DE19950177A1

DE19950177A1 - Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft

Info

Publication number: DE19950177A1
Application number: DE19950177A
Authority: DE
Inventors: Bernd Albert; Eberhard Hees; Stefan Rappelt
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2000-05-18

Abstract

Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend eine über einen Aktuator verstellbare Dämpfeinrichtung, wobei der Schwingungsdämpfer eine Komponente innerhalb eines schwingungsfähigen Systems darstellt und mit einer Steuereinrichtung zur Veränderung der Dämpfkraft verbunden ist, wobei der Schwingungsdämpfer mit einem Stromregler für den Aktuator eine räumlich abgeschlossene Baueinheit bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, um fassend eine über einen Aktuator verstellbare Dämpfeinrichtung, wobei der Schwin gungsdämpfer eine Komponente innerhalb eines schwingungsfähigen Systems darstellt und mit einer Steuereinrichtung zur Veränderung der Dämpfkraft verbunden ist.

Aus der DE 44 27 559 A1 oder der DE 40 05 513 A1 ist ein entsprechender Schwin gungsdämpfer bekannt. Derzeit sehen Fahrwerksregelungen derart aus, daß der Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug gezielt ausgelegt wird. Alle Parameter, die mit dem Aktuator für der verstellbare Dämpfeinrichtung zusammenhängen, sowie die Dämpfkraftkennlinie des Schwingungsdämpfers, sind dem Fahrzeughersteller bereitzu stellen, damit ein nach den Vorstellungen des Fahrzeugherstellers abgestimmtes Fahr verhalten des Fahrzeugs erreicht werden kann. Das hat zur Folge, daß der Fahrzeugher steller im Gegensatz zu anderen Baugruppen umfangreiche Entwicklungs- und Anpas sungsarbeiten vornehmen muß, die in Kosten und Arbeitszeiten zu bewerten sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit veränderba rer Dämpfkraft derart weiterzuentwickeln, so daß der beschriebene Anpassungsauf wand reduziert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Patentanspruch 1 und 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Kerngedanke der Erfindung liegt darin, möglichst viele Vorgänge, die bisher zentral von einem Steuergerät in Verbindung mit einer im Fahrzeug verteilten Sensorik zu den zentralisieren und jeweils am oder im Schwingungsdämpfer zu applizieren. Einerseits entfällt ein größerer Verkabelungsaufwand. Des weiteren reduzieren sich störanfällige mechanische Schnittstellen. Für einen Fahrzeughersteller entfällt ein wesentlicher Pla nungsaufwand im Zusammenhang mit den Schwingungsdämpfern. Diese werden ein fach eingebaut und arbeiten nach den Vorgaben eines Programms. Der Fahrzeugherstel ler muß sich nicht mehr um interne Abläufe beim oder am Aktuator kümmern.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 Prinzipschaubild eines Kraftfahrzeugfahrwerks

Fig. 2 Prinzipschaubild einer Baueinheit "Schwingungsdämpfer"

Die Fig. 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes sehr einfaches Prinzipschau bild eines schwingungsfähigen Systems in der Bauform eines Kraftfahrzeugfahrwerks 1, das an jedem Rad 3 einen Schwingungsdämpfer 5 aufweist, dessen Dämpfkraft verän derbar ist. Eine zentrale Steuereinheit 7 übernimmt die Auswertung von Sensorsignalen einer nicht dargestellten Sensorik und sendet Stellgrößen an Aktuatoren 9 (s. Fig. 2), um die Dämpfkraft zu verändern. Die Steuereinheit muß eine Vielzahl von Rechenoperatio nen ausführen, da u. U. nicht jeder Schwingungsdämpfer dasselbe Stellsignal benötigt. Entsprechend leistungsfähig muß die zentrale Steuereinheit ausgeführt sein. Ein schwin gungsfähiges System kann auch von einer Kabine auf einem Fahrzeugrahmen eines Nutzfahrzeuges oder einer Trommel innerhalb einer Waschmaschine gebildet werden. Die Aufzählungen sind nur beispielhaft zu werten. Eine Vielzahl weiterer Anwendungen sind denkbar.

