Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Fahrkomforts von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Fahrkomforts von Rraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.
In der Praxis werden seit geraumer Zeit gas- oder hydropneumatische Federungs- und Dämpfungssysteme für Kraftfahrzeuge mit dem Ziel zur Anwendung gebracht, den
Fahrzeugaufbau unabhängig von der Beladung auf gleicher Höhe zu halten oder in Abhängigkeit von veränderlichen Fahrbahnzuständen, wie beispielsweise Fahrbahnunebenheiten, die Höhe beliebig anpassen und/oder die Dämpfungsrate des Systems entsprechend einstellen zu können. Im wesentlichen werden dazu die Federungselemente Aktuatoren am Fahrwerk mit Luft beziehungsweise mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, wobei die Aktuatoren beispielsweise Kolben-Zylinder-Anordnungen, Kompressoren, Pumpen oder Ventile sein können. Die Niveauänderung und/oder die Änderungen im Fahrbahnzustand werden mittels eines oder mehrerer geeigneter Sensoren ermittelt.
Aus der US 4,861,067 ist beispielsweise eine Kombination aus einem passiven und einem aktiven Federungssystem bekannt. Das passive System ist für „normale" Betriebs- zustände vorgesehen, wobei Federung und Dämpfung desselben nicht an veränderte Bedingungen oder Zustände anpassbar sind. Demgegenüber ist bei dem aktiven Federungssystem dessen Dämpfungseigenschaft an veränderliche Fahrbahnzustände und gegebenenfalls Fahrzustände (z.B. Kurvenfahrt) anpassbar, indem mittels einer Mehrzahl von Sensoren, unter anderem auch eines Sensors zur Erfassung des aktuellen Fahrbahnzustandes, Signale für eine Auswert- und Steuereinheit bereitgestellt werden.
Diese Auswert- und Steuereinheit erstellt ihrerseits Steuersignale, um das aktive Fede- rungssystem entsprechend anzusteuern. Bei dem besagten Sensor zur Erfassung des aktuellen Fahrbahnzustandes handelt es sich um einen Ultraschall-, Radar- oder einen
anderen geeigneten Sensor, der seinerseits im Vorderwagen angeordnet ist und den vertikalen Abstand zwischen sich und der Fahrbahn erfasst.
Des Weiteren ist mit der US 5,802,486 ein Federungskontrollsystem offenbart worden, welches ein Feder-Dämpfer-System umfasst, dass in Abhängigkeit von sensierten Fahrbahnzuständen einstellbar ist. Die Sensoren greifen hierbei direkt am Feder-Dämpfer- System eines Rades an.
Ferner ist aus der US 4,657,280 ein System zur Kontrolle der Dämpfungsrate einer Fahrzeugfederung bekannt, welches u.a. einen an der Fahrzeugfront angeordneten Sensor in Form eines Ultraschall- oder anderen Sensors zur Erfassung von Unebenheiten der Fahrbahn beinhaltet, wobei hier die Entfernung zwischen dem Sensor und der direkt darunter gelegenen Fahrbahn erfasst wird. Auch hier werden Messsignale einer Auswert- und Steuereinheit zur Verfügung gestellt, die ihrerseits Signale zur Ansteuerung von Dämpfern mit einstellbarer Dämpfungsrate bereitstellt.
Eine ähnliche Lösung wird fernerhin durch die US 5,075,855 vorgeschlagen, wobei hier ebenfalls mittels eines Ultraschallsensors der Fahrbahnzustand direkt unterhalb des Sensors erfasst und als eine Regelgröße zur Ansteuerung von Dämpfern mit einstellbarer Dämpfungsrate genutzt wird.
