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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Kompensation von Aufbaubewegungen in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug, umfassend ein derartiges System.
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Kraftfahrzeuge erfahren während der Fahrt Anregungen, die zu verschiedenen Arten von Bewegungen des Kraftfahrzeugs führen. Die Anregungen können dabei durch die Fahrbahn oder durch die jeweilige Fahrsituation bedingt sein. Beispiele für solche unerwünschten Aufbaubewegungen sind Wankbewegungen, Nickbewegungen, Hubbewegungen oder Gierbewegungen. Starke Beschleunigungsmanöver oder Bremsmanöver führen bspw. zu Nickbewegungen des Aufbaus; schnelle Kurvenfahrten zu Wankbewegungen. Um den Komfort für die Insassen zu erhöhen und gleichzeitig dynamische Fahrmanöver zu ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, die eine Kompensation einzelner Aufbaubewegungen bewirken.
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Nachteilig an den Lösungen gemäß dem Stand der Technik ist jedoch, dass die bekannten Systeme lediglich zur Kompensation einzelner Aufbaubewegungen geeignet sind. Zudem weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zur Kompensation von Aufbaubewegungen in der Regel einen sehr komplexen Aufbau auf und sind zudem sehr kostenintensiv in der Herstellung und Wartung.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System sowie ein Verfahren zur Kompensation von Aufbaubewegungen in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine möglichst umfassende Kompensation möglicher Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs gewährleistet.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß ist ein System zur Kompensation von Aufbaubewegungen in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße System einen an einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs anordbaren ersten Stabilisator zur Kompensation von Radlastdifferenzen zwischen den Rädern des Kraftfahrzeugs, einen an einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs anordbaren zweiten Stabilisator zur Kompensation von Radlastdifferenzen zwischen den Rädern des Kraftfahrzeugs, eine erste und zweite an der ersten Achse des Kraftfahrzeugs anordbare Schwingungsdämpfungseinheit zur Aufnahme von auf die Räder des Kraftfahrzeugs wirkenden Kräften sowie eine erste und zweite an der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs anordbare Schwingungsdämpfungseinheit zur Aufnahme von auf die Räder des Kraftfahrzeugs wirkenden Kräften. Ferner umfasst das erfindungsgemäße System eine erste und zweite aktive Koppelstange zur Verbindung des Stabilisators mit jeweils einer ersten Schwingungsdämpfungseinheit an der ersten Achse des Kraftfahrzeugs sowie eine dritte und vierte aktive Koppelstange zur Verbindung des zweiten Stabilisators mit jeweils einer zweiten Schwingungsdämpfungseinheit an der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der erste Stabilisator drehmomentsteifzwischen der ersten und zweiten aktiven Koppelstange und der zweite Stabilisator drehmomentsteif zwischen der zweiten und dritten aktiven Koppelstange angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist also ein erster Stabilisator fest zwischen zwei aktiven Koppelstangen und ein zweiter Stabilisator fest zwischen zwei weiteren Koppelstangen angeordnet und mit diesen verbunden. Im Gegensatz zu den bekannten Systemen zur Kompensation von Aufbaubewegungen werden einzelne Aufbaubewegungen gemäß dem erfindungsgemäßen System nicht durch eine aktive Bewegung des ersten und/oder zweiten Stabilisators, sondern durch eine Bewegung der Koppelstangen kompensiert. Diese Art der Verbindung ermöglicht nicht nur eine umfassende Kompensation verschiedener Aufbaubewegungen, sondern garantiert gleichzeitig einen konstruktiv einfachen und kostengünstigen Aufbau. Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten, wird nachfolgend näher erläutert.
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Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung eines an jeder Achse eines Kraftfahrzeugs anordbaren Stabilisators zwischen zwei aktiven Koppelstangen ist es insbesondere möglich, zielgerichtet einzelne bei der Fahrt eines Kraftfahrzeugs auftretende Aufbaubewegungen zu kompensieren und somit insgesamt eine umfassende Kompensation möglicher Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs zu gewährleisten. Durch die Drehmomentensteifigkeit der Anbindung des Stabilisators bzw. der Stabilisatoren an den Aufbau des Systems sind die einzelnen Aufbaubewegungen ferner bereits limitiert, sodass nur kleine Bewegungsamplituden auftreten. Neben einer umfassenden Kompensation von Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs ist das erfindungsgemäße System zudem unempfindlich und stabil gegenüber Fahrbahnanregungen.
