EP3630510A1 - Vorrichtung und verfahren zur wankstabilisierung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur wankstabilisierung

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Publication number
EP3630510A1
EP3630510A1 EP18721736.9A EP18721736A EP3630510A1 EP 3630510 A1 EP3630510 A1 EP 3630510A1 EP 18721736 A EP18721736 A EP 18721736A EP 3630510 A1 EP3630510 A1 EP 3630510A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stabilizer
sensor
roll
aktorstellsignal
wheel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18721736.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Krimmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3630510A1 publication Critical patent/EP3630510A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G21/00—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
    • B60G21/02—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected
    • B60G21/04—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically
    • B60G21/05—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically between wheels on the same axle but on different sides of the vehicle, i.e. the left and right wheel suspensions being interconnected
    • B60G21/055—Stabiliser bars
    • B60G21/0551—Mounting means therefor
    • B60G21/0553—Mounting means therefor adjustable
    • B60G21/0555—Mounting means therefor adjustable including an actuator inducing vehicle roll
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0165—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input to an external condition, e.g. rough road surface, side wind
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/25—Stroke; Height; Displacement
    • B60G2400/252—Stroke; Height; Displacement vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G2400/821—Uneven, rough road sensing affecting vehicle body vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G2400/98—Stabiliser movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/01—Attitude or posture control
    • B60G2800/012—Rolling condition

Definitions

  • the present invention relates to a device for roll stabilization of a motor vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art Furthermore, the present invention relates to a method for roll stabilization of a motor vehicle according to the closer defined in the second independent claim.
  • a motor vehicle with a roll stabilization device which in each case comprises a vehicle axle associated stabilizers whose stabilizer halves each by means of one of an electronic control unit taking into account the lateral acceleration and driving speed and the steering angle of the motor vehicle inclined controlled electric actuator against each other are rotatable.
  • ride height signals of the individual wheels are taken into account with respect to the vehicle body.
  • the stabilizer half assigned to this wheel is at least partially tracked by the servomotor of said wheel movement.
  • EP 1 955 876 B1 also an adjustable stabilizer arrangement is known.
  • the magnitude of the counter torque and the allowable angle of rotation of the stabilizer sections are calculated based on signals provided by a sensor for detecting the movement of the vehicle body to a wheel movement.
  • the sensor can e.g. Wheel sensors, a vehicle body sensor, but also include a sensor within the swing motor of the roll stabilizer, which detects the rotational speed and direction-dependent the angle of rotation between the stabilizer sections.
  • An object of the present invention is to provide a device and a method for roll stabilization, which has a high control dynamics and / or control stability.
  • the object underlying the invention is solved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the drawings.
  • the invention relates to a device for roll stabilization of a motor vehicle which comprises at least one roll stabilizer which has two stabilizer parts which are connected to each other about a stabilizer longitudinal axis in a rotatable manner and an actuator for relative rotation of these two stabilizer parts.
  • the stabilizer longitudinal axis extends in the vehicle transverse direction.
  • the device comprises at least one stabilizer sensor for the direct and / or indirect determination of an actual stabilizer torque applied to the roll stabilizer.
  • the actual stabilizer torque is preferably composed of an actuator torque applied by the actuator, a torque introduced from the right wheel into the roll stabilizer, in particular into a right torsion bar spring element of the roll stabilizer, and / or from the left wheel into the roll stabilizer, in particular into a left torsion bar spring element of the roll stabilizer , initiated torque together.
  • the device has at least one driving dynamics sensor for determining a driving dynamics parameter of the motor vehicle.
  • the device has an intended for a left wheel of the motor vehicle height-level sensor for the direct and / or indirect determination of a Rad Berlinnstandes the left wheel relative to a vehicle body of the motor vehicle.
  • the device has a height sensor for a right wheel of the motor vehicle for the direct and / or indirect determination of a second Rad crampnstandes the right wheel relative to the vehicle body of the motor vehicle.
  • the device comprises a control device for driving the actuator. With the control unit, a setpoint stabilizer torque can be determined on the basis of the at least one driving dynamics parameter.
  • control unit is designed such that by means of this, taking into account the setpoint stabilizer torque and the two sensed wheel height levels, an actuator setting signal can be determined.
  • the Aktorstellsignal corresponds in this case preferably a desired Aktorstellsignal with which the actuator, in particular a servo motor to be controlled.
  • the control unit includes a roll control for roll stabilization, in which the control unit balances the desired stabilizer torque with the actual stabilizer torque. Furthermore, the control unit determines a roll actuator setting signal in the course of its roll control in the event of a detected deviation between the setpoint stabilizer torque and the actual stabilizer torque.
  • the Wank Aktorstellsignal corresponds to that actuator signal, which is necessary to compensate for a rolling motion of the motor vehicle. Such rolling movements occur, for example, when cornering at high speed.