Die Fig. 2 stellt ein Prinzipschaubild eines Schwingungsdämpfers mit verstellbarer Dämpfkraft dar, wie er beispielsweise aus der DE 41 04 110 A1 bekannt ist. Dem au ßenliegenden Aktuator 9 sind räumlich zugeordnet weitere Systemkomponenten zuge ordnet, die je nach Ausführung unterschiedlich zahlreich ausfallen. Selbstverständlich sind auch konstruktive Ausgestaltungen des Schwingungsdämpfers möglich, bei dem der Aktuator und weitere Systemkomponenten im Inneren des Schwingungsdämpfers angeordnet sind.

In der einfachsten Ausbaustufe ist dem Schwingungsdämpfer S ein Stromregler 11 für den Aktuator zugeordnet. Die Aufgabe des Stromreglers 11 besteht darin, daß Schwan kungen im elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs oder auch temperaturbedingete Abwei chungen oder andere Toleranzen ausgeglichen werden, um auf Dauer eine entspre chend feine Verstellung des Aktuators gewährleisten zu können. Dem Stromregler wird ein Sollstrom vorgegeben, der eingehalten werden soll, wobei eine Abweichung als Fehlermeldung an ein Dämpfungsregelgerät gemeldet wird. Des weiteren können mi nimale und maximale Sollströme vorgesehen sein, die eine Fehlerbetrachtung ermögli chen.

Eine Ausbaustufe der Baueinheit Schwingungsdämpfer 5 umfaßt eine Speicherein heit 13 in Verbindung mit einer Rechnereinheit 15, wobei die Speichereinheit minde stens eine Dämpfkraftkennlinie enthält, deren Betriebspunkte beispielsweise aus der Kombination von der Hubgeschwindigkeiten des Schwingungsdämpfers mit einer vor gesehenen Dämpfkraft entsprechen. Den Betriebspunkten sind Regelgrößen, beispiels weise Stellströme I für den Aktuator 9 zugewiesen. Da jeder Schwingungsdämpfer im Kraftfahrzeugfahrwerk derart ausgerüstet ist, wird die Rechenzeit wesentlich verkürzt, da zumindest ein Teil der Rechenoperationen dezentral zeitgleich ausgeführt werden kann.

Zusätzlich kann der Schwingungsdämpfer 5 mit einer Sensorik 17 bestückt sein, deren Signal Betriebspunkte des Dämpfkraftkennfeldes repräsentieren und die von der inte grierten Rechnereinheit ausgewertet werden.

Man kann alternativ auch direkt die Dämpfkraft im Schwingungsdämpfer sensieren indem beispielsweise die Arbeitsdrücke in den Arbeitsräumen des Schwingungsdämp fers gemessen werden. Aus den Differenzen der Arbeitsdrücke kann mittels der Rech nereinheit die momentane Dämpfkraft im Schwingungsdämpfer 5 bestimmt werden. Mit einem ebenfalls dem Schwingungsdämpfer räumlich zugeordneten Dämpfkraftreg ler 19 kann die für die Dämpfkraft vorgesehene Regelgröße des Aktuators, z. B. ein Stellstrom, eingestellt werden. Der Dämpfkraftregler 19 kann mit einer Aktuatorregel größenmeßeinrichtung 21 aufgerüstet werden, die beispielsweise den Ist-Strom für den Aktuator erfaßt. Die Parameter Dämpfkraft, Hubgeschwindigkeit des Schwingungs dämpfers und die Aktuatorregelgröße Stellstrom stehen in einem eindeutigen funktiona len Zusammenhang, so daß eine wechselseitige Überprüfung der verwendeten Parame ter stattfinden kann.

In einem ebenfalls in der Baueinheit Schwingungsdämpfer enthaltenen Dämpfungsrege lungsgerät 23 ist ein Algorithmus abgelegt, der aus den Sensorsignalen und dem Dämpfkraftkennfeld eine Schaltstrategie ableitet und damit Dämpfkraftbedarfsgrößen festlegt. So kann die Sensorik beispielsweise einen Ausfederungsvorgang und eine Kur venfahrt erkennen. Aus diesen Zustandsgrößen wird dann die notwendige Dämpfkraft berechnet werden, um beispielsweise eine Horizontierung des Fahrzeugs zu erreichen.

