-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Schwingungsdämpfung und insbesondere Systeme und Verfahren zur Dämpfung einer Drehschwingung eines Lenk- bzw. Handrades.
-
Im Allgemeinen kann ein Motorfahrzeug über einen weiten Bereich von Zuständen bzw. Bedingungen betrieben werden. Beispielsweise kann das Motorfahrzeug über ebene Straßen oder holpriges Terrain gefahren werden. Hinsichtlich des Beispiels des Fahrens über eine ebene Straße, wie z. B. beim Fahren des Motorfahrzeuges auf einer Autobahn bei entsprechenden Geschwindigkeiten, kann der Fahrer des Fahrzeuges aufgrund von Unwuchten der Räder eine Dreh- bzw. Torsionsschwingung an der Lenkung bzw. dem Lenkrad wahrnehmen.
-
Dementsprechend ist es wünschenswert, eine vom Fahrer am Lenkrad (bzw. allgemein Handrad) wahrgenommene Drehschwingung zu dämpfen. Weiterhin werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorangegangenen technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
-
Zusammenfassung
-
Es wird eine Vorrichtung zur Dämpfung einer Drehschwingung eines Lenksystems bereitgestellt. In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein Gehäuse einschließlich einer Kammer umfassen. Das Gehäuse kann mit einem Rand (bzw. „Kranz”) eines Lenkrades des Lenksystems koppelbar sein. Die Vorrichtung kann eine in der Kammer des Gehäuses angeordnete Masse umfassen.
-
Die Masse kann eine feste Steifigkeit aufweisen. Die Vorrichtung kann ebenso ein in der Kammer des Gehäuses angeordnetes Dämpffluid umfassen. Das Dämpffluid kann eine variable Steifigkeit aufweisen. Die Vorrichtung kann ein Steuermodul umfassen, welches eine vom Lenksystem wahrgenommene bzw. übertragene Drehschwingung bestimmt und ein Signal ausgibt, um die Steifigkeit des Dämpffluides in Abhängigkeit von der Drehschwingung im Wesentlichen in Echtzeit zu verändern.
-
Es wird ein Verfahren zur Dämpfung einer Drehschwingung eines Lenksystems bereitgestellt. In einer Ausführungsform kann das Verfahren ein Empfangen von dem Lenksystem zugeordneten Beschleunigungsdaten umfassen, und, auf Basis der Beschleunigungsdaten, ein Bestimmen eines Ausmaßes einer nahe einem Lenkrad des Lenksystems wahrgenommenen Drehschwingung. Das Verfahren kann ebenso ein Einstellen einer Dämpfung und einer Steifigkeit eines mit einem Rand („Kranz”) des Lenkrades gekoppelten Schwingungsdämpfungssystems umfassen, und zwar auf Basis der Beschleunigungsdaten.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
Die beispielhaften Ausführungsformen werden hiernach in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bedeuten, und wobei:
-
1 ein Funktionsblockdiagramm ist, welches ein Fahrzeug mit einem Lenkrad mit einem Drehschwingungs-Dämpfungssytem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
-
2 eine schematische Vorderansicht des Lenkrades aus 1 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist;
-
3 eine Querschnittsansicht des Lenkrades aus 2 ist, und zwar entlang der Linie 3-3 in 2 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
-
4 eine Querschnittsansicht des Lenkrades aus 2 ist, und zwar entlang der Linie 4-4 aus 2 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
-
5 ein Datenflussdiagramm ist, welches ein Steuersystem des Schwingungsdämpfungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
-
6 ein Flussdiagramm ist, welches ein Steuerverfahren des Schwingungsdämpfungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
-
7 eine schematische Vorderansicht des Lenkrades aus 1 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform ist; und
-
8 eine Querschnittsansicht des Lenkrades aus 7 ist, und zwar entlang der Linie 8-8 in 7 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die Anwendungen und Verwendungen nicht beschränken. Weiterhin soll es keine Beschränkung durch irgendeine ausdrücklich oder implizit in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellte Theorie geben. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine beliebige Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Prozess-Logik und/oder Prozessoreinrichtung, für sich allein genommen oder in einer beliebigen Kombination, einschließlich und ohne Beschränkung: einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einem elektronischen Schaltkreis, einem Prozessor (in Mitbenutzung, in Alleinstellung oder als Teil einer Gruppe) und einem Speicher, welcher ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, einem kombinatorischen Logik-Schaltkreis und/oder weitere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
-
Mit Bezug auf 1 wird ein Fahrzeug 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 kann ein Lenksystem 14, ein Schwingungsdämpfungssystem 16 und ein Steuermodul 18 umfassen. Wie hierin detaillierter erläutert werden wird, kann das Steuermodul 18 Eingaben vom Lenksystem 14 empfangen, um den Betrieb des Schwingungsdämpfungssystems 16 zu steuern. Das Schwingungsdämpfungssystem 16 kann die von einem Fahrer des Fahrzeuges 10 am Lenksystem 14 wahrgenommene Drehschwingung dämpfen.
