• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Verfahren zur Dämpfkrafteinstellung bei einem Schwingungsdämpfer, wobei der Schwingungsdämpfer mit mindestens einem Dämpfungsfaktor zwischen einer ersten und einer zweiten dazu relativ beweglichen Masse und funktional parallel zu mindestens einer Feder zwischen den beiden Massen angeordnet ist, wobei die zweite Masse ebenfalls von einer Federkraft und einer Dämpfkraft abgestützt wird, so dass insgesamt ein Mehrmassenschwingsystem vorliegt, wobei ein Kriterium für die Einstellung des Schwingungsdämpfers darin besteht, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktor derart gewählt wird, dass für eine gegebene Anregungsfunktion die Summe der geleisteten Federarbeit innerhalb des Mehrmassenschwingsystems ein Minimum einnimmt.
    公开号:DE102004021132A1
    申请号:DE200410021132
    申请日:2004-04-29
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Reinhard Dipl.-Phys. Dr. Sonnenburg
    申请人:ZF Friedrichshafen AG；
    IPC主号:B60G13-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfkrafteinstellung gemäß dem Oberbegriffvon Patentanspruch 1.
    [0002] Schwingungsdämpfer miteiner festen Dämpfkrafteinstellungwerden nach der Vorgabe einer Dämpfkraftkennlinieabgestimmt. Dazu werden ausgiebige Testfahrten unter verschiedenstenRandbedingungen unternommen, wobei die Testfahrer nach mehr oderweniger subjektiven Empfindungen entscheiden, ob eine gute Fahrwerksabstimmungvorliegt. Die Testfahrten verlangen von den Testfahrern sehr große Erfahrungen, umzu entscheiden, ob wirklich ein guter Kompromiss zwischen einersicheren und einer komfortablen Schwingungsdämpferabstimmung erreicht wurde.Auch fürgleichartige Fahrzeugkarosserietypen, aber verschiedenen Motorisierungenmüssenjeweils die Test- und Abstimmungsprozeduren vorgenommen werden,die einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand mit sich bringen.
    [0003] BeiSchwingungsdämpfernmit verstellbarer Dämpfkraft,insbesondere stufenlos verstellbarer Dämpfkraft, bestehen größere Freiheitsgradebei der Dämpfkraftabstimmung,da fürdie sensierten Fahrsituation zumindest in Grenzen angepasste Dämpfkrafteinstellungengenutzt werden können.Als Maß für die Wahlder Dämpfkrafteinstellungdienen vorwiegend die Kriterien der Fahrsicherheit und des Komforts,wobei der Komfort nicht definiert ist, sondern subjektiv ebensowie bei den nicht verstellbaren Schwingungsdämpfern von Testfahrern bestimmtwird.
    [0004] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dämpfkrafteinstellungbei einem Schwingungsdämpferzu realisieren, das zumindest als Grundlage für eine Feinabstimmung des Schwingungsdämpfers genutztwerden kann.
    [0005] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe dadurch gelöst,dass ein Kriterium fürdie Einstellung des Schwingungsdämpfersdarin besteht, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktoren derart gewählt wird,dass füreine gegebene Anregungsfunktion die Summe der geleisteten Federarbeitinnerhalb des Mehrmassenschwingsystems ein Minimum einnimmt.
    [0006] DergroßeVorteil des Verfahrens besteht darin, dass bei Kenntnis von nurwenigen Fahrzeugparametern eine Berechnung durchgeführt werdenkann, um zumindest eine Basisdämpfkraftkennliniefür denSchwingungsdämpferzu erreichen. Darauf aufbauend könnensicherlich fahrzeug- und herstellerspezifische Abwandlungen vorgenommenwerden. Man spart erhebliche Aufwändungen für Testfahrten ein, die sehrkosten- und zeitintensiv sind.
    [0007] Desweiteren ist vorgesehen, dass ein Kriterium für die Einstellung des Schwingungsdämpfers darin besteht,dass der mindestens eine Dämpfungsfaktorderart gewähltwird, dass die Summe der Beschleunigungen der Massen innerhalb desMehrmassenschwingsystems auf ein Minimum beschränkt ist. Bei einem Kraftfahrzeugwerden die auftretenden Beschleunigungen direkt von den Insassenwahrgenommen und prägen deshalbdas Komfortempfinden wesentlich.
    [0008] Alternativoder ergänzendbesteht ein Kriterium fürdie Einstellung des Schwingungsdämpfersdarin, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktoren derart gewählt wird,dass füreine gegebene Anregungsfunktion die Summe der Geschwindigkeitender Massen innerhalb des Mehrmassenschwingsystems auf ein Minimum beschränkt ist.
