DE102022102116A1 - Comfort improvement device in a vehicle - Google Patents

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Andrea Stupiggia
Robert Siwy
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Komfortverbesserungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Verminderung von auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden, durch Straßenunebenheiten hervorgerufenen Körperbelastungs-Kräften mit einer Steuereinheit zur Steuerung mindestens einer Längsdynamiksteuervorrichtung, die derart ausgestaltet ist, dass durch sie ein horizontal wirkender Anteil der Körperbelastungs-Kräfte zumindest verringert wird,wobei die Vorrichtung ein am Fahrzeug angeordnetes Pendel umfasst, das um eine Achse parallel zur Fahrzeugquerrichtung pendelbar ist,wobei das Pendel derart ausgebildet ist, dass dieses ohne einen horizontal wirkenden Anteil der Körperbelastungs-Kräfte in einem rechten Winkel zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist,wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit zum Erfassen einer kurzzeitigen Abweichung des rechten Winkels des Pendels von der Fahrzeuglängsachse umfasst und wobei die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass diese in Abhängigkeit der erfassten Abweichung eine Längsdynamiksteuervorrichtung steuert, sodass der horizontal wirkende Anteil der Körperbelastungs-Kraft verringert wird und eine Pendelbewegung zumindest verringert wird.The invention relates to a comfort improvement device in a motor vehicle for reducing body stress forces acting on a vehicle occupant and caused by road bumps, with a control unit for controlling at least one longitudinal dynamics control device, which is designed in such a way that it at least reduces a horizontally acting portion of the body stress forces ,wherein the device comprises a pendulum arranged on the vehicle, which can swing about an axis parallel to the transverse direction of the vehicle,wherein the pendulum is designed in such a way that it is aligned at a right angle to the longitudinal direction of the vehicle without a horizontally acting portion of the body load forces,wherein the The device includes a sensor unit for detecting a brief deviation of the right angle of the pendulum from the longitudinal axis of the vehicle, and the control unit is designed in such a way that it controls a longitudinal dynamics control device as a function of the detected deviation, so that the horizontally acting portion of the body load force is reduced and a pendulum movement is at least reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Komfortverbesserungsvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Kompensation eines horizontal wirkenden Anteils einer Körperbelastungs-Kraft in einem Fahrzeug nach dem nebengeordneten Anspruch 8. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2012 219 253 A1 verwiesen.The invention relates to a comfort improvement device in a vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of claim 1 and a method for compensating for a horizontally acting component of a body load force in a vehicle according to the independent claim 8 DE 10 2012 219 253 A1 referred.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Längsdynamiksteuergeräten bekannt, wie insbesondere elektronisch gesteuerte Brems- und/oder Geschwindigkeitsregelsysteme. Diese berücksichtigen auch Straßenzustände, wie Rauheit und Unebenheiten, um fahrdynamische Eingriffe zur Fahrstabilitätserhöhung vorzunehmen. Fahrdynamische Eingriffe sind insbesondere mittels elektronischer Steuergeräte durchgeführte Antriebsmoment- und/oder Bremsmomenteingriffe.A large number of longitudinal dynamics control devices are known from the prior art, such as, in particular, electronically controlled braking and/or speed control systems. These also take into account road conditions, such as roughness and bumps, in order to carry out dynamic driving interventions to increase driving stability. Driving-dynamic interventions are, in particular, drive torque and/or braking torque interventions carried out by means of electronic control units.

Weiterhin sind auch Fahrstabilitätssysteme, wie die sogenannte Wankstabilisierung, bekannt, die vertikaldynamische Eingriffe zur Fahrstabilitätserhöhung vornehmen. Schließlich sind elektronisch gesteuerte Radaufhängungssysteme bekannt, die komfortbezogene Eingriffe in die Vertikaldynamik vornehmen können.Furthermore, driving stability systems, such as the so-called roll stabilization, are known, which carry out vertical dynamic interventions to increase driving stability. Finally, electronically controlled wheel suspension systems are known which can carry out comfort-related interventions in the vertical dynamics.