  • control unit includes a feedforward control.
  • the control unit compensates in the context of its disturbance variable connection the right Radeuxnstand with the left Rad Actuallynstand.
  • controller determines in the context of its Störssennillerscnies in case of a detected deviation between the right and left Radeuxnstand a Stör Aktorstellsignal.
  • control unit is designed such that it determines the Aktorstellsignal from the roll actuator control signal and the Stör Aktorstellsignal.
  • the control unit thus has a regulation with feedforward control, the feedforward control being determined from wheel height readings detected by the height sensors.
  • the controller of the roll control circuit described above can thus be calibrated optimized in terms of gain, dynamics and stability. Furthermore, a high control dynamics and control stability can be ensured.
  • immediate means that the signal detected by the sensor corresponds directly to the desired measurement result, in this case the actual stabilizer torque.
  • the term “indirect” is understood to mean that the sensor value detected by the sensor is further processed in particular taking into account additional parameter values, such as a lever arm dependent on the chassis geometry, in order to obtain the desired measurement result.
  • control unit for determining the Aktorstellsignals added the Wank Aktorstellsignal and the Stör Aktorstellsignal and / or subtracted from each other.
  • an engine torque and / or a motor position can be determined as actuator control signal.
  • the device has an actuator sensor for determining an actual actuator control signal. Additionally or alternatively, it is further advantageous in this regard if the control unit comprises a subordinate actuator control, by means of which the specific desired Aktorstellsignal with the sensor-detected actual Aktorstellsignal is ausregelbar.
  • the stabilizer sensor is a torque sensor, in particular arranged on the roll stabilizer.
  • the torque sensor is provided in particular for the direct determination of the actual stabilizer torque.
  • the stabilizer sensor is a force sensor, in particular for the indirect determination of the actual stabilizer moment.
  • the force sensor is spaced from the roll stabilizer.
  • the force sensor is preferably arranged on a directly or indirectly connected to the roll stabilizer wheel suspension element, in particular a bearing.
  • control unit is designed in such a way that it determines the actual stabilizer torque on the basis of the force detected by the force sensor and on the basis of at least one lever arm dependent on a wheel suspension geometry.
  • the level sensor is a distance sensor, in particular for the direct determination of the Radeuxnstandes.
  • the distance sensor is intended to be arranged in the region of the wheel or a wheel carrier.
  • the height-level sensor is a travel, angle, speed and / or acceleration sensor.
  • the displacement sensor, angle sensor, speed sensor and / or acceleration sensor is preferably arranged on the roll stabilizer, in particular on one end of a torsion bar spring element of the roll stabilizer.
  • the control unit is designed such that it can indirectly determine the Rad Waitnstand based on the sensor signal detected by the height sensor and a dependent of the wheel suspension geometry size.
  • the driving dynamics sensor detects as driving dynamics parameter a steering angle, a speed, a longitudinal acceleration, a lateral acceleration and / or a yaw rate of the vehicle provided for this purpose.
  • control unit is designed in such a way that it can be used to determine whether and / or for which parts the stabilizer torque is generated by the roll stabilizer itself, i. in particular caused by its actuator and / or by at least one of its two torsion bar spring elements, or by an external force transmitted from one of the wheel suspension elements provided for this purpose to the roll stabilizer.
  • FIG. 1 shows a schematic partial section of a roll control with disturbance variable connection for roll stabilization of a motor vehicle.
  • Figure 1 shows a block diagram of a roll control of a control device for roll stabilization of a motor vehicle.
  • the control unit is part of a device for roll stabilization of a motor vehicle, not shown here, comprising a roll stabilizer comprising two stabilizer parts rotatably connected to each other about a stabilizer longitudinal axis and an actuator for relative rotation of the two stabilizer parts.
  • the device has at least one stabilizer sensor for determining an actual stabilizer torque 4 applied to the roll stabilizer.
  • the device comprises at least one driving dynamics sensor for determining a driving dynamics parameter of the motor vehicle. This is preferably a steering angle, a speed, a longitudinal acceleration, a lateral acceleration and / or a yaw rate of the vehicle provided for this purpose.
  • the present device not shown, two level sensors, each associated with a wheel of an axis. Accordingly, with the first height sensor, a right wheel height 6 of the right wheel and by means of the second level sensor a left wheel height 7 of the left wheel can be determined.
  • the Radeuxnstand 6, 7 in this case represents the distance of the associated wheel relative to a vehicle body of the motor vehicle.
  • the controller may determine a desired stabilizer torque 3.
