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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs.
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Fahrzeuge können beim Befahren einer Kurve oder einer unebenen Fahrbahn ins Wanken geraten. Ein solches Wanken kann unter Verwendung von Stabilisatoren reduziert werden.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein Fahrzeug kann neben einer Wankbewegung andere Bewegungen, beispielsweise eine Nickbewegung oder Hubbewegung durchführen. Situationsabhängig können diese Bewegungen alleine oder überlagert auftreten. Wenn beim Wankstabilisieren solche anderen Bewegungen berücksichtigt werden, kann sich dies beispielsweise vorteilhaft auf den Komfort der Insassen des Fahrzeugs auswirken.
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Ein Verfahren zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs umfasst die folgenden Schritte:
- Bestimmen eines Wankindexsignals, das eine Zusammensetzung einer Bewegung des Aufbaus in Bezug auf eine Wankbewegung des Aufbaus und zumindest eine weitere Bewegung des Aufbaus repräsentiert; und
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Ermitteln eines Gegenwankmomentsignals unter Verwendung des Wankindexsignals, wobei das Gegenwankmomentsignal einen Wert eines Gegenwankmoments zum Stabilisieren des Wankens repräsentiert.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Landfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Das Fahrzeug kann einen Aufbau, beispielsweise eine Karosserie, aufweisen, der ins Wanken geraten kann. Unter Wanken kann eine Drehbewegung des Aufbaus um die Längsachse des Fahrzeugs verstanden werden. Beim Wanken können Wankmomente auf die einzelnen Achsen des Fahrzeugs wirken. Bei den Achsen kann es sich um eine Vorderachse und eine Hinterachse des Fahrzeugs handeln. Dem Wanken kann durch ein geeignetes Gegenwankmoment entgegengewirkt werden, das beispielsweise durch eine Stabilisatoreinrichtung des Fahrzeugs. Eine solche Stabilisatoreinrichtung kann einen oder mehrere Stabilisatoren umfassen. Somit kann das Gegenwankmoment auch durch ein Zusammenspiel von einzelnen Achsen des Fahrzeugs zugeordneten Stabilisatoren generiert werden. Als Stabilisator kann ein bekannter aktiver Stabilisator eingesetzt werden, der beispielsweise Drehstabfedern oder einzelnen Rädern des Fahrzeugs zugeordnete einstellbare Federsysteme umfasst. Durch das Gegenwankmoment kann das Wanken des Aufbaus des Fahrzeugs beispielsweise gegenüber dem Horizont oder dem Boden gedämpft werden. Eine Dämpfung bezogen auf den Horizont, der als eine künstliche Horizontebene verstanden werden kann, wird auch als Skyhook-Verfahren bezeichnet. Eine Dämpfung bezogen auf den Boden wird auch als Groundhook-Verfahren bezeichnet. Somit kann auf bekannte Verfahren zur Dämpfung zurückgegriffen werden. Durch das Dämpfen kann das Wanken reduziert oder eliminiert werden. Bei der weiteren Bewegung des Aufbaus kann es sich beispielsweise um eine Nickbewegung und/oder eine Hubbewegung handeln, die sich der Wankbewegung überlagern kann, sodass sich die Bewegung des Aufbaus aus unterschiedlichen Bewegungskomponenten zusammensetzen kann. Die Zusammensetzung der Bewegung kann je nach Situation unterschiedlich sein. Die Zusammensetzung kann somit anzeigen, ob die Bewegung des Aufbaus allein durch eine Wankbewegung hervorgerufen wird, oder ob eine Überlagerung einer Wankbewegung mit einer weiteren Bewegung vorliegt. Die Zusammensetzung kann auch als Wankindex bezeichnet werden. Indem die Zusammensetzung in das Ermitteln des Werts des Gegenwankmoments einfließt, kann das Wanken situationsselektiv gedämpft werden. Dabei kann eine Größe des Werts des Gegenwankmoments abhängig von der Zusammensetzung ermittelt, also beispielsweise ausgewählt, eingestellt oder angepasst werden. Somit können zum Stabilisieren ein und derselben Wankbewegung abhängig von dem Wankindexsignal und somit abhängig von der Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus unterschiedliche Werte für das Gegenwankmoment ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise eine Ausprägung einer Wankbedämpfung in einer bestimmten Situation abhängig von der in dieser Situation vorliegenden Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus erfolgen.