All den vorgenannten Lösungsvorschlägen ist gemein, dass die Fahrbahnzustände in unmittelbarer Nähe des sich in Bewegung befindlichen Kraftfahrzeugs oder erst die Auswirkungen der besagten Fahrbahnzustände auf das Fahrwerk sensiert werden. Es muss demgemäss davon ausgegangen werden, dass die Ansteuerung der einstellbaren
Dämpfer in Reaktion auf veränderliche Fahrbahnzustände erst dann erfolgt, wenn diese Fahrbahnzustände sich bereits auf das Fahrwerk und den Fahrkomfort gegebenenfalls nachteilig auswirken. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Die Aufgabe an die Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Fahrkomforts von Kraftfahrzeugen anzugeben, mit denen insbesondere ge-
währleistet werden kann, dass bereits vor der Einwirkung von sensierten und gegebenenfalls nachteiligen Fahrbahnzuständen, wie beispielsweise Fahrbahnunebenheiten (Schlaglöcher), eine Anpassung einstellbarer Dämpfer des Fahrwerks an die besagten Fahrbahnzustände weitestgehend abgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 durch ein Verfahren gelöst, bei dem in Abhängigkeit von der aktuellen oder einer vorbestimmten maximalen Fahrgeschwindigkeit „V" des Kraftfahrzeugs der Sensor derart schräg in Fahrtrichtung, in der Regel als schräg nach vorn, auf die Fahr- bahn gerichtet beziehungsweise zur Fahrbahn hin eingestellt wird, dass aufgrund etwaiger sensierter Fahrbahnunebenheiten genügend Reaktionszeit zur rechtzeitigen Erstellung von Signalen zur Ansteuerung sowie zur Anpassung sämtlicher Dämpfer des Fahrwerks an die Fahrbahnunebenheiten zur Verfügung steht.
In erfinderischer Fortbildung wird vorgeschlagen, dass zur Sensierung der Fahrbahnunebenheiten ein separater Sensor oder ein Sensor einer Einparkhilfevorrichtung verwendet wird. Dabei wird als Einparkhilfesensor ein solcher verstanden, der ein im wesentlichen vertikal ausgerichtetes Hindernis vor dem Fahrzeug (bei Rückwärtsfahrt hinter dem Fahrzeug) sensieren kann.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass bei Verwendung eines Sensors einer Einparkhilfevorrichtung, der Sensor sowie die Auswert- und Steuereinheit in Abhängigkeit von der jeweils aktuell gewünschten Betriebsart des Sensors entsprechend umgeschaltet werden.
Der Sensor kann dazu mittels eines Stellmotors oder manuell mittels eines mechanischen Zug-Druck-Elementes zur Fahrbahn hin eingestellt und/oder auf die gewünschte Betriebsart umgeschaltet werden.
Zweckmäßigerweise wird der Sensor dabei zumindest in einer vertikalen Ebene, also um eine im wesentlichen horizontale Achse verschwenkt.
Wie die Erfindung weiter vorsieht, kann als Sensor ein Ultraschall-, Radar-, Infrarotoder optischer Sensor Verwendung finden.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass der aktuell sensierte Fahrbahnzustand und/oder die gewählte Betriebsart des Sensors, nämlich Einparkhilfe oder Sensierung von Fahrbahnunebenheiten, mittels einer Anzeige-/Signaleinheit dem Fahrzeugführer angezeigt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 8 insbesondere dadurch aus, dass in Abhängigkeit von der aktuellen oder einer vorbestimmten maximalen Fahrgeschwindigkeit „V" des Kraftfahrzeugs der Sensor derart schräg nach vorn auf die Fahrbahn gerichtet beziehungsweise zur Fahrbahn hin eingestellt ist, dass aufgrund etwaiger sensierten Fahrbahnunebenhei- ten genügend Reaktionszeit zur rechtzeitigen Erstellung von Signalen zur Ansteuerung sowie zur Anpassung sämtlicher Dämpfer des Fahrwerks an die besagten Fahrbahnunebenheiten zur Verfügung steht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 9 bis 14 und sind auch den Erläuterungen zu dem nachfolgen- den Ausführungsbeispiel entnehmbar.
Das vorgeschlagene Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung zur Verbesserung des Fahrkomforts von Kraftfahrzeugen an sich haben im Hinblick auf herkömmliche den wesentlichen Vorteil, dass die Dämpfung bereits an den sensierten Fahrbahnzu- stand angepasst ist, bevor etwaige Fahrbahnunebenheiten, wie beispielsweise Schlaglöcher, das Fahrwerk erreichen. Hierdurch können vorteilhaft Schäden am Fahrwerk und anderen Bauteilen, Aggregaten des Kraftfahrzeugs vermieden und der Fahrkomfort erhöht werden. Des weiteren ist diese Lösung leicht auf vorhandene Systeme zur autonomen Einstellung der Fahrwerksdämpfung zu übertragen, indem lediglich ein geeigneter Sensor und gegebenenfalls eine angepasste Software der Auswert- und Steuereinrichtung zum Einsatz kommen müssen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht des Vorderwagens eines auf ebener Fahrbahn in Bewegung befindlichen Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 2 den Vorderwagen nach Fig. 1 auf einer unebenen Fahrbahn.
