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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Eigenschaft eines Lagers eines Aggregatelagers und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus
US 2002/0109280 A1 ist ein hydraulisch aktives Aggregatelager bekannt, das ein Entkopplungselement aufweist. Mit Hilfe des Entkopplungselementes kann die Steifigkeit des Lagers verändert werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Eigenschaft eines Lagers eines Aggregatelagers eines Antriebsaggregates eines Fahrzeuges bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass überwacht wird, ob eine Achse eines Fahrzeuges eine vorgegebene Unebenheit einer Straße überfährt. Wird die Überfahrt der vorgegebenen Unebenheit erkannt, so wird die Eigenschaft des Lagers verändert. Auf diese Weise ist es möglich, abhängig von der Unebenheit der Straße eine Eigenschaft wenigstens eines Lagers des Aggregatelagers zu verändern. Dadurch werden störende Schwingungen des Antriebsaggregates und/oder der Karosserie des Fahrzeuges gedämpft. Beispielsweise kann die Steifigkeit und/oder die Dämpfung des Lagers als Eigenschaft verändert werden.
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In einer Ausführungsform wird das Vorliegen einer Überfahrt der Unebenheit der Straße mit Hilfe einer Bewegung eines Fahrzeugteils überwacht. Dazu kann die Bewegung und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugteils mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen werden. Überschreitet die Bewegung und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugteils die vorgegebenen Referenzwerte, so liegt die Überfahrt einer Unebenheit der Straße vor.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Vorliegen der Überfahrt der Unebenheit der Straße mit optischen Mitteln überwacht werden. Als optische Mittel kann beispielsweise eine Kamera verwendet werden, die mit Hilfe entsprechender Bildverarbeitungsprogramme das Vorliegen einer Unebenheit der Straße erkennt. Insbesondere kann die Kamera als Stereokamera ausgebildet sein und von zwei Winkeln eine Aufnahme der Straße machen. Die Verwendung von optischen Mitteln bietet den Vorteil, dass das Vorliegen der Überfahrt der Unebenheit der Straße vor dem tatsächlichen Überfahren der Unebenheit, das heißt in Fahrtrichtung voraus vor dem Fahrzeug, erkannt werden kann. Dadurch steht mehr Zeit für die Anpassung der Eigenschaft des Lagers zur Verfügung.
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In einer weiteren Ausführung wird bei Erkennen einer zukünftigen Überfahrt der Unebenheit zeitlich um einen Zeitraum versetzt zu dem Erkennen der Überfahrt die Eigenschaft des Lagers verändert. Somit kann die Eigenschaft des Lagers auf den tatsächlichen Zeitpunkt der Überfahrt und/oder nach dem tatsächlichen Zeitpunkt der Überfahrt abgestimmt werden.
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In einer Ausführungsform wird der vorgegebene Zeitraum zwischen dem Erkennen der zukünftigen Überfahrt und der Änderung der Eigenschaft des Lagers abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges kann als verlässlicher Parameter für die Bestimmung der tatsächlichen Überfahrt der Unebenheit mit einer Vorderachse und/oder mit einer Hinterachse des Fahrzeuges verwendet werden.
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In einer Ausführungsform wird bei Erkennen der Überfahrt anhand einer Bewegung einer Vorderachse und/oder anhand einer Bewegung der Karosserie und/oder anhand einer Bewegung eines Radträgers der vorgegebene Zeitraum abhängig von einem Abstand zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Fahrzeuges bestimmt.
