DE19804003C2 - Elektronische Aufhängungsregelung für Fahrzeuge - Google Patents
Elektronische Aufhängungsregelung für FahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Dämpfung von Radaufhängungen eines
Fahrzeugs.
Im allgemeinen verfügen Fahrzeuge über Radaufhängungen, die
die Fahrzeugkarosserie gegen die Fahrbahn abstützen, so
dass Rollkräfte, Schwingungen und Stöße, wie sie von einer
Straßenoberfläche übertragen werden,
nicht unmittelbar auf die Karosserie wirken, um dadurch die
Fahrzeugladung zu schützen und den Fahrkomfort und die Fahrstabilität
zu verbessern.
Außerdem ist die Radaufhängung so konzipiert und aufgebaut,
dass sie auf die Räder wirkende Bremskräfte wirkungsvoll auf
das Fahrzeug überträgt, wenn das Fahrzeug gebremst
wird, Zentrifugalkräfte aufgefangen werden, wie sie auftre
ten, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt, und eine genaue
Einstellung der Räder erzielt wird. Außerdem muss eine
Aufhängung für flexible Bewegung nach oben und unten sor
gen, um Stoßkräfte abzufangen, wie sie von einer Straßen
oberfläche übertragen werden, und es müssen auch
starke Horizontalkräfte übertragen werden, damit die durch
die Antriebsräder erzeugte Antriebskraft und Bremskräfte so
wie Zentrifugalkräfte bei Kurvenfahrt übertragen werden kön
nen.
Bei einer Radaufhängung werden die Dämpfungskräfte eines vari
ablen Dämpfers abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, einem
Bremsvorgang oder einem Beschleunigungsvorgang sowie abhängig von Eigenschaften der Straßenoberfläche geändert.
Die Dämpfungskraft eines variablen Dämpfers
wird durch Betreiben eines Motors eingestellt. D. h., dass
ein variabler Dämpfer eine Einstellstange aufweist, die
durch den Motor als Stellglied verdreht werden kann, damit der Ölströ
mungspfad geändert wird, wodurch sich die Dämpfungskraft än
dert. Fig. 1 veranschaulicht ein Fahrzeug, das mit einem herkömmlichen,
elektronischen Steuersystem zum Einstellen der Dämpfung einer Fahr
zeugaufhängung versehen ist.
Eine Steuerung 7 bei diesem herkömmlichen System weist einen Vertikal
beschleunigungs-Sensor 1 zum Erfassen einer Beschleunigung nach oben
und unten, einen Fahrgeschwindigkeitssensor 2 zum Erfassen der Fahr
geschwindigkeit, eine Bremsschalter 3 zum Erfassen eines Bremsvor
gangs am Fahrzeug, einen Modusauswählschalter 5 zum Ändern des
Einstellmodus sowie einen Lenkwinkelsensor 6 zum Erfassen der Lenk
winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf. Der Fahrzustand des
Fahrzeugs wird dadurch beurteilt, dass Erfassungssignale von den Senso
ren und dem
Schalter 1 bis 6 erfasst werden, und dann wird ein im oberen
Teil eines Dämpfers angeordneter Motor als elektronisches Stellglied 8
abhängig vom Beurteilungsergebnis angetrieben, wobei der Öl
strömungsweg durch die Drehung der von dem Stellglied 8 angetriebenen Einstellstange geändert
wird. Dadurch werden die Dämpfungskräfte an den vier Rad
dämpfern auf einen harten Modus, einen mittleren Modus oder
einen weichen Modus eingestellt.
Bei einer herkömmlichen Fahrzeugaufhängung wird das Stellglied abhän
gig vom Fahrzustand gemäß sechs Einstellmodi eingestellt.
Erstens ist eine Antistoßeinstellung darauf gerichtet, den Betriebszu
stand eines Stoßdämpfers oder den Zustand einer un
gleichmäßigen Straße zu erfassen. Der Einstellzustand der Dämpfer wird
nach t1 Sekunden auf den ursprünglichen Zustand zurückge
stellt, wenn er in einem Zustand, bei dem die Geschwindig
keit des Fahrzeugs über V1 km/h lag, durch Erfassen des Betriebszu
stands eines Stoßdämpfers oder des Straßenzustands auf einen mittleren Zustand umgeschaltet war,
wobei die Größe der Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs im
Massezentrum (Konsolenkasten) des Fahrzeugs über G1 g lag.
