DE112017000979T5

DE112017000979T5 - System und Verfahren zur Steuerung von Dämpfern eines aktiven Radaufhängungssystems

Info

Publication number: DE112017000979T5
Application number: DE112017000979.0T
Authority: DE
Inventors: Bert VANDERSMISSEN; Christophe Lauwerys; Kristoff Six; Koenraad Reybrouck
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-12-06
Also published as: US20170240017A1; WO2017147406A1; CN108698464A

Abstract

Es werden ein Steuersystem und ein Verfahren zur Steuerung einer aktiven Radaufhängung und eines Niveauregulierungssystems für ein Kraftfahrzeug offenbart. Das Steuersystem kann ein Schätzungs-, ein Steuerungs- und ein Managementmodul umfassen. Das Schätzungsmodul verarbeitet gemessene Signale, die von verschiedenen Komponenten und Sensoren des Fahrzeugs hinsichtlich modaler Verlagerungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erhalten werden, und berechnet abgeleitete Signale, die als Eingaben in das Steuerungsmodul verwendet werden. Das Steuerungsmodul berechnet die gewünschte Dämpfungskraft für jeden aktiven Dämpfer basierend auf Bewegungen der Fahrzeugkarosserie und -räder. Das Managementmodul überträgt die gewünschte aktive Dämpferkraft in einen angemessenen Satz von Steuersignalen zur Steuerung jedes aktiven Dämpfers. Diese Schritte werden für jeden aktiven Dämpfer des Fahrzeugs zur Steuerung jedes Dämpfers in Echtzeit durchgeführt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 23. Februar 2017 eingereichten US-Gebrauchsmusterpatentanmeldung Nr. 15/440,059 und beansprucht auch die Priorität der am 24. Februar 2016 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/299,300 . Auf die Offenbarungen der obigen Anmeldungen wird hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein aktives Radaufhängungssystem und insbesondere auf verschiedene Ausführungsformen aktiver Radaufhängungssysteme, die ein Niveauregulierungssystem in Verbindung mit dem aktiven Radaufhängungssystem enthalten.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereit, wobei es sich nicht zwangsweise um den Stand der Technik handelt.
Radaufhängungssysteme werden zum Ausfiltern oder Isolieren der Karosserie (des gefederten Teils) des Fahrzeugs von den Rädern und Achsen (dem ungefederten Teil) des Fahrzeugs, wenn sich das Fahrzeug über vertikale Straßenoberflächenunregelmäßigkeiten fortbewegt sowie zur Steuerung der Karosserie- und Radbewegung vorgesehen. Darüber hinaus werden Radaufhängungssysteme auch zur Aufrechterhaltung einer durchschnittlichen Fahrzeuglage zur Förderung einer verbesserten Stabilität des Fahrzeugs während des Manövrierens verwendet. Das typische passive Radaufhängungssystem umfasst eine Feder und eine Dämpfungsvorrichtung parallel zur Feder, die zwischen dem gefederten Teil und dem ungefederten Teil des Fahrzeugs positioniert sind.
Hydraulische Aktuatoren, wie z. B. Stoßdämpfer und/oder Federbeine, werden in Verbindung mit herkömmlichen passiven Radaufhängungssystemen zum Absorbieren unerwünschter Vibration, die während des Fahrens auftritt, verwendet. Hydraulische Aktuatoren umfassen zum Absorbieren dieser unerwünschten Vibration einen Kolben, der in einem Druckzylinder des hydraulischen Aktuators positioniert ist. Der Kolben ist durch eine Kolbenstange mit dem ungefederten Teil bzw. der Radaufhängung oder dem gefederten Teil bzw. der Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Das Druckrohr ist mit dem jeweils anderen Teil - dem ungefederten Teil oder dem gefederten Teil - des Fahrzeugs verbunden. Da der Kolben zur Beschränkung des Dämpfungsfluidstroms innerhalb der Arbeitskammer des hydraulischen Aktuators bei Verlagerung des Kolbens innerhalb des Druckzylinders in der Lage ist, ist der hydraulische Aktuator zur Erzeugung einer Dämpfungskraft, die der Vibration der Radaufhängung entgegenwirkt, in der Lage. Je größer das Ausmaß der Beschränkung des Dämpfungsfluids innerhalb der Arbeitskammer durch den Kolben, desto größer sind die Dämpfungskräfte, die durch den hydraulischen Aktuator erzeugt werden.
In den letzten Jahren ist das Interesse an Radaufhängungssystemen für Kraftfahrzeuge, die gegenüber herkömmlichen passiven Radaufhängungssystemen einen verbesserten Komfort und eine verbesserte Fahrdynamik bieten, erheblich gestiegen. Allgemein werden derartige Verbesserungen durch den Einsatz eines „intelligenten“ Radaufhängungssystems, das zur elektronischen Steuerung der durch die hydraulischen Aktuatoren erzeugten Radaufhängungskräfte in der Lage ist, erzielt.
Bei der Erzielung des idealen „intelligenten“ Radaufhängungssystems sind verschiedene Grade mit der Bezeichnung semiaktives oder vollaktives Radaufhängungssystem möglich. Einige Systeme steuern und erzeugen Dämpfungskräfte basierend auf den der Bewegung des Kolbens entgegenwirkenden dynamischen Kräften. Andere Systeme steuern und erzeugen Dämpfungskräfte basierend auf den statischen oder sich langsam ändernden dynamischen Kräften, die unabhängig von der Geschwindigkeit des Kolbens in dem Druckrohr auf den Kolben wirken. Andere, ausgefeiltere Systeme können variable Dämpfungskräfte während Ausfederungs- und Einfederungsbewegungen des hydraulischen Aktuators unabhängig von der Position und Bewegung des Kolbens in dem Druckrohr erzeugen.
Darüber hinaus besteht ein Bedarf an fortschrittlicheren und intelligenteren Steuersystemen zur Steuerung eines aktiven Radaufhängungssystems eines Fahrzeugs in Echtzeit. Insbesondere besteht wachsender Bedarf an einem Steuersystem für ein aktives Radaufhängungssystem, das eine große Vielzahl von Echtzeit-Eingaben hinsichtlich modaler Verlagerungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen für sowohl Wank-, Hub- als auch Nickbewegungen, die bei einem Fahrzeug auftreten, überwachen kann, und zur Erzeugung geeigneter Steuersignale für jedem der Dämpfer unabhängig zugeordnete CVSA-Ventile (CVSA - Continuously Variable Solenoid Actuator; stufenlos verstellbarer elektromagnetischer Aktuator).
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres gesamten Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein aktives Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug mehrere aktive Dämpfer und mehrere Sensoren zur Bereitstellung von Informationen über Betriebszustände des Fahrzeugs aufweist. Das System kann ein Schätzungsmodul, ein Steuerungsmodul und ein Managementmodul umfassen. Das Schätzungsmodul kann dazu konfiguriert sein, Eingaben von den mehreren Sensoren zu empfangen und mehrere erste Ausgaben, darunter unterschiedliche Karosseriebeschleunigungen während des Betriebs des Fahrzeugs, zu erzeugen. Das Steuerungsmodul kann mit dem Schätzungsmodul in Verbindung stehen und kann dazu konfiguriert sein, die mehreren ersten Ausgaben von dem Schätzungsmodul zu empfangen und mehrere zweite Ausgabesignale zur Steuerung der aktiven Dämpfer zu erzeugen. Das Managementmodul kann dazu konfiguriert sein, die zweiten Ausgaben zu empfangen und Aktuatorsignale, die auf jeden der mehreren aktiven Dämpfer anzuwenden sind, zu berechnen.
Bei einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Offenbarung auf ein aktives Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug gerichtet sein, das vier aktive Dämpfer und mehrere Sensoren zur Bereitstellung von Informationen über mehrere Zustände des Fahrzeugs aufweist. Das System kann ein Schätzungsmodul, optional ein Steuerungsmodul und optional ein Managementmodul umfassen. Das Schätzungsmodul kann dazu konfiguriert sein, Eingaben von den mehreren Sensoren zu empfangen und mehrere erste Ausgaben hinsichtlich mit dem Betrieb des Fahrzeugs in Zusammenhang stehender Beschleunigungen zu erzeugen. Das Steuerungsmodul kann mit dem Schätzungsmodul in Verbindung stehen und kann dazu konfiguriert sein, die mehreren ersten Ausgaben von dem Schätzungsmodul zu empfangen und mehrere zweite Ausgabesignale zur Steuerung der aktiven Dämpfer zu erzeugen. Das Managementmodul kann dazu konfiguriert sein, die zweiten Ausgaben zu empfangen und Aktuatorsignale, die auf jeden der mehreren aktiven Dämpfer anzuwenden sind, zu berechnen. Das Managementmodul kann optional ein individuelles Managementmoduluntersystem für jeden aktiven Dämpfer umfassen. Jedes Managementmoduluntersystem kann optional eine erste Nachschlagetabelle für Ventilsteuerwerte zur dahingehenden Steuerung mindestens eines Ventils, das jedem der aktiven Dämpfer zugeordnet ist, einen Sport-Betriebsmodus für die aktiven Dämpfer zu implementieren, und optional eine zweite Nachschlagetabelle umfassen. Die zweite Nachschlagetabelle kann für Ventilsteuerwerte zur dahingehenden Steuerung mindestens eines Ventils, das jedem der aktiven Dämpfer zugeordnet ist, einen Touring-Betriebsmodus für die aktiven Dämpfer zu implementieren, vorgesehen sein.
Bei noch einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Bildung eines aktiven Radaufhängungssystems für ein Fahrzeug gerichtet sein, wobei das Verfahren mehrere aktive Dämpfer und mehrere Sensoren zur Bereitstellung von Informationen über Betriebszustände des Fahrzeugs aufweist. Das Verfahren kann Verwenden eines Schätzungsmoduls und optional eines Steuerungsmoduls und optional eines Managementmoduls umfassen. Das Schätzungsmodul kann dazu konfiguriert sein, Eingaben von den mehreren Sensoren zu empfangen und mehrere erste Ausgaben, darunter unterschiedliche Karosseriebeschleunigungen während des Betriebs des Fahrzeugs, zu erzeugen. Das Steuerungsmodul kann dazu konfiguriert sein, mit dem Schätzungsmodul in Verbindung zu stehen und die mehreren ersten Ausgaben von dem Schätzungsmodul zu empfangen und mehrere zweite Ausgabesignale zur Steuerung der aktiven Dämpfer zu erzeugen. Das Managementmodul kann dazu konfiguriert sein, die zweiten Ausgaben zu empfangen und Aktuatorsignale, die auf jeden der mehreren aktiven Dämpfer anzuwenden sind, zu berechnen.
Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hier bereitgestellten Beschreibung hervor. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen lediglich der Veranschaulichung dienen und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das das Niveauregulierungssystem und das aktive Radaufhängungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
2 ist eine schematische Ansicht einer der Eckanordnungen, die den in 1 dargestellten hydraulischen Aktuator umfasst, die die Komponenten des hydraulischen Aktuators darstellt;
3 ist eine schematische Ansicht der Strömungsverbindung zwischen dem hydraulischen Aktuator für das aktive Radaufhängungssystem und das Niveauregulierungssystem;
4 ist eine schematische Ansicht einer Eckanordnung, die einen hydraulischen Aktuator gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst;
5 ist ein detailliertes Schemadiagramm einer Ausführungsform eines Aktuatorsystems der vorliegenden Offenbarung, das dazu konfiguriert ist, an einer Achse eines Fahrzeugs angeordnet zu werden, und von einem Motor und einem Paar Pumpen, die Fluid zu ansonsten unabhängigen Aktuatoruntersystemen zuführen, Gebrauch macht;
6 ist ein detailliertes Schemadiagramm einer Ausführungsform des Steuerungsmoduls von 5;
7 ist ein detailliertes Schemadiagramm einer Ausführungsform des Managementmoduls von 6, das veranschaulicht, dass das Managementmodul in diesem Beispiel aus vier unabhängigen Managementmoduluntersystemen zusammengesetzt ist, die jeweils einzeln einem bestimmten der Dämpfer zugeordnet sind; und
8 ist ein detailliertes Schemadiagramm einer Ausführungsform eines der Managementmoduluntersysteme, das die verschiedenen Nachschlagetabellen, die von dem Untersystem verwendet werden, darstellt.
Über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg geben übereinstimmende Bezugszahlen übereinstimmende Teile an.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden nun beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen umfassender beschrieben.
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. In 1 wird ein ein Radaufhängungssystem enthaltendes Fahrzeug gezeigt, das ein Radaufhängungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist und allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet wird. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Hinterradaufhängung 12, eine Vorderradaufhängung 14 und eine Karosserie 16. Die Hinterradaufhängung 12 weist eine sich quer erstreckende Hinterachsanordnung (nicht gezeigt) auf, die dazu ausgeführt ist, die Hinterräder 18 des Fahrzeugs funktionell zu stützen. Die Hinterachsanordnung ist durch ein Paar Eckanordnungen 20, die ein Paar Stoßdämpfer 22 umfassen, und ein Paar Schraubenfedern 24 mit der Karosserie 16 wirkverbunden. Gleichermaßen umfasst die Vorderradaufhängung 14 eine sich quer erstreckende Vorderachsanordnung (nicht gezeigt) zum funktionellen Stützen der Vorderräder 26 des Fahrzeugs. Die Vorderachsanordnung ist durch ein zweites Paar Eckanordnungen 28, die ein Paar Stoßdämpfer 30 umfassen, und durch ein Paar Schraubenfedern 32 mit der Karosserie 16 wirkverbunden. Die Stoßdämpfer 22 und 30 dienen der Dämpfung der Relativbewegung des ungefederten Teils (d. h. der Vorder- und Hinterachsaufhängung 12 bzw. 14) und des gefederten Teils (d. h. der Karosserie 16) des Fahrzeugs 10. Obgleich das Fahrzeug 10 als ein Personenkraftwagen mit einer Vorder- und einer Hinterachsanordnung dargestellt worden ist, können die Stoßdämpfer 22 und 30 auch mit anderen Fahrzeugarten und/oder bei anderen Anwendungsarten, wie z. B. unabhängige Vorder- und/oder unabhängige Hinterachsaufhängungssysteme enthaltenden Fahrzeugen, verwendet werden. Weiterhin soll der Begriff „Stoßdämpfer“, so wie er hier verwendet wird, Dämpfer im Allgemeinen bedeuten und umfasst somit Federbeine. Des Weiteren liegt es, obgleich die Vorderradaufhängung 14 in der Darstellung ein Paar Federbeine oder Stoßdämpfer 30 aufweist, im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, dass die Hinterradaufhängung 12 ein Paar Federbeine oder Stoßdämpfer 30 enthält, sollte dies gewünscht sein. Wie in 1 dargestellt wird, ist der Stoßdämpfer 22 von der Feder 24 getrennt. Bei dieser Konfiguration ist der einstellbare Federsitz zwischen dem gefederten und dem ungefederten Teil des Fahrzeugs angeordnet. Des Weiteren können der Stoßdämpfer 22 und die Feder 24 durch Eckanordnungen 28 ersetzt werden.
Mit Bezug auf 2 wird die vordere Eckanordnung 28 für das Fahrzeug 10 genauer dargestellt. Die Karosserie 16 definiert einen Blech des Fahrzeugs 10 umfassenden Stoßdämpferdom 34, in dem eine Federbeinanordnung 36 befestigt ist, die eine Teleskopvorrichtung in Form des Stoßdämpfers 30, eine Schraubenfeder 32, eine obere Befestigungsanordnung 38 und einen Achsschenkel 40, der Teil einer Radanordnung ist, umfasst. Die Federbeinanordnung 36 einschließlich des Stoßdämpfers 30, der Schraubenfeder 32 und der oberen Befestigungsanordnung 38 sind unter Verwendung des Stoßdämpferdoms 34 am Fahrzeug 10 angebracht. Die obere Befestigungsanordnung 38, ein Teil des gefederten Teils des Fahrzeugs, umfasst eine obere Befestigung 42, eine Lageranordnung 44 und einen oberen Federsitz 46. Die obere Befestigung 42 umfasst einen integral geformten Körper und ein starres Körperglied, das in der Regel aus gestanztem Stahl hergestellt ist. Die obere Befestigungsanordnung 38 ist durch Schrauben 48 an dem Stoßdämpferdom 34 befestigt. Die Lageranordnung 44 ist in dem geformten Körper der oberen Befestigung 42 dahingehend kraftschlüssig eingepasst, derart in der oberen Befestigung 42 zu sitzen, dass eine Seite der Lageranordnung 44 bezüglich der oberen Befestigung 42 und des Stoßdämpferdoms 34 fixiert ist. Die zweite Seite der Lageranordnung 44 dreht sich ungehindert bezüglich der ersten Seite der Lageranordnung 44, der oberen Befestigung 42 und des Stoßdämpferdoms 34.
Die sich ungehindert drehende Seite der Lageranordnung 44 trägt den oberen Federsitz 46, der in dem Außendurchmesser der Lageranordnung 44 mit einer Spielpassung aufgenommen ist. Ein elastomerer Einfederungsanschlag 50 ist zwischen dem oberen Federsitz 46 und dem Stoßfänger 30 angeordnet. Der elastomere Einfederungsanschlag 50 umfasst ein elastomeres Material, das durch eine Kunststoffschmutzabdeckung 52 geschützt wird.
Eine hydraulisch einstellbare untere Federsitzanordnung 56, die Teil des ungefederten Teils des Fahrzeugs ist, ist an dem Stoßdämpfer 30 und der Schraubenfeder 32 angebracht. Die Schraubenfeder 32 ist zwischen dem oberen Federsitz 46 und der unteren Federsitzanordnung 56 dahingehend angeordnet, die Karosserie 16 von der Vorderradaufhängung 14 zu isolieren. Obgleich in 2 der Stoßdämpfer 30 dargestellt wird, versteht sich, dass der Stoßdämpfer 22 auch die hier für den Stoßdämpfer 30 beschriebenen Merkmale umfassen kann.
Vor dem Einbau der Federbeinanordnung 36 in das Fahrzeug 10 wird die Vormontage der Federbeinanordnung 36 durchgeführt. Der elastomere Einfederungsanschlag 50 und die Kunststoffschmutzabdeckung 52 werden mit dem Stoßdämpfer 30 verbaut. Die Schraubenfeder 32 wird über dem Stoßdämpfer 30 montiert und in der unteren Federsitzanordnung 56 positioniert. Der obere Federsitz 46 wird an den Stoßdämpfer 30 montiert und bezüglich der Schraubenfeder 32 korrekt positioniert. Die Lageranordnung 44 wird auf dem oberen Federsitz 46 positioniert, und die obere Befestigung 42 wird auf der Lageranordnung 44 positioniert. Die gesamte Anordnung wird in einer Montagemaschine positioniert, die die Schraubenfeder 32 derart zusammendrückt, dass sich das Ende des Stoßdämpfers 30 durch eine in der oberen Befestigungsanordnung 38 positionierte Bohrung hindurch erstreckt. Eine Haltemutter 58 wird an dem Ende des Stoßdämpfers 30 zum Sichern des Zusammenbaus der Federbeinanordnung 36 aufgeschraubt.
Die obere Befestigung 42 ist als eine identische Komponente für die rechte und die linke Seite des Fahrzeugs konstruiert, hat jedoch bezüglich des Stoßdämpfers 30 und seiner zugehörigen Halterungen bei Platzierung auf der rechten oder der linken Seite des Fahrzeugs eine andere Ausrichtung.
Die hydraulisch einstellbare Federsitzanordnung 56 umfasst eine Innengehäuseanordnung 60, die an dem Stoßdämpfer 30 angebracht ist, und eine Außengehäuseanordnung 62, die sowohl an dem Stoßdämpfer 30 als auch der Schraubenfeder 32 angebracht ist. Die Innengehäuseanordnung 60 und die Außengehäuseanordnung 62 definieren eine Fluidkammer 64. Wenn Fluid in die Fluidkammer 64 eingefüllt wird, bewegt sich die Außengehäuseanordnung 62 nach oben entlang dem Stoßdämpfer 30, wie in 2 dargestellt wird. Diese Bewegung hebt die Fahrzeugkarosserie 16 bezüglich der Vorderradaufhängung 14 an. Wenn Fluid aus der Fluidkammer 64 entfernt wird, bewegt sich die Außengehäuseanordnung 62 nach unten entlang dem Stoßdämpfer 30, wie in 2 dargestellt wird. Diese Bewegung senkt die Fahrzeugkarosserie 16 bezüglich der Vorderradaufhängung 14 ab. Die Fluidkammer 64 steht mit dem Stoßdämpfer 30 in Strömungsverbindung, wie im Folgenden beschrieben wird.
Der Stoßdämpfer 30 ist ein Stoßdämpfer mit einer Einrohrkonstruktion, der ein Druckrohr 70, eine Kolbenanordnung 72 und eine Kolbenstange 74 umfasst.