-
Im Allgemeinen kann das Lenksystem 14 ein mit einer Lenksäule 22 gekoppeltes Lenkrad 20 umfassen. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Verwendung (bzw. Bezeichnung) eines „Hand-Rades” lediglich beispielhaft ist, da das Lenksystem 14 eine beliebige geeignete Nutzereingabeeinrichtung zum Lenken des Fahrzeuges 10 umfassen kann, einschließlich, jedoch ohne Beschränkung, einem Joystick, dem Lenkrad 20 usw. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Lenksystem 14 ein Servo-Lenksystem (EPS = Electric Power Steering System) umfassen, welches eine Lenkunterstützungseinheit 24 beinhalten kann. Die Lenkunterstützungseinheit 24 kann mit der Lenkwelle 22 des Lenksystems 14 und mit Achsschenkeln 26, 28 des Fahrzeuges 10 gekoppelt sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die Lenkwelle 22, wie sie hierin beschrieben und dargestellt ist, eine mit einer Zwischenwelle gekoppelte Lenksäule aufweisen kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist, oder einen beliebigen geeigneten Mechanismus, welcher das Lenkrad 20 mit der Lenkunterstützungseinheit 24 koppelt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Die Lenkunterstützungseinheit 24 kann beispielsweise einen Zahnstangen-Lenkmechanismus (nicht dargestellt) umfassen, welcher mithilfe der Lenkwelle 22 mit einem Lenkaktuatormotor und -getriebe gekoppelt sein kann. Während des Betriebes, wenn das Lenkrad 20 vom Fahrer gedreht wird, stellt ein Motor der Lenkunterstützungseinheit 24 zur Bewegung der Achsschenkel bzw. des Achsgestänges 26, 28 die Unterstützung bereit, welcher wiederum jeweils Lenkstangen 30, 32 bewegt. Die Lenkstangen 30, 32 können mit entsprechenden Rädern 34 des Fahrzeuges 10 gekoppelt sein. Obwohl in 1 ein EPS-System dargestellt und hierin beschrieben ist, wird bevorzugt, dass das Lenksystem 14 verschiedene gesteuerte Lenksysteme umfassen kann, wie z. B. Lenksysteme mit hydraulischen Anordnungen, sogenannte „Steer-by-Wire”-Anordnungen (d. h. elektromechanisch/elektrohydraulisch), nicht-unterstützte Lenksysteme usw.
-
Mit Bezug auf 2 kann das Lenkrad 20 eine Nabe 38 und einen sog. Lenkradkranz 40 umfassen. Die Nabe 38 kann um eine Mittellinie C des Lenkrades 20 herum angeordnet sein, wobei es das Lenkrad 20 mit der Lenkwelle 22 koppeln kann. Der Lenkrad-Kranz 40 kann sich um einen Umfang des Lenkrades 20 herum erstrecken und kann mit der Nabe 38 über eine oder mehrere (Lenkrad-)Speichen 42 gekoppelt sein. In einem Beispiel mit Bezug auf 3 kann der Lenkrad-Kranz 40 einen Rahmen 41 im Allgemeinen mit einer U-Form aufweisen, welcher einen Hohlraum 44 zur Aufnahme eines Abschnittes des Schwingungsdämpfungssystems 16 definieren kann. Der Lenkrad-Kranz 40 einschließlich eines Abschnittes des Schwingungsdämpfungssystems 16 kann im Wesentlichen von einer Ummantelung 46 umhüllt sein. Die Ummantelung 46 kann, ohne Beschränkung, eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: ein Polymer, Leder, Stoff usw., was dem Fahrer das Lenkrad 20 ästhetisch (und haptisch) angenehm erscheinen lässt.
-
Weiterhin mit Bezug auf 1 kann das Lenksystem 14 ebenso einen Lenksensor 48 umfassen. Der Lenksensor 48 kann mit der Lenkwelle 22, dem Lenkrad 20 oder einer anderen Stelle des Lenksystems 14 gekoppelt sein. Beispielsweise könnte der Lenksensor 48 mit der Nabe 38 des Lenkrades 20 gekoppelt sein. Der Lenksensor 48 kann einen Beschleunigungsmesser umfassen, wie z. B. einen Längs- bzw. Winkelbeschleunigungsmesser. In einer Ausführungsform kann der Lenksensor 48 die Beschleunigung der Lenkwelle 22 messen und darauf basierend Beschleunigungssignale erzeugen. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl der Lenksensor 48 hierin als separat und getrennt von der Lenkunterstützungseinheit 24 beschrieben und dargestellt ist, der Lenksensor 48 in die Lenkunterstützungseinheit 24 integriert sein könnte, um nach Bedarf das Lenken des Fahrzeuges 10 zu unterstützen. Bei Kopplung mit der Lenkwelle 22 kann der Lenksensor 48 in Abhängigkeit von einer Schwingung die Dreh- bzw. Winkel-Bewegung der Lenkwelle 22 aufnehmen bzw. messen. In dieser Hinsicht können Unwuchten der Räder 34 während ebener Straßenfahrbedingungen eine Drehschwingung verursachen, was vom Fahrer über das Lenksystem 14 wahrgenommen werden kann. Die Winkel-Beschleunigung der Lenkwelle 22 kann das Ausmaß einer über die Lenkwelle 22 übermittelten, und somit vom Fahrer des Fahrzeuges 10 wahrgenommenen Drehschwingung anzeigen.