  • the control unit uses the vehicle dynamics parameters detected by the at least one driving dynamics sensor. As mentioned above, this may be the steering angle, the speed, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration and / or the yaw rate of the vehicle provided for this purpose. Depending on these driving dynamics parameters can be concluded that the current driving situation of the motor vehicle. Accordingly, the control unit can determine whether the motor vehicle is cornering or driving straight ahead. In an exemplary cornering with high Speed will cause the motor vehicle to deflect in the region of its radially outer wheels and to rebound in the region of its radially inner wheels. In order to compensate for this rolling movement, the control unit determines, on the basis of the vehicle dynamics parameters, the desired stabilizer torque 3 necessary for compensating for this rolling movement.
  • the control unit receives as input the sensory detected actual stabilizer torque 4.
  • the stabilizer sensor may be a torque sensor which is arranged in particular on the roll stabilizer and / or by means of which the actual stabilizer torque 4 can be determined directly.
  • the stabilizer sensor may be a force sensor. Accordingly, such a force sensor does not have to be arranged directly on the roll stabilizer, but can be positioned at a distance therefrom.
  • the control device for determining the actual stabilizer torque 4 must be designed such that it can determine the actual stabilizer torque 4 based on the force signal detected by the force sensor as a function of the present wheel suspension geometry, in particular as a function of at least one lever arm ,
  • the control device comprises a roll control system 1.
  • the roll control unit compensates the setpoint stabilizer torque 3 determined via the vehicle dynamics parameters with the actual stabilizer torque 4 detected via the stabilizer sensor. If the actual stabilizer torque 4 does not correspond to the setpoint stabilizer torque 3 and as a result a difference is determined, the control unit determines its roll control 1 as a roll actuator set signal 5.
  • the roll actuator set signal 5 therefore represents that actuator setpoint signal with which the actuator of the Roll stabilizer must be controlled in order to compensate for the rolling motion caused during cornering can.
  • control unit further comprises a disturbance variable connection 2 according to FIG.
  • the control unit uses the right wheel height 6 detected by the height sensor of the right wheel and the left wheel height 7 detected by the left wheel height sensor.
  • the height sensors may, for example, be distance sensors. These are preferably arranged in the region of the wheel or the suspension and can directly measure the distance between the wheel or wheel carrier and the vehicle body.
  • the level sensors may also be displacement, angle, speed and / or acceleration sensors. These are then preferably arranged on the roll stabilizer, in particular in the region of its torsion bar spring elements.
  • the control unit is designed such that it can indirectly determine the Rad Waitnstand based on the sensor signal detected by the height sensor and a dependent of the wheel suspension geometry size.
  • the control unit compensates the right wheel height level 6 detected by the right-hand level sensor with the left wheel height level 7 detected by the left-wheel height sensor. If the control unit detects a deviation or difference between the right wheel height 6 and the left wheel height 7, this determines a Stör- Aktorstellsignal 8.
  • the Stör Aktorstellsignal 8 corresponds to that Aktorstellsignal that is necessary to the disturbing influences, in particular by uneven roads caused to compensate.
  • the control unit thus has the roll actuator setting signal 5 by matching the setpoint stabilizer torque 3 and the actual stabilizer torque 4 and, as part of its feedforward control 2, by adjusting the right wheel height level 6 with the left wheel height level 7, the disturbance actuator setting signal 8 certainly.
  • the control unit now determines that actuator setting signal 9 which is to be set on the actuator.
  • the Aktorstellsignal 9 sets a target Aktorstellsignal. With this target Aktorstellsignal 9 now both the rolling motion of the motor vehicle and caused by bumps disturbances can be compensated.
  • the control unit adds the Wank Aktorstellsignal 5 with the Stör Aktorstellsignal. 8
  • the Aktorstellsignal 9 is preferably a motor torque and / or a motor position of the actuator.
  • the device may further comprise an actuator sensor for determining an actual Aktorstellsignals.
  • the control unit may include a subordinate actuator control, by means of which the desired Aktorstellsignal 9 is ausregelbar with the sensory detected Aktorstellsignal.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Wankstabilisator, der zwei zueinander um eine Stabilisatorlängsachse verdrehbar miteinander verbundene Stabilisatorteile und einen Aktor zum relativen Verdrehen der beiden Stabilisatorteile umfasst, zumindest einem Stabilisatorsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines am Wankstabilisator anliegenden Ist-Stabilisatormoments (4), zumindest einem Fahrdynamiksensor zur Ermittlung eines Fahrdynamikparameters des Kraftfahrzeugs, einen für ein linkes Rad und einen für ein rechtes Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Höhenstandsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines Radhöhenstandes (6, 7) des jeweiligen Rades relativ zu einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs, und einem Steuergerät zum Ansteuern des Aktors, mittels dem anhand des zumindest einen Fahrdynamikparameters ein Soll-Stabilisatormoment (3) bestimmbar ist und unter Berücksichtigung des Soll-Stabilisatormoments und der beiden Radhöhenstände ein Aktorstellsignal (9) bestimmbar ist. Erfindungsgemäß umfasst das Steuergerät eine Wankregelung (1) zur Wankstabilisierung und eine Störgrößenaufschaltung (2) zur Kompensation von durch Straßenunebenheiten angeregten vertikalen Rad bewegung.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Wankstabilisierung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im zweiten unabhängigen Patentanspruch näher definierten Art.
