DE102017000506A1

DE102017000506A1 - Fahrzeug mit verstellbaren Dämpfern und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE102017000506A1
Application number: DE102017000506.0A
Authority: DE
Inventors: Mathias MOLITOR
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US20180208012A1; CN108327478A

Abstract

Zum Steuern der Steifigkeit von Dämpfern eines Fahrzeugs, das eine vordere und eine hintere Achse (1v, 1h) mit jeweils zwei Rädern (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) ein steuerbarer Dämpfer (3vl. 3vr, 3hl, 3hr) zugeordnet ist, ist eine Steuereinheit 4 vorgesehen, welche:- erfasst (S2, S4), ob das Fahrzeug eine Kurve fährt, und, wenn ja,- im Falle einer Neigung des Fahrzeugs zum Untersteuern, den Dämpfer (3vr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2vr) der vorderen Achse härter einstellt (S3, S5) als den Dämpfer (2vl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2vl) der vorderen Achse (1v) und/oder den Dämpfer (3hr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2hr) der hinteren Achse (1h) weicher einstellt (S3, S5) als den Dämpfer (3hl) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2hl) der hinteren Achse (1h); oder- im Falle einer Neigung des Fahrzeugs zum Übersteuern, den Dämpfer (3vl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2vl) der vorderen Achse (1v) härter einstellt (S3, S5) als den Dämpfer (3vr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2vr) der vorderen Achse (1v) und/oder den Dämpfer (3hl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2hl) der hinteren Achse (1h) weicher einstellt (S3, S5) als den Dämpfer (3hr) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2hr) der hinteren Achse (1h).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Chassis, das eine vordere und eine hintere Achse mit jeweils zwei Rädern und den Rädern zugeordneten steuerbaren Dämpfern aufweist, sowie ein Verfahren zum Steuern der Steifigkeit der Dämpfer eines solchen Fahrzeugs.
Aus DE 10 2012 223 984 A1 ist ein solches Fahrzeug bekannt. Basierend auf der Annahme, dass eine weiche Einstellung der Dämpfer eine bessere Abstützung von Querkräften ermöglicht als eine harte Einstellung, eine harte Einstellung aber nötig ist, um das bei Kurvenfahrt auf das Fahrzeug einwirkende Wankmoment abzustützen, ist die Steuereinheit dieses bekannten Fahrzeugs eingerichtet, beim Einfahren in eine Kurve Dämpfer einer vorderen Achse weich, solche einer hinteren Achse aber hart einzustellen, um so die Neigung des Fahrzeugs zum Übersteuern zu erhöhen und auf diese Weise einen schnellen Übergang des Fahrzeugs von Geradeaus- in Kurvenfahrt zu bewirken. Umgekehrt sollen beim Verlassen der Kurve die Dämpfer der Vorderachse hart und die der Hinterachse weich eingestellt werden, um eine Neigung zum Untersteuern hervorzurufen und so die Rückkehr in die Geradeausbewegung zu erleichtern. Gemäß dieser Schrift werden somit Abweichungen zwischen dem vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel und der daraus resultierenden Trajektorie des Fahrzeugs in Kauf genommen und sogar gezielt gefördert, so dass für den Fahrer der eindeutige Zusammenhang zwischen eingestelltem Lenkwinkel und daraus resultierender Krümmung der Fahrzeugtrajektorie verloren geht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Fahrzeug zu schaffen, bei dem Neigungen zum Über- oder Untersteuern wirksam unterdrückt werden und so ein eindeutiger, für den Fahrer sicher vorhersehbarer Zusammenhang zwischen Lenkwinkel und Krümmung der Fahrzeugtrajektorie auch unter kritischen Bedingungen erhalten bleibt.
Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einem Fahrzeug mit einem Chassis, das eine vordere und eine hintere Achse mit jeweils zwei Rädern an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad ein steuerbarer Dämpfer zugeordnet ist, und mit einer Steuereinheit zum Steuern der Dämpfer die Steuereinheit eingerichtet ist, bei Kurvenfahrt im Fall einer Neigung des Fahrzeugs zum Untersteuern den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der vorderen Achse härter einzustellen als den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der vorderen Achse und/oder den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der hinteren Achse weicher einzustellen als den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der hinteren Achse.
Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die beim Fahren einer Kurve auftretende Zentrifugalbeschleunigung eine Verlagerung des Fahrzeuggewichts von den Rädern der Kurveninnenseite zu denen der Kurvenaußenseite mit sich bringt. Damit das Fahrzeug der Kurve folgen kann, muss diese Zentrifugalbeschleunigung durch von der Fahrbahn auf die Räder einwirkende, zum Kurvenmittelpunkt hin gerichtete Kräfte kompensiert werden. Bezogen auf den Schwerpunkt des Fahrzeugs erzeugen diese Kräfte Drehmomente. Die an den Rädern der vorderen Achse wirkenden Kräfte treiben die mit der Kurvenfahrt verbundene Gierbewegung des Fahrzeugs an. Indem an der Vorderachse das kurvenaußenseitige Rad härter eingestellt wird als das innenseitige, wird die Bodenhaftung desjenigen Rades verbessert, das aufgrund seiner stärkeren Belastung mehr Giermoment auf das Fahrzeug ausüben kann als das kurveninnere; das auf diese Weise erhöhte Giermoment wirkt dem Untersteuern entgegen.
Umgekehrt erzeugen die radialen Kräfte an den Rädern der hinteren Achse ein der Gierbewegung entgegenwirkendes Drehmoment. Indem an der hinteren Achse das stärker belastete Rad an der Kurvenaußenseite weicher eingestellt wird als das innenseitige, wird seine Bodenhaftung reduziert, so dass das Drehmoment, das die Räder der hinteren Achse auf das Fahrzeug ausüben, kleiner wird als bei beidseitig gleicher Einstellung.
Es ist leicht nachzuvollziehen, dass die Wirkung am größten ist, wenn eine erfindungsgemäße Verstellung der Dämpfer gleichzeitig an vorderer und hinterer Achse vorgenommen wird. Eine solche Verstellung kann darin bestehen, dass die Dämpfer des vorderen außenseitigen und des hinteren innenseitigen Rades auf eine gleiche, geringe Härte und die Dämpfer des vorderen innenseitigen und des hinteren außenseitigen Rades auf eine gleiche hohe Härte eingestellt werden; denkbar ist aber auch, die vorliegende Erfindung mit der Lehre von DE 10 2012 223 984 A1 zu verknüpfen, indem an der vorderen Achse zwar der außenseitige Dämpfer weicher als der innenseitige und/oder an der hinteren Achse der außenseitige Dämpfer härter als der innenseitige eingestellt wird, gleichzeitig aber die Dämpfer der vorderen Achse im Mittel weicher als die der hinteren eingestellt werden.
Eine Neigung zum Übersteuern besteht generell bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb. Daher kann einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung zufolge bei solchen Fahrzeugen eine solche Neigung bei jeder Kurvenfahrt oder zumindest immer dann angenommen werden, wenn während einer Kurvenfahrt Motordrehmoment auf die hintere Achse wirkt.
Analog zum oben Beschriebenen wird die Aufgabe einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einem Fahrzeug mit einem Chassis, das eine vordere und eine hintere Achse mit jeweils zwei Rädern an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad ein steuerbarer Dämpfer zugeordnet ist, und mit einer Steuereinheit zum Steuern der Dämpfer die Steuereinheit eingerichtet ist, bei Kurvenfahrt im Fall einer Neigung des Fahrzeugs zum Übersteuern den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der vorderen Achse härter einzustellen als den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der vorderen Achse und/oder den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der hinteren Achse weicher einzustellen als den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der hinteren Achse.
Eine Neigung zum Untersteuern besteht generell bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb. Daher kann einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung zufolge bei solchen Fahrzeugen eine solche Neigung bei jeder Kurvenfahrt oder zumindest immer dann angenommen werden, wenn während einer Kurvenfahrt Motordrehmoment auf die vordere Achse wirkt.