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In einer Ausführungsform wird die Eigenschaft des Lagers für eine vorgegebene Zeitdauer verändert. Wobei die Zeitdauer insbesondere von einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängt. Auf diese Weise kann eine präzise Anpassung der Eigenschaften des Lagers an das Überfahren einer Unebenheit erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird eine Änderung der Eigenschaft des Lagers abhängig von einem vorgegebenen Betriebszustand des Fahrzeuges verhindert. Somit kann beispielsweise das Überfahren einer Schlechtwegstrecke berücksichtigt werden. Das Überfahren einer Schlechtwegstrecke stellt eine Sondersituation dar, bei der die Steuerung der Eigenschaften der Lager trotz einer Überfahrt einer Unebenheit nicht geändert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Eigenschaft des Lagers für den Zeitpunkt der Überfahrt der vorgegebenen Unebenheit verändert und anschließend nach dem Überfahren der Unebenheit erneut geändert. Somit können für die Überfahrt der Unebenheit und für eine Zeit danach, die einen Ausschwingvorgang darstellt, unterschiedliche Eigenschaften des Lagers, insbesondere unterschiedliche Steifigkeiten und/oder unterschiedliche Dämpfungseigenschaften gewählt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug,
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2 in einer schematischen Darstellung ein Antriebsaggregat mit einer Antriebslagerung, und
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3 eine schematische Darstellung eines Programmablaufes zur Durchführung des Verfahrens.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1, das auf einer Straße 2 in einer Fahrtrichtung 3 fährt. Das Fahrzeug weist eine Vorderachse 15 mit Rädern 17 auf. Zudem weist das Fahrzeug eine Hinterachse 16 mit Rädern 18 auf. Die Straße 2 weist in Fahrtrichtung 3 vor dem Fahrzeug 1 eine Unebenheit 4 auf. Die Unebenheit 4 kann in Form einer Erhöhung und/oder einer Vertiefung der Oberfläche der Straße 2 ausgebildet sein. Das Fahrzeug 1 verfügt über ein Steuergerät 5, das mit Sensoren 6, 7, 8 verbunden ist. Zudem ist das Steuergerät 5 mit Lagern 9, 10, 11 eines Aggregatelagers eines Antriebsaggregates 12 verbunden.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsaggregat 12 im hinteren Bereich des Fahrzeuges 1 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Antriebsaggregat 12 auch im vorderen Bereich des Fahrzeuges angeordnet sein.
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Der erste Sensor 6 kann beispielsweise in Form von optischen Mitteln ausgebildet sein, mit denen die Unebenheit 4 auf der Straße 2 erkannt werden kann. Dazu kann das optische Mittel eine oder mehrere Kameras aufweisen und über entsprechende Bildverarbeitungsprogramme verfügen, mit denen z.B. aufgrund einer Texturerkennung eine Unebenheit der Straße 2 erkannt werden kann. Zum Erkennen einer Unebenheit 4 kann ein Vergleichswert für eine Textur einer Unebenheit abgespeichert sein. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform das optische Mittel in der Weise ausgebildet sein, dass ein Abstand zwischen der Unebenheit 4 und dem Fahrzeug 1 gemessen werden kann. Hat der erste Sensor 6 die Unebenheit 4 erkannt, so wird diese Information abhängig von der gewählten Ausführungsform zusätzlich mit dem Abstand zwischen dem Fahrzeug 1 und der Unebenheit 4 an das Steuergerät 5 weitergegeben.
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Der zweite Sensor 7 kann in Form eines Bewegungs- und/oder Beschleunigungssensors ausgebildet sein und eine Bewegung der Karosserie des Fahrzeuges und/oder eine Beschleunigung der Karosserie des Fahrzeuges erfassen.
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Der dritte Sensor 8 kann auch in Form eines Bewegungs- und/oder Beschleunigungssensors ausgebildet sein, der im Radträger angeordnet ist. Der zweite und der dritte Sensor 7, 8 sind vorgesehen, um bei Überfahren der Unebenheit 4 mit den Rädern 17 der Vorderachse 15 des Fahrzeuges 1 aufgrund der entsprechenden Bewegung des Radträgers und/oder des Vorderwagens des Fahrzeuges eine Überfahrt der Unebenheit 4 zu erkennen. Zusätzlich oder anstelle der Bewegung des Vorderwagens und/oder des Radträgers kann auch die Beschleunigung des Vorderwagens und/oder des Radträgers insbesondere in vertikaler Richtung zur Straße erfasst und berücksichtigt werden. Zum Erkennen einer Unebenheit können Vergleichswerte für die Bewegungen und/oder die Beschleunigungen vorgesehen sein. Zudem können die Signale der Sensoren 7, 8 einer Tiefpassfilterung und einer Betragsbildung unterzogen werden. Erkennen der zweite und/oder der dritte Sensor 7, 8 die Überfahrt einer Unebenheit 4, so wird diese Information an das Steuergerät 5 weitergeleitet.
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Das Steuergerät 5 ist ausgebildet, um wenigstens eine Eigenschaft eines Lagers 9, 10, 11 zu verändern. Dabei kann als Eigenschaft die Steifigkeit und/oder Dämpfungseigenschaften und/oder eine Kraftausübung des Lagers verändert werden.
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Das erste und zweite Lager 9, 10 sind als Traglager für das Antriebsaggregat 12 ausgebildet. Das dritte Lager 11 ist als Fahrdynamikstütze ausgebildet und stützt das Antriebsaggregat 12 gegenüber einer seitlichen Bewegung gegenüber der Karosserie des Fahrzeuges ab. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können mehr oder weniger Lager vorgesehen sein, um das Antriebsaggregat 12 in der Karosserie des Fahrzeuges zu befestigen. Die Lager können als dynamische Lager mit Dämpfungseigenschaften und/oder einer Steifigkeiten ausgebildet sein. Zudem können die Lager in Form von Aktoren ausgebildet sein, bzw. Aktoren aufweisen, mit denen Kräfte erzeugt werden können.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Antriebslagerung, wobei das Antriebsaggregat 12 über drei Lager 9, 10, 13 an der Karosserie 14 getragen werden.
