EP4739518A1

EP4739518A1 - STEUERVORRICHTUNG ZUM ANSTEUERN EINES STOßDÄMPFERS EINES KRAFTFAHRZEUGS, COMPUTERPROGRAMMPRODUKT UND KRAFTFAHRZEUG

Info

Publication number: EP4739518A1
Application number: EP24732460.1A
Authority: EP
Inventors: Jan-Rickmer Schlegel; Frank De Beer; Stefan Kukla
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2023-07-05
Filing date: 2024-06-11
Publication date: 2026-05-13
Also published as: KR20260027344A; CN121443463A; WO2025008138A1; DE102023206374B3

Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist, um in einem ersten Betriebsmodus einen Einventilstoßdämpfer anzusteuern, wobei der Einventilstoßdämpfer ein einzelnes Regelventil zur gemeinsamen Steuerung einer Zugstufe und einer Druckstufe des Einventilstoßdämpfers aufweist, und um in einem zweiten Betriebsmodus einen Zweiventilstoßdämpfer anzusteuern, wobei der Zweiventilstoßdämpfer ein erstes Regelventil zur Steuerung einer Zugstufe des Zweiventilstoßdämpfers und ein zweites Regelventil zur Steuerung einer Druckstufe des Zweiventilstoßdämpfers aufweist. Weiter wird ein Computerprogrammprodukt zum Ansteuern eines ein erstes Regelventil und ein zweites Regelventil aufweisenden Zweiventilstoßdämpfers für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend ein erstes Softwaremodul, welches eingerichtet ist, um das erste Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers anzusteuern, und ein zweites Softwaremodul, welches eingerichtet ist, um das zweite Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Softwaremodul und das zweite Softwaremodul gleichartig aufgebaut oder identisch sind, und weiter umfassend ein drittes Softwaremodul, welches eingerichtet ist, um beim Ansteuern des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers einen Zustand des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen und/oder beim Ansteuern des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers einen Zustand des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen.

Description

Beschreibung

Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt und Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs, ein Computerprogrammprodukt zum Ansteuern eines ein erstes Regelventil und ein zweites Regelventil aufweisenden Stoßdämpfers für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug.

Aus Gründen des Komforts und der Fahrsicherheit weist jedes Kraftfahrzeug ein Stoßdämpfersystem auf. Es sind im Wesentlichen drei Stoßdämpfersysteme für Fahrzeuge bekannt, wobei jeweils ein Aktuator parallel zu einer Federanordnung zwischen Rad und Aufbau geschaltet ist. Bekannt sind passive, semi-aktive und aktive Stoßdämpfersysteme. Bei passiven Stoßdämpfersystemen ist eine Veränderung der Stoßdämpferkraft während des Fährbetriebes nicht vorgesehen. Bei semi-aktiven Stoßdämpfersystemen kann die Stoßdämpferkraft durch eine Veränderung eines Ölfluidstromes unter Verwendung eines Ventiles verändert werden. Auf diese Art und Weise können die Dämpfungseigenschaften verändert werden. Semi-aktive Stoßdämpfersysteme arbeiten rein energieabsorbierend. Bei aktiven Stoßdämpfersystemen kann eine gewünschte Stoßdämpferkraft sowohl dämpfend als auch energieeinbringend in jede Richtung bereitgestellt werden. Die Ventile bzw. Regelventile können so genannte Pilotventile sein. Durch Anlegen und Variieren eines Steuerstroms kann dabei der Fluidstrom durch das Ventil und damit auch die Dämpferkennlinie beeinflusst werden. Insbesondere kann die aktuelle Dämpferhärte eingestellt bzw. geregelt werden.

Weit verbreitet ist das Modell eines so genannten „Skyhook“-Reglers. Dieser Ansatz geht von der Idee aus, dass der Federungskomfort dann optimal ist, wenn man den schwingenden Aufbau nicht gegenüber der unebenen Straße, sondern gegenüber dem Himmel dämpft. In einem Gedankenexperiment wird der Schwingungsdämpfer dazu nicht zwischen Aufbau und Rad sondern zwischen Aufbau und einem mitgeführten Haken am Himmel angeordnet. Im Rahmen dieses Gedankenexperimentes soll dann der reale Stoßdämpfer die gleiche Kraft aufbringen wie der Skyhook-Dämpfer. Verwendet man semi-aktive Stoßdämpfer, also Stoßdämpfer, die zwar passiv, aber in ihrer Dämpfungskonstante einstellbar sind, so versucht man die Wirkung des Stoßdämpfers gering zu halten, wenn aufgrund der Kräfte des Rades der Stoßdämpfer in der gleichen Richtung am Aufbau wirksam ist, in der sich der Aufbau gerade bewegt. Hierdurch soll die Bewegung des Aufbaus durch die am Stoßdämpfer herrschende Kraft nicht noch zusätzlich angefacht werden. Sind umgekehrt die genannten beiden Richtungen gegenläufig, so wird der Stoßdämpfer hart eingestellt, um die Bewegung des Aufbaus abzubremsen.