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Im Schritt des Ermittelns kann das Gegenwankmomentsignal unter Verwendung eines Wanksignals ermittelt werden, das das Wanken des Fahrzeugs repräsentiert. Gemäß einer Ausführungsform kann das Wanksignal eine Wankgeschwindigkeit des Aufbaus des Fahrzeugs repräsentieren. Das Wanksignal kann als Eingangssignal einer durch das Verfahren umgesetzten Regelung oder Steuerung zum Stabilisieren des Wankens angesehen werden. Beispielsweise kann das Gegenwankmomentsignal unter Verwendung einer Nachschlagetabelle oder Ermittlungsvorschrift aus dem Wanksignal ermittelt werden. In diesem Fall kann abhängig von dem Wankindexsignal eine zu verwendende Nachschlagetabelle oder Ermittlungsvorschrift ausgewählt oder angepasst werden.
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Beispielsweise kann unter Verwendung des Wankindexsignals ein Verstärkungswert ermittelt werden. Das Gegenwankmomentsignal kann unter Verwendung des Verstärkungswerts ermittelt werden. Der Verstärkungswert kann ein Verhältnis oder einen Zusammenhang zwischen dem Wanksignal und dem Gegenwankmomentsignal definieren, beispielsweise in Form eines Dämpfungsfaktors. Der Verstärkungswert kann unter Verwendung des Wankindexsignals so bestimmt werden, das die Wankbewegung umso stärker gedämpft wird, je geringer der Anteil weiterer Bewegungen an der Bewegung des Aufbaus ist. Somit können abhängig von dem Wanksignal unterschiedliche Verstärkungswerte zum Ermitteln des Gegenwankmomentsignals aus dem Wanksignal verwendet werden.
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Beispielsweise kann das Gegenwankmomentsignal unter Verwendung eines Vergleichsergebnisses eines Vergleichs des Wankindexsignals mit einem Schwellenwert ermittelt werden. Der Schwellenwert kann so gewählt werden, dass zwischen einer ersten Situation, in der die Bewegung des Aufbaus ausschließlich oder nahezu ausschließlich durch die Wankbewegung hervorvorgerufen wird, und einer zweiten Situation unterschieden werden kann, in der die Bewegung des Aufbaus durch eine Überlagerung aus der Wankbewegung und zumindest einer weiteren Bewegung hervorvorgerufen wird. Beispielsweise kann der Wert des Gegenwankmomentsignals tendenziell größer ausfallen, wenn keine Überlagerung vorliegt und tendenziell kleiner ausfallen, wenn das Wankindexsignal größer als der Schwellenwert ist. Das Vergleichsergebnis kann beispielsweise zum Auswählen oder Anpassen einer Nachschlagetabelle oder Ermittlungsvorschrift verwendet werden. Auch kann das Vergleichsergebnis zum Anpassen der Bedämpfung verwendet werden. Beispielsweise kann das Vergleichsergebnis verwendet werden, um den genannten Verstärkungswert auszuwählen, der beispielsweise eine Proportionalität zwischen dem Wanksignals und dem Gegenwankmomentsignal definiert. So kann der Verstärkungswert auf einen ersten Wert gesetzt werden, wenn das Wankindexsignal kleiner als der Schwellenwert ist und auf einen zweiten Wert gesetzt werden, wenn das Wankindexsignal größer als der Schwellenwert ist.
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Somit kann das Gegenwankmomentsignal einen größeren Wert für das Gegenwankmoment repräsentieren, wenn das Wankindexsignal eine erste Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus repräsentiert, und in Bezug zu dem größeren Wert einen kleineren Wert für das Gegenwankmoment repräsentieren, wenn das Wankindexsignal eine zweite Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus repräsentiert. Dabei kann ein Anteil der Wankbewegung an der Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus bei der ersten Zusammensetzung größer als bei der zweiten Zusammensetzung sein. Beispielsweis kann der Anteil der Wankbewegung bei der ersten Zusammensetzung die Hauptkomponente der Bewegung des Aufbaus darstellen. Somit kann das Gegenwankmoment umso größer gewählt werden, umso größer der verhältnismäßige Anteil der Wankbewegung an der Bewegung des Aufbaus ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Wankindexsignal unter Verwendung eines Aufbauwanksignals, das eine Wankbewegung eines Aufbaus des Fahrzeugs repräsentiert, und zumindest eines Achswanksignals, das eine Wankbewegung an einer Achse des Fahrzeugs repräsentiert, bestimmt werden. Somit kann die Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus unter Verwendung typischerweise erfasster Zustände des Aufbaus bestimmt werden.
