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Die Erfindung betrifft ein Unwucht-Kompensationssystem für ein Rad eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Rad eines Automobils. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Unwucht-Kompensationssystem.
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Ein schlecht gewuchtetes Rad oder Ablagerungen in der Felge, z.B. durch Eis oder Schnee, führen zu einer Unwucht des Rades und zu Schwingungen. Solche Schwingungen sind für Fahrzeuginsassen über Geräusche und als Vibrationen spürbar, wodurch der Fahrkomfort gemindert wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Unwucht-Kompensationssystem für ein Rad bereitzustellen, welches die Wirkung einer Unwucht im Rad kompensiert. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit verbessertem Fahrkomfort bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Unwucht-Kompensationssystem für ein Rad eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Rad eines Automobils, mit einer Detektionseinheit, einer Recheneinheit, einem Dämpfer und einer Antriebseinheit. Der Dämpfer und die Antriebseinheit wirken dabei mit dem Rad zusammen. Die Detektionseinheit erfasst eine Unwucht des Rades über einen Fahrzeugparameter und die Recheneinheit steuert basierend auf dem erfassten Fahrzeugparameter den Dämpfer und/oder die Antriebseinheit des Rades so an, dass der Wirkung der Unwucht auf das Rad entgegengewirkt wird. Es wurde erkannt, dass eine Unwucht in einem Rad und die daraus resultierenden Schwingungen über bestimmte Fahrzeugparameter detektiert werden können. Somit kann eine Recheneinheit den Dämpfer und die Antriebseinheit des entsprechenden Rades so ansteuern, dass die aus der Unwucht resultierenden Schwingungen kompensiert werden. Dadurch wird der Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen deutlich erhöht, da Geräusche und Vibrationen reduziert werden.
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Vorzugsweise ist der Fahrzeugparameter eine Höhenstandinformation oder eine Drehzahl des Rades oder eine Längsbeschleunigung oder eine Querbeschleunigung oder eine Gierrate. Diese Parameter haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um eine Unwucht, bzw. die Schwingungen, die aus einer Unwucht im Rad resultieren, zu detektieren, da diese Parameter wesentlich von den Schwingungen beeinflusst werden und zudem einfach zu erfassen sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Unwucht-Kompensationssystem mindestens zwei Detektionseinheiten, die jeweils unterschiedliche Fahrzeugparameter erfassen. Auf diese Weise kann das Unwucht-Kompensationssystem die Wirkung der Unwucht besonders präzise erfassen, da diese in mindestens zwei Dimensionen detektiert wird. Dies erlaubt somit eine optimale Ansteuerung von Dämpfer und Antriebseinheit durch die Recheneinheit, sodass der Wirkung der Unwucht sehr präzise entgegengewirkt werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine Detektionseinheit die Höhenstandinformation erfasst und nicht am Rad angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau realisiert, da ein einfacher Sensor für die Höhenstandinformation des Rades verwendet werden kann, wenn dieser nicht direkt am Rad angebracht ist. Z. B kann ein optischer oder ein magnetischer Sensor verwendet werden.
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Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass eine Detektionseinheit die Drehzahl des Rades erfasst und am Rad angeordnet ist. Dadurch wird ebenfalls ein einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt, da somit für das Erfassen der Raddrehzahl bekannte Radsensoren verwendet werden können.
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Vorzugsweise erfasst eine Detektionseinheit die Längsbeschleunigung und/oder die Querbeschleunigung und/oder die Gierrate und ist nicht am Rad angeordnet. Auch hier wird somit ein einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt, da eine einfache Detektionseinheit zur Erfassung der genannten Fahrzeugparameter verwendet werden kann, wenn diese nicht direkt am Radangeordnet ist. Des Weiteren können diese Fahrzeugparameter durch die gleiche Detektionseinheit erfasst werden, sodass dafür nur eine einzige Detektionseinheit verbaut werden muss.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Detektionseinheit für das Erfassen der Längsbeschleunigung und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Gierrate als Sensorcluster ausgebildet. Dadurch können diese Fahrzeugparameter besonders präzise erfasst werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Dämpfer basierend auf der Höhenstandinformation angesteuert wird und die Antriebseinheit basierend auf der Drehzahl des Rades und/oder der Längsbeschleunigung und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Gierrate angesteuert wird. Dadurch wird eine einfache und effiziente Ansteuerung erzielt. Der Dämpfer beeinflusst hauptsächlich die Höhenstandinformation des Rades, da Raddämpfer in vertikaler Richtung wirken. Daher wird der Dämpfer gezielt basierend auf der Höhenstandinformation angesteuert. Die Antriebseinheit beeinflusst vor allem die anderen Fahrzeugparameter, weshalb die Antriebseinheit des Rades gezielt basierend auf diesen Fahrzeugparametern angesteuert wird.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Unwucht-Kompensationssystem. Die Merkmale und Vorteile, die zum Unwucht-Kompensationssystem diskutiert wurden, gelten selbstverständlich auch für ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Unwucht-Kompensationssystem und umgekehrt.
