EP2087255A1

EP2087255A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines lagerelements

Info

Publication number: EP2087255A1
Application number: EP07819404A
Authority: EP
Inventors: Thorsten Brobeil; Marco Ujhasi; Thorsten Koch; Mark O. Bodie; David J. Barta; Mark W. Long
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-08-12
Also published as: JP2010508488A; KR101378652B1; KR20090080969A; WO2008052726A1; JP4881441B2; DE102006051605B4; DE102006051605A1

Abstract

Eine Steuervorrichtung (RE) zur Steuerung eines Lagerelements (VLE) zur Lagerung eines Aggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder eines Getriebes, in einem Kraftfahrzeug wird bereitgestellt. Das Lagerelement (VLE) umfasst eine Kammer (104) mit einem magnetorheologischen Fluid, eine Spule (106), die ein Magnetfeld in der Kammer (104) erzeugt, und einen Drucksensor (118), der einen Druck des Fluids in der Kammer (104) misst. Die Steuervorrichtung umfasst eine Druckerfassungseinheit (202), die zyklisch einen Messwert des durch den Drucksensor (118) gemessenen Drucks erfasst, eine Berechnungseinheit (204), die unter Verwendung mindestens zweier Messwerte des Drucks eine Änderungsgeschwindigkeit des Drucks berechnet, und eine Schalteinheit (208), die abhängig davon, ob die Änderungsgeschwindigkeit einen Schwellwert übersteigt, einen Steuerstrom durch die Spule (106) einschaltet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Lagerelements

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Lagerelements zur Lagerung eines Aggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder eines Getriebes, in einem Kraftfahrzeug.

Aus der EP 1 258 650 A2 ist ein hydraulisches Lagerelement bekannt, dass eine Arbeitskammer und eine Ausgleichskammer aufweist zwischen denen ein magnetorheologisches Fluid reziprokierbar ist. Zwischen Arbeitskammer und Ausgleichskammer ist eine Ventilplatte vorgesehen, die durch eine elektrisch steuerbare Magnetspule „geschlossen" (Strom/Magnetfeld ein) bzw. geöffnet (Strom/Magnetfeld aus) werden kann. Somit können Steifigkeit und Dämpfung durch gezieltes Schließen und Öffnen der Ventilplatte in Abhängigkeit der Lagerbewegung gesteuert werden.

Zur Steuerung solcher Lagerelemente werden gewöhnlich Sensoren eingesetzt, die einen Parameter wie Ort oder Geschwindigkeit erfassen, beispielsweise über einen mechanischen Fühlarm. Aus der US 2006-0173592 ist auch die Verwendung eines Sensors, der einen Flüssigkeitsdruck in einem hydraulischen Lagerelement misst, bekannt.

Die US 2006-0173592 offenbart weiterhin ein Steuersystem und -verfahren zur Steuerung hydraulischer, zur Lagerung eines Aggregats eingesetzter Lagerelemente, bei dem der Bewegungszustand der Lagerelemente über jeweils am Aggregat und einem Rahmen, auf dem das Aggregat mittels der Lagerelemente gelagert ist, angebrachte Beschleunigungssensoren erfasst wird. Eine derartige Anordnung besitzt jedoch einen komplizierten Zusammenbau, da separat von den Lagerelementen Sensoren an verteilten Orten befestigt und verkabelt werden müssen. Zudem können zwischen dem Auftreten von Kräften in den Lagerelementen bis zur Registrierung von durch diese Kräfte hervorgerufenen Beschleunigungen Verzögerungen auftreten, die eine schnelle Reaktion des Systems behindern. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Steuereinrichtung zur Steuerung eines Lagerelements zur Lagerung eines Aggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder eines Getriebes, in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei die Steuerung des Lagerelements mittels einer einfachen und kostengünstigen Anordnung erfolgen soll.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung zur Steuerung eines Lagerelements zur Lagerung eines Aggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder eines Getriebes, in einem Kraftfahrzeug, nach Anspruch 1 und das entsprechende Verfahren nach Anspruch 10 weisen den Vorteil auf, dass die Steuerung mit besonders geringer Verzögerung auf Schwingungen des Aggregats reagiert. Auch kann ein besonders kostengünstiger, robuster und leicht zu wartender Zusammenbau erreicht werden, bei dem der Sensor eine Einheit mit dem Lagerelement bildet, so dass er wenig Raum beansprucht und die separate Montage eines Sensors und entsprechender Zuleitungen entfällt. Weiterhin sind keine mechanischen Teile zwischen Aggregat und Fahrzeugrahmen erforderlich, wodurch mögliche Schallübertragungspfade vermieden werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, zur Steuerung des Lagerelements einen am Lagerelement selbst befestigten Drucksensor zu verwenden, der Messungen des Drucks des magnetorheologischen Fluids in der Arbeitskammer des Lagerelements durchführt, wobei aus zwei oder mehreren Messungen jeweils eine Änderungsgeschwindigkeit des Drucks gewonnen wird.