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Dabei kann das Wankindexsignal unter Verwendung des Aufbauwanksignals, eines ersten Achswanksignals, das eine Wankgeschwindigkeit an einer ersten Achse des Fahrzeugs repräsentiert, und eines zweiten Achswanksignals, das eine Wankgeschwindigkeit an einer zweiten Achse des Fahrzeugs repräsentiert, bestimmt werden. Die Wankgeschwindigkeit einer Achse kann beispielsweise unter Verwendung von Rädern der Achse zugeordneten Signalen von Niveausensoren bestimmt werden.
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Entsprechend kann das Verfahren einen Schritt des Einlesens von Niveausignalen über Schnittstellen zu zumindest einer Achse des Fahrzeugs zugeordneten Niveausensoren sowie einem Schritt des Bestimmens des zumindest eines Achswanksignals unter Verwendung der Niveausignale umfassen.
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Beispielsweise kann die Differenz aus dem ersten Achswanksignal und dem zweiten Achswanksignal bestimmt werden und das Wankindexsignal kann als der Quotient aus der Differenz und dem Aufbauwanksignal bestimmt werden. Dabei kann das erste Achswanksignal der Vorderachse und das zweite Achswanksignal der Hinterachse zugeordnet sein. Auf diese Weise kann das Wankindexsignal fortlaufend und mit geringem Rechenaufwand bestimmt werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Einlesens des Aufbauwanksignals über eine Schnittstelle zu einem Aufbausensor des Fahrzeugs umfassen. In diesem Fall kann es sich bei dem Aufbauwanksignals um ein direkt erfasstes Signal handeln.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Einlesens von Beschleunigungssignalen über Schnittstellen zu Stoßdämpfern des Fahrzeugs zugeordneten Beschleunigungssensoren sowie einen Schritt des Bestimmens des Aufbauwanksignals unter Verwendung der Beschleunigungssignale umfassen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn in dem Fahrzeug kein Aufbausensor verbaut ist.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Bereitstellens des Gegenwankmoments unter Verwendung des Gegenwankmomentsignals umfassen. Das Gegenwankmomentsignal kann somit ein Steuersignal zum Ansteuern einer Stabilisatoreinrichtung sein.
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Die Schritte eines entsprechenden Verfahrens können vorteilhafterweise unter Verwendung einer Vorrichtung zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs durchgeführt werden. Dazu kann die Vorrichtung beispielsweise zumindest eine Bestimmungseinrichtung und eine Ermittlungseinrichtung umfassen. Eine solche Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen kann die Vorrichtung eine Stabilisatoreinrichtung umfassen oder mit einer entsprechenden Stabilisatoreinrichtung gekoppelt sein. Entsprechend kann die Vorrichtung eine oder mehrere Sensoreinrichtungen und/oder Verarbeitungseinrichtungen zum Bereitstellen von Eingangssignalen umfassen oder eine Schnittstelle zu entsprechenden Einrichtungen umfassen.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens des Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens des Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel und;
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Aufbau 104 auf, der bei einem entsprechenden Fahrmanöver oder einer unebenen Fahrbahn ins Wanken geraten kann. Dieses Wanken kann unter Verwendung der Vorrichtung 102 bedämpft werden. Situationsabhängig kann der Aufbau 104 nur eine Wankbewegung oder zusätzlich zu der Wankbewegung eine oder mehrere weitere Bewegungen ausführen, die zusammengenommen zu einer Bewegung des Aufbaus 104 führen. Die Bewegung des Aufbaus 104 kann somit situationsabhängig aus unterschiedlichen Teilbewegungen zusammengesetzt sein. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um die Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus bei dem Stabilisieren des Aufbaus 104 zu berücksichtigen.
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Die Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus wird auch als Wankindex bezeichnet. Die Berücksichtigung der Zusammensetzung ermöglicht eine situationsselektive Regelung einer aktiven Wankstabilisierung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt dabei eine maximale Wankdämpfung bei einer reinen Wankbewegung des Aufbaus 104 und es wird dennoch ein stimmiges Fahrgefühl bei überlagerten Aufbaubewegungen gewährleistet.