Fig. 1 und Fig. 2 ist eine vereinfachte und sehr schematische Darstellung lediglich des
Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb zu entnehmen, wobei das Fahrwerk desselben mit an sich bekannten und demgemäss nicht näher erläuterten regelbaren Dämpfern 1 ausgestattet ist, die ihrerseits in Abhängigkeit von etwaig sensierten Fahrbahnunebenheiten 2 in bekannter Weise angesteuert werden, um ihr Dämpfungsverhal- ten an die besagten Fahrbahnunebenheiten 2 anzupassen.
Im wesentlichen wird dabei mittels eines oder mehrerer Sensoren 3 kontinuierlich wenigstens der aktuelle Fahrbahnzustand im Hinblick auf die Fahrbahnunebenheiten 2 erfasst und einer Auswert- und Steuereinheit 4 zugeführt.
Mittels der Auswert- und Steuereinheit 4 werden dann die erfassten Messwerte 5 mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen, und beim Vorliegen einer bestimmten Abweichung wird ein Signal 6 zur Ansteuerung der regelbaren Dämpfer 1 beziehungsweise deren nicht näher dargestellten Aktuatoren zur Einstellung der Fahrwerksdämp- fung bereitgestellt.
Hierbei kann zum einen ein einheitliches Signal 6 für alle vier Dämpfer 1 des Fahrwerks bereitgestellt werden, zum anderen ist es jedoch auch denkbar, beispielsweise in Abhängigkeit von der Beladung achs- und/oder radbezogen getrennte Signale 6 zur An- Steuerung der betroffenen Dämpfer 1 bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird nunmehr in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen oder einer bestimmten maximalen und voreingestellten Fahrgeschwindigkeit „V" des Kraftfahrzeugs der Sensor 3 derart schräg nach vorn auf Fahrbahn 7 gerichtet beziehungsweise zur Fahrbahn 7 hin eingestellt, dass aufgrund von sensierten Fahrbahnunebenheiten 2 genügend Reaktionszeit zur rechtzeitigen Erstellung von Signalen 6 zur Ansteuerung sowie zur Anpassung der Dämpfer 1 des Fahrwerks an die sensierten Fahrbahnunebenheiten 2 zur Verfügung steht.
Als besonders geeignete Sensoren 3 haben sich Ultraschallsensoren erwiesen. Jedoch können auch Radar-, Infrarot- und optische Sensoren 3 zur Anwendung gebracht werden.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist vorteilhaft gewährleistet, dass rechtzeitig vor dem Durchfahren von Fahrbahnunebenheiten 2 die Dämpfer 1 des Fahrwerks in geeigneter Weise angepasst sind. In einer Berechnung lässt sich ermitteln, dass bei einer
Fahrgeschwindigkeit „V" von 100 km/h und einer durch die Schrägstellung des Sensors 3 realisierte Abtastentfernung „S" (Entfernung von den Vorderrädern 8 zur sensierten Fahrbahnunebenheit 2) von 1 m, eine sensierte Fahrbahnunebenheit 2, beispielsweise ein Schlagloch, nach etwa 36 ms die Vorderräder 8 erreicht. 36 ms stellen nach dem derzeitigen Stand der Technik einen ausreichenden Zeitraum dar, um die nicht näher gezeigten jedoch an sich bekannten Aktuatoren der Dämpfer 1 zu aktivieren und eine geeignete Einstellung der Dämpfer 1 an die sensierte Fahrbahnunebenheit 2 vorzunehmen.
Fig. 1 zeigt die Sensierung einer nahezu ebenen Fahrbahn 7, wobei keine oder nur eine sehr geringe Rückreflexion des Sensorstrahls 9 zu verzeichnen ist. Eine Veränderung der Einstellung der Dämpfer 1 ist demgemäss nicht erforderlich.