Insbesondere wenn kein Motordrehmoment wirkt, d.h. wenn das Fahrzeug ohne Antrieb rollt, kann die Art des Antriebs keinen Einfluss auf die Neigung des Fahrzeugs zum Über- oder Untersteuern haben. Um auch in einem solchen Fall die Dämpfer adäquat steuern zu können, ist einer bevorzugten Weiterbildung zufolge die Steuereinheit eingerichtet, bei jeder einzelnen Kurvenfahrt eine Entscheidung zu treffen, ob Übersteuern oder Untersteuern vorliegt und die Steifigkeit der Dämpfer jeweils entsprechend einzustellen.
Zu diesem Zweck sollte ein Einschlagwinkelsensor an einer Lenkung des Fahrzeugs angeordnet und die Steuereinheit eingerichtet sein, die Entscheidung anhand eines von dem Einschlagwinkelsensor erfassten Einschlagwinkels der Lenkung zu treffen.
Es kann ferner ein Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Transversalbeschleunigung mit der Steuereinheit verbunden und die Steuereinheit eingerichtet sein, die Entscheidung anhand der erfassten Transversalbeschleunigung zu treffen.
Eine weitere Möglichkeit ist, einen Gierratensensor vorzusehen, der zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs mit der Steuereinheit verbunden ist. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, die erfasste Gierrate für die Entscheidung heranzuziehen.
Die Steuereinheit kann ferner eingerichtet sein, um die Entscheidung basierend auf Daten eines Navigationsgeräts zu treffen. Eine solche Entscheidung kann noch vor dem Beginn der Kurvenfahrt getroffen werden, so dass eine Anpassung der Dämpfer an eine Kurve bereits vor dem Eintritt des Fahrzeugs in die Kurve erfolgen kann.
Ein Vergleich von auf verschiedenen Wegen erhaltenen repräsentativen Parametern ermöglicht der Steuereinheit einen Rückschluss auf aktuelles Unter- oder Übersteuern des Fahrzeugs und eine auf diesem Rückschluss basierende Steuerung der Dämpfer.
Zur Anpassung an unterschiedliche Kurvenradien bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten beim Durchfahren der Kurve kann die Differenz der Steifigkeiten der Dämpfer der vorderen und/oder hinteren Achse eine mehrwertige Funktion der Transversalbeschleunigung sein.
Insbesondere kann ein Proportionalitätsparameter, der die Differenz der Steifigkeiten mit der Transversalbeschleunigung verknüpft, einstellbar sein. Eine solche Einstellung kann werksseitig vorgenommen werden, um eine in Fahrzeugen verschiedenen Typs verwendete Steuereinheit an unterschiedliche Neigungen der Fahrzeugtypen zum Unter- oder Übersteuern anzupassen.
Denkbar ist aber auch, eine Anpassung der Funktion durch die Steuereinheit selbst, basierend auf Messungen des Unter- oder Übersteuerns des Fahrzeugs, zu erlauben.
Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern der Steifigkeit von Dämpfern eines Fahrzeugs, das eine vordere und eine hintere Achse mit jeweils zwei Rädern an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad ein steuerbarer Dämpfer zugeordnet ist, mit den Schritten:

- Erfassen, ob das Fahrzeug eine Kurve fährt, und, wenn ja,
- im Falle einer Neigung des Fahrzeugs zum Untersteuern, Einstellen des Dämpfers des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der vorderen Achse härter als den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der vorderen Achse und/oder Einstellen des Dämpfers des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der hinteren Achse weicher als den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der hinteren Achse; oder
- im Falle einer Neigung des Fahrzeugs zum Übersteuern, Einstellen des Dämpfers des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der vorderen Achse härter als den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der vorderen Achse und/oder Einstellen des Dämpfers des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der hinteren Achse weicher als den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der hinteren Achse.

