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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeuge und bezieht sich insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Ein typisches Kraftfahrzeug weist vier Räder und ein Aufhängungssystem auf, wobei die Karosserie des Kraftfahrzeugs auf jedem Rad durch eine Feder abgestützt ist. Während eines Abbiegemanövers des Kraftfahrzeugs fallen die Räder des Kraftfahrzeugs in eine von zwei Gruppen – die Räder sind entweder voreilende Räder oder nacheilende Räder. Die voreilenden Räder sind die Räder, die am äußeren Radius der Kurve angeordnet sind und die nacheilenden Räder sind die Räder, die im inneren Radius der Kurve angeordnet sind.
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Wenn ein Kraftfahrzeug in eine Kurve einfährt, beginnt die Karosserie des Kraftfahrzeugs sich von der Richtung der Kurve wegzuneigen. Während einer Rechtskurve neigt sich beispielsweise die Karosserie des Kraftfahrzeugs nach links. Eine solche Neigung erhöht die Kraft, die auf die Federn der voreilenden Räder wirkt, was verursacht, dass sie sich zusammendrücken und Energie speichern.
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Eine solche Neigung hat den entgegengesetzten Effekt auf die Federn der nacheilenden Räder. Die Neigung der Karosserie in Richtung der voreilenden Räder verringert das Gewicht, das auf den Federn der nacheilenden Räder ruht, was ermöglicht, dass sie sich ausdehnen und einiges oder alles der Energie, die sie gespeichert hatten, in Abhängigkeit von der Dynamik der Kurve (d. h. der Geschwindigkeit, des Richtungsänderungswinkels usw.) freisetzen. Diese Freisetzung der Energie trägt zu den Kräften bei, die bereits auf das Fahrzeug wirken, wie z. B. Zentrifugalkraft, Schwerkraft und andere dynamische Kräfte, und kann verursachen, dass sich die nacheilenden Räder vom Boden abheben (hier als ”Radhub”-Ereignis bezeichnet).
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In der Vergangenheit wurden verschiedene Lösungen übernommen, um das Auftreten eines Radhubereignisses zu verhindern. Einige Kraftfahrzeuge sind beispielsweise mit einem System ausgestattet, das dazu ausgelegt ist, die Bremsen automatisch nur auf einige Räder des Fahrzeugs anzuwenden, wenn eine dynamische Bedingung detektiert wird, die Gierinstabilitäten hervorruft, die möglicherweise zu einem Radhubereignis führen können. Beispielsweise ist es aus der
DE 197 51 867 A1 bekannt, eine dynamische Bedingung eiens Fahrzeugs zu erfassen und die dynamische Bedingung mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Aufgrund des Vergleichs wird erkannt, ob das kurveninnere Rad eines Fahrzeugs vom Boden abhebt. In diesem Fall wird ein Bremseneingriff, ein Motoreingriff oder ein Eingriff an den Fahrwerksaktuatoren durchgeführt. Eine Verriegelung der Radaufhängung ist nicht vorgesehen. Solche Bremssysteme bringen ein Gierung hervorrufendes Drehmoment auf das Kraftfahrzeug auf, um bestimmten Karosseriebewegungen entgegenzuwirken, die, wenn sie unkontrolliert gelassen werden, möglicherweise verursachen könnten, dass sich die nacheilenden Räder anheben. Andere Kraftfahrzeuge wurden mit Kurvenstabilisatoren ausgestattet, deren Steifigkeit automatisch erhöht werden kann, wenn eine dynamische Bedingung, die zu einer großen Karosserieseitenneigung führt, detektiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Steifigkeit der Kurvenstabilisatoren erhöht und die Karosserieseitenneigung wird vermindert. Obwohl diese Lösungen beim Verringern der Gierinstabilitäten und der Karosserieseitenneigung während eines Abbiegeereignisses angemessen sind, besteht Raum für eine Verbesserung an der direkten Seitenneigungssteuerung des ganzen Fahrzeugs.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diesen Raum zumindest teilweise zu füllen. Diese Aufgabe wird mit einem Stabilitätsverbesserungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hier werden Ausführungsformen von Stabilitätsverbesserungssystemen und Verfahren zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs offenbart.
