DE102020005905A1

DE102020005905A1 - Adjustable shock absorber for a vehicle

Info

Publication number: DE102020005905A1
Application number: DE102020005905.8A
Authority: DE
Inventors: Roland Schreiber
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Stoßdämpfer (1) für ein Fahrzeug.Erfindungsgemäß ist in einen Dämpferzylinder (2) ein magnetorheologisches Dämpferöl (5) eingefüllt und ein in dem Dämpferzylinder (2) bewegbarer Dämpferkolben (3) weist einen Durchflusskanal (6) für das magnetorheologische Dämpferöl (5) auf, wobei am Dämpferkolben (3) im Bereich des Durchflusskanals (6) eine Elektromagneteinheit (7) angeordnet ist.The invention relates to a controllable shock absorber (1) for a vehicle. According to the invention, a magnetorheological damper oil (5) is filled into a damper cylinder (2) and a damper piston (3) movable in the damper cylinder (2) has a flow channel (6) for the magnetorheological Damper oil (5), an electromagnet unit (7) being arranged on the damper piston (3) in the area of the flow channel (6).

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Stoßdämpfer für ein Fahrzeug.The invention relates to an adjustable shock absorber for a vehicle.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der EP 2 022 655 B1 beschrieben, eine Steuer/Regelvorrichtung für einen Stoßdämpfer mit unterschiedlicher Dämpfung bekannt, umfassend ein Dynamikzustanderfassungmittel zum Erfassen eines dynamischen Zustands des Fahrzeugaufbaus, ein Straßenoberflächenzustandbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Oberflächenzustands einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, ein Solldämpfkraftsetzmittel zum Setzen einer Solldämpfkraft des Dämpfers mit variabler Dämpfkraft basierend auf dem vom Dynamikzustanderfassungmittel erfassten dynamischen Zustand des Fahrzeugaufbaus, und ein Sollstromsetzmittel zum Setzen eines Sollstroms für den Dämpfer mit variabler Dämpfkraft basierend auf der vom Solldämpfkraftsetzmittel gesetzten Solldämpfkraft und einer Hubgeschwindigkeit des Dämpfers mit variabler Dämpfkraft. Die Steuer/Regelvorrichtung umfasst des Weiteren einen ersten Tiefpassfilter zum Abschneiden von hochfrequenten Komponenten des Sollstroms, einen zweiten Tiefpassfilter zum Abschneiden von hochfrequenten Komponenten des Sollstroms, wobei der zweite Tiefpassfilter eine andere Ansprechcharakteristik als der erste Tiefpassfilter hat, und ein Tiefpassfilterwählmittel zum Auswählen eines der ersten und zweiten Tiefpassfilter basierend auf dem vom Dynamikzustanderfassungsmittel erfassten dynamischen Zustand des Fahrzeugaufbaus und/oder dem vom Straßenoberflächenzustandbestimmungsmittel bestimmten Straßenoberflächenzustand.From the prior art, as in the EP 2 022 655 B1 described, a control / regulating device for a shock absorber with different damping known, comprising a dynamic state detection means for detecting a dynamic state of the vehicle body, a road surface state determining means for determining a surface state of a road on which the vehicle is traveling, a target damping force setting means for setting a target damping force of the damper with variable Damping force based on the dynamic state of the vehicle body detected by the dynamic state detecting means, and a target current setting means for setting a target current for the variable damping force damper based on the target damping force set by the target damping force setting means and a stroke speed of the variable damping force damper. The control / regulating device further comprises a first low-pass filter for cutting off high-frequency components of the target current, a second low-pass filter for cutting off high-frequency components of the target current, the second low-pass filter having a different response characteristic than the first low-pass filter, and a low-pass filter selection means for selecting one of the first and second low-pass filter based on the dynamic state of the vehicle body detected by the dynamic state detection means and / or the road surface condition determined by the road surface condition determination means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten regelbaren Stoßdämpfer für ein Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying a controllable shock absorber for a vehicle which is improved over the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen regelbaren Stoßdämpfer für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a controllable shock absorber for a vehicle having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Ein regelbarer Stoßdämpfer für ein Fahrzeug umfasst erfindungsgemäß einen Dämpferzylinder, auch als Dämpferrohr bezeichnet, in welchen ein magnetorheologisches Dämpferöl eingefüllt ist, d. h. ein Dämpferöl mit magnetorheologischen Eigenschaften. Ein in dem Dämpferzylinder bewegbarer Dämpferkolben weist einen Durchflusskanal für das magnetorheologische Dämpferöl auf. Am Dämpferkolben ist im Bereich des Durchflusskanals eine Elektromagneteinheit, umfassend einen Elektromagneten, angeordnet, mittels welcher der Durchflusskanal und/oder das magnetorheologische Dämpferöl im Durchflusskanal magnetisierbar sind/ist. Die Elektromagneteinheit ist insbesondere in den Dämpferkolben integriert.According to the invention, a controllable shock absorber for a vehicle comprises a damper cylinder, also referred to as a damper tube, into which a magnetorheological damper oil is filled; H. a damper oil with magnetorheological properties. A damper piston that can be moved in the damper cylinder has a flow channel for the magnetorheological damper oil. On the damper piston, in the area of the flow channel, an electromagnet unit, comprising an electromagnet, is arranged, by means of which the flow channel and / or the magnetorheological damper oil in the flow channel can be magnetized. The electromagnet unit is particularly integrated in the damper piston.