Das Druckrohr 70 definiert eine Fluidkammer 76. Die Kolbenanordnung 72 ist verschiebbar in dem Druckrohr 70 angeordnet und unterteilt die Fluidkammer 76 in eine obere Arbeitskammer 78 und eine untere Arbeitskammer 80. Eine Dichtung ist zwischen der Kolbenanordnung 72 und dem Druckrohr 70 angeordnet, um eine Gleitbewegung der Kolbenanordnung 72 bezüglich des Druckrohrs 70 ohne die Erzeugung von übermäßigen Reibkräften sowie eine Abdichtung der oberen Arbeitskammer 78 von der unteren Arbeitskammer 80 zu gestatten. Die Kolbenstange 74 ist an der Kolbenanordnung 72 befestigt und erstreckt sich durch die obere Arbeitskammer 78 und durch eine obere Endkappe 82, die das obere Ende des Druckrohrs 70 verschließt. Ein Dichtungssystem dichtet die Grenzfläche zwischen der oberen Endkappe 82, dem Druckrohr 70 und der Kolbenstange 74 ab. Das der Kolbenanordnung 72 gegenüberliegende Ende der Kolbenstange 74 ist dazu ausgeführt, an der gefederten Masse oder der ungefederten Masse des Fahrzeugs 10 gesichert zu werden. Ein Ventilsystem in der Kolbenanordnung 72 steuert die Fluidbewegung zwischen der oberen Arbeitskammer 78 und der unteren Arbeitskammer 80 während der Bewegung der Kolbenanordnung 72 in dem Druckrohr 70. Da sich die Kolbenstange 74 nur durch die obere Arbeitskammer 78 und nicht die untere Arbeitskammer 80 erstreckt, bewirkt eine Bewegung der Kolbenanordnung 72 bezüglich des Druckohrs 70 eine Differenz bei der Menge an Fluid, das in der oberen Arbeitskammer 78 verdrängt wird, und der Menge an Fluid, das in der unteren Arbeitskammer 80 verdrängt wird. Die Differenz bei der Menge an verdrängtem Fluid ist als das „Stangenvolumen“ bekannt und ihr wird durch die Verwendung eines Schwimmkolbens 84 Rechnung getragen, wie in der Technik allseits bekannt ist. Eine Endkappe 86 dichtet das Ende des Druckrohrs 70 ab.
Mit Bezug auf 3 umfasst eine Hydraulikaktuatoranordnung 90, die auch als ein „Powerpack“ benannt werden kann und hier als „Powerpack 90“ bezeichnet wird, einen Stoßdämpfer 30, ein Niederdruckspeicheruntersystem 92, ein oder mehrere Druckteileruntersysteme 94 und ein Strömungsteileruntersystem 100.
Das Niederdruckspeicheruntersystem 92 umfasst einen Niederdruckspeicher 110, ein erstes Rückschlagventil 112 und ein zweites Rückschlagventil 114. Das erste Rückschlagventil 112 gestattet einen Fluidstrom von dem Niederdruckspeicher 110 zur oberen Arbeitskammer 78, untersagt jedoch einen Fluidstrom von der oberen Arbeitskammer 78 zum Niederdruckspeicher 110. Das zweite Rückschlagventil 114 gestattet einen Fluidstrom vom Niederdruckspeicher 110 zur unteren Arbeitskammer 80, untersagt jedoch einen Fluidstrom von der unteren Arbeitskammer 80 zum Niederdruckspeicher 110. Der Niederdruckspeicher 110 ist mit einem Paar Druckbegrenzungsventilen 116, dem einen oder den mehreren Druckteileruntersystemen 94 und dem Strömungsteileruntersystem 100 verbunden.
Die beiden Druckteileruntersysteme 94, die in 3 dargestellt werden, umfassen ein Ausfederungsdruckteileruntersystem 94 (das obere Druckteileruntersystem) und ein Einfederungsdruckteileruntersystem 94 (das untere Druckteileruntersystem). Jedes Druckteileruntersystem 94 umfasst eine gesteuerte Drossel 120. Im Ausfederungsdruckteileruntersystem 94 ist die gesteuerte Drossel 120 zwischen der oberen Arbeitskammer 78 und dem Strömungsteileruntersystem 100 und zwischen der oberen Arbeitskammer 78 und dem Niederdruckspeicher 110 positioniert. Bei dem Einfederungsdruckteileruntersystem 94 ist die gesteuerte Drossel 120 zwischen der unteren Arbeitskammer 80 und dem Strömungsteileruntersystem 100 und zwischen der unteren Arbeitskammer 80 und dem Niederdruckspeicher 110 positioniert.
Das Druckteileruntersystem 94 erzeugt einen angeforderten Druck in der oberen Arbeitskammer 78 und/oder der unteren Arbeitskammer 80.
Das Strömungsteileruntersystem 100 umfasst eine Pumpe 130, ein hydraulisches Schaltventil 132 und ein Paar Rückschlagventile 134. Das Strömungsteileruntersystem 100 steuert die hydraulische Energie von der Pumpe 130. Die Pumpe 130 empfängt Fluid vom Niederdruckspeicher 110. Fluid von der Pumpe 130 wird zu dem hydraulischen Schaltventil 132 geleitet. Das hydraulische Schaltventil 132 kann den Fluidstrom in Abhängigkeit davon, wo er gebraucht wird, zu der oberen Arbeitskammer 78 und/oder der unteren Arbeitskammer 80 führen. Das hydraulische Schaltventil 132 kann des Weiteren den Strom zwischen der oberen Arbeitskammer 78 und der unteren Arbeitskammer 80 durchgängig gesteuert aufteilen. Obgleich das hydraulische Schaltventil 132 unter Verwendung eines Symbols für ein Schaltventil dargestellt wird, soll dies die Offenbarung nicht beschränken. Die Rückschlagventile 134 untersagen einen Fluidstrom von der oberen Arbeitskammer 78 und der unteren Arbeitskammer 80 zum strömungsgeteilten Untersystem 100.
Wie in 3 dargestellt wird, steht die Fluidkammer 64 der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 56 mit der Hydraulikaktuatoranordnung 90 (d. h. dem Powerpack) in Strömungsverbindung. Diese Verbindung gestattet die Änderung der statischen Fahrzeughöhe und den Ausgleich statischer Laständerungen durch Einstellen der Höhe der Karosserie 16 bezüglich der Vorderradaufhängung 14 basierend auf den Fluiddrücken innerhalb der Hydraulikaktuatoranordnung 90.
Wenn eine erhöhte statische (oder quasi-statische) Herausdrückkraft im Stoßdämpfer 30 erzeugt werden muss, liefert die Hydraulikaktuatoranordnung 90 diese Kraft durch Erhöhen des Drucks in der unteren Arbeitskammer 80. Dies wird dadurch erzielt, dass die Pumpe 130 der unteren Arbeitskammer 80 durch das hydraulische Schaltventil 132 Hochdruckfluid zuführt. Wenn der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 80 über den statischen Druck in der Fluidkammer 64 der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 56 steigt, kann ein Steuerventil 140 geöffnet werden, um zu gestatten, dass Fluidstrom in die Fluidkammer 64 der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 56 eintritt. Der Fluiddruck in der Fluidkammer 64 drückt die Außengehäuseanordnung 62 dahingehend nach oben, die Fahrzeugkarosserie 16 anzuheben und allmählich die statische Last für die Fahrzeugkarosserie 16 von der Hydraulikaktuatoranordnung 90 zu übernehmen. Eine Drossel 142 beschränkt das Ausmaß an Fluidstrom aus der Hydraulikaktuatoranordnung 90 heraus, wodurch die Druckhöhen in der Hydraulikaktuatoranordnung 90 erhalten bleiben.
Zur Endeinstellung wird der Fluiddruck in sowohl der oberen Arbeitskammer 78 als auch der unteren Arbeitskammer 80 dahingehend erhöht, genügend Druck zum Bewegen der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 56 in ihre neue Position aufrechtzuerhalten. Wenn diese Endposition der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 56 erreicht ist, wird das Steuerventil 140 geschlossen.
Wenn die statische (oder quasi-statische) Herausdrückkraft in der unteren Arbeitskammer 80 gesenkt werden muss, wird zunächst der Fluiddruck in der oberen Arbeitskammer 78 durch Zufuhr von mit Druck beaufschlagtem Fluid von der Pumpe 130 durch das hydraulische Schaltventil 132 erhöht. Dadurch wird eine Gegenkraft bereitgestellt. Der Druck in der unteren Arbeitskammer 80 ist nun niedrig, annähernd dem Druck in dem Niederdruckspeicher 110. Das Steuerventil 140 kann geöffnet werden und Fluid strömt von der Fluidkammer 64 der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 56 in die Niederdruckseite der Hydraulikaktuatoranordnung 90. Die Drossel 142 beschränkt diesen Strom auf ein Ausmaß, das der Funktion der Hydraulikaktuatoranordnung 90 nicht abträglich ist. Allmählich wird die durch die Hydraulikaktuatoranordnung 90 erzeugte entgegenwirkende Ausfederungskraft reduziert. Das Steuerventil 140 ist vorzugsweise ein bidirektionales normalerweise geschlossenes Niedrigdurchfluss-Hydraulikventil.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die hydraulisch einstellbare untere Federsitzanordnung 56 beschränkt. 4 stellt eine Federbeinanordnung 236 dar. Die Federbeinanordnung 236 umfasst den Stoßdämpfer 30, die Schraubenfeder 32, die obere Befestigungsanordnung 38, ein Teil des gefederten Teils des Fahrzeugs, und den Achsschenkel 40, der Teil des ungefederten Teils des Fahrzeugs ist. Die obige Erörterung bezüglich der Federbeinanordnung 36 in Bezug auf die obere Befestigungsanordnung 38 trifft auch auf die Federbeinanordnung 236 zu. Der Unterschied zwischen der Federbeinanordnung 236 und der Federbeinanordnung 36 besteht darin, dass der obere Federsitz 46 durch die obere Federsitzanordnung 246 ersetzt wurde und die untere Federsitzanordnung 56 durch den unteren Federsitz 256 ersetzt wurde.
Die obere Federsitzanordnung 246 ist eine hydraulisch einstellbare Federsitzanordnung, die an der oberen Befestigungsanordnung 38 angebracht ist. Die Schraubenfeder 32 ist zwischen der oberen Federsitzanordnung 246 und dem unteren Federsitz 256 angeordnet. Die hydraulisch einstellbare Federsitzanordnung 246 umfasst eine Innengehäuseanordnung 260, die an der oberen Befestigungsanordnung 38 angebracht ist, und eine Außengehäuseanordnung 262, die sowohl an der Innengehäuseanordnung 260 als auch der Schraubenfeder 32 angebracht ist. Die Innengehäuseanordnung 260 und die Außengehäuseanordnung 262 definieren die Fluidkammer 64. Wenn Fluid in die Fluidkammer 64 eingefüllt wird, bewegt sich die Außengehäuseanordnung 262 nach unten entlang der Innengehäuseanordnung 260, wie in 4 dargestellt wird. Diese Bewegung hebt die Fahrzeugkarosserie 16 bezüglich der Vorderradaufhängung 14 an. Wenn Fluid aus der Fluidkammer 64 entfernt wird, bewegt sich die Außengehäuseanordnung 262 nach oben entlang der Innengehäuseanordnung 260, wie in 4 dargestellt wird. Diese Bewegung senkt die Fahrzeugkarosserie 16 bezüglich der Vorderradaufhängung 14 ab. Die Fluidkammer 64 steht mit dem Stoßdämpfer 30 in Strömungsverbindung, wie oben beschrieben wird.
