DE102014104779A1 - Method for roll stabilization - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät und ein Verfahren zur Wankstabilisierung einer Karosserie eines Fahrzeuges, wobei die Karosserie vier Radaufhängungen mit jeweils einem Schwingungsdämpfer aufweist, wobei die Schwingungsdämpfer zwischen der Karosserie und einer beweglich gegenüber der Karoserie gelagerten Radaufhängung angeordnet sind, wobei die Schwingungsdämpfer in der Weise ausgebildet sind, dass für jeden Schwingungsdämpfer eine Dämpfungskraft einstellbar ist, wobei zwei vordere Schwingungsdämpfer an gegenüber liegenden Seiten eines vorderen Abschnittes der Karosserie angeordnet sind, wobei zwei hintere Schwingungsdämpfer an gegenüber liegenden Seiten eines hinteren Abschnittes der Karosserie angeordnet sind, wobei eine erste Wankgeschwindigkeit für einen vorderen Abschnitt der Karosserie und eine zweite Wankgeschwindigkeit für einen hinteren Abschnitt der Karosserie ermittelt wird, wobei abhängig von den zwei gemessenen Wankgeschwindigkeiten eine Dämpfungskraft für wenigstens einen Schwingungsdämpfer in der Weise eingestellt wird, dass einer Wankbewegung der Karosserie entgegen gewirkt wird.The invention relates to a control device and a method for roll stabilization of a body of a vehicle, wherein the body has four suspensions each having a vibration damper, wherein the vibration damper between the body and a movably mounted with respect to the Karoserie suspension are arranged, wherein the vibration damper formed in the manner in that a damping force is adjustable for each vibration damper, wherein two front vibration absorbers are disposed on opposite sides of a front portion of the body, wherein two rear vibration damper are disposed on opposite sides of a rear portion of the body, wherein a first roll speed for a front Section of the body and a second roll speed for a rear portion of the body is determined, depending on the two measured roll speeds a Dämpfungskr aft is adjusted for at least one vibration damper in such a way that a rolling movement of the body is counteracted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wankstabilisierung gemäß Patentanspruch 1 und ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 12.The invention relates to a method for roll stabilization according to
Aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Wankstabilisierung einer Karosserie eines Fahrzeuges bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved method for roll stabilization of a body of a vehicle.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch das Steuergerät gemäß Patentanspruch 12 gelöst.The object of the invention is achieved by the method according to
Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass eine präzisere und genauere Wankstabilisierung erreicht wird. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass eine Wankgeschwindigkeit eines vorderen Abschnittes der Karosserie und eine Wankgeschwindigkeit eines hinteren Abschnittes der Karosserie bei der Ermittlung einer Dämpfungskraft für wenigstens einen Schwingungsdämpfer berücksichtigt werden. Dabei wird ein genaueres Modell zur Berücksichtigung der Schwingungseigenschaften der Karosserie verwendet, in dem die Karosserie in einen vorderen Abschnitt und in einen hinteren Abschnitt unterteilt ist. Somit ist es möglich, dass der vordere Abschnitt und der hintere Abschnitt der Karosserie mit verschiedenen Geschwindigkeiten um eine Längsachse wanken. Somit kann mithilfe des neu vorgeschlagenen Verfahrens mit höherer Genauigkeit eine effizientere Dämpfung der Wankbewegung ermittelt werden.An advantage of the method described is that a more precise and accurate roll stabilization is achieved. This advantage is achieved by taking into account a rolling speed of a front portion of the body and a rolling speed of a rear portion of the body in the determination of a damping force for at least one vibration damper. In this case, a more accurate model is used to take into account the vibration characteristics of the body, in which the body is divided into a front portion and a rear portion. Thus, it is possible for the front portion and the rear portion of the body to wobble at different speeds about a longitudinal axis. Thus, with the aid of the newly proposed method with higher accuracy, a more efficient damping of the rolling motion can be determined.
In einer Ausführungsform werden bei der Berechnung der Dämpfungskraft gleichphasige Schwingungen und gegenphasige Schwingungen des vorderen und des hinteren Abschnittes der Karosserie berücksichtigt. Auf diese Weise wird eine erhöhte Genauigkeit bei der Ermittlung der Dämpfungskraft erreicht.In one embodiment, when calculating the damping force, in-phase and out-of-phase vibrations of the front and rear portions of the body are considered. In this way, an increased accuracy in the determination of the damping force is achieved.