Das magnetorheologische Dämpferöl muss somit bei Bewegungen des Dämpferkolbens den mittels der Elektromagneteinheit magnetisierbaren Durchflusskanal passieren.When the damper piston moves, the magnetorheological damper oil must therefore pass through the flow channel that can be magnetized by means of the electromagnet unit.

Die Elektromagneteinheit umfasst beispielsweise den Elektromagneten und einen Permanentmagnet als Kern. Der Permanentmagnet ist beispielsweise mit einer den Elektromagneten bildenden Spule umwickelt, welche mit elektrischem Strom beaufschlagbar ist. Ein auf den Durchflusskanal und/oder auf das magnetorheologische Dämpferöl im Durchflusskanal wirkendes Magnetfeld setzt sich somit aus einem Magnetfeld des Permanentmagneten und einem Magnetfeld des Elektromagneten zusammen, wobei durch eine entsprechende Stromrichtung des elektrischen Stroms das Magnetfeld des Permanentmagneten durch den Elektromagnet entweder verstärkt oder abgeschwächt wird. D. h. das auf den Durchflusskanal und/oder auf das magnetorheologische Dämpferöl im Durchflusskanal wirkende resultierende Magnetfeld der Elektromagneteinheit ist entsprechend der Stromrichtung des den Elektromagneten bestromenden elektrischen Stroms entweder stärker oder schwächer als das Magnetfeld des Permanentmagneten. Durch diese Änderung des Magnetfeldes ändert sich eine Viskosität des magnetorheologischen Dämpferöls und dadurch eine Stärke einer Dämpfung, insbesondere einer Dämpfkraft, des Stoßdämpfers.The electromagnet unit includes, for example, the electromagnet and a permanent magnet as a core. The permanent magnet is wrapped, for example, with a coil which forms the electromagnet and can be supplied with electrical current. A magnetic field acting on the flow channel and / or on the magnetorheological damper oil in the flow channel is thus composed of a magnetic field of the permanent magnet and a magnetic field of the electromagnet, with the magnetic field of the permanent magnet being either strengthened or weakened by the electromagnet through a corresponding direction of the electric current . I.e. the resulting magnetic field of the electromagnet unit acting on the flow channel and / or on the magnetorheological damper oil in the flow channel is either stronger or weaker than the magnetic field of the permanent magnet, depending on the direction of flow of the electric current energizing the electromagnet. This change in the magnetic field changes a viscosity of the magnetorheological damper oil and thus a damping strength, in particular a damping force, of the shock absorber.

Durch die vorteilhafte Verwendung des Permanentmagneten als Bestandteil der Elektromagneteinheit wirkt ohne Bestromung des Elektromagneten das unveränderte Magnetfeld des Permanentmagneten auf das magnetorheologische Dämpferöl im Durchflusskanal. Auf diese Weise wird ohne Bestromung des Elektromagneten beispielsweise eine Grunddämpfereinstellung des Stoßdämpfers erreicht, welche beispielsweise in einem Normalbetrieb, insbesondere bei guten Fahrbahnverhältnissen, verwendet werden kann und nur bei verschlechterten Fahrbahnverhältnissen durch entsprechendes Bestromen des Elektromagneten verändert werden muss. Dadurch ist kein dauerhaftes Bestromen des Elektromagneten erforderlich, wodurch ein energieeffizienter Betrieb des Stoßdämpfers erreicht wird.Due to the advantageous use of the permanent magnet as a component of the electromagnet unit, the unchanged magnetic field of the permanent magnet acts on the magnetorheological damper oil in the flow channel without energizing the electromagnet. In this way, for example, a basic damper setting of the shock absorber is achieved without energizing the electromagnet, which can be used, for example, in normal operation, especially in good road conditions, and only needs to be changed by energizing the electromagnet in worsened road conditions. As a result, there is no need to permanently energize the electromagnet, which means that the shock absorber can be operated in an energy-efficient manner.

Durch den erfindungsgemäßen regelbaren Stoßdämpfer wird eine Verbesserung eines Schwingungskomforts des Fahrzeugs erreicht. Zur Regelung des Stoßdämpfers auf die oben beschriebene Weise wird vorteilhafterweise ein Beschleunigungsspektrum, insbesondere in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs, erfasst und die Regelung des Stoßdämpfers oder bevorzugt mehrerer solcher Stoßdämpfer des Fahrzeugs erfolgt dann in Abhängigkeit von einer jeweiligen Zusammensetzung dieses Beschleunigungsspektrums. Dadurch kann insbesondere ein so genannter Maskierungseffekt erreicht werden, durch welchen eine Schwingungswahrnehmung beeinträchtigt wird, d. h. vorhandene Schwingungen des Fahrzeugs, insbesondere höherfrequente Anregungen, werden weniger störend wahrgenommen.The controllable shock absorber according to the invention improves the vibration comfort of the vehicle. To regulate the shock absorber in the manner described above, an acceleration spectrum, in particular in the vertical axis direction of the vehicle, is advantageously recorded and the regulation of the Shock absorber or preferably several such shock absorbers of the vehicle then takes place as a function of a respective composition of this acceleration spectrum. As a result, a so-called masking effect can be achieved in particular, through which vibration perception is impaired, ie existing vibrations of the vehicle, in particular higher-frequency excitations, are perceived as less disruptive.