Der Betrieb und die Funktion der hydraulisch einstellbaren Federsitzanordnung 246 in Verbindung mit der Hydraulikaktuatoranordnung 90 entspricht den oben für die einstellbare Federsitzanordnung 56 erörterten. 4 stellt das Einstellen des oberen Federsitzes anstatt des unteren Federsitzes gemäß der Darstellung in 2 dar.
Die Vorteile der oben beschriebenen Systeme umfassen das kostengünstige Verleihen von statischem Lastausgleichs- und Höheneinstellungsvermögen an das aktive Radaufhängungssystem und die Fähigkeit zur Senkung des Energieverbrauchs und der Erhöhung der Rollstabilisierungsleistung bei langen Kurven der Hydraulikaktuatoranordnung 90.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 5-8 wird eine Ausführungsform eines elektronischen Steuersystems 300 zum Steuern der aktiven Dämpfer 30a'-30d' (d. h. Stoßdämpfer) eines aktiven Radaufhängungssystems, wie jenes, das oben in Verbindung mit 1-4 beschrieben wird, gezeigt. Somit kann die Konstruktion jedes der Dämpfer 30a'-30d', die in 5 gezeigt werden, jener des Stoßdämpfers 30, der in 2 und 4 gezeigt wird, entsprechen. Gemäß der Darstellung ist das System 300 zur unabhängigen aktiven Steuerung von vier Dämpfern 30a'-30d' in der Lage, es versteht sich jedoch, dass das System 300 dahingehend modifiziert werden kann, einer geringeren oder größeren Anzahl an Dämpfern Rechnung zu tragen. Bei den meisten modernen Fahrzeuganwendungen wird jedoch angenommen, dass das System 300 zur aktiven Steuerung von vier Dämpfern wendet wird. Es versteht sich, dass mit „aktiver Steuerung“ gemeint ist, dass das System 300 in der Lage ist, dahingehend Energie in jeden Dämpfer 30a'-30d' einzuleiten, den Kräften, die von der Straße in die Dämpfer 30a'-30d' des Systems 300 eingeleitet/induziert werden, entgegenzuwirken oder diese auszugleichen und/oder die Leistungsfähigkeit der Dämpfer 30a'-30d' in Echtzeit dahingehend aktiv zu steuern und/oder zu modifizieren, dem bestimmten Fahrbedingungen oder -manövern bestmöglich zu genügen. Somit kann Energie in einen bestimmten Dämpfer 30a'-30d' eingeleitet werden, wenn das Fahrzeug ein Manöver zum Durchfahren einer scharfen Kurve durchführt, um ein Absenken einer Ecke des Fahrzeugs während des Manövers zum Durchfahren einer Kurve zu verhindern.
Unter besonderer Bezugnahme auf 5 Fünf ist ersichtlich, dass das System 300 ein Schätzungsmodul 302, ein Steuerungsmodul 304 und ein Managementmodul 306 umfasst. Alle Module 302-306 umfassen sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten und können durch individuelle Prozessoren, oder optional durch einen einzigen Prozessor, gesteuert werden. Die folgenden Signale werden aus dem bordeigenen Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs, beispielsweise einem CAN-Netzwerk, zum Erfassen von Informationen über den Fahrzeugzustand, Fahrerabsichten und laufende Manöver zur Verwendung durch das Schätzungsmodul 302 ausgelesen:

Lateralbeschleunigung;
Bremsdruck;
Individuelle Raddrehzahlen;
Fahrzeuggeschwindigkeit;
Drosselklappenstellung;
Lenkradwinkel;
Lenkradwinkelgeschwindigkeit; und
Motordrehzahl.
Und obgleich sich die folgende Beschreibung auf ein CAN-Netzwerk richtet, versteht sich, dass nahezu jede andere geeignete Art von Fahrzeugkommunikationsnetzwerk verwendet werden kann, beispielsweise ein FlexRay-Bus.

Das Schätzungsmodul 302 empfängt auch mehrere Eingaben von Radaufhängungsverlagerungssensoren, Radbeschleunigungssensoren, Systemdrucksensoren, über ein CAN (Controller Area Network) zugeführte Fahrzeuginformationen und eine CAN-Powerpack-Schätzung. Unter Verwendung der Positionierungsinformationen des Fahrzeugschwerpunkts und der Positionierungen der Karosseriebeschleunigungssensoren bezüglich des Fahrzeugschwerpunkts wird eine Koordinatentransformation durchgeführt und eine Hochpassfilterung wird zur Übertragung der drei Sensorsignale zur vertikalen Karosseriebeschleunigung in modale Hub-, Nick- und Wankbeschleunigung angelegt. Bei der Berechnung wird angenommen, dass die Fahrzeugkarosserie ein starrer Körper ist. Die Hochpassfilterung wird dahingehend angelegt, jegliche Sensorsignalabweichungen aufgrund von Montagetoleranzen, Fahrzeuglageänderungen oder Temperaturauswirkungen zu entfernen. Die modalen Beschleunigungen werden mit der Zeit integriert und wiederum einer Hochpassfilterung unterzogen, um die modalen Geschwindigkeiten zu berechnen. Die modalen Geschwindigkeiten werden wiederum integriert und einer Hochpassfilterung unterzogen, um die modalen Verlagerungen zu berechnen.
Das Schätzungsmodul 302 berechnet ferner Fahrzeugkarosserieeckbeschleunigungen durch Hochpassfilterung der Karosseriebeschleunigungssensorsignale. Fahrzeugkarosserieeckgeschwindigkeiten werden durch Integration und Hochpassfilterung der Fahrzeugkarosserieeckbeschleunigungen berechnet. Radbeschleunigungen werden durch Hochpassfilterung der Radbeschleunigungssensorsignale berechnet. Radgeschwindigkeiten werden durch Integration und Hochpassfilterung der Radbeschleunigungen berechnet. Dämpferverlagerungen werden durch Hochpassfilterung der Radaufhängungsverlagerungssensorsignale berechnet. Basierend auf diesen Dämpferverlagerungen und den Positionierungen der oberen Dämpferbefestigungen bezüglich des Fahrzeugschwerpunkts werden die vertikale Hubverlagerung und großen Nick- und Wankwinkel bezüglich des Bodens berechnet.
Das Schätzungsmodul 302 verarbeitet die gemessenen Sensorsignale und berechnet unter Verwendung von Algorithmen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, abgeleitete Signale davon, die als Eingabesignale für das Steuerungsmodul 304 dienen. Das Schätzungsmodul 302 verwendet die vorstehenden Eingaben zur Erzeugung von Ausgaben hinsichtlich Dämpferkräften; Hydraulikkraftverbrauch; Radverlagerungen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen; Systemdrücken (z. B. Ausfederung, Einfederung, Pumpe hoch, Pumpe niedrig); Karosserieverlagerungen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen; Fahrzeug- und Powerpacksignalen; und modalen Verlagerungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen (z. B. für Hub-, Nick- und Wankbewegungen). Die Ausgaben des Schätzungsmoduls werden in 5 gezeigt.
Verarbeitung von Powerpack-CAN-Signalen
Es wird angemerkt, dass die CAN-Schnittstelle mit dem Powerpack stark von der eigentlichen Art von Powerpack und den zusammen mit dem Zulieferer des Powerpacks festzulegenden Anforderungen abhängig ist. Das Powerpack sollte zumindest dazu in der Lage sein, eine Motordrehzahlanforderung von dem Radaufhängungssteuersystem zu empfangen und den Radaufhängungssteuersystemen Feedback hinsichtlich Motoristdrehzahl, Betriebsstatus und jeglicher detektierter Fehlermodi zu geben.
Berechnung von Dämpferkräften und Hydrauliksystemeigenschaften
Bei der Berechnung von Dämpferkräften und Hydrauliksystem eigenschaften versteht sich, dass die Dämpferkräfte unter Verwendung des Ausfederungs- und des Einfederungsdrucks, die in dem Dämpfer gemessen werden, und der durch den Kolben- und den Stangendurchmesser definierten Flächen berechnet werden. Das Weiteren wird der Gesamtdruckabfall über das hydraulische Powerpack hinweg als die Differenz des Pumpenauslass- und des Pumpeneinlassdrucks berechnet.
Berechnung der Lenkungsmetrik
Zusätzlich zu Obigem kann die Berechnung der Lenkungsmetrik durchgeführt werden. Dies kann Bestimmen des Ist-Wankmoments, aufgeteilt auf die Vorder- und die Hinterachse des Fahrzeugs, beinhalten. Dies kann aus den Aktuatorkräften unter Berücksichtigung der Dämpferbewegungsverhältnisse und der Vorder- und Hinterachsenspurweite des Fahrzeugs bestimmt werden.
Das Steuerungsmodul 304 kann mindestens einen, jedoch vorzugsweise mehrere Algorithmen 304a (in 6 gezeigt) zur Berechnung der gewünschten Dämpferkräfte basierend auf den Bewegungen der Fahrzeugkarosserie und -räder gemäß der Messungen durch die Sensoren oder der Berechnung durch das Schätzungsmodul 302 einsetzen. Andere Eingaben in die Steuerung 304a können die über das Fahrzeug-CAN-Netzwerk zur Verfügung stehenden Signale sein. Zusätzlich zu den gewünschten Dämpferkräften werden auch gewünschte Steuerstromabweichungen zur Erhöhung der Dämpfung während spezieller Ereignisse berechnet. Diese speziellen Ausgaben des Steuerungsmoduls 304 werden in 5 gezeigt. Die verschiedenen Untersysteme des Steuerungsmoduls 304 werden nun genauer beschrieben. Die Steueralgorithmen 304a ermöglichen des Weiteren, dass das Steuerungsmodul 304 Eingänge von anderen Systemen, die nicht zwangsweise mit der Fahrzeugdynamik in Zusammenhang stehen, empfängt. Beispielsweise können das Steuerungsmodul 304 und seine gespeicherten Algorithmen 304a dazu verwendet werden, Eingänge zur Unterstützung der derartigen Steuerung des Fahrzeugs, dass das emotionale Fahrerlebnis des Fahrzeugbedieners verbessert wird, zu empfangen. In einem Beispiel kann dies mit einem Musikgenre in Zusammenhang stehen, das der Fahrer hört (z. B. „Easy Listening“), worüber die Steuerung 204 informiert ist. Externe Kraftarbitrierung und externe Kraftanforderungseingaben in das Steuerungsmodul 304.