-
Mit Bezug auf 1 und 2 kann das Schwingungsdämpfungssystem 16 mit dem Lenksystem 14 derart gekoppelt werden, um so im Wesentlichen von der Mittellinie C des Lenkrades 20 versetzt zu sein und kann in Kommunikation mit dem Steuermodul 18 (1) stehen. In diesem Beispiel mit Bezug auf 2 kann das Schwingungsdämpfungssystem 16 mit dem Lenkrad-Kranz 40 des Lenkrades 20 gekoppelt sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Schwingungsdämpfungssystem 16 mit der Lenkwelle 22 oder einem anderen beliebigen geeigneten Abschnitt des Lenksystems 14 gekoppelt sein kann, um die über das Lenksystem 14 übertragene bzw. wahrgenommene Drehschwingung zu mindern bzw. zu dämpfen. Das Schwingungsdämpfungssystem 16 kann die Frequenz-Antwortfunktion am Lenkrad 20 reduzieren, und zwar im Vergleich zu einem Lenkrad 20 oder Schwingungsdämpfungssystem 16.
-
Das Schwingungsdämpfungssystem 16 kann ein Gehäuse 50 umfassen, ein Dämpfungsmasse-System 52 (2) sowie eine Energieversorgung 54 (1). Das Gehäuse 50 kann derart dimensioniert sein, um mit dem Kranz 40 des Lenkrades 20 gekoppelt zu werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ort des Gehäuses 50 an dem in 2 dargestellten Kranz 40 lediglich beispielhaft ist, da das Gehäuse 50 an jeder beliebigen Stelle entlang des Kranzes 40 angeordnet sein könnte, und mit der Speiche 42 gekoppelt sein kann. In einem Beispiel kann das Gehäuse 50 eine Gestalt aufweisen, welche dem Hohlraum 44 des Lenkrades 20 entspricht. Das Gehäuse 50 kann im Wesentlichen das Dämpfungsmasse-System 52 enthalten. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl die Verwendung eines Gehäuses 50 hierin dargestellt und beschrieben ist, um das Dämpfungsmasse-System 52 aufzunehmen, das Dämpfungsmasse-System 52 im Wesentlichen innerhalb des Kranzes 40 des Lenkrades 20 nach Bedarf ohne der Verwendung des Gehäuses enthalten sein kann. Das Gehäuse 50 kann wenigstens eine Kammer 56 definieren. Die Kammer 56 kann das Dämpfungsmasse-System 52 aufnehmen.
-
Mit Bezug auf 3 und 4 kann das Dämpfungsmasse-System 52 ein Dämpffluid 58 umfassen, eine Masse 60 und eine oder mehrere Platten 61. In einem Beispiel kann das Dämpffluid 58, jedoch ohne Beschränkung ein magneto-rheologisches Fluid umfassen, welches in Kommunikation mit der Energieversorgung 54 (1) stehen kann. Im Allgemeinen kann die Viskosität eines magneto-rheologischen Fluides in Abhängigkeit von der Anwendung eines Magnetflusses variieren. Diesbezüglich kann das magneto-rheologische Fluid magnetisch aktive Partikel bzw.
-
Teilchen umfassen, einschließlich und ohne Beschränkung, Eisen-Teilchen, welche in einem Trägerfluid in Suspension (aufgelöst) sein können. Ohne Vorhandensein eines Magnetflusses können die magnetisch aktiven Partikel bzw. Teilchen in dem Trägerfluid in zufälliger Weise ausgerichtet sein. Bei Anlegen eines Magnetflusses kann die Ausrichtung der magnetisch aktiven Teilchen linear sein, und zwar in der Richtung des Magnetflussfeldes (4). Die lineare Ausrichtung der magnetisch aktiven Teilchen kann die Viskosität des Trägerfluides ändern bzw. erhöhen, was das Trägerfluid dazu bringt, sich eher als ein Festkörper zu verhalten. Dies kann die Steifigkeit des Dämpfungsmasse-Systems 52 auf Basis des Anlegens des Magnetflussfeldes ändern.