In einem Verfahren zur Regelung des regelbaren Stoßdämpfers wird somit, wie bereits erwähnt, vorteilhafterweise das Beschleunigungsspektrum, vorzugsweise in Vertikalrichtung, zum Beispiel an einer Fahrersitzkonsole bestimmt. Dieses Beschleunigungsspektrum ergibt sich aus einem Zusammenwirken von Fahrzeug und Fahrbahn und wird aus gemessenen Beschleunigungen an der Fahrersitzkonsole in einer Recheneinheit ermittelt. Es besteht typischerweise aus einem niederfrequenten Anteil unterhalb von ca. 4 Hz und einem höherfrequenten Anteil ungefähr zwischen 4 - 30 Hz.In a method for regulating the controllable shock absorber, as already mentioned, the acceleration spectrum is thus advantageously determined, preferably in the vertical direction, for example on a driver's seat console. This acceleration spectrum results from the interaction between the vehicle and the roadway and is determined from the accelerations measured on the driver's seat console in a computing unit. It typically consists of a low-frequency component below approx. 4 Hz and a higher-frequency component between approximately 4 - 30 Hz.

Aus dem Beschleunigungsspektrum werden zwei Flächen unter einer Beschleunigungskurve in einem Beschleunigungsspektrumdiagramm, die einer niederfrequenten Anregung bzw. einer höherfrequenten Anregung entsprechen, berechnet. Die niederfrequente Anregung wird auch als Heben und die höherfrequente Anregung als Stuckern bezeichnet. Anschließend wird in der Recheneinheit das Verhältnis von hochfrequentem Anteil zu niederfrequentem Anteil berechnet, d. h. das Verhältnis Stuckern/Heben.Two areas under an acceleration curve in an acceleration spectrum diagram, which correspond to a low-frequency excitation or a higher-frequency excitation, are calculated from the acceleration spectrum. The low-frequency excitation is also referred to as lifting and the higher-frequency excitation as stuttering. The ratio of the high-frequency component to the low-frequency component is then calculated in the arithmetic unit, i. H. the stuck / lift ratio.

Je nach Größe dieses Verhältnisses wird dann der Elektromagnet bestromt. Bei einem großen Verhältnis Stuckern/Heben, d. h. bei relativ wenig niederfrequenter Anregung, wird die Stromrichtung so gewählt, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten abgeschwächt wird und so weniger Dämpfkraft bereitgestellt wird. Bei einem kleinen Verhältnis Stuckern/Heben, d. h. bei relativ viel niederfrequenter Anregung, wird die Stromrichtung so gewählt, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten verstärkt wird und so mehr Dämpfkraft bereitgestellt wird.Depending on the size of this ratio, the electromagnet is then energized. With a high stuck / lift ratio, i.e. H. in the case of relatively little low-frequency excitation, the direction of the current is selected so that the magnetic field of the permanent magnet is weakened and thus less damping force is provided. With a small stuck / lift ratio, i.e. H. in the case of a relatively high level of low-frequency excitation, the direction of the current is selected in such a way that the magnetic field of the permanent magnet is strengthened and thus more damping force is provided.

Hierbei wird der oben bereits erwähnte Maskierungseffekt der menschlichen Wahrnehmung berücksichtigt. Dieser besagt, dass höherfrequente Anregungen störender wahrgenommen werden, wenn wenig niederfrequente Anregung vorhanden ist. Deshalb wird in diesem Fall die Dämpfung zurückgenommen, um die niederfrequente Anregung zu erhöhen.The above-mentioned masking effect of human perception is taken into account here. This means that higher-frequency excitations are perceived as more disturbing when there is little lower-frequency excitation. In this case, the damping is therefore reduced in order to increase the low-frequency excitation.

Ist im Gegensatz dazu viel niederfrequente Anregung vorhanden, kann die Dämpfung erhöht werden, um die niederfrequente Anregung etwas zu verringern, ohne die Wahrnehmung der höherfrequenten Anregung negativ zu beeinflussen, d. h. diese Wahrnehmung der höherfrequenten Anregung zu verstärken.If, on the other hand, there is a lot of low-frequency excitation, the damping can be increased in order to reduce the low-frequency excitation somewhat without negatively affecting the perception of the higher-frequency excitation, i.e. H. to reinforce this perception of the higher frequency stimulation.

Die Bestromung des Elektromagneten wird vorteilhafterweise kontinuierlich an das Verhältnis Stuckern/Heben angepasst.The energization of the electromagnet is advantageously continuously adapted to the stuttering / lifting ratio.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

1 schematisch eine Längsschnittdarstellung eines regelbaren Stoßdämpfers für ein Fahrzeug, und
2 schematisch ein Beschleunigungsspektrumdiagramm.

