY stellvertretend für die verschiedenen Dämpfer, also VL (vorne links), VR (vorne rechts), HL (hinten links), HR (hinten rechts). Die Stellanforderungen werden für die Druck- und die Zugstufe jeweils auf den Wertebereich [0,1] beschränkt, wobei 0 die weichste und 1 die härteste Einstellung bezeichnet.
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Die 4 zeigt die innere Struktur des sechsten Funktionsblocks 30 in Form eines Ablaufdiagramms. Der Funktionsblock 30 ist in drei Teilregler 39, 40 und 41 unterteilt. An einem Eingang 42 des Teilreglers 39 liegt die Hubgeschwindigkeit vz im Schwerpunkt des Aufbaus 38 an, an einem Eingang 43 des Teilreglers 40 die Rollgeschwindigkeit dtphi und an einem Eingang 44 des Teilreglers 41 die Nickgeschwindigkeit dttheta. Die Teilregler 39, 40 und 41 bestimmen für ihre jeweilige Eingangsgröße die benötigte Dämpferhärte, um der jeweiligen Eingangsgröße entgegenzuwirken. Der Teilregler 39 gibt an seinen Ausgängen 45 und 45' die Dämpferhärte für die Druckstufe (Ausgang 45) und die Zugstufe (Ausgang 45') aus, die der Hubbewegung in Form der vz entgegenwirken. Entsprechend geben die Teilregler 40 und 41 an den Ausgängen 46, 46', 47 und 47' die Dämpferhärten für die Druck- und Zugstufe aus, die der Rollbewegung beziehungsweise der Nickbewegung entgegenwirken. Die Ausgänge 45, 45', 46, 46', 47 und 47' sind an einen Arbitrierer 48 angeschlossen, der die Dämpferhärten der Ausgänge 45, 45', 46, 46', 47 und 47' zu einer resultierenden Stellanforderung, das heißt Gesamtdämpferhärte, zusammenfasst und diese an einem Ausgang 49 (Druckgesamt) beziehungsweise 49' (Zuggesamt) ausgibt.
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Der in 4 dargestellte sechste Funktionsblock 30 liegt in Form eines Berechnungsmoduls 50 vor, welches für jeden der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 vorgesehen ist. Dabei umfassen die Teilregler 39, 40 und 41 Standardregler (beispielsweise P-, PD-, Schaltregler oder antizipierende Schaltregler). Diese Standardregler werden in dem Berechnungsmodul 50 gekapselt, wobei für alle Teilregler 39, 40 und 41 die gleiche Struktur vorgesehen ist. Die Berechnung der an den Ausgängen 49, 49' anliegenden Dämpferhärten beziehungsweise Gesamtdämpferhärten erfolgt kontinuierlich, wobei auch die Ventile 10 der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 kontinuierlich entsprechend der Gesamtdämpferhärten jeweils für Druckstufe und Zugstufe getrennt angesteuert werden. Das in 4 dargestellte Berechnungsmodul 50 realisiert eine Situationssteuerung mittels der Teilregler 39, 40 und 41. Auf den Teilregler 39 wird im Folgenden anhand der 5 und 6 eingegangen, auf den Teilregler 40 anhand der 7, 8, 9 und 10 und auf den Teilregler 41 anhand der 11, 12, 13 und 14.
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Der Teilregler
39 dient der Berechnung der Dämpferhärte entsprechend, beispielsweise der Hubgeschwindigkeit v
z. Dabei ist die Hubgeschwindigkeit lediglich stellvertretend für eine Bewegungsgröße des Aufbaus
38 zu sehen. Ein positiver Wert von v
z bezeichnet eine Hubbewegung nach oben. Das Regelziel ist eine möglichst geringe Hubgeschwindigkeit v
z, idealerweise soll dieser Wert gleich Null sein. In dem in
5 dargestellten Diagramm ist die Hubgeschwindigkeit v
z über einer Dämpfergeschwindigkeit v
D aufgetragen. Dabei gilt die Vorzeichenkonvention, v
D>0:Druckstufe, v
D<0:Zugstufe. In einem ersten Quadranten
51 des Diagramms der
5 (v
D>0 und v
z>0) übt der Dämpfer
2,
3,
4 oder
5, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Diese Kraft ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach oben bewegt (v
z>0). In diesem ersten Quadrant
51 sollen die Druckstufen aller vier Dämpfer
2,
3,
4 und
5 daher maximal weich eingestellt sein. Es gilt also:
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In einem zweiten Quadranten
52 (v
D<0 und v
z>0) übt der Dämpfer
2,
3,
4 oder
5, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Diese Kraft ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach oben bewegt (v
z>0). In diesem zweiten Quadranten
52 sollen die Zugstufen aller vier Dämpfer
2,
3,
4 und
5 daher hart eingestellt sein:
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In einem dritten Quadranten
53 (v
D<0 und v
z<0) übt der Dämpfer
2,
3,
4 oder
5, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Diese Kraft ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach unten bewegt (v
z<0). In diesen dritten Quadranten
53 sollen die Zugstufen aller vier Dämpfer
2,
3,
4 und
5 daher maximal weich eingestellt sein:
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In einem vierten Quadranten
54 (v
D>0 und v
z<0) übt der Dämpfer
2,
3,
4 oder
5, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Diese Kraft ist erwünscht, da sich der Aufbau nach unten bewegt (v
z<0). In diesem vierten Quadranten
54 sollen die Druckstufen aller vier Dämpfer
2,
3,
4 und
5 daher hart eingestellt sein.