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In einer Ausführungsform umfasst ein Stabilitätsverbesserungssystem für ein Fahrzeug mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder einen am Fahrzeug angebrachten Prozessor, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Ein Sensor ist am Fahrzeug angebracht und ist mit dem Prozessor kommunikativ gekoppelt. Der Sensor ist dazu konfiguriert, eine dynamische Bedingung des Fahrzeugs zu detektieren. Ein Verriegelungsmechanismus ist mit der Feder verbunden und ist mit dem Prozessor kommunikativ gekoppelt. Der Verriegelungsmechanismus ist dazu konfiguriert, zu verhindern, dass die Feder gespeicherte Energie freisetzt, wenn der Verriegelungsmechanismus verriegelt ist. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, die dynamische Bedingung vom Sensor zu erhalten, die dynamische Bedingung zu verwenden, um festzustellen, ob ein Radhubereignis auftritt, und einen Verriegelungsbefehl zum Verriegelungsmechanismus zu liefern, wenn der Prozessor feststellt, dass ein Radhubereignis auftritt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Stabilitätsverbesserungssystem für ein Fahrzeug mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder einen am Fahrzeug angebrachten Prozessor, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Ein Sensor ist am Fahrzeug angebracht und ist mit dem Prozessor kommunikativ gekoppelt. Der Sensor ist dazu konfiguriert, eine dynamische Bedingung des Fahrzeugs zu detektieren. Eine Datenspeichereinheit ist mit dem Prozessor kommunikativ gekoppelt. Die Datenspeichereinheit ist dazu konfiguriert, Daten in Bezug auf eine dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung zu speichern. Ein Verriegelungsmechanismus ist mit der Feder verbunden und ist mit dem Prozessor kommunikativ gekoppelt. Der Verriegelungsmechanismus ist dazu konfiguriert, zu verhindern, dass die Feder gespeicherte Energie freisetzt, wenn der Verriegelungsmechanismus verriegelt ist. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, die dynamische Bedingung vom Sensor zu erhalten, die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung von der Datenspeichereinheit zu erhalten, die dynamische Bedingung mit der dynamischen Radhubschwellenwert-Bedingung zu vergleichen und einen Verriegelungsbefehl zum Verregelungsmechanismus zu liefern, wenn der Prozessor feststellt, dass die dynamische Bedingung größer ist als die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder die Schritte des Detektierens einer dynamischen Bedingung des Fahrzeugs mit einem Sensor, des Feststellens, ob die dynamische Bedingung das Auftreten eines Radhubereignisses verursacht, mit einem Prozessor, und des Verhinderns, dass die Feder gespeicherte Energie freisetzt, wenn festgestellt wird, dass das Radhubereignis auftritt, ist jedoch nicht darauf begrenzt.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und
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1A eine schematische Ansicht ist, die eine Ausführungsform eines Stabilitätsverbesserungssystems darstellt, das in einem Fahrzeug mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder installiert ist;
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1B eine schematische Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform eines Stabilitätsverbesserungssystems darstellt, das in einem Fahrzeug mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder installiert ist;
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2 eine perspektivische Ansicht ist, die ein vereinfachtes Aufhängungssystem mit mehreren Verriegelungsmechanismen für ein Fahrzeug darstellt;
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3 eine Draufsicht des Fahrzeugs von 2 ist, das mit einem Manöver beschäftigt ist, das zu einem Radhubereignis führen kann;
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4 eine vereinfachte Vorderansicht ist, die das Aufhängungssystem von 2 ohne Verriegelungsmechanismen während des in 3 dargestellten Manövers darstellt;
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5 eine vereinfachte Vorderansicht ist, die das Aufhängungssystem von 2, das mit Verriegelungsmechanismen ausgestattet ist, während des in 3 dargestellten Manövers darstellt;
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6 eine vereinfachte Vorderansicht ist, die das Aufhängungssystem von 5 im Anschluss an die Ausführung des in 3 dargestellten Manövers darstellt; und
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7 ein Blockdiagramm ist, das die Schritte eines Verfahrens zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein verbessertes Stabilitätsverbesserungssystem und ein Verfahren zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs werden hier offenbart. Ein Verriegelungsmechanismus ist an einer Feder des Aufhängungssystems an einigen oder allen der Räder des Fahrzeugs befestigt. Der Verriegelungsmechanismus kann sehr schnell, in einigen Beispielen innerhalb Millisekunden, verriegelt werden und verhindert wiederum, dass sich die Feder ausdehnt oder anderweitig ihre gespeicherte Energie freisetzt.
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Ein Sensor ist am Fahrzeug angebracht und ist dazu konfiguriert, eine dynamische Bedingung des Fahrzeugs zu detektieren. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff ”dynamische Bedingung” auf eine Fahrzeugbewegung, einschließlich einer Bewegung des Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche und einer Bewegung der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die Räder des Fahrzeugs. Einige Beispiele umfassen die Querbeschleunigung, die Winkelbeschleunigung des Fahrzeugs und seine Neigungs- oder Seitenneigungsrate. Ein Prozessor an Bord des Fahrzeugs empfängt die dynamische Bedingung vom Sensor und ist dazu konfiguriert, festzustellen, ob die dynamische Bedingung ein Radhubereignis verursacht. Wenn der Prozessor feststellt, dass ein Radhubereignis auftritt, überträgt der Prozessor einen Verriegelungsbefehl zum Verriegelungsmechanismus oder zu Verriegelungsmechanismen, die den nacheilenden Rädern des Fahrzeugs zugeordnet sind, was bewirkt, dass die Verriegelungsmechanismen verriegeln. Wenn er verriegelt ist, verhindert jeder Verriegelungsmechanismus, dass eine jeweilige Feder der nacheilanden Räder ihre gespeicherte Energie freisetzt. Diese Handlung beseitigt eine Komponente der verschiedenen Kräfte und Momente, die sich typischerweise kombinieren, so dass sie ein Radhubereignis verursachen, und verringert daher die Wahrscheinlichkeit eines Radhubereignisses.
