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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Federungs- und Dämpfungseinrichtung eines Fahrzeug-Fahrwerks nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Federungs- und Dämpfungseinrichtung eines Fahrzeug-Fahrwerks ist ein elektronisches Steuergerät bereitgestellt, das auf der Grundlage von Fahrzeug-Betriebsparametern ein Sperrsignal zur Ansteuerung der Federungs- und Dämpfungseinrichtung erzeugen kann. Dadurch kann die Dämpfungsfunktion der Federungs- und Dämpfungseinrichtung blockiert werden.
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Während eines Fahrzeug-Transports auf einem Transport-Verkehrsträger, etwa einem Frachtschiff, Güterwaggon oder einem LKW, wird die Federungs- und Dämpfungseinrichtung des abgestellten Fahrzeugs mit Ein- und Ausfederbewegungen durch die Fahrzeugaufbau-Masse beaufschlagt. Diese Ein- und Ausfederbewegungen gehen einher mit geringfügigen Änderungen der Kinematik des Fahrwerks bzw. geringfügigen Lageänderungen an den Rädern, das heißt die Nachlaufstrecke verändert sich. Im ungünstigen Fall können dabei im Radlagerkäfig der Radlager sogenannte Pittings auf der Position einer unter Last stehenden Radlagerkugel auf dem Radlagerinnenraum bzw. dem Radlageraußenring entstehen. Solche Pittings sind lokale, sehr kleine Stillstandsmarkierungen, das heißt Mikroeindrückungen von Radlagerbauteilen, die im späteren Fahrbetrieb, das heißt bei rotierendem Fahrzeugrad, Materialabplatzungen der vergüteten Radlagerkugeln und Materialablösung in den Laufringoberflächen zur Folge haben, wodurch die Lebensdauer von Radlagern reduziert sein kann.
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Um solche transportbedingten Pittings zu vermeiden, werden Transportschutz-Maßnahmen getroffen, wie sie beispielhaft aus der
DE 10 2008 034 767 B4 bekannt sind. Demnach werden als Transportschutz-Maßnahme Blockierstücke in die jeweilige Federungs- und Dämpfungseinrichtung eingebaut, die eine Ein- oder Ausfederbewegung der Federungs- und Dämpfungseinrichtung vermeiden. Der Einbau solcher Blockierstücke ist jedoch montagetechnisch aufwändig sowie bauteilaufwändig.
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Aus der
DE 10 2005 032 660 A1 ist eine Vorrichtung zum Verhindern von lastwechselbedingten Lageänderungen eines Fahrzeugaufbaus bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Betreiben einer Federungs- und Dämpfungseinrichtung eines Fahrzeug-Fahrwerks bereitzustellen, bei der eine im Vergleich zum Stand der Technik einfache Transportschutz-Maßnahme realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird auf die Bereitstellung der aus dem Stand der Technik bekannten Blockierstücke als Transportschutz-Maßnahme verzichtet. Anstelle dessen ist dem elektronischen Steuergerät eine Transportmodus-Auswerteeinheit zugeordnet. Mit Hilfe der Transportmodus-Auswerteeinheit wird erkannt, ob ein Transportmodus im Fahrzeug aktiviert ist oder nicht. Bei aktiviertem Transportmodus erzeugt das elektronische Steuergerät das Sperrsignal, um beim Fahrzeug-Transport auf einem Transport-Verkehrsträger die Dämpfungsfunktion der Federungs- und Dämpfungseinrichtung zu blockieren. Dies führt zu einer Starrsetzung der Dämpfungseinrichtung. Die verbleibende Elastokinematik zum Beispiel im Kolbenstangenkopf durch das Federbeinlager ist sehr gering. Das heißt der - wenn überhaupt - feststellbare Ein-/Ausfederweg führt zu keiner Nachlaufveränderung und keiner Schädigung.