Die Skyhook-Regelung minimiert die Geschwindigkeit des Aufbaus weitgehend und sehr schnell. Das wesentliche Element beim Skyhook-Modell ist hierbei die Ermittlung der Kraft, die für die Beruhigung des Aufbaus erforderlich ist. Zwingend notwendig ist im Weiteren ein Stoßdämpferkraftkennfeld, das unter Berücksichtigung der aktuellen Stoßdämpfergeschwindigkeit aus dieser Kraft einen Sollstrom abschätzt. Diese Kennfelder sind jeweils in den Steuergeräten bzw. Steuervorrichtungen abzulegen, so dass aus geforderter Soll- Kraft und ermittelter Ist-Dämpfergeschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt eine Soll-Stromermittlung möglich ist. Beim Skyhook-Prinzip regelt somit der Regler eine Kraft als Stellgröße am Ausgang. Diese muss über ein Kennlinienfeld unter Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit des Stoßdämpfers gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs in einen entsprechenden Strom für den Stoßdämpfer umgerechnet werden.

Es sind sowohl Stoßdämpfer mit einem Regelventil als auch Stoßdämpfer und mit zwei Regelventilen bekannt. Wenn nur ein Regelventil vorhanden ist wird sowohl die Zugstufe als auch die Druckstufe gleichzeitig mittels des einen vorhandenen Regelventils reguliert. Bei einem Stoßdämpfer mit zwei Regelventilen lassen sich die Zugstufe und die Druckstufe unabhängig voneinander regeln. Es wird so ein weiterer Parameter zur aktiven Fahrwerksabstimmung geschaffen, wodurch sich eine verbesserte Straßenlage und/oder ein verbesserter Komfort für die Fahrzeuginsassen erreichen lässt.

Zur Ansteuerung der Regelventile ist eine Steuersoftware notwendig, die im Regelfall auf einem Steuergerät bzw. auf einer Steuervorrichtung implementiert bzw. gespeichert ist, wobei das Steuergerät jeweils ausgestaltet ist, um die Steuersoftware auszuführen. Die Steuersoftware berechnet aus Eingangsgrößen einen Steuerstrom zur Einstellung einer gewünschten Dämpferhärte. Die Eingangsgrößen können von verschiedenen Sensorsignalen gebildet werden und können insbesondere die angesprochenen Bewegungszustände des so genannten Aufbaus und der Räder sowie die zugehörigen wirkenden Kräfte umfassen. Unter dem Aufbau können dabei insbesondere alle vom Fahrwerk getragenen Bauteile wie die Karosserie und der Antrieb des Kraftfahrzeugs verstanden werden.

Die Entwicklung und Pflege einer solchen Steuersoftware ist aufwendig und kostenintensiv. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, die Entwicklung und Pflege einer Steuersoftware zur Ansteuerung eines Stoßdämpfers für ein Kraftfahrzeug zu vereinfachen und kosteneffizienter zu machen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist, um in einem ersten Betriebsmodus einen Einventilstoßdämpfer anzusteuern, wobei der Einventilstoßdämpfer ein einzelnes Regelventil zur gemeinsamen Steuerung einer Zugstufe und einer Druckstufe des Einventilstoßdämpfers aufweist, und um in einem zweiten Betriebsmodus einen Zweiventilstoßdämpfer anzusteuern, wobei der Zweiventilstoßdämpfer ein erstes Regelventil zur Steuerung einer Zugstufe des Zweiventilstoßdämpfers und ein zweites Regelventil zur Steuerung einer Druckstufe des Zweiventilstoßdämpfers aufweist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Zweiventilstoßdämpfers mit relativ einfachen Anpassungen auf Basis einer Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Einventilstoßdämpfers entwickeln lässt. Dabei können viele Anteile, die für einen Einventilstoßdämpfer entwickelt wurden, auch zur Ansteuerung eines Zweiventilstoßdämpfers verwendet werden. Entsprechend lassen sich Synergie-Effekte erzielen, wenn eine gemeinsame Steuervorrichtung entwickelt und gepflegt bzw. weiterentwickelt wird, die sowohl für einen Einventilstoßdämpfer als auch für einen Zweiventilstoßdämpfer bzw. für Kraftfahrzeuge die Einventilstoßdämpfer und/oder Zweiventilstoßdämpfer aufweisen, geeignet ist. Der Gesamtaufwand, um verschiedene Typen bzw. Modelle von Kraftfahrzeugen mit entsprechenden Steuervorrichtungen auszustatten, sinkt. Die Module bzw. Funktionen können einfach bzw. als einzelne Instanz im Speicher vorliegen und mit jeweils unterschiedlichen Parametern für die Steuerung der Zugstufe und der Druckstufe zweimal aufgerufen werden. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann für semi-aktive und für aktive Stoßdämpfersysteme eingesetzt werden.