Modales („Skyhook“)-Steuermodul
In der Regel konzentriert sich die Steuerung bei gesteuerten Dämpfungssystemen, die eine Skyhookartige Steuermethodik verwenden, auf die Dämpfung: Erzeugung einer Dämpfungskraft, die eine Funktion der (modalen) Geschwindigkeit ist. Da es sich bei dem hier beschriebenen System und Verfahren um ein vollaktives System handelt, ist eine Relativgeschwindigkeit zwischen Rad und Autokarosserie zur Erzeugung einer Kraft nicht länger erforderlich. Das vorliegende System und Verfahren weisen eine Energiequelle in Form des hydraulischen Powerpacks 90 auf, was bedeutet, dass das vorliegende System und Verfahren zur Erzeugung von Kräften und Radaufhängungsbewegungen unabhängig von den Rad- und Karosseriebewegungen in der Lage sind. Somit steuern das System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung nicht nur die modale Dämpfung, sondern auch die modale Steifigkeit durch die Erzeugung von Kräften, die Funktionen der modalen Verlagerungen sind, oder modalen ,Trägheits'-Kräften, die Funktionen der modalen Beschleunigungen sind. Es wird davon ausgegangen, dass diese Steuerung basierend auf modalen Verlagerungen oder Beschleunigungen auf dem Gebiet der aktiven Radaufhängungssysteme einzigartig ist.
Die Dämpfungssteuerungssysteme, die im Stand der Technik beschrieben werden, beschreiben entweder lineare Beziehungen zwischen den modalen Geschwindigkeiten und den modalen Dämpfungskräften oder nichtlineare Steuerstrategien, wenden jedoch keine nichtlinearen Steuerstrategien auf die modale Skyhook-Steuerung an oder geben keine Einzelheiten über die exakte Beziehung zwischen modalen Mengen und den daraus abgeleiteten modalen Kräften an. Von den Miterfindern wurde bestimmt, dass diese Beziehung flexibel und nichtlinear abstimmbar sein muss, um die optimalen Komfortgrade und ein „natürliches“ Straßengefühl beim Fahren in einem Fahrzeug zu erzielen. Diese Herausforderung wird durch die Verwendung von Nachschlagetabellen angegangen, mit denen es sehr leicht ist, eine nichtlineare Beziehung zwischen modalen (Verlagerung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung) Eingaben und modalen Kraftausgaben anzuwenden.
Gemäß der Darstellung in 6 umfasst das Steuerungsmodul 304 ein modales Skyhook-Steuermodul 308. Das modale Skyhook-Steuermodul 308 hat als seine hauptsächliche Aufgabe die Sicherstellung des Komforts von Insassen in dem Fahrzeug 10, indem die Fahrzeugkarosserie so stabil wie möglich gehalten wird, ihre Bewegungsamplitude beschränkt wird und sichergestellt wird, dass jegliche Bewegungen gleichmäßig und abgerundet erfolgen, ohne Beschleunigungsspitzen oder plötzliche Störungen zu erzeugen.
Das modale Skyhook-Steuermodul 308 hat als Eingänge die modalen Verlagerungen (d. h. Hub-, Wank- und Nickverlagerungen), modale Geschwindigkeiten (d. h. Hub-, Wank- und Nickgeschwindigkeiten) und modale Beschleunigungen (d. h. Hub-, Wank- und Nickbeschleunigungen) zusätzlich zu der Fahrzeug gesamtgeschwindigkeit. Für jedes dieser Signale werden unabhängig eine lineare Verstärkung, eine nichtlineare Nachschlagetabelle 310 und eine nichtlineare Nachschlagetabelle 312 basierend auf Fahrzeuggeschwindigkeit bereitgestellt. Die Nachschlagetabellen 310 und 312 stehen zur Abstimmung der Beziehung zwischen dem Eingabesignal und der berechneten gewünschten modalen Kraft zur Verfügung. Beispielsweise stehen für die Eingabe der modalen Hubgeschwindigkeit drei abstimmbare Parameter zur Verfügung:

1) Eine lineare Verstärkung, Umwandlung der modalen Hubgeschwindigkeit in eine gewünschte modale Hubkraft.
2) Die nichtlineare Nachschlagetabelle 310, die als Eingabe die modale Hubgeschwindigkeit und als Ausgabe einen Verstärkungsfaktor, der mit der oben erwähnten linearen Verstärkung multipliziert wird, hat. Diese Nachschlagetabelle 310 gestattet die nichtlineare Gestaltung der Beziehung zwischen der modalen Hubgeschwindigkeit und der modalen Hubkraft, so dass die Empfindlichkeit der modalen Hubkraft über den Bereich der modalen Hubgeschwindigkeit hinweg eingestellt werden kann.
3) Die nichtlineare Nachschlagetabelle 312, die als Eingabe die Fahrzeuggeschwindigkeit hat und wobei ihre Ausgabe ein Verstärkungsfaktor, der mit den Ausgaben der linearen Verstärkung und der anderen nichtlineare Nachschlagetabelle 310, die oben erwähnt wird, multipliziert wird, ist. Diese Nachschlagetabelle 312 gestattet, dass die modale Hubkraft eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, so dass die Dämpfung in der Radaufhängung erhöht werden kann, wenn das Fahrzeug 10 schneller fährt, um eine Fahrzeugstabilität bei höheren Geschwindigkeiten sicherzustellen.

Es versteht sich, dass, obgleich in 6 explizit dargestellt wird, dass die zwei Nachschlagetabellen 310 und 312 als Teil eines Untersystems 314 zur Bestimmung der Hubverlagerung verwendet werden, individuelle Gruppen von Nachschlagetabellen 316-330 in das modale Skyhook-Steuermodul 308 integriert sind, um sich sowohl mit modalen Hub-, Nick- als auch Wankverlagerungen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen zu befassen. Somit enthält jede der Nachschlagetabellen 316-330 zwei individuelle Nachschlagetabellen, wie z. B. die Nachschlagetabellen 310 und 312. Die modale Skyhook-Steuerung sowohl von modalen Verlagerungen als auch modalen Beschleunigungen ist ein besonderer Vorteil, den das modale Skyhook-Steuermodul 308 bereitstellt, gegenüber zuvor entwickelten modalen Skyhook-Steuersystemen.
Das Steuerungsmodul 304 umfasst des Weiteren ein Vorwärtssteuermodul 332. Das Vorwärtssteuermodul 332 berechnet zusätzliche Nick- und Wankmomente basierend auf Fahrereingaben, die über die Signale in dem Fahrzeug-CAN-Netzwerk detektiert werden. Das gewünschte Wankmoment wird basierend auf dem Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Zwei nichtlineare Nachschlagetabellen (nicht gezeigt) gestatten, dass das Vorwärtssteuermodul 332 die Empfindlichkeit des gewünschten Wankmoments bezüglich des Lenkradwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit kalibriert. Unter Verwendung eines Lenkdynamikmodells wird die laterale Beschleunigung geschätzt und zusammen mit einer linearen Verstärkung zur Berechnung des gewünschten Wankmoments in eine abstimmbare Nachschlagetabelle eingespeist.
Das gewünschte Nickmoment wird von dem Vorwärtssteuermodul 332 basierend auf dem erfassten Bremsdruck und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Eine nichtlineare Nachschlagetabelle gestattet, dass das Vorwärtssteuermodul 332 die Empfindlichkeit bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit kalibriert, und eine lineare Verstärkung gestattet, dass das Modul 332 die Empfindlichkeit bezüglich des Bremsdrucks kalibriert. Die Ausgabe dieser Nachschlagetabelle und die lineare Verstärkung werden miteinander multipliziert und dann um einen anderen abstimmbaren Verstärkungsfaktor zur Berechnung des gewünschten Nickmoments skaliert.
Die modalen Kräfte (Hubkraft, Nickmoment und Wankmoment) des modalen Skyhook-Steuermoduls 308 und des Vorwärtssteuermoduls 332, das oben beschrieben wird, werden summiert und dann über die vier Dämpfer unter Verwendung einer Koordinatentransformation verteilt. Die Koordinatentransformation berücksichtigt die Position des Fahrzeugschwerpunkts und die Positionierungen der oberen Dämpferbefestigungen. Die Hubkraft wird in diesem Beispiel gleichmäßig auf die Vorder- und die Hinterachse des Fahrzeugs 10 aufgeteilt. Das Nick- und das Wankmoment werden unter Verwendung von zwei unabhängig abstimmbaren Aufteilungsfaktoren auf die Vorder- und die Hinterachse verteilt. Die berechneten Achskräfte werden in diesem Beispiel gleichmäßig auf den linken und den rechten Dämpfer auf jeder Achse aufgeteilt. Die Möglichkeit zur nichtlinearen Hub-, Nick- und Wankabstimmung unter Verwendung einer modalen Skyhook-Steuerung ist ein besonders wertvolles Steuerungsmerkmal.
Das Steuerungsmodul 304 umfasst ferner ein Vorwärtssteuermodul 334 auf Modalbasis. Das Vorwärtssteuermodul 334 auf Modalbasis ist eine Alternative zu dem Vorwärtssteuermodul 332, das oben beschrieben wird. Unter Verwendung eines Fahrzeugmodells berechnet das Vorwärtssteuermodul 334 auf Modalbasis Aktuatorkräfte an dem Rad, die zur Erzielung eines Soll-Nickwinkels bezüglich der Längsbeschleunigung und eines Soll-Wankwinkels bezüglich der lateralen Beschleunigung erforderlich sind.
Die Längsbeschleunigung wird durch Differentiation und Tiefpassfilterung der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Der Lenkradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit sind Eingaben in ein Fahrzeugmodell, das Daten unter anderem zu Fahrzeugmasse und Geometrieparametern, Radaufhängungs-, Feder- und Reifendaten enthält. Dieses Modell wird zur Schätzung der lateralen Beschleunigung des Fahrzeugs 10 verwendet. Diese laterale Beschleunigung und die berechnete Längsbeschleunigung werden dann zur Bestimmung der zur Erzielung des Soll-Nick- und -wankverhaltens des Fahrzeugs 10 nötigen Anforderungen stationärer Dämpferkraft verwendet. Diese Sollwerte können durch zwei abstimmbare Nachschlagetabellen spezifiziert werden: ein Soll-Nickkennfeld, das den gewünschten Nickwinkel für eine gewisse Längsbeschleunigung spezifiziert, und ein Soll-Wankkennfeld, das den gewünschten Wankwinkel für eine gewisse laterale Beschleunigung spezifiziert.
