Verfahren für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs zur Erkennung einer Überbeanspruchung eines Wankstabilisators

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs zur Erkennung einer Überbeanspruchung eines sich verdrehbar an einer Fahrzeugkarosserie abstützenden Wankstabilisators mit zwei gegeneinander um einen Torsionswinkel mittels eines zwischen diesen angeordneten Drehantriebs relativ verdrehbaren Stabilisatorteilen. Hintergrund der Erfindung

Wankstabilisatoren, wie sie beispielsweise aus den Veröffentlichungen WO 07/054 489 A1 , WO 12/041 556 A2 und EP 2 543 528 A2 bekannt sind, werden in Kraftfahrzeugen zur Wankstabilisierung eingesetzt. Hierbei werden beispielsweise einer Torsionsfeder entsprechende Stabilisatorteile von einem Drehantrieb um einen Torsionswinkel gegeneinander verdreht, wobei die Stabilisatorteile an der Fahrzeugkarosserie verdrehbar aufgehängt sind. Durch die Verdrehung der Stabilisatorteile relativ gegeneinander wird eine Achse des Kraftfahrzeugs in einer gewünschten Ebene stabilisiert, indem die Stabilisatorteile von dem Drehantrieb verdreht und damit die Räder bezie- hungsweise die diese aufnehmenden Radträger gegeneinander angehoben und abgesenkt werden.

Im Falle einer Überbeanspruchung, beispielsweise einer plastischen Verformung oder eines Bruchs der Bauteile des Wankstabilisators, beispielsweise des Drehantnebs, der Abstützung und/oder der Stabilisatorteile können die Abstützkräfte des Wankstabilisators gegenüber den Radträgern und/oder der Abstützung gegenüber der Fahrzeugkarosserie schlagartig entfallen, wodurch das Kraftfahrzeug in einen unsicheren Zustand, beispielsweise in starkes Übersteuern geraten kann. Weiterhin kann eine Steuerung des Wankstabilisators während einer aktiven Wankstabilisierung den Entfall von Abstützkräften beispielsweise bei einem gebrochenen Stabilisatorteil über- kompensieren, so dass der Wankstabilisator schnell und unkontrolliert verdrehen kann. Beispielsweise können im Falle eines Bruchs der mechani- sehen Anbindung des Wankstabilisators an der Fahrzeugkarosserie sicherheitskritische Folgefehler entstehen, indem beispielsweise ein Kabelbaum des Wankstabilisators oder benachbarter Einrichtungen, beispielsweise Kabel von Raddrehzahlsensoren, Bremsleitungen und dergleichen abgerissen oder beschädigt werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren für ein Kraftfahrzeug zur Erkennung einer Überbeanspruchung eines Wankstabilisators vorzuschlagen. Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens des Anspruchs 1 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Erkennung von Überbeanspru- chungen von Bauteilen des Wankstabilisators sowie dessen Befestigungen an der Fahrzeugkarosserie und den Radträgern. Umfasst sind beispielsweise plastische Verformungen und Brüche der Stabilisatorteile beispielsweise in Form von Drehstabfedern, dem Drehantrieb, beispielsweise dessen Gehäuse, mechanischen Verbindungen oder Fixierungen des Wankstabilisators an Fahrzeugbauteilen, beispielsweise der Fahrzeugkarosserie, Radträgern, Pendelstützen, Stabilisatorlagern oder dergleichen. Das vorgeschlagene Verfahren sieht zur Erkennung einer Überbeanspruchung eines sich verdrehbar an einer Fahrzeugkarosserie abstützenden Wankstabilisators mit zwei gegeneinander um einen Torsionswinkel gegeneinander mittels eines zwischen diesen angeordneten Drehantriebs relativ verdrehbaren Stabilisatorteilen vor, ein Verhältnis des Torsionswinkels zu einer einem aufgewendeten Drehmoment des Drehantriebs äquivalenten Größe zu ermitteln und eine Überbeanspruchung festzustellen, wenn das Verhältnis außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt.

Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen eignen sich als äquivalente Größen alle Größen, aus denen das zwischen den Stabilisatorteilen wirksame, von dem Drehantrieb zur Verdrehung der Stabilisatorteile um einen zur Wankstabilisierung des Kraftfahrzeugs notwendigen Torsionswinkel aufzuwendende Drehmoment abgeleitet, abgeschätzt oder ermittelt werden kann. Beispielsweise kann äquivalente Größe mittels eines das Drehmoment des Drehantriebs erfassenden Drehmomentsensors ermittelt werden. Ein derartiger Drehmomentsensor kann in den Drehantrieb integriert sein.