Aus der EP 1 362 720 B1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Wankstabilisierungs- Vorrichtung bekannt, die jeweils einer Fahrzeugachse zugeordnete Stabilisatoren umfasst, deren Stabilisatorhälften jeweils mittels eines von einer elektronischen Steuereinheit unter Berücksichtigung der Querbeschleunigung und Fahrgeschwindigkeit sowie des Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs geneigt angesteuerten elektrischen Stellmotors gegeneinander verdrehbar sind. Zusätzlich werden Höhenstandssignale der einzelnen Räder gegenüber dem Fahrzeugaufbau berücksichtigt. Im Falle einer durch Straßenunebenheiten angeregten Relativbewegungen eines Rades in Vertikalrichtung wird die diesem Rad zugeordnete Stabilisatorhälfte durch den Stellmotor der genannten Radbewegung zumindest teilweise nachgeführt.
Aus der EP 1 955 876 B1 ist ebenfalls eine verstellbare Stabilisatoranordnung bekannt. Die Größe des Gegenmoments und der zulässige Verdrehwinkel der Stabilisatorabschnitte werden aufgrund von Signalen berechnet, die von einer Sensorik zur Erfassung der Bewegung des Fahrzeugsaufbaus zu einer Radbewegung bereitgestellt werden. Die Sensorik kann z.B. Radsensoren, einen Fahrzeugaufbausensor, aber auch einen Sensor innerhalb des Schwenkmotors des Wankstabilisators umfassen, der die Verdrehgeschwindigkeit und richtungsabhängig den Verdrehwinkel zwischen den Stabilisatorabschnitten erfasst.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Wankstabilisierung zu schaffen, die eine hohe Regeldynamik und/oder Regelstabilität aufweist. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird eine Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die zumindest einen Wankstabilisator umfasst, der zwei zueinander um eine Stabilisatorlängsachse verdrehbar miteinander verbundene Stabilisatorteile und einen Aktor zum relativen Verdrehen dieser beiden Stabilisatorteile aufweist. Im eingebauten Zustand erstreckt sich die Stabilisatorlängsachse in Fahrzeugquerrichtung. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung zumindest einen Stabilisatorsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines am Wankstabilisator anliegenden Ist- Stabilisatormoments.
Das Ist-Stabilisatormoment setzt sich vorzugsweise aus einem vom Aktor aufgebrachten Aktordrehmoment, einem vom rechten Rad in den Wankstabilisator, insbesondere in ein rechtes Drehstabfederelement des Wankstabilisators, eingeleiteten Drehmoment und/oder einem vom linken Rad in den Wankstabilisator, insbesondere in ein linkes Drehstabfederelement des Wankstabilisators, eingeleitetes Drehmoment zusammen. Die Vorrichtung weist zumindest einen Fahrdynamiksensor zur Ermittlung eines Fahrdynamikparameters des Kraftfahrzeugs auf. Außerdem weist die Vorrichtung einen für ein linkes Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Höhen- standsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines Radhöhenstandes des linken Rades relativ zu einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs auf. Ferner weist die Vorrichtung einen für ein rechtes Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Höhenstandsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines zweiten Radhöhenstandes des rechten Rades relativ zu dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeuges auf. Überdies hinaus umfasst die Vorrichtung ein Steuergerät zum Ansteuern des Aktors. Mit dem Steuergerät ist anhand des zumindest einen Fahrdynamikparameters ein Soll-Stabilisatormoment bestimmbar.
Des Weiteren ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass mittels diesem unter Berücksichtigung des Soll-Stabilisatormoments und der beiden sensorisch erfassten Radhöhenstände ein Aktorstellsignal bestimmbar ist. Das Aktorstellsignal entspricht hierbei vorzugsweise einem Soll-Aktorstellsignal, mit dem der Aktor, insbesondere ein Stellmotor, angesteuert werden soll.
Das Steuergerät umfasst eine Wankregelung zur Wankstabilisierung, bei der das Steuergerät das Soll-Stabilisatormoment mit dem Ist-Stabilisatormoment abgleicht. Des Weiteren bestimmt das Steuergerät im Rahmen seiner Wankregelung im Falle einer festgestellten Abweichung zwischen dem Soll-Stabilisatormoment und dem Ist- Stabilisatormoment ein Wank-Aktorstellsignal. Das Wank-Aktorstellsignal entspricht hierbei demjenigen Aktorsignal, das notwendig ist, um eine Wankbewegung des Kraftfahrzeuges zu kompensieren. Derartige Wankbewegungen treten beispielsweise bei einer Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit auf.