Zweitens wird bei einer Antischwankeinstellung der Einstell
zustand der Dämpfer des Fahrzeugs auf einen harten Zustand geschaltet,
wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter V2 km/h liegt,
um die Bewegung des Fahrzeugs zu verringern, wenn ein Fahr
gast ein- oder aussteigt, wenn das Fahrzeug steht oder wenn
das Fahrzeug beladen oder ent
laden wird, und er wird auf den ursprünglichen Zustand zu
rückgeschaltet, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs für
t2 Sekunden über V21 km/h lag.
Drittens wird in einem Schnellfahrzustand, wenn näm
lich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, der Einstellzustand
der Dämpfer auf einen mittleren Zustand umgeschaltet, um
Fahrstabilität des Fahrzeugs zu erzielen, wenn die Fahrge
schwindigkeit für mehr als t2 Sekunden über V3 km/h lag, und
von diesem Einstellzustand wird auf den ursprünglichen zu
rückgeschaltet, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter
V31 km/h fällt.
Viertens wird das Stellglied für eine Antiheckabsenk-Ein
stellung in den mittleren Einstellzustand umgeschaltet, wenn
die Fahrgeschwindigkeit unter V4 km/h liegt und der Drossel
klappenwinkel über Θ4° liegt, um die Auf- und Abwärtsbewe
gungen des Fahrzeugs zu minimieren, wobei der Einstellzu
stand auf den mittleren oder harten Zustand zurückgestellt
wird, wenn t4 Sekunden verstrichen sind oder wenn die Fahr
geschwindigkeit über V41 km/h liegt.
Fünftens wird für eine Antibugabsenk-Einstellung, die dar
auf ausgerichtet ist, die Abwärtsbewegung des Fahrzeugs beim
Bremsen in den Modi mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit
zu minimieren, dann, wenn der Bremsschalter bei einem Bremsvorgang
eingeschaltet wird und die Fahrgeschwindigkeit über
V5 km/h liegt, das Stellglied des Dämpfers in den harten Modus umgeschaltet,
und es wird auf den mittleren oder harten Modus umgeschal
tet, wenn t5 Sekunden ab dem Zeitpunkt verstrichen sind, zu
dem die obengenannten Bedingungen nicht mehr erfüllt sind.
Schließlich wird bei einer Antiroll-Einstellung zum Gewähr
leisten von Stabilität des Fahrzeugs beim Lenken desselben dann,
wenn die Fahrgeschwindigkeit über V6 km/h beträgt und die
Lenkwinkelgeschwindigkeiten über Θ61°/s, Θ62°/s, Θ63°/s,
Θ64°/s liegen, während die Fahrgeschwindigkeiten V61 km/h,
V62 km/h, V63 km/h bzw. V64 km/h betragen, das Stellglied
auf den harten Modus umgeschaltet, während es in den ur
sprünglichen Zustand zurückgeschaltet wird, wenn die obigen
Bedingungen aufgehoben sind und t6 Sekunden verstrichen
sind.
Jedoch werden bei einer herkömmlichen, elektronischen Aufhän
gungsregelung Eigenschaften der Oberfläche der Straße, auf
der das Fahrzeug fährt, nicht berücksichtigt, und die Dämp
fungskraft des Dämpfers wird gemäß einer vorbestimmten Ein
stelltabelle eingestellt, so dass es unmöglich ist, den
Fahrkomfort zu verbessern. Außerdem wird eine Einstellung
der Dämpfungskraft überflüssigerweise wiederholt ausgeführt,
und es ist unmöglich, das Verhalten der Räder genau zu kon
trollieren.
Daher ist es bei dieser herkömmlichen, elektronischen Aufhän
gungsregelung für Fahrzeuge unmöglich, den Fahrkomfort und
die Fahrstabilität des Fahrzeugs gegenüber
einem von Hand eingestellten Dämpfersystem zu verbessern.
Aus der DE 35 18 503 C1 ist bereits eine Vorrichtung zur rechnergestütz
ten, fahrbahnabhängigen Steuerung von Dämpfern einer Fahrzeugfede
rung bekannt, bei der ein Steuersystem Signale von einem Beschleuni
gungssensor, der die Vertikalbeschleunigung einer Achse bzw. eines Ra
des mißt, sowie von einem die Aufbaubeschleunigung messenden Beschleu
nigungssensor erhält. Aus diesen Signalen lassen sich die Höhen von
Fahrbahnunebenheiten rechnerisch bestimmen. Das Steuersystem steu
ert dann die Dämpfer in Abhängigkeit von den so ermittelten Höhen der
Fahrbahnunebenheiten so wie in Abhängigkeit davon, in wieweit diese
Fahrbahnunebenheiten die Achsen bzw. Räder und/oder den Aufbau zu
Schwingungen mit den jeweiligen Resonanzfrequenzen anregen.
