DE102010047955A1

DE102010047955A1 - Aufhängungssystem mit optimiertem Dämpferansprechen für einen weiten Bereich von Ereignissen

Info

Publication number: DE102010047955A1
Application number: DE102010047955A
Authority: DE
Inventors: Nikolai K. Mich. Moshchuk; Chandra S. Mich. Namuduri; Flavio Mich. Nardi; Jihan Mich. Ryu; Richard J. Mich. Knoll; William Mich. Golpe
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2030-10-09
Also published as: US8428819B2; CN102049987A; DE102010047955B8; CN102049987B; DE102010047955B4; US20100042293A1

Abstract

Eine analytische Methodik für die Spezifikation einer progressiven, optimalen Kompressionsdämpfung eines Dämpfers eines Aufhängungssystems, um sich automatisch auf eine Vielzahl von harten Ereignissen einzustellen, liefert weiterhin eine sehr akzeptierbare Fahrqualität und Handhabung während Routineereignissen. Das Dämpfungsansprechen des Dämpfers wird basierend auf einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion optimiert, die anhand einer unteren Hüllkurve abgeleitet wird, die mit einer vorbestimmten Dämpferkraft verbunden wird, die auf die Radmittelachse unterhalb einer vorbestimmten Radmittelachsengeschwindigkeit u1 wirkt und auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wobei die untere Hüllkurve unter Verwendung eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells mit einem Freiheitsgrad oder eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens konstruiert wird.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindungsanmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/939,698, die am 14. November 2007 eingereicht wurde, welche Anmeldung derzeit anhängig ist und wobei diese Anmeldung und die vorliegende Anmeldung die Priorität der vorläufigen Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/967,209 beanspruchen, die am 31. August 2007 eingereicht wurde und die nunmehr seit mehr als einem Jahr anhängig ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeug-Aufhängungssysteme, wobei die Karosserie des Kraftfahrzeugs bezogen auf jedes von dessen Rädern mittels einer jeweiligen Feder-Dämpfer-Kombination gefedert ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schaffen eines Aufhängungssystems mit einem optimierten Dämpferansprechen, das darauf basiert, dass der Dämpfer gemäß einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion eingestellt wird, die auf eine Vielzahl von Einfederungsereignissen anwendbar ist, einschließlich solcher, die maximale Radauslenkungen umfassen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kraftfahrzeug-Aufhängungssysteme sind derart ausgebildet, dass die Räder Höhenänderungen in der Straßenoberfläche folgen können, wenn das Fahrzeug dort entlang fährt. Wenn eine Erhöhung in der Straßenoberfläche angetroffen wird, spricht die Aufhängung durch ein ”Einfedern” an, bei dem sich das Rad relativ zu dem Rahmen des Fahrzeugs aufwärts bewegen kann. Wenn andererseits eine Senke in der Straßenoberfläche angetroffen wird, spricht die Aufhängung durch ein ”Ausfedern” an, bei dem sich das Rad relativ zu dem Rahmen des Fahrzeugs abwärts bewegen kann. Sowohl bei dem Einfedern als auch bei dem Ausfedern ist eine Feder (d. h. eine Spiral-, Blatt-, Torsionsfeder usw.) an dem Rad eingebunden, um für ein elastisches Ansprechen auf die jeweiligen vertikalen Bewegungen bezogen auf den Fahrzeugrahmen zu sorgen. Um jedoch ein Springen des Rades und eine übermäßige Bewegung der Fahrzeugkarosserie zu vermeiden, ist ein Dämpfer (d. h. ein Stoßdämpfer, ein Federbein usw.) an dem Rad angeordnet, um das Springen des Rades zu dämpfen. Wenn die Grenze des Einfederns erreicht wird, ist es zusätzlich üblich, einen Stoßabsorber für ein maximales Einfedern in der Form eines Stoßfängerpolsters vorzusehen.
Nun auf 1 bis 1B Bezug nehmend, sind Komponenten eines herkömmlichen Aufhängungssystems 10 dargestellt, die ein Einfedern und ein Ausfedern an einem Rad des betreffenden Kraftfahrzeugs 12 ermöglichen.
Zuerst ist unter Bezugnahme auf 1 ein Querlenker 14 bezogen auf den Rahmen 16 verschwenkbar befestigt, wobei in dem dargestellten Beispiel eine Torsionsfeder 18 verwendet wird, um für ein elastisches Ansprechen bei dem Einfedern und Ausfedern des Querlenkers relativ zu dem Rahmen zu sorgen Um eine Kontrolle über die Rate des Einfederns und des Ausfederns zu schaffen, ist ein Dämpfer in Form eines Stoßdämpfers 20 verschwenkbar an einem Ende des Rahmens 16 verbunden und an dem anderen Ende mit dem Querlenker 14 verschwenkbar verbunden. Alternativ kann ein Dämpfer in der Form eines Federbeins in dem Aufhängungssystem verwendet werden, wie es beispielsweise in dem US-Patent 5,467,971 offenbart ist. Um eine Polsterung für das Ereignis zu schaffen, bei dem ein maximales Einfedern auftritt, wird ein Einfederungsanschlagspolster 22 an dem Rahmen 16 befestigt, das durch die Bewegung des Querlenkers elastisch komprimiert wird, wenn das Einfedern sein Maximum erreicht.
Als Nächstes auf 1A Bezug nehmend, können die inneren Komponenten und Betriebsaspekte eines herkömmlichen Stoßdämpfers 20' verstanden werden (ein Stoßdämpfer vom Hochdruckgastyp mit Fernreservoir ist lediglich beispielhaft gezeigt). Ein Kolben 30 mit Ventilen ist in einem Stoßdämpferzylinder 32 hin und her bewegbar. Eine Stoßdämpferstange 34 ist an dem Kolben 30 mit Ventilen befestigt, und sie wird durch eine Stoßdämpferstangenführung 36 an einem Ende des Stoßdämpferzylinders 32 geführt. Unterhalb des Kolbens 30 mit Ventilen und oberhalb der Stoßdämpferstangenführung 36 befindet sich ein wechselseitig wirkender Ausfederungsbegrenzer 38. Die momentane Position des Kolbens 30 mit Ventilen in dem Stoßdämpferzylinder 32 definiert einen ersten inneren Abschnitt 32F und einen zweiten inneren Abschnitt 32S des Inneren des Stoßdämpferzylinders. Bei dem in 1A gezeigten Beispiel wird die Druckbeaufschlagung in dem ersten und zweiten inneren Abschnitt 32F, 32S durch ein hydraulisches Fluid O geliefert, das durch ein unter Druck stehendes Gas G, vorzugsweise Stickstoff, unter Druck gesetzt wird, das auf einen Teilungskolben 40 eines Reservoirzylinders 42 für das Hydraulikfluid wirkt, wobei ein Rohr 44, das ein Basisventil 44V aufweist, das Hydraulikfluid zwischen dem Reservoirzylinder für das Hydraulikfluid und dem ersten inneren Abschnitt verbindet. Wenn der Querlenker im Betrieb ein Einfedern durchläuft, wird das hydraulische Fluid aus dem ersten inneren Abschnitt in den Reservoirzylinder für das Hydraulikfluid verschoben, was bewirkt, dass der Druck des Stickstoffgases zunimmt, wenn sein Volumen abnimmt, und wodurch ein erhöhter hydraulischer Druck auf den Kolben 30 mit Ventilen in eine Richtung zu der Stoßdämpferstangenführung bewirkt wird. Das Hydraulikfluid kann durch Ventile 46 des Kolbens 30 mit Ventilen hindurch auf eine Weise bezüglich der Richtung dosiert werden, die für eine Dämpfung sorgt.
Als Nächstes auf 1B Bezug nehmend, kann die innere Struktur eines herkömmlichen Einfederungsanschlagpolsters 22 verstanden werden. Eine optionale Außenhaut 50 aus einem nachgiebigen Material (d. h. mit Energieabsorptions- oder Dämpfungseigenschaften) kann oder kann nicht ein Inneres aus elastischem elastomeren Material 52 überlagern, das beispielsweise ein Gummi, ein gummiähnliches Material oder mikrozelluläres Urethan sein kann. Wenn der Querlenker im Betrieb das maximale Einfedern erreicht, wird das Einfederungsanschlagspolster 22 komprimiert, und es liefert eine Reaktionskraft auf den Querlenker, die mit zunehmender Kompression zunimmt, um dadurch die Härte des Stoßes des Querlenkers bezüglich des Rahmens an der Grenze des Einfederns zu minimieren. Unmittelbar nach dem Einfedern umfasst das Ausfedern, dass die durch die Kompression des herkömmlichen Stoßfängerpolsters absorbierte Energie elastisch zurück an die Aufhängung geliefert wird.
In der Technik der Kraftfahrzeug-Aufhängungssysteme ist es bekannt, dass ein herkömmliches Einfederungsanschlagspolster und verwandte Dämpfer eine Abnutzung zeigen können. Es ist ebenso bekannt, dass dann, wenn die von einer speziellen Bodenwelle oder einer speziellen Senke absorbierte Energie die Kapazität eines herkömmlichen Einfederungsanschlagspolsters überschreitet, ein harter mechanischer Anschlag in Eingriff gebracht wird. Diese abrupte Übertragung der Einfederungskraft und -energie auf den Rahmen manifestiert sich in dem Fahrgastraum als ein scharfer Ruck, der zusätzlich zu der Unannehmlichkeit eines rauen Fahrens Lastmanagementprobleme erzeugen kann. Ferner muss die Struktur des Rahmens, damit der Rahmen solche Stoßlasten aufnehmen kann, für eine geeignete Stärke konstruiert sein, die von dem Standpunkt des zusätzlichen Fahrzeuggewichts aus nicht wünschenswert ist, das solche Strukturen inhärent nach sich ziehen.
Die Konstruktion einer Fahrzeugaufhängung wurde üblicherweise auf das Fahren und die Handhabung gerichtet, wenn diese eine Relativbewegung der Karosserie und des Rades bezogen auf die Karoserie unterhalb von ungefähr 1,3 m/s (Meter pro Sekunde) betreffen. Die Anforderungen an den Aufhängungshub in einem Fahrzeug werden jedoch hauptsächlich durch harte Ereignisse getrieben, die maximale Auslenkungen des Rades relativ zu der Karosserie erzeugen. Diese harten Ereignisse, wenn das Fahrzeug beispielsweise ein tiefes und steilwandiges Schlagloch antrifft, können Radgeschwindigkeiten (relativ zu der Karosserie) von bis zu 9 m/s erzeugen.
Ein Ansatz, der von den Bayerischen Motorenwerken (BMW) aus München, Deutschland, verfolgt wird, ist in der europäischen Patentanmeldung EP 1,569,810 B1 beschrieben, die am 07. September 2005 veröffentlicht wurde; welche die Stammanmeldung der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 2006/0243548 A1 ist, die am 02. November 2006 veröffentlicht wurde.
Das Ziel der BMW-Offenbarung von EP 1,569,810 B1 ist es, ein Vibrationsdämpfungsverfahren an einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung mittels eines hydraulischen Vibrationsdämpfers zu schaffen, der große Lasten an der Fahrzeugkarosserie und dem Chassis verhindert, die durch sehr große Vertikalgeschwindigkeiten des Rades verursacht werden, z. B. wenn über Schlaglöcher gefahren wird. Gemäß der BMW-Offenbarung wird in einem hydraulischen Vibrationsdämpfer für ein Kraftfahrzeug ein Verfahren zur Vibrationsdämpfung einer Radaufhängung durch BMW verwendet, das dadurch charakterisiert ist, dass die Dämpfungskraft des Vibrationsdämpfers als eine Funktion der Kolbengeschwindigkeit zunimmt, insbesondere in dem Kolbengeschwindigkeitsbereich von im Wesentlichen 0 bis 2 m/s, zuerst langsam und im Wesentlichen linear zunehmend und anschließend, insbesondere oberhalb einer Kolbengeschwindigkeit von im Wesentlichen 2 m/s, gemäß einer stark progressiven Funktion zunehmend. Ferner ist es gemäß der BMW-Offenbarung durch eine geeignete Auswahl, Ausgestaltung und Konstruktion von Vibrationsdämpferventilen oder durch eine andersartige Beeinflussung der hydraulischen Widerstände in dem Vibrationsdämpfer möglich, eine Charakteristik zu implementieren, die in dem Kolbengeschwindigkeitsbereich bis zu dem Ende des Bereichs, der für den Komfort relevant ist, durch aus dem Stand der Technik bekannte Dämpfungskräfte erzeugt wird, und jenseits dieses Kolbengeschwindigkeitsbereichs wird eine extreme Progression in der Dämpfercharakteristik eingeführt, um die beschleunigten Massen in einem größeren Ausmaß zu verlangsamen.
Obgleich die BMW-Offenbarung eine Lösung für das langjährige Problem des Dämpfens übermäßig großer Geschwindigkeiten zwischen Rad und Karosserie zu schaffen sucht, während versucht wird, ein akzeptierbares Fahren und eine akzeptierbare Handhabung für niedrige Geschwindigkeiten aufrecht zu erhalten, erfordert die Offenbarung ein Ad-hoc-Vertrauen auf eine vorausgesetzte und wesentliche Dämpferkurve, der es an jeglicher zugrundeliegender Physik mangelt, die beliebige der Kurvenaspekte unterstützt. Was daher in der Technik weiterhin notwendig bleibt, ist eine analytische Methodik zum Voraussagen von Dämpfungskurven, die das Ziel einer Dämpfung übermäßig großer Geschwindigkeiten zwischen Rad und Karosserie wirklich erreichen, während versucht wird, ein akzeptierbares Fahren und eine akzeptierbare Handhabung für niedrige Geschwindigkeiten aufrecht zu erhalten.
Zusätzlich ist das technische Papier JSAE 9306714 der Japan Society of Automotive Engineers "A study of ride improvement of the bus", von Miyazaki, Kiyoaki, Yasai, Hirofumi, JSAE Autumn Convention Nagoya, Japan, 19.–21. Okt. 1993, zu beachten, in dem die Autoren bestätigen, dass eine progressive Dämpfungscharakteristik effektiv ist, um die Aufschlags- und Stoßvibration zu verringern.
Ferner ist das technische Papier SAE 2006-01-1984 der Society of Automotive Engineers ”A Passive Nonlinear Damping Design for a Road Race Car Application” von Benoit Lacroix, Patrice Seers und Zhaoheng Liu zu beachten, in dem eine nichtlineare passive Dämpfungsausgestaltung vorgeschlagen wird, um die Handhabungsleistung eines SAE-Formelwagens bezüglich des Roll- und Nickansprechens zu optimieren.
Es wird angenommen, dass eine progressive Dämpfung ein Ermöglicher ist, um ein durch einen rauen Stoß und ein raues Fahren erzeugtes Gefühl, wenn harte Ereignisse angetroffen werden, mittels des Verfahrens zu verringern, dass eine vordefinierte Last bei dem Einfedern aufrecht erhalten wird und dass der Eingriff in den Einfederungs-Aufhängungsanschlag verringert wird. Es ist ebenso notwendig, Ermöglicher zu entwickeln, um den gesamten Einfederungshub derart zu verringern, dass ein gegebenes Fahrzeug niedriger getrimmt werden könnte, um wettbewerbsfähige Formgebungs-Schlüsselmerkmale zu ermöglichen. Eine niedrigere Trimmung eines Fahrzeugs erhöht üblicherweise das Niveau der Rauheit für ein Ereignis, wie beispielsweise ein tiefes Schlagloch oder andere harte Ereignisse.
Was in der Technik notwendig bleibt, ist daher eine analytische Methodik für die Spezifikation einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion, die einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem ermöglicht, sich auf eine Vielzahl von harten Ereignissen, wie beispielsweise einer Vielzahl von Schlaglöchern, mit einer verringerten Rauheit automatisch einzustellen, welche Funktion weiterhin eine sehr akzeptierbare Fahrqualität und Handhabung während Routineereignissen, wie beispielsweise auf herkömmlichen Straßenoberflächen, liefert, Spitzenlasten an der Rahmenstruktur begrenzt, den Radhub verringert und eine niedrigere Trimmungshöhe ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist eine analytische Methodik für die Spezifikation einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion, die einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem ermöglicht, sich automatisch auf eine Vielzahl von harten Ereignissen, wie beispielsweise eine Vielzahl von Schlaglöchern, mit einer verringerten Rauheit einzustellen, sie liefert weiterhin eine akzeptierbare Fahrqualität und Handhabung während Routineereignissen, wie beispielsweise auf herkömmlichen Straßenoberflächen, begrenzt die Spitzenlasten an der Rahmenstruktur, verringert den Radhub und ermöglicht eine niedrigere Trimmungshöhe.
Ein Verfahren zum Schaffen einer progressiven, optimalen und unbeschränkten Ereignisdämpfungsfunktion der Radbaugruppe bezogen auf die Karosserie, welches ein nichtlineares mechanisches Systemmodell mit einem Freiheitsgrad (1DOF-Systemmodell) verwendet, wird anhand von Bewegungsgleichungen der Radmittelachse der Radbaugruppe ohne anfängliche äußere Kräften und ohne anfängliche Auslenkung erzeugt, und die auf die Radmittelachse wirkende Gesamtkraft ist während der Verlangsamung der Radmittelachse von einer anfänglichen Geschwindigkeit U₀ bis zu einer Geschwindigkeit von Null im Wesentlichen konstant (und wird nachstehend einfach als ”konstante Gesamtkraft” bezeichnet). Die konstante Gesamtkraft steht mit einer ermittelten Hublänge der Radmittelachse derart in Beziehung, dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der ermittelten Hublänge befindet, ihre Geschwindigkeit Null ist, die Dämpferkraft Null ist und die Aufhängungsfeder um die ermittelte Hublänge komprimiert ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft gleich der konstanten Gesamtkraft ist, und dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei einer Auslenkung von Null befindet, ihre Geschwindigkeit U₀ ist, die Aufhängungsfeder bezogen auf eine Ruhelage nicht komprimiert ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft Null ist, und die Dämpferkraft gleich der konstanten Gesamtkraft ist. Mit den obigen Bedingungen wird der Energiebetrag maximiert, der durch den Dämpfer dissipiert wird, und die gesamte Last an der Karosserie wird minimiert, wodurch eine progressive, optimale und unbeschränkte Ereignisdämpfungsfunktion erhalten wird, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der vorbestimmten Hublänge und für Geschwindigkeiten von U₀ bis Null gültig ist.
Die Aufhängungsfeder kann eine Spiralfeder, einen Einfederungsanschlag, Befestigungen und andere Aufhängungsfederungen umfassen. Die Aufhängungsfederkraft kann als eine Funktion des Radmittelachsenhubs in dem Labor durch die Standardtechnik ermittelt werden, wobei die Reifenteilstücke gemäß einem Einfedern und Ausfedern vertikal betätigt werden, während die Kraft durch Krafttabellen und Radmesswandlersysteme gemessen wird.
Inder Praxis basiert eine vorbestimmte Dämpferkraft, die unterhalb einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s auf die Radmittelachse wirkt, auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik, und sie sollte bezogen auf diese nicht verändert werden.
Ein Verfahren zum Schaffen einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion der Radbaugruppe bezogen auf die Karosserie, welches ein nichtlineares mechanisches Systemmodell mit einem Freiheitsgrad (1DOF-Systemmodell) verwendet, das in 2 dargestellt ist, bei dem die vorbestimmte Dämpferkraft, die auf die Radmittelachse unterhalb oder gleich einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s wirkt, nicht verändert wird, wird wie unten beschrieben erzeugt:

1. Eine progressive, optimale und beschränkte Dämpferkraft wird anhand von Bewegungsgleichungen der Radmittelachse ohne anfängliche äußere Kräfte und mit einer anfänglichen Auslenkung x₀ erhalten, wobei die Anfangsgeschwindigkeit U₀ ist, und die auf die Radmittelachse wirkende Gesamtkraft ist während der Verlangsamung der Radmittelachse von einer Geschwindigkeit U₀ bis zu einer empirisch ermittelten Geschwindigkeit u₂ konstant. Die konstante Gesamtkraft, die auf die Radmittelachse wirkt, steht mit. Bewegungsgleichungen der Radmittelachse und vorbestimmten Fahrzeugparametern in Beziehung.
2. Eine glatte, kontinuierliche Dämpfungskraft-Übergangsfunktion wird erhalten, die vorzugsweise eine Stufenfunktion annähert und eine Dämpfungskraft von der Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ bis zu einer empirisch ermittelten Radmittelachsengeschwindigkeit u₂ erzeugt, die größer als u₁ ist, aber in der Nähe von u₁ liegt.
3. Die vorbestimmte Dämpferkraft, die auf die Radbaugruppe wirkt, wird unterhalb oder bei einer Geschwindigkeit u₁ der Radbaugruppe verwendet.