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Die Regelparameter beziehungsweise Applikationsparameter des Teilreglers 39 können für alle vier Dämpfer 2, 3, 4 und 5 gleich oder achsweise verschieden sein. Es weisen also jeweils die an einer Achse vorgesehenen Dämpfer die gleichen Regelparameter auf. Dabei ist häufig nur eine Umschaltung der Dämpfer 2, 3, 4 und 5 von dem ersten Quadranten 51 zu dem zweiten Quadranten 52 und umgekehrt beziehungsweise von dem dritten Quadranten 53 zu dem vierten Quadranten 54 möglich, während ein Umschalten zwischen dem ersten Quadranten 51 und dem vierten Quadranten 54 und umgekehrt beziehungsweise zwischen dem zweiten Quadranten 52 und dem dritten Quadranten 53 und umgekehrt nicht möglich ist. Dies resultiert daraus, dass ein Umschalten nur für kleine Dämpfergeschwindigkeiten vD, vorzugsweise vD = 0, vorgesehen ist.
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Die 6 zeigt den Aufbau des Teilreglers 39. Die Eingangsgröße, beispielsweise die Hubgeschwindigkeit vz liegt an einem Eingang 55 des Teilreglers 39 an. An Ausgängen 56 und 57 werden jeweils die Dämpferhärten für Druckstufe (Ausgang 56) beziehungsweise Zugstufe (Ausgang 57) ausgegeben. Der Ausgang 56 wird, je nachdem, ob die Hubgeschwindigkeit vz größer oder kleiner Null ist, entweder gleich Null gesetzt (Kasten 58) oder gleich B (-vz) entsprechend den Kästen 59 und 59'. Das Umschalten erfolgt dabei wie in den Kästen 60 und 60' dargestellt. An dem Ausgang 57 liegt je nachdem, ob die Hubgeschwindigkeit vz größer oder kleiner Null ist, entweder die Größe B (vz) (entsprechend dem Kasten 61) oder Null (entsprechend dem Kasten 62") an. Das Umschalten erfolgt dabei gemäß den Kästen 62 und 62'.
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Anhand der 7, 8, 9 und 10 wird nun der Aufbau des Teilreglers 40 beschrieben. Dabei ist in den 7 und 9 die Regelung für die Dämpfer 2, 4 an einer linken Fahrzeugseite und in den 8 und 10 für die Dämpfer 3 und 5 auf einer rechten Fahrzeugseite dargestellt.
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In den Diagrammen der 7 und 8 ist die Rollgeschwindigkeit dtphi über der Dämpfergeschwindigkeit vD mit der bereits beschriebenen Vorzeichenkonvention aufgetragen. Dabei ist die Rollgeschwindigkeit lediglich stellvertretend für eine Bewegungsgröße der Rollbewegung zu sehen. Ein positiver Wert bezeichnet eine Rollbewegung nach rechts. Regelziel ist eine möglichst geringe Rollgeschwindigkeit dtphi, idealerweise soll der Wert gleich Null sein.
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Anhand
7 wird nun die Vorgehensweise für die Dämpfer
2 und
4 auf der linken Fahrzeugseite beschrieben. In einem ersten Quadranten
63 (v
D>0 und dt
phi>0) übt der linke Dämpfer
2 oder
4, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 auf. Das daraus resultierende, nach rechts gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach rechts bewegt (dt
phi>0). In diesem ersten Quadranten
63 sollen die Druckstufen der Dämpfer
2 und
4 daher maximal weich eingestellt sein.
