DE3916460A1

DE3916460A1 - Verfahren zur fahrwerksregelung

Info

Publication number: DE3916460A1
Application number: DE19893916460
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Kunz; Rainer Dr Ing Dr Kallenbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-05-20
Filing date: 1989-05-20
Publication date: 1990-11-22
Anticipated expiration: 2009-05-21
Also published as: WO1990014240A1; JPH04500057A; EP0428651A1; DE3916460C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrwerks regelung, insbesondere von Personen- und Nutzkraft wagen, bei dem - entsprechend der Gattung des Haupt anspruchs - die Fahrwerkseigenschaften in Abhängig keit von dem jeweiligen sensorisch ermittelten Fahr zustand durch die Regelung verändert werden.

Bei den heute gebräuchlichen Fahrzeugtypen, insbeson dere Personenkraftwagen, werden die Fahrwerkseigen schaften auf einen mittleren Betriebsfall optimiert. Die Eigenschaften sind durch die Konstruktion festge legt und bleiben - abgesehen von Alterungserschei nungen - im Fahrbetrieb unverändert. Da diese in ex tremen Betriebsfällen, beispielsweise bei leerem oder voll beladenem Fahrzeug und/oder sich extrem ändern den Fahrzuständen (schnelle Kurvenfahrt, starkes Bremsen bzw. Beschleunigen) hohen Sicherheitsanforde rungen ggf. nicht genügen kann, ist es bekannt, zwischen unterschiedlichen Dämpfereinstellungen umzu schalten. Eine selbständige Einstellung auf ver schiedene Fahrbahnzustände oder Fahrweisen in einer feinen Anpassung ist nicht möglich, da lediglich in groben Stufen eine Verstellung der Dämpfereigen schaften erfolgt.

Ferner ist es bekannt, einer zwischen Achse und Chassis (Fahrzeugaufbau) angeordneten Feder einen Dämpfer parallel zu schalten, der aktiv oder semi aktiv arbeitet. Der aktive Dämpfer weist einen Zylinder auf, der mittels eines Kolbens in zwei Arbeitskammern unterteilt ist. Durch aktive Druckmittelspeisung oder ein Ablassen des Druckmittels können die Dämpfereigenschaften gesteuert werden. Alternativ ist es bei einem semiaktiven System möglich, die Dämpfereigenschaften durch einen im Querschnitt steuerbaren Bypaß zu variieren. Beispielsweise kann der Kolben ein im Durchlaßquerschnitt steuerbares Ventil aufweisen. Beim semiaktiven System erfolgt keine aktive Druckmittelfluß-Steuerung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Hauptan spruch genannten Merkmalen zeigt demgegenüber die Möglichkeit auf, wie auf einfache Weise und träg heitslos in Abhängigkeit von der Dynamik des Fahrvor ganges eine Fahrwerksabstimmung an die unterschied lichen Anforderungen hinsichtlich Fahrkomfort und Fahrsicherheit selbsttätig vorgenommen werden kann. Dieses erfolgt durch eine entsprechende Variation der Reglerparameter. Mithin wird die jeweilige Übertra gungsfunktion des Reglers der Dynamik des Fahrvor ganges angepaßt, so daß - bei unkritischen Fahrzu ständen der größtmögliche Komfort und bei kritischen Fahrzuständen eine der Sicherheit dienende, straffe Fahrwerksabstimmung vorliegt.

Vorzugsweise wird zur Fahrzustandserkennung die Fahr zeuglängs- und Fahrzeugquerdynamik erfaßt.

Ausgehend von unkritischen Fahrzuständen erfolgt beim Auftreten kritischer Fahrzustände ein kontinuier licher oder stufiger Übergang zu einer fahrsicher heitsorientierten Auslegung der Reglerparameter. So mit ist eine kontinuierliche Einflußnahme gegeben, die mittels entsprechend kontinuierlich verstellbarer Aktuatoren realisiert wird. Dabei kann das zuvor be schriebene aktive oder semiaktive System eingesetzt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Er fassung der Fahrzeuglängsdynamik die Fahrzeuglängsge schwindigkeit und/oder die Fahrzeuglängsbeschleuni gung herangezogen. Aus diesen für die Längsdynamik charakteristischen Größen läßt sich ein Näherungswert für die Reifenlängskräfte ermitteln. So kann bei spielsweise durch Differentiation der Fahrzeugge schwindigkeit ein Näherungswert für die Reifenlängs kräfte erhalten werden.

Zur Erfassung der Fahrzeugquerdynamik ist vorzugs weise vorgesehen, die Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder die Giergeschwindigkeit und/oder den Lenk winkel heranzuziehen. Aus der Fahrzeugquerdynamik läßt sich dann ein Näherungswert für die Reifen seitenkräfte ermitteln. Hierbei sind gegebenenfalls der Schräglaufwinkel und die Reifenschräglaufsteifig keit zu berücksichtigen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Näherungswerte der Reifenlängs- und Reifenseiten kräfte zur Festlegung der Reglerparameter herange zogen. Dabei kann die Umwandlung der Näherungswerte der Reifenlängs- und Reifenseitenkräfte in die Reg lerparameter über eine gespeicherte Wertetabelle oder eine Rechenoperation erfolgen.