Die DE 10 2012 219 253 A1 zeigt eine Komfortverbesserungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Verminderung von auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden durch Straßenunebenheiten hervorgerufenen Körperbelastungs-Kräften mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines horizontal wirkenden Anteils der Körperbelastungs-Kräfte und mit einer Steuereinheit zur Steuerung mindestens einer Längsdynamiksteuervorrichtung. Die Steuereinheit ist insbesondere in Form eines entsprechenden Programmmoduls derart ausgestaltet, dass durch sie der horizontal wirkende Anteil der Körperbelastungs-Kräfte insbesondere durch eine entsprechende Änderung bzw. Ausregelung der Längsgeschwindigkeit kompensiert wird. Die Schrift sieht daher vor, Straßenunebenheiten in Echtzeit zu erfassen. Anschließend werden, daraus zu erwartende horizontale Kräfte als Folge der Unebenheiten ermittelt. Aus diesen horizontalen Kraft-Anteilen werden Steuer-Parameter für eine Steuereinheit zur Kompensation dieser Kräfte durch Eingriffe in die Längsgeschwindigkeit bzw. Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs bzw. eines Fahrzeuginsassen ermittelt.The DE 10 2012 219 253 A1 shows a comfort improvement device in a motor vehicle for reducing body stress forces acting on a vehicle occupant caused by road bumps, with a sensor device for detecting a horizontally acting portion of the body stress forces and with a control unit for controlling at least one longitudinal dynamics control device. The control unit is designed in particular in the form of a corresponding program module in such a way that it compensates for the horizontally acting portion of the body stress forces, in particular by a corresponding change or regulation of the longitudinal speed. The document therefore provides for road bumps to be recorded in real time. Then the horizontal forces to be expected as a result of the unevenness are determined. Control parameters for a control unit for compensating for these forces by interventions in the longitudinal speed or longitudinal acceleration of the motor vehicle or a vehicle occupant are determined from these horizontal force components.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Weiterentwicklung und Verbesserung des Standes der Technik aufzuzeigen.It is the object of the present invention to show a further development and improvement of the prior art.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch eine Komfortverbesserungsvorrichtung in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Kompensation eines horizontal wirkenden Anteils einer Körperbelastungs-Kraft in einem Fahrzeug nach dem nebengeordneten Anspruch 8. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The object is achieved by a comfort improvement device in a vehicle with the features of claim 1 and by a method for compensating for a horizontally acting component of a body load force in a vehicle according to the independent claim 8. Advantageous training and developments are the content of the subclaims .

Es wird eine Komfortverbesserungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug zur Verminderung von auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden, durch Straßenunebenheiten hervorgerufenen Körperbelastungs-Kräften vorgeschlagen. Unter Straßenunebenheiten sind dabei insbesondere kurzzeitig auftretende Unebenheiten, wie beispielsweise Bodenrampen oder Straßenspalte oder dergleichen angesprochen. Als bevorzugtes Kraftfahrzeug ist im Sinne dieser Erfindung jedes mit einem Antrieb versehenen Fahrzeuges eingeschlossen. Neben einem PKW, einem Nutzfahrzeug kann daher auch ein Roller oder Scooter oder ein Fahrrad, wie beispielsweise ein E-Bike, eine derartige Komfortverbesserungsvorrichtung beinhalten.A comfort-enhancing device for a vehicle, in particular a motor vehicle, is proposed for reducing body stress forces acting on a vehicle occupant caused by bumps in the road. Unevenness in the road refers in particular to bumps that occur for a short time, such as for example ground ramps or crevices in the road or the like. Any vehicle provided with a drive is included as a preferred motor vehicle within the meaning of this invention. In addition to a passenger car, a commercial vehicle, a scooter or a bicycle, such as an e-bike, can therefore also contain such a comfort improvement device.

Es ist eine Steuereinheit vorgesehen, die eine Längsdynamiksteuervorrichtung, insbesondere eine Antriebssteuerung bzw. eine Bremssteuerung, steuert und durch eine derartige Steuerung einen horizontal wirkenden Anteil der genannten Körperbelastungs-Kräfte vollständig kompensiert bzw. zumindest verringert. Der horizontal wirkende Anteil der Kräfte wird in Bezug auf einen Fahrzeuginsassen betrachtet. Unter horizontal ist daher im Wesentlichen die Fahrzeuglängsrichtung bzw. eine Richtung parallel zur Fahrzeuglängsachse gemeint.A control unit is provided which controls a longitudinal dynamics control device, in particular a drive control or a brake control, and by means of such a control completely compensates or at least reduces a horizontally acting component of the named body load forces. The horizontally acting part of the forces is considered in relation to a vehicle occupant. Horizontal therefore essentially means the longitudinal direction of the vehicle or a direction parallel to the longitudinal axis of the vehicle.

Diese Verringerung bzw. vollständige Kompensation hat den Vorteil, dass ein Fahrzeuginsasse derartige Kraftanteile nicht mehr mit seiner Muskulatur, insbesondere dessen Nackenmuskulatur ausgleichen muss und daher seine Muskulatur während der Fahrt entlastet wird.This reduction or complete compensation has the advantage that a vehicle occupant no longer has to compensate for such force components with his muscles, in particular his neck muscles, and his muscles are therefore relieved while driving.

Hierzu umfasst die Vorrichtung ein am bzw. im Fahrzeug angeordnetes Pendel, dessen Pendelachse parallel zur Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist, sodass das Pendel um diese Achse pendeln kann. Das Pendel führt bei konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeuges und bei vorhandenen Fahrbahnunebenheiten (die Schwingungen im Fahrzeug verursachen) Pendelbewegungen aus. Derartige Pendelbewegungen repräsentieren einen horizontal (bzw. in Fahrzeuglängsrichtung) wirkenden Anteil von Körperbelastungskräften während einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit.For this purpose, the device comprises a pendulum arranged on or in the vehicle, the pendulum axis of which is aligned parallel to the transverse direction of the vehicle, so that the pendulum can swing about this axis. The pendulum performs pendulum movements at constant vehicle speed and in the presence of bumps in the road (which cause vibrations in the vehicle). Such oscillating movements represent a horizontal (or in the longitudinal direction of the vehicle) acting part of body load forces during a journey at a constant speed.