Show:

1 schematically a longitudinal sectional view of a controllable shock absorber for a vehicle, and
2 schematically an acceleration spectrum diagram.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines regelbaren Stoßdämpfers 1 für ein Fahrzeug. Der Stoßdämpfer 1 umfasst einen Dämpferzylinder 2, auch als Dämpferrohr bezeichnet, und einen im Dämpferzylinder 2 beweglich gelagerten Dämpferkolben 3. In einem im Fahrzeug eingebauten Zustand ist beispielsweise der Dämpferzylinder 2 an einer Radaufhängung des Fahrzeugs befestigt und der Dämpferkolben 3 ist mittels einer Kolbenstange 4 an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt oder umgekehrt. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a controllable shock absorber 1 for a vehicle. The shock absorber 1 includes a damper cylinder 2 , also known as a damper tube, and one in the damper cylinder 2 movably mounted damper piston 3 . The damper cylinder, for example, is installed in the vehicle 2 attached to a wheel suspension of the vehicle and the damper piston 3 is by means of a piston rod 4th attached to a body of the vehicle or vice versa.

Der Dämpferzylinder 2 ist, zumindest teilweise, mit einem Dämpferöl 5 befüllt. Der Dämpferkolben 3 weist einen Durchflusskanal 6 für das Dämpferöl 5 auf. Eine Dämpferwirkung des Stoßdämpfers 1 wird somit durch eine Bewegung des Dämpferkolbens 3 relativ zum Dämpferzylinder 2, bei welcher das Dämpferöl 5 durch den Durchflusskanal 6 hindurchgepresst wird, erreicht.The damper cylinder 2 is, at least partially, with a damper oil 5 filled. The damper piston 3 has a flow channel 6th for the damper oil 5 on. A damping effect of the shock absorber 1 is thus caused by a movement of the damper piston 3 relative to the damper cylinder 2 , in which the damper oil 5 through the flow channel 6th is pressed through, achieved.

Um diese Dämpferwirkung, insbesondere eine Dämpfkraft des Stoßdämpfers 1, regeln zu können, ist das Dämpferöl 5 als ein magnetorheologisches Dämpferöl 5 ausgebildet, d. h. es weist magnetorheologische Eigenschaften auf, und zudem ist am Dämpferkolben 3 im Bereich des Durchflusskanals 6 eine Elektromagneteinheit 7, welche einen bestrombaren Elektromagneten 8 umfasst, angeordnet, vorteilhafterweise in den Dämpferkolben 3 integriert. Die Elektromagneteinheit 7, insbesondere deren Elektromagnet 8, ist zu dessen Bestromung über eine elektrische Leitung 9 beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten Regeleinheit zur Regelung des Stoßdämpfers 1 verbunden.To this damping effect, in particular a damping force of the shock absorber 1 to be able to regulate is the damper oil 5 as a magnetorheological damper oil 5 formed, ie it has magnetorheological properties, and also is on the damper piston 3 in the area of the flow channel 6th an electromagnet unit 7th , which have a currentable electromagnet 8th comprises, arranged, advantageously in the damper piston 3 integrated. The electromagnet unit 7th , especially their electromagnet 8th , is to energize it via an electrical line 9 for example with a control unit, not shown here, for controlling the shock absorber 1 connected.

Mittels dieser Elektromagneteinheit 7 ist somit der Durchflusskanal 6 und/oder das magnetorheologische Dämpferöl 5 im Durchflusskanal 6 magnetisierbar, wodurch mittels der Elektromagneteinheit 7, durch eine entsprechende Bestromung des Elektromagneten 8, eine Viskosität des magnetorheologischen Dämpferöls 5, welches bei Bewegungen des Dämpferkolbens 3 den Durchflusskanal 6 passieren muss, verändert werden kann. Dadurch wird entsprechend auch die Dämpfkraft des Stoßdämpfers 1 verändert.By means of this electromagnet unit 7th is thus the flow channel 6th and / or that magnetorheological damper oil 5 in the flow channel 6th magnetizable, whereby by means of the electromagnet unit 7th , by a corresponding energization of the electromagnet 8th , a viscosity of magnetorheological damper oil 5 which occurs when the damper piston moves 3 the flow channel 6th must happen, can be changed. This also increases the damping force of the shock absorber 1 changed.

Im dargestellten vorteilhaften Beispiel umfasst die Elektromagneteinheit 7 neben dem bestrombaren Elektromagneten 8 zusätzlich einen Permanentmagnet 10 als Kern. Der Permanentmagnet 10 ist somit mit einer den Elektromagneten 8 bildenden Spule umwickelt, welche auf die oben beschriebene Weise bestrombar ist, d. h. mit elektrischem Strom beaufschlagbar ist.In the advantageous example shown, the electromagnet unit comprises 7th next to the energizable electromagnet 8th additionally a permanent magnet 10 as the core. The permanent magnet 10 is thus with one of the electromagnets 8th forming coil wrapped, which can be energized in the manner described above, ie can be supplied with electrical current.

