DE4436441C2 - Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugfahrwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrwerks eines Kraft­ fahrzeuges nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 38 18 188 A1 ist ein aktives Federungssystem bekannt, das aus Si­ gnalen von Gebern in Verbindung mit Abstützaggregaten die Wank- und Nickbe­ wegungen eines Fahrzeuges "modal" beeinflußt. Bei diesem Federungssystem wird aber vernachlässigt, daß die Karosserieverlagerung beim Bremsen oder auch bei Kur­ venfahrten nicht das einzige Maß für die Fahrsicherheit des Fahrzeuges bzw. das Fahrgefühl des Fahrers darstellt. Durch ein zu schnelles Nicken oder Wanken kann es für einen durchschnittlichen Fahrzeuglenker zu kritischen Fahrsituationen kommen, die ihn unter Umständen überfordern und die Fahrsituation in der Folge doch schwieriger gestaltet.

Die DE 40 05 513 A1 beschreibt einen Stoßdämpfer zum Dämpfen von mecha­ nischen Schwingungen, bei dem Sensoren in den Kammern des Schwingungs­ dämpfers angeordnet sind, die den Druckunterschied in den Kammern des jewei­ ligen Dämpfers messen. In Abhängigkeit von der Druckdifferenz und der vertikalen Fahrzeugaufbaugeschwindigkeit wird ein die Dämpfkraft bestimmendes Signal ermittelt. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht zum Beispiel darin, daß die Fahr­ zeugaufbaugeschwindigkeit gemessen werden muß, was nur indirekt möglich ist. Gravierender ist die notwendige Anzahl der Drucksensoren pro Schwingungsdämpfer, bei de­ nen über eine Plausibilitätsberechnung die Zug- und die Druckrichtung ermittelt werden muß.

Aus der DE 42 12 823 A1 ist ebenfalls ein Stoßdämpfer mit Drucksensoren be­ kannt, wobei die Drucksignale der Stoßdämpfer einer Achse voneinander subtra­ hiert werden, um eine Dämpfkrafteinstellung vornehmen zu können. Die Bewe­ gungsgeschwindigkeit des gefederten Teils messen Beschleunigungssensoren in Verbindung mit einer Integriereinheit.

In der DE 41 17 897 A1 wird ein System zur Erzeugung von Signalen zur Steue­ rung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuer- oder regelbaren Fahrwerks beschrieben. Dabei wird darauf hingewiesen, daß die Aufbaube­ schleunigung mittels Beschleunigungssensoren gemessen werden kann. Das Ge­ samtsystem ist abhängig von der Information, ob sich der Schwingungsdämpfer in der Zug- oder Druckstufe befindet. Es besteht die Möglichkeit, daß diese In­ formation durch Federwegsensoren bereitgestellt werden kann.

Die EP 0 336 775 A3 offenbart eine Federungseinheit, bei der ein Belastungs­ sensor den Beladungszustand eines Fahrzeugs sensiert. In der EP 0 431 597 A1 wird eine Fahrzeuglageregelung beschrieben, die einen Fahrzeugaufbau möglichst auf einem vorgegebenen Niveau halten soll. Es handelt sich dabei um ein aktives Federungssystem, bei dem Druckmittel zu- und abgeführt wird, wobei zur Lageregelung Drucksignale eingesetzt werden.

Aus der DE 41 26 078 A1 ist eine Einrichtung zur Beeinflussung einer querbe­ schleunigungsabhängig veränderlichen Fahrzeugkomponente, insbesondere eines Stoßdämpfers, bekannt, bei der in Abhängigkeit von einem die Querbeschleuni­ gung repräsentierenden und durch einen Rechner gewonnenen Beeinflussungs­ signal die Dämpfkraftverstellung vorgenommen wird. U. a. werden ein Lenkwin­ keisensor und ein Tachogenerator eingesetzt, deren nach der Zeit differenzierte Einzelsignale ein Querbeschleunigungssignal bereitstellen. Damit soll eine vorei­ lende Querbeschleunigungserkennung erreicht werden.

In der DE 40 22 099 C1 wird ein hydraulischer, verstellbarer Schwingungsdämp­ fer für Kraftfahrzeuge dargestellt, bei dem eine rein lastabhängige Dämpfkraftver­ stellung realisiert ist, indem ein Steuerdruck mit dem Atmosphärendruck vergli­ chen wird.

Aus der DE 39 17 716 A1 ist es bekannt, in Kurven bzw. allgemein bei dynami­ schen Fahrsituationen die Schwingungsdämpfer in Variation einer ständig wirksa­ men semiaktiven Dämpfung nach dem Skyhook-Prinzip nach der Größe des am Dämpfer anstehenden, zur Bewegungsgeschwindigkeit des Dämpfers proportiona­ len Druckes zu steuern. Damit wird erreicht, daß stärkere Bewegungen zwischen dem Fahrzeugaufbau und Rad auch eine stärkere Dämpfung zur Folge haben, so daß Wank- bzw. Nickgeschwindigkeit des Fahrzeuges gezielt herabgesetzt wer­ den.