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Ein solcher Fahrzeug-Transportmodus zeichnet sich dadurch aus, dass bei dessen Aktivierung der Energieverbrauch im Fahrzeug-Bordnetz stark eingeschränkt ist. Zudem können Fahrzeug-Assistenzsysteme zumindest teilweise deaktiviert sein, so dass nur ein sehr stark eingeschränkter Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht ist, um zum Beispiel Be-, Ent- oder Umladevorgänge des Fahrzeugs auf einen bzw. von einem Transport-Verkehrsträger zu gewährleisten. Von daher wird bei aktiviertem Transportmodus noch eine minimale Betriebsfähigkeit des Fahrzeugs gewährleistet, bei der das Fahrzeug mit einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsvariante kann der aktivierte Transportmodus mit Hilfe des elektronischen Steuergerätes selbsttätig deaktiviert werden, sofern eine Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs (zum Beispiel 30km/h) überschritten wird. In diesem Fall kann das elektronische Steuergerät vom Transportmodus in einen regulären Fahrbetriebsmodus umschalten, bei dem die Nutzung sämtlicher Fahrzeug-Assistenzsysteme ermöglicht ist.
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Erfindungsgemäß ist der Transportmodus-Auswerteeinheit eine Transportmodus-Sensorik zugeordnet, mit der ein Fahrzeug-Transport erfassbar ist. Bei Vorliegen eines solchen Fahrzeug-Transports kann die Transportmodus-Auswerteeinheit ein Transportmodus-Signal erzeugen, das zum elektronischen Steuergerät geleitet wird, worauf das elektronische Steuergerät die Federungs- und Dämpfungseinrichtung mit dem Sperrsignal ansteuert.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Transportmodus-Auswerteeinheit in Signalverbindung mit einem fahrzeugexternen Diagnosemodul gebracht. Bei einer werksseitigen oder werkstattseitigen Betätigung des Diagnosemoduls kann in der Transportmodus-Auswerteeinheit das Transportmodus-Signal erzeugt werden.
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Die oben erwähnte Transportmodus-Sensorik kann bevorzugt bereits im Fahrzeug ohnehin verbaute Sensoren umfassen. Beispielhaft kann die Transportmodus-Sensorik einen GPS-Sensor, der die aktuelle Fahrzeugposition erfasst, und einen Drehzahlsensor aufweisen, der die aktuelle Fahrzeugrad-Drehzahl erfasst. Sofern eine sich ändernde Fahrzeugposition in Kombination mit einer bei 0 liegenden Fahrzeugrad-Drehzahl erfasst wird, liegt ein Fahrzeug-Transport auf einem Transport-Verkehrsträger vor.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der Transportmodus-Auswerteeinheit eine Diebstahl-Sensorik zugeordnet sein, mittels der ein Fahrzeug-Diebstahl erkennbar ist. Bei Vorliegen eines solchen Fahrzeug-Diebstahls kann die Transportmodus-Auswerteeinheit das oben erwähnte Transportmodus-Signal erzeugen. In diesem Fall wirkt die Erfindung zusätzlich auch als Diebstahlschutz, der bei nach einem Fahrzeug-Diebstahl lediglich eine stark eingeschränkte Nutzung des gestohlenen Fahrzeugs ermöglicht ist.
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Neben der erfindungsgemäßen Transportmodus-Auswerteeinheit kann dem elektronischen Steuergerät zusätzlich auch eine Parkmodus-Auswerteeinheit zugeordnet sein. Mit Hilfe der Parkmodus-Auswerteeinheit wird erkannt, ob ein Fahrzeug-Parkmodus aktiviert ist oder nicht. Bei aktiviertem Parkmodus kann das elektronische Steuergerät der Dämpfungseinrichtung das Sperrsignal erzeugen. Dadurch ist auch im Fahrzeug-Parkmodus gewährleistet, dass die Dämpfungsfunktion der Federungs- und Dämpfungseinrichtung blockiert ist.
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Im Abgrenzung zum Transportmodus können bei aktiviertem Fahrzeug-Parkmodus sämtliche Fahrzeug-Assistenzsysteme aktiv bereitgehalten sein. Das heißt, dass im Gegensatz zum Transportmodus die Nutzung sämtlicher Fahrzeug-Assistenzsysteme nach wie vor ermöglicht ist.
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Die Parkmodus-Auswerteeinheit kann eine Parkzustands-Sensorik aufweisen, mittels der erkannt wird, ob sich das Fahrzeug im Parkmodus befindet. Bei Vorliegen eines Parkmodus wird in der Parkmodus-Auswerteeinheit ein Parkmodus-Signal generiert und zum elektronischen Steuergerät geleitet. Das elektronische Steuergerät steuert daraufhin die Federungs- und Dämpfungseinrichtung mit dem Sperrsignal an, um die Dämpfungsfunktion zu blockieren. Die Parkmodus-Sensorik und die bereits erwähnte Transportmodus-Sensorik können gegebenenfalls auf voneinander unterschiedliche Sensoren zurückgreifen.