Das Pendel ist dabei derart angeordnet, dass es ohne einen horizontal wirkenden Anteil von Körper-Belastungskräften (der durch kurzzeitige Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen wird) in einem rechten Winkel zur Fahrzeuglängsrichtung bzw. Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist. Durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufene horizontal wirkende Anteile der Kräfte beginnt das Pendel zu pendeln und weicht von dem genannten rechten Winkel ab.The pendulum is arranged in such a way that without a horizontally acting component of body loading forces (which are caused by short-term driving bumps in the road) is aligned at a right angle to the longitudinal direction or longitudinal axis of the vehicle. Horizontally acting components of the forces caused by unevenness in the roadway, the pendulum begins to oscillate and deviates from the specified right angle.

Es ist ferner einer Sensoreinheit zum Erfassen einer kurzzeitigen Abweichung bzw. Änderung vom rechten Winkels des Pendels von der Fahrzeuglängsachse angeordnet. Unter kurzzeitig wird im Sinne dieser Erfindung ein Zeitraum von insbesondere 1 ns bis 1 Sek, besonders bevorzugt von 1 ns bis 500 ms, verstanden. Es handelt sich dabei um einen solchen kurzzeitigen Zeitraum, da an dieser Stelle von einem Befahren einer geneigten Fahrbahn über einen längeren Zeitraum unterschieden werden soll da nur kurzzeitige Körperbelastungs-Kräfte bzw. entstehende Schwingungen auf den Körper eines Insassen berücksichtigt werden sollen.There is also a sensor unit for detecting a brief deviation or change in the right angle of the pendulum from the longitudinal axis of the vehicle. Within the meaning of this invention, short-term is understood to mean a period of in particular 1 ns to 1 second, particularly preferably from 1 ns to 500 ms. This is such a short period of time, since at this point a distinction should be made between driving on an inclined roadway over a longer period of time, since only short-term body load forces or resulting vibrations on the body of an occupant should be taken into account.

Besonders bevorzugt ist die Sensoreinheit derart ausgestaltet, dass durch sie die aktuellen Straßenunebenheiten in Echtzeit erfassbar und daraus zumindest der horizontal wirkende Anteil der Körperbelastungs-Kräfte ermittelbar ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Sensoreinheit und zumindest einen Neigungssensor bzw. Winkelsensor bzw. Beschleunigungssensor, welcher in der Lage ist, eine Neigung bzw. eine Winkelveränderung bzw. eine Bewegung bzw. eine Beschleunigung bzw. eine Schwingung, hervorgerufen durch eine kurzfristige Fahrbahnunebenheit, zu erfassen. Derartige Änderungen sind im Sinne dieser Erfindung dann als Abweichung vom rechten Winkel bzw. eine Abweichung von der Ruheposition des Pendels (welche durch den rechten Winkel zur Fahrzeuglängsachse darstellt) beschrieben. Beispielsweise kann es sich um ein Potentiometer, ein Drehwinkelgeber oder ein Gyroskop handeln. Dieser Sensor kann beispielsweise am Pendel angeordnet sein und die Pendelbewegung erfassen. Alternativ kann es sich auch um zwei Sensoren (insbesondere Neigungs- bzw. Beschleunigungssensoren handeln), von denen einer am Pendel und einer am Fahrzeugaufbau, insbesondere an der Karosserie des Fahrzeuges angeordnet ist.The sensor unit is particularly preferably designed in such a way that it can detect the current bumps in the road in real time and at least the horizontally acting portion of the body stress forces can be determined therefrom. It is particularly preferable for the sensor unit and at least one inclination sensor or angle sensor or acceleration sensor to be able to detect an inclination or an angle change or a movement or an acceleration or an oscillation caused by a short-term bump in the roadway. capture. In the context of this invention, such changes are then described as a deviation from the right angle or a deviation from the rest position of the pendulum (which represents the right angle to the longitudinal axis of the vehicle). For example, it can be a potentiometer, a rotary encoder or a gyroscope. This sensor can be arranged, for example, on the pendulum and detect the pendulum movement. Alternatively, there can also be two sensors (in particular inclination or acceleration sensors), one of which is arranged on the pendulum and one on the vehicle body, in particular on the body of the vehicle.