-
Der Betrag des auf das magneto-rheologische Fluid ausgeübten Magnetflusses kann durch das Steuermodul 18 gesteuert werden, wie im Folgenden erläutert werden wird. Die Verwendung eines magneto-rheologischen Fluides kann es der Steifigkeit des Dämpfungsmasse-Systems 52 ermöglichen, sich mit den Änderungen in der Viskosität des magneto-rheologischen Fluides zu ändern, was im Wesentlichen eine Echtzeitanpassung bzw. Einstellung des Dämpfungsmasse-Systems 52 in Antwort auf eine Drehschwingung ermöglichen kann. Im Allgemeinen kann die Energieversorgung 54 ein Signal von dem Steuermodul 18 empfangen, um einen elektrischen Strom an das Dämpffluid 58 anzulegen, was die Viskosität des Dämpffluides 58 in Abhängigkeit von der vom Lenkrad 20 übertragenen Drehschwingung ändern kann. Diese im Wesentlichen in Echtzeit stattfindende Schwingungsdämpfung kann die Drehschwingung reduzieren, welche vom Fahrer des Fahrzeuges 10 am Lenkrad 20 wahrgenommen wird.
-
Die Masse 60 kann in der Kammer 56 des Gehäuses 50 aufgenommen werden, wobei sie im Wesentlichen in dem Dämpffluid 58 „eingetaucht” ist. In einem Beispiel kann die Masse 60 in dem Dämpffluid 58 schweben, jedoch kann die Masse 60 ebenso mit der Kammer 56 des Gehäuses 50 gekoppelt sein, um so innerhalb des Dämpffluides 58 sozusagen „stationär” zu sein. Die Masse 60 kann eine Durchgangsbohrung 60a aufweisen. Die Durchgangsbohrung 60a kann es dem Dämpffluid 58 ermöglich, durch die Masse 60 hindurch zu fließen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Dämpffluid 58 ebenso um die Masse 60 herum fließen kann. Die Masse 60 kann für das Lenksystem 14 einen festgelegten Dämpfungsbetrag bereitstellen. Diesbezüglich kann die Masse 60 derart ausgewählt werden, um ein Gewicht aufzuweisen, welches einen vorbestimmten Dämpfungsbetrag bzw. Abschwächung/Dämpfung bereitstellt, welche einer vorbestimmten Unwucht eines Rades 34 entspricht. Daher kann das Dämpffluid 58 einen veränderlichen Dämpfungsbetrag bereitstellen, welcher im Wesentlichen in Echtzeit in Antwort auf eine durch verschiedene Radunwuchten übermittelte Drehschwingung einstellbar ist bzw. eingestellt werden kann, während die Masse 60 für eine vorbestimmte Radunwucht einen festgelegten Dämpfungsbetrag bereitstellen kann.
-
Die Platten 61 können an im Wesentlichen entgegengesetzten Enden des Gehäuses 50 angeordnet sein. In einem Beispiel können die Platten 61 eine erste Platte 61a und eine zweite Platte 61b umfassen. Wie schematisch in 4 dargestellt ist, können die Platten 61a, 61b in Kommunikation mit der Energieversorgung 54 stehen, wobei sie dazu verwendet werden können, um auf das Dämpffluid 58 ein Magnetflussfeld auszuüben. Die Anwendung bzw. die Ausübung des Magnetflussfeldes kann zu einer Viskositätsänderung des Dämpffluides 58 führen, wodurch die Steifigkeit des Dämpffluides 58 verändert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Platten 61a, 61b nach Bedarf in direkter Kommunikation mit der Steuerung 18 stehen können.
-
Wiederum mit Bezug auf 1 kann die Energieversorgung 54 in Kommunikation mit den Platten 61a, 61b stehen und durch das Steuermodul 18 gesteuert werden. Die Energieversorgung 54 kann eine beliebige geeignete Energiequelle sein, welche in der Lage ist, die Platten 61a, 61b mit einem Strom zu versorgen, um auf das Dämpffluid 58 ein Magnetflussfeld auszuüben, und zwar zur Änderung der Viskosität des Dämpffluides 58 im Wesentlichen in Echtzeit. Zusätzlich könnte, obwohl die Energieversorgung 54 hierin als eine separate und einzelne Komponente dargestellt ist, die Energieversorgung 54 in anderen Komponenten des Fahrzeuges 10 integriert sein, wie z. B. dem Steuermodul 18.
-
Das Steuermodul 18 kann das Schwingungsdämpfungssystem 16 basierend auf von dem Lenksensor 48 empfangenen Signalen steuern, um die Steifigkeit des Dämpfungsmasse-Systems 52 zu variieren. In einem Beispiel kann das Steuermodul 18 die Viskosität des Dämpffluides 58 basierend auf vom Lenksensor 48 empfangenen Signalen steuern.