Um das Fahrwerk noch leistungsfähiger zu gestalten, kann als Option noch eine Kom munikationseinheit 25 der Baueinheit Schwingungsdämpfer zugeordnet sein, die alle Schwingungsdämpfer 5 miteinander verbindet und einen Signalaustausch ermöglicht. Des weiteren kann ein nicht dargestelltes Fremdsteuergerät, das beispielsweise für die Motorsteuerung zuständig ist, ein Signal an die Schwingungsdämpfer aussenden, daß mit einer Fahrzeugbeschleunigung zu rechnen ist, da vom Fahrer über das Gaspedal ein entsprechendes Vorhaben ausgelöst wird. Die von dem Fremdsteuergerät ausgesende ten Signale lassen Anfahrnicken oder bei einem ABS-Signal, einem Bremsschaltersignal oder einem anderen eine Nickbewegung erfassender Sensorik Bremsnicken voraus schauend erkennen und die Schwingungsdämpfer können zusätzliche Dämpfkraftbe darfsgrößen ermitteln.

Mit einem Schwingungsdämpfer in der beschriebenen Form werden dem Fahrzeugher steller vielfältige Aufgaben abgenommen. Die Rechnergeschwindigkeit wird erhöht und der Verkabelungsaufwand drastisch reduziert. Bei ausreichenden Stückzahlen und einer entsprechend optimierten Fertigung läßt sich der Bauraumaufwand für die im oder am Schwingungsdämpfer angeordneten Komponenten auch in der maximalen Ausbaustufe auf die Größe von wenigen Kubikzentimetern reduzieren.

Claims

1. Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend eine über einen Ak tuator verstellbare Dämpfeinrichtung, wobei der Schwingungsdämpfer eine Kompo nente innerhalb eines schwingungsfähigen Systems darstellt und mit einer Steuerein richtung zur Veränderung der Dämpfkraft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (5) mit einem Stromregler (11) für den Aktuator (9) ei ne räumlich abgeschlossene Baueinheit bildet.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit des Schwingungsdämpfers (5) eine Speichereinheit (13) aufweist, in der ein Dämpfkraftkennfeld abgelegt ist, wobei ein Betriebspunkt des Dämpfkraft kennfeldes über eine im Schwingungsdämpfer angeordnete Rechnereinheit (15) der Regelgröße des Aktuators (9) zugeordnet werden kann.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit des Schwingungsdämpfers (5) eine Sensorik (17) aufweist, deren Signale Betriebspunkte des Dämpfkraftkennfeldes repräsentieren und die von der Rechnereinheit (15) ausgewertet werden.

4. Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend eine über einen Ak tuator verstellbare Dämpfeinrichtung, wobei der Schwingungsdämpfer eine Kompo nente innerhalb eines schwingungsfähigen Systems darstellt und mit einer Steuerein richtung zur Veränderung der Dämpfkraft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (5) mit einem Dämpfkraftregler (19) eine Baueinheit bildet, wobei aus einem Dämpfkraftkennfeld einer Speichereinheit (13) Betriebspunkte ermittelt werden, denen eine Regelgröße des Aktuators (9) zugeordnet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfkraftregler (19) eine Dämpfkraftmeßeinrichtung in Verbindung mit ei ner Aktuatorregelgrößenmeßeinrichtung (21) aufweist.

6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (5) eine Baueinheit mit einem Dämpfungsregelge rät (23) bildet, wobei in dem Dämpfungsregelgerät (23) ein den Dämpfkraftkennlini en übergeordneter Regelalgorithmus abgelegt ist.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (5) eine Kommunikationseinheit (25) für eine Signal verarbeitung innerhalb von einem Signalverbundnetz aufweist.

8. Schwingungsdämpfer nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (5) mit mindestens einem externen Steuergerät ver bunden ist, das Dämpfbedarfsgrößen ermittelt, die von der Rechnereinheit (15) mit internen Dämpfbedarfsgrößen verknüpft werden.