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Die Regelstrategien einer aktiven Wankstabilisierung verwenden typischerweise zwei Regelkomponenten. Zum einen eine Wankabstützung, bei der ein Drehmoment proportional zu Querbeschleunigung erzeugt wird, und zum anderen eine Wankdämpfung, bei der ein Drehmoment proportional zu Wankgeschwindigkeit erzeugt wird. Ein entsprechendes System wirkt konstruktiv nur in Wankrichtung. Für die Nickrichtung und Hubrichtung sind Aufbaufedern und Stoßdämpfer maßgeblich. Bei der Abstimmung der Fahrwerkkomponenten ist es wichtig, dass alle Komponenten einen stimmigen Eindruck an den Fahrer vermitteln. Oft kann daher nicht das volle Potential der aktiven Wankstabilisierung ausgenutzt werden, da ansonsten die Wank-, Nick- und Hubbewegungen unhomogen wirken können.
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Der Wankindex beschreibt, ob das Fahrzeug 100 eine reine Wankbewegung oder eine überlagerte Wank-, Nick- und Hubbewegung durchfährt. So kann beispielweise während einer reinen Wankbewegung die Wankbedämpfung stark ausgeprägt werden, was zur Komfortsteigerung führt. Ist die Bewegung überlagert, kann die Wankdämpfung weniger stark ausgeprägt werden, sodass alle drei Bewegungachsen homogen agieren.
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Das Fahrzeug 100 ist beispielhaft als zweiachsiges Fahrzeug 100 mit zwei Achsen, hier einer Vorderachse 106 und einer Hinterachse 108 ausgeführt. Beispielshaft weist die Vorderachse 106 zwei Vorderräder 110, 111 und die Hinterachse 108 zwei Hinterräder 112, 113 auf.
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Das Fahrzeug 100 weist eine Querachse, eine Längsachse und eine Hochachse auf. Die Längsachse ist dabei quer zu den Achsen 106, 108 ausgerichtet. Wenn der Aufbau 104 das Fahrzeug 100 ins Wanken gerät, beispielsweise aufgrund einer Kurvenfahrt, führt der Aufbau 104 eine Wankbewegung in Form einer Drehbewegung um die Längsachse aus. Ein dabei auftretendes Wankmoment teilt sich auf die beiden Achsen 106, 108 auf. Zusätzlich zu der Wankbewegung können weitere Bewegungen auftreten, beispielsweise eine Nickbewegung des Aufbaus 104 um die Querachse oder eine Hubbewegung längs der Hochachse.
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Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Wanken des Aufbaus 104 und somit des Fahrzeugs 100 zu stabilisieren, also zu bedämpfen und dadurch zu reduzieren oder zu eliminieren. Dazu wird ein Gegenwankmoment 116 erzeugt, das das Wanken des Aufbaus 104 beispielsweise gegenüber dem Horizont oder dem Boden bedämpft. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrzeug 100 eine Stabilisatoreinrichtung 118 zum Erzeugen des Gegenwankmoments 116. Die Stabilisatoreinrichtung 118 kann Teil der Vorrichtung 102 sein oder über eine geeignete Schnittstelle mit der Vorrichtung 102 gekoppelt sein. Die Stabilisatoreinrichtung 118 kann einen oder mehrere Stabilisatoren aufweisen, wie sie bereits in Fahrzeugen verbaut werden, beispielsweise entsprechend dem anhand von 2 dargestellten aktiven Stabilisator.
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Die Vorrichtung 102 umfasst eine Bestimmungseinrichtung 120 und eine Ermittlungseinrichtung 122. Die Bestimmungseinrichtung 120 ist ausgebildet, um ein Wankindexsignal 124 zu bestimmen, das eine Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus 104 des Fahrzeugs 100 in Bezug auf die Wankbewegung des Aufbaus und in Bezug auf zumindest eine weitere Bewegung, beispielsweise eine Nickbewegung oder Hubbewegung, des Aufbaus 104 repräsentiert. Die Ermittlungseinrichtung 122 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Wankindexsignals 124 ein Gegenwankmomentsignal 126 zu ermitteln. Das Gegenwankmomentsignal 126 repräsentiert einen Wert für das Gegenwankmoment 116. Alternativ kann ein Wert für das Gegenwankmoment 116 aus dem Gegenwankmomentsignal 126 ermittelt werden.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 122 ausgebildet, um das Gegenwankmomentsignal 126 an eine Schnittstelle zu der Stabilisatoreinrichtung 118 bereitzustellen und die Stabilisatoreinrichtung 118 ist ausgebildet, um das Gegenwankmoment 116 mit der durch den Wert des Gegenwankmomentsignals 126 repräsentierten Größe bereitzustellen. Auf diese Weise fließt das Wankindexsignal 124 beim Einstellen der Größe des Gegenwankmoments 116 ein.