    [0009] Ebenfallskann ein Kriterium fürdie Einstellung des Schwingungsdämpfersdarin bestehen, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktor derart gewählt werden,dass füreine gegebene Anregungsfunktion die Summe der Wege der Massen innerhalbdes Mehrmassenschwingsystems auf ein Minimum beschränkt ist.
    [0010] DieAuswahl des Kriterium bestimmt sich maßgeblich nach der realen Anwendungder Erfindung. Bei einem Kraftfahrzeug kann z. B. die energieoptimierteund/oder die beschleunigungsoptimierte Bestimmung des Dämpfungsfaktorssinnvoll sein, hingegen bei einem Bauwerk, dass erdbebensicher federndund gedämpftgelagert ist, z. B. die weg- und/oder geschwindigkeitsminimierteAuslegung des Dämpfungsfaktors.
    [0011] DasProdukt aus Dämpfungsfaktorund Hubgeschwindigkeit der Masse ergibt die Dämpfkraft bei der besagten Hubgeschwindigkeit.Zur Bestimmung einer Dämpfkraftkennliniein einem kleineren Geschwindigkeitsbereich der zu bedämpfendenMassen wird dabei ein energieoptimierter Dämpfungsfaktor als Bezugsgröße verwendet.
    [0012] Ergänzend wirdzur Bestimmung einer Dämpfkraftkennliniebei großenGeschwindigkeiten der zu bedämpfendenMassen ein beschleunigungsoptimierter Dämpfungsfaktor als Bezugsgröße verwendet.
    [0013] ImRahmen des Verfahren wird aus den beteiligten Massen und Federneine Übertragungsfunktion zwischender Anregungsfunktion und der Antwortfunktion berechnet. Zur Bestimmungder Dämpfungskonstantewird zumindest die Amplitudengangfunktion der Übertragungsfunktion verwendet.
    [0014] Desweiteren wird von der Anregungsfunktion eine Frequenzanalyse bezogenauf die Wegamplitude vorgenommen.
    [0015] Alternativkönnendie Amplitudengängezwischen der Anregungsfunktion und den Weg- und/oder Geschwindigkeits-und/oder Beschleunigungsamplituden der beiden Massen auch ohne exakteKenntnis der Übertragungsfunktionexperimentell bestimmt werden, in dem die Bewegungen der Massensensiert und im Hinblick auf ein Mehrmassenschwingsystem ausgewertetwerden.
    [0016] Anhandder folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
    [0017] Eszeigt:
    [0018] 1 Prinzipdarstellungeines Kraftfahrzeugs als Zweimassenschwingsystem
    [0019] 2 Schaubildmit der Funktion Energie des Zweimassenschwingsystems in Abhängigkeitdes Dämpfungsfaktors
    [0020] 3 Dämpfkonstanteals Funktion der Hubgeschwindigkeit
    [0021] 4 Dämpfkraftals Funktion der Hubgeschwindigkeit
    [0022] 5 Linienmodelleines Kraftfahrzeugs mit verstellbarer Dämpfkraft
    [0023] Die 1 zeigtvereinfacht eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs als Zweimassenschwingsystem.Ein Fahrzeugaufbau 1 stellt eine erste Masse mA dar,die von mindestens einer Fahrzeugtragfeder 3 mit der Federrateca gestütztwird, indem die Fahrzeugtragfeder zwischen der ersten Masse mA und einem Rad 5 als Teil einerFahrzeugachse mit einer zweiten Masse mR angeordnetist. Funktional parallel zu der Fahrzeugtragfeder ist ein Schwingungsdämpfer 7 miteiner DämpfungskonstanteD vorgesehen.
    [0024] DasRad 5 verfügt über eineFederung, die von einem Reifen gebildet wird, der eine FederratecR und ebenfalls eine Dämpfungskonstante aufweist.Ausgehend von einem Profil einer Straße 9 wird das Zweimassenschwingsystemangeregt. Dabei führtder Aufbau eine Bewegung xA und das Radinklusive radseitigen Achsteilen eine Bewegung xR aus.Die von der Straßeausgehende Anregung liegt als ein Frequenzprofil vor. Es kann z.B. sein, dass die Straßeein übereinen größeren Längenabschnittein Wellprofil aufweist und dieses Wellprofil aufgrund der schlechtenStraßenoberfläche mithochfrequenten Anregungen überlagertist.