Aus dem Artikel "Adaptives Dämpfungs-System "ADS" zur Fahrbahn-
und fahrzustandsabhängigen Steuerung von Dämpfern einer Fahrzeugfe
derung" von W. Klinkner (VDI-Bericht Nr. 778, Seite 323 bis 356, VDI-Ver
lag, 1989) ist ein Verfahren zur Steuerung von Dämpfern einer Fahrzeug
aufhängung bekannt, bei dem aus Beschleunigungssignalen für die Räder
bzw. Achsen und den Fahrzeugaufbau ein Wert für den Straßenzustand
bzw. die Unebenheit der Straße ermittelt wird, der angibt, ob die Straße im allgemeinen
schlecht oder gut ist, sowie ein Welligkeitsmaß, das anzeigt, ob die
Straße überwiegend lange oder kurze Wellen beeinhaltet.
Aus den Werten für die Unebenheit und Welligkeit der Straße wird eine
komfortorientierte Einstellung der Dämpfer über Kennfelder ermittelt,
während gleichzeitig eine sicherheitsorientierte Ermittlung der Dämp
fung stattfindet, bei der entsprechend einem durch Querbeschleunigung
und Längsbeschleunigung bestimmten Fahrzustand die Dämpfereinstel
lung mit Hilfe von Kennfeldern festgelegt wird. Zur Einstellung der Dämp
fer der einzelnen Räder wird dann die härtere der beiden ermittelten
Dämpfereinstellungen ausgewählt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs ge
nannten Art so weiterzubilden, daß die Dämpfungskraft eines variablen
Dämpfers in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Straße, auf der ein
Fahrzeug fährt, so eingestellt wird, daß Fahrkomfort und Fahrstabilität
weiter verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteil
hafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, das mit einem her
kömmlichen, elektronischen Steuersystem zum Einstellen der Dämpfung
einer Fahrzeugaufhängung versehen ist,
Fig. 2A ein Blockdiagramm eines elektronischen Steuersystems zum Ein
stellen der Dämpfung einer Fahrzeugaufhängung gemäß einem Ausfüh
gungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2B eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, das mit einem erfin
dungsgemäßen, elektronischen Steuersystem versehen ist,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung des erfindungsgemäßen
Steuersystems,
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Niederfrequenz-Berechnungseinheit der
Steuerschaltung nach Fig. 3,
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Hochfrequenz-Berechnungseinheit der
Steuerschaltung nach Fig. 3 und
Fig. 6 ein Kennfelddiagramm zur Dämpfereinstellung auf der Grundlage
eines Verhältnisses der Leistungen der nieder- und hochfrequenten
Komponenten von Straßenoberflächeneigenschaften sowie auf der Grund
lage einer zeitbezogenen Leistung einer derartigen Komponente gemäß der
Erfindung.
Wie es in Fig. 2A dargestellt ist, umfaßt ein elektronisches Steuersystem
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
einen Vertikalbeschleunigungs-Sensor 111
zum Erfassen von Beschleunigungen nach oben, unten, links
und rechts eines Fahrzeugs, einen Fahrzeugrahmen-Vertikalbe
schleunigungs-Sensor 112 zum Erfassen einer Beschleunigung
des Fahrzeugrahmens in vertikaler Richtung, einen Fahrge
schwindigkeitssensor 113 zum Erfassen der Fahrgeschwindig
keit, einen Bremsschalter 115 zum Erfassen des Bremszu
stands, wenn ein Bremsvorgang des Fahrzeugs ausgeführt wird,
einen TPS (Drosselklappen-Positionssensor) 115 zum Erfassen
des Drosselklappen-Öffnungswinkels, einen Modusauswählschal
ter 116 zum Ändern des Einstellmodus, eine Steuerung 200 zum
Empfangen von Mess- und Schaltsignalen von den Sensoren und
den Schaltern 111 bis 116 und zum Ausgeben eines Stellglied-
Treibersignals zum geeigneten Einstellen der Dämpfungskraft
eines variablen Dämpfers an jedem Rad des Fahrzeugs sowie
einen variablen Dämpfer mit Stellglied 300 an jedem Rad, der
abhängig vom Treibersignal durch die Steuerung 200 betrieben
wird.