-
Nunmehr mit Bezug auf 5 stellt ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen eines Schwingungsdämpfungs-Steuersystems 62 für das Schwingungsdämpfungssystem 16 (1) dar, welches in das Steuermodul 18 eingegliedert sein kann. Verschiedene Ausführungsformen von Schwingungsdämpfungs-Steuersystemen gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von in das Steuermodul 18 eingebetteten Sub-Modulen umfassen. Vorzugsweise können die in 5 gezeigten Sub-Module miteinander kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um auf ähnliche Art und Weise die Steifigkeit des Dämpffluides 58 (2) einzustellen/anzupassen. Eingaben in das System können vom Fahrzeug 10 (1) aufgenommen werden, von weiteren Steuermodulen (nicht dargestellt) empfangen werden und/oder von anderen Sub-Modulen (nicht dargestellt) innerhalb des Steuermodules 18 bestimmt bzw. simuliert werden. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Steuermodul 18 ein Schwingungssteuermodul 64 und ein Dämpfungssteuermodul 66.
-
Als Eingabe kann das Schwingungssteuermodul 64 Beschleunigungsdaten 68 vom Lenkungssensor 48 empfangen. Basierend auf den Beschleunigungsdaten 68 kann das Schwingungssteuermodul 64 für das Dämpfungssteuermodul 66 Schwingungsdaten 70 festsetzen. Die Schwingungsdaten 70 können einen Betrag an vom Lenkrad 20 übertragener Drehschwingung während des Betriebes des Fahrzeugs 10 umfassen, und zwar wie sie vom Lenksensor 48 aufgenommen werden.
-
Das Dämpfungssteuermodul 66 kann als eine Eingabe die Schwingungsdaten 70 empfangen. Basierend auf den Schwingungsdaten kann das Dämpfungssteuermodul 66 Dämpfungsdaten 72 ausgeben. Die Dämpfungsdaten 72 können einen von der Energieversorgung 54 auszugebenden Strombetrag umfassen, um zur Änderung der Viskosität des Dämpffluides 58 auf die gewünschte Steifigkeit das Magnetflussfeld zu erzeugen. Diesbezüglich werden, basierend auf den Dämpfungsdaten 72 Steuersignale erzeugt, um die Stromausgabe durch die Energieversorgung 54 zu steuern.
-
Nunmehr mit Bezug auf 6 und weiterhin mit Bezug auf 1–5 stellt ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren dar, welches vom Steuermodul 18 aus 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ausführbar ist. Vorzugsweise ist die Ablaufreihenfolge innerhalb des Verfahrens im Lichte der Offenbarung nicht auf die wie in 6 dargestellte Ausführungsabfolge beschränkt, sondern kann nach Art der Anwendung und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung in einer oder mehreren variierenden Reihenfolgen ausgeführt werden.
-
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren derart geplant sein, um basierend auf vorbestimmten Ereignissen abzulaufen, und/oder kann kontinuierlich während des Betriebes des Fahrzeuges 10 ablaufen.
-
Das Verfahren kann bei Schritt
100 beginnen. Bei Schritt
102 kann das Verfahren Beschleunigungsdaten
68 vom Lenksensor
48 empfangen. Basierend auf den Beschleunigungsdaten
68 kann das Verfahren bei Schritt
104 den vom Lenkrad
20 übertragenen Drehschwingungsbetrag bestimmen. Bei Schritt
106 kann das Verfahren den Strombetrag bestimmen, welcher notwendig ist, um die Viskosität des Dämpffluides
58 auf die gewünschte Steifigkeit „einzustellen”, um die vom Lenkrad
20 übertragene Schwingung abzuschwächen, und kann für die Energieversorgung
54 die Dämpfungsdaten
72 ausgeben. Im Allgemeinen werden basierend auf den Dämpfungsdaten
72 Steuersignale erzeugt, um den durch die Energieversorgung
54 ausgegebenen Strom zu steuern. In einem Beispiel können die folgenden Gleichungen hinsichtlich des Dämpfungskoeffizienten C
TVA gelöst werden, um den für eine Schwächung einer gemessenen Schwingung notwendigen Dämpfungsbetrag zu bestimmen.
wobei T das auf/von einem Lenkrad ausgeübte Drehmoment ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16; I das Trägheitsmoment eines Lenkrades ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16; C
T der Drehschwingungs-Dämpfungskoeffizient für ein Lenkrad ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16; KT die Drehsteifigkeit eines Lenkrades ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16;
die Rotationsbeschleunigung eines Lenkrades
24 ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16;
die Rotationsgeschwindigkeit eines Lenkrades ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16; Θ die Rotationsverdrehung eines Lenkrades ist, und zwar ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16; T
TVA das auf/von einem Lenkrad ausgeübte Drehmoment ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16; I
TVA die Masse des Lenkrades
24 ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16; C
TVA der Drehschwingungsdämpfungskoeffizient des Lenkrades
24 ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16; K
TVA die Drehsteifigkeit des Lenkrades
24 ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16;
die Drehbeschleunigung eines Lenkrades
24 ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16;
die Drehgeschwindigkeit eines Lenkrades ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16; und ΘTVA die Verdrehung eines Lenkrades ist, und zwar mit dem Schwingungsdämpfungssystem
16. Die einem Lenkrad zugewiesenen Werte ohne das Schwingungsdämpfungssystem
16 können von einer geeigneten Quelle erhalten werden, einschließlich, jedoch ohne Beschränkung, einer Look-up-Tabelle.