Wenn die Änderungsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt wird ein ebenfalls vorgegebener Steuerstrom durch die Spule des Lagerelements geleitet, so dass der Fluss des Fluids aus der Arbeitskammer des Lagerelements in die Ausgleichskammer behindert und der Kompressionsbewegung ein großer Widerstand entgegengesetzt wird. In der Dekompressionsphase und nahe den Bewegungsumkehrpunkten zwischen Kompressions- und Dekompressionsphase liegt die Änderungsgeschwindigkeit unterhalb des vorgegebenen Schwellwerts, so dass der Steuerstrom nicht eingeschaltet wird.

Auf diese Weise wird die von der Kraft-Verschiebungs-Kurve der Bewegung des Aggregats eingeschlossene Fläche maximiert, so dass eine maximale Dämpfung der Schwingungen des Aggregats erreicht wird.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Steuervorrichtung eine Parameterstelleinheit, die dynamisch den Steuerstrom und/oder den Schwellwert jeweils gemäß einer vorbestimmten funktionalen Abhängigkeit von den erfassten Messwerten des Drucks einstellt. Vorzugsweise umfasst die Steuervorrichtung dabei eine Referenzdruckeinheit, die bei ruhendem Aggregat den Druck des Fluids in der Arbeitskammer erfasst und als Referenzdruck speichert, wobei jeweils die vorbestimmte funktionale Abhängigkeit eine funktionale Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den zyklisch erfassten Messwerten des Drucks und dem Referenzdruck ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die Steuervorrichtung eine Betriebssituations-Festlegungseinrichtung, die dynamisch eine von einer Mehrzahl unterschiedlicher Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs festlegt, wobei die Parameterstelleinheit dazu ausgebildet ist, die funktionale Abhängigkeit des Steuerstroms und/oder des Schwellwerts jeweils abhängig von der Betriebssituation aus einer entsprechenden Mehrzahl vorbestimmter funktionaler Abhängigkeiten auszuwählen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen vereinfachten Längsquerschnitt eines magnetorheologischen

Lagerelements mit Drucksensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 ein logisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 3 ein logisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 4 ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figur 5 ein Diagramm, das einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Drucks in einer Arbeitskammer eines magnetorheologischen Lagerelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in Verbindung mit einem beispielhaften zeitlichen Verlauf eines durch eine Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschalteten Steuerstroms.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt einen vereinfachten Längsquerschnitt eines magnetorheologischen Lagerelements mit einem Drucksensor, wie er gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lagerelements verwendet wird.

Das Lagerelement VLE weist innerhalb eines Gehäuses eine Arbeitskammer 104 und eine Ausgleichskammer 102 auf, zwischen denen ein magnetorheologisches Fluid reziprokierbar ist. Zwischen Arbeitskammer 104 und Ausgleichskammer 102 ist eine Trennwand bzw. Platte 125 vorgesehen, die an ihrer Peripherie, z.B. in drei Richtungen, spaltförmige Öffnungen 112 aufweist, durch die der Transport des Fluids zwischen den Kammern 104, 102 erfolgt. Entlang der Peripherie der Trennwand, die z.B. als Platte 125 ausgebildet ist, verlaufen Windungen einer Spule 106, in die über einen elektrischen Anschluss 120 ein Steuerstrom eingeleitet werden kann. Fließt ein Steuerstrom, so baut sich an den durch Eisenkerne 114 begrenzten spaltförmigen Öffnungen 112 ein Magnetfeld auf, das zu einer Erhöhung des Durchflusswiderstands des magnetorheologischen Fluids im Bereich der spaltförmigen Öffnungen führt, wodurch in Abhängigkeit von der Stärke des Stromflusses der Fluss des Fluids behindert oder vollständig unterbunden werden kann.

lit der Arbeitskammer 104 über einen für das Fluid durchlässigen Kanal verbunden ist eine Drucksensorhalterung 116, an der ein Drucksensor 118 angebracht ist, der über eine elektrische Verbindung 122 ein dem Druck in der Arbeitskammer 104 entsprechendes Messsignal liefert. Zweckmäßiger Weise ist der Drucksensor so angebracht, dass zum einen das Magnetfeld der Spule 106 die Verbindung zwischen Drucksensor und Arbeitskammer nicht beeinflusst und zum anderen das Messsignal in der Nähe des Ortes abgenommen werden kann, wo sich auch der Anschluss 120 der Spule 106 befindet.