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Ein weiteres Verständnis der Systeme und Verfahren zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs, die vorstehend beschrieben sind, kann durch eine Durchsicht der Darstellungen, die diese Anmeldung begleiten, zusammen mit einer Durchsicht der ausführlichen Beschreibung, die folgt, erhalten werden.
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1A ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Stabilitätsverbesserungssystems (nachstehend ”System 10”) darstellt, das in einem Fahrzeug 12 mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder installiert ist. Das Fahrzeug 12 ist ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einem Aufhängungssystem, das eine Feder umfasst, die jedem Rad zugeordnet ist. Jede Feder stützt einen Abschnitt der Karosserie des Kraftfahrzeugs ab. Das Fahrzeug 12 kann ein beliebiger Typ von Kraftfahrzeug sein, einschließlich ohne Begrenzung Limousinen, Coupés, Minivans, Vans mit voller Größe, Lieferwagen, Geländewagen, Crossover-Nutzfahrzeugen, Bussen, Sattelzugmaschinen, Wohnmobilen, Schrägheckfahrzeugen und Kombis. Obwohl sich die Erörterung hier um Kraftfahrzeuge zentriert, sind die Lehren hier selbstverständlich außerdem gleichermaßen auf irgendein Bodenbasisfahrzeug mit einem Aufhängungssystem, das (eine) Feder(n) umfasst, anwendbar, einschließlich Straßenbahnen, Gerätewagen und Eisenbahnzügen, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Das System 10 umfasst einen Sensor 14, einen Prozessor 16 und einen Verriegelungsmechanismus 18. In anderen Ausführungsformen kann das System 10 zusätzliche Komponenten umfassen, wie z. B. mehrere Sensoren 14 und/oder mehrere Typen von Sensoren, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Der Sensor 14 kann ein beliebiger Typ von Sensor sein, der dazu konfiguriert ist, eine dynamische Bedingung des Fahrzeugs 12 zu detektieren, die darauf hinweist, ob das Fahrzeug 12 ein Radhubereignis erfährt oder nicht. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 14 dazu konfiguriert sein, eine spezifische dynamische Bedingung des Fahrzeugs 12 kontinuierlich oder periodisch zu überwachen und die dynamische Bedingung kontinuierlich oder periodisch zu einer anderen Bordkomponente zu liefern. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 14 dazu konfiguriert sein, die dynamische Bedingung nur in Ansprechen auf eine Anforderung von einer anderen Bordkomponente zu erfassen und zu einer anderen Bordkomponente zu liefern.
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In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 14 ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser sein, der dazu konfiguriert ist, die Rotationsbeschleunigung aus einer vertikalen Orientierung für das Fahrzeug 12 zu bestimmen. Ein beispielhafter dreiachsiger Beschleunigungsmesser, der zur Verwendung bei dem System 10 kompatibel ist, wird von PCB Piezotronics, Inc (www.pcb.com) hergestellt und unter der Modellnummer 356A17 vertrieben.
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In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 14 ein Seitenneigungswinkelsensor sein, der dazu konfiguriert ist, den Seitenneigungswinkel oder die Seitenneigungsrate des Fahrzeugs 12' zu bestimmen. Ein beispielhafter Seitenneigungswinkelsensor, der zur Verwendung bei dem System 10 kompatibel ist, wird von MicroStrain Inc. (www.microstrain.com) hergestellt und unter der Modellnummer 3DM-GX2 vertrieben.
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Der Verriegelungsmechanismus
18 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die zur Verbindung mit der Feder des Aufhängungssystems eines Fahrzeugs ausgelegt ist und die dazu konfiguriert ist, in einer Weise, die verhindert, dass sich die Feder ausdehnt oder anderweitig Energie freisetzt, die in der Feder gespeichert ist, selektiv zu verriegeln. Ein beispielhafter Verriegelungsmechanismus wird zum Beispiel in der
DE 60 2005 005 534 T2 beschrieben. In einigen Ausführungsformen ist der Verriegelungsmechanismus
18 so konfiguriert, dass er in einem entriegelten Zustand bleibt, bis er einen Verriegelungsbefehl vom Prozessor
16 empfängt, wie nachstehend erörtert. In einigen Ausführungsformen ist der Verriegelungsmechanismus
18, wenn er sich in einem entriegelten Zustand befindet, dazu konfiguriert, sich mit geringem oder keinem Widerstand gegen die Ausdehnung und Kontraktion der Aufhängungsfeder, mit der er verbunden ist, auszudehnen und zusammenzuziehen. Dies ermöglicht eine normale Funktion der Aufhängungsfeder ohne Störung durch den Verriegelungsmechanismus.
