WO2017206979A1 - Niveauregulierungssystem und verfahren zum betrieb eines niveauverstellungssystems - Google Patents

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    • B60Y2400/3084—Electric currents sensors

Definitions

  • the invention relates to a method for level adjustment, in particular level control, in a motor vehicle, and a device suitable for carrying out such a method.
  • a method for leveling a motor vehicle is known, for example, from DE 10 2009 008 612 A1.
  • the level adjustment takes place here by means of an actuator with an electric motor, which has a rotatable motor element whose position is detected incrementally.
  • the detected position of the motor element is transformed to an absolute height position of an actuator element.
  • This known level control works with electromotive spindle drives.
  • DE 38 26 843 C2 discloses a suspension system for motor vehicles, which should enable a road-dependent level control. This system measures the extent to which threshold values related to compression travel are achieved while driving.
  • Devices which are provided for determining weight forces of vehicles are known, for example, from DE 199 27 681 A1 and from DE 198 02 630 A1.
  • a level control in particular with electromechanical actuators, makes it possible in a motor vehicle to raise and lower the vehicle body on one or more axes.
  • the lowering of the vehicle body can be done, for example, to reduce drag or to facilitate entry and exit and loading, whereas an increase of the vehicle body, for example, to adapt to the road condition comes into consideration.
  • the invention has for its object to further develop a level adjustment, in particular level control, of a motor vehicle compared to the cited prior art in terms of a particularly favorable ratio between inserted sensors and actuators on the one hand and functional diversity and reliability on the other.
  • level adjustment system with the features of claim 1 and by a method for operating a level adjustment system according to claim 7.
  • level adjustment system with the features of claim 1 and by a method for operating a level adjustment system according to claim 7.
  • the level adjustment system comprises an actuator unit, which comprises an electric motor and a gear driven by the same, wherein a vehicle body is height-adjustable with the aid of the gearbox.
  • a control unit is provided, wherein a preferably integrated into the control unit calculation unit in cooperation with a current sensor, which detects the motor current, with which the electric motor is energized detected, for arithmetically determining a ner generated by the actuator, in components of the Motor vehicle is introduced to the level adjustment actuated actuator.
  • a current sensor which detects the motor current, with which the electric motor is energized detected, for arithmetically determining a ner generated by the actuator, in components of the Motor vehicle is introduced to the level adjustment actuated actuator.
  • the determined by the system force information can be used, for example, to adjust settings on the rear axle of the motor vehicle to the trunk load.
  • the information obtained via the system about the loading state of the motor vehicle can be used to automatically adjust parameters of a vehicle-dynamic vehicle control.
  • the detection of engine speed and / or direction of rotation relative to the at least one electric motor of the actuator unit is preferably also provided within the system. In addition to an adjustment speed of the level adjustment, the adjustment direction can therefore be detected.
  • the frictional forces and moments acting in the actuator typically depend on different environmental conditions and are ultimately only partially known. It has been shown that, despite deficiencies in terms of information about the operating characteristics of the transmission of the actuator unit, meaningful and reliable data on actuator forces and thus on the load condition of the motor vehicle can be obtained by applying forces via a full shift cycle, which includes an up-shift phase and a down-shift phase, are detected and liked to be teltelt.
  • the calculation unit can be coupled to a data memory, which can also be an integral part of the control unit.
  • the data memory is designed for storing data relating to the electric motor during at least one upward adjustment phase and at least one downward adjustment phase. Both in the upward adjustment and in the downward adjustment of the vehicle body is typically a proportionality between the effective motor phase current IM, with which the electric motor of the actuator unit is energized, and the generated motor torque MM given:
  • CM is an engine constant.
  • FAW force
  • MR is the sum of the torque losses occurring in the actuator unit caused by friction.
  • the friction torque MR counteracts the engine torque MM generated by the electric motor.
  • the friction torque MR applied by the electric motor braking torque. If the transmission, which is used within the level control system for raising and lowering the vehicle body, designed as a self-locking gear, it must be applied by the electric motor also during the lowering process a driving torque.