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Unter Aufbaubewegungen können im Rahmen der Erfindung vorzugsweise Wank-, Nick-, Hub- oder Gierbewegungen verstanden werden, die nicht nur den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit negativ beinträchtigen, sondern auch zu einer mangelnden Effizienz des Antriebsmomentes führen. Weitere mögliche Aufbaubewegungen können bspw. Beschleunigungs- und Verzögerungsbewegungen oder Querschwingbewegungen sein. Unter einem Stabilisator kann im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das vorzugsweise zur Reduzierung von Wankbewegungen bei einer Kurvenfahrt innerhalb des Fahrwerks eins Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Unter einer Radlastdifferenz kann erfindungsgemäß insbesondere die Differenz der Radlasten an den Rädern einer Fahrzeugachse verstanden werden, die sich bei bestimmten Fahrzuständen einstellt. Unter einer Schwingungsdämpfungseinheit kann im Rahmen der Erfindung ferner insbesondere ein Bauteil zur Dämpfung von Schwingungen oder Stößen verstanden werden. Unter einer Koppelstange kann ferner vorzugsweise ein Bauteil zur Verbindung des Stabilisators mit dem Fahrwerk der Vorderachse und/oder der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs verstanden werden. Unter einer drehmomentsteifen Anordnung des Stabilisators bzw. der Stabilisatoren kann schließlich insbesondere eine Anordnung verstanden werden, in der der bzw. die Stabilisatoren keine aktive Relativbewegung gegenüber anderen Bauteilen ausüben. Das erfindungsgemäße System kann vorzugsweise innerhalb eines Personenkraftwagens angeordnet sein. Ebenso ist es allerdings vorstellbar, dass das erfindungsgemäße System auch in Lastkraftwagen, Gabelstaplern oder anderen Nutzfahrzeugen einsetzbar sein kann.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die aktiven Koppelstangen in Form von Linearantrieben, vorzugsweise in Form von Linearzylindern ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung der Koppelstangen ermöglicht insbesondere eine konstruktiv einfache, stabile und wartungsarme Ausführung eines erfindungsgemäßen Systems zur Kompensation von Aufbaubewegungen in einem Kraftfahrzeug. Eine Ausführung der Koppelstangen in Form von Linearantrieben verspricht zudem eine kurze Ansprechzeit und damit eine sehr schnelle Reaktionszeit zur Kompensation von Aufbaubewegungen.
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Vorteilhafterweise kann eine Sensoreinheit zur Bestimmung von Radlastdifferenzen innerhalb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, wobei die Sensoreinheit vorzugsweise eine Mehrzahl von Sensoren zur Erfassung von Informationen zur Bestimmung von Radlastdifferenzen innerhalb eines Kraftfahrzeugs aufweist. Eine solche Ausführung garantiert insbesondere eine schnelle, zielgerichtete und zuverlässige Kompensation verschiedener Arten von Aufbaubewegungen. Die Sensoren können dabei vorzugsweise im Bereich der Räder eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein, vorteilhafterweise zumindest ein Sensor an jedem Rad bzw. im Bereich eines Rades eines Kraftfahrzeugs, um die Aufbaubewegungen möglichst schnell und exakt zu identifizieren.
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Im Hinblick auf eine zuverlässige und zielgerichtete Ansteuerung einzelner Koppelstangen zur Kompensation von Aufbaubewegungen kann es darüber hinaus Vorteile mit sich bringen, wenn eine Steuereinheit zur Ansteuerung der aktiven Koppelstangen vorgesehen ist, wobei auf Basis der Bestimmung der Radlastdifferenzen mittels der Steuereinheit vorzugsweise eine gezielte Ansteuerung der aktiven Koppelstangen durchführbar ist.
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Im Rahmen einer möglichst vielseitigen und umfassenden Kompensation verschiedener Aufbaubewegungen kann es ferner von Vorteil sein, wenn das System derart ausgebildet ist, dass mittels einer Bewegung der aktiven Koppelstangen, vorzugsweise einer gezielt gesteuerten Bewegung der aktiven Koppelstangen, folgende Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs zumindest teilweise kompensierbar sind:
- - Wankbewegungen,
- - Hubbewegungen,
- - Nickbewegungen,
- - Gierbewegungen.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Kompensation von Aufbaubewegungen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere unter Verwendung eines voranstehend beschriebenen Systems. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Bestimmens von Radlastdifferenzen zwischen den Rädern des Kraftfahrzeugs mittels einer Sensoreinheit, eines Ansteuerns zumindest einer aktiven Koppelstange mittels einer Steuereinheit sowie eines Kompensierens einer Aufbaubewegung über eine Bewegung zumindest einer aktiven Koppelstange auf Basis der Ansteuerung. Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren dieselben Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße System beschrieben worden sind.