Ein auf den Durchflusskanal 6 und/oder auf das magnetorheologische Dämpferöl 5 im Durchflusskanal 6 wirkendes Magnetfeld setzt sich somit aus einem Magnetfeld des Permanentmagneten 10 und einem Magnetfeld des Elektromagneten 8 zusammen, wobei durch eine entsprechende Stromrichtung des elektrischen Stroms das Magnetfeld des Permanentmagneten 10 durch den Elektromagnet 8 entweder verstärkt oder abgeschwächt wird. D. h. das auf den Durchflusskanal 6 und/oder auf das magnetorheologische Dämpferöl 5 im Durchflusskanal 6 wirkende resultierende Magnetfeld der Elektromagneteinheit 7 ist entsprechend der Stromrichtung des den Elektromagneten 8 bestromenden elektrischen Stroms entweder stärker oder schwächer als das Magnetfeld des Permanentmagneten 10. Durch diese Änderung des Magnetfeldes ändert sich eine Viskosität des magnetorheologischen Dämpferöls 5 und dadurch die Stärke einer Dämpfung, insbesondere der Dämpfkraft, des Stoßdämpfers 1.One on the flow channel 6th and / or the magnetorheological damper oil 5 in the flow channel 6th Acting magnetic field is thus composed of a magnetic field of the permanent magnet 10 and a magnetic field of the electromagnet 8th together, with the magnetic field of the permanent magnet through a corresponding current direction of the electric current 10 by the electromagnet 8th is either strengthened or weakened. I.e. that on the flow channel 6th and / or the magnetorheological damper oil 5 in the flow channel 6th acting resulting magnetic field of the electromagnet unit 7th is according to the current direction of the electromagnet 8th energizing electric current either stronger or weaker than the magnetic field of the permanent magnet 10 . This change in the magnetic field changes the viscosity of the magnetorheological damper oil 5 and thereby the strength of a damping, in particular the damping force, of the shock absorber 1 .

In einem Verfahren zum Betrieb, insbesondere zur Regelung, des im Fahrzeug verbauten regelbaren Stoßdämpfers 1 und vorteilhafterweise weiterer solcher im Fahrzeug verbauter regelbarer Stoßdämpfer 1, insbesondere zur Regelung der Dämpfkraft, wird vorteilhafterweise ein Vertikalbeschleunigungsfrequenzspektrum, hervorgerufen durch ein Zusammenwirken von Fahrzeug und Straße, berücksichtigt. Dadurch kann gezielt ein so genannter Maskierungseffekt bei der menschlichen Wahrnehmung für die Dämpferregelung berücksichtigt werden. Bisherige Systeme, die nur darauf abzielen, einen auch als „Heben“ bezeichneten niederfrequenten Anteil NA des Vertikalbeschleunigungsfrequenzspektrums zu verringern, können dies nicht.In a method for operating, in particular for regulating, the controllable shock absorber installed in the vehicle 1 and advantageously other such controllable shock absorbers installed in the vehicle 1 , in particular for regulating the damping force, a vertical acceleration frequency spectrum caused by the interaction of the vehicle and the road is advantageously taken into account. In this way, what is known as a masking effect can be taken into account for the damper control in human perception. Previous systems that only aimed at a low-frequency component also known as “lifting” N / A of the vertical acceleration frequency spectrum cannot do this.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird mittels mindestens eines Beschleunigungssensors, welcher in der Lage ist, zumindest eine Beschleunigung in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs, d. h. in Vertikalrichtung, zu erfassen, vorzugsweise mittels mehrerer Beschleunigungssensoren, für einen vorgegebenen Zeitraum eine Vertikalbeschleunigung a einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs im Bereich einer Sitzkonsole des Fahrzeugs, insbesondere an einer Fahrersitzkonsole, ermittelt und aufgezeichnet. Aus der aufgezeichneten Vertikalbeschleunigung a wird, zweckmäßigerweise in einer Recheneinheit ein Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 ermittelt, auch als Fourierspektrum bezeichnet. Dieses Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 ist somit das oben bereits erwähnte Vertikalbeschleunigungsfrequenzspektrum.In the method described here, by means of at least one acceleration sensor which is able to detect at least one acceleration in the vertical axis direction of the vehicle, ie in the vertical direction, preferably by means of several acceleration sensors, a vertical acceleration a of a vehicle body of the vehicle in the area for a predetermined period of time a seat console of the vehicle, in particular on a driver's seat console, determined and recorded. The recorded vertical acceleration a is expediently converted into an acceleration spectrum in a computing unit BS1 , BS2 determined, also known as the Fourier spectrum. This acceleration spectrum BS1 , BS2 is thus the vertical acceleration frequency spectrum already mentioned above.

2 zeigt beispielhaft ein Diagramm mit zwei solchen Beschleunigungsspektren BS1, BS2. Diese Beschleunigungsspektren BS1, BS2 zeigen jeweils die Vertikalbeschleunigung a über der Frequenz f an und sind abhängig von einer Straßenbeschaffenheit und einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. 2 shows an example of a diagram with two such acceleration spectra BS1 , BS2 . These acceleration spectra BS1 , BS2 each indicate the vertical acceleration a over the frequency f and are dependent on a road condition and a driving speed of the vehicle.

Das jeweilige Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 besteht typischerweise aus dem niederfrequenten Anteil NA, insbesondere unterhalb von ca. 4 Hz, und einem im Vergleich dazu höherfrequenten Anteil ca. zwischen 4 Hz und 30 Hz, im Folgenden als hochfrequenter Anteil HA bezeichnet. Dieser Begriff hochfrequenter Anteil HA bezieht sich somit nicht auf den Fachbegriff Hochfrequenz, sondern auf die im Vergleich zum niederfrequenten Anteil NA höhere Frequenz f des hochfrequenten Anteils HA.The respective acceleration spectrum BS1 , BS2 typically consists of the low-frequency component N / A , in particular below approximately 4 Hz, and a higher-frequency component in comparison therewith approximately between 4 Hz and 30 Hz, in the following as a high-frequency component HA designated. This term high-frequency component HA thus does not refer to the technical term high frequency, but to the part compared to the low frequency N / A higher frequency f of the high-frequency component HA .