Der variable Dämpfer mit Stellglied 300 umfasst einen konti
nuierlich einstellbaren. Dämpfer und ein mehrstufiges, elek
tronisches Stellglied. Die Dämpfungskraft des kontinuierlich
einstellbaren Dämpfers wird vom im oberen Teil des Dämpfers
angeordneten, elektronischen Stellglied eingestellt, das eine
Einstellstange des Dämpfers verdreht, um dadurch die Größe
eines Ölflusspfads zu ändern und die Dämpfungskraft am Dämp
fer eines jeweiligen von vier Rädern einzustellen.
Außerdem sind die Sensoren und der Schalter bei dem erfindungsgemäßen
Steuersystem so am Fahrzeug angebracht, wie es in Fig. 2B veranschau
licht ist.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt die Steuerung 200 eine Straßeno
berflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210 zum Berechnen eines
Maßes für Straßenoberflächen-Eigenschaften, im folgenden auch Stra
ßenoberflächensignal genannt, unter
Verwendung von Beschleunigungssignalen, wie sie vom Verti
kalbeschleunigungs-Sensor 111 und vom Fahrzeugrahmen-Verti
kalbeschleunigungs-Sensor 112 erfasst werden, eine Nieder
frequenz-Berechnungseinheit 220 zum Berechnen der Größe einer nieder
frequenten Komponente des Straßenoberflächen-Signals auf Grundlage
des von der Straßenoberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210
berechneten Maßes für Straßenoberflä
chen-Eigenschaften, eine Hochfrequenz-Berechnungseinheit 230
zum Berechnen der Größe einer hochfrequenten Komponente des
genannten Straßenoberflächen-Signals, eine Straßenoberflä
chensignal-Größenberechnungseinheit 240 zum Berechnen der
Größe des genannten Straßenoberflächen-Signals, eine Stra
ßenoberflächensignal-Frequenzverhältnis-Berechnungseinheit
250 zum Berechnen eines Straßenoberflächensignal-Frequenz
verhältnisses auf Grundlage des Verhältnisses zwischen der
jeweiligen Größe der niederfrequenten und der hochfrequenten
Komponente, wie von der Niederfrequenz-Berechnungseinheit
220 und der Hochfrequenz-Berechnungseinheit 230 berechnet,
und eine Dämpferpositions-Berechnungseinheit 260 zum Berech
nen der aktuell geeigneten Dämpferposition auf Grundlage des
genannten Frequenzverhältnisses, der genannten Größe der
hochfrequenten Komponente sowie der Größe des Straßenober
flächen-Signals.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, umfasst die Niederfre
quenz-Berechnungseinheit 220 von Fig. 3 ein Niederfrequenz-
Bandpassfilter 221 zum Durchlassen einer niederfrequenten
Komponente eines Straßenoberflächen-Signals, die einer Reso
nanzfrequenz der Karosserie entspricht, bezogen auf das von der Straßen
oberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210 berechneten Maß für
die Straßenoberflächen-Eigenschaft, und eine Einheit
222 zum zeitbezogenen Berechnen der Leistung der niederfre
quenten Komponente des Straßenoberflächen-Signals, wie vom
Niederfrequenz-Bandpassfilter 222 durchgelassen.
Fig. 5 veranschaulicht die Hochfrequenz-Berechnungseinheit
230 von Fig. 3. Wie hier dargestellt, umfasst diese Hochfre
quenz-Berechnungseinheit 230 ein Hochfrequenz-Bandpassfilter
231 zum Durchlassen einer hochfrequenten Komponente eines
Straßenoberflächen-Signals, entsprechend einer Resonanzfre
quenz der Karosserie, auf der Grundlage des von der Straßenoberflächen
eigenschaften-Berechnungseinheit 210 berechneten Maßes für Straßeno
berflächen-Eigenschaften und eine Einheit zum zeit
bezogenen Berechnen der Leistung der hochfrequenten Kompo
nente des durch das Hochfrequenz-Bandpassfilter 231 durchge
lassenen Straßenoberflächen-Signals.
Nun wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die bei
gefügten Zeichnungen erläutert.
