DE102012012267A1 - Active motor storage system for motor vehicle, has sensor device which comprises vibration sensor unit for detecting natural frequency of drive assembly, and control device generates counter-vibration to detected natural frequency - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktives Motorlagersystem für ein Kraftfahrzeug. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to an active engine mount system for a motor vehicle. Moreover, the present invention relates to a motor vehicle.
Motorlager dienen zur Befestigung bzw. Abstützung eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs an der Karosserie. Motorlager umfassen üblicherweise eine Arbeitskammer, die mit einem Fluid befüllt ist. Diese Arbeitskammer ist zumindest bereichsweise mit einem elastischen Material, beispielsweise einem entsprechenden Gummi, umgeben. Des Weiteren umfasst das Motorlager eine Ausgleichskammer, die über ein entsprechendes Ausgleichselement mit der Arbeitskammer verbunden ist. Bei unterschiedlichen Schwingungen des Antriebsaggregats und der Karosserie entstehen in der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer unterschiedliche Drücke, die über das Ausgleichselement entsprechend ausgeglichen werden. Auf diese Weise können die Schwingungen zwischen dem Antriebsaggregat und der Karosserie gedämpft werden.Engine mounts are used to attach or support a drive unit of a motor vehicle to the body. Engine mounts typically include a working chamber that is filled with a fluid. This working chamber is at least partially surrounded by an elastic material, for example a corresponding rubber. Furthermore, the engine mount comprises a compensation chamber, which is connected via a corresponding compensation element with the working chamber. At different vibrations of the drive unit and the body arise in the working chamber and the compensation chamber different pressures, which are compensated according to the compensation element. In this way, the vibrations between the drive unit and the body can be damped.
Des Weiteren sind aktive Motorlager mit integrierter Schwingungsaktorik bekannt, welche in Kombination mit einem entsprechend ausgelegten Steuer- oder Regelalgorithmus eingesetzt werden, um unerwünschte Schwingungen durch gezielte Überlagerung mit einer Gegenschwingung auszulöschen. Hierbei werden insbesondere Schwingungen mit Frequenzen über 20 Hz ausgelöscht. Die aktiven Motorlager werden aktuell eingesetzt, um bestimmte unerwünschte akustische Effekte, die beispielsweise infolge einer Zylinderabschaltung, bei Hybridantrieben oder durch Leerlaufunruhen entstehen, zu beseitigen.Furthermore, active engine mounts with integrated vibration actuators are known, which are used in combination with a correspondingly designed control or regulating algorithm in order to extinguish unwanted vibrations by deliberate interference with a countervibration. In particular, vibrations with frequencies above 20 Hz are extinguished here. The active engine mounts are currently being used to eliminate certain undesirable acoustic effects caused by, for example, cylinder deactivation, hybrid drives, or idle turmoil.
Des Weiteren sind passive hydraulische Motorlager bekannt, bei denen die Hydraulikeinheit auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist, um in diesem Frequenzbereich fahrbahnerregte Bewegungen des Aggregats, die auch als Stuckern bezeichnet werden, zu dämpfen.Furthermore, passive hydraulic engine mounts are known in which the hydraulic unit is tuned to a certain frequency in order to dampen in this frequency range driven motions of the unit, which are also referred to as stucco.
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einsatzbereich eines aktiven Motorlagers der eingangs genannten Art auf einfache Weise zu erweitern.It is an object of the present invention to expand the field of application of an active engine mount of the type mentioned in a simple manner.
Diese Aufgabe wird durch ein aktives Motorlagersystem gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an active engine mount system according to claim 1 and by a motor vehicle according to claim 9. Advantageous developments of the present invention are specified in the subclaims.
Das erfindungsgemäße aktive Motorlagersystem für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Motorlager zum Lagern eines Antriebsaggregats gegenüber einem Stützelement, eine Sensoreinrichtung zum Ausgeben eines Sensorsignals, eine Stelleinrichtung des Motorlagers zum Erzeugen einer Schwingung im Motorlager und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Stelleinrichtung in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, wobei die Sensoreinrichtung zumindest eine Schwingungssensoreinheit zum Erfassen zumindest einer Eigenfrequenz des Antriebsaggregats umfasst und die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Gegenschwingung zu der zumindest einen erfassten Eigenfrequenz zu erzeugen.The active engine mount system according to the invention for a motor vehicle comprises an engine mount for supporting a drive unit relative to a support element, a sensor device for outputting a sensor signal, an actuator of the engine mount for generating a vibration in the engine mount and a control device for driving the actuator in response to the sensor signal Sensor device comprises at least one vibration sensor unit for detecting at least one natural frequency of the drive unit and the control device is adapted to generate a counter-vibration to the at least one detected natural frequency.