Weitere Erfindungsgegenstände sind

- ein Computerprogrammprodukt, welches Instruktionen umfasst, die bei Ausführung auf einem Computer diesen befähigen, als Steuereinheit in einem Fahrzeug wie oben beschrieben zu arbeiten oder das oben definierte Verfahren auszuführen,
- ein computerlesbarer Datenträger, auf dem Instruktionen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, in der oben beschriebenen Weise zu arbeiten, oder das Verfahren nach Anspruch 13 auszuführen, sowie
- eine Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einem Chassis, das eine vordere und eine hintere Achse mit jeweils zwei Rädern an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad ein steuerbarer Dämpfer zugeordnet ist, wobei die Steuereinheit umfasst:
- Mittel zum Erfassen, ob das Fahrzeug eine Kurve fährt, und
- Mittel, um den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der vorderen Achse weicher als den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der vorderen Achse einzustellen und/oder um den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der hinteren Achse härter als den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der hinteren Achse einzustellen, und/oder Mittel, um den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der vorderen Achse weicher als den Dämpfer des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades der vorderen Achse einzustellen und/oder den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der hinteren Achse härter als den Dämpfer des an der Kurveninnenseite gelegen Rades der hinteren Achse einzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
2 ein Flussdiagramm eines von einer Steuereinheit des Fahrzeugs ausgeführten Arbeitsverfahrens; und
3 Beispiele für mögliche Zusammenhänge zwischen Transversalbeschleunigung und Dämpfereinstellung.

1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Kraftfahrzeug mit einer vorderen Achse 1v und vorderen Rädern 2vl, 2vr sowie einer hinteren Achse 1h und hinteren Rädern 2hl, 2hr. Die vorderen Räder 2 vl, 2vr sind in üblicher Weise lenkbar und sind in einer zum Fahren einer Linkskurve eingeschlagenen Stellung gezeigt. Jedem Rad 2vl, 2vr, 2hl, 2hr ist ein Dämpfer 3vl, 3vr, 3hl bzw. 3hr zugeordnet. Die Steifigkeit der Dämpfer 3vl, 3vr, 3hl, 3hr ist durch eine Steuereinheit 4 einstellbar. Bei Geradeausfahrt ist die Steifigkeit zumindest der an einer gleichen Achse angeordneten Dämpfer 3vl, 3vr bzw. 3hl, 3hr, vorzugsweise die Steifigkeit aller vier Dämpfer, untereinander gleich.
Die Steuereinheit 4 ist an einen Einschlagwinkelsensor 5 angeschlossen, der in der Lenkung des Fahrzeugs an beliebiger geeigneter Stelle platziert ist, um eine für den Einschlagwinkel der Räder 2vl, 2vr und damit auch für den Radius einer mit diesem Einschlagwinkel gefahrenen Kurve repräsentative Messgröße zu liefern.
Die Steuereinheit 4 ist ferner an einen Tachometer 6 angeschlossen, um anhand des Radius der Kurve und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Ausmaß des Über- oder Untersteuerns des Fahrzeugs abzuschätzen. Im einfachsten Fall kann diese Abschätzung auf in der Steuereinheit gespeicherten, anhand eines Prototyps des Fahrzeugs empirisch ermittelten Tabellen basieren. Da diese Art der Abschätzung keine Berücksichtigung von Störeinflüssen wie etwa Wind, Fahrbahnbeschaffenheit etc. ermöglicht, werden für die Abschätzung bevorzugten Ausgestaltungen zufolge noch weitere Sensordaten herangezogen. 1 zeigt als Bestandteil eines an sich bekannten ESC- (Electronic Stability Control) -Systems 7 einen Inertial-Beschleunigungssensor 8, der einen Messwert der in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Beschleunigung an die Steuereinheit liefert. Ist dieser kleiner als für eine Kreisbewegung auf einer Bahn mit der anhand des Einschlagwinkelsensors 5 abgeschätzten Radius mit der vom Tachometer 6 gemessenen Geschwindigkeit zu erwarten, dann untersteuert das Fahrzeug; ist sie höher, so lässt dies auf Übersteuern schließen. In beiden Fällen kann durch eine Steuerung der Dämpfer wie im Folgenden anhand von 2 beschrieben dem Unter- oder Übersteuern entgegengewirkt werden.
