DE102009038611A1

DE102009038611A1 - Verfahren zur Steuerung eines semiaktiven Dämpfers zur Tieferlegung von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102009038611A1
Application number: DE200910038611
Authority: DE
Inventors: Ullrich Hammelmaier; Felix Wulf; Christian Dr. Voy
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-10
Also published as: FR2949385A1; IT1400842B1; ITRM20100453A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines semiaktiven Dämpfers zur Tieferlegung von Fahrzeugen, wobei der Dämpfer einen Trennkolben, ein Druckstufenventil und ein Zugstufenventil aufweist und wobei Mittel zur Beeinflussung der Dämpferkennlinie in Abhängigkeit von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vorgesehen sind, wobei beim Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit das Druckstufenventil geöffnet wird, um die Dämpfung im Druckbereich zu minimieren, während gleichzeitig das Zugstufenventil derart angesteuert wird, dass die Dämpfung im Zugbereich angehoben wird, wobei das Zugstufenventil bis zum Erreichen einer vorbestimmten Dämpferkraft geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines semiaktiven Dämpfers zur Tieferlegung von Fahrzeugen.
Im Stand der Technik sind Niveauregulierungen von Landfahrzeugen bekannt, wie sie beispielsweise in der DE 196 22 677 C2 beschrieben sind. Das Absenken der Karosserie erfolgt über Luftfedern, aus denen etwas Luft abgelassen wird. Allerdings haben diese Systeme, vor allem wegen der notwendigen Mittel zur Druckveränderung (Kompressor, Ventilblock, Steuereinheit, Kabel, Leitungen, etc.), einen erhöhten Bauraumbedarf. Ferner machen die zusätzlich notwendigen Aggregate diese Systeme teuer. Daher werden solche Niveauregulierungen bisher nur in Kraftfahrzeugen der Oberklasse eingesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren für eine Niveauregulierung aufzuzeigen, mit welchem auf kostengünstigere Art und Weise die Karosserie eines Fahrzeugs absenkt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Tieferlegung von Fahrzeugen erfolgt über ein Verfahren, bei welchem ein semiaktiver Dämpfer in besonderer Weise angesteuert wird. Der Dämpfer umfasst einen Trennkolben, ein Druckstufenventil und ein Zugstufenventil. Dem Dämpfer sind Mittel zur Beeinflussung der Dämpferkennlinie in Abhängigkeit von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit zugeordnet. Beim Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit wird das Druckstufenventil weiter geöffnet. Dadurch wird die Dämpfung im Druckbereich minimiert. Das Dämpfungsfluid, in der Regel ein Öl, wird durch das Druckstufenventil von einer Seite des Trennkolbens abgezogen und insbesondere der gegenüberliegenden Seite des Trennkobens zugeführt. Es kann auch in einen Ausgleichsraum gedrängt werden. Der Trennkolben verlagert sich und das Dämpferbein wird kürzer. Die Folge ist, dass sich das Fahrzeug absenkt. Es verbessert sich der cw-Wert, der CO2-Ausstoß sinkt.
Zudem wird das Zugstufenventil derart angesteuert, dass die Dämpfung im Zugbereich angehoben wird. Das heißt, das Zugstufenventil wird bis zum Erreichen einer vorher festgelegten Dämpferkraft geschlossen gehalten. Dadurch bleibt das Fahrzeug gegenüber der Fahrbahn abgesenkt.
Beim Überschreiten dieser eingestellten Dämpferkraft wird das Zugstufenventil geöffnet und es erfolgt eine hohe Dämpfung im Zugstufenbereich, wodurch sich das System beruhigt.
Die Steuerung des semiaktiven Dämpfers, das heißt die Ansteuerung des Zugstufenventils und des Druckstufenventils, die zu diesem Zweck jeweils Druckbegrenzerventile sein können, kann über einen Steuereinheit erfolgen, in welche eine Regelalgorithmus implementiert ist. Eine elektrische Steuereinheit benötigt erheblich weniger Bauraum als etwa ein Luftkompressor und kann auch bei Fahrzeugen mit semiaktiven Dämpfern nachgerüstet werden.
Der Einsatz eines Regelalgorithmus zur Steuerung der Niveauregulierung eines Fahrzeugs ermöglicht die regelbare Tieferlegung des Aufbaus des Fahrzeugs, da der Mittelwert des Einfederweges geändert wird.
Der Regelalgorithmus kann sowohl für Einrohrdämpfer als auch für Zweirohrdämpfer implementiert werden.
Der Vorteil der Tieferlegung des Aufbaus ist eine Reduzierung des cw-Wertes sowie der Querspantfläche (frontale Projektionsfläche). Daraus ergibt sich eine Reduktion des Luftwiderstandes, somit eine Reduktion des Verbrauchs und des CO₂-Ausstoßes. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Verfahren bei Fahrzeugen mit vorhandenen semiaktiven Dämpfern durch Anpassung der Dämpfersteuerung nachrüstbar ist. Es wird im Optimalfall kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Das Verfahren ist im Unterschied zu Luftfederungen deutlich preisgünstiger, da wesentlich weniger technische Komponenten benötigt werden. Zudem zeichnet sich das Verfahren durch einen sehr geringen Energieverbrauch aus. Darüber hinaus kann es in allen Kraftfahrzeugen, insbesondere auch unabhängig von dem Einsatz eines Luftfedersystems, eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Standardkennlinie für einen semiaktiven Dämpfer und
2 eine angepasste Kennlinie eines angesteuerten semiaktiven Dämpfers.
