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1. WO2016096292 - PROCÉDÉ SERVANT À FAIRE FONCTIONNER UN VÉHICULE AUTOMOBILE, PROCÉDÉ SERVANT À COMPENSER LE ROULIS D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE, AINSI QUE VÉHICULE AUTOMOBILE

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[ DE ]

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zum Wankausqleich eines

Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrwerksanordnung umfassend wenigstens vier Schwingungsdämpfer, wobei mit Schwingungsdämpfern zumindest teilweise eine Aufbaukontrolle vorgenommen wird.

Bei der Aufbaukontrolle geht es bekanntermaßen darum, den Fahrzeugaufbau, im weitestem Sinne also die Karosserie, dahingehend zu stabilisieren bzw.

auszugleichen, dass bei beispielsweise schrägstehenden Untergründen wie

Hanglagen oder Fahrbahnunebenheiten oder Kurvenfahrten die Auswirkungen auf den Aufbau verringert werden. Darunter fallen beispielsweise auch das Wanken oder Nicken des Kraftfahrzeugs, die zu kontrollieren oder zu verringern sind.

Diese Funktion kann nicht durch herkömmliche Schwingungsdämpfer geleistet werden, wobei sowohl Ein rohrdämpf er als auch Zweirohrdämpfer bekannt sind, jedoch lediglich für eine Schwingungsdämpfung ausgestaltet sind.

Von der Aufbaukontrolle ist weiterhin die Radkontrolle zu unterscheiden, von der gesprochen wird, wenn ein Schwingungsdämpfer eine verstellbarer Dämpfkraft aufweist. Eine verstellbare Dämpfkraft kann beispielsweise durch ein verstellbares Ventil erzeugt werden, mit dem der Strömungswiderstand für das Hydraulikmedium im Schwingungsdämpfer variiert werden kann, wodurch auch die Dämpfkraft variiert wird.

Es gibt mehrere unterschiedliche bekannte Systeme, mit denen eine Aufbaukontrolle vorgenommen werden kann. Beispielsweise geht aus der US 2009/0260935 A1 ein Schwingungsdämpfer hervor, der einen Gerotor, also eine Vorrichtung, die sowohl als Motor wie auch als Generator betreibbar ist, aufweist, der an eine Pumpe gekuppelt ist. Mit dieser Vorrichtung kann sowohl Energie rekuperiert werden, als auch eine Aufbaukontrolle und eine Radkontrolle durchgeführt werden. Radkontrolle, Aufbaukontrolle und Rekuperation werden also durch die gleiche Vorrichtung bewirkt.

Ein Schwingungsdämpfer mit demselben Wirkprinzip geht weiterhin aus der US 2013/0147205 A1 und der US 2014/02651 68 A1 hervor.

Aus der DE 10 2009 022 328 A1 geht dagegen ein Schwingungsdämpfer hervor, bei dem die Radkontrolle mittels eines Druckregelventils erfolgt und die Aufbaukontrolle mittels einer Motor-Pumpeneinheit. Bei diesem Aufbau sind die Aufbaukontrolle und die Radkontrolle also durch unabhängige Einheiten realisiert, die dementsprechend separat optimierbar sind. Ein dazu ähnlicher Aufbau geht aus der WO 2014/066469 A1 hervor. Dabei werden die verstellbaren Dämpfkräfte über regelbare Ventile, eines für die Zug- und eines für die Druckrichtung, erzeugt und die Aufbaukontrolle über eine Motor-Pumpeneinheit.

Um die Schwingungsdämpfer für den Ausgleich von Bodenunebenheiten nutzen zu können ist es bekannt, Sensordaten von Kameras zu nutzen und ausgehend hiervon den sich ändernden Abstand zwischen Fahrzeugaufbau und Straßenniveau so auszugleichen, dass sich die Bodenunebenheiten nicht auf den Fahrzeugaufbau oder zumindest nicht ganz übertragen.

