DE4210536A1

DE4210536A1 - Anordnung zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik eines Kraftfahrzeug-Fahrwerks

Info

Publication number: DE4210536A1
Application number: DE19924210536
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Roeder
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-07
Also published as: FR2689063A1; FR2689063B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines die Dämpfungscharakteristik des Fahrwerks eines Kraft fahrzeugs einstellenden Stellglieds, wobei im Antriebs strang des von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs ein Schaltgetriebe angeordnet ist, dessen Gänge manuell einstellbar sind, umfassend mehrere Senso ren, deren Signale Informationen über eine Nickbewegung des Kraftfahrzeugs enthalten und eine auf die Sensoren ansprechende, das Stellglied steuernde, elektronische Steuerung.

Im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs können Nickbewegungen auftreten, bei welchen sich das Kraftfahrzeug um seine quer zur Fahrtrichtung verlaufende horizontale Querachse neigt. Nickbewegungen ergeben sich beispielsweise beim Beschleunigen oder Abbremsen des Kraftfahrzeugs; sie können aber auch durch die Fahrbahnbeschaffenheit hervor gerufen werden.

Aus der DE-A-38 35 057 ist es bekannt, durch periodische Fahrbahnunebenheiten hervorgerufene Nickbewegungen durch Steuern der Dämpfungskraft von Stoßdämpfern an den Rad aufhängungen des Fahrwerks entgegenzuwirken, indem beim Auftreten solcher Nickbewegungen die Dämpfungscharakteri stik auf "härtere" Werte eingestellt wird, die Dämpfungs kraft also erhöht wird. Die Nickbewegung wird mit Hilfe eines Beschleunigungssensors und mehrerer den Einfede rungsweg der Radaufhängungen erfassender Sensoren er kannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik eines Kraftfahrzeug-Fahrwerks zu schaffen, die es erlaubt, den Bewegungszustand des Kraft fahrzeugs und insbesondere die durch den Fahrer über die Betätigung des Fahrpedals erzeugten Nickbewegungen mit geringerem Konstruktionsteileaufwand als bisher zu erkennen und die Dämpfungscharakteristik dementsprechend zu steuern sowie insbesondere diesen Nickbewegungen entgegenzuwirken. Speziell wird angestrebt, die Nickbewegungen ohne einen speziellen Längsbeschleunigungssensor zu erkennen.

Ausgehend von der eingangs erläuterten Anordnung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster und ein zweiter Sensor Drehzahlsignale erzeugen, die ein Maß für die Eingangsdrehzahl und die Ausgangs drehzahl des Schaltgetriebes sind, und daß die Steuerung abhängig von den Drehzahlsignalen des ersten und des zweiten Sensors eine das Übersetzungsverhältnis des momentan an dem Schaltgetriebe eingestellten Gangs reprä sentierende Information ermittelt und die Dämpfungscha rakteristik des Fahrwerks abhängig von dieser Information steuert.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß das Übersetzungsverhältnis des momentan an dem Schaltgetriebe eingestellten Gangs die Radzugkräfte beeinflußt, so daß bei Kenntnis des eingestellten Gangs die Dämpfungs härte entsprechend variiert werden kann. Bei den Sensoren handelt es sich um üblicherweise ohnehin an dem Kraftfahrzeug vorgesehene Sensoren, beispiels weise um einen die Motordrehzahl erfassenden Sensor oder einen Fahrgeschwindigkeitssensor. Der Motordreh zahlsensor kann ausgenutzt werden, da im Fahrbetrieb die Kupplung bis auf Momente des Gangwechsels ge schlossen ist, so daß die Motordrehzahl gleich der Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes ist. Der Fahr geschwindigkeitssensor erfaßt üblicherweise ohnehin die Ausgangsdrehzahl des Schaltgetriebes.

Bei höheren Gangstufen ist die durch Fahrpedalein stellung erreichte Zugkraft bzw. Zugkraftänderung geringer als bei niedrigeren Gangstufen. Die Aus wirkung auf die Nickbewegungen verhalten sich ent sprechend. Durch die Gangberechnung und dadurch mögliche Berechnung der tatsächlich anliegenden Zugkraft bzw. Zugkraftänderung kann in höheren Gangstufen ein komfortminderndes Umschalten auf härtere Dämpfungsstufen vermieden werden.