Das Diagramm der 1 zeigt ein Beispiel für eine Standardkennlinie 1 für einen semiaktiven Dämpfer. In dem Diagramm ist die Dämpferkraft F_D in [N] aufgetragen über der Dämpfergeschwindigkeit V_D in [m/s]. Hierbei bestimmt der Kurvenverlauf im dritten Quadranten III des Diagramms das Dämpfungsverhalten im Druckstufenbereich D. Der Kurvenverlauf im ersten Quadranten I des Diagramms bestimmt das Dämpfungsverhalten im Zugstufenbereich Z.
Der Anstieg des Kennlinienabschnitts 2 im dritten Quadranten III ist flacher als der Anstieg des Kennlinienabschnitts 3 im ersten Quadranten I. Der Dämpfungsgrad im Druckstufenbereich D ist somit niedriger als der Dämpfungsgrad im Zugstufenbereich Z. Die Druckstufenwerte betragen bei Dämpfern mit festen Kennlinien oder bei solchen mit Kennfeldverstellung oftmals nur 30% bis 50% der Zugstufenwerte. Der Grund dafür oder das Ziel ist ein hoher Komfort bei Druckstufen (niedrige Dämpfungskräfte) und eine hohe Dämpfung im Zugbereich zur Systemberuhigung.
Bei der Erfindung ist vorgesehen, die Kennlinienverläufe in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit aktiv zu beeinflussen.
Das Diagramm der 2 zeigt eine auf hohe Fahrzeuglängsgeschwindigkeiten angepasste, idealisierte Kennlinie 4 eines semiaktiven Dämpfers, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert wird. Ziel ist es, die Karosserie des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn abzusenken, sobald eine bestimmte Fahrzeuglängsgeschwindigkeit erreicht wird. Dazu wird das Druckstufenventil beim Überschreiten der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit geöffnet. Wenn das Fahrzeug nun einfedert, strömt das Dämpfungsfluid durch das Druckstufenventil ab, und zwar unabhängig von der Dämpfergeschwindigkeit. Die Dämpferkraft im Druckstufenbereich D1 ist daher minimiert, was am horizontalen Verlauf des Kennlinienabschnitts 5 im dritten Quadranten III zu erkennen ist.
Das Zugstufenventil wird so angesteuert, dass es bei niedrigen Zugkräften geschlossen gehalten wird. Erst ab Erreichen einer bestimmten Dämpferkraft F wird das Zugstufenventil geöffnet und in bekannter Weise die im Zugbereich wie üblich ansteigende Kennlinie fortgesetzt.
Der Kennlinienabschnitt 6 im ersten Quadranten I hat bis zu der bestimmten Dämpferkraft F somit einen sehr steilen Anstieg. Eine Dämpfung im Zugbereich erfolgt erst bei Öffnung des Zugstufenventils mit Überschreiten der bestimmten Dämpferkraft F.
Die beiden Kennlinien sind rein exemplarisch und können Grenzwerte von Kennlinienfeldern sein. Es ist daher möglich und auch zweckmäßig, Kennfeldverstellungen im mehreren Stufen oder auch kontinuierlich durchzuführen, so dass für die Fahrzeuginsassen keine plötzlichen Komfortveränderungen spürbar sind. Ebenso können zeitverzögerte Kennfeldveränderungen implementiert werden, damit bei kurzzeitigem Unterschreiten oder Überschreiten einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit nicht sprunghaft die Kennlinie geändert wird und sich das Fahrzeug hebt und senkt. Über Veränderung des Regelalgorithmus, gegebenenfalls durch aktive Wahl einer Fahrstufe (sportlich oder eher komfortabel) durch den Fahrer, kann das Kraftfahrzeug an die individuellen Anforderungen und Wünsche angepasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Standardkennlinie
2: Kennlinienabschnitt
3: Kennlinienabschnitt
4: Kennlinie
5: Kennlinienabschnitt
6: Kennlinienabschnitt
D: Druckstufenbereich
D1: Druckstufenbereich
F: Dämpferkraft
FD: Dämpferkraft
VD: Dämpfergeschwindigkeit
Z: Zugstufenbereich
Z1: Zugstufenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19622677 C2 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines semiaktiven Dämpfers zur Tieferlegung von Fahrzeugen, wobei der Dämpfer einen Trennkolben, ein Druckstufenventil und ein Zugstufenventil aufweist, und wobei Mittel zur Beeinflussung der Dämpferkennlinie in Abhängigkeit von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vorgesehen sind, wobei beim Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit das Druckstufenventil geöffnet wird, um die Dämpfung im Druckbereich zu minimieren, während gleichzeitig das Zugstufenventil derart angesteuert wird, dass die Dämpfung im Zugbereich angehoben wird, wobei das Zugstufenventil bis zum Erreichen einer vorbestimmten Dämpferkraft geschlossen gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das Zugstufenventil ein Druckbegrenzerventil eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugstufenventil einen Ventilkörper umfasst, welcher durch ein Federelement gehalten ist, wobei die Feder vorgespannt wird.