Die konstante Gesamtkraft steht mit einer ermittelten Hublänge der Radmittelachse derart in Beziehung, dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der ermittelten Hublänge befindet, ihre Geschwindigkeit Null ist, die Dämpferkraft Null ist und die Aufhängungsfeder um die ermittelte Hublänge komprimiert ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft gleich der konstanten Gesamtkraft ist, und dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der Auslenkung x₀ befindet, ihre Geschwindigkeit U₀ ist und die Aufhängungsfeder um x₀ komprimiert ist.
Mit den obigen Bedingungen wird der Energiebetrag maximiert, der durch den Dämpfer dissipiert wird, und die Gesamtlast an der Karosserie wird minimiert, wodurch eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion erhalten wird, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge und für Geschwindigkeiten von U₀ bis Null gültig ist.
Eine erste progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge und für Geschwindigkeiten von einer ersten Anfangsgeschwindigkeit U₀₁, die einem ersten Ereignis, wie beispielsweise einem ersten Schlagloch, zugeordnet ist, bis Null gültig ist, wird jedoch nicht eine optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion sein, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge und für Geschwindigkeiten von einer zweiten Anfangsgeschwindigkeit U₀₂, die einem zweiten Ereignis, wie beispielsweise einem zweiten Schlagloch, zugeordnet ist, bis Null gültig ist. Jedes Radmittelachsengeschwindigkeitsereignis weist eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion auf, die von der anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit abhängt, die optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion für ein Radmittelachsengeschwindigkeitsereignis ist aber nicht eine optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion für ein anderes Radmittelachsengeschwindigkeitsereignis mit einer anderen anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit. Eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion, die für eine gegebene vorbestimmte anfängliche Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge und für Geschwindigkeiten von U₀ bis Null erhalten wird, ist keine optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion für eine Vielzahl von anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeiten.
Ein bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion, die einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem ermöglicht, sich automatisch auf eine Vielzahl von harten Ereignissen, wie beispielsweise eine Vielzahl von Schlaglöchern mit verringerter Rauheit einzustellen, sie liefert weiterhin eine sehr akzeptierbare Fahrqualität und Handhabung während Routineereignissen, wie beispielsweise auf herkömmlichen Straßenoberflächen, begrenzt die Spitzenlasten an der Rahmenstruktur, verringert den Radhub und ermöglicht eine niedrigere Trimmungshöhe. Diese progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion ist eine untere Hüllkurve, die mit der vorbestimmten Dämpferkraft verbunden wird, die auf die Radmittelachse unterhalb einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s wirkt und auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wie zuvor beschrieben wurde, wobei die progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktionen anhand des nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells verwendet werden, um die untere Hüllkurve zu konstruieren.
Die untere Hüllkurve gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird anhand eines Funktionsgraphen, der aus einer Vielzahl von progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktionen besteht, unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells erzeugt, indem eine Kurve konstruiert wird, die durch die anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten verläuft, von der höchsten anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit sukzessive bis zu der niedrigsten anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit und danach bis zu einer vorbestimmten Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s, bei der eine vorbestimmte Dämpferkraft, die auf die Radmittelachse wirkt, auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wie zuvor beschrieben wurde. Diese untere Hüllkurve wird mit einer vorbestimmten Dämpferkraft verbunden, die auf die Radmittelachse unterhalb einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s wirkt und auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wie zuvor beschrieben wurde, um die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
Diese progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann für eine spezielle gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ nicht optimal sein, ist es gibt aber keine andere Ereignisdämpfungsfunktion, welche die Last an der gefederten Masse für eine Vielzahl von anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeiten nicht erhöhen wird. Das heißt, dass diese progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion die Last für eine beliebige gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ einer Vielzahl von anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeiten nicht erhöhen wird.
In der Praxis wird ein nichtlineares mechanisches Systemmodell für ein Viertel eines Kraftwagens, das in 10 dargestellt ist, in der Technik für die Aufhängungsausgestaltung verwendet. Ein am meisten bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet das nichtlineare mechanische Systemmodell für ein Viertel eines Kraftwagens von 10, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge für mehrere anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeiten bis Null gültig ist, unter Verwendung von progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktionen anhand des Modells für ein Viertel eines Kraftwagens zu erhalten. Eine analytische Lösung, die das nichtlineare mechanische Systemmodell für ein Viertel eines Kraftwagens verwendet, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion zu erhalten, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge für eine gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit von U₀ bis Null gültig ist, ist jedoch nicht verfügbar, und numerische Techniken werden verwendet. Die analytische progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion anhand des nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells für eine gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit, wie sie zuvor beschrieben wurde, wird als die Anfangsfunktion für das nichtlineare mechanische Systemmodell für ein Viertel eines Kraftwagens verwendet, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion zu erhalten, die für alle Auslenkungen der Radmittelachse von Null bis zu der ermittelten Hublänge für eine gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit von U₀ bis Null gültig ist.
Der am meisten bevorzugte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion, die einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem ermöglicht, sich automatisch auf eine Vielzahl von harten Ereignissen, wie beispielsweise einer Vielzahl von Schlaglöchern, mit verringerter Rauheit einzustellen, sie liefert weiterhin eine sehr akzeptierbare Fahrqualität und Handhabung während Routineereignissen, wie beispielsweise auf herkömmlichen Straßenoberflächen, sie begrenzt die Spitzenlasten an der Rahmenstruktur, verringert den Radhub und ermöglicht eine niedrigere Trimmungshöhe. Diese progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion ist eine untere Hüllkurve, die mit der vorbestimmten Dämpferkraft verbunden wird, die unterhalb einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s auf die Radmittelachse wirkt und auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wie zuvor beschrieben wurde, wobei progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktionen anhand des nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens verwendet werden, um die untere Hüllkurve zu konstruieren.
Die untere Hüllkurve gemäß dem am meisten bevorzugten Aspekt der vor liegenden Erfindung wird anhand eines Funktionsgraphen, der aus einer Vielzahl von progressiven, optimale und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktionen besteht, unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens erzeugt, indem eine Kurve konstruiert wird, die durch die anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten verläuft, von der höchsten anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit sukzessive bis zu der niedrigsten anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit und anschließend bis zu einer vorbestimmten Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s, bei der die vorbestimmte Dämpferkraft, die auf die Radmittelachse wirkt, auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wie zuvor beschrieben wurde. Diese untere Hüllkurve wird mit der vorbestimmten Dämpferkraft verbunden, die unterhalb einer Radmittelachsen geschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s auf die Radmittelachse wirkt und auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell gemäß der Methodik aus dem Stand der Technik basiert, wie zuvor beschrieben wurde, um die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß dem am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
Diese progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß dem am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann für eine spezielle gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ nicht optimal sein, es gibt aber keine andere Ereignisdämpfungsfunktion, welche die Last an der gefederten Masse für eine Vielzahl von anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeiten nicht erhöhen wird. Das heißt, dass diese progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion die Last für eine beliebige gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ einer Vielzahl von anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeiten nicht erhöhen wird.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine analytische Methodik für die Spezifikation einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion zu schaffen, die einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem ermöglicht, sich automatisch auf eine Vielzahl von harten Ereignissen, wie beispielsweise einer Vielzahl von Schlaglöchern, mit einer verringerten Rauheit einzustellen, sie liefert weiterhin eine sehr akzeptierbare Fahrqualität und Handhabung während Routineereignissen, wie beispielsweise auf herkömmlichen Straßenoberflächen, sie begrenzt die Spitzenlasten an der Rahmenstruktur, verringert den Radhub und ermöglicht eine geringere Trimmungshöhe.