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Vorzugsweise ist eine Detektionseinheit die eine Höhenstandinformation erfasst und in einem Radkasten des Fahrzeugs angeordnet, wobei die Höhenstandinformation, der vertikale Abstand zwischen dem Rad und der Karosse des Fahrzeugs ist. Die Anordnung der Detektionseinheit im Radkasten erlaubt einen einfachen Aufbau. Des Weiteren kann so die Höhenstandinformation einfach und präzise durch kostengünstige Sensoren erfasst werden.
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In einer Ausführungsform ist eine Detektionseinheit an einem Federbein des Fahrzeugs angebracht. Dadurch kann der Abstand zwischen Rad und Karosse auf besonders simple Weise und mit handelsüblichen Sensoren erfasst werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine Detektionseinheit die Längsbeschleunigung und/oder die Querbeschleunigung und/oder die Gierrate des Fahrzeugs erfasst und in einem zentralen Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein einfacher Aufbau erzielt, da die Anordnung der Detektionseinheit im Fahrzeugzentrum ermöglicht, dass eine einzelne Detektionseinheit sowohl Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs als auch die Gierrate des Fahrzeugs erfasst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine vereinfachte schematische Funktionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Unwucht-Kompensationssystems, und
- - 2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unwucht-Kompensationssystems.
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1 zeigt ein Unwucht-Kompensationssystem 10 mit einer Detektionseinheit 12, einer Recheneinheit 14, einem Dämpfer 16 und einer Antriebseinheit 18.
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Der Dämpfer 16 und die Antriebseinheit 18 stehen in Wirkverbindung mit einem Rad 20 und sind mit diesem gekoppelt. Der Dämpfer 16 kann dabei als ein adaptiver Stoßdämpfer ausgebildet sein dessen Härte verstellt werden kann. Die Antriebseinheit 18 kann z.B. ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein.
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Die Detektionseinheit 12 ist dazu ausgebildet mindestens einen Fahrzeugparameter P zu erfassen. Die Detektionseinheit kann dabei als ein Sensor ausgebildet sein.
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Der Fahrzeugparameter P kann dabei eine Höhenstandinformation P1 des Rades 20, eine Drehzahl P2 des Rades, eine Längsbeschleunigung P3, eine Querbeschleunigung P4 oder eine Gierrate P5 sein.
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Die Detektionseinheit 12 steht in Signalverbindung mit der Recheneinheit 14, die beispielsweise als ein Steuergerät ausgebildet sein kann.
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Die Recheneinheit 14 steht wiederrum in Signalverbindung mit dem Dämpfer 16 und der Antriebseinheit 18 und ist dazu ausgebildet, diese anzusteuern. Die Recheneinheit 14 kann dabei eine einzelne zentrale Recheneinheit sein oder als mehrere separate Recheneinheiten ausgebildet sein.
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2 zeigt ein Fahrzeug 22 mit einem Unwucht-Kompensationssystem 10.
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In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere Detektionseinheiten 12A, 12B, 12C im Fahrzeug 22 angeordnet.
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Die Detektionseinheiten 12A erfassen die Drehzahl P2 der Räder 20 und sind direkt an den Rädern 20 angebracht. Die Detektionseinheiten 12A können z.B. als Radsensoren ausgebildet sein, die nach dem Induktionsprinzip oder dem Magnetoresistiv-Prinzip arbeiten. Hier ist an jedem Rad 20 eine separate Detektionseinheit 12A angebracht.
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Die Detektionseinheiten 12B erfassen die Höhenstandinformation P1 der Räder 20 und sind in einem Radkasten des Fahrzeugs 22 an einem Federbein angebracht. Dabei ist in jedem Radkasten eine einzelne Detektionseinheit 12B angebracht.
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Die Höhenstandinformation P1 ist dabei der vertikale Abstand zwischen dem Rad 20 und der Karosse des Fahrzeugs 22.