Zusätzlich umfasst das Steuergerät eine Störgrößenaufschaltung. Mittels dieser Störgrößenaufschaltung können störende vertikale Radbewegung, die durch Straßenunebenheiten hervorgerufen werden, kompensiert werden. Hierfür gleicht das Steuergerät im Rahmen seiner Störgrößenaufschaltung den rechten Radhöhenstand mit dem linken Radhöhenstand ab. Des Weiteren bestimmt das Steuergerät im Rahmen seiner Störgrößenaufschaltung im Falle einer festgestellten Abweichung zwischen dem rechten und dem linken Radhöhenstand ein Stör-Aktorstellsignal.
Des Weiteren ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass dieses aus dem Wank- Aktorstellsignal und dem Stör-Aktorstellsignal das Aktorstellsignal bestimmt. Das Steuergerät weist somit eine Regelung mit Störgrößenaufschaltung auf, wobei die Störgrößenaufschaltung aus von den Höhenstandsensoren erfassten Radhöhenständen bestimmt wird. Vorteilhafterweise kann somit der Regler des vorstehend beschriebenen Wankregelkreises hinsichtlich Verstärkung, Dynamik und Stabilität optimiert kalibriert werden. Des Weiteren kann ein hohe Regeldynamik sowie Regelstabilität sichergestellt werden.
Unter der Begrifflichkeit„unmittelbar" ist zu verstehen, dass das vom Sensor erfasste Signal direkt dem gewünschten Messergebnis, vorliegend dem Ist- Stabilisatormoment, entspricht. Im Gegensatz dazu ist unter der Begrifflichkeit„mittelbar" zu verstehen, dass der vom Sensor erfasste Sensorwert weiterverarbeitet werden muss, insbesondere unter Berücksichtigung zusätzlicher Parameterwerte, wie beispielsweise einem von der Fahrwerksgeometrie abhängigen Hebelarm, um auf das gewünschte Messergebnis zu erlangen.
Vorteilhaft ist es, wenn das Steuergerät zur Bestimmung des Aktorstellsignals das Wank-Aktorstellsignal und das Stör-Aktorstellsignal addiert und/oder voneinander subtrahiert.
Auch ist es vorteilhaft, wenn als Aktorstellsignal ein Motormoment und/oder eine Motorstellung bestimmbar ist.
Für eine hohe Stellgenauigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung einen Aktorsensor zur Ermittlung eines Ist-Aktorstellsignals aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist es diesbezüglich ferner vorteilhaft, wenn das Steuergerät eine unterlagerte Aktorregelung umfasst, mittels der das bestimmte Soll-Aktorstellsignal mit dem sensorisch erfassten Ist-Aktorstellsignal ausregelbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Stabilisatorsensor ein, insbesondere am Wankstabilisator angeordneter, Drehmomentsensor. Der Drehmomentsensor ist insbesondere zur unmittelbaren Ermittlung des Ist- Stabilisatormoments vorgesehen.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Stabilisatorsensor ein Kraftsensor, insbesondere zur mittelbaren Ermittlung des Ist-Stabilisatormoments ist. Vorzugsweise ist der Kraftsensor vom Wankstabilisator beabstandet. Zusätzlich oder alternativ ist der Kraftsensor vorzugsweise an einem unmittelbar oder mittelbar mit dem Wankstabilisator verbundenen Radaufhängungselement, insbesondere einem Lager, angeordnet.
Im Falle eines verwendeten Kraftsensors ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass dieses anhand der vom Kraftsensor erfassten Kraft und anhand zumindest eines von einer Radaufhängungsgeometrie abhängigen Hebelarms das Ist-Stabilisatormoment ermittelt. Vorteilhaft ist es, wenn der Höhenstandsensor ein Abstandssensor, insbesondere zur unmittelbaren Ermittlung des Radhöhenstandes ist. Vorzugsweise ist der Abstandssensor dafür vorgesehen, um im Bereich des Rades oder eines Radträgers angeordnet zu werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Höhenstandsensor ein Weg-, Winkel-, Ge- schwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensor ist. Der Wegsensor, Winkelsensor, Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungssensor ist vorzugsweise am Wankstabilisator, insbesondere an einem Ende eines Drehstabfederelements des Wankstabilisators, angeordnet.