Das Steuerungsmodul 304 umfasst ferner ein Straßenvorschausteuermodul 336, das ein antikausales Filter 336a verwenden kann. Der Begriff „antikausal“ wird zur Bezugnahme auf die Tatsache, dass das antikausale Filter 336a Informationen zum davor befindlichen Straßenprofil nutzt, bevor Merkmale des Straßenprofils auf die Räder oder die Radaufhängung einwirken und durch Beschleunigungs- oder Verlagerungssensoren in dem Fahrzeug gemessen werden können. Natürlich müssen diese Informationen von einem anderen Sensorsystem an dem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden, das das davor befindliche Straßenprofil unter Verwendung von beispielsweise unter anderem einer Kamera, einem Laser, einem FLIR-Sensor, einem Radarsystem oder einer beliebigen anderen Form von Vorwärtssensor/-Scanner, die alle zusammenfassend unter dem Begriff „Straßenvorhersagesensoren“ 400 in 5 gruppiert sind, scannt. In der Praxis kann das Steuermodul 304 Signale von zwei oder mehr derartigen Sensoren empfangen und diese Signale zur Bestimmung der Straßenprofilhöhe in einem gewissen Abstand (z. B. 10-100 Meter) vor dem Fahrzeug in dem angenommenen Fahrtpfad des Fahrzeugs verarbeiten. Das antikausale Filter 336a liest diese Straßenprofilhöhe ein und das Straßenvorschaumodul 336 gibt die gewünschten Aktuatorkräfte zur Reduzierung der Auswirkung der Straßeneingaben auf das Fahrzeugverhalten auf ein Minimum aus. Die Eigenschaften dieses antikausalen Filters 336a können unter Verwendung von labor- und/oder computerbasierten Offline-Simulationen optimiert werden.
Das Straßenvorschausteuermodul 336 berechnet somit gewünschte Aktuatorkräfte basierend auf zur Verfügung stehenden Straßenvorschauinformationen. Straßenvorschauinformationen können unter Verwendung von Sensoren (z. B. optischen Sensoren) oder Methoden zum Scannen des Straßenprofils vor dem Fahrzeug 10, während sich das Fahrzeug bewegt, erfasst werden. Die Straßenvorschauinformationen werden von dem antikausalen Filter 336a für jedes Rad unabhängig gefiltert, dessen Frequenz und Dämpfung eingestellt werden können, in Abhängigkeit davon, wie weit der Sensor (die Sensoren) nach vorne sucht (suchen) und auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dieses gefilterte Straßenvorschausignal wird dann für jedes Rad unter Verwendung von abstimmbaren Verstärkungsfaktoren unabhängig auf eine gewünschte Aktuatorkraft skaliert.
Das Steuermodul 304 enthält ferner ein Kraftstabilisierungssteuermodul 338. Die Aufgabe des Kraftstabilisierungssteuermoduls 338 besteht darin, die Übertragung von Kraftspitzen in die Fahrzeugkarosserie aufgrund von Straßenflächeneingaben während Kurvenfahrtmanövern zu reduzieren. Basierend auf den bandpassgefilterten berechneten Dämpferkräften und auf den bandpassgefilterten gemessenen Einfederungdrücken werden zusätzliche Kraftanforderungen, die diesen Kraft- oder Druckvariationen entgegenwirken, individuell für jeden Dämpfer 30a-30d berechnet. Abstimmbare Parameter sind die Zeitkonstanten für die Bandpassfilter und die Verstärkungsfaktoren für die gefilterte Aktuatorkraft und den gefilterten Einfederungsdruck. Das Kraftstabilisierungssteuermodul 338 wird nur aktiviert, wenn die Gesamtkraftanforderung für den bestimmten Dämpfer 30a-30d einen abstimmbaren Grenzwert überschreitet.
Alle Dämpferkräfte, die von den oben beschriebenen Modulen 332-338 berechnet werden, werden unter Berücksichtigung der internen und externen Kraftarbitrierung mit den externen Kraftanforderungen zusammengerechnet und zu dem Managementmodul 306 gesendet. Der Betrieb des Managementmoduls 306 wird in den folgenden Abschnitten näher erörtert.
Lokale (Ecken-)Steuerung des Fahrzeugs
Das Steuerungsmodul 304 umfasst ferner ein Raddämpfungssteuermodul 340. Die hauptsächliche Aufgabe des Raddämpfungssteuermoduls 340 besteht darin, hochfrequente Radvibrationen zu reduzieren. Dadurch ist der Kontakt zwischen jedem der Räder des Fahrzeugs und der Straße stabiler, was zu einem sichereren und positiveren Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 führt. Darüber hinaus kann durch die Reduzierung von Radvibrationen auch für eine wesentliche Komfortverbesserung für die Fahrzeuginsassen gesorgt werden, da weniger hochfrequente Kräfte auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden.
Die gemessenen Radbeschleunigungen werden durch das Raddämpfungssteuermodul 340 einer Bandpassfilterung unterzogen, so dass lediglich der Frequenzinhalt im Zusammenhang mit den hochfrequenten Radbewegungen behalten wird. Eine nichtlineare Nachschlagetabelle wird zur Kalibrierung der Empfindlichkeit der Raddämpfungssteuerung gegenüber der gefilterten Radbeschleunigung verwendet. Die Ausgabe dieser Nachschlagetabelle wird dann unter Verwendung individueller Verstärkungsfaktoren für vordere Ausfederung, vordere Einfederung, hintere Ausfederung und hintere Einfederung für jedes Rad individuell in CVSA-Ventil-Steuerstromabweichungen umgewandelt. Als eine Alternative dazu können die CVSA-Ventil-Steuerstromabweichungen für die hinteren Dämpfer auch basierend auf den gefilterten Radbeschleunigungen der Vorderachse berechnet werden. Weiterhin kann bzw. können ein oder mehrere digitale Ventile (d. h. Ventile, die entweder komplett „Ein“ oder komplett „Aus“ sind) bei jedem Dämpfer 30a'-30d' verwendet werden, und eines oder mehrere der digitalen Ventile an jedem Dämpfer werden durch digitale Signale, die auf die digitalen Ventile angewendet werden, dahingehend gesteuert, die gewünschte Dämpferwirkung zu erzeugen. Für die Zwecke der folgenden Erörterung wird jedoch angenommen, dass die CVSA-Ventile verwendet werden, obgleich die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung mit beiden Ventilarten voll einsatzfähig sind.
Endanschlagdämpfungssteuermodul
Die Steuerung 304 umfasst des Weiteren ein Endanschlagdämpfungssteuermodul 342. Die Hauptaufgabe des Endanschlagdämpfungssteuermoduls 342 besteht darin, der Dämpferbewegung entgegenzuwirken, wenn sich der Dämpfer auf seine Hubbeschränkungen zubewegt. Die gemessenen Dämpferverlagerungen werden von dem Endanschlagdämpfungssteuermodul 342 einer Bandpassfilterung unterzogen, so dass lediglich der Frequenzinhalt im Zusammenhang mit den hochfrequenten Radbewegungen behalten wird. Eine nichtlineare Nachschlagetabelle wird zur Kalibrierung der Empfindlichkeit des Endanschlagdämpfungssteuermoduls 342 gegenüber der gefilterten Dämpferverlagerung verwendet. Die Ausgabe dieser Nachschlagetabelle wird dann unter Verwendung individueller Verstärkungsfaktoren für vordere Ausfederung, vordere Einfederung, hintere Ausfederung und hintere Einfederung für jedes Rad individuell in CVSA-Ventil-Steuerstromabweichungen umgewandelt. Die CVSA-Ventil-Steuerstromabweichungen, die von dem Raddämpfungssteuermodul 340 und dem Endanschlagdämpfungssteuermodul 342 berechnet werden, werden zusammengerechnet und zu dem Managementmodul 306, das in den folgenden Abschnitten beschrieben wird, gesendet.
Das Managementmodul
Der hauptsächliche Betrieb des Managementmoduls 306 besteht darin, die gewünschte Aktuatorkraft, die von dem Steuerungsmodul 304 berechnet wird, in einen angemessenen Satz von Steuersignalen (z. B. Powerpack-Pumpgeschwindigkeit, CVSA-Ventil-Steuerströme, Umschaltventil-Steuerströme) zur Erfüllung einer gewissen Kraftanforderung umzuwandeln und sie mit den von dem Raddämpfungssteuerungsmodul 340 und dem Endanschlagdämpfungssteuermodul 342 des Steuerungsmoduls 304 berechneten CVSA-Ventil-Steuerstromabweichungen zu kombinieren. Das Managementmodul 306 steuert jeden Dämpfer 30a-30d in einem Modus mit offenem Regelkreis: basierend auf den Kraftanforderungen wird ein Satz von Steuersignalen bestimmt, ohne die Dämpferistgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
Ein besonderer Vorteil des Managementmoduls 306 besteht darin, dass es ein Modul 306a zum aktiven Lernen enthält. Das Modul 306a zum aktiven Lernen ermöglicht, dass das Managementmodul 306 gewisse Kombinationen von Eingaben erkennt, unabhängig davon, ob sie aus Sensoren oder Nutzereingaben stammen, und die Erzeugung von Ausgabesignalen effektiver dahingehend zu steuern, Echtzeit-Fahrbedingungen zu genügen.
Gemäß der Darstellung in 7 ist das Managementmodul 306 in diesem Beispiel aus vier unabhängigen Managementmoduluntersystemen 306a-306d zusammengesetzt. Jedes der Managementmoduluntersysteme 306a-306d ist individuell einem spezifischen Dämpfer aus der Gruppe von Dämpfern 30a-30d zugeordnet. So kann beispielsweise das Managementmoduluntersystem 306a dazu verwendet werden, die Ausgaben zur Steuerung des Dämpfers 30a zu erzeugen, dass Untersystem 306b kann die Ausgaben zur Steuerung des Dämpfers 30b erzeugen, dass Untersystem 306c kann die Ausgaben zur Steuerung des Dämpfers 30c erzeugen, und das Untersystem 306d kann die Ausgaben zur Steuerung des Dämpfers 30d erzeugen. Jedes der Managementmoduluntersysteme 306a-306b kann seinen eigenen Prozessor und zugehörige Software aufweisen, oder die Untersysteme können sich einen einzigen Prozessor teilen. Die von dem Managementmodul 306 erzeugten Ausgaben, die jedem Dämpfer 30a-30d zugeführt werden, werden in 5 angegeben.