Als erstes wird, innerhalb des Resonanzbands eines Fahr
zeugs, das Rollen der Karosserie mittels eines Resonanz-
Einstellvorgangs eingestellt, während in einem Fahrkomfort
band der Fahrkomfort durch Verringern der Dämpfungskraft
des Dämpfers erhöht wird. Bei der Resonanzfrequenz des Fahr
zeugrahmens wird diese Resonanz dadurch verhindert, dass die
Dämpfungskraft erhöht wird, um so für Lenkstabilität des
Fahrzeugs zu sorgen. Die obengenannte Fahrkomfort-Einstell
logik wird nun detaillierter erläutert.
Die Straßenoberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210 berech
net ein Maß für die Eigenschaften der Oberfläche der Straße, auf
der das Fahrzeug fährt, unter Verwendung der Beschleunigung,
wie sie vom im oberen Teil des Dämpfers der Karosserie ange
ordneten Vertikalbeschleunigungs-Sensor 111 erfasst wird,
sowie der Beschleunigung, wie sie vom am vertikalen, unteren Arm des
Rahmens angebrachten Vertikalbeschleunigungs-Sensor 112 erfasst
wird.
Die vom Vertikalbeschleunigungs-Sensor 111 erfasste Be
schleunigung sowie die vom Fahrzeugrahmen-Vertikalbeschleu
nigungs-Sensor 112 erfasste Vertikalbeschleunigung werden
durch das Hochfrequenz-Bandpassfilter verarbeitet, und dann
werden die Vertikalbeschleunigung ah s der Karosserie und die
Beschleunigung ah u des Fahrzeugrahmens erhalten.
Dabei ist die Gleichung des Hochfrequenz-Bandpassfilters zum Ermitteln
der Vertikalbeschleunigung der Karosserie die folgende:
ah s(s)/as(s) = S2/(S2 + 2ξ1ω1S + ω2 1) (1),
wobei S ein Laplace-Transformator, w1 eine Grenzfrequenz und ξ1 ein
Dämpfungscoeffizient des Hochfrequenzbandpaßfilters ist.
Die durch die folgende Gleichung (2) gefilterte Karosserie-Vertikalbe
schleunigung ah s und die Fahrzeugrahmen-Vertikalbeschleunigung ah u
sowie das Fahrzeugrahmen-Beschleunigungssignal werden doppelt inte
griet, um so die Vertikalauslenkung du des Fahrzeugrahmens zu berech
nen.
Dabei ist die Gleichung des Hochfrequenzbandpassfilters zum Ermitteln
der Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugrahmens die folgende:
ah u(s)/au(s) = S2/(S2 + 2ξ2ω2S + ω2 2) (2),
wobei S ein Laplace-Transformator, ω2 eine Grenzfrequenz und ξ2 ein
Dämpfungskoeffizient des Hochfrequenzbandpassfilters ist.
Die Gleichung (2) betrifft eine Filtergleichung des Integrierers, und dieser
Integrierer, der auf einem Hochfrequenz-Durchlaßintegrierer zum Be
rechnen der Auslenkung des Fahrzeugrahmens beruht, entfernt ein
Signal, dessen Wert unter einer auf der Beschleunigung beruhenden, ein
gestellten Frequenz liegt, und er berechnet die Vertikalgeschwindigkeit
und die Vertikalauslenkung in einem vom Designer gewünschten Fre
quenzband.
Danach werden das Maß der Straßenoberflächen-Eigenschaften r(t) auf
Grundlage der gefilterten Karosserie-Vertikalbeschleunigung
ah s und der Fahrzeugrahmen-Vertikalbeschleunigung ah u sowie
der Vertikalauslenkung du des Fahrzeugrahmens durch die fol
gende Gleichung (3) berechnet:
r(t) = c1 × ah s + c2 × ah u + c3 × du(t) (3),
wobei C1, C2 und C3 Konstanten sind.
D. h., dass die Straßenoberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210
ein Maß für die Eigenschaften der Oberfläche der Straße berechnet, auf
der das Fahrzeug aktuell fährt.
Danach berechnet die Niederfrequenz-Berechnungseinheit 220
die zeitbezogene Leistung einer niederfrequenten Komponente des Stra
ßenoberflächen-Signals, entsprechend der Resonanz
frequenz der Karosserie, beruhend auf den von der Straßen
oberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210 berechneten
Straßenoberflächen-Eigenschaften.