Alternativ oder ergänzend kann ein Inertial-Gierratensensor 9 vorgesehen sein, der unmittelbar die Gierrate des Fahrzeugs liefert. Im Falle einer idealen Steuerung müsste diese gemessene Gierrate mit der Winkelgeschwindigkeit übereinstimmen, mit der das Fahrzeug sich bezüglich des Mittelpunkts der Kurve bewegt. Ist sie höher, liegt ein Übersteuern vor, ist sie niedriger, dann untersteuert das Fahrzeug.
Des Weiteren kann ein Navigationssystem 10 mit der Steuereinheit 4 verbunden sein, um dieser jeweils den Radius einer unmittelbar vorausliegenden Kurve zu melden. Basierend auf diesem Radius und einer aktuellen oder extrapolierten Geschwindigkeit kann die Steuereinheit bereits vor Erreichen der Kurve die Steifigkeit der Dämpfer so anpassen, dass Unter- oder Übersteuern voraussichtlich vermieden wird.
Ein Arbeitsverfahren der Steuereinheit 4 wird anhand des Flussdiagramms der 2 erläutert.
Es wird angenommen, dass sich zu Beginn des Verfahrens das Fahrzeug geradeaus bewegt. Alle Dämpfer 3vl, 3vr, 3hl, 3hr sind auf dieselbe Steifigkeit eingestellt.
Falls das Navigationssystem 10 angeschlossen ist, empfängt die Steuereinheit vor dem Eintritt in eine Kurve in Schritt S1 vom Navigationssystem 10 Angaben zu Richtung und Radius r der Kurve. In Schritt S2 wird eine beim Durchfahren der Kurve erwartete Transversalbeschleunigung a_y nach der Formel a_y=v²/r abgeschätzt, wobei als Geschwindigkeit v die zum Zeitpunkt der Berechnung vom Tachometer 6 gemessene Geschwindigkeit oder, insbesondere wenn ein Fahrpedal 11 oder Bremspedal 12 betätigt ist, ein anhand der gemessenen Geschwindigkeit und dem Ausmaß der Pedalbetätigung extrapolierte Geschwindigkeit herangezogen werden kann.
Anhand der abgeschätzten Transversalbeschleunigung a_y wird in Schritt S3 die Steifigkeit der Dämpfer 3vl, 3vr, 3hl, 3hr angepasst. Im einfachsten Fall, wenn die Dämpfer nur zwischen zwei diskreten Steifigkeiten umschaltbar sind, wird in Abhängigkeit vom Ausmaß der Fahrpedalbetätigung ein Beschleunigungsgrenzwert a_max festgelegt, und wenn die abgeschätzte Transversalbeschleunigung a_y unter dem Beschleunigungsgrenzwert a_max bleibt, bleiben die Steifigkeiten der Dämpfer 3vl, 3vr, 3hl, 3hr untereinander gleich. Wenn abgeschätzte Transversalbeschleunigung a_y den Beschleunigungsgrenzwert übersteigt, wird bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb eine Neigung zum Übersteuern angenommen, und um dieser entgegenzuwirken, werden der kurveninnenseitige Dämpfer der vorderen Achse weich und der kurvenaußenseitige hart eingestellt; an der hinteren Achse wird der kurveninnenseitige Dämpfer 3hl oder 3hr hart und der außenseitige weich eingestellt, so dass sich jeweils gleich eingestellte Dämpfer 3vr, 3hl und 3vl, 3hr am Fahrzeug diagonal gegenüberliegen.
Umgekehrt wird bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb bei Überschreitung des Beschleunigungsgrenzwerts eine Neigung zum Untersteuern angenommen. In diesem Fall werden der kurveninnenseitige Dämpfer der vorderen Achse hart und der kurvenaußenseitige weich eingestellt; an der hinteren Achse wird der kurveninnenseitige Dämpfer 3hl oder 3hr weich und der außenseitige hart eingestellt.
Falls mehr als zwei Werte der Steifigkeit einstellbar sind, können die kurveninnenseitigen Dämpfer auch auf eine gleiche, mittlere Steifigkeit eingestellt werden, während beim Fahrzeug mit Vorderradantrieb der kurvenaußenseitige Dämpfer an der vorderen Achse hart und der kurvenaußenseitige Dämpfer an der hinteren Achse weich eingestellt werden und beim Fahrzeug mit Hinterradantrieb der kurvenaußenseitige Dämpfer an der vorderen Achse weich und der kurvenaußenseitige Dämpfer an der hinteren Achse hart eingestellt werden.