-
Bei Schritt 108 kann das Verfahren Beschleunigungsdaten 68 vom Lenksensor 48 empfangen. Falls das Lenkrad 20 immer noch eine Schwingung basierend auf den Beschleunigungsdaten 68 bei Schritt 110 überträgt bzw. wahrnimmt, dann kann das Verfahren zu Schritt 104 verzweigen. Ansonsten kann das Verfahren bei Schritt 112 enden.
-
Mit Bezug auf 2 und 8 kann in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, wobei die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen oder ähnlichen wie mit Bezug auf 1 bis 6 erörterten Komponenten verwendet werden, das Fahrzeug 10 ein Schwingungsdämpfungssystem 16b umfassen, welches über das Steuermodul 18 gesteuert werden kann und mit dem Kranz 40 des Lenkrades 20 koppelbar ist. Das Schwingungsdämpfungssystem 16b kann ein Gehäuse 200, ein Dämpfungsmasse-System 202 sowie die Energieversorgung 54 umfassen (1).
-
Das Gehäuse 200 kann für eine Kopplung mit dem Kranz 40 des Lenkrades 20 dimensioniert sein. In einem Beispiel kann das Gehäuse 200 eine Gestalt aufweisen, welche dem Hohlraum 44 des Lenkrades 20 entspricht. Mit Bezug auf 8 kann das Gehäuse 200 wenigstens eine Kammer 204 umfassen. In einem Beispiel kann die wenigstens eine Kammer 204 eine erste Kammer 204a, eine zweite Kammer 204b und eine dritte Kammer 204c umfassen. In diesem Beispiel kann die zweite Kammer 204b zwischen der ersten Kammer 204a und der dritten Kammer 204c angeordnet sein. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Anordnung der Kammern 204a–c lediglich beispielhaft ist, da eine beliebige Anzahl von Kammern in jeder gewünschten Konfiguration verwendet werden könnte. Jede erste Kammer 204a, zweite Kammer 204b und dritte Kammer 204c kann wenigstens eine Öffnung 206 umfassen, um eine Fluid-Verbindung zwischen den Kammern 204a–c zu ermöglichen. In einem Beispiel kann die erste Kammer 204a eine Öffnung 206a umfassen, die zweite Kammer 204b eine Öffnung 206b und eine Öffnung 206c, und die dritte Kammer 204c kann eine Öffnung 206d umfassen. Die Fluid-Verbindung zwischen den Kammern 204a–c kann einem Abschnitt des Dämpfungsmasse-Systems 202 ermöglichen, innerhalb des Gehäuses 200 zu strömen. Es soll darauf hingewiesen werden, dass, obwohl die Verwendung eines Gehäuses 200 hierin dargestellt und beschrieben ist, um das Dämpfungsmasse-System 202 zu enthalten, das Dämpfungsmasse-System 202 im Wesentlichen innerhalb des Kranzes 40 des Lenkrades 20 nach Bedarf ohne die Verwendung eines Gehäuses enthalten sein könnte.
-
Das Dämpfungsmasse-System 202 kann im Gehäuse 200 aufgenommen werden. Das Dämpfungsmasse-System 202 kann das Dämpffluid 58 umfassen, eine Masse 208 und die eine oder die mehreren Platten 61. In einem Beispiel kann das Dämpffluid 58 das magneto-rheologische Fluid umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Verwendung eines magneto-rheologischen Fluides kann es der Steifigkeit des Dämpfungsmasse-Systems 202 ermöglichen, sich zusammen mit den Änderungen in der Viskosität des magneto-rheologischen Fluides zu ändern, was im Wesentlichen eine Echtzeit-Einstellung/Anpassung des Dämpfungsmasse-Systems 202 in Antwort auf eine Drehschwingung möglich machen kann. Das Dämpffluid 58 kann in der ersten Kammer 204a aufgenommen sein, der zweiten Kammer 204b und der dritten Kammer 204c, wobei es im Gehäuse 200 zwischen den Kammern 204a–c durch die Öffnungen 206a–d strömen kann. Die Platten 61a, 61b können angrenzend an das Dämpffluid 58 angeordnet sein, wobei sie in Kommunikation mit der Energieversorgung 54 sein können (1), um das Magnetflussfeld auf das Dämpffluid 58 anzuwenden.