Das Niederfrequenz-Bandpassfilter 221 lässt ein Signal
durch, dessen Wert unter der durch die Gleichung für dassel
be festgelegten Frequenz liegt, und es beseitigt ein Signal,
dessen Wert über der eingestellten Frequenz liegt:
rl1(s)/r(s) = ω2 3/(S2 + 2ξ3ω3S + ω2 3) (4).
Außerdem berechnet die Einheit 222 zum Berechnen der zeitbe
zogenen Leistung die Leistung des Signals von der Straßen
oberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210, was mittels
der nichtlinearen Filtergleichung (5) erfolgt:
rl2(t) = |rl1(t)|
rl(s)/rl2(s) = 1/(T1S + 1) (5).
Die Hochfrequenz-Berechnungseinheit 230 berechnet die zeit
bezogene Leistung der hochfrequenten Komponente des Straßenoberflächen-Signals
entsprechend einer Resonanzfrequenz des
Fahrzeugrahmens auf Grundlage der von der Straßenoberflä
cheneigenschaften-Berechnungseinheit 210 berechneten Stra
ßenoberflächen-Eigenschaften.
D. h., dass die Hochfrequenz-Berechnungseinheit 230 die
zeitbezogene Leistung aus den durch das Hochfrequenz-Band
passfilter 231 gelaufenen Signalen berechnet, um so die
Leistung der hochfrequenten Signale zu berechnen, die dem
Resonanzband des Fahrzeugrahmens entsprechen.
Das Hochfrequenz-Bandpassfilter 231 lässt aufgrund seiner
Gleichung nur das Signal zum Resonanzband des Fahrzeugrah
mens durch, während es das Signal zum Resonanzband der Ka
rosserie entfernt:
rhl(s)/r(s) = S2/(S2 + 2ξ4ω4S + ω2 4) (6).
Die Einheit 232 zum Berechnen der zeitbezogenen Leistung im
Resonanzband des Fahrzeugrahmens berechnet diese Leistung
mittels der folgenden Gleichung:
rh2(t) = |rh1(t)|
rh(s)/rh2(s) = 1/(T2S + 1) (7).
Die Hochfrequenz-Berechnungseinheit 230 berechnet die Größe
der hochfrequenten Komponente, die der Größe der Resonanz
des Fahrzeugrahmens entspricht, auf Grundlage der Leistung h
einer hochfrequenten Komponente, die dem Resonanzband des
Fahrzeugrahmens entspricht.
Außerdem berechnet die Straßenoberflächensignal-Größenbe
rechnungseinheit 240 die zeitbezogene Leistung des von der
Straßenoberflächeneigenschaften-Berechnungseinheit 210 berechneten
Straßenoberflächen-Signals durch die folgende
Gleichung (8):
ra1(t) = |r(t)|
le(s)/ra1(s) = 1/(T3S + 1) (8).
Daher berechnet die Straßenoberflächensignal-Größenberechnungsein
heit 240 die zeitbezogene Leistung le des Straßenoberflächensignals der
Straße, auf der ein Fahrzeug fährt.
Nachdem die Größe der niederfrequenten Komponente des Stra
ßenoberflächen-Signals, die Größe der hochfrequenten Komponente so
wie die zeitbezogene Leistung le des Straßenoberflächen-Signals berech
net wurden, berechnet die Straßenoberflächensignal-Verhält
nisberechnungseinheit 250 das Verhältnis aus der Resonanz
frequenz der Karosserie und der Komponente des Resonanzfrequenzban
des des Fahrzeugrahmens aus dem Straßenoberflächensignals der Stra
ße, auf der das Fahrzeug fährt.
D. h., dass das Verhältnis aus den Frequenzen des Straßen
oberflächen-Signals als Verhältnis aus der Resonanzfrequenz
der Karosserie zur Komponente des Resonanzfrequenzbands des
Fahrzeugrahmens im Straßenoberflächen-Signal definiert ist,
wobei die Größe r1 der niederfrequenten Komponente des Stra
ßenoberflächen-Signals durch die Größe rh der hochfrequenten
Komponente des Straßenoberflächen-Signals geteilt wird, wie
dies in der folgenden Gleichung (9) dargestellt ist, um so
das Verhältnis ω betreffend die Frequenzen des Straßenober
flächen-Signals zu berechnen.
ω(t) = rl(t)/rh(t) (9).