Die das Übersetzungsverhältnis des momentan an dem Schalt getriebe eingestellten Gangs repräsentierende Information kann unmittelbar zur Berechnung der Radzugkraft ausgenutzt werden, ohne daß ein gesonderter Längsbeschleunigungssen sor erforderlich wäre. Hierzu ist zweckmäßigerweise ein dritter Sensor vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das ein Maß für das Drehmoment oder die Leistung der Brenn kraftmaschine ist, wobei die Steuerung abhängig von dem Signal des ersten, zweiten und dritten Sensors und dem ermittelten Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes eine die Radzugkraft des Kraftfahrzeugs repräsentierende Information ermittelt und die Dämpfungscharakteristik hiervon abhängig steuert. Bei dem dritten Sensor kann es sich beispielsweise um einen die Einstellung eines Fahr pedals, einer Drosselklappe oder einer Einspritzpumpe erfassenden Sensor handeln.

In der vorstehend erläuterten Ausgestaltung der Erfindung kann die Dämpfungscharakteristik zugkraftabhängig gesteu ert werden. Die Erfindung eignet sich jedoch nicht nur zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik während des kontinuierlichen Fahrbetriebs, sondern auch speziell zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik bei Nickbewegungen, wie sie beispielsweise beim Wechseln des Gangs des Schalt getriebes auftreten können, wenn nach dem Gangwechsel zu rasch eingekuppelt wird. Je nachdem, ob ein höherer oder ein niedrigerer Gang eingelegt wird und beim Einkuppeln das Fahrpedal zu viel oder zu wenig gedrückt wird, kann es zu einem Beschleunigungsruck oder einem Verzögerungs ruck kommen. In beiden Fällen ist es erwünscht, die Dämpfungshärte zumindest kurzzeitig zu erhöhen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, daß die Steuerung auf ein Gangwechsel-Ankündigungssignal hin eine verglichen mit der vorausgegangen eingestellten Dämpfungs charakteristik härtere Dämpfungscharakteristik einstellt. Die Steuerung stellt die härtere Dämpfungscharakteristik zweckmäßigerweise nur vorübergehend ein, bis das aus den Sensorsignalen gebildete Drehzahlverhältnis erneut einem der Gänge zugeordnet werden kann. Das Gangwechsel-Ankündi gungssignal kann beispielsweise von einem die vollständig eingekuppelte Position der Kupplung erfassenden Sensor oder Schalter bereitgestellt werden; es kann aber auch aus den Drehzahlsignalen des ersten und zweiten Sensors abgeleitet werden, da die Drehzahlsignale während des Gangwechsels andere Verhältniswerte als die durch die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes vorgegebenen Werte einnehmen können.

Für die Ermittlung des an dem Schaltgetriebe momentan eingestellten Gangs ist in einer bevorzugten Ausführungs form vorgesehen, daß die Steuerung für jeden Gang des Schaltgetriebes einen Bereich von Werten für das Verhält nis von Ausgangsdrehzahl und Eingangsdrehzahl des Schalt getriebes speichert, der sich mit Wertebereichen anderer Gänge nicht überlappt, wobei die Steuerung zur Ermittlung des an dem Schaltgetriebe momentan eingestellten Gangs das Verhältnis der durch die Signale des ersten und des zweiten Sensors repräsentierten Drehzahlen bildet und überprüft, in welchem der Wertebereiche das gebildete Verhältnis liegt. Die Wertebereiche liegen zweckmäßiger weise symmetrisch zu dem durch die Konstruktion des Schaltgetriebes festgelegten Übersetzungsverhältnis des Gangs und schließen lückenlos aneinander an, um eine kontinuierliche Information über den eingestellten Gang liefern zu können. Die Wertebereiche sind damit so breit, daß auch Abweichungen des Drehzahlverhältnisses vom konstruktiv vorgegebenen Wert des Übersetzungsverhältnis ses des Schaltgetriebes, beispielsweise aufgrund von Radschlupf oder aufgrund von Meßfehlern oder dem An sprechverhalten der Drehzahlsensoren die Gangerkennung nicht beeinträchtigen.