Dabei besteht bei den bekannten Systemen das Problem, dass die Aufbaukontrolle einen hohen Energieverbrauch aufweist. Insbesondere bei einer länger anhaltenden Niveauregulierung bespielweise bei Fahrten mit Anhänger oder bei Fahrten an einem Hang sind über einen größeren Zeitraum hohe Stellkräfte zu realisieren, wobei je nach Systemauslegung entsprechend Energie verbraucht wird.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrwerksanordnung wie beschrieben anzugeben, das einen geringeren Energieverbrauch aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei denen die Fahrwerksanordnung weiterhin wenigstens einen nichtpassiven Stabilisator aufweist, wobei der Stabilisator bei Querbeschleunigungen unterhalb einer Schwellenbeschleunigung einen geringeren Anteil an der

Aufbaukontrolle hat und ab der Schwellenbeschleunigung einen größeren Anteil als die Schwingungsdämpfer.

Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass die Fahrwerksanordnung um wenigstens einen Stabilisator erweitert wird, wobei dieser Stabilisator bevorzugt auch nur zeitweise genutzt wird. Ein Stabilisator ist dabei jeder Stabilisator, der in irgendeiner Art und Weise elektrisch oder hydraulisch betrieben wird oder rein passiv ausgebildet ist.

In einer Ausgestaltung kann ein schaltbarer, nichtapssiver Stabilisator verwendet werden. Dieser Stabilisator ist also in irgendeiner Art und Weise elektrisch schaltbar und damit ein Verbraucher. Es hat sich herausgestellt, dass der Energieverbrauch eines nichtpassiven Stabilisators in gewissen Beschleunigungsbereichen geringer ist als der Energieverbrauch der Schwingungsdämpfer. Dementsprechend kann die Aufbaukontrolle unterhalb einer Schwellenbeschleunigung alleine durch die Schwingungsdämpfer vorgenommen werden und oberhalb bzw. ab der Schwellenbeschleunigung durch Hinzunahme wenigstens eines nichtpassiven Stabilisators.

Alternativ kann ein passiver Stabilisator verwendet werden, dessen Kennlinie progressiv ist. Dementsprechend ist bei geringen Querbeschleunigungen ein Anteil des Wankausgleichs durch die Schwingungsdämpfer zu leisten.

Dabei kann ein Stabilisator nicht alle Funktionen bei der Aufbaukontrolle übernehmen, er kann aber für einen Wankausgleich sorgen, nicht dagegen um ein Nicken des Fahrzeugs zu kompensieren. Gerade der Wankausgleich muss aber bei bestimmten Umgebungsbedingungen wie einer Hangfahrt über längere Zeit vorgenommen werden, während ein Nickausgleich an und für sich nur bei extremen Beschleunigungssituationen erforderlich ist und dieser ist daher auch nur für kurze Zeitdauern zu leisten.

Mit besonderem Vorteil kann die Schwellenbeschleunigung zwischen drei m/s2 und vier m/s2 liegen. Wie beschrieben ändert sich einerseits der Energieverbrauch der Schwingungsdämpfer wie auch des Stabilisators in Abhängigkeit der Beschleu-

nigung. Es konnte herausgefunden werden, dass im angegebenen Bereich ein Übergang dahingehend stattfindet, dass der Stabilisator oder die Stabilisatoren energieeffizienter arbeiten als die Schwingungsdämpfer.

Vorzugsweise kann bei Querbeschleunigungen unterhalb der Schwellenbeschleunigung ein sich ergebender Wankwinkel des Kraftfahrzeugs durch die Schwingungsdämpfer zumindest teilweise ausgeglichen werden. Es ist also nicht notwendig, aber auch nicht ausgeschlossen, dass die Schwingungsdämpfer und gegebenenfalls der Stabilisator den sich aufgrund der Beschleunigungskräfte ergebenen Wankwinkel vollständig ausgleichen. Es kann vielmehr auch vorgesehen sein, dass nur ein Teil des Wankwinkels ausgeglichen wird. Besonders bevorzugt ist aber vorgesehen, dass die Schwingungsdämpfer den Wankwinkel vollständig ausgleichen. Dadurch kann erreicht werden, dass beim Einschalten des Stabilisators oder dem Wegfall der Schwingungsdämpfer ein Wankwinkel von 0 als Ausgangslage vorliegt.