In vorteilhafter Weise kann auf weitere Bauteile im Wankstabilisator verzichtet werden, wenn das Drehmoment indirekt unter Ableitung aus bereits vorhandenen Signalen und Größen bereits vorhandener Einrichtungen wie bei- spielsweise Sensoren ermittelt wird. Beispielsweise kann die äquivalente Größe bei einem hydraulischen Drehantrieb, der das Drehmoment durch Aufbau eines Drucks wie Betriebsdrucks bereitstellt, durch die Auswertung des Drucks bei einem zwischen den Stabilisatorteilen eingestellten Torsionswinkel bereitgestellt werden. Der Druck kann hierbei mittels der Signale eines in einen hydraulischen Kreislauf des Drehantriebs integrierten Drucksensors erfasst werden.

Bei Verwendung eines elektromechanischen Drehantriebs kann die äquivalente Größe zur Ermittlung des Drehmoments mittels zumindest einer elektrischen Größe des Drehantriebs, beispielsweise eines Stroms wie Betriebs- Stroms, einer Spannung, eines Spannungsabfalls, einer elektrischen Leistung, einer Pulsweite eines pulsweitengesteuerten Elektromotors des Drehantriebs und/oder dergleichen bei eingestelltem Torsionswinkel gebildet wer- den.

Weiterhin kann die äquivalente Größe aufgrund eines Zusannnnenhangs der Abstützkräfte des Wankstabilisators an der Fahrzeugkarosserie erfolgen. Hierzu kann die äquivalente Größe mittels eines an der Abstützung des Wankstabilisators an der Fahrzeugkarosserie angeordneten, Abstützkräfte des Wankstabilisators gegenüber der Fahrzeugkarosserie erfassenden Kraftsensors ermittelt werden.

Weiterhin kann in dem Kraftfahrzeug mit dem Wankstabilisator aus übergreifenden Daten aus Sensoren und Einrichtungen ein Fahrzeugmodell gebildet sein. Hierzu können im Kraftfahrzeug vorhandene Steuergeräte zur Steuerung einzelner Aggregate und Einrichtungen, beispielsweise zur Steuerung des Motors, des Getriebes, des Fahrwerks und dergleichen über ein Netzwerk wie CAN-Bus mit einander kommunizieren und beispielsweise Daten mittels Sensoren gewonnenen Betriebszuständen und dergleichen, so dass ein Fahrzeugmodell in einer Recheneinheit eines oder mehrerer Steuergeräte abgebildet werden kann. Aufgrund dieser Daten kann in dem Fahrzeugmodell das Drehmoment des Drehantriebs bei vorgegebenem Torsionswinkel abgebildet werden und dem vorgeschlagenen Verfahren als äquivalente Größe zur Verfügung gestellt werden. Alternativ können anhand des Fahr- zeugmodells aus Betriebsgrößen und Sensoren des Fahrzeugmodells Abstützkräfte des Wankstabilisators gegenüber der Fahrzeugkarosserie ermittelt werden, wobei die ermittelten Abstützkräfte die äquivalente Größe bilden können.

Das Verfahren wird bevorzugt in einem Steuergerät zur Steuerung des Wankstabilisators oder in einer übergeordneten Steuereinrichtung, beispielsweise in einer Fahrwerksteuerung durchgeführt. Aus dem Drehmoment und dem Torsionswinkel wird dabei bevorzugt eine Torsionskennlinie mit einer von dieser parallel beabstandeten Toleranzkennlinie mit verringerten Drehmomenten gebildet. Bei Unterschreiten der Drehmomente bei diesen zugeordneten Torsionswinkeln wird eine Überbeanspruchung festgestellt. Die Toleranzkennlinie ist bevorzugt als Gerade des Drehmoments gegen den Torsionswinkel ausgebildet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Torsionswinkel zur Ermittlung der Überbeanspruchung mittels eines an den Enden der Stabilisatorteile ermittelten externen Torsionswinkels abzüglich eines internen Torsionswinkels des Drehantriebs ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich zu einer drehmomentabhängigen Ermittlung der Überbeanspruchung kann eine Überschreitung des Torsionswinkels über einen maximalen, beispielsweise von einer Bauraumsituation des Wankstabilisators vorgegebenen Torsionswinkel erfolgen. Eine Überschreitung des maximalen Torsionswinkels ist dabei nur möglich, wenn beispielsweise das Gehäuse des Drehantriebs oder zumindest einer der Stabilisatorteile wie -arme plastisch verformt oder gebrochen ist.