  • the magnitude of the friction torque MR and the relation between the friction torque MR and the engine torque MM is strongly dependent on the type of transmission of the actuator unit.
  • a transmission is used in which the friction torque MR significantly depends on whether an upward or a downward adjustment of the vehicle body.
  • MRa denotes the friction torque to be overcome in the upward adjustment and MR u the friction torque acting in the downward adjustment. This results in diverging actuator forces during upward or downward movement of the vehicle body:
  • the friction torque MR is not required for the determination of the actuator force FAW. Instead, the calculation unit processes besides the parameters CM and AMR, which can be assumed to be constant, only the motor currents IM 3 and IMU, from which an average value is formed over at least one adjustment cycle.
  • a gear of the actuator unit is particularly suitable a screw.
  • a screw drive with a pronounced asymmetric frictional property is particularly suitable, as disclosed, for example, in DE patent application 10 2016 207 615.9 (filing date: May 03, 2016).
  • the transmission is in this case inserted into the system as well as interpretable that when lifting the vehicle body only a small braking torque acts, while lowering the vehicle body a multiple braking torque acts, which greatly reduces the addition of the electric motor to be generated braking torque or even a drive torque during the lowering required.
  • the transmission of the actuator unit is designed as a one-sided self-locking gear. This means that a force introduced on the output side of the transmission in a first direction leads to an input-side movement, whereas an output-side introduction of a force in the opposite direction causes a blocking of the transmission.
  • the advantage of the invention lies in the fact that a control electronics, which is typically present in an electromechanical level control system, is used in order to close the load state of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a level control system for a motor vehicle in a schematic representation
  • FIG. 2 in a flow chart with the system of FIG. 1 feasible
  • a level adjustment system is intended for installation in a motor vehicle, not shown, namely a passenger car or a commercial vehicle.
  • the level control system 1 is constructed from a control unit 2 and an actuator unit 3. In a manner not shown may be present within the motor vehicle a plurality of actuator units 3, which are actuated by means of a single control unit 2 or more control units.
  • the level control system 1 is either the level control on a single axis or on several axes of the motor vehicle.
  • the actuator unit 3 comprises an electric motor 4 and a transmission 5 actuated by the latter, which can be constructed in one or more stages, and introduces force into a lifting element 7, which is coupled to chassis components (not shown).
  • the electric motor 4 and the transmission 5 are in the embodiment in a common housing 6; the lifting element 7 can be moved out of the housing 6.
  • an actuator force FAM is transmitted to a chassis component in order to adjust the level of the vehicle body of the motor vehicle.
  • the control unit 2 is supplied via a connecting line 8 with electrical energy.
  • Components of the control unit 2 are a current sensor 9, a data memory 10, a computing unit 1 1, and a power output stage 12.
  • the components 9, 10, 1 1, 12 are not necessarily, as indicated in Fig. 1, within a common unit.
  • Electric power is passed from the power output stage 12 to the electric motor 4 via a line 13.
  • the measurement of this current takes place with the aid of the current sensor 9.
  • Measured current values are stored in the data memory 10 and fed to the calculation unit 11, which outputs a calculated force Fe which at least approximately corresponds to the actuator force FAW.
  • a method which can be carried out with the level control system 1 according to FIG. 1 and which is illustrated in FIG. 2 starts with a first method step S1, which in the present case is assumed to be the upward adjustment of the level control system 1 - in short: drive-up.
  • a first method step S1 which in the present case is assumed to be the upward adjustment of the level control system 1 - in short: drive-up.
  • the motor current IM in the line 13 by means of the current sensor 9 is measured.
  • a storage and first averaging takes place, resulting in a mean upward current value livia.
  • step S3 After the upward adjustment and any break in operation of the level control system 1, a downward adjustment, referred to briefly as down travel of the level control system 1, takes place in step S3.
  • the motor current IM is measured analogously to the first step S1.