Das Gesamtsystem zeichnet sich dadurch aus, daß die Reglerparameter einem Regler des Regelkreises zuge führt werden, der als Eingangsgrößen eine oder mehrere Geschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus in ver tikaler Richtung und/oder einen oder mehrere Ein federwege des Fahrwerks erhält und mit seiner Aus gangsgröße die Dämpfungseigenschaften mindestens eines Dämpfers des Fahrwerkes regelt. Die erfindungs gemäße Adaption der Reglerparameter an den jeweiligen Fahrzustand ermöglicht die Kopplung mit nahezu jedem Fahrwerkregelungssystem, wobei diskret oder kontinu ierlich verstellbare Aktuatoren verwendet werden kön nen. Kritische Fahrmanöver werden erkannt und führen zu einer die Sicherheit erhöhenden Fahrwerksabstim mung, wobei in unkritischen Situationen der größtmög liche Komfort vorliegt. Überdies werden einfache und physikalisch interpretierbare Entscheidungskriterien für die Charakterisierung des Fahrverhaltens und die Adaption der Reglerparameter gegeben.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das das erfindungsge mäße Verfahren zur Fahrwerksregelung ver deutlicht und

Fig. 2 ein Diagramm, das die Komfortziffer eines Fahrwerks in Abhängigkeit von der Radlast zeigt, wobei eine Grenzkurve dargestellt ist, deren Werte durch Variation der Reglerparameter der Fahrwerkregelung ange nommen werden können.

Anhand des Blockschaltbilds der Fig. 1 soll das er findungsgemäße Verfahren erläutert werden. Es sind zwei Meß- und Auswerteeinrichtungen 1 und 2 vorge sehen, denen Eingangsgrößen 3 zugeführt werden und deren Ausgänge 4 und 5 mit einer Umsetzschaltung 6 verbunden sind. Der Ausgang 7 der Umsetzschaltung 6 ist an einen Regler 8 angeschlossen, dem Eingangs größen 9 zugeführt werden und der einen Ausgang 10 aufweist. Der Regler 8 ist Bestandteil eines nicht dargestellten Regelkreises einer Fahrwerksregelung eines Kraftfahrzeuges.

Bei der Meß- und Auswerteeinrichtung 1 handelt es sich um eine die Längsdynamik des Kraftfahrzeuges er fassende Einrichtung. Es sind Sensoren vorgesehen, die die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und/oder die Fahrzeuglängsbeschleunigung ermitteln. In der Fig. 1 wird der Meß- und Auswerteeinrichtung 1 als Eingangs größe 3 die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit 11 zuge führt. Durch Differentiation läßt sich hieraus ein Näherungswert für die Reifenlängskräfte F _L erhalten. Es gilt die Beziehung:

F _L ∼ m _ges · _L,

wobei m _ges die Masse des Fahrzeuges und v _L die Fahr zeuglängsgeschwindigkeit bezeichnet.

Demgemäß steht am Ausgang 4 der Meß- und Auswerteein richtung 1 ein Näherungswert für die Reifenlängs kräfte F _L zur Verfügung.

Der Meß- und Auswerteeinrichtung 2 werden andere Ein gangsgrößen 3 zugeführt. Es handelt sich hierbei um den Lenkwinkel 12, die Giergeschwindigkeit 13 und die Fahrzeugquerbeschleunigung 14. Gegebenenfalls sind nicht alle Eingangsgrößen erforderlich. Die genannten Eingangsgrößen 3 werden ebenfalls durch geeignete Sensoren ermittelt. Die Meß- und Auswerteeinrichtung 2 bildet aus den Eingangsgrößen 3 einen Näherungswert für die Reifenseitenkräfte F _S.

Die Reifenlängskräfte F _L und die Reifenseitenkräfte F _S werden der Umsetzschaltung 6 zugeführt. Bei der Umsetzschaltung 6 handelt es sich um eine ge speicherte Wertetabelle, die am Ausgang 7 in Ab hängigkeit von den Eingangsgrößen Reglerparameter RP zur Verfügung stellt, die dem Regler 8 zugeführt wer den. Als Eingangsgrößen 9 erhält der vorzugsweise als Skyhook-Regler ausgebildete Regler 8 die Geschwindig keit 15 des Aufbaues des Fahrzeuges und den Einfeder weg 16. Unter letzterem ist der Verlagerungsweg einer Achse des Kraftfahrzeuges relativ zum Chassis bzw. zum Aufbau zu verstehen. An seinem Ausgang 10 stellt der Regler ein Signal zur Stellung geeigneter Aktua toren zur Verfügung, mit denen die Abstimmung der Fahrwerkseigenschaften vorgenommen wird. Es kann sich hierbei um aktiv oder semiaktiv arbeitende Dämpfer handeln.