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Zudem ist ein weiteres Lager 11 vorgesehen, das als Fahrdynamikstütze 11 ausgebildet ist, und das Antriebsaggregat 12 seitlich gegenüber der Karosserie 14 des Fahrzeuges 1 abgestützt. Wie bereits oben ausgeführt können die Lager 9, 10, 11, 13 in Form von dynamischen Lagern, insbesondere in Form von dynamischen hydraulischen Lagern oder in Form von aktiven Lagern beispielsweise mit Aktoren ausgebildet sein.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung den Verlauf eines Ansteuersignales I für wenigstens eines der Lager. Zum Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 verändert das Steuergerät 5 in Abhängigkeit von weiteren Parametern das Ansteuersignal I und damit die Eigenschaft wenigstens eines der Lager des Aggregatelagers. Beim ersten Zeitpunkt t1 überfährt das Fahrzeug 1 mit wenigstens einem Rad 17 der Vorderachse 15 die Unebenheit 4 der Straße 2. Das Überfahren der Unebenheit wird mit Hilfe des zweiten und/oder des dritten Sensors an das Steuergerät 5 gemeldet. Das Steuergerät 5 kann nun bei Erkennen der Überfahrt der Unebenheit die Eigenschaft wenigstens eines Lagers 9, 10, 11, 13 verändern.
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Der Zeitpunkt, zu dem die Änderung ausgeführt wird, hängt von der Position des Antriebsaggregates 12 im Fahrzeug ab. Befindet sich das Antriebsaggregat über der Vorderachse 15, so ändert die Steuerung 5 sofort die Eigenschaft des wenigstens einen Lagers. Für die Zeit der Überfahrt der Unebenheit 4 mit wenigstens einem Rad bzw. einer Achse wird eine geringe Schwingungsübertragung von der Bewegung der Räder und der Karosserie auf das Antriebsaggregat gewünscht. Für den Zeitpunkt der Überfahrt kann die Steifigkeit des Lagers beispielsweise reduziert werden. Zudem kann gleichzeitig die Dämpfung des Lagers reduziert werden.
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Nach dem Zeitpunkt der Überfahrt kann die Eigenschaft des Lagers vom Steuergerät erneut verändert werden. Nach der Überfahrt wird eine schnelle Dämpfung der bestehenden Schwingungen der Karosserie und/oder der Räder gewünscht. Dazu kann die Steifigkeit reduziert und/oder die Dämpfung des wenigstens einen Lagers für wenigstens eine Zeitdauer erhöht werden. Nach der Zeitdauer wird die Eigenschaft des Lagers wieder auf einen Normalzustand verändert. Dabei wird beispielsweise die Steifigkeit wieder erhöht und/oder die Dämpfung wieder reduziert.
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3 zeigt das Beispiel, dass zum ersten Zeitpunkt t1 die Überfahrt der Unebenheit 4 mit der Vorderachse erfolgt und dadurch die Unebenheit erkannt wird. Zum zweiten Zeitpunkt t2 überfährt die Hinterachse die Unebenheit. Somit wird ab dem zweiten Zeitpunkt oder wenigstens kurz danach wenigstens ein Lager in der Weise angesteuert, dass die Schwingungen der Karosserie aufgrund der Überfahrt der Unebenheit durch die Änderung der Eigenschaft des Lagers schneller und/oder besser gedämpft werden. Dazu wird das Lager bis zu einem dritten Zeitpunkt t3 entsprechend mit dem Steuersignal I angesteuert. Das Steuersignal I ist nur schematisch als Wellenlinie dargestellt. Abhängig von der vorliegenden Situation können verschiedene Steuersignale I verwendet werden. Insbesondere können die einzelnen Lager unterschiedlich angesteuert werden. Beispielsweise können die Lager auf einer Längsseite des Antriebsaggregates gesehen in Längsrichtung des Fahrzeuges unterschiedlich zu den Lagern der gegenüber liegenden Längsseite des Antriebsaggregates angesteuert werden. Dazu sind entsprechende Kennlinien und/oder Tabellen und/oder Berechnungsverfahren abgelegt. Nach dem dritten Zeitpunkt werden die Lager wieder im Normalbetrieb betrieben.