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Ein beispielhafter Verriegelungsmechanismus ist eine magnetorheologische Sperre, die magnetorheologisches Fluid verwendet. Ein magnetorheologisches (MR) Fluid ist ein Fluid mit magnetischen Partikeln mit Mikrometergröße, das dazu konfiguriert ist, die Viskosität fast unverzüglich zu ändern, wenn es einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Ein typisches MR-Fluid in Abwesenheit eines Magnetfeldes weist eine leicht messbare Viskosität auf, die eine Funktion seiner Fluidkomponenten und Partikelzusammensetzung, Partikelgröße, der Partikelbeladung, der Temperatur und dergleichen ist. In Gegenwart eines angelegten Magnetfeldes scheinen sich jedoch die suspendierten Partikel auszurichten oder zu gruppieren und das Fluid verdickt oder geliert drastisch. Seine effektive Viskosität ist dann sehr hoch und eine größere Kraft, die Fließspannung genannt wird, ist erforderlich, um die Strömung im Fluid zu fördern. Die Viskosität des MR-Fluids nimmt durch Anlegen von Magnetfeldern bis zu dem Punkt zu, an dem es zu einem viskoelastischen Feststoff wird.
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MR-Fluide weisen eine Fähigkeit auf, ihre Rheologie und folglich ihre Strömungseigenschaften unter dem Einfluss eines angelegten Magnetfeldes um mehrere Größenordnungen in einem Zeitrahmen in der Größenordnung von Millisekunden zu ändern. Die induzierten rheologischen Änderungen sind vollständig reversibel und können daher in Vorrichtungen genutzt werden, die auf die Änderungen in der Magnetfeldumgebung ansprechen. In Bezug auf Kraftfahrzeuganwendungen werden solche Materialien als nützliche Arbeitsmedien in Stoßdämpfern, für steuerbare Aufhängungssysteme, Schwingungsdämpfer in einem steuerbaren Antriebsstrang und Motorhalterungen und in zahlreichen elektronisch gesteuerten Kraft/Drehmoment-Übertragungsvorrichtungen (Kupplungsvorrichtungen) gesehen. Solche Systeme sind in der US-Veröffentlichung Nr. 2005/0253350, eingereicht von Suchta, et al., offenbart, die hiermit in ihrer Gesamtheit hier aufgenommen wird.
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In einem anderen Beispiel kann der Verriegelungsmechanismus
18 eine elektrohydraulische Sperre sein, wie sie beispielsweise in der
WO 02/0688228 A1 beschrieben wird. In einigen Ausführungsformen umfasst eine elektrohydraulische Sperre eine innerhalb eines Zylinders angebrachte Stange. Die Stange verdrängt Hydraulikfluid, wenn sich die Stange durch den Zylinder bewegt. Das verdrängte Hydraulikfluid strömt durch elektronisch betätigte Ventile in einen Überlaufbehälter. Wenn die Ventile offen sind, kann sich die Stange frei in den und aus dem Zylinder bewegen. Wenn die Ventile geschlossen sind, wird jedoch die Bewegung der Stange verhindert. Eine beispielhafte elektrohydraulische Sperre wird von TRW Automotive Holdings Corporation unter dem Handelsnamen SARC – AP1 Actuator hergestellt.
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Der Prozessor 16 kann ein beliebiger Typ von Computer, Computersystem oder Mikroprozessor sein, der dazu konfiguriert ist, Algorithmen durchzuführen, Softwareanwendungen auszuführen, Subroutinen auszuführen und/oder mit einem anderen Typ von Computerprogramm geladen zu werden und dieses auszuführen. Der Prozessor 16 kann einen einzelnen Prozessor oder mehrere Prozessoren, die gemeinsam handeln, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 16 für die Verwendung ausschließlich mit dem System 10 zweckgebunden sein, während in anderen Ausführungsformen der Prozessor 16 mit anderen Systemen an Bord des Fahrzeugs 12 gemeinsam genutzt werden kann. In noch weiteren Ausführungsformen kann der Prozessor 16 mit irgendeiner der anderen Komponenten des Systems 10 kombiniert sein, wie z. B. dem Sensor 14 und/oder Verriegelungsmechanismus 18, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Der Prozessor 16 ist mit sowohl dem Sensor 14 als auch dem Verriegelungsmechanismus 18 kommunikativ gekoppelt. Eine solche Kopplung kann durch die Verwendung irgendeines geeigneten Mittels zur Übertragung durchgeführt werden, einschließlich sowohl verdrahteter als auch drahtloser Verbindungen. Jede Komponente kann beispielsweise mit dem Prozessor 16 über ein Koaxialkabel oder über irgendeinen anderen Typ von Drahtverbindung, die wirksam