Vorzugsweise sind die Dämpfer 3vl, 3vr, 3hl, 3hr auf eine Vielzahl von Steifigkeitswerten einstellbar. In diesem Fall kann der Unterschied zwischen den Steifigkeiten der Dämpfer einer gleichen Achse als eine - vorzugsweise kontinuierliche oder quasikontinuierliche - Funktion der abgeschätzten Transversalbeschleunigung a_y vorgegeben werden, z.B. kann die Differenz ΔH zwischen den Steifigkeiten der Dämpfer einer gleichen Achse mit einem vorgegebenen Proportionalitätsfaktor linear proportional zur abgeschätzten Transversalbeschleunigung a_y eingestellt werden. Als ein quantitatives Maß für die Steifigkeit H kann hier z.B. die Geschwindigkeit angenommen werden, mit der ein Dämpfer einer vorgegebenen Kraft nachgibt.
3 zeigt Beispiele solcher Funktionen. Die Kurve A ist mit binär einstellbaren Dämpfern realisierbar. ΔH ist positiv (der rechte Dämpfer ist steifer als der linke), wenn die Transversalbeschleunigung a_y nach rechts gerichtet und ihr Betrag größer als a_max ist; sie ist negativ, wenn die Transversalbeschleunigung a_y mit Betrag > a_max nach links gerichtet ist. Bei Kurve B ist die Differenz ΔH direkt proportional zu a_y mit einem Proportionalitätsfaktor α.
Die Kurven A, B können für die Dämpfer 3vl, 3vr der vorderen Achse 1v verwendet werden, um einem Übersteuern entgegenzuwirken, oder für die Dämpfer 3hl, 3hr der hinteren Achse 1h, um einem Untersteuern entgegenzuwirken. Für die Steuerung der Dämpfer der jeweils anderen Achse werden spiegelbildliche Kurven zugrunde gelegt.
Falls die Steuereinheit 4 keine Informationen vom Navigationssystem 10 empfängt, z.B. falls in einer vereinfachten Ausgestaltung der Erfindung keine Kopplung zwischen Steuereinheit 4 und Navigationssystem 10 vorgesehen ist, müssen die Schritte S2, S3 entfallen.
Wenn das Fahrzeug sich in der Kurve befindet, vergleicht die Steuereinheit in Schritt S4 die vom Sensor 8 gemessene Transversalbeschleunigung a_y* mit a_y und/oder die vom Sensor 9 gemessene Gierrate Ψ* mit einem jeweils bei der aktuellen Geschwindigkeit und dem aktuellen Einschlagwinkel der Räder 2vl, 2vr erwarteten Wert Ψ. Wenn die Abweichung zwischen gemessenem und erwartetem Wert eine vorgegebene Toleranzgrenze ε nicht überschreitet, ist die Einstellung der Dämpfer korrekt und bleibt unverändert, bis das Verfahren wiederholt wird.
Wenn die gemessene Transversalbeschleunigung a_y* oder Gierrate Ψ* um mehr als die Toleranzgrenze ε unter oder über dem erwarteten Wert a_y bzw. Ψ liegt, dann lässt dies auf unter- bzw. übersteuerndes Verhalten des Fahrzeugs schließen. Die Maßnahmen der Steuereinheit in diesem Fall (S5) entsprechen den mit Bezug auf Schritt S3 beschriebenen, wobei die gemessene Transversalbeschleunigung an die Stelle der abgeschätzten Transversalbeschleunigung a_y tritt.
Die Messung S4 und ggf. die Dämpferverstellung S5 können im Laufe einer Kurvendurchfahrt periodisch wiederholt werden, um ggf. erst während der Kurvendurchfahrt auftretendem Unter- oder Übersteuern entgegenzuwirken.