    [0025] Bisherwurde der Schwingungsdämpfer 7 imHinblick auf seinen Dämpfungsfaktordurch Versuchsfahrten und subjektiven Einschätzungen aus Testfahrten bestimmt.Ausgehend von der Erfindung soll ein Kriterium für die Einstellung des Schwingungsdämpfers darinbestehen, dass die Dämpfungsfaktorenderart gewähltwird, dass die Summe der geleisteten Federarbeit innerhalb des Mehrmassenschwingsystemsein Minimum einnimmt.
    [0026] DieEnergie einer schwingenden Masse bei einer gegebenen Frequenz istgegeben durch
    [0027] Für das Zweimassenschwingsystemgemäß der 1 istdie Summe der Schwingungsenergie des Aufbaus und des Rades zu berücksichtigen.Daraus ergibt sich fürdie Erfindung die mathematische Gleichung:
    [0028] Alternativbesteht die Möglichkeit,dass der DämpfungsfaktorD derart gewähltwird, dass ein minimaler Weg der Massen auftritt, z. B. für die Auslegungeiner Bauwerks-Lagerungoder bei einem Fahrzeug, dass für Rennsporteinsätze bestimmtist.
    [0029] DieBedingung fürminimale Schwinggeschwindigkeiten der Massen lautet
    [0030] DerTerm
    [0031] Denoptimierten DämpfungsfaktorenD kann man Geschwindigkeiten v (m/s) zu ordnen, wie die 3 zeigt.Dabei steht DE fürenergieoptimiert und DB fürbeschleunigungsoptimiert. Die positive Geschwindigkeitsachse beschreibtden Bewegungszustand, wenn sich die Massen ma undmR voneinander während einer Schwingbewegungwegbewegen und die negative Geschwindigkeitsachse bezieht sich aufden Bewegungszustand der beiden Achsen, wenn sie sich aufeinanderzu bewegen. Bei einem Schwingungsdämpfer betrifft die positiveGeschwindigkeitsachse eine Zugbewegung, bei der eine Kolbenstangeaus einem Zylinder ausfährtund die negative Geschwindigkeitsachse eine Druckbewegung, bei derdie Kolbenstange in den Zylinder einfährt. Zur Bestimmung einer Dämpfkraftkennliniewird in einem kleinen Geschwindigkeitsbereich der zu bedämpfendenMassen ein energieoptimierter Dämpfungsfaktorals Bezugsgröße und beigroßenGeschwindigkeiten der zu bedämpfendenMassen ein beschleunigungsoptimierter Dämpfungsfaktor als Bezugsgröße verwendet.Modellrechnungen haben ergeben, dass die energieoptimierte DämpfungskonstanteD deutlich größer alsdie beschleunigungsoptimierte Dämpfungskonstante.Bei kleinen Geschwindigkeiten der Kolbenstange ist eine größere Dämpfungskonstantesinnvoll, um eine sichere Straßenlagezu erreichen. Deshalb wird fürdiesen Geschwindigkeitsbereich auch der energieoptimierte Dämpfungsfaktorverwendet. Bei großen Kolbenstangengeschwindigkeitenverwendet man den beschleunigungsoptimierte Dämpfungsfaktor, um die maximal möglichenDämfungskräfte nichtzu groß werdenzu lassen und damit den Fahrkomfort zu erhalten.
    [0032] AuslangjährigenErfahrungen aber auch aus der Fachliteratur ist bekannt, dass dieDämpfkräfte der Druckbewegungetwa 1/3 der Dämpfkräfte derZugbewegung betragen. Des weiteren sind für die Druckbewegung die beschleunigungsabhängigen Kräfte maßgeblich,da diese fürFahrzeuginsassen komfortbestimmend sind. Multipliziert man nun dieDämpfungskonstantender 3 mit den zugehörigen Geschwindigkeitsparameternauf der Abszisse, dann stellt sich eine Dämpfkraftkennlinie gemäß der 4 ein.Vergleiche der berechneten Dämpfkraftkennlinienach 4 mit einem bereits serienmäßig abgestimmten Schwingungsdämpfer habengezeigt, dass die Abweichungen zu der realen Dämpfkraftkennlinie sehr kleinsein. Daraus ergibt sich die Möglichkeit,dass man die Schwingungsdämpferauslegungschon vornehmen kann, auch wenn noch kein Fahrzeug vorliegt, sondernnur die benötigtenFahrzeugdaten wie Aufbaumasse, Radmasse, Federraten und Reifendämpfung bekanntsind.