Diese und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform klarer werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht eines herkömmlichen Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems, das einen Querlenker, einen Rahmen, eine Feder, einen herkömmlichen Stoßdämpfer und ein herkömmliches Stoßfängerpolster umfasst.
1A ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Stoßdämpfers.
1B ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Stoßfängerpolsters.
2 ist eine Diagrammansicht eines 1DOF-Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems, die eine gefederte Masse (d. h. eine Fahrzeugkarosserie), eine ungefederte Masse (d. h. eine Radbaugruppe), eine Feder, einen Dämpfer und einen Einfederungsanschlag eines Kraftfahrzeugs darstellt.
3 ist eine Graphik eines Funktionsgraphen einer Aufhängungsfeder-Normalkraft über einer Auslenkung einer Radmittelachse für ein repräsentatives Kraftfahrzeug.
4 ist eine Graphik einer progressiven optimalen und unbeschränkten Dämpfungskraft an der Radmittelachse über der Vertikalgeschwindigkeit der Radmittelachse für das repräsentative Kraftfahrzeug von 3.
5 ist eine Graphik einer Dämpferkraft über einer Dämpfergeschwindigkeit für das repräsentative Kraftfahrzeug von 3, die einen ersten Funktionsgraphen einer Dämpfung für einen herkömmlichen passiven Dämpfer und einen zweiten Funktionsgraphen einer progressiven, optimalen und unbeschränkten Dämpfung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus für eine progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft.
7A ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus, um eine konstante Gesamtkraft für eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion zu ermitteln.
7B ist ein Beispiel einer Graphik, die beispielhafte Funktionsgraphen zeigt, um den Algorithmus von 7A auszuführen.
7C ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus für die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion.
8 ist eine Graphik einer Dämpferkraft über einer Dämpfergeschwindigkeit, die einen ersten Funktionsgraphen einer Dämpfung für einen herkömmlichen passiven Dämpfer und einen zweiten Funktionsgraphen einer progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfung unter der Voraussetzung des Funktionsgraphen von 3 zeigt.
9 ist eine Graphik einer gesamten Aufhängungslast über der Zeit, die einen ersten Funktionsgraphen einer simulierten Aufhängungslast mit einer herkömmlichen passiven Dämpfung, einen zweiten Funktionsgraphen einer simulierten Aufhängungslast mit einer progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfung und einen dritten Funktionsgraphen einer simulierten Aufhängungslast mit einer progressiven, optimale und unbeschränkten Dämpfung zeigt.
10 ist eine Diagrammansicht eines Modells für ein Viertel eines Kraftwagens eines Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems, das eine gefederte Masse (d. h. eine Fahrzeugkarosserie), eine ungefederte Masse (d. h. eine Radbaugruppe), eine erste Feder, einen Dämpfer, einen Einfederungsanschlag eines Kraftfahrzeugs, eine zweite Feder (d. h. einen Reifen) und ein Straßenprofil darstellt.
11 ist ein beispielhaftes Diagramm von Schlaglöchern.
12 ist eine Graphik eines Funktionsgraphen einer Reifen-Federnormalkraft über eine Auslenkung einer Radmittelachse für ein repräsentatives Kraftfahrzeug.
13A ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells zu erhalten.
13B ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß dem am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens zu erhalten.
14 ist ein Beispiel einer Graphik einer Dämpferkraft über einer Dämpfergeschwindigkeit, welche die Konstruktion der unteren Hüllkurve gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells darstellt.
15 ist ein Beispiel einer Graphik einer Dämpferkraft über einer Dämpfergeschwindigkeit, welche die Konstruktion der unteren Hüllkurve gemäß den am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens darstellt.
16A ist eine Graphik einer Kraft über der Zeit, die einen ersten Funktionsgraphen einer Aufhängungslast, einen zweiten Funktionsgraphen einer Dämpferkraft und einen dritten Funktionsgraphen einer Gesamtkraft eines herkömmlichen passiven Dämpfungssystems gemäß dem Stand der Technik zeigt.
16B ist eine Graphik einer Kraft über der Zeit, die einen ersten Funktionsgraphen einer Aufhängungslast, einen zweiten Funktionsgraphen einer Dämpferkraft und einen dritten Funktionsgraphen einer Gesamtkraft einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun auf die Zeichnung Bezug nehmend, stellen 2 bis 16B verschiedene Aspekte der Methodik dar, um eine optimierte Dämpfung in einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem zu schaffen.
Allgemein gesprochen wird das Verhalten von Kraftfahrzeugen unter harten Straßenereignissen unter Verwendung einer Fahrbahn getestet, die eine Reihe von Schlaglöchern aufweist. Beispielsweise würde ein kleineres Schlagloch eine flache Mulde sein, und ein ausgeprägteres Schlagloch würde eine tiefere Mulde sein, die bewirken kann, dass Fahrzeuginsassen einen Aufprall spüren; und ein Schlagloch eines ”harten Ereignisses” würde eine boxförmige, abgesenkte Mulde mit einer harten rechteckigen Kante an der Rückseite sein.
Die folgende Analyse ist auf ein Ansprechen einer Kraftfahrzeugaufhängung bei dem Überqueren eines Schlaglochs eines ”harten Ereignisses” gerichtet. Während eines Überquerens eines Schlaglochs eines ”harten Ereignisses” fällt das Rad zuerst in das Schlagloch, gefolgt von der fallenden Karosserieecke, und anschließend trifft es in einer bereits eingefederten Position (im Vergleich zu der normalen Trimmungsposition) eine steile Unebenheit, die sich einer Stufe annähert. Reifenkräfte beschleunigen anschließend das Rad, und die Aufhängung durchläuft ein tiefes Einfedern. Die Vertikalgeschwindigkeit des Rades erreicht ihre Spitze, ungefähr 5 m/s (MKS-Einheiten werden hierin verwendet), zu einer gewissen Zeit während des Einfederungshubs und nimmt anschließend bei dem maximalen Einfederungshub auf Null ab (wenn die maximale Vertikallast an dem Stoßdämpferschacht erreicht wird). Der Verlangsamungsabschnitt des Einfederungsereignisses (von der maximalen Radgeschwindigkeit bis auf Null) verwendet ein nichtlineares mechanisches Systemmodell mit einem Freiheitsgrad (1DOF-Systemmodell), wie es unten beschrieben wird.
2 ist eine Diagrammansicht 200 eines 1DOF-Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems, das typischerweise in der Technik verwendet wird und die Beziehung einer vorbestimmten gefederten Masse 202 (d. h. der Fahrzeugkarosserie), einer vorbestimmten ungefederten Masse m (d. h. der Radbaugruppe), einer vorbestimmten nichtlinearen Feder 204, eines nichtlinearen Dämpfers 206 (d. h. eines Stoßdämpfers usw.) und eines Einfederungsanschlags 208 darstellt. Die vorbestimmte gefederte Masse 202 wird hierin einfach als die ”Karosserie” bezeichnet, wobei die Karosserie als die Referenz für eine Messung der Geschwindigkeit der ungefederten Masse dient, und die vorbestimmte ungefederte Masse m wird einfach als die ”Radbaugruppe” 216 bezeichnet.
In 2 steht die Geschwindigkeit ẋ oder y (d. h. y = ẋ), in der vertikalen Richtung x der Radmittelachse C_w der Radbaugruppe 216 bezüglich der Karosserie 202 mit der Geschwindigkeit v der Unterseite 214 des Dämpfers 206 in der vertikalen Richtung x bezüglich der Karosserie dort, wo sich diese Unterseite an dem Punkt 212 mit der Radbaugruppe verbindet, durch ein vorbestimmtes Verhältnis r derart in Beziehung, dass y = v/r ist. Hierin wird die Geschwindigkeit v als die Dämpfergeschwindigkeit bezeichnet, und die Radmittelachse C_W ist die Mittelachse der Radbaugruppe 216.
Die Radbaugruppe 216 ist an der Karosserie 202 durch die nichtlineare vorbestimmte Feder 204 und durch den nichtlinearen Dämpfer 206 befestigt (der Einfederungsanschlag 208 ist üblicherweise zwischen die Radbaugruppe und die Karosserie unabhängig dazwischengeschaltet). Die Auslenkung der Radmittelachse bezogen auf die Gleichgewichtsposition (die nominelle Trimmung) 210 verläuft in der vertikalen Richtung x, und L ist die Hublänge der Radmittelachse bezogen auf die Gleichgewichtsposition in der vertikalen Richtung x, welche einen Abschnitt des Einfederungsanschlags 208 umfassen könnte, und sie entspricht auch der Kompressionslänge der vorbestimmten Feder 204. Die Hublänge L ist kleiner als eine vorbestimmte maximale Hublänge L_MAX in der vertikalen Richtung x oder dieser gleich, wie es lediglich beispielhaft in 2 dargestellt ist. Die Radbaugruppe 216 und ihre Masse m, die vorbestimmte Hublänge L, die vorbestimmte maximale Hublänge L_MAX, die Feder 204, die Karosserie 202 und das vorbestimmte Verhältnis r werden für ein spezielles Fahrzeug oder Fahrzeugmodell durch den Fahrzeughersteller empirisch oder analytisch ermittelt.
Die Bewegungsgleichung ohne äußere auf die Radmittelachse C_W wirkende Kräfte weist mit den gegebenen Anfangsbedingungen die folgende Form auf: mẍ + F(x) + Φ(ẋ) = 0, x(0) = x₀, ẋ(0) = U₀ (1) wobei x die Auslenkung der Radmittelachse bezogen auf die Gleichgewichtsposition 210 ist, ẋ oder y (d. h. y = ẋ) die Radmittelachsengeschwindigkeit bezogen auf die Karosserie 202 ist, ẍ die Radmittelachsenbeschleunigung bezogen auf die Karosserie ist, Φ(ẋ) die Dämpferkraft des Dämpfers 206 als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit ẋ ist, F(x) die Aufhängungsfederkraft der Feder 204 ist, die auf die Radmittelachse C_W bei der Auslenkung x wirkt und einer Kompression der Feder um eine Auslenkung x entspricht, x(0) die Position der Radmittelachse zu der Zeit t = 0 bezogen auf die Gleichgewichtsposition 210 ist, x₀ die Anfangsposition der Radmittelachse zu der Zeit t = 0 bezogen auf die Gleichgewichtsposition 210 ist, ẋ(0) die Geschwindigkeit der Radmittelachse bezogen auf die Karosserie 202 zu der Zeit t = 0 ist, die Hublänge L vorbestimmt ist und U₀ eine vorbestimmte Spitzen-Anfangsgeschwindigkeit der Radmittelachse bezogen auf die Karosserie zu der Zeit t = 0 ist, die durch ein gegebenes vorbestimmtes ”hartes Ereignis” erzeugt wird. In der Realität befinden sich die Aufhängungsfeder während des Fahrens und der Dämpfer nicht am gleichen Ort, und der vertikale Hub der Radmittelachse ist nicht gleich der Dämpferauslenkung (Stoßdämpferauslenkung). Wenn das vorbestimmte Verhältnis des Dämpferhubs (Stoßdämpferhubs) pro Einheit des vertikalen Hubs der Radmittelachse r, y = v/r, wobei v die Dämpfergeschwindigkeit (Stoßdämpfergeschwindigkeit) ist, und eine vorbestimmte anfängliche Dämpfergeschwindigkeit V₀ gegeben sind, kann U₀ anhand U₀ = V₀/r berechnet werden.