Wenn bereits vor dem Eintritt in eine Kurve in Schritt S3 eine Verstellung der Dämpfer vorgenommen worden ist und während der Durchfahrt durch die Kurve in Schritt S5 eine weitere Verstellung erfolgt, dann ist offensichtlich die Verstellung des Schritts S3 nicht angemessen gewesen. Um dem entgegenzuwirken, kann in Schritt S6 ermittelt werden, ob ein systematischer Fehler vorliegt. Eine solche Ermittlung kann z.B. auf einem Indexwert n basieren, der jedes Mal, wenn Schritt S5 wegen untersteuernden Verhaltens ausgeführt wurde, inkrementiert wird, jedes Mal, wenn Schritt S5 wegen übersteuernden Verhaltens ausgeführt wurde, dekrementiert wird und in Schritt S4 jeweils mit einem Faktor <1 multipliziert wird. Überschreitet dieser Indexwert n eine obere Grenze, dann führt die Verstellung des Schritts S3 zu systematischem Untersteuern; fällt er unter eine untere Grenze, dann liegt systematisches Untersteuern vor. Schritt S7 vergleicht daher |n| mit einem Grenzwert, und wenn dieser überschritten ist, wird in Schritt S8 eine Anpassung der Vorschrift vorgenommen, die in Schritt S3 verwendet wird, um die Steifigkeit der Dämpfer in Abhängigkeit von der Transversalbeschleunigung a_y zu steuern.
Wenn z.B. die Kurven der 3 in Schritt S3 auf die Dämpfer 3vl, 3vr der vorderen Achse 1v angewandt worden, um einem Übersteuern entgegenzuwirken, und in S7 dennoch systematisches Übersteuern festgestellt wird, dann kann die Anpassung im Falle der Kurve A in einer Dekrementierung von a_max, im Falle der Kurve B in einer Inkrementierung von α bestehen. Wird hingegen systematisches Untersteuern festgestellt, dann ist die in Schritt S3 vorgenommene Verstellung der Dämpfer offenbar übertrieben gewesen; in diesem Fall wird a_max inkrementiert bzw. α dekrementiert.
Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
Bezugszeichenliste

1v, 1h: Achse
2vl, 2vr, 2hl, 2hr: Rad
3vl, 3vr, 3hl, 3hr: Dämpfer
4: Steuereinheit
5: Einschlagwinkelsensor
6: Tachometer
7: ESC-System
8: Beschleunigungssensor
9: Gierratensensor
10: Navigationsgerät
11: Fahrpedal
12: Bremspedal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012223984 A1 [0002, 0007]

Claims

Fahrzeug mit einem Chassis, das eine vordere und eine hintere Achse (1v, 1h) mit jeweils zwei Rädern (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) ein steuerbarer Dämpfer (3vl, 3vr, 3hl, 3hr) zugeordnet ist, und mit einer Steuereinheit (4) zum Steuern der Dämpfer (3vl, 3vr, 3hl, 3hr), die eingerichtet ist, bei Kurvenfahrt im Fall einer Neigung des Fahrzeugs zum Untersteuern den Dämpfer (3vr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2vr) der vorderen Achse (1v) härter einzustellen als den Dämpfer (3vl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2vl) der vorderen Achse (1v) und/oder den Dämpfer (3hr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2hr) der hinteren Achse (1h) weicher einzustellen als den Dämpfer (3hl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2hl) der hinteren Achse (1h).
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb ist und die Neigung zum Untersteuern wenigstens dann angenommen wird, wenn ein Motordrehmoment auf die vordere Achse (1h) des Fahrzeugs wirkt.
Fahrzeug mit einem Chassis, das eine vordere und eine hintere Achse (1v, 1h) mit jeweils zwei Rädern (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) ein steuerbarer Dämpfer (3vl, 3vr, 3hl, 3hr) zugeordnet ist, und mit einer Steuereinheit (4) zum Steuern der Dämpfer(3vl, 3vr, 3hl, 3hr), die eingerichtet ist, bei Kurvenfahrt im Fall einer Neigung des Fahrzeugs zum Übersteuern den Dämpfer (3vl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2vl) der vorderen Achse (1v) härter einzustellen als den Dämpfer (3vr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2vr) der vorderen Achse (1v) und/oder den Dämpfer (3hl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2hl) der hinteren Achse (1h) weicher einzustellen als den Dämpfer (3hr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2hr) der hinteren Achse (1h).