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In einer konkreten Ausführungsform kann die Federungs- und Dämpfungseinrichtung als Stoßdämpfer eine Kolben-Zylindereinheit, das heißt einen Teleskop-Stoßdämpfer, aufweisen. Bei dem Teleskop-Stoßdämpfer kann der Fahrzeugaufbau auf einem Kolbenstangenkopf einer Kolbenstange abgestützt sein. Deren Kolben kann in einem Dämpfungszylinder hubverstellbar angeordnet sein und zwei Arbeitskammern voneinander trennen. Die beiden Arbeitskammern können über eine, vom elektronischen Steuergerät elektronisch ansteuerbare Ventileinheit miteinander in/außer Strömungsverbindung gebracht werden. Bei Ansteuerung der Ventileinheit mit dem Sperrsignal kann die Ventileinheit die Strömungsverbindung sperren. Im Hinblick auf einen reduzierten Energieverbrauch ist es bevorzugt, wenn mit der Ansteuerung durch das Sperrsignal die Ventileinheit stromlos gesperrt bleibt, das heißt ohne Einwirkung von elektrischer Fremdenergie vom Bordnetz.
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Die Erfindung ist sowohl bei zweispurigen Fahrzeugen als auch bei einspurigen Fahrzeugen, das heißt Motorräder oder e-Bikes, anwendbar. Deren Radlager mit Nachlauf sind ebenfalls ausfallgefährdet im Transport. Motorräder haben heutzutage auch schon elektrisch geschaltete/geregelte Stoßdämpfer.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 in einer Seitenansicht eine Radaufhängung eines Fahrwerks für ein zweispuriges Fahrzeug;
- 2 eine Vorrichtung zum Ansteuern eines in der Radaufhängung verbauten Stoßdämpfers in einem grob schematischen Blockschaltdiagramm; und
- 3 eine graphische Darstellung der Steuervorrichtung.
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In der 1 ist eine als McPherson-Federbein realisierte Federungs- und Dämpfungseinrichtung 1 einer Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt. Die Federungs- und Dämpfungseinrichtung 1 weist eine Tragfeder 3 auf, die an ihren Federfußpunkten jeweils am Fahrzeugaufbau 5 und an einem Radlenker 6 (2) abgestützt ist, der ein Schwenklager 7 mit dem Fahrzeugaufbau 5 verbindet. Radial innerhalb der Tragfeder 3 ist ein Teleskop-Stoßdämpfer 9 positioniert, der als Kolben-Zylinder-Einheit realisiert ist. Die Kolbenstange 11 des Teleskop-Stoßdämpfers 9 ist mit ihrem Kolbenstangenkopf 13 am Fahrzeugaufbau 5 abgestützt. Der Kolben 15 der Kolbenstange 11 ist in einem Dämpfungszylinder 17 hubverstellbar angeordnet und trennt zwei Arbeitskammern 19, 21 (2) voneinander. Der Dämpfungszylinder 17 des Stoßdämpfers 9 ist mit seinem Zylinderboden am Schwenklager 7 angeformt.
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In der 1 ist der Teleskop-Stoßdämpfer 9 und damit auch seine Hauptwirkrichtung 23 um einen Nachlaufwinkel γ schräggestellt. Von daher sind der Schnittpunkt 24 zwischen der Hauptwirkrichtung 23 und der Fahrbahn sowie der Radaufstandspunkt 25 über eine Nachlaufstrecke N voneinander beabstandet.
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Die beiden Arbeitskammern 19, 21 des Stoßdämpfers 9 sind in der 2 über eine Hydraulikleitung 27 miteinander in Strömungsverbindung bringbar. In der Hydraulikleitung 27 ist eine Ventileinheit 29 angeordnet, mittels der Ein- und/oder Ausfederbewegungen B (1) in der Radaufhängung gedämpft werden. In der 2 weist die Ventileinheit 29 eine Drosselanordnung 31 mit zwei parallel geschalteten Drosselventilen auf. In Reihe zur Drosselanordnung 31 ist ein elektrisch betätigbares Sperrventil 33 angeordnet. In der 2 weist das Sperrventil 33 ein elektrisch ansteuerbares Stellglied 35 auf, das über eine Signalleitung 37 in Signalverbindung mit einem elektronischen Steuergerät 39 ist. Durch elektronische Ansteuerung ist somit das Sperrventil 33 zwischen der dargestellten Sperrposition und einer Durchlassposition verstellbar. In der Sperrposition ist die Dämpfungswirkung des Stoßdämpfers 9 komplett blockiert.