Insbesondere wenn der Höhenstandsensor ein Wegsensor, Winkelsensor, Geschwindigkeitssensor und/oder Beschleunigungssensor ist, ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass dieses anhand des vom Höhenstandsensor erfassten Sensorsignals und einer von der Radaufhängungsgeometrie abhängigen Größe mittelbar den Radhöhenstand ermitteln kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfasst der Fahrdynamiksensor als Fahrdynamikparameter einen Lenkwinkel, eine Geschwindigkeit, eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate des dafür vorgesehenen Fahrzeugs.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass mittels diesem ermittelbar ist, ob und/oder zu welchen Teilen das Stabilisatormoment durch den Wankstabilisator selbst, d.h. insbesondere durch seinen Aktor und/oder durch zumindest eines seiner beiden Drehstabfederelemente, oder durch eine von einem der dafür vorgesehenen Radaufhängungselemente auf den Wankstabilisator übertragenen externen Kraft verursacht ist.
Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeuges, das mit einer Vorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung durchgeführt wird, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 einen schematischen Teilausschnitt einer Wankregelung mit Störgrö- ßenaufschaltung zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeuges.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Wankregelung eines Steuergerätes zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät ist Teil einer vorliegend nicht dargestellten Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeuges, das einen Wankstabilisator umfasst, der zwei zueinander um eine Stabilisatorlängsachse verdrehbar miteinander verbundene Stabilisatorteile und einen Aktor zum relativen Verdrehen der beiden Stabilisatorteile umfasst. Ferner weist die Vorrichtung zumindest einen Stabilisatorsensor zur Ermittlung eines am Wankstabilisator anliegenden Ist- Stabilisatormoments 4 auf. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung zumindest einen Fahrdynamiksensor zur Ermittlung eines Fahrdynamikparameters des Kraftfahrzeuges. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen Lenkwinkel, eine Geschwindigkeit, eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate des dafür vorgesehenen Fahrzeugs. Außerdem umfasst die vorliegend nicht dargestellte Vorrichtung zwei Höhenstandsensoren, die jeweils einem Rad einer Achse zugeordnet sind. Demnach kann mit dem ersten Höhenstandsensor ein rechter Radhöhenstand 6 des rechten Rades und mittels des zweiten Höhenstandsensors ein linker Radhöhenstand 7 des linken Rades ermittelt werden. Der Radhöhenstand 6, 7 repräsentiert hierbei den Abstand des zugeordneten Rades relativ zu einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs.
In einem vorliegend nicht dargestellten vorgelagerten Prozess kann das Steuergerät ein Soll-Stabilisatormoment 3 bestimmen. Hierfür verwendet das Steuergerät den von dem zumindest einen Fahrdynamiksensor erfassten Fahrdynamikparameter. Wie vorstehend erwähnt, kann es sich hierbei um den Lenkwinkel, die Geschwindigkeit, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung und/oder die Gierrate des dafür vorgesehenen Fahrzeugs handeln. In Abhängigkeit dieser Fahrdynamikparameter kann auf die aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeuges geschlossen werden. Demnach kann das Steuergerät feststellen, ob sich das Kraftfahrzeug in einer Kurvenfahrt oder in einer Geradeausfahrt befindet. Bei einer exemplarischen Kurvenfahrt mit ho- her Geschwindigkeit wird das Kraftfahrzeug im Bereich seiner radial äußeren Räder einfedern und im Bereich seiner radial inneren Räder ausfedern. Zur Kompensation dieser Wankbewegung bestimmt das Steuergerät anhand der Fahrdynamikparameter das zum Ausgleich dieser Wankbewegung notwendige Soll-Stabilisatormoment 3.
Zugleich erhält das Steuergerät als Eingangssignal das sensorisch erfasste Ist- Stabilisatormoment 4. Dieses wird, wie vorstehend erwähnt, über einen Stabilisatorsensor erfasst. Der Stabilisatorsensor kann ein Drehmomentsensor sein, der insbesondere am Wankstabilisator angeordnet ist und/oder mittels dem unmittelbar das Ist-Stabilisatormoment 4 ermittelt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Stabilisatorsensor ein Kraftsensor sein. Ein derartiger Kraftsensor muss demnach nicht unmittelbar am Wankstabilisator angeordnet sein, sondern kann von diesem beabstandet positioniert werden. Bei der Verwendung eines Kraftsensors als Stabilisatorsensor muss das Steuergerät zur Ermittlung des Ist-Stabilisatormoments 4 aber derart ausgebildet sein, dass dieses anhand des vom Kraftsensor erfassten Kraftsignals in Abhängigkeit der vorliegenden Radaufhängungsgeometrie, insbesondere in Abhängigkeit zumindest eines Hebelarms, das Ist-Stabilisatormoment 4 ermitteln kann.