Für das System 200, das durch die Gleichung (1) beschrieben wird, ist unter der Annahme, dass die Geschwindigkeit ẋ = y = 0 ist, wenn x = L ≤ L_MAX ist, die Aufhängungsfederkraft F(x) der Feder 204, die auf die Radmittelachse C_W wirkt, gleich F(L). Wenn die Gesamtkraft F(x) + Φ(ẋ), die auf die Radmittelachse C_W während ihrer Verlangsamung von U₀ auf 0 wirkt, konstant und gleich F(L) ist, dann wird der Energiebetrag maximiert, der durch den Dämpfer 206 dissipiert wird, und die Gesamtlast an der Karosserie 202 wird minimiert. Dies führt zu der folgenden Bedingung: F(x) + Φ(y) = F(L) = konstant (2) die für 0 ≤ x ≤ L ≤ L_MAX und 0 ≤ y ≤ U₀ gültig ist, wobei Φ(y) = Φ(ẋ) eine glatte, kontinuierliche und monoton zunehmende progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft des Dämpfers 206 als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit y repräsentiert.
Für Anfangsbedingungen der Radmittelachse C_W mit x(0) = x₀ = 0 und ẋ(0) = U₀ kann dann, wenn die Gesamtkraft, die auf die Radmittelachse während ihrer Verlangsamung von einer Geschwindigkeit von U₀ auf 0 wirkt, konstant und gleich F(L) ist und die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y = 0) = 0 ist, die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y) von Gleichung (2) als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit y ausgedrückt werden durch:
wobei 0 ≤ y ≤ U₀ und
was eine Beschränkung der kinetischen Energie repräsentiert und wobei ”*” ein Multiplikationssymbol repräsentiert.
Die Funktion
ist die Aufhängungsfederkraft der Feder 204, die auf die Radmittelachse C_W wirkt, wenn die Radmittelachsengeschwindigkeit y ist, wobei 0 ≤ y ≤ U₀ ist.
Da y = v/r und U₀ = V₀/r ist, kann unter Verwendung von Gleichung (3) eine progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Ψ₁(v) als eine Funktion der Dämpfergeschwindigkeit v ausgedrückt werden durch: Ψ₁(v) = Φ(y = v/r) / r (5) oder äquivalent durch:
Die Funktion
ist die Aufhängungsfederkraft der Feder 204, die auf die Radmittelachse C_W wirkt, wenn die Radmittelachsengeschwindigkeit y ist, wobei 0 ≤ y ≤ V₀ ist.
Ein Beispiel einer Implementierung des Vorstehenden wird nun unter Bezugnahme auf 3 und 4 detailliert erläutert, wobei 3 eine Graphik 300 eines Funktionsgraphen 302 einer Aufhängungsfeder-Normalkraft über der Auslenkung der Radmittelachse für ein repräsentatives Kraftfahrzeug ist; und 4 ist eine Graphik 400 einer progressiven, optimalen und unbeschränkten Dämpferkraft Φ(y) über der Vertikalgeschwindigkeit der Radmittelachse, Funktionsgraph 402, für das repräsentative Kraftfahrzeug von 3.
Wenn die Masse m der Radbaugruppe und die Geschwindigkeit U₀ gegeben sind, kann die Hublänge L anhand der Beschränkung der kinetischen Energie von Gleichung (4) wie folgt ermittelt werden: es wird eine Graphik des Produkts der Federauslenkung x mal der Aufhängungsfederkraft F(x) (d. h. xF(x)) über der Federauslenkung x für die vorbestimmte Feder 204 aufgetragen. Der Punkt auf der x-Achse des Funktionsgraphen, bei dem die xF(x)-Achse gleich
ist, entspricht der vorbestimmten Hublänge L, bei der L ≤ L_MAX ist, wobei U₀ derart gewählt wird, dass L ≤ L_MAX ist. Anschließend kann F(L) anhand einer Graphik (wie gemäß 3) eines Funktionsgraphen der Aufhängungsfederkraft F(x) über der Federauslenkung x für die vorbestimmte Feder 204 bestimmt werden. Die Größe
in Gleichung (3) kann für eine Geschwindigkeit y evaluiert werden, wobei 0 ≤ y ≤ U₀ ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft
der vorbestimmten Feder 204 anhand der Graphik der Aufhängungsfederkraft F(x) über der Federauslenkung x für die vorbestimmte Feder erhalten werden kann (d. h. anhand von 3). Die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y) kann als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit y des Dämpfers 206 nun anhand von Gleichung (3) ermittelt werden. Ein Funktionsgraph der progressiven, optimalen und unbeschränkten Dämpferkraft Φ(y) über y kann anschließend erhalten und unter Verwendung von Gleichung (3) für verschiedene Werte von y aufgetragen werden.
Alternativ zu dem unmittelbar vorstehenden Absatz kann F(L) für eine gegebene Hublänge L anhand einer Graphik (wie etwa durch 3) eines Funktionsgraphen der Aufhängungsfederkraft F(x) über der Federauslenkung x für die vorbestimmte Feder 204 ermittelt werden. Die Geschwindigkeit U₀ kann anhand von Gleichung (4) ermittelt werden. Die Größe
in Gleichung (3) kann für eine Geschwindigkeit y evaluiert werden, wobei 0 ≤ y ≤ U₀ ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft
der vorbestimmten Feder 204 anhand der Graphik der Aufhängungsfederkraft F(x) über der Federauslenkung x für die vorbestimmte Feder erhalten werden kann (d. h. anhand von 3). Die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y) kann als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit y des Dämpfers 206 nun anhand von Gleichung (3) ermittelt werden. Ein Funktionsgraph der progressiven, optimalen und unbeschränkten Dämpferkraft Φ(y) über y kann anschließend erhalten und unter Verwendung von Gleichung (3) für verschiedene Werte von y aufgetragen werden.
Beispielsweise ist in 4 m = 55,5 kg, L_MAX = 0,095 m, L = 0,081 m, V₀ = 2,7 m/s und r = 0,65, für welche U₀ = 2,7/0,65 m/s = 4,1538 m/s ist. Anhand von Punkt 304 von 3 ist F(L) ungefähr 5,9 kN für L = 0,081 m und entspricht dem Punkt 404 von 4, wobei U₀ = 4,1538 m/s ist, was mit Gleichung (3) übereinstimmt, wobei Φ(U₀) = F(L) ist. Für eine Radmittelachsengeschwindigkeit von beispielsweise y = 2 m/s ist die Größe
gleich 0,062, und
anhand von Punkt 306 von 3 beträgt ungefähr 2,8 kN. Die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y) von Gleichung (3) wird derart berechnet, dass sie ungefähr (5,9–2,8) kN = 3,1 kN beträgt, wodurch Punkt 406 von 4 erhalten wird. Nachfolgende Punkte des Graphen 402 können auf eine ähnliche Weise für verschiedene Werte von y erhalten werden.
5 ist eine Graphik 500 der Dämpferkraft über der Dämpfergeschwindigkeit für das repräsentative Kraftfahrzeug von 3 und 4, welche einen ersten Funktionsgraphen 502 der Dämpferkraft für einen herkömmlichen passiven Dämpfer und einen zweiten Funktionsgraphen 504 für die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Ψ₁(v) als eine Funktion der Dämpfergeschwindigkeit v zeigt.
Wenn 4 gegeben ist, kann Ψ₁(v), Funktionsgraph 504, anhand von Gleichung (5) ermittelt werden. Beispielsweise beträgt Φ(y) bei Punkt 406 von 4 ungefähr 3,1 kN und y = 2 m/s, wodurch v = y*r = 2*0,65 m/s = 1,3 m/s ist. Anhand von Gleichung (5) ist Ψ₁(v) = 3,1/0,65 kN = 4,8 kN, wenn v = 1,3 m/s ist, wodurch Punkt 506 von 5 erhalten wird. Nachfolgende Punkte des Funktionsgraphen 504 können auf eine ähnliche Weise für verschiedene Werte von y oder v erhalten werden.
Ψ₁(v), Funktionsgraph 504, kann auch anhand von Gleichung (6) ermittelt werden. Beispielsweise beträgt F(L) für L = 0,081 m anhand von 3 ungefähr 6,1 kN. Für V₀ = 2,7 m/s und v = 1,3 m/s ist
und F(0,062) = 2,8 kN anhand von 3. Anhand von Gleichung (6) wird Ψ₁(v) mit r = 0,65 derart berechnet, dass es 4,7 kN beträgt, wodurch Punkt 506 von 5 erhalten wird. Nachfolgende Punkte des Funktionsgraphen 504 können auf eine ähnliche Weise für verschiedene Werte von y oder v erhalten werden.
6 ist ein Funktionsgraph eines Algorithmus 600 für eine progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y) oder Ψ₁(v). Der Algorithmus 600 beginnt bei Block 602 und schreitet anschließend zu Block 604 voran, bei dem die vorbestimmten Parameter erhalten werden. Die vorbestimmten Parameter umfassen m, L_MAX, r, die vorbestimmte Feder 204 und V₀ (oder U₀, wobei es sich versteht, dass U₀ = V₀/r ist) oder L, ohne auf diese beschränkt zu sein. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 606, die Gleichung (4) verwendet, um das unbekannte V₀ oder L zu ermitteln, wobei F(L) anhand von L von Block 604 unter Verwendung des bekannten Funktionsgraphen der Aufhängungsfederkraft über der Verschiebung für die vorbestimmte Feder 204 ermittelt wird, wie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 608, bei dem die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Φ(y) berechnet und unter Verwendung von Gleichung (3) aufgetragen wird, wie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 610, bei dem die progressive, optimale und unbeschränkte Dämpferkraft Ψ₁(v) berechnet und unter Verwendung von Gleichung (5) oder (6) aufgetragen wird, wie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 612, bei dem der Algorithmus 600 endet.
Wie zuvor erwähnt wurde, basiert in der Praxis eine vorbestimmte Dämpferkraft φ(y) des Dämpfers 206, die unterhalb einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s auf die Radmittelachse C_W wirkt, auf Fahr- und Handhabungsüberlegungen für ein gegebenes Fahrzeug oder Fahrzeugmodell, wie es in der Technik Standard ist, und dies sollte nicht geändert werden. Die unbeschränkte, progressive und optimale Dämpferkraft Φ(y), die anhand von Gleichung (3) erhalten wird, wie zuvor beschrieben wurde, erfordert einige Modifikationen, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ω(y) zu ergeben, durch welche die vorbestimmte Dämpferkraft φ(y) des Dämpfers 206, die unterhalb einer Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ von ungefähr 2,0 m/s auf die Radmittelachse C_W wirkt, nicht verändert wird.
Wenn die Gesamtkraft F(x) + Φ₁(y), die auf die Radmittelachse C_W wirkt, eine Konstante C₁ ist, dann gilt die folgende Bedingung: F(x) + Φ₁(y) ≡ C₁ = konstant (7) durch die eine glatte, kontinuierliche und monoton zunehmende progressive, optimale und beschränkte Dämpferkraft Φ₁(y) des Dämpfers 206 als eine Funktion der Anfangsposition x₀ der Radmittelachse und der Radmittelachsengeschwindigkeit y ausgedrückt werden kann durch:
wobei x(0) = x₀ ≤ L ≤ L_MAX, ẋ(0) = U₀, ẋ(t₁) = u₂ und y = ẋ ist. F(x) ist in Gleichung (7) die Aufhängungsfederkraft der vorbestimmten Feder 204, die für eine Federauslenkung x auf die Radmittelachse C_W wirkt, C₁ ist eine konstante Gesamtkraft, die auf die Radmittelachse wirkt, und u₂ ist eine empirisch ermittelte Geschwindigkeit der Radmittelachse zu der Zeit t = t₁ > 0, welche größer als u₁ ist, aber in dessen Nähe liegt. Als ein Beispiel kann dann, wenn u₁ 2,0 m/s beträgt, u₂ 2,69 m/s betragen.
Die Geschwindigkeit u₂ wird empirisch derart ermittelt, dass der Übergang von der vorbestimmten Dämpferkraft φ(y) bei einer Geschwindigkeit u₁ zu der progressiven, optimalen und beschränkten Dämpferkraft Φ₁(y) bei einer Geschwindigkeit u₂ eine Dämpfungskraft ist, die durch eine Dämpfungskraft-Übergangsfunktion erzeugt wird. In der Praxis ist die Dämpfungskraft-Übergangsfunktion von u₁ bis u₂ glatt, kontinuierlich und monoton zunehmend, und sie nähert sich vorzugsweise einer Stufenfunktion an. Je näher u₂ bei u₁ liegt, umso besser ist die Annäherung an eine Stufenfunktion, und umso niedriger ist die Gesamtlast an der gefederten Masse 202. u₂ sollte jedoch nicht zu nahe bei u₁ gewählt werden, um eine abrupte Änderung in der Ereignisdämpfungsfunktion Ω(y) zu vermeiden (was später beschrieben werden soll), die wiederum die Lasten an der gefederten Masse 202 für kleinere Schlaglöcher als das Schlagloch eines ”harten Ereignisses” erhöhen kann.
Somit weist die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ω(y) als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit die folgende Form auf:
wobei step eine Dämpfungskraft-Übergangsfunktion mit einem glatten, kontinuierlichen und monoton zunehmenden Übergang von φ(y) bei der Geschwindigkeit u₁ zu Φ₁(y) bei der Geschwindigkeit u₂ ist. In der Praxis wird die Haversine-Stufenfunktion mit einem kubischen Polynom, die in der Technik wohlbekannt ist, vorzugsweise als die Dämpfungskraft-Übergangsfunktion verwendet.
Eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ψ(v) kann als eine Funktion der Dämpfergeschwindigkeit v ausgedrückt werden durch: Ψ(v) = Ω(y = v/r) / r. (10) Die konstante Gesamtkraft C₁ (oder konstante Beschleunigung C = C₁/m) wird unter Verwendung der nachfolgenden Prozedur durch den Algorithmus 700 von 7A ermittelt, wobei die Bewegungsgleichung von Gleichung (1) in Verbindung mit Gleichung (9) für ein vorbestimmtes u₂ numerisch gelöst wird, und es wird eine Minimierung der Last an der gefederten Masse für eine Zeit, bei der ẋ = 0 ist, ermittelt, welche C₁ entspricht:
Bei Block 702 werden die Gleichungen (2) bis (4) verwendet, um F(L) für den Fall einer progressiven, optimalen und unbeschränkten Dämpferkraft zu ermitteln, wie zuvor beschrieben wurde.
Als Nächstes wird F(L) bei Block 704 über einen empirisch ermittelten Bereich variiert, um ein C_1MAX und ein C_1MIN zu erhalten, indem F(L) beispielsweise um plus und minus 10% variiert wird, um C_1MAX = F(L) + 0,1 F(L) und C_1MIN = F(L) – 0,1F(L) zu erhalten.
Als Nächstes wird bei Block 706 eine Tabelle der Variation von F(L) von Block 704 erzeugt, die aus q Werten besteht, wobei der erste Eintrag als C₁₁ = C_1MAX bezeichnet wird, der letzte Wert als C_1q = C_1MIN bezeichnet wird, ein beliebiger Eintrag als C_ij bezeichnet wird und benachbarte Werte um einen empirisch ermittelten Betrag separiert sind, beispielsweise um 50 N.
Bei Block 708 wird jeder Wert in der Tabelle von Block 706 beginnend mit C₁₁ = C_1MAX und endend mit C_1q = C_1MIN gleich – mẍ in Gleichung (1) gesetzt und unter Verwendung von Gleichung (1) in Verbindung mit Gleichung (9) unter Verwendung eines speziellen u₂ für die Zeit numerisch aufgelöst, zu der ẋ = 0 oder y = 0 (d. h. y = ẋ) ist, zu welcher Zeit x der Hublänge der Radbaugruppe entspricht und F(x) der Last an der gefederten Masse 202 bei einem vollständigen Einfedern für diesen Wert entspricht.
Bei einer ersten Alternative, die Block 708 folgt, wird der aufgelöste Wert, der einer minimalen Last an der gefederten Masse 202 bei dem vollständigen Einfedern entspricht, bei Block 710 als C₁ bezeichnet, und die Hublänge x, die für diesen Eintrag ermittelt wird, ist die ermittelte Hublänge L ≤ L_MAX, für die F(L) anhand der Graphik der Aufhängungsfederkraft F(x) über der Federauslenkung x für die vorbestimmte Feder 204 (d. h. anhand von 3) ermittelt werden kann.
Bei einer zweiten Alternative, die Block 708 folgt, wird die Last an der gefederten Masse 202 bei dem vollständigen Einfedern bei Block 712 für jeden Wert in der Tabelle von Block 706 beginnend mit C₁₁ = C_1MAX und endend mit C_1q = C_1MIN über C₁ (oder C, wobei C = C₁/m ist) aufgetragen, wobei der Punkt an den Funktionsgraphen, an dem eine minimale Last an der gefederten Masse 202 bei dem vollständigen Einfedern auftritt, C₁ bestimmt, und die Hublänge x, die für diesen Eintrag ermittelt wird, ist die ermittelte Hublänge L ≤ L_MAX, für die F(L) anhand der Graphik der Aufhängungsfederkraft F(x) über der Federauslenkung x der vorbestimmten Feder 204 (d. h. anhand von 3) erhalten werden kann.
7B zeigt ein Beispiel einer Graphik 740 von beispielhaften Funktionsgraphen gemäß dem Algorithmus von 7A, wobei C = C₁/m und beispielsweise m = 55,5 kN ist. Für den Funktionsgraphen 742 wird dann, wenn u₂ = 2,31 m/s ist, C₁ bei dem Punkt 742a gefunden, bei dem C = 108,1 m/s² und L = 0,080 m ist. Für den Funktionsgraph 744 wird dann, wenn u₂ = 2,69 m/s ist, C₁ bei dem Punkt 744a gefunden, bei dem C = 110,2 m/s² und L = 0,081 m ist. Für den Funktionsgraphen 746 wird dann, wenn u₂ = 3,08 m/s ist, C₁ bei dem Punkt 746a gefunden, bei dem C = 113,4 m/s² und L = 0,081 m ist. Andere Funktionsgraphen für ein anderes u₂ würden auf eine ähnliche Weise evaluiert werden.
Wenn x₀, r, V₀ oder U₀, die Masse m der Radbaugruppe und C₁ gegeben sind, kann die Aufhängungsfederkraft
der vorbestimmten Feder 204 nun für ein beliebiges y ≥ u₂ anhand des Funktionsgraphen der Aufhängungsfederkraft über der Auslenkung für die vorbestimmte Feder ermittelt werden, wie beispielsweise anhand des Funktionsgraphen von 3. Die progressive, optimale und beschränkte Dämpferkraft Φ₁(y) kann anschließend für ein beliebiges y ≥ u₂ erhalten werden. Somit kann dann, wenn φ(y), die Dämpfungskraft-Übergangsfunktion step und die progressive, optimale und beschränkte Dämpferkraft Φ₁(y) bekannt sind, die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ω(y) von Gleichung (9) als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit y für ein beliebiges y erhalten werden, wobei 0 ≤ y ≤ U₀ ist, wodurch die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ψ(v) von Gleichung (10) als eine Funktion der Dämpfergeschwindigkeit v für ein beliebiges v erhalten werden kann, wobei 0 ≤ v ≤ V₀ ist.
7C ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus 750 für eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ω(y). Der Algorithmus 750 beginnt bei Block 752 und schreitet anschließend zu Block 754 voran, bei dem vorbestimmten Parameter erhalten werden. Die vorbestimmten Parameter umfassen, die Masse m der Radbaugruppe 216, L_MAX, r, die vorbestimmt Feder 204, U₀ oder V₀, die Dämpfungskraft-Übergangsfunktion step, φ(y), u₁ und x₀, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 756, bei dem C₁ und u₂ ermittelt werden, wie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 758, bei dem die progressive, optimale und beschränkte Dämpferkraft Φ₁(y) als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit berechnet wird, wie zuvor beschrieben wurde, und die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ω(y) wird als eine Funktion der Radmittelachsengeschwindigkeit anhand von Gleichung (9) ermittelt. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 760, bei dem die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ψ(v) als eine Funktion der Dämpfergeschwindigkeit anhand von Gleichung (10) ermittelt wird. Die Steuerung gelangt anschließend zu Block 762, bei dem der Algorithmus 750 endet.
8 ist eine Graphik 800 der Dämpferkraft über der Dämpfergeschwindigkeit für das repräsentative Kraftfahrzeug von 3, die einen ersten Funktionsgraphen 802 eines Dämpfens für einen herkömmlichen passiven Dämpfer und einen zweiten Funktionsgraphen 804 einer progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfung zeigt. In 8 ist m = 55,5 kg, r = 0,65, C₁ = F(L) = 6116 N, C = 110,2 m/sec², L = 0,081 m, v₁ = 1,3 m/s, v₁ = 1,75 m/s und V₀ = 2,7 m/s. Die vorbestimmte Dämpferkraft φ(y) wird durch den Funktionsgraphenabschnitt 806 des Funktionsgraphen 802 bestimmt, der sich von dem Ursprung, Punkt 808, bis zu dem Punkt 810 erstreckt, bei dem Dämpfergeschwindigkeit v₁ 1,3 m/s beträgt und die Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ 1,3/0,65 = 2,0 m/s beträgt. Der vierte Funktionsgraph 814 ist die Übergangsfunktion step von Gleichung (9) von dem Punkt 810 bis zu dem Punkt 812, bei dem die Dämpfergeschwindigkeit v₂ 1,75 m/s beträgt und die Radmittelachsengeschwindigkeit u₂ 1,75/0,65 = 2,69 m/s beträgt. Die Geschwindigkeit u₂ wird ermittelt, wie zuvor beschrieben wurde. Die zuvor erwähnte Haversine-Stufenfunktion mit einem kubischen Polynom wird als die Übergangsfunktion von dem Punkt 810 zu dem Punkt 812 verwendet.
9 ist eine Graphik 900 der Zeit über der gesamten Aufhängungslast für das repräsentative Kraftfahrzeug von 3, die einen ersten Funktionsgraphen 902 einer simulierten Aufhängungslast mit einer herkömmlichen passiven Dämpfung, einen zweiten Funktionsgraphen 904 einer simulierten Aufhängungslast mit einer progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfung und einen dritten Funktionsgraphen 906 einer simulierten Aufhängungslast mit einer progressiven, optimalen und unbeschränkten Dämpfung zeigt. Der Punkt 908 zeigt die experimentelle Spitzen-Gesamtaufhängungslast unter Verwendung eines herkömmlichen Dämpfers aus dem Stand der Technik. Punkt 910 zeigt die experimentelle Spitzen-Gesamtaufhängungslast unter Verwendung der progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfung von Gleichung (9).
10 ist eine Diagrammansicht 1000 eines Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems anhand eines Modells für ein Viertel eines Kraftwagen im Gleichgewicht (nominelle Trimmung), wie es typischerweise in der Technik verwendet wird und Beziehungen, wie sie teilweise in 2 dargestellt sind, der vorbestimmten gefederten Masse M 202 (d. h. der Fahrzeugkarosserie), der vorbestimmten ungefederten Masse m 216 (d. h. der Radbaugruppe), der nichtlinearen vorbestimmten ersten Feder 204, des nichtlinearen Dämpfers 206 (d. h. eines Stoßdämpfers usw.), eines Einfederungsdämpfers 208, einer nichtlinearen vorbestimmten zweiten Feder 1002 (d. h. des Reifens), wobei F_T(x) die Reifenfederkraft aufgrund der Kompressibilität des Reifens ist, welche auf die vorbestimmte ungefederte Masse m 216 wirkt, und des vorbestimmten Straßenprofils 1004 (d. h. der Schlaglöcher) darstellt. Die Auslenkung x₂ der Karosserie 202 wird bezogen auf die Gleichgewichtsposition 1006 gemessen, und die Auslenkung x_g der Straßenstörung (d. h. des Schlaglochs) 1008 wird bezogen auf die Gleichgewichtsposition 1010 gemessen.
Das vorbestimmte Straßenprofil 1004 besteht aus einer Vielzahl von Schlaglöchern unterschiedlicher Größe, wobei ein Schlagloch einer gegebenen Größe eine gegebene anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit oder anfängliche Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit für eine vorbestimmte Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs erzeugt, beispielsweise 25 mph (40,23 km/h), wie zuvor beschrieben wurde. Jedem Schlagloch von der Vielzahl von Schlaglöchern mit unterschiedlicher Größe kann beispielsweise ein diskreter Skalierungsfaktor, der seiner Härte entspricht, und eine anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit oder anfängliche Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit zugewiesen werden, die es für eine vorbestimmte Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs erzeugt, wie beispielsweise 25 mph (40,23 km/h). Tabelle 1 ist ein Beispiel einer solchen Schlaglochskalierung und von anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten, wobei jede anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit jeweils einer entsprechenden anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit dividiert durch das Verhältnis r gleich ist, wie zuvor beschrieben wurde, wobei beispielsweise r = 0,68 ist. Tabelle 1