Es ist dabei ferner vorgesehen, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass diese in Abhängigkeit der erfassten Abweichung vom rechten Winkel bzw. von der Ruheposition eine Längsdynamiksteuervorrichtung steuert, sodass der horizontal wirkende Anteil der Körperbelastungs-Kraft verringert wird und die Pendelbewegung des Pendels zumindest verringert wird. Besonders bevorzugt wird der horizontal wirkende Anteil der Kräfte vollständig kompensiert und damit die Pendelbewegung nahezu vollständig unterbunden.It is also provided that the control unit is designed in such a way that it controls a longitudinal dynamics control device depending on the detected deviation from the right angle or from the rest position, so that the horizontally acting component of the body load force is reduced and the pendulum movement of the pendulum is at least reduced becomes. The horizontally acting portion of the forces is particularly preferably completely compensated and the pendulum movement is thus almost completely suppressed.

Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kompensationsausmaß des horizontal wirkenden Anteils der Kräfte bzw. die Pendelausschwingbewegung durch einen Nutzer über einer Nutzerschnittstelle mit der Steuereinheit einstellbar ist. So kann ein Nutzer, der gerne die Fahrbahnunebenheiten spürt, beispielsweise bei einer sportlichen Fahrweise, den Kräfteanteil vollständig unkompensiert oder nur teilweise kompensiert belassen. Ein Fahrzeuginsasse, der lieber komfortabel fährt, wie beispielsweise während einer autonomen Fahrt, kann einstellen, dass der Kräfteanteil vollständig oder stark kompensiert wird.It is preferably provided that the extent of compensation for the horizontally acting component of the forces or the pendulum swinging-out movement can be set by a user via a user interface with the control unit. A user who likes to feel the bumps in the road, for example with a sporty driving style, can leave the proportion of forces completely uncompensated or only partially compensated. A vehicle occupant who prefers to drive comfortably, such as during an autonomous drive, can set the force component to be fully or heavily compensated.

Befindet sich demnach die genannte Sensoreinheit, beispielsweise in Form eines Neigungs- und/oder Beschleunigungssensors, am Pendel so ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Längsdynamiksteuervorrichtung in Abhängigkeit der Abweichung vom rechten Winkel des Pendels bzw. von der Ruheposition des Pendels von der Fahrzeuglängsrichtung derart anzusteuern, dass der rechte Winkel zwischen dem Pendel und der Fahrzeuglängsachse (insbesondere in Echtzeit) bzw. die Ruheposition konstant gehalten ist bzw.die Abweichung verringert wird.Accordingly, if the sensor unit mentioned, for example in the form of an inclination and/or acceleration sensor, is located on the pendulum, it is preferably provided that the control unit is designed to control the longitudinal dynamics control device depending on the deviation from the right angle of the pendulum or from the rest position of the pendulum from the longitudinal direction of the vehicle in such a way that the right angle between the pendulum and the longitudinal axis of the vehicle (in particular in real time) or the rest position is kept constant or the deviation is reduced.

Alternativ ist es auch möglich, dass die Sensoreinheit zumindest zwei Sensoren, insbesondere die genannten Neigungs- und/oder Beschleunigungssensoren, umfasst, wobei einer davon am Pendel angeordnet ist und die Pendelbewegung erfasst und ein anderer Fahrzeugfest angeordnet ist und die Fahrzeugbewegungen (bzw. Neigung) erfasst. Es ist dann bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Längsdynamiksteuervorrichtung derart anzusteuern, dass die Winkeländerung bzw. Neigungsänderung bzw. Bewegungsänderung des ersten Sensors vom Pendel zumindest annähernd gleichgroß ist, wie die des Fahrzeugaufbaus bzw. dass die Abweichung (also beispielsweise die Winkelabweichung oder die Beschleunigungsabweichung usw.) zwischen den beiden Sensordaten verringert wird.Alternatively, it is also possible for the sensor unit to include at least two sensors, in particular the inclination and/or acceleration sensors mentioned, one of which is arranged on the pendulum and detects the pendulum movement and another is arranged fixed to the vehicle and records the vehicle movements (or inclination) recorded. It is then preferably provided that the control unit is designed to control the longitudinal dynamics control device in such a way that the change in angle or change in inclination or change in movement of the first sensor from the pendulum is at least approximately the same as that of the vehicle body or that the deviation (e.g. the angular deviation or the acceleration deviation, etc.) between the two sensor data is reduced.

Durchgeführt werden kann diese beispielsweise durch ein PID-Regelungsglied im jeweiligen Steuerungsprogramm.This can be carried out, for example, by a PID control element in the respective control program.

Insbesondere bei der Verwendung eines Elektromotors bzw. einer elektrischen Antriebsmaschine zur Einleitung der genannten Brems- bzw. Beschleunigungsvorgänge, kann die Drehgeschwindigkeit des Antriebs beispielsweise mittels einer sog. Pulsweitenmodulation (kurz PDM) in Echtzeit bzw. sehr schnell verändert werden.In particular when using an electric motor or an electric drive machine to initiate the braking or acceleration processes mentioned, the rotational speed of the drive can be changed in real time or very quickly, for example by means of so-called pulse width modulation (PDM for short).