Die Arbeitskammer 104 ist weiterhin durch eine elastische Außenwand 108, z.B. ein Gummi-Metall-Bauteil, begrenzt, an der eine Gewindestange 110 befestigt ist. Die Ausgleichskammer 102 ist durch ein ebenfalls elastisches Diaphragma 124, beispielsweise aus einem Elastomermaterial, begrenzt. Vorzugsweise kann zwischen dem Diaphragma 124 und dem Deckel 126 des Lagerelements VLE eine Druckbeaufschlagung vorgesehen sein, um den Fluidrückfluss von der Ausgleichskammer 102 in die Arbeitskammer 104 in der Dekompressionsphase zu unterstützen.

Im Betrieb wird das Lagerelement beispielsweise so montiert, dass das zu lagernde Aggregat mit der Gewindestange 110 und das Gehäuse des Lagerelements VLE mit einem Rahmen des Kraftfahrzeugs verbunden wird. Übt das Aggregat über die Gewindestange 110 eine Druckkraft auf das Lagerelement VLE aus, wird das Fluid aus der Arbeitskammer 104 in die Ausgleichskammer 102 gepresst, wo es das Diaphragma 124 elastisch dehnt. Leitet man einen Steuerstrom durch die Spule 106, können Steifigkeit und Dämpfung des Lagerelements durch gezieltes Variieren des Durchflusswiderstands in den spaltförmigen Öffnungen 112 gesteuert werden.

Fig. 2 ist ein logisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung RE gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Links zu sehen ist schematisch eine verkleinerte Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Lagerelements VLE. Der Drucksensor 118 ist mit einer Druckerfassungseinheit 202 der Steuervorrichtung RE verbunden, an die er ein Druckmesssignal liefert, das den in der Arbeitskammer des Lagerelements herrschenden Druck anzeigt. Die Spule 106 des Lagerelements VLE ist mit einer Schalteinheit 208 verbunden, die einen Steuerstrom durch die Spule schaltet.

Im Signalfluss zwischen der Druckerfassungseinheit 202 und der Schalteinheit 208 angeordnet sind eine Berechnungseinheit 204 und ein Tiefpass 206. Weiterhin steht die Druckerfassungseinheit 202 mit einer Referenzdruckeinheit 212 und eine Parameterstelleinheit 210 in Verbindung, denen sie wie auch der Berechnungseinheit 204 Messwerte des Drucks in der Arbeitskammer des Lagerelements VLE bereitstellt. Die Parameterstelleinheit 210 stellt Parameter ein, gemäß deren die Schalteinheit 208 den Steuerstrom durch die Spule schaltet.

Im Betrieb führt die Druckerfassungseinheit 202 dynamische Messungen des Drucks in der Arbeitskammer des Lagerelements VLE durch. Die Berechnungseinheit 204 empfängt diese Messwerte und berechnet ebenfalls dynamisch mit ihrer Hilfe eine Änderungsgeschwindigkeit des Druckes, beispielsweise dadurch, dass sie die Differenz der Messwerte zweier aufeinander folgender zyklischer Messungen bildet und durch die Dauer eines Zyklus dividiert. Das dadurch entstehende Signal, das die Änderungsgeschwindigkeit als Funktion der Zeit beschreibt, wird an den Tiefpass 206 geliefert, der nur Frequenzen unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz passieren lässt. Das resultierende tiefpassgefilterte Signal wird an die Schalteinheit 208 geliefert, die dessen Amplitude mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleicht und einen in seiner Stärke ebenfalls vorbestimmten Steuerstrom durch die Spule 106 immer dann einschaltet, wenn die Amplitude des tiefpassgefilterten Änderungsgeschwindigkeits- Signals den Schwellwert übersteigt und ihn immer dann ausschaltet, wenn die Amplitude unter den Schwellwert fällt.