Schlagloch Schlagloch-Skalierungsfaktor anfängliche Spitzen-Dämpfergeschwindigkeit, V₀ (m/s)

1 1 3,0

2 0,8 2,7

3 0,75 2,5

4 0,6 2,2

5 0,5 1,8

6 0,4 1,5
Die Bewegungsgleichungen, welche die Dynamik des Modells für das Viertel eines Kraftwagens beschreiben, weisen die folgende Form auf: mẍ = –F(x – x₂) – Ω₁(ẋ – ẋ₂) – mg – F_T(x – x_g), x(0) = x₀, ẋ(0) = U₀ (11) Mẍ₂ = F(x – x₂) + Ω₁(ẋ – ẋ₂) – Mg, x(0) = x₀, ẋ(0) = U₀ (12) Load = F(x – x₂) – Ω₁(ẋ – ẋ₂) (13) wobei die Last an der gefederten Masse M als ”Load” bezeichnet wird. Ω₁ repräsentiert eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion für ein vorbestimmtes Schlagloch, das zu einer vorbestimmten anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ führt. Ω₁ wird durch die Lösung der Gleichungen 11 bis 13 durch die Anforderung ermittelt, dass die Last an der gefederten Masse M, ”Load”, minimiert werden soll. Anders als bei der Auflösung nach Ω, wie sie durch Gleichung 9 für die Bewegungsgleichungen unter Verwendung des 1DOF-Kraftfahrzeug-Aufhängungsmodells gegeben ist, ist eine analytische Auflösung nach Ω₁ jedoch nicht verfügbar. Numerische Optimierungstechniken, wie sie in der Technik wohlbekannt sind, werden verwendet, um Ω₁ für ein vorbestimmtes Schlagloch zu ermitteln, das zu einer vorbestimmten anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ führt. Für eine zeiteffektive numerische Optimierung, die zu einer schnellen Konvergenz für die Auflösung nach Ω₁ führt, wird die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ω mit derselben vorbestimmten anfänglichen Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit U₀ wie Ω₁ in den Gleichungen 11 bis 13 als eine anfängliche Ereignisdämpfungsfunktion Ω₁ verwendet. Beispiele der progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktionen, die auf diese Weise für das Modell für ein Viertel eines Kraftwagens erhalten werden, sind in 15 dargestellt.
11 ist ein beispielhaftes Diagramm 1100 von Schlaglöchern 1102, 1104 und 1106 sowie entsprechenden Größen, wobei die Linie 1108 eine ebene, flache Straßenoberfläche darstellt. Die Schlaglöcher 1102, 1104 und 1106 entsprechen den Schlagloch-Skalierungsfaktoren von 1, 0,8 bzw. 0,6 von Tabelle 1.
12 ist eine Graphik 1200 eines Funktionsgraphen 1202 einer Reifen-Federnormalkraft über der Auslenkung der Radmittelachse für ein repräsentatives Kraftfahrzeug. Negative Kräfte bezeichnen eine Reifenkompression, und negative Distanzen bezeichnen Distanzen unterhalb der Gleichgewichtsposition 1010.
13A ist ein Flussdiagramm 1300 eines Algorithmus, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells zu erhalten.
Der Algorithmus startet bei Block 1302 und schreitet zu Block 1304 voran. Bei Block 1304 wird ein Schlagloch gewählt, wodurch eine anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit ermittelt wird, wie sie beispielsweise in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Steuerung gelangt von Block 1304 zu Block 1306, bei dem eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion für das ausgewählte Schlagloch und die ausgewählte anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit unter Verwendung des 1DOF-Kraftfahrzeug-Aufhängungssystemmodells ermittelt wird, wie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerung gelangt von Block 1306 zu Block 1308, wobei dann, wenn ein anderes Schlagloch ausgewählt werden soll, die Steuerung zu Block 1304 gelangt. Ansonsten gelangt die Steuerung zu Block 1310, bei dem eine untere Hüllkurve erhalten wird, wie unten unter Bezugnahme auf 14 beschrieben wird, wonach eine progressive, optimale Ereignisdämpfungsfunktion gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Die Steuerung gelangt von Block 1312 zu Block 1314, bei dem der Algorithmus endet.
13B ist ein Flussdiagramm 1350 eines Algorithmus, um eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß einem am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens zu erhalten.
Der Algorithmus startet bei Block 1352 und schreitet zu Block 1354 voran. Bei Block 1354 wird ein Schlagloch ausgewählt, wodurch eine anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit ermittelt wird, wie sie beispielweise in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Steuerung gelangt von Block 1354 zu Block 1356, bei dem eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion für das ausgewählte Schlagloch und die ausgewählte anfängliche Spitzen-Radmittelachsengeschwindigkeit unter Verwendung des Modells für ein Viertel eines Kraftwagens ermittelt wird, wie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerung gelangt von Block 1356 zu Block 1358, wobei dann, wenn ein anderes Schlagloch ausgewählt werden soll, die Steuerung zu Block 1354 gelangt. Ansonsten gelangt die Steuerung zu Block 1360, bei dem eine untere Hüllkurve erhalten wird, wie unten unter Bezugnahme auf 15 beschrieben wird, wonach eine progressive, optimale Ereignisdämpfungsfunktion gemäß einem am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Die Steuerung gelangt von Block 1362 zu Block 1364, bei dem der Algorithmus endet.
14 ist ein Beispiel einer Graphik 1400 der Dämpferkraft über der Dämpfergeschwindigkeit, welche die Konstruktion der unteren Hüllkurve 1402 gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells darstellt.
Die untere Hüllkurve 1402 in Verbindung mit der vorbestimmten Dämpferkraft φ(y) von 8, die durch den Funktionsgraphenabschnitt 806 des Funktionsgraphen 802 bestimmt wird, der sich von dem Ursprung, Punkt 808, bis zu dem Punkt 810 erstreckt, an dem die Dämpfergeschwindigkeit v₁ 1,3 m/s beträgt und die Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ 1,3/0,65 = 2,0 m/s beträgt, wie zuvor beschrieben wurde, erzeugt die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Funktionsgraphen 1404, 1406, 1408 und 1410 sind progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktionen, die unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen 1DOF-Systemmodells mit anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten von 3,5 m/s, 2,7 m/s, 2,0 m/s bzw. 1,5 m/s an den Punkten 1412, 1414, 1416 bzw. 1418 erzeugt werden. Die untere Hüllkurve 1402 wird erzeugt, indem eine Kurve konstruiert wird, die durch die anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten an den Punkten 1412, 1414, 1416 bzw. 1418 verläuft und sich von dem Punkt 1412 bis zu dem Punkt 1420 erstreckt, an dem die Dämpfergeschwindigkeit 1,3 m/s beträgt. Die untere Hüllkurve 1402 wird mit der vorbestimmten Dämpferkraft φ(y) von 8 verbunden, wie zuvor beschrieben wurde, wodurch die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
15 ist ein Beispiel einer Graphik 1500 der Dämpferkraft über der Dämpfergeschwindigkeit, welche die Konstruktion der unteren Hüllkurve 1502 gemäß dem am meisten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftfahrzeugs darstellt.
Die untere Hüllkurve 1502 in Verbindung mit der vorbestimmten Dämpferkraft φ(y) von 8, die durch den Funktionsgraphenabschnitt 806 des Funktionsgraphen 802 bestimmt ist, der sich von dem Ursprung, Punkt 808, zu Punkt 810 erstreckt, bei dem die Dämpfergeschwindigkeit v₁ 1,3 m/s beträgt und die Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ 1,3/0,65 = 2,0 m/s beträgt, wie zuvor beschrieben wurde, erzeugt die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Funktionsgraphen 1504, 1506, 1508, 1510 und 1512 sind progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktionen, die unter Verwendung des nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens mit anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten von 2,7 m/s, 2,5 m/s, 2,2 m/s, 1,8 m/s bzw. 1,5 m/s an den Punkten 1514, 1516, 1518, 1520 bzw. 1522 erzeugt werden. Die untere Hüllkurve 1502 wird erzeugt, indem ein Kurve konstruiert wird, die durch die anfänglichen Spitzen-Dämpfergeschwindigkeiten an den Punkten 1514, 1516, 1518, 1520 bzw. 1522 verläuft und sich von dem Punkt 1514 bis zu dem Punkt 1524 erstreckt, an dem die Dämpfergeschwindigkeit 1,3 m/s beträgt. Die untere Hüllkurve 1502 wird mit der vorbestimmten Dämpferkraft φ(y) von 8 verbunden, wie zuvor beschrieben wurde, wodurch die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
16A ist eine Graphik 1600 der Kraft über der Zeit, die einen ersten Funktionsgraphen 1602 der Aufhängungslast, einen zweiten Funktionsgraphen 1604 der Dämpferkraft und einen dritten Funktionsgraphen 1606 der Gesamtkraft eines herkömmlichen passiven Dämpfungssystems gemäß dem Stand der Technik zeigt, wobei die Spitzen-Gesamtkraft an dem Punkt 1608 aufgrund des Schlaglochs 1 von Tabelle 1 ungefähr 55 kN beträgt.
16B ist eine Graphik 1650 der Kraft über der Zeit, die einen ersten Funktionsgraphen 1652 der Aufhängungslast, einen zweiten Funktionsgraphen 1654 der Dämpferkraft und einen dritten Funktionsgraphen 1656 der Gesamtkraft für eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Spitzen-Gesamtkraft an dem Punkt 1658 aufgrund des Schlaglochs 1 von Tabelle 1 ungefähr 34 kN beträgt.
Wie hierin verwendet, ist mit dem Ausdruck einer ”konstanten Gesamtkraft”, wie er für die Kraft gilt, die gemeinsam durch die Feder und den Dämpfer, die auf die Radbaugruppe während des Einfederns wirken, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geschaffen wird, eine Kraft im Allgemeinen in der Nähe davon gemeint, dass sie konstant ist, was umfasst, dass sie exakt konstant ist, d. h. dass sie im Wesentlichen oder wesentlich konstant ist.
Die vorliegende Erfindung kann implementiert werden, indem das Dämpfungsansprechen eines beliebigen geeigneten Dämpfers eingestellt wird, der auf die erhaltene progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion anspricht, wie etwa als ein bevorzugtes Beispiel durch ein Anpassen des Dämpfers, der in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 12/238,078 offenbart ist, die am 25. September 2008 für die Erfinder William Golpe, Chandra S. Namuduri, Walter Cwycyshyn und Nikolai K. Moshchuk eingereicht wurde, wobei die Offenbarung dieser Patentanmeldung hierdurch durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist, oder durch ein nicht einschränkendes weiteres Beispiel, den Dämpfer, der in dem US-Patent 5,706,919 offenbart ist, das am 13. Januar 1998 für Kruckemeyer et al. an den Rechtsinhaber der vorliegenden Anmeldung erteilt wurde, wobei die Offenbarung dieses Patents hierdurch durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist.
Anhand der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Synthese einer nichtlinearen Kompressionsdämpfungskurve für eine effektivere Steuerung des Dämpfungsverhaltens während des Fahrens über Straßen ermöglicht, die maximale Radauslenkungen erzeugen, während eine gute Fahrqualität auf normalen Straßen aufrecht erhalten wird. Vorteilhafterweise schafft die vorliegende Erfindung: 1) eine progressive Dämpfung (durch Simulation und Fahrzeugtests), die ein effektives Verfahren zum Verringern der strukturellen Rast und des Radhubs bei einer Vielzahl von Ereignissen mit hoher Radgeschwindigkeit (wie beispielsweise Schlaglöchern) ist; und 2) einen analytischen Ansatz basierend auf dem nichtlinearen mechanischen Systemmodell für ein Viertel eines Kraftwagens, das verwendet werden kann, um die optimale Kompressionsdämpfungskurve zu erzeugen, die anschließend für die Fahrzeugproduktion abgestimmt werden kann.
Für Fachleute, welche diese Erfindung betrifft, kann die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform einer Änderung oder Modifikation unterworfen sein. Eine solche Änderung oder Modifikation kann ausgeführt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt sein soll.
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