Dennoch kann es zweckmäßig sein, zwischen benachbarten, den Gängen zugeordneten Wertebereichen Zwischenbereiche von Werten vorzusehen, die keinem der Gänge zugeordnet sind, selbst wenn in diesen Zwischenbereichen der Steue rung keine Ganginformation zugeführt werden kann. Das Fehlen der Ganginformation kann dazu ausgenutzt werden, ein Gangwechsel-Ankündigungssignal zu erzeugen, wenn das von der Steuerung aus den Sensorsignalen gebildete Dreh zahlverhältnis in einem der Zwischenbereiche liegt. Das Gangwechsel-Ankündigungssignal kann, wie bereits erwähnt, zur Einstellung einer zeitlich begrenzten, härteren Dämpfungscharakteristik bereits während des Gangwechsels ausgenutzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik eines Kraftfahrzeug-Fahrwerks und

Fig. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Anordnung.

Fig. 1 zeigt schematisch den Antriebsstrang eines Kraft fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine 1, deren Drossel klappe oder Einspritzpumpe über ein Fahrpedal 3 steuerbar ist und einem Schaltgetriebe 5, dessen Gänge mittels eines Schalthebels 7 manuell einstellbar sind. Eine mittels eines Kupplungspedals 9 manuell betätigbare Reibungskupplung 11 kuppelt die bei 13 angedeutete Kur belwelle der Brennkraftmaschine 1 mit einer Eingangswelle 15 des Schaltgetriebes 5. Bei 17 ist ein mit einer Aus gangswelle 19 des Schaltgetriebes verbundenes Differen tialgetriebe dargestellt, das Räder 21, von denen ledig lich eines dargestellt ist, antreibt.

Den einzelnen Rädern 21 zugeordnete Radaufhängungen 23, von denen jede zumindest eine Radfederung 25 sowie einen in seiner Dämpfungshärte bzw. Dämpfungskraft mittels eines Stellglieds 27 steuerbaren Stoßdämpfer 29 umfaßt, bestimmen das Schwingungsverhalten des Rads 21 und damit das Fahrverhalten und den Komfort des Kraftfahrzeugs. Die Stellglieder 27 werden von einer elektronischen Steuerung 31 gesteuert, die die Dämpfungscharakteristik des Fahr werks abhängig von der momentanen Zugkraft der angetrie benen Räder 21 steuert. Die Steuerung 31 errechnet eine der Zugkraft entsprechende Information aus Signalen eines die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 erfassenden ersten Sensors 33, eines die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr zeugs in Form der Ausgangsdrehzahl des Schaltgetriebes 5 erfassenden zweiten Sensors 35 und eines die Einstellung des Fahrpedals 3 bzw. der dadurch gesteuerten Drossel klappe bzw. der Einspritzpumpe erfassenden dritten Sen sors 37. Unter Ausnutzung gespeicherter Motorkennfelder, die das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der momentanen Fahrpedalstellung bzw. Drosselklappen- oder Einspritzpum penstellung liefern und weiter unter Berücksichtigung des entsprechend dem eingestellten Gang des Schaltgetriebes 5 sich ergebenden Übersetzungsverhältnis des Schaltgetrie bes 5, des konstanten Übersetzungsverhältnisses des Dif ferentialgetriebes 17 und des dynamischen Radradius des Rads 21. Mit wachsender Radzugkraft wird eine härtere Dämpfungscharakteristik eingestellt.