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In einem zweiten Quadranten
64 (v
D<0 und dt
phi>0) übt der linke Dämpfer
2 oder
4, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 auf. Das daraus resultierende, nach links gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach rechts bewegt (dt
phi>0). In diesem Quadranten sollen die Zugstufen der Dämpfer
2 und
4 daher hart eingestellt sein:
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In einem dritten Quadranten
65 (v
D <0 und dt
phi<0) übt der linke Dämpfer
2 oder
4, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach links gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach links bewegt (dt
phi<0). In diesem dritten Quadranten
65 sollen die Zugstufen der Dämpfer
2 und
4 daher maximal weich eingestellt sein:
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In einem vierten Quadranten
66 (v
D>0 und dt
phi<0) übt der linke Dämpfer
2 oder
4, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 auf. Das daraus resultierende, nach rechts gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach links bewegt (dt
phi<0). In diesem vierten Quadranten
66 sollen die Zugstufen der Dämpfer
2 und
4 daher hart eingestellt sein:
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Anhand
8 wird das Vorgehen für die rechte Fahrzeugseite, also die Dämpfer
3 und
5 beschrieben. In einem ersten Quadranten
67 (v
D>0 und dt
phi>0) übt der rechte Dämpfer
3 oder
5, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 auf. Das daraus resultierende, nach links gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau nach rechts bewegt (dt
phi>0). In diesem ersten Quadranten
67 sollen die Druckstufen der Dämpfer
3 und
5 daher hart eingestellt sein:
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In einem zweiten Quadranten
68 (v
D<0) und (dt
phi>0) übt der rechte Dämpfer
3 oder
5, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach rechts gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach rechts bewegt (dt
phi>0). In diesem zweiten Quadranten
68 sollen die Zugstufen der Dämpfer
3 und
5 daher maximal weich eingestellt sein:
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In einem dritten Quadranten
69 (v
D<0 und dt
phi<0) übt der rechte Dämpfer
3 oder
5, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach rechts gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau nach links bewegt (dt
phi<0). In diesem dritten Quadranten
69 sollen die Zugstufen der Dämpfer
3 und
5 daher hart eingestellt sein.
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In einem vierten Quadranten
70 (v
D>0 und dt
phi<0) übt der rechte Dämpfer
3 oder
5, der sich in der Druckstufe (v
D<0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach links gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach links bewegt (dt
phi<0). In diesem vierten Quadranten
70 sollen die Druckstufen der Dämpfer
3 und
5 daher maximal weich eingestellt sein:
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Ein Umschalten zwischen den Quadranten ist für die in den 7 und 8 dargestellten Situationen ebenfalls nur in den anhand der 5 bereits erläuterten Situationen möglich.
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Die 9 beschreibt die Struktur des Teilreglers 40 für die Rollbewegung des Aufbaus 38 für die Dämpfer 2 und 4 auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs. An einem Eingang 71 liegt eine Größe für die Rollbewegung, beispielsweise die Rollgeschwindigkeit dtphi an. An Ausgängen 72 und 73 wird von dem Teilregler 40 jeweils die Dämpferhärte für eine Druckstufe (Ausgang 72) und eine Zugstufe (Ausgang 73) ausgegeben. Der Ausgang 72 wird, je nachdem, ob die Rollgeschwindigkeit dtphi größer oder kleiner Null ist, entweder gleich Null gesetzt (Kasten 74) oder gleich B (-dtphi) entsprechend den Kästen 75 und 75'. Das Umschalten erfolgt dabei wie in den Kästen 76 und 76' dargestellt. An dem Ausgang 73 liegt je nachdem, ob die Rollgeschwindigkeit dtphi größer oder kleiner Null ist, entweder die Größe B (dtphi) (entsprechend dem Kasten 77) oder Null (entsprechend dem Kasten 78) an. Das Umschalten erfolgt dabei gemäß den Kästen 79 und 79'.
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Die 10 zeigt die Struktur des Teilreglers 40 für die Dämpfer 3 und 5 auf der rechten Fahrzeugseite. Ebenso wie in dem in 9 gezeigten Beispiel liegt an einem Eingang 80 eine Größe an, die die Rollbewegung des Aufbaus 38 beschreibt. An Ausgängen 81 und 82 wird die Dämpferhärte für die Druckstufe (Ausgang 81) und die Zugstufe (Ausgang 82) für die Dämpfer 3 und 5 ausgegeben. Der Ausgang 81 wird, je nachdem, ob die Rollgeschwindigkeit dtphi kleiner oder größer Null ist, entweder gleich Null gesetzt (Kasten 84) oder gleich B (dtphi) entsprechend dem Kasten 83. Das Umschalten erfolgt dabei wie in den Kästen 85 und 85' dargestellt. An dem Ausgang 82 liegt je nachdem, ob die Rollgeschwindigkeit dtphi kleiner oder größer Null ist, entweder die Größe B (dtphi) (entsprechend den Kästen 87 und 87') oder Null (entsprechend dem Kasten 86) an. Das Umschalten erfolgt dabei gemäß den Kästen 88 und 88'.