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Im Rahmen einer effektiven und gezielten Kompensation einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs kann es hierbei insbesondere von Vorteil sein, dass eine gegengleiche Bewegung der ersten und zweiten aktiven Koppelstangen und der der dritten und vierten aktiven Koppelstangen und gleichzeitig eine gleichförmige Bewegung der gleichseitig angeordneten Koppelstangen durchgeführt wird, um eine Wankbewegung zu kompensieren, wobei die gegengleiche Bewegung vorzugsweise in Form einer Kombination einer Extraktionsbewegung und einer Kontraktionsbewegung ausgebildet ist. Unter einer gegengleichen Bewegung der ersten und zweiten aktiven Koppelstange und der dritten und vierten aktiven Koppelstange unter gleichzeitiger gleichförmiger Bewegung der gleichseitig angeordneten Koppelstangen kann somit bspw. verstanden werden, dass die erste und vierte Koppelstange angehoben werden und die zweite und dritte Koppelstange gleichzeitig entsprechend abgesenkt werden oder umgekehrt.
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Ferner bringt es zur effektiven und gezielten Kompensation einer Hubbewegung eines Kraftfahrzeugs Vorteile mit sich, wenn eine gleichzeitige gleichförmige Bewegung aller Koppelstangen durchgeführt wird, um eine Hubbewegung zu kompensieren, wobei die gleichzeitige gleichförmige Bewegung vorzugsweise in Form einer Extraktionsbewegung oder einer Kontraktionsbewegung ausgebildet ist. Unter einer gleichzeitigen gleichförmigen Bewegung aller Koppelstangen kann somit insbesondere verstanden werden, dass alle Koppelstangen im Wesentlichen um das gleiche Maß angehoben oder abgesenkt werden.
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Im Rahmen einer effektiven und gezielten Kompensation einer Nickbewegung eines Kraftfahrzeugs kann es zudem von Vorteil sein, wenn eine gegengleiche Bewegung zwischen den ersten beiden aktiven Koppelstangen und den beiden letzteren aktiven Koppelstangen durchgeführt wird, um eine Nickbewegung zu kompensieren, wobei die gegengleiche Bewegung vorzugsweise in Form einer Kombination einer Extraktionsbewegung und einer Kontraktionsbewegung ausgebildet ist. Unter einer gegengleichen Bewegung zwischen den ersten beiden aktiven Koppelstangen und den beiden letzteren aktiven Koppelstangen kann somit bspw. verstanden werden, dass die erste und zweite Koppelstange angehoben werden und die dritte und vierte Koppelstange gleichzeitig abgesenkt werden oder umgekehrt.
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Darüber hinaus kann es im Rahmen einer effektiven und gezielten Kompensation einer Gierbewegung ferner Vorteile mit sich bringen, wenn eine gegengleiche Bewegung der ersten und zweiten aktiven Koppelstange oder der dritten und vierten aktiven Koppelstange durchgeführt wird, um eine Gierbewegung zu kompensieren, wobei die gegengleiche Bewegung vorzugsweise in Form einer Kombination einer Extraktionsbewegung und einer Kontraktionsbewegung ausgebildet ist. Unter einer gegengleichen Bewegung kann somit insbesondere verstanden werden, dass die Koppelstange einer ersten Seite einer ersten oder zweiten Achse angehoben wird, wobei die Koppelstange der gegenüberliegenden Seite der ersten oder zweiten Achse abgesenkt wird. Durch eine solche gegengleiche Bewegung der Räder einer Achse, bei der eine Radaufhängung entsprechend geneigt wird, kommt es zu einer seitlich wirkenden Kraft, weil eine Neigung einer Radaufhängung stets mit einer Querbewegung der Räder eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug aufweisend ein voranstehend beschriebenes System. Damit weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug dieselben Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Darstellung von innerhalb eines Kraftfahrzeugs beispielhaft auftretenden Aufbaubewegungen,
- 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes System zur Kompensation von Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs,
- 3 ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Systems zur Kompensation von Aufbaubewegungen gemäß 2,
- 4 die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt eine Darstellung von innerhalb eines Kraftfahrzeugs beispielhaft auftretenden Aufbaubewegungen, insbesondere einer Wankbewegung WB, einer Nickbewegung NB, einer Hubbewegung HB und einer Gierbewegung GB.