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb ist und die Neigung zum Übersteuern wenigstens dann angenommen wird, wenn ein Motordrehmoment auf die hintere Achse (1v) des Fahrzeugs wirkt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, anhand von Parametern einer Kurve eine Entscheidung zu treffen (S2, S4), ob Übersteuern oder Untersteuern vorliegt oder zu erwarten ist und die Steifigkeit der Dämpfer jeweils entsprechend einzustellen (S3, S5).
Fahrzeug nach Anspruch 5, bei dem ein Einschlagwinkelsensor (5) an einer Lenkung des Fahrzeugs angeordnet und die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, die Entscheidung anhand eines von dem Einschlagwinkelsensor (5) erfassten Einschlagwinkels der Lenkung zu treffen (S2, S4).
Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, bei dem ein Beschleunigungssensor (8) zum Erfassen einer Transversalbeschleunigung (a_y*) mit der Steuereinheit (4) verbunden ist und die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, die Entscheidung anhand der erfassten Transversalbeschleunigung (a_y*) zu treffen (S4).
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem ein Gierratensensor (9) zum Erfassen einer Gierrate (Ψ*) des Fahrzeugs mit der Steuereinheit (4) verbunden ist und die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, die Entscheidung anhand der erfassten Gierrate (Ψ*) zu treffen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem ein Navigationsgerät (10) mit der Steuereinheit (4) verbunden und die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, die Entscheidung anhand von Daten des Navigationsgeräts (10) zu treffen (S2).
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Differenz der Steifigkeiten der Dämpfer der vorderen und/oder hinteren Achse eine mehrwertige Funktion (A, B) einer Transversalbeschleunigung (a_y) ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, bei dem ein Proportionalitätsparameter (a), der die Differenz der Steifigkeiten (ΔH) mit der Transversalbeschleunigung (a_y) verknüpft, einstellbar ist (S8).
Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Steuereinheit eingerichtet ist, ein Über- oder Untersteuern zu erfassen (S7) und bei Vorliegen von Über- oder Untersteuern die Funktion (A, B) anzupassen (S8).
Verfahren zum Steuern der Steifigkeit von Dämpfern eines Fahrzeugs, das eine vordere und eine hintere Achse (1v, 1h) mit jeweils zwei Rädern (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) an verschiedenen Seiten des Chassis aufweist, wobei jedem Rad (2vl, 2vr, 2hl, 2hr) ein steuerbarer Dämpfer (3vl. 3vr, 3hl, 3hr) zugeordnet ist, mit den Schritten: - Erfassen (S2, S4), ob das Fahrzeug eine Kurve fährt, und, wenn ja, - im Falle einer Neigung des Fahrzeugs zum Untersteuern, Einstellen (S3, S5) des Dämpfers (3vr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2vr) der vorderen Achse härter als den Dämpfer (2vl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2vl) der vorderen Achse (1v) und/oder Einstellen (S3, S5) des Dämpfers (3hr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2hr) der hinteren Achse (1h) weicher als den Dämpfer (3hl) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2hl) der hinteren Achse (1h); oder - im Falle einer Neigung des Fahrzeugs zum Übersteuern, Einstellen (S3, S5) des Dämpfers (3vl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2vl) der vorderen Achse (1v) härter als den Dämpfer (3vr) des an der Kurvenaußenseite gelegen Rades (2vr) der vorderen Achse (1v) und/oder Einstellen (S3, S5) des Dämpfers (3hl) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2hl) der hinteren Achse (1h) weicher als den Dämpfer (3hr) des an der Kurveninnenseite gelegen Rades (2hr) der hinteren Achse (1h).
Computerprogrammprodukt, welches Instruktionen umfasst, die bei Ausführung auf einem Computer diesen befähigen, als Steuereinheit in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zu arbeiten oder das Verfahren nach Anspruch 13 auszuführen.
Computerlesbarer Datenträger, auf dem Instruktionen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, als Steuereinheit in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zu arbeiten oder das Verfahren nach Anspruch 13 auszuführen.