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Die 11 und 12 zeigen Diagramme für den Teilregler 41. In den dargestellten Diagrammen ist eine dem Nickvorgang entsprechende Größe, beispielsweise die Nickgeschwindigkeit dttheta über der Dämpfergeschwindigkeit vD aufgetragen. In der 11 ist ein Diagramm für die Dämpfer 2 und 3 an einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs und in der 12 für die Dämpfer 4 und 5 an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs dargestellt. Ein positiver Wert der Nickgeschwindigkeit dttheta bezeichnet eine Nickbewegung nach vorne. Regelziel ist generell eine möglichst geringe Nickgeschwindigkeit dttheta, idealerweise dttheta = 0.
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In einem ersten Quadranten
89 in dem Diagramm der
11 (v
D>0 und dt
theta>0) übt der vordere Dämpfer
2 oder
3, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach hinten gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach vorne bewegt (dt
theta>0). In diesem ersten Quadranten
89 sollen die Druckstufen der Dämpfer
2 und
3 daher hart eingestellt sein.
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In einem zweiten Quadranten
90 (v
D<0) und (dt
theta>0) übt der vordere Dämpfer
2 oder
3, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach vorne gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach vorne bewegt (dt
theta>0). In diesem zweiten Quadranten
90 sollen die Zugstufen der Dämpfer
2 und
3 daher maximal weich eingestellt sein:
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In einem dritten Quadranten
91 (v
D<0 und dt
theta<0) übt der vordere Dämpfer
2 oder
3, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach vorne gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach hinten bewegt (dt
theta<0). In diesem dritten Quadranten
91 sollen die Zugstufen der Dämpfer
2 und
3 daher hart eingestellt sein:
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In einem vierten Quadranten
92 (v
D>0 und dt
theta<0) übt der vordere Dämpfer
2 oder
3, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach hinten gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach hinten bewegt (dt
theta<0). In diesem vierten Quadranten
92 sollen die Druckstufen der Dämpfer
2 und
3 daher maximal eingestellt sein:
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In der
12 ist das Diagramm für den Teilreglers
41 und die Dämpfer
4 und
5 an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs dargestellt. In einem ersten Quadranten
93 (v
D>0 und dt
theta>0) übt der hintere Dämpfer
4 oder
5, der sich in der Druckstufe (v
D>0) befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach vorne gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach vorne bewegt (dt
theta>0). In diesem ersten Quadranten
93 sollen die Druckstufen der Dämpfer
4 und
5 daher maximal weich eingestellt sein:
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In einem zweiten Quadranten
94 (v
D<0 und dt
theta>0) übt der hintere Dämpfer
4 oder
5, der sich in der Zugstufe (v
D<0) eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach hinten gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach vorne bewegt (dt
theta>0). In diesem zweiten Quadranten
94 sollen die Zugstufen der Dämpfer
4 und
5 daher eingestellt sein:
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In einem dritten Quadranten
95 (v
D<0 und dt
theta<0) übt der hintere Dämpfer
4 oder
5, der sich in der Zugstufe (v
D<0) befindet, eine nach unten gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach hinten gerichtete Moment ist unerwünscht, da sich der Aufbau
38 ohnehin nach hinten bewegt (dt
theta<0). In diesem dritten Quadranten
95 sollen die Zugstufen der Dämpfer
4 und
5 daher maximal weich eingestellt sein:
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In einem vierten Quadranten (v
D>0 und dt
theta<0) übt der vordere Dämpfer
4 oder
5, der sich in der Druckstufe v
D>0 befindet, eine nach oben gerichtete Kraft auf den Aufbau
38 aus. Das daraus resultierende, nach vorne gerichtete Moment ist erwünscht, da sich der Aufbau
38 nach hinten bewegt (dt
theta<0). In diesem vierten Quadranten
96 sollen die Druckstufen der Dämpfer
3 und
4 daher hart eingestellt sein.
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Ebenso wie für die in den 5, 7 und 8 dargestellten Diagrammen ist lediglich ein Übergang zwischen den ersten Quadranten 89, 93 und zweiten Quadranten 90, 94 und umgekehrt beziehungsweise zwischen den dritten Quadranten 91, 95 und den vierten Quadranten 92, 96 und umgekehrt möglich. Dagegen ist der Übergang zwischen den ersten Quadranten 89, 93 und den vierten Quadranten 92, 96 und der Übergang zwischen den zweiten Quadranten 90, 94 und den dritten Quadranten 91, 95 nicht möglich.