Eine aus dem niederfrequenten Anteil NA resultierende niederfrequente Anregung wird auch als „Heben“ bezeichnet, während eine aus dem hochfrequenten Anteil HA resultierende entsprechende höherfrequente Anregung auch als „Stuckern“ bezeichnet wird. Aus dem Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 werden die beiden Flächen unter der Beschleunigungskurve, welche der niederfrequenten Anregung, d. h. dem „Heben“, und der höherfrequenten Anregung, d. h. dem „Stuckern“, entsprechen, berechnet, d. h. die Stuckerfläche und die Hebefläche.One from the low-frequency part N / A resulting low-frequency excitation is also referred to as "lifting", while one from the high-frequency component HA resulting corresponding higher-frequency excitation is also referred to as "stuttering". From the acceleration spectrum BS1 , BS2 the two areas under the acceleration curve, which correspond to the low-frequency excitation, ie "lifting", and the higher-frequency excitation, ie "stucking", are calculated, ie the stucking area and the lifting area.

Anschließend wird, insbesondere in der Recheneinheit, ein Anteilsverhältnis des hochfrequenten Anteils HA zum niederfrequenten Anteil NA des Beschleunigungsspektrums BS1, BS2 ermittelt, d. h. das Verhältnis von „Stuckern“ zu „Heben“. Die Regelung der Dämpfkraft erfolgt dann in Abhängigkeit von der Größe dieses Anteilsverhältnisses, insbesondere in der Weise, dass bei einem großen Wert, zum Beispiel bei einem Anteilsverhältnis „Stuckern“ zu „Heben“ von größer als 2, die Dämpfkraft gering eingestellt wird, d. h. eine weiche Dämpfereinstellung, während bei einem kleinen Wert, zum Beispiel bei einem Anteilsverhältnis „Stuckern“ zu „Heben“ von kleiner als 2, die Dämpfkraft erhöht wird, d. h. eine harte Dämpfereinstellung.Then, in particular in the arithmetic unit, a proportion of the high-frequency proportion is established HA to the low-frequency component N / A of the acceleration spectrum BS1 , BS2 determined, ie the ratio of "stucking" to "lifting". The damping force is then regulated as a function of the size of this proportion, in particular in such a way that with a large value, for example with a proportion of "stuck" to "lifting" greater than 2, the damping force is set to be low, ie one soft damper setting, while with a low value, for example with a proportion of "stuck" to "lifting" of less than 2, the damping force is increased, ie a hard damper setting.

Es ist somit vorteilhafterweise vorgesehen, dass bei einem Anteilsverhältnis oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes eine geringe Dämpfkraft eingestellt wird und bei einem Anteilsverhältnis unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes eine große Dämpfkraft eingestellt wird, wobei der Grenzwert des Anteilsverhältnisses beispielsweise bei 2 liegt.It is thus advantageously provided that a low damping force is set for a proportion above a predetermined limit value and a high damping force is set for a proportion below the predetermined limit value, the limit value of the proportion being for example 2.

Dies ist in 2 schematisch dargestellt. Hier ist das erste Beschleunigungsspektrum BS1 dargestellt, welches bei einem großen Anteilsverhältnis „Stuckern“ zu „Heben“, insbesondere von größer als 2, und einer daraus mittels des Verfahrens resultierenden weichen Dämpfereinstellung auftritt, und es ist ein zweites Beschleunigungsspektrum BS2 dargestellt, welches bei einem kleinen Anteilsverhältnis „Stuckern“ zu „Heben“, insbesondere von kleiner als 2, und einer daraus mittels des Verfahrens resultierenden harten Dämpfereinstellung auftritt.This is in 2 shown schematically. Here is the first acceleration spectrum BS1 shown, which occurs with a large proportion of “stucking” to “lifting”, in particular greater than 2, and a soft damper setting resulting therefrom by means of the method, and it is a second acceleration spectrum BS2 shown, which occurs with a small proportion of "stuck" to "lifting", in particular less than 2, and a hard damper setting resulting from this using the method.

Dieser Regelung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die menschliche Wahrnehmung empfindlicher gegenüber höherfrequenten Anregungen ist, wenn wenig niederfrequente Anregung vorhanden ist, d. h. wenn das Anteilsverhältnis „Stuckern“ zu „Heben“ groß ist, insbesondere größer als 2, wie bei dem ersten Beschleunigungsspektrum BS1 in 2. Der dann ohnehin bereits geringe niederfrequente Anteil NA sollte in diesem Fall also nicht durch starke Dämpfung noch mehr verringert werden.This regulation is based on the knowledge that human perception is more sensitive to higher-frequency stimuli if there is little low-frequency stimulation, ie if the proportion of “stumbling” to “lifting” is large, in particular greater than 2, as in the first acceleration spectrum BS1 in 2 . The then already low low-frequency component N / A in this case should not be reduced even more by strong damping.