Stellt im Betrieb die Referenzdruckeinheit 212 fest, dass sich das Aggregat im Ruhezustand befindet, wobei der Steuerstrom durch die Spule 106 ausgeschaltet ist, so ermittelt sie über die Druckerfassungseinheit 202 einen Messwert des Drucks in der Arbeitskammer, der aufgrund der geöffneten Verbindung zur Ausgleichskammer dem Druck in der Ausgleichskammer entspricht, und speichert den Messwert als Referenzdruck.

Bei laufendem, d.h. nicht ruhendem Aggregat stellt die Referenzdruckeinheit 212 den gespeicherten Referenzdruck der Parameterstelleinheit 210 bereit. Die Parametereinheit 210 empfängt gleichzeitig von der Druckerfassungseinheit die zyklisch erfassten Messwerte des Drucks und berechnet ebenfalls zyklisch einen Relativdruck, indem sie von den zyklisch erfassten Messwerten jeweils den Referenzdruck subtrahiert. Anhand dieses zyklisch ermittelten Relativdrucks stellt nun die Parameterstelleinheit 210 zyklisch den vorbestimmten Schwellwert und/oder die vorbestimmte Stärke des durch die Schalteinheit 208 zu schaltenden Steuerstroms ein, die als Parameter den von der Schalteinheit 208 an die Spule 106 gelieferten Strom beeinflussen. Zu diesem Zweck können z.B. in der Parameterstelleinheit 210 Tabellen gespeichert sein, die jeweils einem möglichen Wert des Relativdrucks einen einzustellenden Wert des Schwellwerts und/oder des Steuerstroms zuordnen.

Fig. 3 ist ein logisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der bereits mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Aufbau der Steuervorrichtung RE angenommen, der hier der Übersichtlichkeit halber als leeres Rechteck dargestellt ist. Weiterhin wurde der in Fig. 2 dargestellte Fall dahingehend verallgemeinert, dass bei der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von Lagerelementen VLEl ... VLEn gesteuert werden, wozu die in Fig. 2 gezeigten Elemente der Steuervorrichtung RE ebenfalls in entsprechender Mehrzahl vorgesehen sind.

In Fig. 3 bezeichnen Bezugszeichen Sl, S2, ..., Sn eine Mehrzahl von Sensoren, welche betriebssituationsspezifische Parameter eines Kraftfahrzeuges angeben, beispielsweise Geschwindigkeitssensor, Bremssensor, Motordrehzahlsensor, Lenkwinkelsensor, Kupplungssensor, Vertikalbeschleunigungssensor, Lateralbeschleunigungssensor, Raddrehzahlsensor, Gaspedalsensor usw.

Weiterhin bezeichnen Bezugszeichen STl, ST2, ..., STn Steuergeräte, welche sich in einem jeweiligen betriebssituationsspezifischen Betriebszustand befinden, der u.a. von den Signalwerten der Sensoren Sl, S2, ..., Sn bestimmt ist.

Sowohl die Sensoren Sl, S2, ..., Sn als auch die Steuergeräte STl, ST2, ..., STn können beim vorliegenden Beispiel bidirektional mit einem Datenbus CB, z.B. einem CANBus, kommunizieren.

Bezugszeichen SES bezeichnet eine Betriebssituations-Erkennungseinrichtung mit einer Mehrzahl von Betriebssituations-Erkennungsblöcken El, E2, E3, E4 zum Erkennen einer entsprechenden Mehrzahl unterschiedlicher Betriebssituationen des Kraftfahrzeuges anhand der betriebssituationsspezifischer Eingangssignale der Sensoren Sl₁ S2, ..., SN und der Steuergeräte STl, ST2, ..., STn, welche der Betriebssituations-

Erkennungseinrichtung SES vom Datenbus CB zuführbar sind, und zum Liefern eines entsprechenden jeweiligen Betriebssituations-Ausgangssignals Bl, B2, B3, B4.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Betriebssituations-

Erkennungseinrichtung SES vier Betriebssituations-Erkennungsblöcke El, E2, E3, E4, nämlich einen ersten Betriebssituations-Erkennungsblock El zum Erkennen mindestens einer Traktions-Betriebssituation, einen zweiten Betriebssituations-Erkennungsblock E2 zum Erkennen mindestens einer Handling-Betriebssituation, einen dritten Betriebssituations-Erkennungsblock E3 zum Erkennen mindestens einer Fahrkomfort- Betriebssituation sowie einen vierten Betriebssituations-Erkennungsblock E4 zum Erkennen mindestens einer Geräuscheinleitungs-Betriebssituation, welche vier unterschiedliche Betriebssituationen erfassen können und ein entsprechendes Betriebssituations-Ausgangssignal Bl, B2, B3, B4 liefern.