In der Vergangenheit wurden vor allem Einventilstoßdämpfer eingesetzt, sodass entsprechende Steuervorrichtungen sowie entsprechende Steuersoftware bereits sehr ausgereift sind. Wenn nun eine Steuervorrichtung, die zum Ansteuern eines Einventilstoßdämpfers vorgesehen ist, derart erweitert wird, dass sie ebenfalls zum Ansteuern eines Zweiventilstoßdämpfers geeignet ist, so können mögliche zukünftige Verbesserungen auf Basis dieser Steuervorrichtung implementiert werden. Sofern diese Änderungen an der Steuervorrichtung sowohl die Steuerung eines Einventilstoßdämpfers als auch die Steuerung eines Zweiventilstoßdämpfers betreffen kann auf diese Weise Entwicklungsaufwand gespart werden, da die Änderungen nur in eine einzige Version der Steuervorrichtung implementiert werden müssen und nicht in eine für einen Einventilstoßdämpfer geeignete Steuervorrichtung und in eine für einen Zweiventilstoßdämpfer geeignete Steuervorrichtung separat implementiert werden müssen.

Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann eine softwareseitige Umschaltvorrichtung zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus aufweisen. Eine solche Steuervorrichtung kann besonders flexibel eingesetzt werden. Die Umschaltvorrichtung kann über einen Softwareschalter betätigt werden. Die Umschaltvorrichtung kann in Abhängigkeit von einem auf der Steuervorrichtung gespeicherten Datensatz betätigt werden. Es ist ebenfalls möglich, dass die Steuervorrichtung eine Kennung eines anzusteuernden Stoßdämpfers ausliest und dabei erkennt, ob es sich um einen Einventilstoßdämpfer oder einen Zweiventilstoßdämpfer handelt. Entsprechend kann also auf verschiedene Weisen der erste Betriebsmodus oder der zweite Betriebsmodus ausgewählt werden.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, um im ersten Betriebsmodus abhängig von einer Eingangsgröße einen Fluidquerschnitt des einzelnen Ventils des Einventilstoßdämpfers und im zweiten Betriebsmodus abhängig von einer Eingangsgröße einen Fluidquerschnitt des ersten Ventils des Zweiventilstoßdämpfers sowie einen Fluidquerschnitt des zweiten Ventils des Zweiventilstoßdämpfers zu steuern. Eine solche Eingangsgröße kann eine typischerweise für eine Stoßdämpferregelung verwendete Eingangsgröße, beispielsweise eine zur Steuerung eines Skyhook-Reglers verwendete Eingangsgröße sein. Die Eingangsgröße kann entsprechend eine Differenz zwischen einer Radgeschwindigkeit und einer Aufbaugeschwindigkeit sein. Die Differenz kann dabei zweckmäßigerweise als Vektoraddition gebildet werden. Alternativ kann jeweils nur der Geschwindigkeitsanteil in vertikaler Richtung beim Bilden der Differenz berücksichtigt werden. Ebenfalls kann die Eingangsgröße eine unter Einbeziehung verschiedener Messgrößen und/oder Sensordaten ermittelte Eingangsgröße sein. Mögliche Eingangsgrößen sind neben den bereits genannten Größen insbesondere die Aufbaugeschwindigkeit und die Aufbaubeschleunigung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der Steuervorrichtung ein erstes Softwaremodul abgespeichert, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist, um das erste Softwaremodul zum Ansteuern des einzelnen Ventils des Einventilstoßdämpfers in dem ersten Betriebsmodus einzusetzen, und wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist, um das erste Softwaremodul oder eine Kopie des ersten Softwaremoduls in dem zweitem Betriebsmodus zum Ansteuern eines ersten Ventils des Zweiventilstoßdämpfers einzusetzen. Mit anderen Worten wird das erste Softwaremodul sowohl zum Steuern des Einventilstoßdämpfers in dem ersten Betriebsmodus als auch zum Steuern eines Ventils des Zweiventilstoßdämpfers in dem zweiten Betriebsmodus verwendet. Das gesteuerte Ventil bzw. Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers kann dabei das der Zugstufe des Zweiventilstoßdämpfers zugeordnete Regelventil oder das der Druckstufe des Zweiventilstoßdämpfers zugeordnete Regelventil sein.