Alternativ zum Ausgleich des Wankwinkels durch die Schwingungsdämpfer könnte auch überhaupt keine Kompensation des Wankwinkels erfolgen, allerdings könnte das abrupte Einschalten des Stabilisators dann zu einer Schaukelbewegung des Fahrzeugs führen, die als unangenehm empfunden wird.

Besonders bevorzug ist vorgesehen, dass bei Querbeschleunigungen ab der Schwellenbeschleunigung ein sich ergebender Wankwinkel des Kraftfahrzeugs durch die Schwingungsdämpfer und den wenigstens einen Stabilisator zumindest teilweise ausgeglichen wird. Alternativ kann bei Querbeschleunigungen ab der Schwellenbeschleunigung ein sich ergebender Wankwinkel des Kraftfahrzeugs alleine durch den wenigstens einen Stabilisator zumindest teilweise ausgeglichen werden. D.h., dass grundsätzlich ab der Schwellenbeschleunigung ein zumindest teilweiser Wankausgleich entweder durch den Stabilisator allein oder durch eine Kombination aus Stabilisator und Schwingungsdämpfern stattfinden kann.

In Weiterbildung der ersten Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass ab der Schwellenbeschleunigung ein sich ergebender Wankwinkel des Kraftfahrzeugs durch die Schwingungsdämpfer und dem wenigstens einen Stabilisator zumindest teilweise ausgeglichen wird, und ab einer zweiten Schwellenbeschleunigung, die größer als die beschriebene Schwellenbeschleunigung ist, ein sich ergebender Wankwinkel des Kraftfahrzeugs alleine durch den wenigstens Stabilisator zumindest teilweise ausgeglichen wird. In diesem Fall existieren also drei Ausgleichsbereiche.

Darüber hinaus ist es denkbar, ab einer dritten Schwellenbeschleunigung die

Schwingungsdämpfer wieder zur Aufbaukontrolle hinzuzunehmen, falls die Leistung des nichtpassiven Stabilisators nicht ausreicht.

Mit Vorteil kann als Stabilisator ein nichtlinearer Drehstab verwendet werden.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wankausgleich an einem Kraftfahrzeugaufbau mittels wenigstens zweier unterschiedler Wankausgleichsanordnungen. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der Wankwinkl des Kraftfahrzeugsaufbaus in Abhängigkeit von einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im Bereich einer Querbeschleunigung von 0 bis zu einer ersten Schwellenbeschleunigung die erste Wankausgleichsanordnung einen höheren Anteil am Wankausgleich hat als die zweite Wankausgleichsanordnung und im Bereich einer Querbeschleunigung ab der ersten Schwellenbeschleunigung die zweite Wankausgleichsanordnung einen höheren Anteil am Wankausgleich hat als die erst Wankausgleichsanordnung, wobei der Wankwinkel jeweils zumindest teilweise ausgeglichen wird.

Bei diesem Verfahren wird lediglich der Wankausgleich berücksichtigt und ein eventueller Nickausgleich, der über die Schwingungsdämpfer vorgenommen wird, ausgeblendet. Im Unterschied zum Stand der Technik, in dem für den Wankausgleich entweder Schwingungsdämpfer oder Stabilisatoren vorgesehen werden, werden gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch 1 1 zwei unterschiedliche Wankausgleichsanordnungen gleichzeitig verwendet, wobei in Abhängigkeit der Querbeschleunigung eine Aufteilung des Wankausgleichs dahingehend stattfindet, dass in dem einem Bereich vor allem die eine und im zweiten Bereich vor allem die zweite Wankausgleichsanordnung für einen zumindest teilweisen Wankausgleich sorgt.