Weiterhin kann die Art der Überbeanspruchung mittels des Verfahrens ermittelt werden, indem bei einem Drehmoment bei vorgegebenem Torsionswinkel unterhalb einer ersten Schwelle eine plastische Verformung zumindest eines Stabilisatorteils festgestellt wird. Hierbei ist über den eingestellten Torsionswinkel ein vermindertes Drehmoment notwendig, das aber einer Verdrehung der Stabilisatorteile gegeneinander noch aufwendet. Fällt das aufzuwendende Drehmoment unter eine zweite, gegenüber der ersten Schwelle weiter verringerte Schwelle, wird ein Bruch zumindest eines Stabilisatorteils, beider Stabilisatorteile und/oder des Gehäuses des Drehantriebs festgestellt. Hierbei entsprechen die aufzuwendenden Drehmomente im Wesentlichen Reibungskräften des Wankstabilisators. Eine Abstützung des Torsionswinkels zwischen beiden Radträgern findet dabei nicht mehr statt. Kurze Beschreibung der Figur

Das vorgeschlagene Verfahren wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt das aufzuwendende Drehmoment bei einem zwischen zwei Stabilisatorteilen wie Stabilisatorarmen eingestellten Torsionswinkel. Ausführliche Beschreibung der Figur

Die Figur zeigt das Diagramm 1 mit dem von einem Drehantrieb eines Wankstabilisators zur Einstellung des Torsionswinkels Φ von Stabilisatortei- len wie Torsionsfedern, Stabil isatorarmen und dergleichen aufzuwendenden Drehmoment M. Die als Gerade dargestellte Torsionswinkelkennlinie 2 stellt dabei den Zusammenhang des störungsfrei arbeitenden Wankstabilisators zwischen Drehmoment M und Torsionswinkel Φ her. Mit zunehmender Ver- drehung der Stabilisatorarme steigt hierbei das von dem Drehantrieb aufzubringende Drehmoment M. Der Torsionswinkel Φ ist als effektiver Torsionswinkel Φ aus der Differenz <t> _mtem - Φ des internen Torsionswinkels Φ und des externen Torsionswinkels Φ _βχ ι _βΓη gebildet. Hierbei bedeutet der interne Torsionswinkel Φ die Winkelverdrehung der Bauteile des Drehan- triebs und der externe Torsionswinkel Φ _βχ ι den Verdrehwinkel der Enden der Stabilisatorarme. Aufgrund von Alterung, Verschleiß und Fertigungsstreuungen resultiert neben der Torsionswinkelkennlinie 2 die bei entsprechenden Torsionswinkeln Φ mit vermindertem Drehmoment M - hier parallel - verlaufende Toleranzkennlinie 3, welche das noch zulässige Verhalten des Wankstabilisators zeigt. Liegen die über die eingestellten Torsionswinkel Φ, bis zum maximalen Torsionswinkel _max aufzubringenden Drehmomente M zwischen den regulären Momenten M _n und den Toleranzmomenten M _t , wird ein störungsfreier Betrieb des Wankstabilisators festgestellt. Hierbei ist aufgrund von Reibung und dergleichen das Grundmoment M _g von dem Drehan- trieb aufzubringen. Um bei kleinen Torsionswinkeln Φ Fehlfeststellungen einer Überbeanspruchung des Wankstabilisators zu verhindern, wird das Verfahren zur Erkennung einer Überbeanspruchung erst bei Torsionswinkeln Φ, beispielsweise bei den Torsionswinkel Φ, überschreitenden Torsionswinkeln Φ gestartet, bei denen signifikant über dem Grundmoment M _g aufzuwendende Drehmomente M notwendig sind. Liegen die aufzubringenden Drehmomente M bis zum maximalen Torsionswinkel _max unterhalb der Toleranzkennlinie 3, die hier als Schwelle M _s vorgesehen ist, wird eine Überbeanspruchung des Wankstabilisators beispielsweise eine plastische Verformung oder ein Bruch festgestellt und beispiels- weise das Kraftfahrzeug stillgelegt, eine maximale Fahrgeschwindigkeit festgelegt (limp-home) oder eine andere Maßnahme ergriffen, um die Insassen vor einer Gefährdungssituation durch das Kraftfahrzeug zu schützen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Überbeanspruchung auch festgestellt werden, wenn ein Torsionswinkel Φ größer als der maximale Torsionswinkel Γ _Π3Χ eingestellt werden kann, da derartige Torsionswinkel außerhalb der Spezifikation des Wankstabilisators liegen und damit eine plastische Verfor- mung oder ein Bruch von Bauteilen des Wankstabilisators vorliegen müssen.

Bezugszeichenliste

1 Diagramm

2 Torsionswinkelkennlinie

3 Toleranzkennlinie

M Drehmoment

Mg Grundmoment

M _n reguläres Moment

M _s Schwelle

M _t Toleranzmoment

Φ Torsionswinkel

^extern externer Torsionswinkel

Φ Intern interner Torsionswinkel

ΦηΊ8χ maximaler Torsionswinkel

Φί Torsionswinkel