Wenn dagegen viel niederfrequente Anregung vorhanden ist, d. h. wenn das Anteilsverhältnis „Stuckern“ zu „Heben“ klein ist, insbesondere kleiner als 2, wie bei dem zweiten Beschleunigungsspektrum BS2 in 2, dann kann die Dämpfung erhöht werden und damit der niederfrequente Anteil NA verringert werden, ohne dass dies störend bei den höherfrequenten Anregungen wahrgenommen wird. Dies wird mittels des hier beschriebenen Verfahrens umgesetzt. Es wird dann beispielsweise das in 2 dargestellte erste Beschleunigungsspektrum BS1 erreicht.If, on the other hand, there is a lot of low-frequency excitation, ie if the proportion of “stuttering” to “lifting” is small, in particular less than 2, as in the case of the second acceleration spectrum BS2 in 2 , then the attenuation can be increased and thus the low-frequency component N / A can be reduced without this being perceived as disturbing in the case of the higher-frequency excitations. This is implemented using the method described here. For example, the in 2 shown first acceleration spectrum BS1 reached.

Die Tatsache, dass die Wahrnehmung der höherfrequenten Anregungen durch die niederfrequenten Anregungen beeinflusst wird, nennt man „Maskierungseffekt“, d. h. höherfrequente Anregungen werden bei gleichzeitigen starken niederfrequenten Anregungen von diesen „maskiert“, also nicht mehr so deutlich wahrgenommen. Dies wird mittels des hier beschriebenen Verfahrens und mittels des regelbaren Stoßdämpfers 1 zur Komfortverbesserung genutzt, insbesondere indem, wenn nur wenig niederfrequente Anregungen vorhanden sind, diese nicht durch starke Dämpfung noch mehr verringert werden. Mittels des hier beschriebenen Verfahrens und mittels des regelbaren Stoßdämpfers 1 werden somit die niederfrequenten Anregungen nur dann verringert, wenn deren Anteil am Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 relativ groß ist, wie im Vergleich des ersten und zweiten Beschleunigungsspektrums BS1, BS2 in 2 ersichtlich, so dass dann auch dieser reduzierte Anteil der niederfrequenten Anregungen noch groß genug ist, um die höherfrequenten Anregungen zu maskieren.The fact that the perception of the higher-frequency excitations is influenced by the lower-frequency excitations is called the "masking effect", ie higher-frequency excitations are "masked" by them with simultaneous strong low-frequency excitations, i.e. no longer perceived as clearly. This is done using the method described here and using the adjustable shock absorber 1 used to improve comfort, especially in that if there are only a few low-frequency stimuli, these are not reduced even more by strong attenuation. Using the method described here and using the adjustable shock absorber 1 the low-frequency excitations are thus only reduced if their contribution to the acceleration spectrum BS1 , BS2 is relatively large, as in the comparison of the first and second acceleration spectrum BS1 , BS2 in 2 can be seen, so that this reduced portion of the low-frequency excitations is still large enough to mask the higher-frequency excitations.

Auf diese Weise werden mittels des hier beschriebenen Verfahrens und mittels des regelbaren Stoßdämpfers 1 somit die höherfrequenten Anregungen auch dann noch durch die niederfrequenten Anregungen maskiert, wenn nur wenig niederfrequente Anregungen vorhanden sind, da diese nicht weiter verringert werden. Des Weiteren werden jedoch mittels des hier beschriebenen Verfahrens und mittels des regelbaren Stoßdämpfers 1, wenn ein großer Anteil niederfrequenter Anregungen vorhanden ist, diese verringert, wobei der Anteil der niederfrequenten Anregungen auch dann noch groß genug ist, um die höherfrequenten Anregungen weiterhin zu maskieren, so dass dann der Komfort durch die verringerten niederfrequenten Anregungen verbessert wird und die Wahrnehmung der höherfrequenten Anregungen weiterhin maskiert wird, wodurch eine gleichzeitige Komfortverschlechterung durch die höherfrequenten Anregungen vermieden wird. Somit wird insgesamt eine Komfortverbesserung erreicht.In this way, by means of the method described here and by means of the controllable shock absorber 1 thus the higher-frequency excitations are also masked by the low-frequency excitations when there are only a few low-frequency excitations, since these are not reduced any further. Furthermore, however, by means of the method described here and by means of the controllable shock absorber 1 If a large proportion of low-frequency stimuli is present, it reduces them, the proportion of low-frequency stimuli still being large enough to continue to mask the higher-frequency stimuli, so that comfort is then improved by the reduced low-frequency stimuli and the perception of the Higher-frequency excitations continues to be masked, thereby avoiding a simultaneous deterioration in comfort due to the higher-frequency excitations. Thus, an overall improvement in comfort is achieved.

Zusammengefasst wird somit zur Regelung des Stoßdämpfers 1 auf die oben beschriebene Weise, d. h. durch die entsprechende Bestromung des Elektromagneten 8 der Elektromagneteinheit 7, vorteilhafterweise das Beschleunigungsspektrum BS1, BS2, insbesondere in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs, d. h. in Vertikalrichtung, erfasst und die Regelung des Stoßdämpfers 1 oder bevorzugt mehrerer solcher Stoßdämpfer 1 des Fahrzeugs erfolgt dann in Abhängigkeit von einer jeweiligen Zusammensetzung dieses Beschleunigungsspektrums BS1, BS2, wodurch vorteilhafterweise der Maskierungseffekt erreicht wird, durch welchen die Schwingungswahrnehmung beeinträchtigt wird, d. h. vorhandene Schwingungen des Fahrzeugs, insbesondere höherfrequente Anregungen, werden weniger störend wahrgenommen.It is therefore summarized for the regulation of the shock absorber 1 in the manner described above, ie by the corresponding energization of the electromagnet 8th the solenoid unit 7th , advantageously the acceleration spectrum BS1 , BS2 , in particular in the vertical axis direction of the vehicle, ie in the vertical direction, detected and the control of the shock absorber 1 or preferably several such shock absorbers 1 of the vehicle then takes place as a function of a particular composition of this acceleration spectrum BS1 , BS2 , whereby the masking effect is advantageously achieved, by which the vibration perception is impaired, ie existing vibrations of the vehicle, in particular higher-frequency excitations, are perceived as less disturbing.