Bevorzugt kann der Wankwinkel des Kraftfahrzeugaufbaus in Abhängigkeit von einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im Bereich einer Querbeschleunigung von einer ersten Schwellenbeschleunigung bis zu einer zweiten Schwellenbeschleunigung durch die erste Wankausgleichsanordnung und zweite Wankausgleichsanordnung zumindest teilweise ausgeglichen werden und im Bereich einer Querbeschleunigung ab der zweiten Schwellenbeschleunigung der Wankwinkel zumindest teilweise durch die zweite Wankausgleichsanordnung alleine ausgeglichen werden. In Weiterbildung der Grundform ist also vorgesehen, dass zwischen den Bereichen, in denen die erste und die zweite Wankausgleichsanordnung für einen Wankausgleich sorgen ein Überlappungsbereich ist, in dem beide Wankausgleichsanordnungen für einen Wankausgleich sorgen, wobei der Anteil der ersten Wankausgleichsanordnung mit steigender Querbeschleunigung abnehmend ist. Dementsprechend ist ab der zweiten Schwellenbeschleunigung nur noch die zweite Wankausgleichsanordnung für den Wankausgleich zuständig. Durch diese Maßnahme wird ein glatterer Übergang beim Wechsel der Wankausgleichsanordnungen erzielt.

Mit Vorteil kann der Wankwinkel des Kraftfahrzeugsaufbaus in Abhängigkeit von einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im Bereich einer Querbeschleunigung von der zweiten Schwellenbeschleunigung bis zu einer dritten Schwellenbeschleunigung zumindest teilweise durch die zweite Wankausgleichsanordnung alleine ausgeglichen werden und im Bereich einer Querbeschleunigung ab der dritten

Schwellenbeschleunigung der Wankwinkel zumindest teilweise durch die erste Wankausgleichsanordnung und die zweite Wankausgleichsanordnung zumindest teilweise ausgeglichen werden. Für den Fall, dass bei hohen Querbeschleunigungen die zweite Wankausgleichsanordnung nicht für genügend Wankausgleich sorgen kann, kann wieder die erste Wankausgleichsanordnung die zweite Wankaus-gleichsanorndung unterstützen.

Bevorzugt kann die zweite Wankausgleichsanordnung bei einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im Bereich einer Querbeschleunigung von 0 bis zur ersten Schwellenbeschleunigung ausgeschaltet werden. Dadurch soll lediglich klargestellt werden, dass die zweite Wankausgleichsanordnung keine passive Anordnung ist, die dazu ausgelegt ist, erst ab der ersten Schwellenbeschleunigung zu arbeiten. Viel- mehr handelt es sich bevorzugt um eine nicht passive Wankausgleichsanordnung, die dementsprechend an- und abschaltbar ist. Bevorzugt wird als erste Wankausgleichsanordnung ein Satz Schwingungsdämpfer verwendet, insbesondere vier Schwingungsdämpfer. Dabei kann die Anzahl der Schwingungsdämpfer selbstverständlich an die Kraftfahrzeuggegebenheiten angepasst werden, im PKW-Bereich sind zumeist vier Schwingungsdämpfer im Einsatz, es gibt auch Kraftfahrzeuge mit mehr als zwei Achsen, bei diesen sind entsprechend, mehr Schwingungsdämpfer vorzusehen. Weiter bevorzugt ist die zweite Wankausgleichsanordnung als nicht passiver Stabilisator ausgestaltet.

Vorteile und Weiterbildungen, die in Bezug auf den ersten nebengeordneten Verfahrensanspruch beschrieben wurden können auch beim zweiten nebengeordneten Verfahrensanspruch verwendet werden und umgekehrt.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrwerksanordnung umfassend mit wenigstens zwei Schwingungsdämpfern, wobei mit den Schwingungsdämpfern zumindest teilweise eine Aufbaukontrolle vornehmbar ist. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass die Fahrwerksanordnung weiterhin wenigstens einen nichtpassiven Stabilisator aufweist. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen PKW, einen LKW oder auch ein Motorrad handeln.