Die DE 43 23 589 A1 beschreibt ein Aufhängungssteuersystem für Kraftfahrzeuge, das die Eigenschaft der Aufhängung durch Steuern eines Zuführens/Abführens von Fluid in/aus Hydraulikzylindern ändern kann, die jeweils zwischen einer Kraftfahr­ zeugkarosserie und wenigstens zwei Rädern an der rechten und der linken Seite der Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Es besteht aus einem Druckerfas­ sungssensor zum Erfassen eines Druckes in den Hydraulikzylindern und einem Beschleunigungs-Erfassungssensor zum Erfassen eines Lateralbeschleunigungs­ signals der Kraftfahrzeugkarosserie, stellt zum Steuern des Zuführens/Abgebens des Fluids in/aus dem rechten und dem linken Zylinder basierend auf den erfaßten Druckdifferenzen eine Zieldruckdifferenz ein, korrigiert die Zieldruckdifferenz ba­ sierend auf der erfaßten Lateralbeschleunigung, und steuert unter Verwendung der erfaßten Signale eine Durchflußmenge, die in die zu steuernden Zylinder der Hydraulikzylinder zugeführt und daraus abgezogen wird, derart, daß eine Druck­ differenz in dem rechten Zylinder dem linken Zylinder auf die korrigierte Ziel­ druckdifferenz zuläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Fahrwerkssystem zu schaffen, das mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand ein sicheres leicht beherrschbares Fahrverhalten des Fahrzeuges ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Die Ansteuerung der Schwingungsdämpfer erfolgt dabei unabhängig vom Wank- und/oder dem Nickwinkel. Die den Komfort- und Sicherheitsbedürfnissen angepaßte Bewegungsgeschwindigkeit beeinflußt gleichzeitig vorteilhaft die Fahrstabilität des Kraftfahrzeuges. Mittels des ersten Signals kann der Beladungszustand des Fahrzeuges hinsichtlich der Dämpfkrafteinstellung berücksichtigt werden.

Eine vorteilhafte Möglichkeit, den Drucksensor zu applizieren, besteht darin, daß zwischen den Rädern und der Fahrzeugkarosserie eine Luftfeder installiert ist, der der Drucksensor zugeordnet ist.

Alternativ kann auch zwischen den Rädern und der Fahrzeugkarosserie ein hydropneumatischer Schwingungsdämpfer installiert sein, dessen Ausgleichsraum einen Drucksensor aufweist.

Die Problematik der Erkennung von und Unterscheidung zwischen Druck- und Zugstufe entfällt völlig. Für die Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit ist diese Betrachtung überflüssig. Es reicht aus, wenn pro Aggregat ein einziger Sensor verwendet wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen näher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt ein stark vereinfacht dargestelltes Fahrzeug 1, dessen nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie über Schwingungsdämpfer 5 durch ein zugehöriges Achsteil 7 mit ei­ nem Rad 9 verbunden ist. Der Schwingungsdämpfer 5 ist in seinem Dämpfkraftverhalten einstellbar. Zur Federung der Fahrzeugkarosserie 3 kommen beispielsweise Luftfedern 11 zum Einsatz. Jede Luftfeder 11 steht mit einem Drucksensor 13 in Verbindung. Von den Drucksensoren 13 geht jeweils eine Si­ gnalleitung 15 zu einer Eingangsseite eines Rechners 17. In­ nerhalb des Rechners 17 ist ein Rechenalgorithmus 19 abgelegt, der in Abhängigkeit der Drucksingale innerhalb einer Zeitpe­ riode, festgelegt durch ein Zeitglied 21 im Rechner, ein Stellsignal für die Schwingungsdämpfer 5 erzeugt. Die Luftfe­ derachse ist eingebunden in eine Niveauregelanlage von der aus gründen der Übersichtlichkeit nur die Niveauregelsensoren 39 dargestellt sind.

Zum Startpunkt des Verfahrens zur Einstellung der Schwin­ gungsdämpfer 5 wird an allen Drucksensoren 13 der statische Druck in den Luftfedern 11 gemessen. Dieses erste Signal ist Grundlage für die Dämpfkrafteinstellung bei reinen Vertikal­ bewegungen des Fahrzeugaufbaus. So muß für eine komfortable Dämpfung bei einer Vergleichsbeschleunigung des Rades bei ei­ nem unbeladenen Fahrzeug eine niedrigere Dämpfungsrate einge­ stellt werden als bei identischer Beschleunigung und einem beladenen Fahrzeug. Die Aufbaubewegung bzw. die Änderung der Aufbaubewegungsgeschwindigkeit bei einem beladenen Fahrzeug erfolgt sehr viel träger.

Für die Reduzierung der Wankbewegung wird die Differenz R/L der Drucksensorsignale der Einzelsensoren einer Achse und ggf. der Achsen V/H berechnet und abgespeichert. Nach Ablauf einer definierten Zeit wird erneut der Druck gemessen. Die ersten Speicherwerte, die im Speicher 23 des Rechners 17 abgelegt wurden, werden innerhalb eines Differenzgliedes 25 von den zweiten Werten subtrahiert. Aus der Differenz wird unter An­ wendung der Zeit in einem Differenzierglied 27 eine Diffe­ renzdruckänderungsgeschwindigkeit errechnet, die als ein Maß für die Wankbewegung der Fahrzeugkarosse dient.