Eine Priorisierungseinrichtung PR empfängt ständig die jeweiligen Ausgangssignale Bl, B2, B3, B4 der Betriebssituations-Erkennungsblöcke El , E2, E3, E4 und legt eine Lagereinstellungsrelevante Betriebssituation gemäß einer vorbestimmten gespeicherten Prioritätsverteilung fest und gibt ein entsprechendes priorisiertes Betriebssituationssignal PB aus.

Weiterhin bezeichnet Bezugszeichen PF eine Parameter-Festlegungseinrichtung zum Festlegen eines Einstellparametersatzes EPSl ... EPSn für ein jeweiliges Lagerelement VLEl ... VLEn basierend auf dem Ausgangssignal PB der Priorisierungseinrichtung PR. Diese Einstellparametersätze EPSl ... EPSn sind entweder in der Parameter- Festlegungseinrichtung PF gespeichert oder können von dieser gemäß vorbestimmten Algorithmen berechnet werden.

Nimmt man den in Fig. 2 gezeigten Aufbau der Steuereinrichtung RE an, so kann beispielsweise die Grenzfrequenz des Tiefpasses gemäß der Betriebssituation eingestellt werden, so dass sich gezielt bei einer bestimmten Betriebssituation auftretende Schwingungsfrequenzen bedampfen lassen. Weiterhin kann der in der Referenzdruckeinheit gespeicherte Referenzdruck modifiziert werden, beispielsweise um eine in einer bestimmten Betriebssituation veränderte Lage des Aggregats zu berücksichtigen. Ebenfalls betriebszustandsabhängig verändern lassen sich die in der Parameterstelleinheit gespeicherten Tabellen, die die Zuordnung eines gegebenen Relativdrucks zu Werten des Schwellwerts und/oder des Steuerstroms vorgeben, z.B. indem in unterschiedlichen Betriebszuständen auf unterschiedliche Tabellen zugegriffen wird.

Der Parameter-Festlegungseinrichtung PF ist weiterhin ein Modussignal MS zum Festlegen des Einstellparametersatzes EPSl ... EPSn unter Berücksichtigung des

Modussignals MS zuführbar. So lassen sich die Einstellparametersätze EPSl ... EPSn zusätzlich in Abhängigkeit des momentanen Betriebszustandes variieren, z.B. in

Abhängigkeit von Geschwindigkeit, vorgewähltem Programm, Anregung etc.

Beispielsweise können in bestimmten Betriebszuständen der von der Parameterstelleinheit aus einer Tabelle ermittelte Wert des Schwellwerts und/oder des

Steuerstroms oder die Grenzfrequenz des Tiefpasses durch eine geeignete

Rechenoperation gemäß der Fahrgeschwindigkeit modifiziert werden.

Im vorliegenden Beispiel umfasst die Steuervorrichtung RE eine Reglereinrichtung, die ausgelegt ist, eine Regelung des an die Lagerelemente VLEl ... VLEn anzulegenden Steuerstroms durchzuführen. Die Steuervorrichtung RE liefert ein jeweiliges Steuerstromsignal SSl ... SSn an die und empfängt ein jeweiliges Ist-Steuerstromsignal ISl ... ISn von den Lagerelementen VLEl ... VLEn, neben dem durch die jeweiligen Drucksensoren 31 ... 3n gelieferten Druckmesssignal WSl ... WSn.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der dargestellte Ablauf entspricht den während eines Zyklus ausgeführten Operationen, wird also fortlaufend wiederholt. In einem Entscheidungsschritt 400 wird überprüft, ob sich das Aggregat in Ruhe befindet, d.h. ob sich das Fahrzeug im Stillstand bzw. nahezu im Stillstand befindet. Ist dies der Fall, wird in Schritt 402 ein Druckwert pθ als Referenzdruck erfasst und gespeichert, wobei der Steuerstrom in Schritt 404 auf Null gesetzt wird, um einen freien Ausgleichsfluss des magnetorheologischen Fluids zwischen den Kammern zu ermöglichen. Ist das Aggregat nicht in Ruhe, wird in Schritt 406 aus dem im gegenwärtigen Zyklus erfassten Druckmesswert p(n) und zumindest dem im vorhergehenden Zyklus erfassten Druckmesswert p(n-l) eine Druckänderung über die Zeitspanne eines Zyklus berechnet. Dieser berechnete Wert bildet mit entsprechenden, in vorhergehenden Zyklen berechneten Werten ein zeitabhängiges Signal, das in Schritt 408 einer Tiefpassfilterung unterzogen wird. Dabei kann die Grenzfrequenz von der gegenwärtig festgelegten Betriebssituation abhängen.