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Die Detektionseinheit 12C ist im Zentrum des Fahrzeugs 22, z.B. im Bereich des Armaturenbretts, angeordnet und ist dazu ausgebildet, die Längsbeschleunigung P3 des Fahrzeugs 22 und/oder die Querbeschleunigung P4 des Fahrzeugs 22 und/oder die Gierrate P5 des Fahrzeugs 22 zu erfassen.
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Die Längsbeschleunigung P3 entspricht dabei der Beschleunigung des Fahrzeugs 22 entlang der X-Achse.
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Die Querbeschleunigung P4 entspricht der Beschleunigung des Fahrzeugs 22 entlang der Y-Achse.
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Die Gierrate P5 entspricht der Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Fahrzeugs 22 um die Z-Achse.
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Die Detektionseinheit 12C ist dabei als ein Sensorcluster aus mehreren Beschleunigungssensoren ausgebildet.
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Für jedes Rad 20 des Fahrzeugs 22 wird jeweils eine Detektionseinheit 12A für die Erfassung der Drehzahl P2 und eine Detektionseinheit 12B für die Erfassung der Höhenstandinformation P1 verwendet, da sich diese Fahrzeugparameter von Rad zu Rad unterscheiden können.
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Die Detektionseinheit 12 C kann in singulärer Ausführung verbaut werden, da hier zu einem Zeitpunkt keine unterschiedlichen Werte für einen einzelnen Fahrzeugparameter P vorliegen können.
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Im Folgenden wird die Funktion des Unwucht-Kompensationssystems 10 erläutert.
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Die Detektionseinheiten 12 erfassen die Fahrzeugparameter P. Dabei ist es denkbar, dass nur eine Detektionseinheit 12 verwendet wird, die nur einen Fahrzeugparameter P erfasst. Vorzugsweise werden mehrere Detektionseinheiten 12 verwendet, die jeweils unterschiedliche Fahrzeugparameter P erfassen, um die Wirkung der Unwucht besonders präzise zu erfassen.
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Die erfassten Fahrzeugparameter P werden von den Detektionseinheiten 12 an die Recheneinheit 14 übermittelt.
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Die Recheneinheit 14 analysiert die Fahrzeugparameter P und kann dadurch feststellen, ob in einem der Räder 20 eine Unwucht vorliegt, die unerwünschte Schwingungen verursacht.
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Wird durch die Recheneinheit 14 eine Unwucht detektiert, steuert die Recheneinheit 14 den Dämpfer 16 und/oder die Antriebseinheit 18 so an, dass diese der Wirkung der Unwucht auf das Rad 20 bzw. die Räder entgegenwirken.
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Dabei wird der Dämpfer 16 bevorzugt angesteuert, wenn die Unwucht aufgrund der Höhenstandinformation P1 festgestellt wurde. Hier kann die Recheneinheit 14 beispielsweise den Härtegrad von adaptiven Dämpfern so an den Schwingungsverlauf anpassen, dass die Schwingungen, die aufgrund der Unwucht entstehen reduziert oder komplett aufgehoben werden.
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Wird die Unwucht aufgrund eines anderen Fahrzeugparameter P detektiert, dann wird bevorzugt die Antriebseinheit 18 angesteuert, um der Wirkung der Unwucht entgegenzuwirken. So kann die Antriebseinheit 18 beispielsweise die Drehzahl P2 des Rades 20 in den entsprechenden Zeitpunkten erhöhen oder verringern, um der Wirkung der Unwucht entgegenzuwirken.
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Es sind auch Überlagerungen, bei denen die Unwucht aufgrund mehrerer Fahrzeugparameter P detektiert wird möglich, sodass sowohl der Dämpfer 16 als auch die Antriebseinheit 18 angesteuert werden, um die Wirkung der Unwucht zu kompensieren.
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Das Unwucht-Kompensationssystem 10 arbeitet als eine Regelung, da durch die Ansteuerung des Dämpfer 16 und der Antriebseinheit 18 die Fahrzeugparameter P beeinflusst werden und diese wiederum in einer geschlossenen Schleife von der Detektionseinheit 12 erfasst werden.
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Durch die Ansteuerung des Dämpfers 16 und der Antriebseinheit 18 wirken diese so auf das entsprechende Rad 20 ein, dass die Schwingungen, die aufgrund der Unwucht wirken, negiert werden. Dadurch wird der Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen erhöht, da so Vibrationen und Geräusche reduziert werden.