Die Einschränkung der Aufbaukontrolle ist dabei in zweierlei Hinsicht zu verstehen. Zum einen muss keine vollständige Aufbaukontrolle vorgenommen werden, es genügt vielmehr, wenn ein Wankausgleich stattfindet. Auch dieser muss nicht vollständig erfolgen, es kann also ein vorhandener Wankwinkel lediglich verkleinert werden, er muss nicht auf 0 reduziert werden.

Wie ebenfalls mehrfach beschrieben ist es bekannt, Stabilisatoren für den Wankausgleich zu verwenden. Der Stand der Technik beschreibt weiterhin als Alternative Schwingungsdämpfer. Es ist allerdings nicht bekannt, gleichzeitig Schwingungsdämpfer und Stabilisatoren zum Wankausgleich zu verwenden.

Vorteilhafterweise kann die Fahrwerksanordnung zwei Stabilisatoren aufweisen. Genauer gesagt kann die Fahrwerksanordnung einen Stabilisator pro Achse aufweisen, damit an jeder Achse ein Wankausgleich stattfinden kann.

Vorzugsweise kann der Stabilisator in Abhängigkeit einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs schaltbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle auf die nebengeordneten Verfahrensansprüche und deren Ausgestaltungen verwiesen. Es können alle Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die nebengeordneten Verfahrensansprüche beschrieben wurden, auch in dem Kraftfahrzeug verwirklicht werden. Hierfür besitzt das Kraftfahrzeug selbstverständlich eine Steuereinheit, die beispielsweise den Stabilisator oder die Stabilistaoren in Abhängigkeit von Sensorsignalen über die Querbeschleunigung ab- und anschalten kann.

Weiterhin gilt selbstverständlich, dass die nebengeordneten Verfahrensansprüche automatisiert mit einer Steuereinheit durchgeführt werden, wobei die Steuereinheit auf Sensorsignale zurückgreifen kann. Weiterhin kann die Steuereinheit auf Kennlinien betreffend den Wankwinkelausgleich, etc. zurückgreifen, sofern dies nötig ist. Beispielsweise kann über Kennliniendaten gesteuert werden, ob die Schwingungsdämpfer einen vollständigen oder nur teilweisen Wankausgleich durchführen. Dies kann alles auch in Abhängigkeit der Beschleunigung geregelt werden.

Vorteilhafterweise kann der Stabilisator als nichtlinearer Drehstab ausgebildet sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Kraftfahrzeug,

Figur 2 mehrere Kennlinien, und

Figur 3 ein Ablaufschema.

Fig. 1 . zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit Schwingungsdämpfern 2, 3, 4 und 5 sowie Stabilisatoren 6 und 7. Die Schwindungsdämpfer 2, 3, 4 und 5 und die Stabilisatoren 6 und 7 bilden dabei eine Fahrwerksanordnung 8. Zur Steuerung der Fahrwerks-anordnung 8 ist weiterhin eine Steuereinheit 9 vorgesehen, die auf Messdaten eines Querbeschleunigungssensors 10 zurückgreift. Die Funktionsweise der Fahrwerksanordnung 8 wird in Bezug auf Fig. 2 näher erläutert.

Fig. 2. zeigt drei Linien 12, 14 und 1 6, die gegen die Achsen 18 und 20 aufgetragen sind. Auf der Achse 18 ist die Querbeschleunigung in m/s2 aufgetragen, auf der Achse 20 der Wankwinkel in Grad. Die Linie 16 zeigt den Wankwinkel eines rein passiven Fahrzeugs. Mit steigender Querbeschleunigung nimmt auch der Wankwinkel zu.

Die Linie 12 zeigt dagegen den resultierenden Wankwinkel für den beschriebenen Kraftfahrzeugaufbau bzw. für die beschriebene Fahrwerksanordnung 8. Bis zu einer ersten Schwellengeschwindigkeit 22, durch die ein erster Bereich 24 definiert wird, erfolgt ein Wankausgleich alleine durch die Schwingungsdämpfer 2, 3, 4 und 5.