Durch die Fahrzustandserkennung der Meß- und Aus werteeinrichtungen 1 und 2 lassen sich in Verbindung mit semiaktiven oder aktiven Fahrwerksregelungen die Fahrwerkseigenschaften nach Maßgabe des jeweils vor liegenden Betriebszustandes einstellen.

Dabei erfolgt eine Einstellung der Reglerparameter in unkritischen Fahrzuständen derart, daß eine kom fortable Fahrwerksauslegung vorliegt. In kritischen Fahrzuständen ist ein kontinuierlicher Übergang zu fahrsicherheitsorientierter Auslegung der Reglerpara meter vorgesehen. Mithin werden diese kritischen Fahrzustände durch die Sensoren der Meß- und Aus werteeinrichtungen 1 und 2 erkannt und der Umsetz schaltung 6 entsprechende Werte für die Reifenlängs kräfte F _L und/oder Reifenseitenkräfte F _S zugeführt. Am Ausgang 7 der Umsetzschaltung 6 werden dann ent sprechende Reglerparameter RP ausgegeben, die den Regler 8 derart im Hinblick auf seine Übertragungs funktion beeinflussen, daß das am Ausgang 10 ausge gebene, die Aktuatoren des Fahrwerks steuernde Signal eine der Fahrsicherheit dienende, straffere Fahr werksabstimmung vornimmt. Dabei erfolgt der Übergang von einer komfortorientierten Fahrwerksauslegung zu der genannten straffen Abstimmung kontinuierlich. Die Rückkehr zu höherem Fahrkomfort erfolgt ebenfalls kontinuierlich.

Die Fig. 2 zeigt eine Grenzkurve für ein semiaktiv geregeltes System mit Skyhookregler und frequenzab hängiger Dämpfung. Die Komfortziffer KA gibt über die Fahrwerksabstimmung Aufschluß. Je größer die Komfort ziffer ist, umso schlechter wird der Komfort; mithin erhöht sich die Fahrsicherheit. Gleichzeitig sinkt - wie aus der Fig. 2 ersichtlich - die auf der Abszisse abgetragene Radlast RL. Der Pfeil 17 zeigt somit die Tendenz der dargestellten Grenzkurve zu größerer Fahrsicherheit und der Pfeil 18 die Richtung zu größerem Fahrkomfort auf. Die Werte der Grenzkurve können durch Variation der Reglerparameter RP ange nommen werden. Mithin wird deutlich, daß mit dem er findungsgemäßen Verfahren durch die Variation der Reglerparameter RP eine Fahrwerksabstimmung für größere Sicherheit oder größeren Fahrkomfort vorge nommen werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Fahrwerksregelung, insbesondere von Personen- und Nutzkraftwagen, bei dem die Fahrwerks eigenschaften in Abhängigkeit von dem jeweiligen sen sorisch ermittelten Fahrzustand durch die Regelung verändert werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reglerparameter (RP) des Regelkreises in Abhängigkeit von der Dynamik des Fahrvorganges zur Anpassung der Fahrwerksabstimmung an die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Fahrkomfort und Fahrsicherheit selbsttätig verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Fahrzustandserken nung die Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerdynamik er faßt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in unkritischen Fahrzuständen eine Einstellung der Reg lerparameter (RP) für eine komfortorientierte Fahr werksauslegung erfolgt und daß bei kritischen Fahrzu ständen ein kontinuierlicher oder stufiger Übergang zur fahrsicherheitsorientierten Auslegung der Regler parameter (RP) vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Fahrzeuglängsdynamik die Fahrzeuglängs geschwindigkeit (11) und/oder die Fahrzeuglängsbe schleunigung herangezogen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Fahrzeuglängsdynamik ein Näherungswert für die Reifenlängskräfte (F _L) ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Fahrzeugquerdynamik die Fahrzeugquerbe schleunigung (14) und/oder die Giergeschwindigkeit (13) und/oder der Lenkwinkel (12) herangezogen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Fahrzeugquerdynamik ein Näherungswert für die Reifenseitenkräfte (F _S) ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Näherungswerte der Reifenlängs- und Reifenseiten kräfte (F _L, F _S) zur Festlegung der Reglerparameter (RP) herangezogen werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der Näherungswerte der Reifenlängs- und Reifenseitenkräfte (F _L, F _S) in die Reglerparameter (RP) über eine gespeicherte Wertetabelle (Umsetz schaltung 6) oder eine Rechenoperation erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerparameter (RP) einem Regler (8) des Regelkreises zugeführt werden, der als Eingangsgrößen (9) eine oder mehrere Geschwindigkeiten (15) des Fahrzeugaufbaus in vertikaler Richtung und/oder einen oder mehrere Einfederwege (16) des Fahrwerks erhält und mit seiner Ausgangsgröße (Ausgang 10) die Dämpfungseigenschaften mindestens eines Dämpfers des Fahrwerks regelt.