In einer weiteren Ausführungsform wird zur Ermittlung der Dämpfungskraft für den vorderen Abschnitt der Karosserie eine vordere Massenträgheit und für den hinteren Abschnitt der Karosserie eine hintere Massenträgheit verwendet, wobei die vordere und die hintere Massenträgheit über eine vorgegebene Torsionssteifigkeit miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise wird eine präzise Ermittlung der Dämpfungskraft zum Dämpfen der Wankbewegung des Fahrzeuges ermöglicht.In another embodiment, a front inertia is used to determine the damping force for the front portion of the body, and a rear inertia is used for the rear portion of the body, wherein the front and rear inertia are coupled together by a predetermined torsional stiffness. In this way, a precise determination of the damping force for damping the rolling motion of the vehicle is made possible.
In einer weiteren Ausführungsform wird sowohl die Dämpfungskraft für eine Zugbelastung als auch die Dämpfungskraft für eine Druckbelastung des wenigstens einen Schwingungsdämpfers ermittelt, insbesondere berechnet und entsprechend gesteuert, um die Wankbewegung zu dämpfen. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der Wankstabilisierung erreicht werden.In another embodiment, both the damping force for a tensile load and the damping force for a compressive load of the at least one vibration damper is determined, in particular calculated and controlled accordingly to dampen the rolling motion. As a result, a further improvement in roll stabilization can be achieved.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Dämpfungskräfte für wenigstens zwei Schwingungsdämpfer, insbesondere für alle Schwingungsdämpfer, ermittelt, insbesondere berechnet. Dadurch wird eine verbesserte Wankstabilisierung erreicht.In a further embodiment, the damping forces for at least two vibration dampers, in particular for all vibration dampers, are determined, in particular calculated. As a result, an improved roll stabilization is achieved.
In einer Ausführungsform wird für den vorderen Abschnitt ein Dämpfungsmoment abhängig von der ersten und der zweiten Wankgeschwindigkeit ermittelt, insbesondere berechnet, wobei abhängig von dem Dämpfungsmoment Dämpfungskräfte für die zwei Schwingungsdämpfer des vorderen Abschnittes ermittelt und in der Weise eingestellt werden, dass das Dämpfungsmoment auf die zwei Schwingungsdämpfer verteilt wird. Dadurch wird eine verbesserte Steuerung der Dämpfungskräfte des vorderen Abschnittes erreicht.In one embodiment, a damping torque for the front portion is determined depending on the first and the second roll speed, in particular calculated, wherein depending on the damping torque damping forces for the two vibration absorbers of the front portion are determined and adjusted in such a way that the Damping torque is distributed to the two vibration damper. Thereby, an improved control of the damping forces of the front portion is achieved.
In einer weiteren Ausführungsform wird für den hinteren Abschnitt ein Dämpfungsmoment abhängig von der ersten und der zweiten Wankgeschwindigkeit ermittelt, insbesondere berechnet, wobei Dämpfungskräfte der zwei Schwingungsdämpfer des hinteren Abschnittes in der Weise eingestellt werden, dass das Dämpfungsmoment auf die zwei Schwingungsdämpfer verteilt wird. Dadurch wird eine verbesserte Steuerung der Dämpfungskräfte erreicht.In a further embodiment, a damping torque is determined for the rear portion depending on the first and the second roll speed, in particular calculated, wherein damping forces of the two damper of the rear portion are adjusted in such a way that the damping torque is distributed to the two vibration damper. As a result, an improved control of the damping forces is achieved.
Abhängig von der gewählten Ausführung werden die Dämpfungskräfte für die zwei Schwingungsdämpfer des vorderen bzw. des hinteren Abschnittes gleich groß eingestellt. Bei einem Schwingungsdämpfer eines Abschnittes wird eine Zugkraft und bei dem anderen Schwingungsdämpfer des gleichen Abschnittes wird eine Druckkraft eingestellt. Somit werden die Schwingungsdämpfer gleichmäßig belastet.Depending on the selected design, the damping forces for the two vibration dampers of the front and the rear section are set equal. In a vibration damper of one section is a tensile force and the other vibration damper of the same section, a compressive force is set. Thus, the vibration damper are evenly loaded.
In einer weiteren Ausführungsform werden für die Schwingungsdämpfer, insbesondere für die Schwingungsdämpfer des vorderen Abschnittes und die Schwingungsdämpfer des hinteren Abschnittes der Karosserie, gleiche Dämpfungsmaße verwendet. Auf diese Weise ist eine einfache und schnelle Berechnung der Dämpfungskräfte möglich.In a further embodiment, same damping measures are used for the vibration dampers, in particular for the vibration absorbers of the front section and the vibration absorbers of the rear section of the body. In this way, a simple and quick calculation of the damping forces is possible.
In einer weiteren Ausführungsform werden bei der Berechnung der Dämpfungskraft für die vorderen und die hinteren Schwingungsdämpfer unterschiedliche Dämpfungsmaße verwendet. Auf diese Weise wird eine präzisere Anpassung der Dämpfungskräfte erreicht.In another embodiment, different damping measures are used in the calculation of the damping force for the front and rear vibration dampers. In this way, a more precise adjustment of the damping forces is achieved.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIG.
Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung eine Karosserie
In analoger Weise ist eine erste und eine zweite hintere Radaufhängung
Die ersten und die zweiten Sensoren
In einem weiteren Verfahrensschritt können rotatorische Steifigkeiten berechnet werden, die bei Fahrzeugen mit Luftfederung, deren Federrate variabel ist, sich ändert. Die rotatorische Steifigkeit für die Vorderachse, d. h. für den vorderen Abschnitt
Die Steifigkeit für den hinteren Abschnitt
Mit CH ist die Steifigkeit des hinteren Abschnittes
Weiterhin wird für die rotatorische Verbindung zwischen dem vorderen Abschnitt
Mit den beschriebenen Daten bzw. Formeln können Eigenfrequenzen der Karosserie
In einem folgenden Schritt werden die zwei Eigenfrequenzen und die zwei daraus folgenden Eigenschwingvektoren berechnet.In a following step, the two natural frequencies and the two resulting natural vibration vectors are calculated.
Als Rechenbeispiel werden folgende Werte angenommen: wobei mit M die Trägheitsmatrize und mit C die Steifigkeitsmatrize bezeichnet ist.As calculation example the following values are assumed: where M is the inertial matrix and C is the stiffness matrix.
Weiterhin wird im Folgenden vom Steuergerät
Die zwei Lösungen sind die zwei Eigenfrequenzen: ω1 = 1,7 Hz und ω2 = 15,7 Hz.The two solutions are the two natural frequencies: ω 1 = 1.7 Hz and ω 2 = 15.7 Hz.
Die entsprechenden Eigenvektoren u1, u2 erfüllen folgende Bedingungen: The corresponding eigenvectors u 1 , u 2 satisfy the following conditions:
Numerisch können diese wie folgt ausgedrückt werden: Numerically, these can be expressed as follows:
Die Modalmatrix ist somit: The modal matrix is thus:
In einem folgenden Verfahrensschritt werden die neuen Koordinaten nach folgenden Formeln für die Eigenschwingungen berechnet: In a following process step, the new coordinates are calculated according to the following formulas for the natural vibrations:
Im neuen Koordinatensystem sind die Gleichungen entkoppelt: The equations are decoupled in the new coordinate system:
Das bedeutet, die Dämpfungsmatrix K im normalen Koordinatensystem ist, wenn ein erstes Dämpfungsmaß D1 der ersten Eigenfrequenz, was einem Wanken des Fahrzeugs entspricht, und ein zweites Dämpfungsmaß D2 der zweiten Eigenfrequenz, was einem Tordieren entspricht, gleich groß sind und den Wert 1 haben: That is, the damping matrix K in the normal coordinate system is equal to and has the
Abhängig von der gewählten Ausführung können die Dämpfungsmaße der ersten und zweiten Eigenschwingmodi auch unterschiedlich groß gewählt werden und beispielsweise zwischen 0,8 und 1,3 liegen. Somit werden die Drehmomente vorne und hinten bestimmt, die mit den vorgegebenen Dämpfungsmaßen D1 und D2 die beiden Schwingungsmodi des Aufbaus Wanken und Tordieren bedämpfen.Depending on the selected embodiment, the attenuation measures of the first and second natural vibration modes can also be chosen to be different in size and, for example, between 0.8 and 1.3. Thus, the torques are determined front and rear, dampen with the predetermined damping D 1 and D 2, the two vibration modes of the structure rolling and twisting.
Anschließend werden in einem weiteren Verfahrensschritt Drehmomente für die vorderen und die hinteren Schwingungsdämpfer
Das vordere Dämpfungsmoment MV wird mithilfe der vorderen Schwingungsdämpfer
Das hintere Dämpfungsmoment MH wird mithilfe der hinteren Schwingungsdämpfer
Die Dämpfungsmomente können in Echtzeit, beispielsweise alle 2 ms vom Steuergerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE69603409T2 (en) * | 1995-05-15 | 1999-11-25 | Gen Motors Corp | Control for the wheel suspension of a vehicle connected to wheel speed sensors |
DE102011005348A1 (en) | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Roll stabilization system for two-lane two-axle vehicle, has electronic control unit that actuates roll stabilization process by considering the height of individual wheels, when one of the wheels and axles of vehicle is raised/lowered |
-
2014
- 2014-04-03 DE DE102014104779.6A patent/DE102014104779A1/en active Pending
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DE102011005348A1 (en) | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Roll stabilization system for two-lane two-axle vehicle, has electronic control unit that actuates roll stabilization process by considering the height of individual wheels, when one of the wheels and axles of vehicle is raised/lowered |
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