Die Dämpferpositions-Berechnungseinheit 260 berechnet die
aktuell geeignete Dämpferposition auf Grundlage des von der
Straßenoberflächensignal-Frequenzverhältnis-Berechnungsein
heit 250 erhaltenen Straßenoberflächensignal-Verhältnisses
der Größe der hochfrequenten Komponente des Maßes der Straßenoberflä
chen-Eigenschaften, wie von der Hochfrequenz-Berechnungsein
heit 230 berechnet, sowie der zeitbezogenen Leistung le des Straßenober
flächen-Signals, wie von der Straßenoberflächensignal-größenberech
nungseinheit 240 berechnet.
Dabei ist die Position des Dämpfers abhängig vom Straßenoberflächen
signal-Frequenzverhältnis und abhängig von der zeitbezogenen Leistung
le des Straßenoberflächensignals in Fig. 6 dargestellt.
D. h., dass die Dämpferpositions-Berechnungseinheit 260 ge
mäß der folgenden Gleichung (10) den Zustand des Dämpfers
als harten Zustand einstellt, wenn das Straßenoberflächen
signal-Frequenzverhältnis ω und die zeitbezogene Leistung le des Stra
ßenoberflächensignals über W2 bzw. R2 liegen, während dann, wenn das
Verhältnis und die Größe zwischen W2 und W1 bzw. R2 und R1 liegen, der
Zustand des Dämpfers in den mittleren Zustand umgeschaltet wird, der ei
ner mittleren Dämpfungskraft entspricht, wobei schließlich dann, wenn
das Verhältnis und die zeitbezogene Leistung le unter W1 bzw. R1 liegen,
der Zustand des Dämpfers in einen weichen Zustand umgeschaltet wird, bei
dem die Dämpfungskraft niedrig ist:
f1(ω, le) = (le - h1) + ω × (h1/ω1)
f2(ω, le) = (le - h2) + ω × (h2/ω2) (10).
Außerdem wird, wenn die Größe der hochfrequenten Komponente
des Straßenoberflächen-Signals, wie von der Hochfrequenz-Be
rechnungseinheit 230 erhalten, größer als r1 ist, wie es in
der folgenden Gleichung (11) angegeben ist, der aktuelle
Zustand des Dämpfers in einen harten Zustand geschaltet, in
dem die Dämpfungskraft hoch ist, während dann, wenn die Grö
ße kleiner als r1 ist, der aktuelle Dämpferzustand in einen
weichen Zustand umgeschaltet wird, in dem die Dämpfungskraft
niedrig ist.
D. h., dass dann, wenn die Größe der hochfrequenten Kompo
nente des Straßenoberflächen-Signals einen vorbestimmten Pe
gel überschreitet, Resonanz des Fahrzeugrahmens erkannt wird
und die aktuelle Dämpfungskraft für das Fahrzeug erhöht
wird, wodurch die Resonanz verhindert wird, was für Lenksta
bilität sorgt. Wenn die Größe der hochfrequenten Komponente
unter einem vorbestimmten Pegel liegt, wird die Dämpfungs
kraft verringert, um so für guten Fahrkomfort zu sorgen.
Wenn R ≦ r1
Dämpfer → weich
Dämpfer → weich
andernfalls
Dämpfer → hart (11).
Dämpfer → hart (11).
Wie oben beschrieben, werden bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Einstellen einer Fahrzeugaufhängung Eigenschaf
ten der Oberfläche, auf der ein Fahrzeug fährt, unter Ver
wendung eines Vertikalbeschleunigungs-Sensors, der im oberen
Teil eines Dämpfers angebracht ist, und eines Fahrzeugrah
men-Vertikalbeschleunigungs-Sensors, der am Fahrzeugrahmen
angebracht ist, erkannt, und die optimale Dämpfungskraft
wird abhängig von einer Dämpfereinstellkarte auf Grundlage
des Straßenoberflächensignal-Frequenzverhältnisses, der
zeitbezogenen Leistung le des Straßenoberflächensignals und der Größe
der hochfrequenten Komponente des Straßenoberflächen-Signals ausge
wählt, um so ein Rollen des Fahrzeugs zu minimieren und die Lenkstabili
tät des Fahrzeugs zu verbessern, wobei es auch möglich ist, den Fahrkom
fort zu verbessern.