  • step S4 there is a storage and averaging in an analogous manner, resulting in this case in step S4, a related to the Runterfahrt mean motor current IMU.
  • step S5 From the average motor current values IM 3 and IMU, finally, the force Fe is calculated in step S5, which, if the model is working realistically, corresponds to the actuator force FAM. A direct force measurement on the actuator unit 3 or on other driving Plant components is thus not required to determine the loading condition of the motor vehicle.
  • IMU mean motor current, down ride

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Abstract

Ein Niveauverstellungssystem (1), insbesondere Niveauregulierungssystem, für ein Kraftfahrzeug weist eine Aktoreinheit (3) auf, die einen Elektromotor (4) und ein von diesem angetriebenes, eine Niveauverstellung des Kraftfahrzeugs ermöglichendes Getriebe (5) umfasst. Zur Betätigung der Aktoreinheit (3) ist ein Steuergerät (2) vorgesehenen, wobei eine Berechnungseinheit (11) in Zusammenwirkung mit einem den in den Elektromotor (4) eingespeisten Motorstrom (IM) erfassenden Stromsensor (9) zur rechnerischen Ermittlung einer durch die Aktoreinheit (3) erzeugten Aktuatorkraft (Fc) ausgebildet ist.

Description

Niveaurequlierunqssvstem und Verfahren zum Betrieb eines Niveauverstel- lunqssvstems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Niveauverstellung, insbesondere Niveauregulierung, bei einem Kraftfahrzeug, sowie eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Ein Verfahren zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der DE 10 2009 008 612 A1 bekannt. Die Niveauverstellung erfolgt hierbei mittels eines Aktors mit einem Elektromotor, welcher ein drehbewegliches Motorelement aufweist, dessen Position inkrementell erfasst wird. Die erfasste Position des Motorelements wird auf eine absolute Höhenposition eines Aktorelements transformiert. Diese bekannte Niveauregulierung arbeitet mit elektromotorischen Spindelantrieben.
Aus der DE 103 45 987 B4 ist eine weitere Niveauverstellung für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche mit einem Spindeltrieb arbeitet. Hierbei ist ein Federteller in Axialrichtung einer Feder-Dämpfer-Anordnung verstellbar.
Die DE 38 26 843 C2 offenbart ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge, welches eine fahrbahnabhängige Niveauregulierung ermöglichen soll. Im Rahmen dieses Systems wird erfasst, inwieweit Schwellwerte, welche sich auf Einfederwege beziehen, beim Fahren erreicht werden.
Vorrichtungen, die zur Bestimmung von Gewichtskräften von Fahrzeugen vorgesehen sind, sind zum Beispiel aus der DE 199 27 681 A1 sowie aus der DE 198 02 630 A1 bekannt.
Allgemein ermöglicht eine Niveauregulierung, insbesondere mit elektromechanischer Aktuatorik, in einem Kraftfahrzeug ein Anheben und Absenken des Fahrzeugaufbaus an einer oder an mehreren Achsen. Das Absenken des Fahrzeugsaufbaus kann beispielsweise zur Reduzierung des Luftwiderstandes oder zur Erleichterung des Ein- und Ausstiegs sowie des Beiadens erfolgen, wogegen eine Anhebung des Fahrzeugaufbaus beispielsweise zur Anpassung an die Straßenbeschaffenheit in Betracht kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Niveauverstellung, insbesondere Niveauregulierung, eines Kraftfahrzeugs gegenüber dem genannten Stand der Technik hinsichtlich eines besonders günstigen Verhältnisses zwischen eingesetzter Sensorik und Aktorik auf der einen Seite und Funktionsvielfalt sowie Funktionssicherheit auf der anderen Seite weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Niveauverstellungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines Niveauverstellungssystems gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Niveauverstellungssystem, und umgekehrt. Als Spezialfall eines Niveauverstellungssystems kann dieses als Niveauregulierungssystem ausgebildet sein. Die Begriffe„Niveauverstellungssystem" und „Niveauregulierungssystem" werden im Folgenden kurz unter dem Begriff„System" subsumiert. Aussagen, die zum Niveauverstellungssystem getroffen werden, behalten auch in Fällen Gültigkeit, in denen es sich hierbei um ein Regulierungssystem handelt.