Wie bereits vorstehend erwähnt, umfasst das Steuergerät eine Wankregelung 1. Mittels dieser Wankregelung kann nunmehr die Wankstabilisierung des Kraftfahrzeuges erfolgen. Im Rahmen der Wankregelung 1 gleicht das Steuergerät gemäß Figur 1 das über die Fahrdynamikparameter ermittelte Soll-Stabilisatormoment 3 mit dem über den Stabilisatorsensor erfassten Ist-Stabilisatormoment 4 ab. Wenn das Ist- Stabilisatormoment 4 nicht dem Soll-Stabilisatormoment 3 entspricht und infolgedessen eine Differenz festgestellt wird, bestimmt das Steuergerät im Rahmen seiner Wankregelung 1 ein Wank-Aktorstellsignal 5. Das Wank-Aktorstellsignal 5 stellt demnach dasjenige Aktorstellsignal dar, mit dem der Aktor des Wankstabilisators angesteuert werden muss, um die bei der Kurvenfahrt hervorgerufene Wankbewegung kompensieren zu können.
Insbesondere durch Straßenunebenheiten, wie Straßenwellen und/oder Schlaglöcher, können die Räder in Vertikalrichtung störend angeregt werden. Hierdurch wird der Fahrkomfort negativ beeinflusst. Zur Kompensation dieser Störeinflüsse umfasst das Steuergerät des Weiteren gemäß Figur 1 eine Störgrößenaufschaltung 2.
Im Rahmen der Störgrößenaufschaltung 2 verwendet das Steuergerät den vom Hö- henstandsensor des rechten Rades erfassten rechten Radhöhenstand 6 sowie den vom linken Höhenstandsensor erfassten linken Radhöhenstand 7. Bei den Höhen- standsensoren kann es sich beispielsweise um Abstandssensoren handeln. Diese sind vorzugsweise im Bereich des Rades oder der Radaufhängung angeordnet und können unmittelbar den Abstand zwischen Rad bzw. Radträger und Fahrzeugaufbau messen. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Höhenstandsensoren aber auch um Weg-, Winkel-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensoren handeln. Diese sind dann vorzugsweise am Wankstabilisator, insbesondere im Bereich seiner Drehstabfederelemente, angeordnet. Bei der Verwendung derartiger Höhenstandsensoren ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass dieses anhand des vom Höhenstandsensor erfassten Sensorsignals und eines von der Radaufhängungsgeometrie abhängigen Größe mittelbar den Radhöhenstand ermitteln kann.
Gemäß Figur 1 gleicht das Steuergerät im Rahmen seiner Störgrößenaufschaltung 2 den vom rechten Höhenstandsensor erfassten rechten Radhöhenstand 6 mit dem vom linken Höhenstandsensor erfassten linken Radhöhenstand 7 ab. Wenn das Steuergerät eine Abweichung bzw. Differenz zwischen dem rechten Radhöhenstand 6 und dem linken Radhöhenstand 7 feststellt, bestimmt dieses ein Stör- Aktorstellsignal 8. Das Stör-Aktorstellsignal 8 entspricht demnach demjenigen Aktorstellsignal, das notwendig ist, um die Störeinflüsse, die insbesondere durch Straßenunebenheiten hervorgerufen werden, zu kompensieren.
Gemäß Figur 1 hat das Steuergerät somit durch einen Abgleich zwischen dem Soll- Stabilisatormoment 3 und dem Ist-Stabilisatormoment 4 das Wank-Aktorstellsignal 5 und im Rahmen seiner Störgrößenaufschaltung 2 durch einen Abgleich des rechten Radhöhenstandes 6 mit dem linken Radhöhenstand 7 das Stör-Aktorstellsignal 8 bestimmt. In Abhängigkeit des Wank-Aktorstellsignals 5 und des Stör-Aktorstellsignals 8 ermittelt das Steuergerät nunmehr dasjenige Aktorstellsignal 9, das am Aktor eingestellt werden soll. Infolgedessen stellt das Aktorstellsignal 9 ein Soll- Aktorstellsignal dar. Mit diesem Soll-Aktorstellsignal 9 kann nunmehr sowohl die Wankbewegung des Kraftfahrzeuges als auch die durch Bodenunebenheiten hervorgerufenen Störgrößen kompensiert werden. Zur Bestimmung des Aktorstellsignals 9 addiert das Steuergerät das Wank-Aktorstellsignal 5 mit dem Stör-Aktorstellsignal 8.
Das Aktorstellsignal 9 ist vorzugsweise ein Motordrehmoment und/oder eine Motorstellung des Aktors. In einer in Figur 1 nicht dargestellten Weiterbildung kann die Vorrichtung ferner einen Aktorsensor zur Ermittlung eines Ist-Aktorstellsignals aufweisen. In diesem Fall kann das Steuergerät eine unterlagerte Aktorregelung umfassen, mittels der das Soll-Aktorstellsignal 9 mit dem sensorisch erfassten Ist- Aktorstellsignal ausregelbar ist.