Bestimmung der Powerpack-Pumpgeschwindigkeit
Unter Bezugnahme auf 8 wird ein detailliertes Diagramm der Untersysteme, die in dem Managementmoduluntersystem 306a vorliegen, erörtert. Es versteht sich, dass die Managementmoduluntersysteme 306b-306d jeweils eine zu dem Managementmoduluntersystem 306a identische Konstruktion aufweist. Das Managementmoduluntersystem 306a verwendet eine Nachschlagetabelle 344, die für verschiedene Betriebsmodi unterschiedlich abgestimmt werden kann. In diesem Beispiel ist die Nachschlagetabelle 344 auf einen „Sport“-Fahrmodus abgestimmt. Eine weitere Nachschlagetabelle 344' kann auf einen „Touring“-Fahrmodus abgestimmt sein. Und obgleich lediglich zwei verschiedene Fahrmodi bei diesem Beispiel berücksichtigt werden, versteht sich, dass das System 300 individuelle Nachschlagetabellen 344 implementieren kann, die nahezu jeglicher Anzahl an verschiedenen Fahrmodi Rechnung tragen. Es versteht sich, dass der „Sport“-Modus eine Wahrnehmung einer härteren oder steiferen (strammen) Federung sein kann, das durch Schließen der jedem der Dämpfer 30a'-30d' zugeordneten Ventile bereitgestellt wird. Der „Sport“-Modus ist nach der Wahrnehmung eines Sportwagens, der hinsichtlich Eigenschaften, wie Beschleunigung und Fahrverhalten, auf Leistung konstruiert ist, benannt.
Die Nachschlagetabelle 344 gestattet das Definieren der Beziehung zwischen gewünschter Kraft und der Powerpack-Pumpgeschwindigkeitsanforderung mit dem Ziel der Optimierung gewisser Zielwerte, um, in diesem Beispiel, einen „Sport“-Fahrmodus zu erzielen. Beispielsweise kann ein anderer Zielwert das Optimieren des Fahrkomforts sein (d. h. Verwendung höherer Pumpendurchsatzraten und niedrigerer CVSA-Ventil-Steuerströme, die für den Touring-Modus geeignet sind). Ein weiteres Ziel kann die Optimierung des Energieverbrauchs sein (d. h. Verwendung niedrigerer Pumpendurchsatzraten und höherer CVSA-Ventil-Steuerströme).
Bestimmung der CVSA-Ventil-Steuerströme
Bei einer bestimmten Pumpendurchsatzrate wird die gewünschte Dämpferkraft entweder durch dahingehendes Steuern des Ausfederung-CVSA-Ventil-Steuerstroms, die Fahrzeugkarosserie nach unten zu ziehen oder das Rad nach oben zu ziehen, oder dahingehendes Steuern des Einfederung-CVSA-Ventil-Steuerstroms, die Fahrzeugkarosserie nach oben zu ziehen oder das Rad nach unten zu drücken, erzielt. Für jedes CVSA-Ventil wird eine Nachschlagetabelle darauf trainiert, die erforderliche Steuerstromhöhe für die Bereitstellung einer spezifischen Dämpferkraft zu erfassen. So stellt in diesem Beispiel die Nachschlagetabelle 346 den CVSA-Einfederungssteuerstrom bereit und die Nachschlagetabelle 348 stellt den Ausfederungssteuerstrom für einen gegebenen Dämpfer (z. B. den Dämpfer 30a) bereit. Für jeden Fahrmodus gibt es dann insgesamt vier Paare von CVSA-Ventil-Nachschlagetabellen 346-360 für ein System mit vier Dämpfern 30a-30d. In diesem Beispiel ist auch ersichtlich, dass der „Touring“-Modus eine einzigartige Nachschlagetabelle 344' für Kraft/Powerpack-Pumpgeschwindigkeiten 344'-348' sowie vier zusätzliche CVSA-Ventil-Nachschlagetabellen 346'-360' umfasst. Jeder einzelne Fahrmodus hat seine eigene Nachschlagetabelle für gewünschte Kraft/Powerpack-Pumpgeschwindigkeit und seine eigene Kollektion von vier Paaren von CVSA-Ventil-Nachschlagetabellen.
Bei einem letzten Schritt werden die von dem Raddämpfungssteuermodul 340 und dem Endanschlagdämpfungssteuermodul 342 berechneten CVSA-Ventil-Steuerstromabweichungen mit den von dem Managementmodul 306 berechneten CVSA-Ventil-Steuerströmen zusammengerechnet.
Jedes Managementmoduluntersystem 306a-306d umfasst des Weiteren sein eigenes Umschaltventilsteuerstromerzeugungsmodul 362 zur Erzeugung des erforderlichen Umschaltventilsteuerstroms. Individuelle Umschaltventilsteuerströme werden von den Managementmoduluntersystemen 306a-306d erzeugt und jedem Dämpfer 30a-30d zugeführt (wie auch in 5 gezeigt wird).
Bestimmung des Umschaltventilsteuerstroms
Das Managementmodul 306 wird auch zur Berechnung des Umschaltventilsteuerstroms aus der gewünschten Dämpferkraft durch Dividieren der Kraftanforderung durch einen abstimmbaren Kraftbezugswert und Anwenden einer hyperbolischen Tangensfunktion zur Erzeugung eines gleichmäßigen Übergangs von einer Richtung in die andere verwendet. Falls nötig kann das resultierende Signal dahingehend invertiert werden, die bestimmte Konstruktion der mit dem Umschaltventil an dem Dämpfer verbundenen Hydraulik (Kanal 1, der mit dem Ausfederungshydraulikkreis oder dem Einfederungshydraulikkreis verbunden ist) zu berücksichtigen. Danach werden eine Abweichung und ein Skalierungsverstärkungsfaktor angewendet, um das Steuersignal in den korrekten Strombereich für das Umschaltventil zu verschieben und umzuskalieren.
Lern-Feature
Für jede gewählte Beziehung zwischen gewünschter Dämpferkraft und Powerpack-Pumpgeschwindigkeit können Ausfederung- und Einfederung-CVSA-Ventil-Steuerstrom-Nachschlagetabellen darauf trainiert werden, die Beziehung zwischen gewünschter Dämpferkraft und CVSA-Ventil-Steuerstrom zu erfassen. Während solch eines Trainingszyklus wird die gewünschte Dämpferkraft Schritt für Schritt von 0 auf die maximale statische Kraft, für die das System 300 ausgelegt ist, sowohl bei Ausfederung als auch Einfederung, erhöht. Für jeden Schritt wird die Pumpe auf die kalibrierte Geschwindigkeit gemäß obiger Beschreibung (d. h. unter „Bestimmen der Pumpenpackgeschwindigkeit“) eingestellt und der angemessene (Ausfederung- oder Einfederung-) CVSA-Ventil-Steuerstrom wird erhöht, bis die gewünschte Krafthöhe erreicht ist. Die Dämpferkraft wird aus den gemessenen Drücken gemäß der Beschreibung in dem obigen Abschnitt, der „Verarbeiten von Powerpack-CAN-Signalen“ behandelt, berechnet. Derzeit muss dieses „Lern-Feature“ manuell aktiviert werden, dies könnte jedoch auch automatisch erfolgen, beispielsweise während eines Initialisierungszyklus bei der Systemkommissionierung oder beim Start eines Wartungsmodus.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo zutreffend, austauschbar und können in einer gewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn nicht speziell gezeigt oder beschrieben. Diese kann auch auf verschiedene Weise geändert werden. Solche Varianten sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden, und alle solchen Modifikationen sollen im Schutzumfang der Offenbarung mit enthalten sein.
Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig übermittelt. Es werden zahlreiche spezielle Details angeführt, wie z. B. Beispiele für spezielle Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die speziellen Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden können und dass keine als den Schutzumfang der Offenbarung einschränkend ausgelegt werden soll. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden allseits bekannte Verfahren, allseits bekannte Vorrichtungsstrukturen und allseits bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. Wie hier verwendet wird, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ möglicherweise auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassen(d)“, „enthalten(d)“ und „aufweisen(d)“ sind inklusiv gemeint und geben deshalb das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen und/oder Komponenten an, schließen aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Verfahren und Arbeitsschritte dürfen nicht so verstanden werden, dass ihre Durchführung unbedingt in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als die Reihenfolge der Durchführung angegeben ist. Es versteht sich ferner, dass weitere oder alternative Schritte angewendet werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „an“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann es bzw. sie sich direkt an dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit befinden, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen ein Element als „direkt an“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet wird, sollte auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „neben“ versus „direkt neben“ usw.). Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
Obwohl hier die Begriffe erster, zweiter, dritter etc. zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und sonstige hier verwendete numerische Begriffe implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht eindeutig aus dem Kontext hervorgeht. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die nachstehend erörtert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Räumlich bezogene Begriffe wie „innerer“, „äußerer“, „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, leichter zu beschreiben. Mit räumlich bezogenen Begriffen kann bezweckt werden, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb mit zu umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der exemplarische Begriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von über als auch von unter umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) ausgerichtet sein, und die hier verwendeten räumlich bezogenen beschreibenden Begriffe werden entsprechend ausgelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62299300 [0001]

Claims

Aktives Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug mehrere aktive Dämpfer und mehrere Sensoren zur Bereitstellung von Informationen über Betriebszustände des Fahrzeugs aufweist, das Folgendes umfasst: ein Schätzungsmodul, das dazu konfiguriert ist, Eingaben von den mehreren Sensoren zu empfangen und mehrere erste Ausgaben, darunter unterschiedliche Karosseriebeschleunigungen während des Betriebs des Fahrzeugs, zu erzeugen; ein Steuerungsmodul, das mit dem Schätzungsmodul in Verbindung steht und dazu konfiguriert ist, die mehreren ersten Ausgaben von dem Schätzungsmodul zu empfangen und mehrere zweite Ausgabesignale zur Steuerung der aktiven Dämpfer zu erzeugen; und ein Managementmodul, das dazu konfiguriert ist, die zweiten Ausgaben zu empfangen und Aktuatorsignale, die auf jeden der mehreren aktiven Dämpfer zur Implementierung einer vom Nutzer gewählten Fahrbedingung anzuwenden sind, zu berechnen.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren ersten Ausgabesignale, die von dem Schätzungsmodul erzeugt werden, mindestens zwei oder mehr der folgenden umfassen: Signale hinsichtlich Dämpferkräften; Hydraulikkraftverbrauch; Radverlagerungen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen mehrerer Räder des Fahrzeugs; Dämpferverlagerungen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen; Drücken, die mit einer Pumpe des Systems in Zusammenhang stehen, und Drücken, die mit Einfederungs- und Ausfederungszuständen jedes der aktiven Dämpfer in Zusammenhang stehen; Karosserieverlagerungen, -geschwindigkeiten und -beschleunigungen; modalen Verlagerungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, die mit Hub-, Nick- und Wankbewegungen in Verbindung stehen; und Fahrzeug- und Powerpacksignalen.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei die Eingaben in das Schätzungsmodul aus den mehreren Sensoren mindestens zwei oder mehr der folgenden umfassen: Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs; Bremsdruck; individuelle Raddrehzahlen; Fahrzeuggeschwindigkeit; Drosselklappenstellung; Lenkradwinkel; Lenkradwinkelgeschwindigkeit; Bremsmoment (Anforderung); Motordrehmoment (Anforderung) und Motorumdrehungen pro Minute (U/min).