Proportional zur Differenzdruckänderungsgeschwindigkeit er­ folgt die Einstellung der Schwingungsdämpfer 5 über die Aus­ gangsseite des Rechners 17 mit der Maßgabe, daß bei einer groben Differenzdruckänderungsgeschwindigkeit eine härtere Dämpfkrafteinstellung erfolgt als bei einer kleineren Diffe­ renzdruckänderungsgeschwindigkeit. Für den Fahrzeuginsassen ist die Wankbewegung als solche zwar spürbar, doch bleibt die Wankgeschwindigkeit in einem über die Einstellung der Schwin­ gungsdämpfer 5 kontrollierten Rahmen.

Aufgrund der Tatsache, daß bei einem Fahrzeug, bei denen an allen Räder 9 der Druck sensiert wird, können auch den Be­ schleunigungs- und Bremsbewegungen der Fahrzeugkarosserie 3 entgegengewirkt werden.

Besonders leistungsfähig wird das Verfahren, wenn zusätzliche Beschleunigungssensoren 29 zur Ermittlung der Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigungen zur Anwendung kommen. Aufgrund der Beschleunigungssignale kann der Rechner 17 das Kraftfahr­ zeugfahrwerk "vorbereiten" und somit die Verfahrensablaufge­ schwindigkeit steigern.

Bei der Anwendung der Systemkomponenten bei einem Nutzfahrzeug dann das Absenken des Fahrzeugrahmens verbessert werden. Über einen Fahrgestellabsenkschalter 31 können die Luftfedern ent­ leert werden, so daß die Fahrzeugaufbauniveaulage sinkt. Bei diesem Vorgang wird eine Fahrgeschwindigkeit, gemessen mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor 33, in diesem Fall an der Getriebeeingangsseite der Kardanwelle, und damit ein Fahrge­ schwindigkeitsschwellwert unterschritten. Treten beide Rand­ bedingungen gleichzeitig ein, dann wird von dem System er­ kannt, daß beispielsweise eine Wechselpritsche oder ein Sat­ telauflieger abgesetzt werden soll. Dafür werden die ver­ stellbaren Schwingungsdämpfer 5 auf die weichste Dämpfkraft eingestellt, damit sich der Fahrzeugaufbau nicht auf den Schwingungsdämpfern abstützen muß, die der Absenkbewegung, insbesondere bei einer härteren Dämpfkrafteinstellung, entge­ gen wirken.

Alternativ können bei dem Fahrzeug anstatt der Luftfedern auch Federzylinder mit Speicher genutzt werden. Um mit einem Drucksensor pro Federzylinder zurechtzukommen, erfolgt die Drucksensierung im Speicher bzw. in der Verbindungsleitung zwischen dem Speicher und dem Aggregat.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugfahrwerks, umfassend eine Fahrzeugkarosserie mit über verstellbare Schwingungsdämpfer mit diesen verbundenen gefederten Rädern, eine Sensorik zur Erfassung der Fahr­ zeugbewegung, eine Rechnereinheit mit Speicher zur Auswertung der Si­ gnale der Sensorik, mit folgenden weiteren Merkmalen,
Drucksensoren (13) sind zwischen den Rädern (9) und der Fahrzeugkaros­ serie angeordnet und ermitteln den statischen Druck eines Dämpf- und/oder Federmediums zwischen der Fahrzeugkarosserie und den Rä­ dern (9), und damit erste, den Beladungszustand des Fahrzeugs repra­ sentierende Drucksignale pro Rad (9),
wobei fortlaufend Differenzdrücke zumindest zweier Drucksensoren (13) errechnet werden, die im Speicher (23) abgelegt werden,
nach Ablauf einer Zeit t werden erneut Drucksignale und Differenzdrücke ermittelt, die mit den im Speicher (13) abgelegten verglichen werden, wo­ bei aus der Drucksignaldifferenz und der Zeit eine Signaländerungsge­ schwindigkeit berechnet wird,
in Abhängigkeit von der Signaländerungsgeschwindigkeit des Differenz­ druckes wird die Dämpfkraft der Schwingungsdämpfer (5) eingestellt, so daß die dynamische Bewegungsgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie beeinfußt werden kann,
das erste, den Beladungszustand repräsentierende Signal des Druckes mo­ duliert die Dämpfkrafteinstellung des Dämpfers bezüglich der Vertikalbe­ wegung des Fahrzeugaufbaus und bei einer überlagerten dynamischen Fahrzeugaufbaubewegung erfolgt eine additive Überlagerung der jeweils notwendigen Einzeldämpfkräfte.

2. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rädern (9) und der Fahrzeugkarosserie eine Luftfe­ der (10) installiert ist, der der Drucksensor (13) wirkmäßig zugeordnet ist.

3. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rädern (9) und der Fahrzeugkarosserie ein hydropneu­ matischer Schwingungsdämpfer installiert ist, dessen Ausgleichsraum ei­ nen Drucksensor aufweist.