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Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung nicht auf den in der 1 und 2 skizzierten klassischen Stoßdämpfer beschränkt ist, bei der die Kolbenstange 11 am Kolbenstangenkopf 13 mit dem Fahrzeugaufbau 5 verschraubt ist. Vielmehr kann anstelle dessen die Erfindung ohne weiteres zum Beispiel auf eine Stoßdämpfervariante mit Top-Down-Konstruktionsprinzip angewendet werden. In diesem Fall ist der Dämpfungszylinder 13 am Dämpfungszylinderkopf mit dem Fahrzeugaufbau 5 verschraubt, das heißt der Kolben steht und der Zylinder taucht ein.
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Nachfolgend wird eine Maßnahme zum Transportschutz eines Radlagers des Fahrzeugrades 38 der in der 1 gezeigten Radaufhängung erläutert, und zwar anhand des in der 2 dargestellten Blockschaltdiagramms. Es ist hervorzuheben, dass das Blockschaltdiagramm der 2 im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung dargestellt ist, wobei die im Blockschaltdiagramm verwendeten Programmbausteine lediglich grob vereinfacht eine Software-Architektur der Steuervorrichtung andeuten sollen.
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In der 2 ist dem elektronischen Steuergerät 39 eine Transportmodus-Auswerteeinheit 41 und eine Parkmodus-Auswerteeinheit 43 zugeordnet, die beide in Signalverbindung mit einem Steuergeräte-Signaleingang sind. Bei Vorliegen eines Transportmodus (das heißt Fahrzeug wird auf einem Transport-Verkehrsträger transportiert) erzeugt das elektronische Steuergerät 39 ein Sperrsignal Ssperr, mit dem das Sperrventil 33 der Ventileinheit 29 in seine Sperrposition verstellt wird. Auf diese Weise wird im Fahrzeug-Transportmodus die Dämpfungsfunktion des Stoßdämpfers 9 blockiert. Bei Vorliegen eines Parkmodus (das heißt Fahrzeug ist auf der Fahrbahn geparkt) erzeugt das elektronische Steuergerät 39 ebenfalls ein Sperrsignal Ssperr, mit dem das Sperrventil 33 der Ventileinheit 29 in seine Sperrposition verstellt wird. Auf diese Weise wird auch im Fahrzeug-Parkmodus die Dämpfungsfunktion des Stoßdämpfers 9 blockiert.
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Im Fahrzeug-Transportmodus ist der Energieverbrauch im Fahrzeug-Bordnetz stark eingeschränkt und sind die Fahrzeug-Assistenzsysteme zumindest teilweise deaktiviert (das heißt nur eingeschränkt nutzbar), so dass nur ein stark eingeschränkter Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht ist, um einen Be-, Ent- oder Umladevorgang des Fahrzeugs auf einen bzw. von einem Transport-Verkehrsträger zu gewährleisten. Im Fahrzeug-Transportmodus ist somit lediglich eine minimale Betriebsfunktion des Fahrzeugs gewährleistet, bei der das Fahrzeug mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit (zum Beispiel bis maximal 30km/h) betreibbar ist.
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Die Transportmodus-Auswerteeinheit 41 ist in der 2 signaltechnisch gekoppelt mit einem externen Diagnosegerät 47 sowie mit einer Transportmodus-Sensorik 49. Diese weist in der 2 einen GPS-Sensor 51, mit dem eine aktuelle Fahrzeugposition erfassbar ist, und einen Drehzahlsensor 53 auf, mit dem eine aktuelle Fahrzeugrad-Drehzahl n erfassbar ist. Sofern mittels der Transportmodus-Sensorik 49 ein Fahrzeug-Transport erfasst (das heißt n=0 in Kombination mit einem sich verändernden GPS-Signal) wird, so wird in der Transportmodus-Auswerteeinheit 41 ein Transportmodus-Signal STM erzeugt. Bei Anliegen des Transportmodus-Signals STM am elektronischen Steuergerät 38 erzeugt dieses das Sperrsignal Ssperr, mit dem die Dämpfungsfunktion blockiert ist. Alternativ dazu kann werksseitig oder werkstattseitig mit Hilfe des externen Diagnosegerätes 47 die Transportmodus-Auswerteeinheit 41 angesteuert werden, um das Transportmodus-Signal STM zu erzeugen.