ist, um elektronische Signale zu übertragen, physikalisch verbunden sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Prozessor 16 mit jeder der anderen Komponenten direkt kommunikativ gekoppelt. In anderen Ausführungsformen kann jede Komponente mit dem Prozessor 16 über einen Fahrzeugbus kommunikativ verbunden sein oder zusätzliche zwischenliegende Komponenten können zwischen dem Prozessor 16, dem Sensor 14 und dem Verriegelungsmechanismus 18 angeordnet sein. In noch weiteren Beispielen kann jede Komponente mit dem Prozessor 16 über irgendeine drahtlose Verbindung, die zur Übertragung von Signalen zwischen den Komponenten wirksam ist, drahtlos gekoppelt sein. Beispiele von geeigneten drahtlosen Verbindungen umfassen eine Bluetooth-Verbindung, eine WiFi-Verbindung, eine Infrarotverbindung oder dergleichen, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Die kommunikative Kopplung schafft einen Weg für die Übertragung von Befehlen, Anweisungen, Abfragen und anderen Signalen zwischen dem Prozessor 16 und jeder der anderen Komponenten. Durch diese kommunikative Kopplung kann der Prozessor 16 jede der anderen Komponenten steuern und/oder mit dieser kommunizieren. Jede der vorstehend erörterten anderen Komponenten ist dazu konfiguriert, mit dem Prozessor 16 über eine Schnittstelle zu koppeln und mit diesem in Eingriff zu stehen. Der Sensor 14 ist beispielsweise dazu konfiguriert, die dynamische Bedingung zum Prozessor 16 zu liefern, und der Verriegelungsmechanismus 18 ist dazu konfiguriert, Verriegelungs- und/oder Entriegelungsbefehle vom Prozessor 16 zu empfangen und zu verriegeln und/oder zu entriegeln, wenn solche Befehle empfangen werden.
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In einer Ausführungsform ist der Prozessor 16 dazu konfiguriert, mit jeder der anderen Komponenten des Systems 10 für den Zweck der Verhinderung des Auftretens eines Radhubereignisses zusammenzuwirken, mit diesen zu koordinieren und/oder deren Aktivitäten zu organisieren. Der Prozessor 16 ist programmiert und/oder anderweitig konfiguriert, um die dynamische Bedingung vom Sensor 14 zu erhalten. Der Prozessor 16 ist ferner dazu konfiguriert, die dynamische Bedingung zu verwenden, um zu berechnen, ob ein Radhubereignis bevorsteht.
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In einigen Ausführungsformen kann die Bestimmung, dass ein Radhubereignis bevorsteht, nur auf Informationen, die vom Sensor 14 geliefert werden, basieren, während in anderen Ausführungsformen der Prozessor 16 sich auf zusätzliche Informationen verlassen kann. Andere Sensoren an Bord des Fahrzeugs 12 können beispielsweise andere Informationen liefern, die für die Bestimmung, ob ein Radhubereignis bevorsteht oder nicht, relevant sind. Der Prozessor 16 kann beispielsweise Lastinformationen von Sensoren, die zum Aufhängungssystem gehören, Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen vom Geschwindigkeitsmesser und den Lenkradwinkel von einem Sensor am Lenkrad erhalten. Diese und weitere Faktoren können sich darauf auswirken oder vorhersagen, wann ein Radhubereignis bevorsteht.
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Sobald der Prozessor 16 festgestellt hat, dass ein Radhubereignis bevorsteht, sendet der Prozessor 16 einen Verriegelungsbefehl zu einem oder mehreren Verriegelungsmechanismen 18, die zu den nacheilenden Rädern des Fahrzeugs 12 gehören. In Ansprechen darauf tritt der Verriegelungsmechanismus 18 in einen verriegelten Zustand ein, wodurch die Freisetzung von in der zugehörigen Feder gespeicherter Energie verhindert wird. In einem Fall, in dem der Verriegelungsmechanismus 18 den Verriegelungsbefehl empfängt, während sich seine zugehörige Feder in einem zusammengedrückten Zustand befindet, verhindert beispielsweise der Verriegelungsmechanismus 18, dass sich die Feder ausdehnt. Dies verhindert, dass die Feder die in ihren Windungen gespeicherte Energie freisetzt, was, wenn ihr erlaubt werden würde, sich auszudehnen, verursachen könnte, dass sich die nacheilenden Räder des Fahrzeugs 12 vom Boden abheben. Die Zeitdauer, die mit der Detektion der dynamischen Bedingung durch den Sensor 14 beginnt und mit der Verrigelung des Verriegelungsmechanismus 18 endet, ist vorzugsweise sehr kurz. In einigen Beispielen kann der Prozess zwischen 20 und 30 Millisekunden dauern.