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Beispielsweise ist die Ermittlungseinrichtung 122 ausgebildet, um das Gegenwankmomentsignal 126 unter Verwendung eines Wanksignals zu ermitteln, das das Wanken des Fahrzeugs repräsentiert. Lediglich beispielhaft, handelt es sich bei dem Wanksignal um ein Aufbauwanksignal 128, das ein Wanken des Aufbaus 104, beispielsweise eine Wankgeschwindigkeit des Aufbaus 104, repräsentiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 122 ausgebildet, um das Gegenwankmomentsignal 126 unter Verwendung einer Ermittlungsvorschrift oder einer Nachschlagetabelle aus dem Aufbauwanksignal 128 zu generieren. Beispielsweise wird das Gegenwankmomentsignal 126 so generiert, dass eine von dem Wankindexsignal 124 abhängige Proportionalität zwischen dem Gegenwankmoment 116 und der Wankgeschwindigkeit des Aufbaus 104 besteht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 122 ausgebildet, um unter Verwendung des Wankindexsignals 124 einen Verstärkungswert, beispielsweise einen von der Ermittlungsvorschrift verwendeten Verstärkungsfaktor oder ein von der Ermittlungsvorschrift verwendetes Dämpfungsmaß anzupassen. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 122 ausgebildet, um unter Verwendung des Wankindexsignals 124 eine zum Ermitteln des Gegenwankmomentsignals 126 verwendete Nachschlagetabelle aus einer Mehrzahl vorbestimmter Nachschlagetabellen auszuwählen.
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Dabei kann das Wankindexsignal 124 direkt oder in einer vorverarbeiteten Form in die Ermittlung des Gegenwankmomentsignals 126 einfließen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 120 ausgebildet, um das Wankindexsignal 124 mit einem Schwellenwert zu vergleichen und ein daraus resultierendes Vergleichsergebnis zum Ermitteln des Gegenwankmomentsignals 126 zu verwenden. Der Schwellenwert ist gemäß einem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass zwischen einer reinen Wankbewegung des Aufbaus 104 und einer mit zumindest einer weiteren Bewegung überlagerten Wankbewegung des Aufbaus 104 unterschieden werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Schwellenwert 1, wenn das Wankindexsignal 124 den Wankindex abbildet. Abhängig von dem Vergleichsergebnis wird beispielsweise ein Verstärkungswert der Ermittlungsvorschrift zum Ermitteln des Gegenwankmomentsignals 126 aus dem Aufbauwanksignal 128 angepasst oder ausgewählt.
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Beispielsweise ist die Ermittlungseinrichtung 120 ausgebildet, um das Gegenwankmomentsignal 126 so zu ermitteln, dass das Gegenwankmomentsignal 126 einen größeren Wert für das Gegenwankmoment 116 repräsentiert, wenn das Wankindexsignal 124 anzeigt, dass die Bewegung des Aufbaus 104 ausschließlich oder überwiegend durch die Wankbewegung hervorgerufen ist. Entsprechend ist die Ermittlungseinrichtung 120 ausgebildet, um das Gegenwankmomentsignal 126 so zu ermitteln, dass das Gegenwankmomentsignal 126 einen kleineren Wert für das Gegenwankmoment 116 repräsentiert, wenn das Wankindexsignal 124 anzeigt, dass die Bewegung des Aufbaus 104 nicht überwiegend durch die Wankbewegung hervorgerufen ist. Somit kann ein und dieselben Wankbewegung, die beispielsweise durch das Aufbauwanksignal 128 angezeigt wird, je nach Zusammensetzung der Bewegung des Aufbaus 104 mit einem unterschiedlich großen Gegenwankmoment 116 entgegengewirkt werden.