Um den momentan an dem Schaltgetriebe 5 manuell einge stellten Gang erkennen und damit das momentane Überset zungsverhältnis des Schaltgetriebes 5 berücksichtigen zu können, speichert die Steuerung 31 den einzelnen Gängen zugeordnete Wertebereiche des Verhältnisses A von Motor drehzahl zu Fahrgeschwindigkeit, die den durch die Kon struktion des Antriebsstrangs festgelegten Wert des Verhältnisses enthalten, jedoch beiderseits Sicherheits bereiche bilden, durch die Abweichungen, wie sie sich aufgrund von Radschlupf und Meßfehlern oder Ansprechei genschaften der Drehzahlsensoren ergeben können, berück sichtigt werden. Hat beispielsweise das Schaltgetriebe 5 fünf Gänge mit den Übersetzungsverhältnissen i_g:

i_g1 = 3,83,
i_g2 = 2,20,
i_g3 = 1,40,
I_g4 = 1,00,
i_g5 = 0,80,

so errechnen sich bei einem Übersetzungsverhältnis des Differentialgetriebes 17 von i_d = 3,73 und einem dynami schen Radradius r_d von 0,312 in für die einzelnen Gänge N das Verhältnis von Motordrehzahl zu Fahrgeschwindigkeit A_N entsprechend der Gleichung

Werden für die Übersetzungsverhältnisse i_g des Schaltge triebes 5 die vorstehenden Werte eingesetzt, so ergeben sich für die Gänge N=1 bis N=5 folgende Verhältniswerte:

A1 = 7,29 m^-1,
A2 = 4,19 m^-1,
A3 = 2,66 m^-1,
A4 = 1,90 m^-1,
A5 = 1,52 m^-1.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm, das die Werte von A auf der Abszisse und die Gänge N auf der Ordinate darstellt, unmittelbar aneinander angrenzende, den einzelnen Gängen zugeordnete Wertebereiche, wie sie zum Beispiel für den zweiten Gang durch rechtsgeneigte Schraffur und für den dritten Gang durch linksgeneigte Schraffur besonders hervorgehoben sind. Die Wertebereiche sind so bemessen, daß sie symmetrisch zu den sich ergebenden Gangzahlen liegen. Entsprechend Fig. 2 werden die Gänge wie folgt erkannt:

1. Gang bei A ≦λτ 5,6 m^-1
2. Gang bei 5,6 ≦λτ A ≦λτ 3,4 m^-1
3. Gang bei 3,4 ≦λτ A ≦λτ 2,3 m^-1
4. Gang bei 2,3 ≦λτ A ≦λτ 1,7 m^-1
5. Gang bei 1,7 ≦λτ A m^-1

Die sich ergebenden Wertebereiche der einzelnen Gänge sind im Normalfall hinreichend groß, um Radschlupf und Schwankungen der Drehzahlsignale aufgrund von Meßfehlern der Sensoren und eventuellen Drehzahlschwingungen des Antriebsstrangs ausgleichen zu können, ohne daß auf einen anderen Gang geschlossen würde. Nichtsdestotrotz kann es vorteilhaft sein, entsprechend Fig. 3 zwischen den je weils den Gängen zugeordneten Wertebereichen Werte-Zwi schenbereiche vorzusehen, in welchen kein Gang erkannt werden kann. Wird bei Einleitung eines Gangwechsels die Kupplung ausgerückt, so verläßt der Wert des Verhältnis ses A den für die Gangerkennung zulässigen Wertebereich und wechselt in einen der benachbarten Zwischenbereiche, in welchen per Definition die Gangerkennung nicht möglich sein soll. Dies kann als Schaltabsichtserkennungssignal gewertet werden und zur Steuerung der Dämpfungscharakte ristik ausgenutzt werden. Die Dämpfungscharakteristik wird bereits mit dem den Gangwechsel einleitenden Aus rücken der Kupplung in Richtung härter verstellt, um dem nach dem Gangwechsel eventuell zu erwartenden Einkuppel ruck Rechnung zu tragen. Die Steuerung 31 verstellt die Dämpfungscharakteristik auf das Schaltabsichtssignal hin nur zeitlich begrenzt, beispielsweise bis das Verhältnis A bei geschlossener Kupplung dem neuen Gang zugeordnet werden kann. Nachfolgend wird die Dämpfungscharakteristik entsprechend der Fahrsituation in dem neuen Gang einge stellt. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Einengung der den einzelnen Gängen zugeordneten Wertebereiche und die sich dazwischen ergebenden Werte-Zwischenbereiche. Der Wertebereich des zweiten Gangs ist durch rechtsgeneigte Schraffur, der Wertebereich des dritten Gangs durch linksgeneigte Schraffur und der Wertebereich des vierten Gangs durch Kreuzschraffur hervorgehoben. Geeignet sind beispielsweise folgende Gangerkennungsbereiche:

1. Gang bei A ≦λτ 6,7 m^-1
2. Gang bei 4,7 ≦λτ A ≦λτ 3,9 m^-1
3. Gang bei 3,0 ≦λτ A ≦λτ 2,5 m^-1
4. Gang bei 2,0 ≦λτ A ≦λτ 1,8 m^-1
5. Gang bei 1,6 ≦λτ A m^-1

Es versteht sich, daß die Zwischenbereiche nur so groß gewählt werden können, daß die den einzelnen Gängen zugeordneten Wertebereiche noch Abweichungen des ermit telten Wertes von A aufgrund von Radschlupf und Meßfeh lern und dergleichen umfassen können.

Claims

1. Anordnung zur Steuerung eines die Dämpfungscharakteri stik des Fahrwerks (23) eines Kraftfahrzeugs einstel lenden Stellglieds (27), wobei im Antriebsstrang des von einer Brennkraftmaschine (1) angetriebenen Kraft fahrzeugs ein Schaltgetriebe (5) angeordnet ist, dessen Gänge manuell einstellbar sind, umfassend mehrere Sensoren (33, 35, 37), deren Signale Informa tionen über den Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Nickbewegung, enthalten und eine auf die Sensoren (33, 35, 37) ansprechende, das Stellglied (27) steuernde, elektronische Steuerung (31), dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (33) und ein zweiter (35) Sensor Drehzahl signale erzeugen, die ein Maß für die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl des Schaltgetriebes (5) sind, und daß die Steuerung (31) abhängig von den Drehzahl signalen des ersten (33) und des zweiten (35) Sensors eine das Übersetzungsverhältnis des momentan an dem Schaltgetriebe (5) eingestellten Gangs repräsentieren de Information ermittelt und die Dämpfungscharakteri stik des Fahrwerks abhängig von dieser Information steuert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Sensor (37) ein Signal erzeugt, das ein Maß für das Drehmoment oder die Leistung der Brenn kraftmaschine (1) ist und daß die Steuerung (31) abhängig von den Signalen des ersten (33), zweiten (35) und dritten (37) Sensors und dem ermittelten Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes (5) eine die Rad-Zugkraft des Kraftfahrzeugs repräsentierende Information ermittelt und die Dämpfungscharakteristik hiervon abhängig steuert.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerung (31) für jeden Gang des Schalt getriebes (5) einen Bereich von Werten für das Ver hältnis von Ausgangsdrehzahl und Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes (5) speichert, der sich mit Wertebe reichen anderer Gänge nicht überlappt und zur Ermitt lung des an dem Schaltgetriebe (5) momentan einge stellten Gangs das Verhältnis der durch die Signale des ersten (33) und des zweiten (35) Sensors repräsen tierten Drehzahlen bildet und überprüft, in welchem der Wertebereiche das gebildete Verhältnis liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten, den Gängen zugeordneten Werte bereichen Zwischenbereiche von Werten vorgesehen sind, die keinem der Gänge zugeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (31) ein Gangwechsel-Ankündigungssignal erzeugt, wenn das aus den Sensorsignalen gebildete Drehzahlverhältnis in einem der Zwischenbereiche liegt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (33) die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) im Antriebsstrang vor einer zwischen der Brennkraftmaschine (1) und dem Schaltge triebe (5) angeordneten Kupplung (3) erfaßt, daß der zweite Sensor (35) ein die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierendes Signal liefert und daß die Steuerung (31) Wertebereiche für das Verhältnis von Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit speichert.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (31) auf ein Gang wechsel-Ankündigungssignal hin eine verglichen mit der vorausgegangen eingestellten Dämpfungscharakteristik härtere Dämpfungscharakteristik einstellt.

8. Anordnung nach Anspruch 7 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (31) die härtere Dämpfungscharakteristik vorübergehend einstellt, bis das aus den Sensorsigna len gebildete Drehzahlverhältnis erneut einem der Gänge zugeordnet ist.