In Schritt 410 wird aus dem im laufenden Zyklus erfassten Druckmesswert p durch Subtraktion des Referenzdrucks pθ ein Relativdruck errechnet. Dieser Relativdruck wird in Schritt 412 verwendet, um beispielsweise in einer Tabelle einen entsprechenden Schwellwert aufzufinden. Dabei kann die Tabelle entsprechen der gegenwärtig festgelegten Betriebssituation aus einer Mehrzahl von Tabellen ausgewählt sein.

In Entscheidungsschritt 414 wird festgestellt, ob die gegenwärtig festgelegte Betriebssituation geschwindigkeitsabhängige Parameter spezifiziert. Ist dies der Fall, wird in Schritt 416 der aus der Tabelle ermittelte Schwellwert entsprechend dem gegenwärtigen Betrag der Fahrgeschwindigkeit kompensiert, z.B. anhand einer vorbestimmten Rechenvorschrift.

In Entscheidungsschritt 418 wird festgestellt, ob die in Schritt 406 berechnete und in Schritt 408 tiefpassgefilterte Druckänderung größer als der Schwellwert ist. Ist dies der Fall, wird in Schritt 420 der der an das Lagerelement abzugebende Steuerstrom ermittelt, z.B. aus einer vorgegebenen Tabelle. Dabei kann die Tabelle entsprechen der gegenwärtig festgelegten Betriebssituation aus einer Mehrzahl von Tabellen ausgewählt sein. Weiterhin kann der Steuerstrom z.B. in bestimmten Betriebssituationen mit der Fahrgeschwindigkeit oder ähnlichen Zusatzparametern modifiziert werden.

Übersteigt die Druckänderung den Schwellwert nicht, so wird der Steuerstrom auf einen definierten Minimalwert gesetzt. Diese Maßnahme ermöglicht den freien Rückfluss des Fluids aus der Ausgleichskammer 102 in die Arbeitskammer 104, wenn der Druck des Aggregats auf das Lagerelement während der Rückschwingphase nachlässt. Der Rückfluss kann mit Vorteil durch eine Druckbeaufschlagung der Ausgleichskammer 102 unterstützt werden.

5

Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Drucks 504 in einer Arbeitskammer eines magnetorheologischen Lagerelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in Verbindung mit einem beispielhaften zeitlichen Verlauf 506 eines durch eine Steuervorrichtung gemäß einer

10 Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschalteten Steuerstroms. Das Diagramm weist eine Zeitachse 500 auf; die andere Achse dient der Darstellung des Drucks 504 und des Steuerstroms 506 in willkürlichen Einheiten. Deutlich zu sehen ist, dass der Steuerstrom 504 immer dann eingeschaltet wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Drucks, also die Steigung der Kurve 504 in Fig. 5, einen bestimmten Schwellwert

15 übersteigt. Da der Schwellwert in der Darstellung positiv ist, bleibt der Steuerstrom nicht nur während der Rückschwingphasen, sondern auch dann abgeschaltet, wenn sich die Schwingung in der Nähe der Bewegungsumkehrpunkte befindet.

In den die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellenden Zeichnungen werden 20 nachfolgende Bezugszeichen verwendet:

11 ... In Dämpfung

21 ... 2n Steifigkeit

31 ... 3n Drucksensoren 25 102 Ausgleichskammer

104 Arbeitskammer

106 Magnetspule

108 elastische Außenwand

110 Gewindestab 30 112 Spalt 114 Eisenkern

116 Drucksensorhalterung

118 Drucksensor

120 Anschluss für Magnetspule

5 122 Anschluss für Drucksensor

124 Diaphragma

125 Platte

126 Deckel

202 Druckerfassungseinheit

10 204 Berechnungseinheit

206 Tiefpass

208 Schalteinheit

210 Parameterstelleinheit

212 Referenzdruckeinheit

15 400 Ruhesituation?