Es ist denkbar, dass eine Kopie des ersten Softwaremoduls in der Steuervorrichtung gespeichert ist, welche dann im zweiten Betriebsmodus zum Ansteuern eines Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers verwendet wird. Es ist hierbei zu beachten, dass der Vorteil der Erfindung nicht primär darin zu sehen ist, dass durch Verwendung gleicher Softwaremodule Speicherplatz gespart wird, sondern dass durch die Verwendung gleicher Softwaremodule Entwicklungsarbeit eingespart wird. Der verringerte Speicherplatzbedarf ist aber natürlich ebenfalls ein positiver Effekt der Erfindung.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in der Steuervorrichtung ein zweites Softwaremodul vorliegt, wobei das zweite Softwaremodul eine Kopie des ersten Softwaremoduls ist und wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist, um das zweite Softwaremodul in dem zweitem Betriebsmodus zum Ansteuern eines zweiten Ventils des Zweiventilstoßdämpfers einzusetzen. Es ist so möglich, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die zwei Ausfertigungen des gleichen Softwaremoduls beinhaltet und in der Lage ist, sowohl einen Einventilstoßdämpfer als auch einen Zweiventilstoßdämpfer anzusteuern. Es ist wie weiter oben bereits angedeutet auch möglich, dass das Softwaremodul insgesamt in dreifacher Ausfertigung in der Steuervorrichtung vorliegt, wobei dann eines der Softwaremodule für die Steuerung des Einventilstoßdämpfers verwendet wird und die beiden anderen Softwaremodule für die Steuerung des Zweiventilstoßdämpfers verwendet werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass in der Steuervorrichtung ein drittes Softwaremodul vorliegt, wobei das dritte Softwaremodul ausgestaltet ist, um in dem zweiten Betriebsmodus beim Ansteuern des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers einen Zustand des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen und/oder um beim Ansteuern des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers einen Zustand des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen. In einer solchen Steuervorrichtung liegen dann zwei Instanzen bzw. Kopien des ersten Softwaremoduls sowie das dritte Softwaremodul vor. Zur Steuerung eines Einventilstoßdämpfers wird dann eine einzige Instanz des ersten Softwaremoduls verwendet. Zur Steuerung eines Zweiventilstoßdämpfers können hingegen beide Instanzen des ersten Softwaremoduls sowie das dritte Softwaremodule gleichzeitig verwendet werden. Mit anderen Worten können im ersten Betriebsmodus das dritte Softwaremodul sowie eine Instanz des ersten Softwaremoduls abgeschaltet werden. Der Zustand kann dabei insbesondere ein aktueller offener Querschnitt des jeweiligen Regelventils oder ein auf diesem basierender Wert sein. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn das dritte Softwaremodul eingerichtet ist, um eine Differenz zwischen einem Steuerstrom des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers und einem Steuerstrom des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu begrenzen. Der Steuerstrom des ersten Regelventils kann dabei als 11 bezeichnet werden, und der Steuerstrom des zweiten Regelventils kann als I2 bezeichnet werden.

Die Begrenzung der Stromdifferenz kann abhängig von einem gewählten Fahrtmodus bzw. einem gewählten Dämpfermodus und/oder von einem Straßenzustand erfolgen. Dadurch lässt sich zum einen zwischen den Modi noch besser differenzieren und zum anderen werden Geräusche auf diese Art vermieden. Auch kann es nötig sein, den „passiven“ Strom, also den Steuerstrom des aktuell nicht primär bestromten Ventils, bei zu großer Differenz mit anzuziehen, da es zu kurzfristigen Richtungswechseln kommen kann (Schlagloch, Bodenwelle) und eine zu große Differenz aus Zug- und Druckstufe dann als unabgestimmt/unharmonisch wahrgenommen werden kann.

Es ist dabei möglich, dass das dritte Softwaremodul eingerichtet ist, um einen Zustand eines Untergrunds, auf dem das Kraftfahrzeug fährt und/oder ein aktuell aktives Fahrprofil als Eingangsgrößen zur Steuerung des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers und/oder des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen. Mit anderen Worten können neben der Relativgeschwindigkeit von Aufbau und Rad als bekannte Eingangsgröße eine oder mehrere weitere Eingangsgrößen einbezogen werden. Darunter, dass eine Eingangsgröße berücksichtigt wird, kann insbesondere verstanden werden, dass die Eingangsgröße bei der Bestimmung des einzustellenden Ventildurchflusses verwendet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, um im zweiten Betriebsmodus einen Betriebszustand zu erlauben, in dem sowohl das erste Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers als auch das zweite Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers zumindest teilweise bestromt sind. Es lässt sich so eine besonders komfortable Fahrt erreichen, da es möglich wird, bereits vor dem Erreichen eines Scheitelpunkts, mit anderen Worten also vor dem Erreichen einer maximalen Auslenkung beim Einfedern oder beim Ausfedern des dem jeweiligen Stoßdämpfer zugeordneten Rades, das jeweils während des Ein- oder Ausfederns passive Ventil zu aktivieren. Mit anderen Worten wird es möglich, durch eine vorausschauende bzw. proaktive Steuerung der Regelventile Vorteile zu erreichen. Die beiden Regelventile können unabhängig voneinander gesteuert werden.