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Sobald der Verriegelungsmechanismus 18 verriegelt ist, ist er dazu konfiguriert, verriegelt zu bleiben, bis der Prozessor 16 (oder irgendeine andere Komponente) einen Entriegelungsbefehl sendet. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 16 dazu konfiguriert sein, den Verriegelungsmechanismus 18 in einem verriegelten Zustand zu halten, bis eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Sobald die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, sendet der Prozessor 16 automatisch einen Entriegelungsbefehl zum Verriegelungsmechanismus 18 und die zugehörigen Federn werden sich ausdehnen lassen. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 16 dazu konfiguriert sein, den Entriegelungsbefehl erst dann zum Verriegelungsmechanismus 18 zu senden, wenn der Prozessor 16 auf der Basis der durch den Sensor 14 gemeldeten dynamischen Bedingung feststellt, dass kein Radhubereignis mehr bevorsteht. In einigen Ausführungsformen kann der Verriegelungsmechanismus 18 durch einen geschulten Kundendiensttechniker in einem Fahrzeugkundendienstzentrum entriegelt werden müssen.
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1B ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform eines weiteren Stabilitätsverbesserungssystems (nachstehend als ”System 10'” bezeichnet) darstellt, das am Fahrzeug 12 mit einem Aufhängungssystem mit einer Feder installiert ist. Das System 10' umfasst einen Sensor 14, einen Verriegelungsmechanismus 18, einen Prozessor 16' und eine Datenspeichereinheit 20. Der Sensor 14 und der Verriegelungsmechanismus 18 sind zu den vorstehend mit Bezug auf das System 10 beschriebenen entsprechenden Komponenten identisch.
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Die Datenspeichereinheit 20 kann ein beliebiger Typ von elektronischer, magnetischer und/oder optischer Speichervorrichtung sein, die zum Speichern von Daten konfiguriert ist. Die Datenspeichereinheit 20 kann beispielsweise ohne Begrenzung einen nichtflüchtigen Speicher, Plattenlaufwerke, Bandlaufwerke und Massenspeichervorrichtungen umfassen und kann eine beliebige geeignete Software, Algorithmen und/oder Subroutinen umfassen, die die Datenspeicherkomponente mit der Fähigkeit versehen, Daten zu speichern, zu organisieren und deren Abrufen zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann die Datenspeichereinheit 20 nur eine einzelne Komponente umfassen. In anderen Ausführungsformen kann die Datenspeichereinheit 20 mehrere Komponenten umfassen, die gemeinsam handeln. In einigen Ausführungsformen kann die Datenspeichereinheit 20 für die Verwendung ausschließlich mit dem System 10' zweckgebunden sein, während in anderen Ausführungsformen die Datenspeichereinheit 20 mit anderen Systemen an Bord des Fahrzeugs 12 gemeinsam genutzt werden kann.
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In der in 1B dargestellten Ausführungsform ist die Datenspeichereinheit 20 dazu konfiguriert, eine oder mehrere dynamische Radhubschwellenwert-Bedingungen 22, die dem Fahrzeug 12 zugeordnet sind, zu speichern. Eine dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung ist eine dynamische Bedingung, jenseits der das Fahrzeug 12 ein Radhubereignis erfährt. Wenn beispielsweise das Fahrzeug 12 ein Radhubereignis erfährt, wenn die Seitenneigungsrate zehn Grad pro Sekunde überschreitet, dann ist die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung des Fahrzeugs 12 zehn Grad pro Sekunde. Die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung kann sich in Abhängigkeit von anderen Umständen und Bedingungen, die vom Fahrzeug 12 erfahren werden, ändern. Beispielsweise kann die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12, mit dem Winkel, in dem das Lenkrad gedreht wird, mit dem anfänglichen Seitenneigungswinkel, in dem das Fahrzeug 12 orientiert war, mit der Neigung der Strafe, auf der sich das Fahrzeug 12 befindet, usw... variieren.
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Außerdem kann das Fahrzeug 12 mehrere Typen von Sensoren 14 aufweisen, wobei jeder derartige Sensor 14 eine andere dynamische Bedingung des Fahrzeugs 12 misst und/oder detektiert. Das Fahrzeug 12 weist eine unterschiedliche dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung auf, die jeder unterschiedlichen dynamischen Bedingung zugeordnet ist, und jede unterschiedliche dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung variiert mit den Umständen und Bedingungen, wie vorstehend erörtert. Jede von diesen Variablen und Bedingungen kann in einer Laborumgebung bestimmt werden und die Ergebnisse können in einem Nachschlagetabellenformat in der Datenspeichereinheit 20 gespeichert werden. Die Datenspeichereinheit 20 kann mehrere Nachschlagetabellen 24 speichern, die jeweils einer anderen dynamischen Bedingung zugeordnet sind. In der in 1B dargestellten Ausführungsform ist die Datenspeichereinheit 20 mit dem Prozessor 16' kommunikativ gekoppelt und ist dazu konfiguriert, Befehle vom Prozessor 16' zu empfangen und auf diese zu antworten, die die Erzeugung von dynamischen Bedingungen und/oder anderen Daten anfordern.