Diese sorgen für einen vollständigen Wankausgleich, weswegen bei einer Querbeschleunigung von 0 bis 3 m/s2 der resultierende Wankwinkel gleich 0 ist. Ab der ersten Schwellengeschwindigkeit 22 werden die Stabilisatoren 6 und 7 zugeschaltet. Die Kennlinie eines Stabilisators ist in der Linie 14 dargestellt. Man erkennt, dass ein Stabilisator zwar für einen Wankausgleich proportional zur Querbeschleunigung sorgt, allerdings für keinen vollständigen Wankausgleich. Mit steigender Querbeschleunigung steigt also auch der resultierende Wankwinkel konstant.

Im Bereich 26, der von der ersten Schwellenbeschleunigung 22 bis zur zweiten Schwellenbeschleunigung 28 reicht, sorgen sowohl die Schwingungsdämpfer 2, 3, 4 und 5 wie auch die Stabilisatoren 6 und 7 für einen Wankausgleich. Dementsprechend ergibt sich eine leicht ansteigende Kurve, da mit zunehmender Querbeschleunigung die Schwingungsdämpfer ihren Beitrag stetig verringern. Ab der zweiten Schwellenbeschleunigung 28 beginnt der dritte Bereich 30, in dem nur die Stabilisator 6 und 7 alleine für einen Wankausgleich sorgen. Auch bei diesen Querbeschleunigungen können die Schwingungsdämpfer 2, 3, 4 und 5 allerdings für einen

Nickausgleich sorgen, wenn es notwendig ist. Allerdings übernehmen die Schwingungsdämpfer 2, 3, 4 und 5 keinerlei Funktion in Bezug auf den Wankausgleich.

Die Linie 14 kann so idealisiert auch für einen passiven Stabilisator betrachtet werden. In der Realität hat dieser auch einen Anteil am Wankausgleich unterhalb der Schwellenbeschleunigung 22.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufschema für ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs 1 . Dabei fragt in Schritt S1 die Steuereinheit 9 die Querbeschleunigungswerte des Kraftfahrzeugs 1 ab. Ist die Querbeschleunigung kleiner als die erste Schwellenbeschleunigung werden die Schwingungsdämpfer 2, 3, 4 und 5 derart eingestellt, dass der aus der Querbeschleunigung resultierende Wankwinkel ausgeglichen wird, sodass insgesamt am Fahrzeugaufbau kein Wankwinkel existiert. Ist dagegen die Querbeschleunigung gleich oder größer als die erste Schwellenbeschleunigung, so wird in Schritt S3 die Stabilisatoren 6 und 7 angeschaltet. Weiterhin wird in Abhängigkeit der Querbeschleunigung die Einstellung der Schwingungsdämpfer 2, 3, 4 und 5 vorgenommen, wobei diese mit zunehmender Querbeschleunigung für immer weniger Wankausgleich sorgen und ab der zweiten Schwellenbeschleunigung 28 überhaupt nicht mehr für den Wankausgleich herangezogen werden. Dieses Verhalten ist in Kennlinien hinterlegt, auf das die Steuereinheit 9 zurückgreifen kann.

Liegt keine Querbeschleunigung vor so wird eine vorgegebene Zeit gewartet und dann in Schritt S4 zur Abfrage der Querbeschleunigungen zurückgekehrt.

Bezuqszeichen

Kraftfahrzeug

Schwingungsdämpfer

Schwingungsdämpfer

Schwingungsdämpfer

Schwingungsdämpfer

Stabilisator

Stabilisator

Fahrwerksanordnung

Steuereinheit

Querbeschleunigungssensor

Linie

Linie

Linie

Achse

Achse

erste Schwellenbeschleunigung erster Bereich

zweiter Bereich

zweite Schwellenbeschleunigung dritter Bereich

Schritt

Schritt

Schritt

Schritt