Wie bereits weiter oben angesprochen kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, um zu erkennen, ob ein Einventilstoßdämpfer oder ein Zweiventilstoßdämpfer mit der Steuervorrichtung verbunden ist. Es kann dann der passende Betriebsmodus ausgewählt bzw. in den zugehörigen Betriebsmodus geschaltet werden.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Computerprogrammprodukt zum Ansteuern eines ein erstes Regelventil und ein zweites Regelventil aufweisenden Stoßdämpfers für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Softwaremodul, welches eingerichtet ist, um das erste Regelventil des Stoßdämpfers anzusteuern, und ein zweites Softwaremodul, welches eingerichtet ist, um das zweite Regelventil des Stoßdämpfers anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Softwaremodul und das zweite Softwaremodul gleichartig aufgebaut oder identisch sind, und weiter umfassend ein drittes Softwaremodul, welches eingerichtet ist, um beim Ansteuern des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers einen Zustand des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen und/oder beim Ansteuern des zweiten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers einen Zustand des ersten Regelventils des Zweiventilstoßdämpfers zu berücksichtigen. Der Zustand kann dabei insbesondere ein aktueller Durchfluss des jeweiligen Regelventils oder ein auf diesem basierender Wert sein.

Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung der zuvor beschriebenen Art oder mit einem Datenspeicher, auf dem ein Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art abgespeichert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,

Fig. 2: eine Prinzipskizze des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3: eine beispielhafte Darstellung eines Einventilstoßdämpfers,

Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Regelalgorithmus zur Steuerung eines Einventilstoßdämpfers

Fig. 5: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Regelalgorithmus zur Steuerung eines Zweiventilstoßdämpfers,

Fig. 6: ein Beispiel für eine Kennlinie zur Steuerung eines Einventilstoßdämpfers, und Fig. 7: eine schematisches Beispiel für eine erfindungsgemäße Kennlinie bzw. ein erfindungsgemäßes Kennfeld für einen Zweiventilstoßdämpfer. Fig. 1 zeigt schematisch in Draufsicht ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug. Aufbau und Funktion von Kraftfahrzeugen sind allgemein bekannt, so dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen wird.

Das Kraftfahrzeug 10 besitzt vier Räder 12, 14, 16 und 18. Die Räder 12, 14, 16 und 18 sind über eine an sich bekannte Radaufhängung an einem Aufbau 20 des Kraftfahrzeuges 10 befestigt. Unter dem Aufbau 20 wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung allgemein die Fahrzeugkarosserie mit der Fahrgastzelle verstanden. Zwischen den Rädern 12, 14, 16 und 18 einerseits und dem Aufbau 20 ist jeweils ein Stoßdämpfer 22, 24, 26 beziehungsweise 28 angeordnet. Die Stoßdämpfer 22, 24, 26 und 28 sind parallel zu nicht dargestellten Federn angeordnet. Die Stoßdämpfer 22, 24, 26 und 28 sind beispielsweise als semi-aktive Stoßdämpfer ausgebildet, das heißt durch Anlegen eines Steuersignals an ein Stellmittel der Stoßdämpfer kann die Dämpferkraft variiert werden. Das Stellmittel ist üblicher Weise als elektromagnetisches Ventil ausgebildet, so dass das Stellsignal ein Steuerstrom für das Ventil ist.

Jedem Rad beziehungsweise jedem Stoßdämpfer ist ein Wegsensor 30, 32, 34 beziehungsweise 36 zugeordnet. Es ist grundsätzlich möglich, nur drei der beschriebenen Wegsensoren 30, 32, 34 und 36 zu verwenden, da auch mit den Daten von nur drei Sensoren bereits die benötigte Lageebene des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann. Die Wegsensoren sind als Relativwegsensoren ausgebildet, das heißt diese messen eine Veränderung des Abstandes des Aufbaus 20 von dem jeweiligen Rad 12, 14, 16 beziehungsweise 18. Typischerweise werden hier sogenannte Drehwinkel-Wegsensoren eingesetzt, deren Aufbau und Funktion allgemein bekannt sind.

Der Aufbau 20 umfasst ferner drei an definierten Punkten angeordnete Vertikalbeschleunigungssensoren 38, 40 und 42. Diese Beschleunigungssensoren 38, 40 und 42 sind fest an dem Aufbau 20 angeordnet und messen die Vertikalbeschleunigung des Aufbaus im Bereich der Räder 12, 14 beziehungsweise 18. Im Bereich des linken hinteren Rades 16 kann die Beschleunigung aus den drei anderen Beschleunigungssensoren rechnerisch ermittelt werden, so dass hier auf die Anordnung eines eigenen Beschleunigungssensors verzichtet werden kann.

Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 44, das über Signalbeziehungsweise Steuerleitungen mit den Stellmitteln der Stoßdämpfer 22, 24, 26 und 28, den Wegsensoren 30, 32, 34 und 36 und den Beschleunigungssensoren 38, 40 und 42 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 44 übernimmt die nachfolgend noch näher zu erläuternde Dämpferregelung. Daneben kann die Steuervorrichtung 44 selbstverständlich auch weitere, hier nicht zu betrachtende Funktionen innerhalb des Kraftfahrzeuges 10 übernehmen. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ferner ein Schaltmittel 46, beispielsweise einen Taster, ein Drehrad, ein Bedienmenu im HMI oder dergleichen, mittels dem von einem Fahrzeugführer eine Anforderung an die Bewegung des Aufbaus 20 gewählt werden kann. Hier kann beispielsweise zwischen der Anforderung „Komfort“, der Anforderung „Sport“ und der Anforderung „Basis“ gewählt werden. Die Wahl ist entweder stufenförmig zwischen den mehreren Modi oder stufenlos mit entsprechenden Zwischenmodi möglich.