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Die 13 und 14 beschreiben die Struktur des Teilreglers 41 für die Nickbewegung. In 13 ist die Situation für die Dämpfer 2 und 3 an einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs und in 14 für die Dämpfer 4 und 5 an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs dargestellt.
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Die 13 beschreibt die Struktur des Teilreglers 41 für die Nickbewegung des Aufbaus 38 für die Dämpfer 2 und 3 an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 35. An einem Eingang 97 liegt eine Größe für die Nickbewegung, beispielsweise die Nickgeschwindigkeit dttheta an. An Ausgängen 98 und 99 wird von dem Teilregler 41 jeweils die Dämpferhärte für eine Druckstufe (Ausgang 98) und eine Zugstufe (Ausgang 99) ausgegeben. Der Ausgang 98 wird, je nachdem, ob die Nickgeschwindigkeit dttheta kleiner oder größer Null ist, entweder gleich Null gesetzt (Kasten 101) oder gleich B (dttheta) entsprechend dem Kasten 100. Das Umschalten erfolgt dabei wie in den Kästen 102 und 102' dargestellt. An dem Ausgang 99 liegt je nachdem, ob die Nickgeschwindigkeit dttheta kleiner oder größer Null ist, entweder die Größe B (-dtphi) (entsprechend den Kästen 104 und 104') oder Null (entsprechend dem Kasten 103) an. Das Umschalten erfolgt dabei gemäß den Kästen 105 und 105'.
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Die 14 zeigt die Struktur des Teilreglers 41 für die Dämpfer 4 und 5 an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 35. Ebenso wie in dem in 13 gezeigten Beispiel liegt an einem Eingang 106 eine Größe an, die die Nickbewegung des Aufbaus 38 beschreibt. An Ausgängen 107 und 108 wird die Dämpferhärte für die Druckstufe (Ausgang 107) und die Zugstufe (Ausgang 108) für die Dämpfer 4 und 5 ausgegeben. Der Ausgang 107 wird, je nachdem, ob die Nickgeschwindigkeit dttheta größer oder kleiner Null ist, entweder gleich Null gesetzt (Kasten 109) oder gleich B (-dttheta) entsprechend den Kästen 11 und 110'. Das Umschalten erfolgt dabei wie in den Kästen 111 und 111' dargestellt. An dem Ausgang 108 liegt je nachdem, ob die Nickgeschwindigkeit dttheta größer oder kleiner Null ist, entweder die Größe B (dttheta) (entsprechend dem Kasten 112) oder Null (entsprechend dem Kasten 113) an. Das Umschalten erfolgt dabei gemäß den Kästen 114 und 114'.
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Wie bereits beschrieben, berechnen die drei Teilregler
39,
40 und
41 für jeden Dämpfer
2,
3,
4 und
5 jeweils eine Dämpferhärte für die Druck- und die Zugstufe. Es liegen somit für jede Druck- und Zugstufe eines jeden Dämpfers
2,
3,
4 und
5 drei Anforderungen (Druck
XY_H, Druck
XY_W, Druck
XY_N beziehungsweise Zug
XY_H, Zug
XY_W, Zug
XY_N; für alle XY=VL, VR, HL, HR) vor, die zu einer einzelnen Anforderung (Druck
xY beziehungsweise Zug
XY) kondensiert werden müssen, damit diese an den Dämpfern
2,
3,
4 und
5 eingestellt werden kann. Dies ist die Aufgabe eines Arbitrierers. Die Arbitrierung erfolgt anhand eines prinzipiell frei wählbaren Algorithmusses. Dabei darf der vorgesehene Wertebereich für die Dämpferhärte beziehungsweise die Gesamtdämpferhärte nicht verlassen werden. Beispielsweise ist für beide Größen eine Beschränkung auf den Wertebereich [0,1] vorgesehen. Diese Bedingung wird beispielsweise von einer Maximumauswahl, die nach der Gleichung
erfolgt, erfüllt. Dabei steht der Ausdruck Härte jeweils stellvertretend für Druck oder Zug. Ebenso kann eine summenähnliche Verknüpfung, wie beispielsweise
verwendet werden. Die Bezeichnung Härte kann hier jeweils für eine der Druck- oder der Zugstufe zugeordnete Dämpferhärte stehen. Die Bezeichnung Härte
XY_1 ist ein internes Zwischenergebnis, das den Arbitrierer nicht verlässt.