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Der Prozessor 16' ist dazu konfiguriert, die dynamische Bedingung vom Sensor 14 zu erhalten, eine entsprechende dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung aus der Datenspeichereinheit 20 abzurufen und die dynamische Bedingung mit der dynamischen Radhubschwellenwert-Bedingung zu vergleichen. Wenn der Prozessor 16' feststellt, dass die dynamische Bedingung die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung überschreitet, dann sendet der Prozessor 16' einen Verriegelungsbefehl zu den Verriegelungsmechanismen 18, die den nacheilenden Rädern des Fahrzeugs 12 zugeordnet sind, in der vorstehend beschriebenen Weise.
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Sobald die Verriegelungsmechanismen 18 verriegelt sind, bleiben sie verriegelt, bis der Prozessor 16' (oder irgendeine andere Komponente) einen Entriegelungsbefehl sendet. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 16' dazu konfiguriert sein, den Verriegelungsmechanismus 18 in einem verriegelten Zustand zu halten, bis eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Sobald die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, sendet der Prozessor 16' automatisch einen Entriegelungsbefehl zum Verriegelungsmechanismus 18 und die zugehörigen Federn werden sich ausdehnen lassen. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 16' dazu konfiguriert sein, den Entriegelungsbefehl erst dann zum Entriegelungsmechanismus 18 zu senden, wenn der Prozessor 16 feststellt, dass die durch den Sensor 14 gemeldete dynamische Bedingung unter die dynamische Radhubschwellenwert-Bedingung 22 fällt. In einigen Ausführungsformen kann der Verriegelungsmechanismus 18 durch einen geschulten Kundendiensttechniker in einem Fahrzeugkundendienstzentrum entriegelt werden müssen.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein vereinfachtes Aufhängungssystem mit mehreren Verriegelungsmechanismen 18 für das Fahrzeug 12 von 1 darstellt. Das Fahrzeug 12 umfasst Beifahrerseitenräder 26 und Fahrerseitenräder 28. Die Fahrzeugkarosserie 30 ist auf den Beifahrerseitenrädern 26 und auf den Fahrerseitenrädern 28 durch Beifahrerseitenfedern 32 bzw. Fahrerseitenfedern 34 abgestützt. Andere Komponenten wie z. B. Stoßdämpfer und Kurvenstabilisatoren, die typischerweise in einem Aufhängungssystem enthalten sind, wurden wegen der Vereinfachung der Darstellung beseitigt.
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Die Verriegelungsmechanismen 18 sind auf die Beifahrerseitenfedern 32 und Fahrerseitenfedern 34 ausgerichtet und an diesen befestigt. Während sich die Verriegelungsmechanismen 18 in einem entriegelten Zustand befinden, dehnen sie sich aus und drücken sie sich zusammen, wenn sich ihre zugehörigen Federn zusammendrücken und ausdehnen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Sensor 14 an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 12 angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 14 an irgendeinem geeigneten Ort am Fahrzeug 12 angeordnet sein. Der Prozessor 16 ist an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs 12 angeordnet und ist mit dem Sensor 14 über ein Koaxialkabel 36 verbunden. Der Prozessor 16 ist auch mit jedem Verriegelungsmechanismus 18 über ein Koaxialkabel 38 verbunden.
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3 ist eine Draufsicht des Fahrzeugs 12 von 2, das mit einem beispielhaften Manöver beschäftigt ist, das ohne Eingriff ein Radhubereignis hervorruft. Mit fortgesetztem Bezug auf 1 und 2 und wie in 3 dargestellt, ist das Fahrzeug 12 in eine scharfe Rechtskurve 40 eingefahren. Die Vorderräder des Fahrzeugs 12 haben sich scharf nach rechts gedreht und das Fahrzeug 12 erfährt eine dynamische Bedingung, die zu einem Radhubereignis führt. In diesem Beispiel sind die Beifahrerseitenräder 26 die nacheilenden Räder und die Fahrerseitenräder 28 sind die voreilenden Räder. Wenn das Fahrzeug 12 nicht mit dem System 10 oder 10' ausgestattet ist und wenn sich das Fahrzeug 12 zur linken Seite neigt und das auf den Beifahrerseitenfedern 32 ruhende Gewicht sich entsprechend vermindert, dann setzen die Beifahrerseitenfedern 32 ihre gespeicherte Energie frei und dehnen sich aus. Dies schiebt die Beifahrerseitenräder 26 vom Boden ab.
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4 ist eine vereinfachte Vorderansicht, die das Aufhängungssystem von 2 ohne Verriegelungsmechanismen 18 während des in 3 dargestellten Manövers darstellt. Wie dargestellt, hat sich die Fahrzeugkarosserie 30 nach links geneigt. Wenn sie sich neigt, drückt sich ein oberer Abschnitt 42 der Fahrerseitenfeder 34 von einer anfänglichen Position in eine zusammengedrückte Position um einen durch den Pfeil C1 angegebenen Abstand zusammen. Gleichzeitig dehnt sich ein oberer Abschnitt 44 der Beifahrerseitenfeder 32 von einer anfänglichen Position in eine ausgedehnte Position um einen durch den Pfeil E1 angegebenen Abstand aus. Diese Ausdehnung der Beifahrerseitenfedern 32 hat die Auswirkung, dass die Fahrzeugkarosserie 30 nach oben geschoben wird und das Radhubereignis herbeiführt.