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Längsdynamiksteuervorrichtung ein Antriebssteuersystem und/oder ein Bremssteuersystem. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um einen Elektromotor, welcher insbesondere den Vorteil hat, dass dieser in Echtzeit direkte und schnelle Antriebs- bzw. Bremsvorgänge einleiten kann.In a preferred embodiment of the invention, the longitudinal dynamics control device is a drive control system and/or a brake control system tem. This is particularly preferably an electric motor, which in particular has the advantage that it can initiate direct and rapid driving or braking processes in real time.

Neben einer Komfortverbesserungsvorrichtung wird außerdem ein Verfahren zur Kompensation eines horizontal wirkenden Anteils der Körperbelastungs-Kräfte in einem Fahrzeug bei kurzzeitiger Neigungsänderung der Fahrzeuglängsachse gegenüber einer Horizontalen vorgeschlagen. Das Verfahren wird dabei durch eine oben beschriebene Vorrichtung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, durchgeführt.In addition to a comfort improvement device, a method for compensating for a horizontally acting portion of the body stress forces in a vehicle in the event of a short-term change in inclination of the longitudinal axis of the vehicle relative to a horizontal line is also proposed. The method is carried out by a device as described above, which is designed according to one of claims 1 to 7.

Bei dem Verfahren gilt:

  • Wenn erfasst wird, dass sich das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fortbewegt und wenn dann eine kurzzeitige Abweichung des Pendels zur Fahrzeuglängsrichtung vom oben erläutertem rechten Winkel erfasst wird, so wird die Längsdynamiksteuervorrichtung wie oben beschrieben entsprechend angesteuert.
  • Unter einer kurzzeitigen Abweichung wird, wie oben bereits beschrieben, eine Neigung der Fahrzeuglängsachse gegenüber einer Horizontalen angesprochen welche nur wenige Sekunden bzw. Millisekunden bzw. Nanosekunden, beispielsweise 1 ns bis 1 Sek oder 1 ns bis 500 ms, andauert.
The following applies to the procedure:
  • If it is detected that the vehicle is moving at a constant speed and if a brief deviation of the pendulum from the longitudinal direction of the vehicle from the right angle explained above is detected, then the longitudinal dynamics control device is actuated accordingly as described above.
  • As already described above, a short-term deviation refers to an inclination of the vehicle's longitudinal axis relative to a horizontal which lasts only a few seconds or milliseconds or nanoseconds, for example 1 ns to 1 s or 1 ns to 500 ms.

Die Ansteuerung der Längsdynamiksteuervorrichtung erfolgt dabei derart, dass der horizontal wirkende Anteil einer Körperbelastungs-Kraft verringert (bzw. kompensiert) wird und eine Pendelbewegung zumindest verringert wird.The longitudinal dynamics control device is controlled in such a way that the horizontally acting component of a body load force is reduced (or compensated) and a pendulum movement is at least reduced.

Dies erfolgt insbesondere durch gezielte Brems- und Beschleunigungsvorgänge, die beispielsweise mittels eines Elektromotors erzeugt werden können.This is done in particular by targeted braking and acceleration processes that can be generated, for example, by means of an electric motor.

Besonders bevorzugt wird die Längsdynamiksteuervorrichtung derart angesteuert, dass der rechte Winkel des Pendels zur Fahrzeuglängsachse konstant gehalten wird oder dass die durch den ersten Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor erfasste Abweichung zumindest annähernd gleichgroß ist wie die vom zweiten Neigungssensors und/oder Beschleunigungssensor erfasste Winkeländerung oder dass die erfasste Abweichung zwischen den beiden Sensordaten zumindest verringert wird.The longitudinal dynamics control device is particularly preferably controlled in such a way that the right angle of the pendulum to the longitudinal axis of the vehicle is kept constant, or that the deviation detected by the first inclination sensor and/or acceleration sensor is at least approximately the same size as the change in angle detected by the second inclination sensor and/or acceleration sensor, or that the detected deviation between the two sensor data is at least reduced.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf vorteilhafter Weise der Komfort für die Fahrzeuginsassen bzw. einen Fahrzeugfahrer verringert werden. Dies ist insbesondere, da dieser horizontal wirkende Anteile von Körperbelastungs-Kräfte nicht mehr mit dessen Muskelkraft ausgleichen muss.The comfort for the vehicle occupants or a vehicle driver can be advantageously reduced by the method according to the invention and the device according to the invention. This is in particular because this horizontally acting parts of body load forces no longer have to be compensated with their muscle strength.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.These and other features emerge not only from the claims and the description, but also from the drawing, with the individual features being implemented individually or in combination in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention and representing advantageous and individually protectable versions for which protection is claimed here.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.In the following, the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. All of the features described in more detail can be essential to the invention.

In der einzigen Figur ist schematisch die Wirkweise des erfindungsmäßen Verfahrens und der Vorrichtung als Beispiel aufgezeigt.The mode of operation of the method and the device according to the invention is shown schematically as an example in the single figure.