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Je nach in dem Fahrzeug 100 verbauter Sensorik kann das Wankindexsignal 124 auf unterschiedliche Art und Weise bestimmt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 120 ausgebildet, um das Wankindexsignal 124 unter Verwendung des Aufbauwanksignals 128 und eines ersten Achswanksignals 130 zu bestimmen, das eine Wankbewegung an der ersten Achse 106 des Fahrzeugs 100 repräsentiert und eines zweiten Achswanksignals 132 zu bestimmen, das eine Wankbewegung an der zweiten Achse 108 des Fahrzeugs 100 repräsentiert. Alternativ wird nur eines der Achswanksignale 130, 132 verwendet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 120 ausgebildet, um die Differenz aus dem ersten Achswanksignal 130 und dem zweiten Achswanksignal 132 zu bilden und das Wankindexsignal als den Quotienten aus der Differenz und dem Aufbauwanksignal 128 zu bestimmen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug einen ersten Niveausensor 134, einen zweiten Niveausensor 136, einen dritten Niveausensor 138 und einen vierten Niveausensor 140 auf. Der erste Niveausensor 134 ist dem Vorderrad 110 zugeordnet und ausgebildet, um einen Einfederweg einer Federung des Vorderrads 110 zu erfassen und in einem ersten Niveausignal 142 abzubilden. Der zweite Niveausensor 136 ist dem Vorderrad 111 zugeordnet und ausgebildet, um einen Einfederweg einer Federung des Vorderrads 111 zu erfassen und in einem zweiten Niveausignal 144 abzubilden. Der dritte Niveausensor 138 ist dem Hinterrad 112 zugeordnet und ausgebildet, um einen Einfederweg einer Federung des Hinterrads 112 zu erfassen und in einem dritten Niveausignal 146 abzubilden. Der vierte Niveausensor 140 ist dem Hinterrad 113 zugeordnet und ausgebildet, um einen Einfederweg einer Federung des Hinterrads 113 zu erfassen und in einem vierten Niveausignal 148 abzubilden.
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Beispielhaft ist eine erste Bestimmungseinrichtung 150 zum Bestimmen des ersten Achswanksignals 130 unter Verwendung des ersten Niveausignals 142 und des zweiten Niveausignals 144 vorgesehen. Entsprechend ist eine zweite Bestimmungseinrichtung 152 zum Bestimmen des zweiten Achswanksignals 132 unter Verwendung des zweiten Niveausignals 146 und des vierten Niveausignals 148 vorgesehen. Dazu sind die Bestimmungseinrichtungen 150, 152 über geeignete Schnittstellen mit den Niveausensoren 134, 136, 138, 140 gekoppelt.
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Die Bestimmungseinrichtung 120 ist ausgebildet, um das Aufbauwanksignal 128 über eine Schnittstelle zu einer Bereitstellungseinrichtung 154 einzulesen. Wenn die Bereitstellungseinrichtung 154 als ein Aufbausensor zum sensorischen Erfassen des Wankens des Aufbaus 104 ausgeformt ist, kann das Aufbauwanksignal 128 ein Sensorsignal darstellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 100 einen ersten Beschleunigungssensor 156 auf, der eine Aufbaubeschleunigung des Aufbaus 104 an einem dem Vorderrad 110 zugeordneten Stoßdämpfer erfasst und in einem ersten Beschleunigungssignal 158 abbildet, einen zweiten Beschleunigungssensor 160 auf, der eine Aufbaubeschleunigung des Aufbaus 104 an einem dem Vorderrad 111 zugeordneten Stoßdämpfer erfasst und in einem zweiten Beschleunigungssignal 162 abbildet, einen dritten Beschleunigungssensor 164 auf, der eine Aufbaubeschleunigung des Aufbaus 104 an einem dem Hinterrad 112 zugeordneten Stoßdämpfer erfasst und in einem dritten Beschleunigungssignal 166 abbildet, und einen vierten Beschleunigungssensor 168 auf, der eine Aufbaubeschleunigung des Aufbaus 104 an einem dem Hinterrad 113 zugeordneten Stoßdämpfer erfasst und in einem vierten Beschleunigungssignal 170 abbildet. In diesem Fall ist die Bereitstellungseinrichtung 154 zusätzlich oder alternativ ausgebildet, um die Beschleunigungssignale 158, 162, 166, 170 über Schnittstellen zu den Beschleunigungssensoren 156, 160, 164, 168 einzulesen und zum Bestimmen des Aufbauwanksignals 128 zu verwenden.