-
Die Masse 208 kann in der zweiten Kammer 204b des Gehäuses 200 aufgenommen sein, wobei sie im Wesentlichen in das Dämpffluid 58 „eintauchen” kann. In einem Beispiel kann die Masse 208 innerhalb des Dämpffluides 58 schweben, jedoch könnte die Masse 208 ebenso mit der zweiten Kammer 204b des Gehäuses 200 gekoppelt sein, um so stationär bzw. fest in dem Dämpffluid 58 angeordnet zu sein. Die Masse 208 kann für das Lenksystem 14 einen festen Dämpfungsbetrag bereitstellen. In dieser Hinsicht kann die Masse 208 derart ausgewählt werden, um ein Gewicht aufzuweisen, welches einen vorbestimmten Dämpfungs- bzw. Abschwächungsbetrag bereitstellt, welcher einer vorbestimmten Unwucht eines Rades 34 entspricht. Daher kann das Dämpffluid 58 einen variablen Dämpfungsbetrag bereitstellen, welcher im Wesentlichen in Echtzeit in Antwort auf eine durch Unwuchten verschiedener Räder 34 übertragene Drehschwingung angepasst werden kann, während die Masse 208 für eine vorbestimmte Unwucht eines Rades 34 einen festen Dämpfungsbetrag bereitstellen kann.
-
Da das Steuermodul 18 das Schwingungsdämpfungssystem 16b im Wesentlichen nach dem gleichen Verfahren steuern kann wie das in Bezug auf das Schwingungsdämpfungssystem 16 in 1–6 beschriebene, soll das von dem Steuermodul 18 für das Schwingungsdämpfungssystem 16b ausgeführte Steuerverfahren hierin nicht in jedem Detail beschrieben werden. Kurz gesagt, das Steuermodul 18 kann jedoch das Schwingungsdämpfungssystem 16b basierend auf von dem Lenksensor 48 empfangenen Signalen steuern, um die Steifigkeit des Dämpfungsmasse-Systems 202 zu variieren. In einem Beispiel kann das Steuermodul 18 die Viskosität des Dämpffluides 58 basierend auf vom Lenksensor 48 empfangenen Signalen steuern.
-
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung dargelegt wurde, wird bevorzugt, dass eine große Anzahl an Variationen besteht. Es wird außerdem bevorzugt, dass die beispielhafte Ausführungsform bzw. beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, und nicht den Umfang, die Anwendbarkeit bzw. Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken sollen. Vielmehr soll die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine nützliche Anleitung zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform bzw. beispielhaften Ausführungsformen bereitstellen. Es wird davon ausgegangen, dass hinsichtlich der Funktion und Anordnung der Elemente verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Äquivalente davon definiert ist.
-
Weitere Ausführungsformen
-
- 1. System zum Dämpfen einer Drehschwingung eines Lenksystems, umfassend:
ein Gehäuse mit einer Kammer, wobei das Gehäuse mit einem Rand eines Lenkrades des Lenksystems koppelbar ist;
eine in der Kammer des Gehäuses angeordnete Masse, wobei die Masse eine feste Steifigkeit aufweist;
ein in der Kammer des Gehäuses angeordnetes Dämpffluid mit einer veränderlichen Steifigkeit; und
ein Steuermodul, welches eine vom Lenksystem wahrgenommene Drehschwingung bestimmt und ein Signal ausgibt, um in Abhängigkeit von der Drehschwingung im Wesentlichen in Echtzeit die Steifigkeit des Dämpffluides zu verändern.
- 2. System nach Ausführungsform 1, wobei das Gehäuse weiterhin umfasst:
eine erste Kammer mit einer ersten Öffnung;
eine zweite Kammer mit einer zweiten Öffnung und einer dritten Öffnung; und
eine dritte Kammer mit einer vierten Öffnung,
wobei das Dämpffluid in dem Gehäuse enthalten ist und über die erste Öffnung, die zweite Öffnung, die dritte Öffnung und die vierte Öffnung zwischen der ersten Kammer, der zweiten Kammer und der dritten Kammer strömt.
- 3. System nach Ausführungsform 2, wobei die zweite Kammer zwischen der ersten Kammer und der dritten Kammer angeordnet ist.
- 4. System nach Ausführungsform 3, wobei die Masse vollständig innerhalb der zweiten Kammer angeordnet ist.
- 5. System nach Ausführungsform 1, wobei die Masse weiterhin für eine Strömung des Dämpffluides durch die Masse hindurch eine durch die Masse hindurch definierte Durchgangsöffnung umfasst.
- 6. System nach Ausführungsform 1, wobei das Dämpffluid ein magneto-rheologisches Fluid ist.