Das Schaltmittel 46 ist ebenfalls mit der Steuervorrichtung 44 verbunden.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze des Kraftfahrzeugs 10, wobei hier der Aufbau 20 als ebene Fläche angedeutet ist. An den Ecken des Aufbaus 20 sind jeweils die Räder 12, 14, 16 und 18 über eine Feder-Dämpfer-Kombination in an sich bekannter Art und Weise angeordnet. Die Feder-Dämpfer-Kombination besteht aus den Stoßdämpfern 22, 24, 26 und 28 und jeweils parallel geschalteten Federn 48, 50, 52 und 54. An den Ecken des Aufbaus 20 sind die in Fig. 1 dargestellten Beschleunigungssensoren 38, 40 beziehungsweise 42 angeordnet, mittels derer die vertikale Geschwindigkeit an den Ecken des Aufbaus 20 bestimmt werden kann. Figur 3 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Einventilstoßdämpfers 56 und eines Zweiventilstoßdämpfers 58. Beide Stoßdämpfer 56, 58 weisen eine Kolbenstange 60 sowie ein Gehäuse 62 auf. Der Einventilstoßdämpfer 56 weist ein einzelnes Regelventil 64 auf, wohingegen der Zweiventilstoßdämpfer 58 ein erstes Regelventil 66 und ein zweites Regelventil 68 aufweist. Die Regelventile 64, 66, 68 lassen sich durch Anlegen eines Stromes in ihrem Druchfluss verändern, sodass das Dämpfungsverhalten der Stoßdämpfer 56, 58 eingestellt werden kann. Beim Einventilstoßdämpfer 56 werden dabei die Zugstufe und die Druckstufe gleichzeitig eingestellt, wohingegen beim Zweiventilstoßdämpfer beispielsweise das erste Regelventil 66 zur Regelung der Zugstufe und das zweite Regelventil 68 zur Regelung der Druckstufe verwendet werden kann.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Regelalgorithmus zur Steuerung eines Einventilstoßdämpfers. Der Regelalgorithmus besteht im Wesentlichen aus drei Modulen in Form des Signalaufbereitungsmoduls 70, des Regelungsmoduls 72 und des Signalausgangsmoduls 74. Im Signalaufbereitungsmodul 70 werden verschiedene Eingangsgrößen, insbesondere Sensordaten und/oder andere Messwerte zur weiteren Verarbeitung durch das Regelungsmodul 72 aufbereitet. Das Regelungsmodul 72 ermittelt aus den eingehenden Daten einen einzustellenden Querschnitt des jeweiligen Regelventils bzw. einen an das jeweils gesteuerte Regelventil anzulegenden Strom bzw. eine anzulegende Stromstärke. Das Regelungsmodul 72 kann eine Anzahl n von Submodulen 72. n aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Regelungsmodul 72 sechs Submodule 72.1-72.6 auf. Das Signalausgangsmodul 74 erzeugt aus den von dem Regelungsmodul 72 gelieferten Daten dann die gewünschte Ausgangsgröße, beispielsweise die gewünschte Stromstärke. Das Signalausgangsmodul 74 kann entsprechend elektrisch mit dem jeweils angesteuerten Regelventil verbunden sein.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Regelalgorithmus zur Steuerung eines Zweiventilstoßdämpfers. Das Signalaufbereitungsmodul70, das erste Regelungsmodul 72 und das Signalausgangsmodul 74 sind identisch zu dem mit Bezug zu Figur 4 erläuterten Regelalgorithmus zur Steuerung eines Einventilstoßdämpfers aufgebaut.

Zusätzlich weist der dargestellte Regelalgorithmus ein zweites Regelungsmodul 76 auf, welches wiederum Submodule 76. n aufweisen kann. Das erste Regelungsmodul 72 und das zweite Regelungsmodul 76 sind gleichartig aufgebaut. Mit anderen Worten kann das zweite Regelungsmodul 76 eine Kopie des ersten Regelungsmodul 72 sein. Der dargestellte Regelalgorithmus weist weiterhin ein Wechselwirkungsmodul 78 auf. Das Wechselwirkungsmodul 78 ist im dargestellten Beispiel zwischen dem ersten Regelungsmodul 72, dem zweiten Regelungsmodul 76 und dem Signalausgangsmodul 74 angeordnet. Das Wechselwirkungsmodul 78 kann dabei von den Regelungsmodulen 72, 76 gelieferte Daten unter Berücksichtigung des Zustands des jeweils anderen Regelungsmoduls modifizieren. Abschließend wandelt wiederum das Signalausgangsmodul 74 die Daten in physische Größen, beispielsweise in Stromstärken zur Steuerung der Regelventile, um.