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren zweiten Ausgaben für jeden aktiven Dämpfer Folgendes umfassen: eine Dämpferkraft; eine Steuerstromabweichung für eine Einfederungsbetriebsphase des aktiven Dämpfers; eine Steuerstromabweichung für eine Ausfederungsbetriebsphase des aktiven Dämpfers.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei die von dem Managementmodul erzeugten Aktuatorsignale mindestens eines oder mehrere der folgenden umfassen: Umschaltventilsteuerstromsignale; Powerpack-Pumpgeschwindigkeitssignale; und Ventilsteuerströme für Ausfederungs- und Einfederungsbetriebsphasen jedes aktiven Dämpfers.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodul ein Skyhook-Steuermodul umfasst, das Folgendes umfasst: eine erste nichtlineare Nachschlagetabelle, die als Eingabe eine modale Hubgeschwindigkeit und als Ausgabe einen Verstärkungsfaktor, der mit einer linearen Verstärkung multipliziert wird, hat, zur Ermöglichung, dass die Empfindlichkeit einer modalen Hubkraft über den Bereich einer modalen Hubgeschwindigkeit hinweg eingestellt werden kann.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 6, wobei das Steuerungsmodul ein Skyhook-Steuermodul umfasst, das Folgendes umfasst: eine zweite nichtlineare Nachschlagetabelle, die als Eingabe die Fahrzeuggeschwindigkeit und als Ausgabe einen Verstärkungsfaktor, der mit einer Ausgabe der ersten nichtlinearen Nachschlagtabelle multipliziert wird, hat, zur Ermöglichung, dass die modale Hubkraft eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 7, wobei das Skyhook-Steuermodul ferner mehrere zusätzliche Nachschlagetabellen umfasst, die zu einer untergeordneten Vielzahl von Folgendem gehören: Wankverlagerungen; Nickverlagerungen; Hubverlagerungen; Hubgeschwindigkeiten; Hubbeschleunigungen; Wankgeschwindigkeiten; Wankbeschleunigung; Nickgeschwindigkeiten; und Nickbeschleunigungen.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodul ferner mindestens eine untergeordnete Vielzahl von Folgendem umfasst: ein Vorwärtssteuermodul zum Berechnen eines gewünschten Nickmoments basierend auf erfasstem Bremsdruck und erfasster Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Vorwärtssteuermodul auf Modalbasis zur Berechnung von Aktuatorkräften an jedem Rad des Fahrzeugs, die zur Erzielung eines Soll-Nickwinkels bezüglich der Längsbeschleunigung und eines Soll-Wankwinkels bezüglich der lateralen Beschleunigung erforderlich sind; ein Straßenvorschausteuermodul zur Berechnung gewünschter Aktuatorkräfte zur Steuerung jedes aktiven Dämpfers basierend auf Straßenvorschauinformationen, wobei die Straßenvorschauinformationen Eigenschaften hinsichtlich eines Straßenprofils vor dem Fahrzeug, während sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, betreffen; ein Kraftstabilisierungssteuermodul, das dazu konfiguriert ist, die Übertragung von Kraftspitzen in eine Karosserie des Fahrzeugs von einer Straßenoberfläche während Kurvenfahrtmanövern des Fahrzeugs zu reduzieren; ein Raddämpfungssteuermodul zur Reduzierung von hochfrequenten Radvibrationen eines Rads des Fahrzeugs; und ein Endanschlagdämpfungssteuermodul, das dazu konfiguriert ist, einer Bewegung eines der aktiven Dämpfer entgegenzuwirken, wenn sich der aktive Dämpfer auf seine Hubbeschränkungen zubewegt.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei das Managementmodul ein individuelles Managementmoduluntersystem für jeden von vier aktiven Dämpfern umfasst.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 10, wobei jedes der Managementmoduluntersysteme eine Nachschlagetabelle zur Implementierung eines Sportabstimmmodus des zugeordneten aktiven Dämpfers umfasst.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 10, wobei jedes der Managementmoduluntersysteme eine Nachschlagetabelle zur Implementierung eines Touring-Abstimmmodus des zugeordneten aktiven Dämpfers umfasst.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 11, wobei die Nachschlagetabelle des Managementmoduluntersystems individuelle Nachschlagetabellen für Ventile, die den mehreren aktiven Dämpfern zugeordnet sind, umfasst und wobei die Nachschlagetabellen auf Ventilwerte für Einfederungs- oder Ausfederungsbetriebsphasen der aktiven Dämpfer zur Implementierung des Sportabstimmmodus gerichtet sind.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 12, wobei die Nachschlagetabelle des Managementmoduluntersystems individuelle Nachschlagetabellen für Ventile, die den mehreren aktiven Dämpfern zugeordnet sind, umfasst und wobei die Nachschlagetabellen auf Ventilwerte für Einfederungs- oder Ausfederungsbetriebsphasen der aktiven Dämpfer zur Implementierung des Touring-Abstimmmodus gerichtet sind.
Aktives Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug, das vier aktive Dämpfer und mehrere Sensoren zur Bereitstellung von Informationen über mehrere Zustände des Fahrzeugs aufweist, das Folgendes umfasst: ein Schätzungsmodul, das dazu konfiguriert ist, Eingaben von den mehreren Sensoren zu empfangen und mehrere erste Ausgaben hinsichtlich mit dem Betrieb des Fahrzeugs in Zusammenhang stehender Beschleunigungen zu erzeugen; ein Steuerungsmodul, das mit dem Schätzungsmodul in Verbindung steht und dazu konfiguriert ist, die mehreren ersten Ausgaben von dem Schätzungsmodul zu empfangen und mehrere zweite Ausgabesignale zur Steuerung der aktiven Dämpfer zu erzeugen; und ein Managementmodul, das dazu konfiguriert ist, die zweiten Ausgaben zu empfangen und Aktuatorsignale, die auf jeden der mehreren aktiven Dämpfer anzuwenden sind, zu berechnen, wobei das Managementmodul Folgendes umfasst: ein individuelles Managementmoduluntersystem für jeden aktiven Dämpfer, wobei jedes Managementmoduluntersystem Folgendes umfasst: eine erste Nachschlagetabelle für Ventilsteuerwerte zur dahingehenden Steuerung mindestens eines Ventils, das jedem der aktiven Dämpfer zugeordnet ist, einen Sport-Betriebsmodus für die aktiven Dämpfer zu implementieren; und eine zweite Nachschlagetabelle für Ventilsteuerwerte zur dahingehenden Steuerung mindestens eines Ventils, das jedem der aktiven Dämpfer zugeordnet ist, einen Touring-Betriebsmodus für die aktiven Dämpfer zu implementieren.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 15, wobei das Steuerungsmodul Folgendes umfasst: eine erste nichtlineare Nachschlagetabelle, die als Eingabe eine modale Hubgeschwindigkeit und als Ausgabe einen Verstärkungsfaktor, der mit einer linearen Verstärkung multipliziert wird, hat, zur Ermöglichung, dass die Empfindlichkeit einer modalen Hubkraft über den Bereich einer modalen Hubgeschwindigkeit hinweg eingestellt werden kann; und eine zweite nichtlineare Nachschlagetabelle, die als Eingabe die Fahrzeuggeschwindigkeit und als Ausgabe einen Verstärkungsfaktor, der mit einer Ausgabe der ersten nichtlinearen Nachschlagetabelle multipliziert wird, hat, zur Ermöglichung, dass die modale Hubkraft eine Funktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Aktives Radaufhängungssystem nach Anspruch 15, wobei das Steuerungsmodul ferner mindestens eine untergeordnete Vielzahl von Folgendem umfasst: ein Vorwärtssteuermodul zum Berechnen eines gewünschten Nickmoments basierend auf erfasstem Bremsdruck und erfasster Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Vorwärtssteuermodul auf Modalbasis zur Berechnung von Aktuatorkräften an jedem Rad des Fahrzeugs, die zur Erzielung eines Soll-Nickwinkels bezüglich der Längsbeschleunigung und eines Soll-Wankwinkels bezüglich der lateralen Beschleunigung erforderlich sind; ein Straßenvorschausteuermodul zur Berechnung gewünschter Aktuatorkräfte zur Steuerung jedes aktiven Dämpfers basierend auf Straßenvorschauinformationen, wobei die Straßenvorschauinformationen Eigenschaften hinsichtlich eines Straßenprofils vor dem Fahrzeug, während sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, betreffen; ein Kraftstabilisierungsmodul, das dazu konfiguriert ist, die Übertragung von Kraftspitzen in eine Karosserie des Fahrzeugs von einer Straßenoberfläche während Kurvenfahrtmanövern des Fahrzeugs zu reduzieren; ein Raddämpfungssteuermodul zur Reduzierung von hochfrequenten Radvibrationen eines Rads des Fahrzeugs; und ein Endanschlagdämpfungssteuermodul, das dazu konfiguriert ist, einer Bewegung des aktiven Dämpfers entgegenzuwirken, wenn sich der aktive Dämpfer auf seine Hubbeschränkungen zubewegt.
Verfahren zur Bildung eines aktiven Radaufhängungssystems für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren mehrere aktive Dämpfer und mehrere Sensoren zur Bereitstellung von Informationen über Betriebszustände des Fahrzeugs aufweist, das Folgendes umfasst: Verwenden eines Schätzungsmoduls, das dazu konfiguriert ist, Eingaben von den mehreren Sensoren zu empfangen und mehrere erste Ausgaben, darunter unterschiedliche Karosseriebeschleunigungen während des Betriebs des Fahrzeugs, zu erzeugen; Verwenden eines Steuerungsmoduls, das mit dem Schätzungsmodul in Verbindung steht und dazu konfiguriert ist, die mehreren ersten Ausgaben von dem Schätzungsmodul zu empfangen und mehrere zweite Ausgabesignale zur Steuerung der aktiven Dämpfer zu erzeugen; und Verwenden eines Managementmoduls, das dazu konfiguriert ist, die zweiten Ausgaben zu empfangen und Aktuatorsignale, die auf jeden der mehreren aktiven Dämpfer anzuwenden sind, zu berechnen.