    [0033] BeiFahrzeug mit einem verstellbaren Schwingungsdämpfer und damit variablen Dämpfungskonstantenergeben sich noch weitere Möglichkeiten.Die 5 zeigt ein Linienmodell eines Kraftfahrzeugs,dessen Fahrzeugaufbau 1 von einer Vorder- 6 undeiner Hinterachse 8 getragen wird. Beide Achsen verfügen über aufbauseitiggelagerte Lenker 10 mit Radträger 11, wobei zwischenden Achsen und dem Fahrzeugaufbau jeweils Schwingungsdämpfer 7 undFahrzeugtragfedern 3 angeordnet sind. Am Fahrzeugaufbauist mindestens ein Sensor 17 befestigt, der ein aufbauseitigesVertikalbeschleunigungssignal bereitstellt. Des weiteren ist an einemLenker oder dem Radträgerein Beschleunigungssensor 19 angeordnet, der eine Relativbewegungdes Lenkers 9 oder des Radträgers 11 zur Radaufstandsfläche 9 inein radseitiges Beschleunigungssignal umsetzt. Signalleitungen derSensoren sind an eine Rechnereinheit 23 angeschlossen.Die Rechnereinheit umfasst einen Speicher 25, indem dieFederarbeit mindestens eines Reifens 27 des Rades einerder Achsen bezogen auf eine definierte Anregung abgelegt ist.
    [0034] Ausder Summe der Masse mA des Aufbaus multipliziertmit der aufbauseitigen Vertikalbeschleunigung des Rades und derungefederten Achsmasse multipliziert mit der vertikalen Radbeschleunigungberechnet sich eine auf den Reifen 27 wirkende Reifenkraft.Die Bewegung der Radmasse, insbesondere der Federungsweg der Radnabezur Fahrbahn, multipliziert mit der auf den Reifen wirkenden Kraftstellt die momentane Federarbeit des Reifens dar. Der Federungswegder Radnabe zur Fahrbahnoberflächewird durch eine Integralrechnung des radseitigen Beschleunigungssignalszur Fahrbahnoberflächeermittelt. Aus dem Integral des Produkts aus Reifenkraft und Relativwegder Radnabe zur Fahrbahnoberfläche über derZeit wird die Federarbeit des Reifens über eines größeres Zeitspektrumermittelt. Diese Federarbeit wird mit einem Wert im Speicher 25,der einen bestimmten Anregung der Fahrbahnoberfläche zugeordnet ist, verglichen.Es hat sich herausgestellt, dass ein Schwingungsdämpfer hinsichtlichseiner Dämpfkraftcharakteristikdann besonders gute Fahrwerkseigenschaften wirksam werden lässt, wenndie Federarbeit des Reifens bezogen auf die äußere Anregung des Reifens einMinimum aufweist.
    [0035] Wenndas Fahrzeug mit Sensoren zur Erfassung der Bewegung des Fahrzeugaufbaus,also der Masse mA und der Bewegung der MassemR des Rades inklusive ungefederter Achsteileausgestattet ist, dann könnendie beschriebenen Verfahrensschritte in Verbindung mit einer entsprechendenRechnereinheit durchgeführtwerden, so dass stets eine optimale Dämpfkraftkennlinie als Basisfür denSchwingungsdämpfervorliegt. Aufgrund der minimierten Reifenarbeit in Abhängigkeitdes energieoptimierten DämpfungsfaktorsD wird stets eine sichere, aber trotzdem komfortable Schwingungsdämpfereinstellungerreicht.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Dämpfkrafteinstellung bei einemSchwingungsdämpfers,wobei der Schwingungsdämpfer mitmindestens einem Dämpfungsfaktorzwischen einer ersten und einer zweiten dazu relativ beweglichen Masseund funktional parallel zu mindestens einer Feder zwischen den beidenMassen angeordnet ist, wobei die zweite Masse ebenfalls von einerFederkraft und einer Dämpfkraftabgestütztwird, so dass insgesamt ein Mehrmassenschwingsystem vorliegt, dadurchgekennzeichnet, dass ein Kriterium für die Einstellung des Schwingungsdämpfers darinbesteht, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktor derart gewählt wird,dass für einegegebene Anregungsfunktion die Summe der geleisteten Federarbeitinnerhalb des Mehrmassenschwingsystems ein Minimum einnimmt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein Kriterium fürdie Einstellung des Schwingungsdämpfersdarin besteht, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktor derart gewählt wird,dass füreine gegebene Anregungsfunktion die Summe der Beschleunigungen derMassen innerhalb des Mehrmassenschwingsystems auf ein Minimum beschränkt ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein Kriterium fürdie Einstellung des Schwingungsdämpfersdarin besteht, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktor derart gewählt wird,dass füreine gegebene Anregungsfunktion die Summe der Geschwindigkeitender Massen innerhalb des Mehrmassenschwingsystems auf ein Minimumbeschränktist.