Figur 6 zeigt ein Beispiel für eine Kennlinie 80 zur Steuerung eines Einventilstoßdämpfers. Auf der x-Achse ist dabei eine Aufbaugeschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus aufgetragen, und auf der y-Achse ist eine Stromstärke zur Steuerung des Regelventils aufgetragen. Der rechte Quadrant und der darin enthaltene Kennlinienanteil 82 können dabei beispielsweise einem ausfedernden Stoßdämpfer, was einer positiven Relativgeschwindigkeit v_r entspricht, zugeordnet sein, wohingegen der linke Quadrant und der darin enthaltene Kennlinienanteil 84, mit anderen Worten also eine negative Relativgeschwindigkeit v_r, einem einfedernden Stoßdämpfer zugeordnet sein kann.

Bei einer Aufbaubewegung von null ist dabei auch die Stromstärke auf ihrem Minimalwert, was einem maximal durchströmten Regelventil und somit einem sehr weichen Ansprechen des Stoßdämpfers entspricht. Mit größer werdenden Betrag der Aufbaubewegung wird jeweils auch die Stromstärke erhöht, sodass sich der Durchfluss des Regelventils verringert und dass Ansprechverhalten des Stoßdämpfers härter wird.

Figur 7 zeigt eine schematisches Beispiel für eine erfindungsgemäße Kennlinie bzw. ein erfindungsgemäßes Kennfeld für einen Zweiventilstoßdämpfer. Auf der x-Achse ist wiederum die Aufbaubewegung aufgetragen, und auf der y-Achse ist die an dem jeweiligen Regelventil anliegende Stromstärke I aufgetragen. Die erste Kennlinie 82 kann einem ersten Regelventil, beispielsweise einem die Druckstufe des Zweiventilstoßdämpfers regelnden Regelventil, zugeordnet sein. Die zweite Kennlinie 84 kann einem zweiten Regelventil, beispielsweise einem die Zugstufe des Zweiventilstoßdämpfers regelnden Regelventil, zugeordnet sein.

Die erste Kennlinie 82 besteht aus einem ersten Kennlinienanteil 86, der in etwa dem Verlauf der in Figur 6 dargestellten Kennlinie für betragsmäßig deutlich von null verschiedene negative Aufbaubewegungen entspricht. Der erste Kennlinienanteil 86 verläuft im dargestellten Beispiel abfallend in Richtung des Koordinatenursprungs. Anders als in Figur 6 wird das zugeordnete Regelventil aber nicht schon beim Nulldurchgang der Aufbaubewegung bzw. beim Schneiden der y-Achse vollständig durchströmbar. Statt dessen schließt sich bei einer Relativgeschwindigkeit nahe null der zweite Kennlinienanteil 92 an den ersten Kennlinienanteil 86 an, wobei der zweite Kennlinienanteil eine wesentlich geringere Steigung aufweist als der erste Kennlinienanteil 86.

Die zweite Kennlinie 84 besteht aus einem ersten Kennlinienanteil 90, der in etwa dem Verlauf der in Figur 6 dargestellten Kennlinie für betragsmäßig deutlich von null verschiedene positive Aufbaubewegungen entspricht. Der erste Kennlinienanteil 90 verläuft für zunehmende positive Aufbaubewgungen im dargestellten Beispiel aufsteigend aus einem Bereich nahe des Koordinatenursprungs. Wiederum wird das zugeordnete Regelventil nicht schon - ausgehend von betragsmäßig großen positiven Werten - beim Nulldurchgang bzw. beim Schneiden der y- Achse vollständig durchströmbar, sondern bei einer Aufbaubewegung nahe null schließt sich der zweite Kennlinienanteil 88 an den ersten Kennlinienanteil 90 an, wobei der zweite Kennlinienanteil 88 eine wesentlich geringere Steigung aufweist als der erste Kennlinienanteil 90.

Bezugszeichenliste

Kraftfahrzeug 56 Einventilstoßdämpfer

Rad 58 Zweiventilstoßdämpfer

Rad 60 Kolbenstange

Rad 62 Gehäuse

Rad 64 Regelventil

Aufbau 66 Regelventil

Dämpfer 68 Regelventil

Dämpfer 70 Signalaufbereitung

Dämpfer 72 Softwaremodul

Dämpfer 72. n Submodule

Wegsensor 74 Signalausgang

Wegsensor 76 Softwaremodul

Wegsensor 76. n Submodule

Wegsensor 78 Softwaremodul

Beschleunigungssensoren 80 Kennlinie

Beschleunigungssensoren 82 Kennlinienanteil

Beschleunigungssensoren 84 Kennlinienanteil Steuervorrichtung 86 Kennlinie Schaltmittel 88 Kennlinie