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Der Transportmodus-Auswerteeinheit 41 ist zudem eine Diebstahl-Sensorik 57 zugeordnet, mittels der ein Fahrzeug-Diebstahl erkennbar ist. Bei Vorliegen eines Fahrzeug-Diebstahls generiert die Transportmodus-Auswerteeinheit 41 ebenfalls das Transportmodus-Signal STM.
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Die Parkmodus-Auswerteeinheit 43 ist in der 2 an ihrem Signaleingang in Verbindung mit einer Park-Sensorik 59. Mittels der Parkmodus-Sensorik 59 kann ein Fahrzeug-Parkzustand erfasst werden. Bei Vorliegen eines solchen Fahrzeug-Parkzustands erzeugt die Parkmodus-Erkennungseinrichtung 43 ein Parkmodus-Signal SPM. Sofern ein Parkmodus-Signal SPM am elektronischen Steuergerät 39 anliegt, wird im elektronischen Steuergerät 39 ebenfalls ein Sperrsignal Ssperr generiert.
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Im Unterschied zum Transportmodus werden im Fahrzeug-Parkmodus sämtliche Fahrzeug-Assistenzsysteme aktiv bereitgehalten. Das heißt, dass bei einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs bzw. bei einem Fahrzeugstart die Nutzung sämtlicher Fahrzeug-Assistenzsysteme ermöglicht ist.
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In der 2 weist die Parkmodus-Sensorik 59 einen Sensor 61 auf, der erkennt, ob die Zentralverriegelung betätigt ist, einen Bremssensor 63, der eine Betätigung der Fahrzeugbremse erfasst und/oder einen Positioniersensor 65 auf, der eine Parkstellung des fahrzeugseitigen Wählhebels erfasst.
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In der 3 ist eine graphische Darstellung der Steuervorrichtung 67 gezeigt. Die Steuervorrichtung 67 ist zum Empfang von Befehlssignalen aus einem BUS-System 71, insbesondere einem CAN-BUS, vorgesehen. Die Befehlssignale können ein Stellsignal aus einer Schnittstelle 73 für eine Wegfahrsperre/Zentralverriegelung enthalten. Die Steuervorrichtung 67 kann über das BUS-System 71 auch Befehlssignale von einer Schnittstelle für das externe Diagnosegerät 47 verarbeiten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federungs- und Dämpfungseinrichtung
- 3
- Tragfeder
- 5
- Fahrzeugaufbau
- 7
- Schwenklager
- 9
- Stoßdämpfer
- 11
- Kolbenstange
- 13
- Kolbenstangenkopf
- 15
- Kolben
- 17
- Dämpfungszylinder
- 19, 21
- Arbeitskammern
- 23
- Hauptwirkrichtung
- 24
- Schnittpunkt
- 25
- Radaufstandspunkt
- 27
- Hydraulikleitung
- 29
- Ventileinheit
- 31
- Drosselanordnung
- 33
- Sperrventil
- 35
- Stellglied
- 37
- Signalleitung
- 38
- Fahrzeugrad
- 39
- elektronisches Steuergerät für die Dämpfungseinrichtung
- 41
- Transportmodus-Auswerteeinheit
- 43
- Parkmodus-Auswerteeinheit (Parkmodus-Auswerteeinheit)
- 45
- Signalerzeugungseinheit
- 47
- externes Diagnosegerät
- 49
- Transportmodus-Sensorik
- 51
- GPS-Sensor
- 53
- Drehzahlsensor
- 57
- Diebstahl-Sensorik
- 59
- Parkmodus-Sensorik
- 61, 63, 65
- Sensoren
- 67
- Steuervorrichtung
- 69
- elektrischer Anschluss Stoßdämpfer / Leitungssatz
- 71
- CAN- / Bus-System
- 73
- Schnittstelle für Zentralverriegelung / optionale Wegfahrsperre
- B
- Ein- oder Ausfederbewegung
- γ
- Nachlaufwinkel
- VA
- Vorderachse
- HA
- Hinterachse
- N
- Nachlauf