Claims (7)
1. Verfahren zum Einstellen der Dämpfung von Radaufhängungen eines Fahrzeugs
mit folgenden Schritten:
- - Ermitteln eines Maßes (r(t)) für Straßenoberflächen-Eigenschaften aus
den Werten einer gefilterten Vertikalbeschleunigung (ah s) einer Fahrzeug
karosserie und aus einer gefilterten Vertikalbeschleunigung (ah u) eines un
teren Lenkers der Radaufhängung mittels einer Berechnungseinheit
(210), die gemäß der folgenden Gleichung (3) arbeitet:
r(t) = c1.ah s + c2.ah u + c3.du(t) (3),
wobei c1, c2 und c3 Koeffizienten sind und du(t) die durch doppelte Inte gration bestimmte Vertikalauslenkung des unteren Lenkers darstellt, - - Ermitteln jeweils eines Maßes (rl(t)) bzw. (rh(t)) für eine zeitbezogene Lei stung einer niederfrequenten bzw. einer hochfrequenten Komponente des Maßes (r(t)) der Straßenoberflächeneigenschaften,
- - Ermitteln eines Verhältnisses (ω(t)) der Leistungen (rl(t)) bzw. (rh(t)) der nie
derfrequenten und der hochfrequenten Komponente gemäß der folgenden
Gleichung:
ω(t) = rl(t)/rh(t) (9), - - Ermitteln einer zeitbezogenen Leistung (le(s)) aus dem Maß (r(t)) für die
Straßenoberflächeneigenschaften gemäß der folgenden Gleichung:
le(s)/ra1(s) = 1/(T3S + 1) (8)
mit ra1(t) = |r(t) und - - Festlegen einer aktuell geeigneten Dämpferposition in Abhängigkeit vom Verhältnis (ω(t)) und von der zeitbezogenen Leistung (le(s)).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nie
derfrequente Komponente (rl(t)) des Maßes (r(t)) der Straßenoberflächeneigen
schaften bei einer Resonanzfrequenz der Fahrzeugkarosserie bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Maß (rl(t)) für die zeitbezogene Leistung der niederfrequenten Komponente
des Maßes (r(t)) der Straßenoberflächeneigenschaften gemäß den folgenden
Gleichungen berechnet wird:
rl1(s)/r(s) = ω2 3/(S2 + 2ξ3ω3S + ω2 3) (4),
rl(s)/rl2(s) = 1/(T1S + 1) (5)
mit rl2(t) = |rl1(t)|.
rl1(s)/r(s) = ω2 3/(S2 + 2ξ3ω3S + ω2 3) (4),
rl(s)/rl2(s) = 1/(T1S + 1) (5)
mit rl2(t) = |rl1(t)|.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die hochfrequente Komponente (rh(t)) des Maßes (r(t)) der Straßenoberflächenei
genschaften bei einer Resonanzfrequenz der Radaufhängung bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Maß (rh(t)) für die zeitbezogene Leistung der hochfre
quenten Komponente des Maßes (r(t)) der Straßenoberflächeneigenschaften
gemäß den folgenden Gleichungen berechnet wird:
rh1(s)/r(s) = S2/(S2 + 2ξ4ω4S + ω2 4) (6),
rh(s)/rh2(s) = 1/(T2S + 1) (7),
mit rh2(t) = |rh1(t)|.
rh1(s)/r(s) = S2/(S2 + 2ξ4ω4S + ω2 4) (6),
rh(s)/rh2(s) = 1/(T2S + 1) (7),
mit rh2(t) = |rh1(t)|.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die aktuell geeignete Dämpfereinstellung so festgelegt
wird, daß die Dämpfungskraft erhöht wird, wenn das Verhältnis (ω(t))
und/oder die zeitbezogene Leistung (le(s)) jeweils einen vorbestimmten
Wert übersteigen, während die Dämpfungskraft erniedrigt wird, wenn das
Verhältnis (ω(t)) und/oder die zeitbezogene Leistung (le(s)) jeweils unter ei
nen vorbestimmten Wert liegen.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die aktuell geeignete Dämpfereinstellung so festgelegt
wird, daß die Dämpfungskraft erhöht wird, um eine Resonanz des Fahr
zeugchassis zu verhindern, wenn die Größe der hochfrequenten Kompo
nente (rh) einen vorbestimmten Wert übersteigt, während die Dämpfungs
kraft erniedrigt wird, wenn die Größe der hochfrequenten Komponente (rh)
unter einem vorbestimmten Wert liegt.
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DE19804003A1 DE19804003A1 (de) | 1998-11-12 |
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KR100241923B1 (ko) | 2000-03-02 |
DE19804003A1 (de) | 1998-11-12 |
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JPH10315733A (ja) | 1998-12-02 |
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