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Somit ergibt sich der durch das Wankindexsignal 124 abgebildete Wankindex gemäß einem Ausführungsbeispiel aus der Differenz der Vorderachswankgeschwindigkeit und der Hinterachswankgeschwindigkeit geteilt durch die von beispielsweise von einem Aufbausensor sensierte Wankgeschwindigkeit. Dabei werden die Vorderachswankgeschwindigkeit, die beispielsweise durch das erste Achswanksignal 130 repräsentiert wird, und die Hinterachswankgeschwindigkeit, die beispielsweise durch das zweite Achswanksignal 132 repräsentiert wird, aus den Niveausignalen 142, 144, 146, 148 berechnet, die die Einfederwege an den Rädern 110, 111, 112, 1113 abbilden. Dazu wird jeweils die Differenz aus linken und rechten Niveausensor 134, 136, 138, 140 berechnet, mithilfe der Spurbreite des Fahrzeugs 100 in eine Wankbewegung transformiert und abgeleitet.
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Die durch das Aufbauwanksignal 128 gemäß einem Ausführungsbeispiel abgebildete Wankgeschwindigkeit wird entweder direkt durch einen Aufbausensor gemessen oder aus den Aufbaubeschleunigungen der aktiven Stoßdämpfer berechnet und in die Wankachse transformiert.
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Der Wankindex beschreibt eine reine Wankbewegung mit sehr kleinen Werten im Wertebereich von 0 bis 1 und beschreibt überlagerte Bewegungen mit Werten größer als 1. Mit dieser Information kann die Wankdämpfung (SkyHook und GroundHook) der aktiven Wankstabilisierung situationsselektiv ausgeprägt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Verstärkungsfaktor, der beispielsweise eine Proportionalität zwischen dem Aufbauwanksignal 128 und dem Gegenwankmomentsignal 126 definiert, auf einen ersten Wert gesetzt, wenn das Wankindexsignal 124 kleiner als ein Schwellenwert ist, beispielsweise kleiner als 1, und auf einen zweiten Wert gesetzt, wenn das Wankindexsignal 124 größer als der Schwellenwert ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel des anhand von 1 beschriebenen Fahrzeugs handeln. Die rein schematische Darstellung zeigt einen Schnitt durch das Fahrzeug 100 längs der Hochachse und Querachse des Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 steht auf einem Boden 200, der hier eine Fahrbahn darstellt.
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Gezeigt ist beispielhaft die Vorderachse 106 des Fahrzeugs 100 mit einem Stabilisator 210, der Teil der anhand von 1 genannten Stabilisatoreinrichtung sein kann. Der Stabilisator 210 ist als zweigeteilter Drehstab mit einem ersten Stabilisatorelement 211 und einem zweiten Stabilisatorelement 212 realisiert. Hierbei ist ein Ende des ersten Stabilisatorelements 211 mit einem ersten Radaufhängungselement 213 des Fahrzeugs 100 verbunden und ein Ende des zweiten Stabilisatorelements 212 mit einem zweiten Radaufhängungselement 214 des Fahrzeugs 100 verbunden. Beispielsweise sind die Enden der Stabilisatorelemente 211, 212 hierbei als, vorzugsweise etwa in Fahrtrichtung gebogene oder gekröpfte, Arme ausgeführt, die mittels gelenkig gelagerter Pendelstützen 217, 218 jeweils mit den Radaufhängungselementen 213, 214 verbunden sind. Bei den Radaufhängungselementen 213, 214 handelt es sich beispielsweise um gegenüberliegende Querlenker des Fahrzeugs 100. Die Stabilisatorelemente 212, 213 sind je mittels eines Aufbaulagers 219 um eine gemeinsame Drehachse D-D drehbar an einem Fahrgestell bzw. des Aufbaus 104 in Form der Karosserie des Fahrzeugs 100 befestigt. Die Drehachse D-D entspricht hierbei beispielhaft der Querachse des Fahrzeugs 100.