402 Erfassen eines Referenzdrucks

404 Abschalten des Steuerstroms

406 Berechnen einer Druckänderung

408 Tiefpassfiltern der Druckänderung

20 410 Berechnen des Relativdrucks

412 Ermitteln eines Schwellwerts

414 Geschwindigkeitsabhängige Situation?

416 Berechnen eines kompensierten Schwellwerts

418 Druckänderung > Schwellwert?

25 420 Ermitteln des Steuerstrom

422 Abschalten des Steuerstroms

500 Zeitachse

502 Druck- bzw. Steuerstromachse

504 Verlauf des Drucks in der Arbeitskammer

30 506 Verlauf des Steuerstroms Bl ... B4 Betriebssituations-Signale

CB Datenbus

El ... E4 Betriebssituations-Erkennungsblöcke

EPSl ... EPSn Einstellparametersatz FSl ... FSn Ist-Stromwert

MS Modussignal

PB priorisiertes Betriebssituations-Signal

PF Parameter-Festlegungseinrichtung

PR Priorisierungseinrichtung RE Steuervorrichtung

Sl ... Sn Betriebssituationssensoren

SES Betriebssituations-Erkennungseinrichtung

SSl ... SSn Soll-Stromwert

STl ... STn Steuergeräte VLEl ... VLEn Einstellbare hydraulische Lagerelemente

WSl ... WSn Drucksignal

Claims

Patentansprüche

1. Steuervorrichtung (RE) zur Steuerung eines Lagerelements (VLE) zur Lagerung eines Aggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder eines Getriebes, in einem Kraftfahrzeug, wobei das Lagerelement (VLE) eine Kammer (104) mit einem magnetorheologischen Fluid, eine Spule (106), die ein Magnetfeld in der Kammer erzeugt, und einen Drucksensor (118), der einen Druck des Fluids in der Kammer misst, umfasst, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Druckerfassungseinheit (202), die zyklisch einen Messwert des durch den Drucksensor gemessenen Drucks erfasst; eine Berechnungseinheit (204), die unter Verwendung mindestens zweier Messwerte des Drucks eine Änderungsgeschwindigkeit des Drucks berechnet; und eine Schalteinheit (208), die abhängig davon, ob die Änderungsgeschwindigkeit einen Schwellwert übersteigt, einen Steuerstrom durch die Spule (106) einschaltet bzw. abschaltet.

2. Steuervorrichtung (RE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parameterstelleinheit (210) vorgesehen ist, die zyklisch den Steuerstrom und/oder den Schwellwert jeweils gemäß einer vorbestimmten funktionalen Abhängigkeit von den erfassten Messwerten des Drucks einstellt.

3. Steuereinrichtung (RE) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzdruckeinheit (212) vorgesehen ist, die bei stehendem Kraftfahrzeug den Druck des Fluids in der Kammer (104) erfasst und als Referenzdruck speichert, wobei jeweils die vorbestimmte funktionale Abhängigkeit eine funktionale Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den dynamisch erfassten Messwerten des Drucks und dem Referenzdruck ist.

4. Steuervorrichtung (RE) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebssituations-Festlegungseinrichtung (PR) vorgesehen ist, die zyklisch eine von einer Mehrzahl unterschiedlicher Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs festlegt, wobei die Parameterstelleinheit (210) dazu ausgebildet ist, die funktionale Abhängigkeit des Steuerstroms und/oder des Schwellwerts jeweils abhängig von der Betriebssituation aus einer entsprechenden Mehrzahl vorbestimmter funktionaler Abhängigkeiten auszuwählen.

5. Steuervorrichtung (RE) nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl der unterschiedlichen Betriebssituationen mindestens eine geschwindigkeitsbezogene Betriebssituation umfasst und die Parameterstelleinheit (210) dazu ausgebildet ist, in der geschwindigkeitsbezogenen Betriebssituation den Steuerstom und/oder den Schwellwert entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu modifizieren.

6. Steuervorrichtung (RE) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdruckeinheit (212) dazu ausgebildet ist, den gespeicherten Referenzdruck abhängig von der Betriebssituation zu modifizieren.

7. Steuervorrichtung (RE) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefpasseinheit (206) vorgesehen ist, die einen zeitlichen Verlauf der Änderungsgeschwindigkeit tiefpassfiltert.

8. Steuervorrichtung (RE) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine variable Tiefpasseinheit (206) vorgesehen ist, die einen zeitlichen Verlauf der Änderungsgeschwindigkeit tiefpassfiltert, wobei die Tiefpasseinheit eine von der Betriebssituation abhängige variable Grenzfrequenz aufweist.