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Ist das Antriebsaggregat im hinteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet, dann ist die Überfahrt der Unebenheit mit wenigstens einem Rad 18 der Hinterachse zum zweiten Zeitpunkt t2 wichtig für die Steuerung der Lager des Antriebslagers. Für die Berechnung des zweiten Zeitpunktes, zu dem die Hinterachse die Unebenheit 4 überfährt, werden die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Abstand zwischen der Vorderachse 15 und der Hinterachse 16 berücksichtigt, wenn die Unebenheit durch die Überfahrt mit der Vorderachse 17 zum ersten Zeitpunkt t1 anhand der Bewegung oder Beschleunigung der Karosserie oder des Radträgers erkannt wird. Somit kann relativ präzise der zweite Zeitpunkt der Überfahrt über die Unebenheit 4 mit der Hinterachse 16 ermittelt werden.
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Weiterhin kann die Zeitdauer, in der die Eigenschaft des Lagers nach dem Überfahren mit der entsprechenden Achse gegenüber Normalbedingungen verändert ist, abhängig von der Geschwindigkeit angepasst werden. Die Zeitdauer ist in dem Beispiel der 3 zwischen dem zweiten Zeitpunkt t2 und dem dritten Zeitpunkt t3. Dazu sind entsprechende Tabellen und/oder Kennlinien oder Programme abgelegt, mit denen die Zeitdauer der Änderung der Eigenschaft des Lagers in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt wird.
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Erkennt nun der erste Sensor 6, der als optischer Sensor ausgebildet ist, das Vorliegen einer Unebenheit 4, die in der Zukunft von der Vorderachse und/oder der Hinterachse des Fahrzeuges überfahren wird, so steuert das Steuergerät 5 die Eigenschaft wenigstens eines Lagers 9, 10, 11, 13 in der Weise an, dass zum Zeitpunkt der Überfahrt der Unebenheit 4 durch die Vorderachse und/oder durch die Hinterachse verändert wird. Ist das Antriebsaggregat im Bereich der Vorderachse angeordnet, kann z.B. die Eigenschaft des Lagers nur während der Überfahrt mit der Vorderachse und/oder nach der Überfahrt mit der Vorderachse geändert werden. Ist das Antriebsaggregat im Bereich der Hinterachse angeordnet, kann z.B. die Eigenschaft des Lagers nur während der Überfahrt mit der Hinterachse und/oder nach der Überfahrt mit der Hinterachse geändert werden.
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Zudem ändert das Steuergerät auch nach dem Zeitpunkt der Überfahrt der Unebenheit durch die Vorderachse und/oder die Hinterachse die Eigenschaft des Lagers. Zur Ermittlung des Zeitpunktes, zu dem die Eigenschaft des Lagers verändert wird, werden der Abstand zwischen der Unebenheit und dem Fahrzeug und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges berücksichtigt. Zudem kann noch die Lage des Antriebsaggregates im Fahrzeug berücksichtigt werden. Weiterhin kann bei einer Überfahrt mit der Vorderachse eine andere Änderung der Eigenschaft des Lagers durchgeführt werden als bei einer Überfahrt der Unebenheit mit der Hinterachse.
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Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Eigenschaft des Lagers während der Zeitdauer verändert werden, insbesondere in Richtung auf einen Normalzustand verändert werden.
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Weiterhin kann eine Änderung der Eigenschaft des Lagers trotz Erkennen einer Überfahrt abhängig von einem vorgegebenen Betriebszustand des Fahrzeuges verhindert werden. Beispielsweise kann die Änderung der Eigenschaft des wenigstens einen Lagers verhindert werden, obwohl eine Unebenheit überfahren wird, wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand des Überfahrens einer Schlechtwegstrecke befindet.
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Die Eigenschaften der Lager können abhängig von wenigstens einem Parameter des Fahrzeuges verändert werden. Dabei kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges, eine Drehzahl des Antriebsaggregates, ein Drehmoment des Antriebsaggregates und/oder eine harte oder eine weiche Federstellung eines Fahrwerks des Fahrzeuges berücksichtigt werden. Dazu sind entsprechende Tabellen und/oder Kennlinien oder Programme abgelegt.
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Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführung die Eigenschaft des Lagers für den Zeitpunkt der Überfahrt der vorgegebenen Unebenheit mit einer Achse, d.h. zwischen dem zweiten Zeitpunkt t2 und einem vierten Zeitpunkt t4 anders eingestellt werden, wie für die Zeitdauer zwischen dem vierten Zeitpunkt t4 und dem dritten Zeitpunkt t3.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2002/0109280 A1 [0002]