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Je ein einer Fahrzeugmitte des Fahrzeugs 100 zugewandtes Ende der Stabilisatorelemente 211, 213 ist mit zumindest einem als Aktuator dienenden Elektromotor einer Drehstromantriebseinrichtung 220 mechanisch gekoppelt. Die Drehstromantriebseinrichtung 220 ist ausgebildet, um unter Verwendung eines Regelungssignals, beispielsweise des Gegenwankmomentsignals 126 oder davon abgeleiteter Signale, die Stabilisatorelemente 211, 212 gegensinnig um die Drehachse D-D zu verdrehen. Hierbei repräsentiert das Regelungssignal beispielsweise ein basierend auf einer feldorientierten Regelung ermitteltes Signal. Durch das gegensinnige Verdrehen der Stabilisatorelemente 211, 212 werden die Radaufhängungselemente 213, 214 bewegt und es kann einem Wanken der Karosserie bspw. bei Kurvenfahrt entgegengewirkt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 100 mit der Vorrichtung 102 ausgestattet, die an die Drehstromantriebseinrichtung 220 angeschlossen ist und ausgebildet ist, um das Regelungssignal bereitzustellen.
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Schematisch sind den Rädern 110, 112 zugeordnete Stoßdämpfereinrichtungen 222, 224 gezeigt, die beispielsweise Stoßdämpfer und Federungen umfassen, und an denen beispielsweise die anhand von 1 beschriebenen Beschleunigungssensoren und/oder Niveausensoren angeordnet sein können.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum situationsselektiven Stabilisieren eines Wankens eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung der anhand von 1 gezeigten Vorrichtung umgesetzt werden.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt 301 in dem ein Wankindexsignal bestimmt wird, das eine Zusammensetzung einer Bewegung eines Aufbaus des Fahrzeugs in Bezug auf eine Wankbewegung des Aufbaus und zumindest eine weitere Bewegung des Aufbaus repräsentiert. In einem Schritt 303 wird das Wankindexsignal verwendet, um ein Gegenwankmomentsignal zu ermitteln. Beispielsweise wird unter Verwendung des Wankindexsignals ein Verstärkungsfaktor eingestellt oder ausgewählt, der zum Ermitteln des Gegenwankmomentsignals aus einem Wanksignal verwendet wird, das eine Wankgeschwindigkeit des Aufbaus anzeigt. Optional wird das Gegenwankmomentsignal in einem Schritt 305 verwendet, um ein Gegenwankmoment bereitzustellen. Zum Bestimmen des Wankindexsignals und gegebenenfalls des Wanksignals erforderliche Signale können in einem optionalen Schritt 307 des Einlesens eingelesen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 102
- Vorrichtung
- 104
- Aufbau
- 106
- Vorderachse
- 108
- Hinterachse
- 110, 111
- Vorderräder
- 112, 113
- Hinterräder
- 116
- Gegenwankmoment
- 118
- Stabilisatoreinrichtung
- 120
- Bestimmungseinrichtung
- 122
- Ermittlungseinrichtung
- 124
- Wankindexsignal
- 126
- Gegenwankmomentsignal
- 128
- Aufbauwanksignal
- 130
- erstes Achswanksignal
- 132
- zweites Achswanksignal
- 134
- erster Niveausensor
- 136
- zweiter Niveausensor
- 138
- dritter Niveausensor
- 140
- vierter Niveausensor
- 142
- erstes Niveausignal
- 144
- zweites Niveausignal
- 146
- drittes Niveausignal
- 148
- viertes Niveausignal
- 150
- erste Bestimmungseinrichtung
- 152
- zweite Bestimmungseinrichtung
- 154
- Bereitstellungseinrichtung
- 156
- erster Beschleunigungssensor
- 158
- erstes Beschleunigungssignal
- 160
- zweiter Beschleunigungssensor
- 162
- zweites Beschleunigungssignal
- 164
- dritter Beschleunigungssensor
- 166
- drittes Beschleunigungssignal
- 168
- vierter Beschleunigungssensor
- 170
- viertes Beschleunigungssignal
- 200
- Boden
- 210
- Stabilisator
- 211
- erstes Stabilisatorelement
- 212
- zweites Stabilisatorelement
- 213
- erstes Radaufhängungselement
- 214
- zweites Radaufhängungselement
- 217
- erste Pendelstütze
- 218
- zweite Pendelstütze
- 219
- Aufbaulager
- 220
- Drehstromantriebseinrichtung
- 222, 224
- Stoßdämpfereinrichtungen
- 301
- Schritt des Bestimmens
- 303
- Schritt des Ermittelns
- 305
- Schritt des Bereitstellens
- 307
- Schritt des Einlesens