Das Niveauverstellungssystem umfasst eine Aktoreinheit, welche einen Elektromotor und ein von diesem angetriebenes Getriebe umfasst, wobei mit Hilfe des Getriebes ein Fahrzeugaufbau höhenverstellbar ist. Zur Betätigung der Aktoreinheit ist ein Steuergerät vorhanden, wobei eine vorzugsweise in das Steuergerät integrierte Berechnungseinheit in Zusammenwirkung mit einem Stromsensor, welcher den Motorstrom, mit welchem der Elektromotor bestromt wird, erfasst, zur rechnerischen Ermittlung ei- ner durch die Aktoreinheit erzeugten, in Komponenten des Kraftfahrzeugs zu dessen Niveauverstellung eingeleiteten Aktuatorkraft ausgebildet ist. Durch diese indirekte Bestimmung der Aktuatorkraft über die Motorbestrom ung des Elektromotors des Niveauregulierungssystems sind zusätzliche, direkt wirkende Vorrichtungen zur Kraftmessung nicht erforderlich. Im einfachsten Fall ist die Vorrichtung als Niveauverstellungssystem ausgebildet; in weiterentwickelter Ausgestaltung ist eine Rückkopplung innerhalb des Systems vorhanden, so dass dieses als Niveauregulierungssystem ausgebildet ist.
Sind innerhalb des Niveauverstellungssystems beziehungsweise -regulierungs- Systems mehrere Aktoren vorhanden, so kann durch Summieren der einzelne Stellkräfte auf den Beladungszustand des Kraftfahrzeugs geschlossen werden. Unabhängig von der Anzahl der Aktoren, welche zur Niveauverstellung oder Niveauregulierung genutzt werden, kann die durch das System ermittelte Kraftinformation beispielsweise herangezogen werden, um Einstellungen an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs an die Kofferraum beladung anzupassen. Weiterhin ist die mittels des Systems erhaltene Information über den Beladungszustand des Kraftfahrzeugs nutzbar, um Parameter einer fahrdynamischen Fahrzeugregelung automatisch anzupassen.
Zusätzlich zu einer Motor-Phasenstrommessung ist innerhalb des Systems vorzugs- weise auch die Erfassung von Motordrehzahl und/oder -drehrichtung, bezogen auf den mindestens einen Elektromotor der Aktoreinheit, vorgesehen. Neben einer Stellgeschwindigkeit der Niveauverstellung ist somit vorzugsweise auch die Stellrichtung detektierbar.
Eine Weiterentwicklung des Systems trägt der Tatsache Rechnung, dass - abhängig von der Ausgestaltung der Aktorik - die in der Aktorik wirkenden Reibkräfte und -momente typischerweise von verschiedenen Umgebungsbedingungen abhängen und letztlich nur unvollständig bekannt sind. Es hat sich gezeigt, dass trotz Unzulänglichkeiten, was Informationen über die Betriebseigenschaften des Getriebes der Aktorein- heit betrifft, aussagekräftige und zuverlässige Daten zu Aktorkräften und damit zum Beladungszustand des Kraftfahrzeugs gewonnen werden können, indem Kräfte über einen vollen Verstellzyklus, welcher eine Aufwärts-Verstellphase und eine Abwärts- Verstellphase umfasst, erfasst und gern ittelt werden. Zu diesem Zweck ist die Berechnungseinheit mit einem Datenspeicher koppelbar, welcher ebenfalls integraler Bestandteil des Steuergerätes sein kann. Der Datenspeicher ist zur Speicherung von den Elektromotor betreffenden Daten während mindestens einer Aufwärts- Verstellphase und mindestens einer Abwärts-Verstellphase ausgebildet. Sowohl bei der Aufwärtsverstellung als auch bei der Abwärtsverstellung des Fahrzeugaufbaus ist typischerweise eine Proportionalität zwischen dem effektiven Motor-Phasenstrom IM, mit welchem der Elektromotor der Aktoreinheit bestromt wird, und dem erzeugten Mo- tormoment MM gegeben:
MM = CM IM
Hierbei ist CM eine Motorkonstante. Am Abtrieb des Getriebes der Aktoreinheit ergibt sich unter Einbeziehung der Getriebeuntersetzung i eine Stellkraft FAW von
FAM = i (MM - MR) = i (CM IM - MR),
wobei MR die Summe der in der Aktoreinheit auftretenden, durch Reibung verursach- ten Momentenverluste ist. Das Reibmoment MR wirkt beim Anheben des Fahrzeugaufbaus dem vom Elektromotor erzeugten Motormoment MM entgegen. Beim Absenken des Fahrzeugaufbaus wird dagegen durch das Reibmoment MR ein vom Elektromotor aufzubringendes Bremsmoment verringert. Ist das Getriebe, welches innerhalb des Niveauregulierungssystems zum Anheben und Absenken des Fahrzeugaufbaus genutzt wird, als selbsthemmendes Getriebe ausgelegt, so ist auch beim Absenkvorgang ein antreibendes Drehmoment durch den Elektromotor aufzubringen.
Die Größe des Reibmoments MR sowie die Relation zwischen dem Reibmoment MR und dem Motormoment MM ist stark von der Bauart des Getriebes der Aktoreinheit abhängig. Vorzugsweise kommt ein Getriebe zum Einsatz, bei welchem das Reibmoment MR signifikant davon abhängt, ob eine Aufwärts- oder eine Abwärtsverstellung des Fahrzeugaufbaus erfolgt. Dementsprechend bezeichnet MRa das bei der Aufwärtsverstellung zu überwindende Reibmoment und MRu das bei der Abwärtsverstellung wirkende Reibmoment. Damit ergeben sich voneinander abweichende Aktorkräfte bei Auf- beziehungsweise Abwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus:
FAkt.a = I (CM iMa - MRa)
Figure imgf000007_0001
wobei IMa den Motorstrom bei Aufwärtsverstellung und IMU den Motorstrom bei Ab- wärtsverstellung bezeichnet. Mit guter Näherung kann angenommen werden, dass sich die Reibmoment MR3 und MRu um einen konstanten Wert unterscheiden:
Figure imgf000007_0002
Dieser Zusammenhang gilt zumindest in Fällen, in denen bei der Aufwärtsverstellung und bei der Abwärtsverstellung durch das System einander entsprechende Drehzahlprofile realisiert sind. Die Abhängigkeit des Differenzreibmoments AMR ist bei Bedarf experimentell bestimmbar. Wird bei gleichbleibendem Beladungszustand eine Aufwärtsverstellung und eine Abwärtsverstellung des Fahrzeugaufbaus durchgeführt, so kann mit guter Näherung weiterhin angenommen werden, dass die für die Aufwärtsverstellung geltende Stellkraft FAkt.a der für die Abwärtsverstellung geltenden Stellkraft FAkt.u entspricht. Somit kann die vom System erzeugte Aktuatorkraft FAK folgendermaßen ausgedrückt werden:
FAkt = (FAkt.a + FAkt.u)
Werden die für die Aufwärts- beziehungsweise Abwärtsverstellung geltenden Kräfte FAkt.a und FAkt.u eingesetzt, so ergibt sich FAW = i (CM iMa + CM IMU + MRU - MRa)
und damit
FAkt = ί (CM ( IMa + IMU) + AMR)
Hieraus ist ersichtlich, dass das Reibmoment MR für die Bestimmung der Aktuatorkraft FAW nicht benötigt wird. Stattdessen verarbeitet die Berechnungseinheit neben den Parametern CM und AMR, welche als konstant angenommen werden können, lediglich die Motorströme IM3 und IMU, aus welchen ein Mittelwert über mindestens einen Verstellzyklus gebildet wird.