Feder 90 Kennlinienanteil

Feder 92 Kennlinienanteil

Feder 94 Kennlinienanteil

Feder 96 Kennlinienanteil

Claims

Patentansprüche

1. Steuervorrichtung (44) zum Ansteuern eines Stoßdämpfers (56, 58) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei die Steuervorrichtung (44) ausgestaltet ist, um in einem ersten Betriebsmodus einen Einventilstoßdämpfer (56) anzusteuern, wobei der Einventilstoßdämpfer (56) ein einzelnes Regelventil (64) zur gemeinsamen Steuerung einer Zugstufe und einer Druckstufe des Einventilstoßdämpfers (56) aufweist, und um in einem zweiten Betriebsmodus einen Zweiventilstoßdämpfer (58) anzusteuern, wobei der Zweiventilstoßdämpfer (58) ein erstes Regelventil (66) zur Steuerung einer Zugstufe des Zweiventilstoßdämpfers (58) und ein zweites Regelventil (68) zur Steuerung einer Druckstufe des Zweiventilstoßdämpfers (58) aufweist, wobei in der Steuervorrichtung (44) ein erstes Softwaremodul (72) gespeichert ist, wobei die Steuervorrichtung (44) ausgestaltet ist, um das erste Softwaremodul (72) zum Ansteuern des einzelnen Ventils (64) des Einventilstoßdämpfers (56) in dem ersten Betriebsmodus einzusetzen, und wobei die Steuervorrichtung (44) ausgestaltet ist, um das erste Softwaremodul (72) oder eine Kopie des ersten Softwaremoduls (72) in dem zweitem Betriebsmodus zum Ansteuern eines ersten Ventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) einzusetzen.

2. Steuervorrichtung (44) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (44) eingerichtet ist, um im ersten Betriebsmodus abhängig von einer Eingangsgröße einen Fluidquerschnitt des einzelnen Ventils (64) des Einventilstoßdämpfers (56) und im zweiten Betriebsmodus abhängig von einer Eingangsgröße einen Fluidquerschnitt des ersten Ventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) und einen Fluidquerschnitt des zweiten Ventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu steuern/regeln

3. Steuervorrichtung (44) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuervorrichtung (44) ein zweites Softwaremodul (76) vorliegt, wobei das zweite Softwaremodul (76) eine Kopie des ersten Softwaremoduls (72) ist und wobei die Steuervorrichtung (44) ausgestaltet ist, um das zweite Softwaremodul (76) in dem zweitem Betriebsmodus zum Ansteuern eines zweiten Ventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) einzusetzen.

4. Steuervorrichtung (44) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuervorrichtung (44) ein drittes Softwaremodul (78) vorliegt, wobei das dritte Softwaremodul (78) ausgestaltet ist, um in dem zweiten Betriebsmodus beim Ansteuern des ersten Regelventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) einen Zustand des zweiten Regelventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu berücksichtigen und/oder um beim Ansteuern des zweiten Regelventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) einen Zustand des ersten Regelventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu berücksichtigen.

5. Steuervorrichtung (44) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Softwaremodul (78) eingerichtet ist, um eine Differenz zwischen einem Steuerstrom des ersten Regelventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) und einem Steuerstrom des zweiten Regelventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu begrenzen.

6. Steuervorrichtung (44) nach Anspruch 5 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Softwaremodul (78) eingerichtet ist, um einen Zustand eines Untergrunds, auf dem das Kraftfahrzeug (10) fährt und/oder ein aktives Fahrprofil als Eingangsgrößen zur Steuerung des ersten Regelventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) und/oder des zweiten Regelventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu berücksichtigen.

7. Steuervorrichtung (44) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (44) eingerichtet ist, um in dem zweiten Betriebsmodus einen Betriebszustand zu erlauben, in dem sowohl das erste Regelventil (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) als auch das zweite Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers (58) zumindest teilweise geöffnet sind.

8. Computerprogrammprodukt zum Ansteuern eines ein erstes Regelventil (66) und ein zweites Regelventil (68) aufweisenden Zweiventilstoßdämpfers (58) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Softwaremodul (72), welches eingerichtet ist, um das erste Regelventil (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) anzusteuern, und ein zweites Softwaremodul (76), welches eingerichtet ist, um das zweite Regelventil des Zweiventilstoßdämpfers (58) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Softwaremodul (72) und das zweite Softwaremodul (76) gleichartig aufgebaut oder identisch sind, und weiter umfassend ein drittes Softwaremodul (78), welches eingerichtet ist, um beim Ansteuern des ersten Regelventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) einen Zustand des zweiten Regelventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu berücksichtigen und/oder beim Ansteuern des zweiten Regelventils (68) des Zweiventilstoßdämpfers (58) einen Zustand des ersten Regelventils (66) des Zweiventilstoßdämpfers (58) zu berücksichtigen.

9. Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung (44) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder mit einem Datenspeicher, auf dem ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8 abgespeichert ist.