Das aktive Motorlagersystem bzw. die aktive Motorlageranordnung umfasst ein Motorlager, das als aktives Motorlager ausgebildet ist. Mit dem Motorlager wird das Antriebsaggregat, das als Verbrennungsmotor, Elektromotor oder Brennstoffzellenantrieb ausgebildet sein kann, gegenüber einem Stützelement des Kraftfahrzeugs abgestützt. Beispielsweise kann das Antriebsaggregat mittels des Motorlagers gegenüber einer Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert sein. Dabei kann das Antriebsaggregat auch mit mehreren Motorlagern an dem Stützelement abgestützt sein. Die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit von dem Sensorsignal einer Sensoreinrichtung und einem entsprechenden Regel- bzw. Steueralgorithmus die Stelleinrichtung des Motorlagers ansteuern. Damit kann die Dämpfung und/oder Steifigkeit des Motorlagers eingestellt werden. Vorliegend umfasst die Sensoreinrichtung zumindest eine Schwingungssensoreinheit, mit der eine Eigenfrequenz bzw. Eigenschwingung des Antriebsaggregats erfasst werden kann. Durch die Erfassung der Eigenfrequenzen des Antriebsaggregats kann diesen effektiv entgegengewirkt werden. Dazu wird mit dem Motorlager eine Gegenschwingung erzeugt, die gezielt die fremderregten Eigenschwingungen des Antriebsaggregats minimiert bzw. reduziert. Des Weiteren können die bekannten guten akustischen Eigenschaften eines aktiven Motorlagers genutzt werden. Gleichzeitig wird die Möglichkeit geboten, den Schwingungskomfort zu verbessern. Darüber hinaus bedarf es keiner aufwändigen Bestimmung der Eigenfrequenzen des Antriebsaggregats.The active engine mount system or active engine mount assembly includes an engine mount configured as an active engine mount. With the engine mount the drive unit, which may be designed as an internal combustion engine, electric motor or fuel cell drive, supported relative to a support member of the motor vehicle. For example, the drive unit can be mounted by means of the engine mount relative to a body of the motor vehicle. In this case, the drive unit may also be supported with a plurality of motor bearings on the support element. The control device can control the adjusting device of the engine mount as a function of the sensor signal of a sensor device and a corresponding control or control algorithm. Thus, the damping and / or rigidity of the engine mount can be adjusted. In the present case, the sensor device comprises at least one vibration sensor unit, with which a natural frequency or natural vibration of the drive unit can be detected. By detecting the natural frequencies of the drive unit this can be effectively counteracted. For this purpose, a counter-vibration is generated with the motor bearing, which minimizes or reduces specifically the externally excited natural oscillations of the drive unit. Furthermore, the known good acoustic properties of an active engine mount can be used. At the same time the possibility is offered to improve the vibration comfort. In addition, there is no need for elaborate determination of the natural frequencies of the drive unit.
Bevorzugt ist die zumindest eine Schwingungssensoreinheit an einer Außenfläche des Antriebsaggregats angeordnet. Die Schwingungssensoreinheit kann beispielsweise als Beschleunigungssensor, Vibrationssensor oder Dehnmessstreifen ausgebildet sein. Die Schwingungssensoreinheit kann ein piezoelektrisches Element umfassen. Dabei ist es auch denkbar, dass mehrere Schwingungssensoreinheiten an der Außenfläche des Antriebsaggregats angeordnet sind. Dabei können die Schwingungssensoreinheiten an den Positionen der Außenfläche des Antriebsaggregats angeordnet sein, an denen große Schwingungsamplituden auftreten. Damit wird es ermöglicht, dass die Eigenschwingungen des Antriebsaggregats besonders zuverlässig erfasst werden.Preferably, the at least one vibration sensor unit is arranged on an outer surface of the drive assembly. The vibration sensor unit may be formed, for example, as an acceleration sensor, vibration sensor or strain gauges. The vibration sensor unit may comprise a piezoelectric element. It is also conceivable that a plurality of vibration sensor units are arranged on the outer surface of the drive unit. In this case, the vibration sensor units may be arranged at the positions of the outer surface of the drive assembly, where large vibration amplitudes occur. This makes it possible that the natural oscillations of the drive unit are detected particularly reliable.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Schwingungssensoreinheit beabstandet zu dem Antriebsaggregat angeordnet sein. In dieser Ausgestaltung kann die Schwingungssensoreinheit eine optische Erfassungseinrichtung umfassen. Damit können die Eigenfrequenzen des Antriebsaggregats optisch besonders zuverlässig und genau erfasst werden.In an alternative embodiment, the vibration sensor unit may be arranged at a distance from the drive unit. In this embodiment, the vibration sensor unit may comprise an optical detection device. Thus, the natural frequencies of the drive unit can be detected optically particularly reliable and accurate.