Als Getriebe der Aktoreinheit eignet sich insbesondere ein Gewindetrieb. Besonders kommt hierfür ein Gewindetrieb mit ausgeprägt asymmetrischen Reibungseigenschaft in Betracht, wie er beispielsweise in der DE-Patentanmeldung 10 2016 207 615.9 (Anmeldetag: 03. Mai 2016) offenbart ist.
Das Getriebe ist hierbei derart in das System einfügbar sowie auslegbar, dass bei einem Anheben des Fahrzeugaufbaus lediglich ein geringes Bremsmoment wirkt, wo- gegen beim Absenken des Fahrzeugaufbaus ein mehrfaches Bremsmoment wirkt, welches das zusätzlich vom Elektromotor zu erzeugende Bremsmoment stark reduziert oder sogar ein Antriebsmoment während des Absenkens erforderlich macht. Im letztgenannten Fall ist das Getriebe der Aktoreinheit als einseitig selbsthemmendes Getriebe gestaltet. Dies bedeutet, dass eine auf der Ausgangsseite des Getriebes eingeleitete Stellkraft in einer ersten Richtung zu einer eingangsseitigen Bewegung führt, wogegen eine ausgangsseitige Einleitung einer Stellkraft in der entgegengesetzten Richtung eine Sperrung des Getriebes bewirkt. Der Vorteil der Erfindung liegt in jedem Fall darin, dass eine typischerweise ohnehin bei einem elektromechanischen Niveauregulierungssystem vorhandene Ansteuerelektronik genutzt wird, um auf den Beladungszustand des Fahrzeugs zu schließen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 ein Niveauregulierungssystem für ein Kraftfahrzeug in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 in einem Flussdiagramm ein mit dem System nach Fig. 1 durchführbares
Verfahren.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Niveauverstellungssys- tem, nämlich ein Niveauregulierungssystem, ist zum Einbau in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug, nämlich einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, bestimmt. Das Niveauregulierungssystem 1 ist aufgebaut aus einem Steuergerät 2 und einer Aktoreinheit 3. In nicht dargestellter Weise können innerhalb des Kraftfahrzeugs mehrere Aktoreinheiten 3 vorhanden sein, welche mit Hilfe eines einzigen Steuergerätes 2 oder mehrerer Steuergeräte betätigt werden. Hierbei dient das Niveauregulierungssystem 1 entweder der Niveauregulierung an einer einzigen Achse oder an mehreren Achsen des Kraftfahrzeugs.
Die Aktoreinheit 3 umfasst einen Elektromotor 4 sowie ein von diesem betätigtes Ge- triebe 5, welches ein- oder mehrstufig aufgebaut sein kann, und Kraft in ein Hubelement 7 einleitet, welches mit nicht dargestellten Fahrwerkskomponenten gekoppelt ist. Der Elektromotor 4 und das Getriebe 5 befinden sich im Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen Gehäuse 6; das Hubelement 7 ist aus dem Gehäuse 6 ausfahrbar. Durch das Hubelement 7 wird eine Aktuatorkraft FAM auf eine Fahrwerkskomponente übertragen, um das Niveau des Fahrzeugaufbaus des Kraftfahrzeugs zu verstellen. Das Steuergerät 2 wird über eine Anschlussleitung 8 mit elektrischer Energie versorgt. Komponenten des Steuergerätes 2 sind ein Stromsensor 9, ein Datenspeicher 10, eine Berechnungseinheit 1 1 , sowie eine Leistungsendstufe 12. Die Komponenten 9, 10, 1 1 , 12 befinden sich nicht notwendigerweise, wie in Fig. 1 angedeutet, innerhalb einer gemeinsamen Baueinheit. Über eine Leitung 13 wird elektrischer Strom von der Leistungsendstufe 12 zum Elektromotor 4 geleitet. Die Messung dieses Stroms erfolgt mit Hilfe des Stromsensors 9. Gemessene Stromwerte werden, wie nachfolgend noch näher erläutert, im Datenspeicher 10 gespeichert und der Berechnungseinheit 1 1 zuge- führt, welche eine berechnete Kraft Fe ausgibt, die zumindest näherungsweise der Aktuatorkraft FAW entspricht.