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein Kriterium fürdie Einstellung des Schwingungsdämpfersdarin besteht, dass der mindestens eine Dämpfungsfaktor derart gewählt wird,dass füreine gegebene Anregungsfunktion die Summe der Wege der Massen innerhalbdes Mehrmassenschwingsystems auf ein Minimum beschränkt ist.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass zur Bestimmung einer Dämpfkraftkennlinie ineinem kleinen Geschwindigkeitsbereich der zu bedämpfenden Massen ein energieoptimierterDämpfungsfaktorals Bezugsgröße verwendetwird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass zur Bestimmung einer Dämpfkraftkennlinie beigroßenGeschwindigkeiten der zu bedämpfendenMassen ein beschleunigungsoptimierter Dämpfungsfaktor als Bezugsgröße verwendetwird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass aus den beteiligten Massen und Federn eine Übertragungsfunktion zwischender Anregungsfunktion und der Antwortfunktion berechnet wird.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass von der Anregungsfunktion eine Frequenzanalyse bezogen aufdie Wegamplitude vorgenommen wird.
    [9] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Amplitudengängezwischen der Anregungsfunktion und den Weg- und/oder Geschwindigkeits- und/oderBeschleunigungsamplituden der beiden Massen bestimmt werden.
    [10] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass zur Bestimmung der Dämpfungskonstante zumindestdie Amplitudengangfunktion der Übertragungsfunktionverwendet wird.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US9662954B2|2017-05-30|Vehicle having suspension with continuous damping control
    EP1446592B1|2010-08-04|Nahtlose steuerung von federsteife in einem flüssigkeitsfedersystem
    CN103707734B|2017-07-07|悬架控制装置
    US8918253B2|2014-12-23|Ride performance optimization in an active suspension system
    EP0428649B1|1994-09-07|Verfahren und vorrichtung zur dämpfung von bewegungsabläufen
    US6873890B2|2005-03-29|Frequency domain suspension control system
    CN102729761B|2016-11-16|悬架装置
    JP5741719B2|2015-07-01|車両の制御装置及び車両の制御方法
    EP2042356B1|2013-01-09|Fahrwerkssteuerungsvorrichtung
    KR100226126B1|1999-10-15|자동차 현가 장치 제어 장치
    US7340334B2|2008-03-04|Control device of variable damping force damper
    EP1750956B1|2008-02-06|Kraftfahrzeugaufhängung mit luftfeder-stossdämpferanordnungsreaktionssteuerung
    EP0672548B1|2000-05-31|Vorrichtung und Verfahren zum Regeln der Dämpfungscharakteristiken von Fahrzeugstossdämpfern
    US20070088475A1|2007-04-19|Method and apparatus for controlling damping of a vehicle suspension
    US8060277B2|2011-11-15|Suspension control device, vehicle comprising said device, production method thereof and associated program
    JP5158333B2|2013-03-06|Suspension control device
    Swevers et al.2007|A model-free control structure for the on-line tuning of the semi-active suspension of a passenger car
    US9187080B2|2015-11-17|Control apparatus for vehicle
    KR0169183B1|1999-01-15|차량 현가 시스템의 감쇄력 특성 제어 장치 및 방법
    US8190327B2|2012-05-29|Suspension control device, vehicle comprising said device, production method thereof and associated program
    EP2829424B1|2018-05-23|Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und fahrzeugsteuerungsverfahren
    JP4567034B2|2010-10-20|減衰力可変ダンパの制御装置
    US20090024277A1|2009-01-22|Suspension control device, vehicle comprising said device, production method thereof and associated program
    US7333882B2|2008-02-19|Suspension control apparatus
    US7949445B2|2011-05-24|Suspension control device, vehicle comprising said device, production and associated program
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004021132B4|2006-04-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-24| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-10-19| 8364| No opposition during term of opposition|
    2007-02-15| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410021132|DE102004021132B4|2004-04-29|2004-04-29|Verfahren zur Dämpfkrafteinstellung bei einem Schwingungsdämpfer|DE200410021132| DE102004021132B4|2004-04-29|2004-04-29|Verfahren zur Dämpfkrafteinstellung bei einem Schwingungsdämpfer|
    [返回顶部]