In dem Verfahren zur Regelung des regelbaren Stoßdämpfers 1 wird somit das Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 in Vertikalrichtung zum Beispiel an der Fahrersitzkonsole bestimmt, welches sich aus dem Zusammenwirken von Fahrzeug und Fahrbahn ergibt und aus gemessenen Beschleunigungen an der Fahrersitzkonsole in der Recheneinheit ermittelt wird. Es besteht, wie oben bereits erwähnt, typischerweise aus dem niederfrequenten Anteil NA unterhalb von ca. 4 Hz und dem hochfrequenten Anteil HA ungefähr zwischen 4 - 30 Hz. Aus dem Beschleunigungsspektrum BS1, BS2 werden die beiden Flächen unter der Beschleunigungskurve im Beschleunigungsspektrumdiagramm, die der niederfrequenten Anregung, d. h. dem Heben, bzw. der höherfrequenten Anregung, d. h. dem Stuckern, entsprechen, berechnet. Anschließend wird in der Recheneinheit das Verhältnis von hochfrequentem Anteil HA zu niederfrequentem Anteil NA berechnet, d. h. das Verhältnis Stuckern/Heben.In the process of regulating the adjustable shock absorber 1 thus becomes the acceleration spectrum BS1 , BS2 determined in the vertical direction, for example on the driver's seat console, which results from the interaction between the vehicle and the roadway and is determined from the accelerations measured on the driver's seat console in the computing unit. As mentioned above, it typically consists of the low-frequency component N / A below approx. 4 Hz and the high-frequency component HA approximately between 4 - 30 Hz. From the acceleration spectrum BS1 , BS2 the two areas under the acceleration curve in the acceleration spectrum diagram, those of the low-frequency Excitation, ie the lifting, or the higher-frequency excitation, ie the stuttering, are calculated. Subsequently, the ratio of the high-frequency component is calculated in the arithmetic unit HA too low-frequency component N / A calculated, ie the stuck / lift ratio.

Je nach Größe dieses Verhältnisses wird dann der Elektromagnet 8 bestromt. Bei einem großen Verhältnis Stuckern/Heben, d. h. bei relativ wenig niederfrequenter Anregung, wird die Stromrichtung so gewählt, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten 10 abgeschwächt wird und so weniger Dämpfkraft bereitgestellt wird. Bei einem kleinen Verhältnis Stuckern/Heben, d. h. bei relativ viel niederfrequenter Anregung, wird die Stromrichtung so gewählt, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten 10 verstärkt wird und so mehr Dämpfkraft bereitgestellt wird.Depending on the size of this ratio, the electromagnet then becomes 8th energized. With a high stuck / lift ratio, ie with relatively little low-frequency excitation, the direction of the current is chosen so that the magnetic field of the permanent magnet 10 is weakened and so less damping force is provided. With a small stuck / lift ratio, ie with a relatively high level of low-frequency excitation, the direction of the current is chosen so that the magnetic field of the permanent magnet 10 is reinforced and so more damping force is provided.

Hierdurch wird der oben bereits erwähnte Maskierungseffekt der menschlichen Wahrnehmung genutzt, indem, wenn wenig niederfrequente Anregung vorhanden ist, die Dämpfung zurückgenommen wird, um die niederfrequente Anregung zu erhöhen, denn höherfrequente Anregungen werden störender wahrgenommen, wenn wenig niederfrequente Anregung vorhanden ist. Die störende Wahrnehmung höherfrequenter Anregungen wird somit mittels des Verfahrens und des regelbaren Stoßdämpfers 1 vermieden oder zumindest reduziert.This makes use of the above-mentioned masking effect of human perception, in that if there is little low-frequency excitation, the attenuation is reduced in order to increase the low-frequency excitation, because higher-frequency excitations are perceived as more disruptive when there is little low-frequency excitation. The disruptive perception of higher-frequency excitations is thus eliminated by means of the method and the controllable shock absorber 1 avoided or at least reduced.

Die Bestromung des Elektromagneten 8 wird vorteilhafterweise kontinuierlich an das Verhältnis Stuckern/Heben angepasst.The energization of the electromagnet 8th is advantageously continuously adapted to the stuck / lift ratio.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2022655 B1 [0002]

Claims

Adjustable shock absorber (1) for a vehicle, characterized in that a magnetorheological damper oil (5) is filled into a damper cylinder (2) and a damper piston (3) movable in the damper cylinder (2) has a flow channel (6) for the magnetorheological damper oil ( 5), with an electromagnet unit (7) being arranged on the damper piston (3) in the region of the flow channel (6).

Adjustable shock absorber (1) according to Claim 1 , characterized in that the electromagnet unit (7) has a permanent magnet (10) as a core

Adjustable shock absorber (1) according to Claim 2 , characterized in that the permanent magnet (10) is wound with a coil.