Die Figur zeigt schematisch, wie ein Pendel 1 in einem nicht eingezeichneten Fahrzeug befestigt ist. Das Pendel 1 ist um die Fahrzeugquerrichtung Q pendelnd aufgehängt.The figure shows schematically how a pendulum 1 is mounted in a vehicle, not shown. The pendulum 1 is suspended in an oscillating manner about the transverse direction Q of the vehicle.

In diesem konkreten Beispiel fährt das Fahrzeug über eine Bodenunebenheit 2 mit einer konstanten Geschwindigkeit. Die Bodenunebenheit 2 verursacht eine kurzzeitige Neigung des Fahrzeuges um die Fahrzeugquerachse Q, sodass die Fahrzeuglängsachse L nicht mehr parallel zum (in diesem Falle horizontalen) Boden 3 ist. Die Fahrzeuglängsachse L neigt sich daher kurzfristig, während das Fahrzeug über die Bodenunebenheit 2 fährt.In this specific example, the vehicle drives over a bump in the ground 2 at a constant speed. The unevenness of the ground 2 causes the vehicle to tilt briefly about the transverse axis Q of the vehicle, so that the longitudinal axis L of the vehicle is no longer parallel to the ground 3 (horizontal in this case). The longitudinal axis L of the vehicle therefore inclines for a short time while the vehicle is driving over the uneven ground 2 .

Beim Überfahren der Bodenunebenheit entstehen Schwingungen auf das Fahrzeug, die in Form vom Körperbelastungs-Kräfte auf einen Fahrzeuginsassen übertragen werden. Diese Körperbelastungs-Kräfte haben einen horizontalen Anteil K (in diesem Fall nur in Fahrzeugfahrtrichtung eingezeichnet) bzw. einen Anteil, der in Fahrzeuglängsrichtung L ausgerichtet ist. Ohne einen Eingriff in eine Längsdynamiksteuervorrichtung müsse der Fahrzeuginsasse diesen horizontalen Anteil K durch seine Muskelkraft, beispielsweise seine Nackenmuskulatur, ausgleichen. Die Kugel am Pendel 1 verhält sich dabei, wie ein Kopf eines Fahrzeuginsassen, weshalb diese repräsentativ für einen Fahrzeuginsassen-Kopf dient.When driving over uneven ground, vibrations occur in the vehicle, which are transmitted to a vehicle occupant in the form of physical stress forces. These body stress forces have a horizontal component K (in this case only shown in the direction of travel of the vehicle) or a component that is aligned in the longitudinal direction L of the vehicle. Without intervening in a longitudinal dynamics control device, the vehicle occupant would have to compensate for this horizontal portion K with his muscular strength, for example his neck muscles. The ball on the pendulum 1 behaves like a head of a vehicle occupant, which is why it is used as a representative of a vehicle occupant's head.

Um den Komfort des Fahrzeuginsassen zu verbessern und zu verhindern, dass dieser den genannten horizontalen Anteil K mit dessen Muskelkraft ausgleichen muss, ist ein Neigungs- bzw. Beschleunigungssensor 4 am Pendel vorgesehen, der jegliche Schwingungen bzw. Winkelveränderungen bzw. Bewegungen des Pendels um die Fahrzeugquerachse Q erfasst.In order to improve the comfort of the vehicle occupants and to prevent them having to compensate for said horizontal component K with their muscle power, an inclination or acceleration sensor 4 is provided on the pendulum, which detects any oscillations or angle changes gene or movements of the pendulum around the vehicle transverse axis Q recorded.

Wird eine solche kurzzeitige Bewegung bzw. Winkeländerung des Pendels 1 erfasst, so ist es vorgesehen, dass eine nicht eingezeichnete Längsdynamiksteuervorrichtung, wie insbesondere einen elektrischen Antrieb des Fahrzeuges, ansteuert und Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgänge als Reaktion auf die Erfasste Pendelbewegung eingeleitet werden. Diese Brems- bzw. Beschleunigungsvorgänge werden dabei derart durchgeführt, dass die Pendelbewegung bzw. die Winkeländerung zumindest verringert wird. Idealerweise wird die Pendelbewegung bzw. die Winkeländerung des Pendels dadurch vollständig verhindert, wobei sichergestellt wird, dass zwischen dem Pendel 1 und der Fahrzeuglängsrichtung L stets ein rechter Winkel y eingestellt bleibt. Ist nämlich ein solcher rechter Winkel y vorhanden, so wirken keine horizontalen Kräfte K auf das Pendel 1 und auch nicht auf den Fahrzeuginsassen, denn diese sind kompensiert durch den Brems- bzw. Beschleunigungsvorgang.If such a brief movement or change in angle of pendulum 1 is detected, it is provided that a longitudinal dynamics control device (not shown), such as in particular an electric drive of the vehicle, controls and acceleration or braking processes are initiated as a reaction to the detected pendulum movement. These braking or acceleration processes are carried out in such a way that the pendulum movement or the change in angle is at least reduced. Ideally, this completely prevents the pendulum movement or the change in angle of the pendulum, while ensuring that a right angle y always remains between the pendulum 1 and the longitudinal direction L of the vehicle. If such a right angle y is present, then no horizontal forces K act on the pendulum 1 or on the vehicle occupants, because these are compensated for by the braking or acceleration process.