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2 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes System zur Kompensation von Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
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Wie gemäß 2 zu erkennen ist, umfasst das erfindungsgemäße System 2 einen an einer ersten Achse 4a des Kraftfahrzeugs 80 anordbaren ersten Stabilisator 6a zur Kompensation von Radlastdifferenzen zwischen den Rädern des Kraftfahrzeugs 80, einen an einer zweiten Achse 4b des Kraftfahrzeugs 80 anordbaren zweiten Stabilisator 6b zur Kompensation von Radlastdifferenzen zwischen den Rädern des Kraftfahrzeugs 80, eine erste und zweite an der ersten Achse 4a des Kraftfahrzeugs 80 anordbare Schwingungsdämpfungseinheit 10a zur Aufnahme von auf die Räder des Kraftfahrzeugs 80 wirkenden Kräften, eine erste und zweite an der zweiten Achse 4b des Kraftfahrzeugs 80 anordbare Schwingungsdämpfungseinheit 10b zur Aufnahme von auf die Räder des Kraftfahrzeugs 80 wirkenden Kräften, eine erste und zweite aktive Koppelstange 12a, 12b zur Verbindung des ersten aktiven Stabilisators 6a mit jeweils einer ersten Schwingungsdämpfungseinheit 10a an der ersten Achse 4a des Kraftfahrzeugs 80, eine dritte und vierte aktive Koppelstange 12c, 12d zur Verbindung des zweiten aktiven Stabilisators 6b mit jeweils einer zweiten Schwingungsdämpfungseinheit 10b an der zweiten Achse 4b des Kraftfahrzeugs 80, wobei der erste Stabilisator 6a drehmomentsteif zwischen der ersten und zweiten aktiven Koppelstange 12a, 12b und der zweite Stabilisator 6b drehmomentsteif zwischen der zweiten und dritten aktiven Koppelstange 12b, 12c angeordnet ist.
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Die aktiven Koppelstangen können hierbei vorteilhafterweise in Form von Linearantrieben, vorzugsweise in Form von Linearzylindern ausgebildet sein. Wie ebenfalls in 2 zu erkennen ist, umfasst das gegenständliche System 2 zusätzlich eine Sensoreinheit 14 zur Bestimmung von Radlastdifferenzen innerhalb eines Kraftfahrzeugs 80, wobei die Sensoreinheit 14 vorzugsweise eine Mehrzahl von Sensoren 14` (hier nicht erkennbar) zur Erfassung von Informationen zur Bestimmung von Radlastdifferenzen innerhalb eines Kraftfahrzeugs 80 aufweist.
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Zudem umfasst das gegenständliche System 2 eine Steuereinheit 16 zur Ansteuerung der aktiven Koppelstangen 12a, 12b, 12c, 12d, wobei auf Basis der Bestimmung der Radlastdifferenzen mittels der Steuereinheit 16 vorzugsweise eine gezielte Ansteuerung der aktiven Koppelstangen 12a, 12b, 12c, 12d durchführbar ist.
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Das System 2 gemäß 2 ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass mittels einer Bewegung der aktiven Koppelstangen 12a, 12b, 12c, 12d, vorzugsweise einer gezielt gesteuerten Bewegung der aktiven Koppelstangen 12a, 12b, 12c, 12d, verschiedene Aufbaubewegungen, wie Wankbewegungen WB, Hubbewegungen HB, Nickbewegungen NB oder auch Gierbewegungen GB zumindest teilweise kompensierbar sind.
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3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen Systems 2 zur Kompensation von Aufbaubewegungen gemäß 2. Neben einer detaillierteren Darstellung der aktiven Koppelstange 12d ist auch die Anordnung eines Sensors 14' der Sensoreinheit 14 sowie der Radträger 18 und der Lenker 20 zu erkennen.
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Zudem sind anhand der eingezeichneten Pfeile, die bei einer Anordnung des Systems 2 in einem Kraftfahrzeug 80 während einer Fahrt auf das System 2 auftretenden Kräfte und die möglichen Bewegungspfade der Koppelstange 12d zur Kompensation der durch die auftretenden Kräfte verursachten Aufbaubewegungen zu entnehmen.
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4 zeigt die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von Aufbaubewegungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Bestimmens 100 von Radlastdifferenzen zwischen den Rädern des Kraftfahrzeugs 80 mittels einer Sensoreinheit 14, eines Ansteuerns 200 zumindest einer aktiven Koppelstange 12a, 12b, 12c, 12d mittels einer Steuereinheit 16 sowie eines Kompensierens 300 einer Aufbaubewegung über eine Bewegung zumindest einer aktiven Koppelstange 12a, 12b, 12c, 12d auf Basis der Ansteuerung 200.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