Aus dem eingestellten, insbesondere eingeregelten, Aktorstellsignal 9 resultiert ein neues Ist-Stabilisatormoment 4, das im Rahmen der Wankregelung zurückgeführt wird und erneut mit dem Soll-Stabilisatormoment 3 abgeglichen wird. Die Wankregelung 1 ist somit als geschlossener Regelkreis, insbesondere mit Störgrößenaufschal- tung 2, ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezuqszeichen Wankregelung
Störgrößenaufschaltung
Soll-Stabilisatormoment
Ist-Stabilisatormoment
Wank-Aktorstellsignal
rechter Radhöhenstand
linker Radhöhenstand
Stör-Aktorstellsignal
Aktorstellsignal

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Wankstabilisator, der zwei zueinander um eine Stabilisatorlängsachse verdrehbar miteinander verbundene Stabilisatorteile und einen Aktor zum relativen Verdrehen der beiden Stabilisatorteile umfasst, zumindest einem Stabilisatorsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines am Wankstabilisator anliegenden Ist- Stabilisatormoments (4), zumindest einem Fahrdynamiksensor zur Ermittlung eines Fahrdynamikparameters des Kraftfahrzeugs, einen für ein linkes Rad und einen für ein rechtes Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Höhenstandsensor zur unmittelbaren und/oder mittelbaren Ermittlung eines Radhöhenstandes (6, 7) des jeweiligen Rades relativ zu einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs, und einem Steuergerät zum Ansteuern des Aktors, mittels dem anhand des zumindest einen Fahrdynamikparameters ein Soll-Stabilisatormoment (3) bestimmbar ist und unter Berücksichtigung des Soll-Stabilisatormoments und der beiden Radhöhenstände ein Aktorstellsignal (9) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Wankregelung (1) zur Wankstabilisierung umfasst, bei der das Steuergerät das Soll- Stabilisatormoment (3) mit dem Ist-Stabilisatormoment (4) abgleicht und im Falle einer Abweichung ein Wank-Aktorstellsignal (5) bestimmt, und dass das Steuergerät eine Störgrößenaufschaltung (2) zur Kompensation von durch Straßenunebenheiten angeregten vertikalen Radbewegung umfasst, bei der das Steuergerät den rechten mit dem linken Radhöhenstand abgleicht und im Falle einer Abweichung ein Stör- Aktorstellsignal (8) bestimmt, und aus dem Wank-Aktorstellsignal (5) und dem Stör- Aktorstellsignal (8) das Aktorstellsignal (9) bestimmt.
2. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zur Bestimmung des Aktorstellsignals (9) das Wank-Aktorstellsignal (5) und das Stör-Aktorstellsignal (8) addiert.
3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktorstellsignal (9) ein Motormoment und/oder eine Motorstellung bestimmbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Aktorsensor zur Ermittlung eines Ist-Aktorstellsignals aufweist und/oder dass das Steuergerät eine unterlagerte Aktorregelung umfasst, mittels der das von der Steuereinheit bestimmte und ein Soll-Aktorstellsignal bildende Aktorstellsignal (9) mit dem sensorisch erfassten Ist-Aktorstellsignal ausregelbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisatorsensor ein, insbesondere am Wankstabilisator angeordneter, Drehmomentsensor ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisatorsensor ein, insbesondere vom Wankstabilisator beabstande- ter und/oder an einem unmittelbar oder mittelbar mit dem Wankstabilisator verbundenen Radaufhängungselement angeordneter, Kraftsensor ist.
7. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass dieses anhand der vom Kraftsensor erfassten Kraft und zumindest einem von einer Radaufhängungsgeometrie abhängigen Hebelarms das Ist-Stabilisatormoment (4) ermittelt.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenstandsensor ein, insbesondere zum Anordnen im Bereich des Rads oder eines Radträgers vorgesehener, Abstandssensor zur Ermittlung des Radhöhenstands (6, 7) ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenstandsensor ein, insbesondere am Wankstabilisator angeordneter, Weg-, Winkel-, Geschwind ig keits- und/oder Beschleunigungssensor zur Ermittlung des Radhöhenstands (6, 7) ist.
10. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass dieses anhand des vom Höhen- standsensor erfassten Sensorsignals und anhand einer von der Radaufhängungsgeometrie abhängigen Größe mittelbar den Radhöhenstand (6, 7) ermittelt.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrdynamiksensor als Fahrdynamikparameter einen Lenkwinkel, eine Geschwindigkeit, eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate des dafür vorgesehenen Fahrzeugs erfasst.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass mittels diesem ermittelbar ist, ob und/oder zu welchen Teilen das Stabilisatormoment durch den Wankstabilisator selbst, insbesondere seinen Aktor und/oder zumindest eines seiner Drehstabfederelemente, oder durch eine von einem der dafür vorgesehenen Radaufhängungselemente auf den Wankstabilisator übertragenen externe Kraft verursacht ist.
13. Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche durchgeführt wird.
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