Die Steuerung kann so gestaltet sein, dass ein Fahrzeuginsasse selbst den Grad bzw. das Maß an einer Kompensation der horizontal wirkenden Anteile K der Körperbelastungs-Kräfte einstellen kann.The controller can be designed in such a way that a vehicle occupant can set the degree or the extent of a compensation for the horizontally acting components K of the body load forces.

Ein solches Konstanthalten der Pendelbewegung kann softwaretechnisch beispielsweise durch ein PID-Regelglied durchgeführt werden.Keeping the oscillating movement constant in this way can be carried out using software, for example by a PID control element.

Somit kann der Fahrkomfort für einen Fahrzeuginsassen vorteilhaft verbessert werden.Thus, the driving comfort for a vehicle occupant can be advantageously improved.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102012219253 A1 [0001, 0004]DE 102012219253 A1 [0001, 0004]

Claims (10)

Komfortverbesserungsvorrichtung in einem Fahrzeug zur Verminderung von auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden, durch Straßenunebenheiten (2) hervorgerufenen Körperbelastungs-Kräften mit einer Steuereinheit zur Steuerung mindestens einer Längsdynamiksteuervorrichtung, die derart ausgestaltet ist, dass durch sie ein horizontal wirkender Anteil (K) der Körperbelastungs-Kräfte zumindest verringert wird, dadurch gekennzeichnet dass, die Vorrichtung ein am Fahrzeug angeordnetes Pendel (1) umfasst, das um eine Achse parallel zur Fahrzeugquerrichtung (Q) pendelbar ist, wobei das Pendel (1) derart ausgebildet ist, dass dieses ohne einen horizontal wirkenden Anteil (K) der Körperbelastungs-Kräfte in einem rechten Winkel (y) zur Fahrzeuglängsrichtung (L) ausgerichtet ist, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit (4) zum Erfassen einer kurzzeitigen Abweichung des rechten Winkels (y) des Pendels (1) von der Fahrzeuglängsachse (L) umfasst und wobei die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass diese in Abhängigkeit der erfassten Abweichung eine Längsdynamiksteuervorrichtung steuert, sodass der horizontal wirkende Anteil (K) der Körperbelastungs-Kraft zumindest verringert wird und eine Pendelbewegung zumindest verringert wird.Comfort improvement device in a vehicle for reducing body stress forces acting on a vehicle occupant and caused by road bumps (2), with a control unit for controlling at least one longitudinal dynamics control device, which is designed in such a way that it uses a horizontally acting component (K) of the body stress forces at least is reduced, characterized in that the device comprises a pendulum (1) which is arranged on the vehicle and which can be oscillated about an axis parallel to the transverse direction (Q) of the vehicle, the pendulum (1) being designed in such a way that it can be operated without a horizontally acting component ( K) of the body stress forces is aligned at a right angle (y) to the vehicle longitudinal direction (L), the device having a sensor unit (4) for detecting a brief deviation of the right angle (y) of the pendulum (1) from the vehicle longitudinal axis (L ) and wherein the control unit is designed such that it controls a longitudinal dynamics control device depending on the detected deviation, so that the horizontally acting component (K) of the body load force is at least reduced and a pendulum movement is at least reduced. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinheit (4) zumindest ein Neigungssensor und/oder ein Beschleunigungssensor ist.device after claim 1 , wherein the sensor unit (4) is at least one inclination sensor and/or an acceleration sensor. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein erster Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor am Pendel (1) angeordnet ist und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Längsdynamiksteuervorrichtung in Abhängigkeit der erfassten Abweichung derart anzusteuern, dass der rechte Winkel (y) zwischen dem Pendel (1) und der Fahrzeuglängsachse (L) konstant gehalten ist oder die erfasste Abweichung zumindest verringert wird.device after claim 2 , wherein a first inclination sensor and/or acceleration sensor is arranged on the pendulum (1) and wherein the control unit is designed to control the longitudinal dynamics control device depending on the detected deviation in such a way that the right angle (y) between the pendulum (1) and the longitudinal axis of the vehicle ( L) is kept constant or the detected deviation is at least reduced. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüchen 2 oder 3, wobei ein zweiter Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor fest an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist zum Erfassen einer kurzzeitigen Winkeländerung des Fahrzeugaufbaus gegenüber einer Horizontalen (3) und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Längsdynamiksteuervorrichtung derart anzusteuern, dass die durch den ersten Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor erfasste Abweichung zumindest annähernd gleichgroß ist wie die vom zweiten Neigungssensors und/oder Beschleunigungssensor erfasste Winkeländerung oder dass die erfasste Abweichung zwischen den beiden Sensordaten zumindest verringert wird.Device according to any of the preceding claims 2 or 3 , wherein a second inclination sensor and/or acceleration sensor is fixedly arranged on the vehicle body for detecting a brief change in the angle of the vehicle body relative to a horizontal (3) and wherein the control unit is designed to control the longitudinal dynamics control device in such a way that the first inclination sensor and/or acceleration sensor detected deviation is at least approximately the same as the angle change detected by the second inclination sensor and/or acceleration sensor or that the detected deviation between the two sensor data is at least reduced. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, umfassend eine Nutzerschnittstelle, welche derart mit der Steuereinheit zusammenhängt, dass das Maß der Kompensation des horizontal wirkenden Anteils (K) der Körperbelastungs-Kräfte von einem Fahrzeugnutzer einstellbar ist.Apparatus according to any one of the preceding claims, comprising a user interface associated with the control unit such that the degree of compensation for the horizontally acting portion (K) of the body loading forces is adjustable by a vehicle user. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuereinheit ein PID-Regelglied zum Konstanthalten des rechten Winkels (y) des Pendels (1) zur Fahrzeuglängsachse und/oder zum Konstanthalten der erfassten Abweichung der Neigungssensoren und/oder Beschleunigungssensoren umfasst.Device according to any of the preceding claims 2 until 5 , wherein the control unit comprises a PID control element for keeping constant the right angle (y) of the pendulum (1) to the longitudinal axis of the vehicle and/or for keeping the detected deviation of the inclination sensors and/or acceleration sensors constant. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Längsdynamiksteuervorrichtung ein Antriebssteuersystem und/oder ein Bremssteuersystem ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the longitudinal dynamics control device is a drive control system and/or a brake control system. Verfahren zur Kompensation eines horizontal wirkenden Anteils (K) einer Körperbelastungs-Kraft in einem Fahrzeug bei kurzzeitiger Neigungsänderung der Fahrzeuglängsachse gegenüber einer Horizontalen (3), wobei das Verfahren mittels einer Vorrichtung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, durchgeführt wird, umfassend folgende Schritte: - Erfassen einer konstanten Geschwindigkeit des Fahrzeuges; - Erfassen einer kurzzeitigen Abweichung vom Pendel (1) zur Fahrzeuglängsrichtung (L) vom rechten Winkel (y) mittels zumindest einer Sensoreinheit (4) sowie anschließendes - Ansteuern einer Längsdynamiksteuervorrichtung des Fahrzeuges durch eine Steuereinheit, derart, dass der horizontal wirkende Anteil (K) einer Körperbelastungs-Kraft zumindest verringert wird und eine Pendelbewegung zumindest verringert wird.Method for compensating for a horizontally acting component (K) of a body load force in a vehicle in the event of a brief change in inclination of the vehicle's longitudinal axis relative to a horizontal (3), the method using a device which is designed according to one of Claims 1 until 7 is designed, is carried out, comprising the following steps: - detecting a constant speed of the vehicle; - Detecting a brief deviation of the pendulum (1) to the vehicle longitudinal direction (L) from the right angle (y) by means of at least one sensor unit (4) and then - activating a longitudinal dynamics control device of the vehicle by a control unit in such a way that the horizontally acting component (K) a body loading force is at least reduced and pendulum movement is at least reduced. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Längsdynamiksteuervorrichtung ein Antriebssteuersystem und/oder ein Bremssteuersystem ist, wobei ein Brems- und/oder Beschleunigungsvorgang durchgeführt wird.procedure after claim 8 , wherein the longitudinal dynamics control device is a drive control system and/or a brake control system, wherein a braking and/or acceleration process is performed. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Längsdynamiksteuervorrichtung derart angesteuert wird, dass der rechte Winkel (y) des Pendels (1) zur Fahrzeuglängsachse (L) konstant gehalten wird oder dass die durch den ersten Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor erfasste Abweichung zumindest annähernd gleichgroß ist wie die vom zweiten Neigungssensors und/oder Beschleunigungssensor erfasste Winkeländerung oder die erfasste Abweichung zwischen den beiden Sensordaten zumindest verringert wird.procedure after claim 8 or 9 , wherein the longitudinal dynamics control device is controlled in such a way that the right angle (y) of the pendulum (1) to the vehicle longitudinal axis (L) is kept constant or that the deviation detected by the first inclination sensor and/or acceleration sensor is at least approximately the same as that of the second inclination sensor and/or acceleration sensor detected angle change or the detected deviation between the two sensor data is at least reduced.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102004038657A1 (en) 2004-08-09 2006-02-23 Bomag Gmbh Device and method for determining an acceleration-independent inclination angle
US7873458B2 (en) 2006-01-09 2011-01-18 Stephen Todd Device for measuring incline under acceleration
DE102012219253A1 (en) 2012-10-22 2014-04-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Comfort-enhancement device for use in motor car, has sensor device for detecting horizontally working portion of body burden forces, and control unit for controlling dynamics control device such that working portion is compensated

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