Ein in Fig. 2 veranschaulichtes, mit dem Niveauregulierungssystem 1 nach Fig. 1 durchführbares Verfahren beginnt mit einem ersten Verfahrensschritt S1 , welcher im vorliegenden Fall als Aufwärts-Verstellung des Niveauregulierungssystem 1 - kurz: als Rauffahrt - angenommen wird. Während dieser Rauffahrt wird der Motorstrom IM in der Leitung 13 mit Hilfe des Stromsensors 9 gemessen. Im zweiten Schritt S2 erfolgt eine Speicherung und erste Mittelwertbildung, woraus sich ein mittlerer Aufwärts- Stromwert livia ergibt.
Nach der Aufwärtsverstellung und einer eventuellen Betätigungspause des Niveauregulierungssystems 1 erfolgt im Schritt S3 eine Abwärtsverstellung, kurz als Runterfahrt des Niveauregulierungssystems 1 bezeichnet. Auch hierbei wird der Motorstrom IM analog zum ersten Schritt S1 gemessen. Ebenso erfolgt in analoger Weise eine Speicherung und Mittelwertbildung, woraus sich in diesem Fall im Schritt S4 ein auf die Runterfahrt bezogener mittlerer Motorstrom IMU ergibt.
Aus den mittleren Motorstromwerten IM3 und IMU wird schließlich im Schritt S5 die Kraft Fe berechnet, welche, sofern das Modell realitätsgetreu arbeitet, der Aktuatorkraft FAM entspricht. Eine direkte Kraftmessung an der Aktoreinheit 3 oder an anderen Fahr- werkskomponenten ist somit zur Ermittlung des Beladungszustandes des Kraftfahrzeugs nicht erforderlich.
Bezugszeichenliste
1 Niveauverstellungssystem, Niveauregulierungssystem
2 Steuergerät
3 Aktoreinheit
4 Motor
5 Getriebe
6 Gehäuse
7 Hubelement
8 Anschlussleitung
9 Stromsensor
10 Datenspeicher
1 1 Berechnungseinheit
12 Leistungsendstufe
13 Leitung
FAW Aktuatorkraft, durch die Aktoreinheit erzeugt
Fe berechnete Aktuatorkraft
IM Motorstrom
iMa mittlerer Motorstrom, Rauffahrt
IMU mittlerer Motorstrom, Runterfahrt
S1 ... S5 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1 . Niveauverstellungssystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Aktoreinheit (3), welche einen Elektromotor (4) und ein von diesem angetriebenes, eine Niveauverstellung des Kraftfahrzeugs ermöglichendes Getriebe (5) umfasst, sowie mit einem zur Betätigung der Aktoreinheit (3) vorgesehenen Steuergerät (2), wobei eine Berechnungseinheit (1 1 ) in Zusammenwirkung mit einem den in den Elektromotor (4) eingespeisten Motorstrom (IM) erfassenden Stromsensor (9) zur rechnerischen Ermittlung einer durch die Aktoreinheit (3) erzeugten Aktua- torkraft (FAW) ausgebildet ist.
2. Niveauverstellungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (1 1 ) in das Steuergerät (2) integriert ist.
3. Niveauverstellungssystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (1 1 ) zusätzlich zur Verarbeitung einer Information über die Motordrehzahl sowie -drehrichtung des Elektromotors (4) ausgebildet ist.
4. Niveauverstellungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (1 1 ) mit einem Datenspeicher (10) gekoppelt ist, welcher zur Speicherung von den Elektromotor (4) betreffenden Daten während mindestens einer Aufwärts-Verstellphase und mindestens einer Abwärts-Verstellphase der Aktoreinheit (3) vorgesehen ist, wobei die Berechnungseinheit (1 1 ) zur Verarbeitung mittlerer Motorströme (livia, IMU), welche sich auf einen eine Aufwärts-Verstellphase und eine Abwärts-Verstellphase umfassenden Verstellzyklus beziehen, ausgebildet ist.
5. Niveauverstellungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) richtungsabhängige Reibmomente (MR3, MRU) aufweist.
6. Niveauverstellungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Niveauregulierungssystem ausgebildet ist.
7. Verfahren zum Betrieb eines mindestens einen Elektromotor (4) sowie ein diesem nachgeschaltetes Getriebe (5) umfassenden Niveauverstellungssys- tems (1 ), insbesondere Niveauregulierungssystems, eines Kraftfahrzeugs, mit folgenden Schritten:
- Mittels eines Steuergerätes (2) wird der Elektromotor (4) bestromt, wobei der Motorstrom (IM) bei einem Verstellvorgang messtechnisch erfasst wird,
- der erfasste Motorstrom (IM) wird gespeichert,
- aus dem während des Verstellvorgangs gespeicherten Motorstrom (IM) wird eine im Niveauverstellungssystem (1 ) wirkende Aktuatorkraft (FAW) rechnerisch ermittelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom (IM) während eines Verstellzyklus, welcher eine Aufwärts-Verstellphase und eine Abwärts-Verstellphase umfasst, erfasst und zur Berechnung der Aktuatorkraft (FAW) gemittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Berechnung der Aktuatorkraft (FAW) eine von Null abweichende Differenz (AMR) zwischen einem auf eine erste Verstellrichtung bezogenen Reibmoment (MR3) und einem auf eine zweite Verstellrichtung bezogenen Reibmoment (MRU) des Getriebes (5) einbezogen wird.
1 0. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahlabhängigkeit der Differenz (AMR) der von der Verstellrichtung abhängigen Reibmomente (MR3, MRU) in die Berechnung der Aktuatorkraft (FAW) einbezogen wird.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3826843C2 (de) 1988-08-06 1992-01-16 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
DE19802630A1 (de) 1998-01-24 1999-09-16 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeuges
DE19927681A1 (de) 1999-06-17 2000-03-09 Wilhelm Juergen Gosch Wiegevorrichtung zur Ermittlung des Gesamtgewichtes von Kraftfahrzeugen
DE102006003068B3 (de) * 2006-01-20 2007-03-01 Thyssenkrupp Automotive Ag Verfahren zur Regelung des Fahrzeugaufbauniveaus bei Kraftfahrzeugen
DE102009008612A1 (de) 2009-02-12 2010-08-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs
US20120074660A1 (en) * 2010-09-28 2012-03-29 Georges Thomas Vehicle height adjustment suspension device
US20140175763A1 (en) * 2012-12-26 2014-06-26 Hyundai Motor Company Electronic control suspension system for vehicles
DE10345987B4 (de) 2003-10-02 2016-01-07 Volkswagen Ag Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207615A1 (de) 2016-05-03 2017-11-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Spindeltrieb

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3826843C2 (de) 1988-08-06 1992-01-16 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
DE19802630A1 (de) 1998-01-24 1999-09-16 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeuges
DE19927681A1 (de) 1999-06-17 2000-03-09 Wilhelm Juergen Gosch Wiegevorrichtung zur Ermittlung des Gesamtgewichtes von Kraftfahrzeugen
DE10345987B4 (de) 2003-10-02 2016-01-07 Volkswagen Ag Feder-Dämpfer-Anordnung mit Niveauverstellung
DE102006003068B3 (de) * 2006-01-20 2007-03-01 Thyssenkrupp Automotive Ag Verfahren zur Regelung des Fahrzeugaufbauniveaus bei Kraftfahrzeugen
DE102009008612A1 (de) 2009-02-12 2010-08-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs
US20120074660A1 (en) * 2010-09-28 2012-03-29 Georges Thomas Vehicle height adjustment suspension device
US20140175763A1 (en) * 2012-12-26 2014-06-26 Hyundai Motor Company Electronic control suspension system for vehicles

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