US 5467971 [0005]
EP 1569810 B1 [0010, 0011]
US 5706919 [0108]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JSAE 9306714 der Japan Society of Automotive Engineers ”A study of ride improvement of the bus”, von Miyazaki, Kiyoaki, Yasai, Hirofumi, JSAE Autumn Convention Nagoya, Japan, 19.–21. Okt. 1993 [0013]
SAE 2006-01-1984 [0014]

Claims

Verfahren zum Schaffen eines progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfungsansprechens eines Dämpfers für eine Radbaugruppe bezogen auf eine gefederte Karosserie, welches auf eine Vielzahl von Einfederungsereignissen basierend auf einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion anwendbar ist, die Schritte umfassend, dass: ein erster Funktionsgraph einer ersten Dämpferkraft für ein Einwirken auf eine Radmittelachse einer Radbaugruppe ermittelt wird, der für Radmittelachsengeschwindigkeiten unterhalb von im Wesentlichen einer vorbestimmten Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ anwendbar ist; für jedes Einfederungsereignis von der Vielzahl von Einfederungsereignissen ein zweiter Funktionsgraph einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion erhalten wird, die anhand zumindest einer vorbestimmten Bewegungsgleichung der Radmittelachse erzeugt wird, wobei Bedingungen, die auf die zumindest eine vorbestimmte Gleichung angewendet werden, keine anfänglichen auf die Radbaugruppe wirkenden äußeren Kräfte, eine Anfangsauslenkung x₀ der Radmittelachse, wenn die Anfangsgeschwindigkeit der Radbaugruppe U₀ ist, und eine auf die Radmittelachse wirkende Gesamtkraft umfassen, die während einer Verlangsamung der Radmittelachse von der Geschwindigkeit U₀ auf eine vorbestimmte Radmittelachsengeschwindigkeit u₂ im Wesentlichen konstant ist, wobei die im Wesentlichen konstante Gesamtkraft mit einer ermittelten Hublänge der Radmittelachse derart in Beziehung steht, dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der ermittelten Hublänge befindet, die Geschwindigkeit der Radbaugruppe Null ist, die erste Dämpferkraft Null ist und die Aufhängungsfeder um die ermittelte Hublänge komprimiert ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft gleich der im Wesentlichen konstanten Gesamtkraft ist, und dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der Auslenkung x₀ befindet, die Geschwindigkeit der Radbaugruppe U₀ ist und die Aufhängungsfeder um x₀ komprimiert ist; eine untere Hüllkurve erhalten wird, die für jedes Einfederungsereignis in dem zweiten Funktionsgraphen durch die Anfangsgeschwindigkeit der Radmittelachse verläuft; die untere Hüllkurve mit dem ersten Funktionsgraphen kombiniert wird, um die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion zu erhalten, die auf die Vielzahl von Einfederungsereignissen anwendbar ist; und das Dämpfungsansprechen des Dämpfers in Ansprechen auf die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei u₁ im Wesentlichen gleich 2,0 m/s ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsgleichungen anhand eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells mit einem Freiheitsgrad abgeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine erste Geschwindigkeit der Radbaugruppe als u₁ definiert ist und eine zweite Geschwindigkeit des Rades als u₂ definiert ist, wobei u₂ > u₁ ist und wobei eine zweite Dämpferkraft als Φ₁(y) definiert ist und die Aufhängungsfederkraft als F(x) definiert ist, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst, dass: Parameter ermittelt werden, die umfassen: eine Masse m der Radbaugruppe; eine Anfangsgeschwindigkeit U₀ der Radbaugruppe; und eine Position x₀ der Radbaugruppe relativ zu der vorbestimmten Referenz, bei der sie sich mit U₀ bewegt; wobei
und wobei für eine beliebige Geschwindigkeit y der Radbaugruppe relativ zu der vorbestimmten Referenz, wobei y ≥ u₂ ist, die Parameter in Beziehung stehen durch:
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein glatter und kontinuierlicher Dämpfungskraftübergang zwischen der ersten Dämpferkraft bei der ersten Geschwindigkeit u₁ der Radbaugruppe und der zweiten Dämpferkraft bei der zweiten Geschwindigkeit u₂ der Radbaugruppe geschaffen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion des Dämpfers als Ω(y) definiert ist und die Form aufweist:
wobei step eine Dämpfungskraft-Übergangsfunktion mit einem glatten und kontinuierlichen Übergang von φ(y) bei der Geschwindigkeit u₁ zu Φ₁(y) bei der Geschwindigkeit u₂ ist; und wobei für ein vorbestimmtes Verhältnis r, so dass y = v/r und v eine Geschwindigkeit des Dämpfers relativ zu der vorbestimmten Referenz ist, eine progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion Ψ(v) als eine Funktion der Dämpfergeschwindigkeit v durch die Beziehung Ψ(v) = Ω(y – v/r) / r gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei x die Position der Radbaugruppe relativ zu der vorbestimmten Referenz ist und x = y ist; und wobei die vorbestimmte im Wesentlichen konstante Gesamtkraft C₁ für ein beliebiges y ≥ u₂ ermittelt wird, die Schritte umfassend, dass: eine Gleichung einer Bewegung der Radbaugruppe relativ zu der gefederten Masse für einen vorbestimmten Bereich von Lasten an der gefederten Masse in Verbindung mit Ω(y) für ein ermitteltes u₂ numerisch gelöst wird, wobei die Gleichung der Bewegung mẍ + F(x) + Φ(ẋ) = 0, x(0) = x₀, ẋ(0) = U₀ umfasst; und eine Minimierung der Last an der gefederten Masse für eine Zeit, bei der ẋ = 0 ist, ermittelt wird, welche C₁ entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei u₁ im Wesentlichen gleich 2,0 m/s ist.
Verfahren zum Schaffen eines progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfungsansprechens eines Dämpfers für eine Radbaugruppe bezogen auf eine gefederte Karosserie, da für eine Vielzahl von Einfederungsereignissen basierend auf einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion anwendbar ist, die Schritte umfassend, dass: ein erster Funktionsgraph einer ersten Dämpferkraft für ein Einwirken auf eine Radmittelachse einer Radbaugruppe ermittelt wird, der für Radmittelachsengeschwindigkeiten unterhalb von im Wesentlichen einer vorbestimmten Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ anwendbar ist; für jedes Einfederungsereignis von der Vielzahl von Einfederungsereignissen ein zweiter Funktionsgraph einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion erhalten wird, die anhand von Bewegungsgleichungen eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells mit einem Freiheitsgrad für die Radmittelachse erzeugt wird, wobei Bedingungen, die auf die Gleichungen angewendet werden, keine anfänglichen auf die Radbaugruppe wirkenden äußeren Kräfte, eine Anfangsauslenkung x₀ der Radmittelachse, wenn die Anfangsgeschwindigkeit der Radbaugruppe U₀ ist, und eine auf die Radmittelachse wirkende Gesamtkraft umfassen, die während einer Verlangsamung der Radmittelachse von der Geschwindigkeit U₀ auf eine vorbestimmte Radmittelachsengeschwindigkeit u₂ im Wesentlichen konstant ist, wobei die im Wesentlichen konstante Kraft mit einer ermittelten Hublänge der Radmittelachse derart in Beziehung steht, dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der ermittelten Hublänge befindet, die Geschwindigkeit der Radbaugruppe Null ist, die erste Dämpferkraft Null ist und die Aufhängungsfeder um die ermittelte Hublänge komprimiert ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft gleich der im Wesentlichen konstanten Gesamtkraft ist, und dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der Auslenkung x₀ befindet, die Geschwindigkeit der Radbaugruppe U₀ ist und die Aufhängungsfeder um x₀ komprimiert ist; eine untere Hüllkurve erhalten wird, die für jedes Einfederungsereignis in dem zweiten Funktionsgraph durch die Anfangsgeschwindigkeit der Radmittelachse verläuft; die untere Hüllkurve mit dem ersten Funktionsgraph kombiniert wird, um die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion zu erhalten, die auf die Vielzahl der Einfederungsereignisse anwendbar ist; und das Dämpfungsansprechen des Dämpfers in Ansprechen auf die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion eingestellt wird.
Verfahren zum Schaffen eines progressiven, optimalen und beschränkten Dämpfungsansprechens eines Dämpfers für eine Radbaugruppe bezogen auf eine gefederte Karosserie, welches auf eine Vielzahl von Einfederungsereignissen basierend auf einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion anwendbar ist, die Schritte umfassend, dass: ein erster Funktionsgraph einer ersten Dämpferkraft für ein Einwirken auf eine Radmittelachse einer Radbaugruppe ermittelt wird, der für Radmittelachsengeschwindigkeiten unterhalb von im Wesentlichen einer vorbestimmten Radmittelachsengeschwindigkeit u₁ anwendbar ist; für jedes Einfederungsereignis von der Vielzahl der Einfederungsereignisse ein zweiter Funktionsgraph einer progressiven, optimalen und beschränkten Ereignisdämpfungsfunktion erhalten wird, die anhand von Bewegungsgleichungen eines nichtlinearen mechanischen Systemmodells für ein Viertel eines Kraftwagens für die Radmittelachse erzeugt wird, wobei Bedingungen, die auf die Gleichungen angewendet werden, keine anfänglichen auf die Radbaugruppe wirkenden äußeren Kräfte, eine Anfangsauslenkung x₀ der Radmittelachse, wenn die Anfangsgeschwindigkeit der Radbaugruppe U₀ ist, und eine auf die Radmittelachse wirkende Gesamtkraft umfassen, die während einer Verlangsamung der Radmittelachse von der Geschwindigkeit U₀ auf eine vorbestimmte Radmittelachsengeschwindigkeit u₂ im Wesentlichen konstant ist, wobei die im Wesentlichen konstante Kraft mit einer ermittelten Hublänge der Radmittelachse derart in Beziehung steht, dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der ermittelten Hublänge befindet, die Geschwindigkeit der Radbaugruppe Null ist, die erste Dämpferkraft Null ist und die Aufhängungsfeder um die ermittelte Hublänge komprimiert ist, wodurch die Aufhängungsfederkraft gleich der im Wesentlichen konstanten Gesamtkraft ist, und dass dann, wenn sich die Radmittelachse bei der Auslenkung x₀ befindet, die Geschwindigkeit der Radbaugruppe U₀ ist und die Aufhängungsfeder um x₀ komprimiert ist; eine untere Hüllkurve erhalten wird, die für jedes Einfederungsereignis in dem zweiten Funktionsgraph durch die Anfangsgeschwindigkeit der Radmittelachse verläuft; die untere Hüllkurve mit dem ersten Funktionsgraph kombiniert wird, um die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion zu erhalten, die auf die Vielzahl der Einfederungsereignisse anwendbar ist; und das Dämpfungsansprechen des Dämpfers in Ansprechen auf die progressive, optimale und beschränkte Ereignisdämpfungsfunktion eingestellt wird.