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5 ist eine vereinfachte Vorderansicht, die das Aufhängungssystem von 2, das mit Verriegelungsmechanismen 18 ausgestattet ist, während des in 3 dargestellten Manövers darstellt. Mit fortgesetztem Bezug auf 1–4 hat der Verriegelungsmechanismus 18, der mit der Beifahrerseitenfeder 32 verbunden ist, den Verriegelungsbefehl vom Prozessor 16 empfangen. Folglich wird der obere Abschnitt 44 der Beifahrerseitenfeder 32 durch den Verriegelungsmechanismus 13 am Ausdehnen um den Abstand E1 gehindert. Folglich ist der Seitenneigungswinkel der Fahrzeugkarosserie 30 weniger stark als der in 4 gezeigte. Außerdem ist die nach oben gerichtete Kraft, die durch die Beifahrerseitenfeder 32 auf die Fahrzeugkarosserie 30 ausgeübt wird, durch den Verriegelungsmechanismus 18 eingeschränkt, um die Herbeiführung des Radhubereignisses zu verhindern.
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6 ist eine vereinfachte Vorderansicht, die das Aufhängungssystem von 5 im Anschluss an die Ausführung des in 3 dargestellten Manövers darstellt. Das Fahrzeug 12 hat die in 3 dargestellte Rechtskurve vollendet und hat das Geradeausfahren fortgesetzt. Der obere Abschnitt 42 der Fahrerseitenfeder 34 hat sich um einen Abstand C1 ausgedehnt, um in seine anfängliche Position zurückzukehren, und die Fahrzeugkarosserie 30 ist in eine waagrechte Orientierung zurückgekehrt. Mit fortgesetztem Bezug auf 1–2 detektiert der Sensor 14 die aktuelle dynamische Bedingung und liefert diese aktuelle dynamische Bedingung zum Prozessor 16. Der Prozessor 16 verwendet die aktuelle dynamische Bedingung, um festzustellen, dass kein Radhubereignis bevorsteht. Nach dem Durchführen dieser Feststellung, sendet der Prozessor 16 einen Entriegelungsbefehl zum Verriegelungsmechanismus 18, was somit ermöglicht, dass sich die Beifahrerseitenfeder 32 frei ausdehnt und zusammendrückt.
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7 ist ein Blockdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens 46 zum Verbessern der Stabilität eines Fahrzeugs darstellt. Im Block 48 wird ein Sensor verwendet, um eine dynamische Bedingung eines Fahrzeugs zu detektieren. Der Sensor kann ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser, ein Seitenneigungswinkelsensor, ein Seitenneigungsratendetektor oder ein Sensor, der dazu konfiguriert ist, irgendeine andere dynamische Bedingung eines Fahrzeugs zu detektieren, die verwendet werden kann, um festzustellen, ob ein Radhubereignis auftritt, sein.
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Im Block 50 wird ein Prozessor an Bord des Fahrzeugs verwendet, um festzustellen, ob ein Radhubereignis auftritt. Der Prozessor verwendet die durch den Sensor gelieferte dynamische Bedingung, um diese Feststellung durchzuführen. In einigen Ausführungsformen des Verfahrens 46 kann der Prozessor dazu konfiguriert sein, zu berechnen, ob ein Radhubereignis auftritt. In anderen Ausführungsformen des Verfahrens 46 kann der Prozessor dazu konfiguriert sein, in einer Datenspeichereinheit gespeicherte Daten (z. B. in einer Nachschlagetabelle gespeicherte Informationen) zu verwenden, um festzustellen, ob ein Radhubereignis auftritt.
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Im Block 52 werden, sobald festgestellt wurde, dass ein Radhubereignis bevorsteht, die Feder oder die Federn, die zu den nacheilenden Rädern gehören, am Freisetzen ihrer gespeicherten Energie gehindert. In einigen Beispielen kann dies dadurch bewerkstelligt werden, dass der Prozessor einen Verriegelungsbefehl zu einem Verriegelungsmechanismus sendet, der zu den Federn der nacheilenden Räder gehört, der den Effekt der Verhinderung, dass sich die Federn der nacheilenden Räder ausdehnen, hätte.
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Im Block 54 wird, nachdem das Radhubereignis verhindert wurde, den Federn der nacheilenden Räder ermöglicht, ihre gespeicherte Energie freizusetzen. In einigen Ausführungsformen wird eine neue dynamische Bedingung des Fahrzeugs durch den Sensor erfasst und zum Prozessor geliefert. Der Prozessor verwendet die neue dynamische Bedingung des Fahrzeugs, um festzustellen, dass kein Radhubereignis mehr bevorsteht. Nach dem Durchführen dieser Feststellung sendet der Prozessor einen Befehl zum Verriegelungsmechanismus, der ihn anweist, sich zu entriegeln.