- 7. System nach Ausführungsform 6, weiterhin umfassend:
eine Energieversorgung in Verbindung mit einer oder mehreren Platten, welche angrenzend an das Dämpffluid und an das Steuermodul angeordnet sind, welche das Signal von dem Steuermodul empfangen, um die Steifigkeit des Dämpffluides durch Ändern eines an die eine oder mehrere Platten angelegten Stromes zu ändern.
- 8. System nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend:
einen mit einer Lenksäule des Lenksystems gekoppelten Winkel-Beschleunigungsmesser, welcher für das Steuermodul Beschleunigungsdaten bereitstellt, wobei das Steuermodul auf Basis der Beschleunigungsdaten die am Lenkrad wahrgenommene Drehschwingung bestimmt.
- 9. System nach Ausführungsform 1, wobei der Kranz des Lenkrades von einer Mittellinie des Lenkrades verschoben ist.
- 10. Fahrzeug, umfassend:
ein Lenksystem mit einem Lenkrad und einer Lenksäule, wobei das Lenkrad eine Nabe und einen Rand aufweist, welcher derart um die Nabe herum angeordnet ist, um so einen Umfang des Lenkrades zu bilden, wobei der Rand über eine Speiche mit der Nabe gekoppelt ist;
ein Schwingungsdämpfungssystem, wobei das System mit dem Rand gekoppelt ist, einschließlich:
einem magneto-rheologischen Dämpffluid; und
einer innerhalb des Dämpffluides verlagerbaren Masse,
wobei die Viskosität des Dämpffluides auf Basis eines Ausmaßes der am Lenkrad wahrgenommenen Drehschwingung einstellbar ist.
- 11. Fahrzeug nach Ausführungsform 10, weiterhin umfassend:
ein Steuermodul, welches den auf das Lenkrad übertragenen Drehschwingungsbetrag bestimmt und die Viskosität des Dämpffluides basierend auf dem Betrag der Drehschwingung anpasst.
- 12. Fahrzeug nach Ausführungsform 11, weiterhin umfassend:
einen mit der Lenkwelle gekoppelten Winkelbeschleunigungsmesser, welcher für das Steuermodul Beschleunigungsdaten bereitstellt, und wobei das Steuermodul basierend auf den Beschleunigungsdaten die auf das Lenkrad übertragene Drehschwingung bestimmt.
- 13. Fahrzeug nach Ausführungsform 10, weiterhin umfassend ein mit dem Kranz des Lenkrades koppelbares Gehäuse, wobei das Schwingungsdämpfungssystem im Gehäuse angeordnet ist.
- 14. Fahrzeug nach Ausführungsform 13, wobei das Gehäuse eine Kammer umfasst, und wobei das Dämpffluid und die Masse in der Kammer angeordnet sind.
- 15. Fahrzeug nach Ausführungsform 13, wobei das Gehäuse weiterhin umfasst:
eine erste Kammer mit einer ersten Öffnung;
eine zweite Kammer mit einer zweiten Öffnung und einer dritten Öffnung; und
eine dritte Kammer mit einer vierten Öffnung,
wobei das Dämpffluid in dem Gehäuse aufgenommen ist und durch die erste Öffnung, die zweite Öffnung, die dritte Öffnung und die vierte Öffnung zwischen der ersten Kammer, der zweiten Kammer und der dritten Kammer strömt.
- 16. Fahrzeug nach Ausführungsform 15, wobei die Masse vollständig innerhalb der zweiten Kammer enthalten ist.
- 17. Verfahren zur Dämpfung einer Drehschwingung eines Lenksystems, umfassend:
Empfangen von dem Lenksystem zugeordneten Beschleunigungsdaten;
auf Basis der Beschleunigungsdaten Bestimmen eines Ausmaßes einer nahe eines Lenkrades des Lenksystemes wahrgenommenen Drehschwingung; und
Einstellen einer Dämpfung und einer Steifigkeit eines mit einem Rand des Lenkrades gekoppelten Dämpfungsschwingungssystems, und zwar auf Basis der Beschleunigungsdaten.
- 18. Verfahren nach Ausführungsform 17, wobei ein Anpassen der Steifigkeit des mit dem Kranz des Lenkrades gekoppelten Dämpfungssystems weiterhin umfasst:
Anpassen einer Viskosität eines im Kranz des Lenkrades enthaltenen Dämpffluides.
- 19. Verfahren nach Ausführungsform 18, wobei das Dämpffluid ein magneto-rheologisches Fluid ist und das Anpassen der Viskosität des Dämpffluid weiterhin umfasst:
Variieren eines von einer Energieversorgung an eine oder mehrere Platten angelegten Strombetrages, wobei die Platten an das Dämpffluid angrenzen.
- 20. Verfahren nach Ausführungsform 17, wobei das Empfangen der Beschleunigungsdaten weiterhin umfasst:
Empfangen von Winkelbeschleunigungsdaten von einem mit einer Lenkwelle des Lenksystems gekoppelten Winkelbeschleunigungsmesser.