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Schwingungssensoreinheit dazu ausgebildet, Eigenfrequenzen des Antriebsaggregats in einem Frequenzbereich unterhalb von 20 Hz, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 5 Hz und 15 Hz, zu erfassen. In diesem Frequenzbereich tritt üblicherweise ein Stuckern des Kraftfahrzeugs auf. Stuckern entsteht infolge von Fahrzeugschwingungen, die durch Fahrbahnunebenheiten angeregt und durch die Eigenschwingungen des Antriebsaggregats verstärkt werden. Durch die Schwingungssensoreinheit können die Eigenfrequenzen des Antriebsaggregats, die ein Stuckern bewirken können, besonders einfach und zuverlässig erfasst werden.In a further embodiment, the vibration sensor unit is designed to detect natural frequencies of the drive unit in a frequency range below 20 Hz, in particular in a frequency range between 5 Hz and 15 Hz. In this frequency range, a stuttering of the motor vehicle usually occurs. Stucco occurs as a result of vehicle vibrations, which are excited by bumps in the road and amplified by the natural vibrations of the drive unit. By the vibration sensor unit, the natural frequencies of the drive unit, which can cause stuttering, are detected particularly easily and reliably.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Stelleinrichtung zum Dämpfen der zumindest einen Eigenfrequenz anzusteuern. Mit der Schwingungssensoreinheit können die Eigenfrequenzen des Antriebsaggregats besonders genau erfasst werden. Diese werden als Sensorsignal an die Steuereinrichtung übertragen, die in Abhängigkeit von einem Regel- oder Steueralgorithmus ein entsprechendes Stellsignal an die Stelleinrichtung des Motorlagers ausgibt. Die Stelleinrichtung kann einen Aktor umfassen, mit dem entsprechende Gegenschwingungen erzeugt werden können, um die durch die Eigenfrequenzen erzeugten Schwingungen des Antriebsaggregats zu dämpfen. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Motorlagersystems kann beispielsweise ein Motorlager verwendet werden, bei dem auf einen Hydraulikkanal verzichtet wird. Damit kann ein einfacheres und kostengünstigeres Bauteil verwendet werden. Somit kann das Motorlager bauraumsparender ausgestaltet werden.In a further embodiment, the control device is designed to control the adjusting device for damping the at least one natural frequency. With the vibration sensor unit, the natural frequencies of the drive unit can be detected particularly accurately. These are transmitted as a sensor signal to the control device, which outputs a corresponding actuating signal to the control device of the engine mount as a function of a control or control algorithm. The adjusting device may comprise an actuator, with the corresponding counter-vibrations can be generated in order to dampen the vibrations generated by the natural frequencies of the drive unit. In such an embodiment of the engine mount system, for example, an engine mount can be used in which is dispensed with a hydraulic channel. This allows a simpler and less expensive component to be used. Thus, the engine mount can be designed space-saving.
Bevorzugt umfasst diese Sensoreinrichtung zumindest eine Fahrwerkssensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Antriebsaggregats in Bezug zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Fahrwerkssensoreinheit kann beispielsweise als Beschleunigungssensor oder optischer Sensor ausgebildet sein, der durch eine Laufzeitmessung den Abstand zwischen dem Antriebsaggregat und zumindest einem Bereich der Karosserie mit einer entsprechenden zeitlichen Auflösung erfassen kann. Auf diese Weise kann eine Schwingung des Antriebsaggregats besonders zuverlässig erfasst werden und durch eine Ansteuerung der Stelleinrichtung des Motorlagers gedämpft werden. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Fahrwerkssensoreinheit eine Bewegung der Karosserie des Kraftfahrzeugs bezüglich einer Fahrbahnoberfläche erfasst. Somit wird es ermöglicht, die Schwingungen der Karosserie besonders genau zu erfassen und gegebenenfalls zu dämpfen.Preferably, this sensor device comprises at least one chassis sensor unit, which is designed to detect a movement of the drive assembly in relation to a body of the motor vehicle. The chassis sensor unit may be formed for example as an acceleration sensor or optical sensor, which can detect the distance between the drive unit and at least a portion of the body with a corresponding temporal resolution by a transit time measurement. In this way, a vibration of the drive unit can be detected particularly reliable and attenuated by a control of the adjusting device of the engine mount. It can also be provided that the suspension sensor unit detects a movement of the body of the motor vehicle with respect to a road surface. Thus, it is possible to detect the vibrations of the body particularly accurate and possibly to dampen.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Sensoreinrichtung zumindest eine Innenraumsensoreinheit zum Erfassen einer Schwingung in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs. Die Innenraumsensoreinheit kann als Beschleunigungs- oder Vibrationssensor ausgebildet sein, die in dem Fahrgastraum angeordnet ist. Beispielsweise kann die Innenraumsensoreinheit an einem Fahrzeugsitz angeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Innenraumsensoreinheit in einem Fußbereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Damit können Schwingungen im Innenraum des Kraftfahrzeugs genau erfasst werden und durch eine entsprechende Ansteuerung der Stelleinrichtung des Motorlagers gedämpft werden.In a further embodiment, the sensor device comprises at least one interior sensor unit for detecting a vibration in an interior of the motor vehicle. The indoor sensor unit may be configured as an acceleration or vibration sensor disposed in the passenger compartment. For example, the interior sensor unit may be arranged on a vehicle seat. Likewise, it is conceivable that the interior sensor unit is arranged in a foot region of the interior of the motor vehicle. Thus, vibrations in the interior of the motor vehicle can be accurately detected and damped by a corresponding control of the control device of the engine mount.