Dagegen ist gemäß Fig. 2 im Falle von Fahrbahnunebenheiten 2 eine bestimmte Rück- reflexion des Sensorstrahls 9 festzustellen, welche zu einem Abgleich mit dem Refe-
renzwert und dann in der Folge in Abhängigkeit vom Grad der Rückreflexion zu einer Veränderung der Dämpfungseigenschaften der Dämpfer 1 führen kann.
Selbstverständlich ist es angezeigt, im Zuge einer nachfolgenden Sensierung einer ebe- nen Fahrbahn 7 die Dämpfer 1 hinsichtlich ihrer Dämpfungseigenschaften wieder an eine ebene Fahrbahn anzupassen.
Zur Sensierung der besagten Fahrbahnunebenheiten 2 kann sowohl ein separater Sensor 3 als auch ein an sich bekannter und im Fahrzeug bereits vorhandener Sensor 3 einer Einparkhilfevorrichtung verwendet werden, wobei in diesem Fall der Sensor 3 und die
Auswert- und Steuereinheit 4 in Abhängigkeit von der jeweils aktuell gewünschten Betriebsart des Sensors 3 umzuschalten sind.
Zweckmäßigerweise sind im Frontbereich des Kraftfahrzeugs links- und rechtsseitig desselben je ein Sensor 3 angeordnet, um beide Radspuren zuverlässig überwachen zu können (nicht näher dargestellt).
Was die Auswert- und Steuereinheit 4 anbelangt, handelt es sich hier lediglich um eine Softwareangelegenheit, welche unproblematisch im Sinne der Erfindung umgesetzt werden kann.
Bezüglich des Sensors 3 ist es erforderlich, diesen zumindest um eine im wesentlichen horizontale Achse verschwenken zu können (Fig. 1).
Gesetzt den Fall, dass der Sensor 3 ist im „normalen" Fahrbetrieb auf die Sensierung von Fahrbahnunebenheiten 2 eingestellt beziehungsweise zur Fahrbahn 7 hin ausgerichtet ist, so ist zum einen im Falle der Verwendung desselben als Sensor 3 für eine Einparkhilfevorrichtung dieser derart auszurichten, dass er vorausbefindliche Kraftfahrzeuge oder sonstige Hindernisse sensiert. Dies geschieht üblicherweise so, dass dessen Richtungsnormale beziehungsweise dessen Sensorstrahl 9 weitestgehend parallel zur Fahrbahn 7 ausgerichtet ist.
Zum anderen ist die Rückstellung auf die Sensierung von Fahrbahnunebenheiten 2 und insbesondere bei gewünschter Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Fahrgeschwindigkeit „V" im „normalen" Fahrbetrieb die laufende Verstellbarkeit des Sensors 3 zu gewährleisten. Eine solche Verstellbarkeit scheint insbesondere bei Offroad-
Fahrstrecken notwendig, wo mit ständig wechselnden Fahrbahnverhältnissen zu rechnen ist.
Als zweckmäßig hat sich eine Verstellbarkeit beziehungsweise Verschwenkbarkeit des Sensors 3 in einer nach vorn gerichteten Ebene erwiesen, wobei dieses sowohl manuell mittels eines mechanischen Zug-Druck-Elementes, bevorzugt jedoch mittels eines an sich bekannten Stellmotors realisiert werden kann (nicht näher dargestellt).
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, kann die Auswert- und Steuereinheit 4 mit einer Anzeige-/Signaleinheit 10 verbunden sein, mit welcher dem Fahrzeugführer der aktuell sensierte Fahrbahnzustand und/oder die gewählte Betriebsart des Sensors 3, nämlich als Einparkhilfe oder zur Sensierung von Fahrbahnunebenheiten 2, angezeigt wird.
Schließlich ist der Auswert- und Steuereinheit 4 hinsichtlich des Betriebszustandes „Einparkhilfe" eine an sich bekannte akustische Signaleinrichtung 11 zugeordnet.
Bezugszeichen
I Dämpfer 2 Fahrbahnunebenheiten
3 Sensor
4 Auswert- und Steuereinheit
5 Messwert des Sensors 3
6 Signal zur Ansteuerung der Dämpfer 1 7 Fahrbahn
8 Vorderräder
9 Sensorstrahl
10 Anzeige-/Signaleinheit
I I akustische Signaleinrichtung „V" Fahrgeschwindigkeit
„S" Abtastentfernung