9. System zur Lagerung eines Aggregats, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug, mit: mindestens einem Lagerelement (VLEl ... VLEn), das eine Kammer (104) mit einem magnetorheologischen Fluid aufweist; einem Drucksensor (118), der an dem mindestens einen Lagerelement befestigt ist und einen Druck des magnetorheologischen Fluids in der Kammer misst; und einer Steuervorrichtung (RE) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die das mindestens eine Lagerelement steuert.

10. Verfahren zur Steuerung eines magnetorheologischen Aggregatlagers (VLE) mit einer Kammer (104) mit einem magnetorheologischen Fluid, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Messen eines ersten und eines zweiten Messwerts eines Drucks in der Kammer im Abstand eines Zeitintervalls;

Berechnen (406) einer Änderungsgeschwindigkeit des Drucks aus der Änderung des zweiten Messwerts gegenüber dem ersten Messwert während des Zeitintervalls; und Einschalten bzw. Abschalten (420) eines Steuerstroms an das Lagerelements, wenn die Änderungsgeschwindigkeit einen Schwellwert übersteigt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Messwerte gemessen und zum Berechnen (406) der Änderungsgeschwindigkeit des

Drucks verwendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen (406) der Änderungsgeschwindigkeit des Drucks über mehrere Zeitintervalle erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen des Drucks zyklisch erfolgen und zusätzlich ein Schritt des zyklischen Einsteilens des Schwellwerts (412) und/oder des Steuerstroms (404) gemäß jeweils einer vorbestimmten funktionalen Abhängigkeit des Schwellwerts bzw. des Steuerstroms von den zyklisch erfassten Messwerten des Drucks vorgesehen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Schritte vorgesehen sind:

Messen (402) des Drucks in der Kammer des Aggregatlagers bei ruhendem Aggregat; Speichern des gemessenen Drucks als Referenzdruck; Zyklisches Berechnen (410), eines Relativdrucks als Differenz zwischen den zyklisch erfassten Messwerten des Drucks und dem Referenzdruck; wobei die vorbestimmte funktionale Abhängigkeit des Schwellwerts und/oder des Steuerstroms jeweils eine funktionale Abhängigkeit vom berechneten Relativdruck ist.

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15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Schritte vorgesehen sind:

Erkennen einer Mehrzahl unterschiedlicher Betriebssituationen des Kraftfahrzeuges anhand betriebssituationsspezifischer Signale;

10 zyklisches Festlegen einer Lagereinstellungsrelevanten Betriebssituation des Kraftfahrzeugs gemäß einer vorbestimmten Prioritätsverteilung;

Auswählen der funktionalen Abhängigkeit des Steuerstroms und/oder des Schwellwerts jeweils aus einer entsprechenden Mehrzahl vorbestimmter funktionaler Abhängigkeiten, basierend auf der Lagereinstellungs-relevanten Betriebssituation.

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16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Mehrzahl der unterschiedlichen Betriebssituationen mindestens eine geschwindigkeitsbezogene Betriebssituation umfasst und weiterhin die Schritte vorgesehen sind:

Feststellen (414), ob die Lagereinstellungsrelevante Betriebssituation eine 20 geschwindigkeitsbezogene Betriebssituation ist;

Modifizieren (416) des Steuerstroms und/oder des Schwellwerts entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wenn die Lagereinstellungs-relevante Betriebssituation eine geschwindigkeitsbezogene Betriebssituation ist.

25 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Mehrzahl der unterschiedlichen Betriebssituationen mindestens eine auf die Aggregatlage bezogene Betriebssituation umfasst und weiterhin die Schritte vorgesehen sind:

Feststellen, ob die Lagereinstellungs-relevante Betriebssituation eine Aggregatlage- bezogene Betriebssituation ist; Modifizieren des gespeicherten Referenzdrucks, wenn die Lagereinstellungs- relevante Betriebssituation eine Aggregatlage-bezogene Betriebssituation ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen des Drucks zyklisch erfolgt, wobei die Änderungsgeschwindigkeit als Funktion der Zeit einer Tiefpassfilterung (408) unterzogen wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Schritt des Tiefpassfilterns eines zeitlichen Verlaufs der Änderungsgeschwindigkeit vorgesehen ist, wobei das Tiefpassfiltem mit einer Grenzfrequenz erfolgt, die von der Lagereinstellungs-relevanten Betriebssituation abhängt.