Bevorzugt ist die zumindest eine Innenraumsensoreinheit dazu ausgebildet, ein akustisches Signal im Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Innenraumsensoreinheit kann nach Art eines Mikrofons bzw. eines Drucksensors ausgebildet sein. Damit können akustische Störgeräusche im Innenraum des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Motorlagers können diese akustischen Störungen unterdrückt werden.Preferably, the at least one interior sensor unit is designed to detect an acoustic signal in the interior of the motor vehicle. The interior sensor unit may be designed in the manner of a microphone or a pressure sensor. This acoustic noise can be determined in the interior of the vehicle. By an appropriate control of the engine mount these acoustic disturbances can be suppressed.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Sensoreinrichtung zumindest eine Umfeldsensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, ein Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise kann die Umfeldsensoreinheit eine Kamera oder einen optischen Sensor umfassen, mit der eine Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs erfasst werden kann. Insbesondere kann mit der Umfeldsensoreinheit ein Bereich in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug erfasst werden. Damit können Fahrbahnunebenheiten zuverlässig erfasst werden. Bei einer zusätzlichen Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann der Steuer- oder Regelalgorithmus zur Ansteuerung der Stelleinrichtung des Motorlagers entsprechend angepasst werden.In a further embodiment, the sensor device comprises at least one environment sensor unit, which is designed to detect an environment of the motor vehicle. For example, the environment sensor unit may comprise a camera or an optical sensor with which a road surface in the vicinity of the motor vehicle can be detected. In particular, an area in the direction of travel in front of the motor vehicle can be detected with the environment sensor unit. This road surface irregularities can be reliably detected. With an additional detection of the vehicle speed of the control or regulating algorithm for controlling the adjusting device of the engine mount can be adjusted accordingly.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ein zuvor beschriebenes Motorlagersystem. Die vorliegend in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Motorlagersystem beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen werden. The motor vehicle according to the invention comprises a previously described engine mount system. The advantages and developments described herein in connection with the engine mount system according to the invention can be transferred in the same way to the motor vehicle according to the invention.
Bevorzugt umfasst das Kraftfahrzeug zumindest eine einstellbare Fahrwerkseinrichtung, wobei die Fahrwerkseinrichtung in Abhängigkeit von dem Sensorsignal der Sensoreinrichtung ansteuerbar ist. Damit kann das Motorlagersystem mit dem aktiven Motorlager mit anderen Fahrwerksregelsystemen, wie beispielsweise mit der Dämpferregelung oder entsprechenden Luftfedern, vernetzt werden. Damit können die Auswirkungen von Lastwechselphänomenen und -schwingungen reduziert werden. Darüber hinaus kann ein Anfahrrattern, das durch einen Radschlupf entsteht, durch gezielte Reduzierung der Aggregatsbewegung während des Anfahrens reduziert werden.Preferably, the motor vehicle comprises at least one adjustable suspension device, wherein the suspension device is controllable in dependence on the sensor signal of the sensor device. Thus, the engine mount system can be networked with the active engine mounts with other suspension control systems, such as with the damper control or corresponding air springs. This can reduce the effects of load change phenomena and vibrations. In addition, a starting chatter, which is caused by a wheel slip, can be reduced by targeted reduction of the aggregate movement during startup.
Dies vereinfacht zusätzlich die Regelung von Fahrerassistenzsystemen, wie beispielsweise ESP oder ASR.This additionally simplifies the control of driver assistance systems, such as ESP or ASR.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs in einer Draufsicht.The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. The single figure shows a schematic representation of a motor vehicle in a plan view.
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.The embodiment described in more detail below represents a preferred embodiment of the present invention.
Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug
Die Sensoreinrichtung
Bevorzugt können mit der Schwingungssensoreinheit
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug
Darüber hinaus umfasst das Kraftfahrzeug
Schließlich umfasst die Sensoreinrichtung
Zusätzlich kann das Kraftfahrzeug
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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