DE3705508A1

DE3705508A1 - Verfahren zur steuerung der daempfungskraft eines schwingungsdaempfers

Info

Publication number: DE3705508A1
Application number: DE19873705508
Authority: DE
Inventors: Hiromi Inagaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1987-08-27
Also published as: DE3705508C2; GB2186947B; US4773671A; FR2594922B1; GB2186947A; GB8703997D0; FR2594922A1; JPS62194921A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Laufbedingung des Kraftfahrzeugs und dem Zustand der Straße, auf der sich das Kraftfahrzeug bewegt.

Es sind Vorrichtungen bekannt, mit denen sich die Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers automatisch oder manuell einstellen läßt, um den Fahrkomfort und stabile Manövrierbarkeit eines Kraftfahrzeugs, z. B. eines Personenkraftwagens, zu verbessern.

Die japanischen Offenlegungsschriften 60 (1985)-2 03 517 und 60 (1985)-2 09 310 offenbaren Verfahren zur automatischen Steuerung der Dämpfungskraft eines in einem Kraftfahrzeug montierten Schwingungsdämpfers. Es werden hierbei die Laufbedingungen des Kraftfahrzeugs erfaßt, wenn diese sich durch Einflußnahme des Fahrzeuglenkers, z. B. durch Brems- oder Lenkvorgänge, ändert. Die Dämpfungskraft wird in Abhängigkeit von der auf diese Weise erfaßten Laufbedingung gesteuert. Die japanische Offenlegungsschrift 61 (1986)-1 518 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit vom Zustand der Straße, auf der sich das Kraftfahrzeug bewegt, wobei diese Steuerung auf der Basis einer Messung der Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung der Fahrzeugkarosserie und zusätzlich in Abhängigkeit vom Bremsen und von der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.

Diese automatischen Steuerungsysteme wenden verschiedene Mechanismen zur Einstellung der Dämpfungskraft an. Bei einem dieser Einstellmechanismen wird ein in eine hohle Kolbenstange eingesetzter Stab gedreht oder aufwärts und abwärts bewegt und dadurch die Querschnittsfläche einer Öffnung verändert, durch die Arbeitsöl fließt.

Die in den oben erwähnten japanischen Offenlegungsschriften 60 (1985)-2 03 517 und 60 (1985)-2 09 310 offenbarten Verfahren zur Steuerung der Dämpfungskraft haben sich als unbefriedigend herausgestellt, da die Änderung der Dämpfungskraft nicht in Abhängigkeit vom Straßenzustand erfolgt. Das in der japanischen Offenlegungsschrift 61 (1986)-1 518 offenbarte System ist zwar in der Lage, durch die Verwendung eines Sensor zur Erfassung der Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung der Fahrzeugkarosserie in Abhängigkeit vom Zustand der Straße zu steuern, das System erfordert jedoch zahlreiche Sensoren und eine komplizierte Steuerschaltung, da zusätzlich zu der Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung noch die Bremsvorgänge und die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine automatische Steuerung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit von der Laufbedingung eines Kraftfahrzeugs und dem Zustand der Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt, möglich ist und zwar durch eine einfache Anordnung, die nur einen einzigen Sensor zur Erfassung der Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung der Fahrzeugkarosserie verwendet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur veränderbaren Steuerung der Dämpfungskraft eines an einem Kraftfahrzeug montierten Schwingungsdämpfers in wahlweise eine harte, eine normale oder eine weiche Einstellung, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
die Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung der Fahrzeugkarosserie wird mittels eines Sensors erfaßt und mit einem ersten Wert verglichen und es wird ein binäres Impulssignal erzeugt, das für eine Änderung der Beschleunigung kennzeichnend ist,
es wird ein erstes Signal erzeugt, das den Pegel "H" hat, wenn die Impulsdauer des binären Impulssignals wenigstens bei einem vorgeschriebenen Wert liegt, hingegen den Pegel "L", wenn die Impulsdauer des binären Impulssignals kleiner ist als dieser vorgeschriebene Wert,
es wird ein zweites Signal erzeugt, das den Pegel "H" hat, wenn der Absolutwert der genannten Beschleunigung wenigstens bei einem zweiten Wert liegt, hingegen den Pegel "L", wenn der Absolutwert der Beschleunigung kleiner ist als dieser zweite Wert,
die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers wird auf der Basis einer Kombination des ersten und des zweiten Signals selektiv in die harte, die normale oder die weiche Einstellung gebracht.

Im folgenden sei die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen fragmentarischen Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfungskraft, der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines Wählventils des Schwingungsdämpfers von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Wählventils von Fig. 2,

Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Kolbengeschwindigkeit und Dämpfungskraft,

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung,

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in dem zwei von einem Beschleunigungssensor erzeugte Impulssignale dargestellt sind.

Zunächst sei anhand von Fig. 1 bis 3 ein hydraulischer Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungskraft beschrieben. Der Schwingungsdämpfer, der insgesamt mit 1 bezeichnet ist, besitzt ein Bodenrohr 2 und einen in diesem angeordneten Zylinder 3 mit einer Ölkammer 4, die von dem Bodenrohr 2 und dem Zylinder 3 begrenzt ist. Eine hohle Kolbenstange 5 ist von oben durch eine von einer Stangenführung 6 und einer Stangenführungsbuchse 7 gehaltene Öldichtung 8 in den Zylinder 3 eingesetzt. Auf dem unteren Endbereich der hohlen Kolbenstange 5, der einen kleineren Durchmesser hat als der übrige Teil, ist ein Kolben 9 befestigt, der die innere Mantelfläche des Zylinders 3 gleitend berührt. Der Kolben 9 besitzt axiale Ölbohrungen 11 und 12, die sich zwischen seiner Oberseite und seiner Unterseite erstrecken und an denen Blattventile 12 bzw. 13 angebracht sind.

Die Kolbenstange 5 besitzt eine durchgehende axiale Bohrung 14, durch die ein drehbarer Einstellstab 15 geführt ist. Das obere Ende des Einstellstabs 15 ist mit einem Potentiometer 16 gekuppelt, das zur Erfassung des Drehwinkels oder die Winkelverschiebung des Einstellstabs 15 dient. Außerdem ist das obere Ende des Einstellstabs 15 mit einem Antriebsglied 17 verbunden, durch das er um seine eigene Achse gedreht werden kann. Das untere Ende des Einstellstabs 15 ragt aus der Kolbenstange 5 und ist mit einem Wählventil 18 verbunden.

Das Wählventil 18 hat Zylinderform und ist in einem Ventilgehäuse 19 aufgenommen und unter dem Kolben 9 an dem Einstellstab 9 befestigt. Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, besitzt das Wählventil 18 in seiner oberen Wandung vier in gleichen Winkelabständen angeordnete Ölbohrungen 20 sowie diametral einander gegenüberliegende Öffnungen 21 a, 21 b und 21 c in der Zylinderwandung. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, umfassen die Öffnungen 21 a, 21 b und 21 c jeweils obere und untere, im Abstand voneinander angeordnete Paare von Öffnungen. Die Öffnungen 21 a haben vergleichsweise kleine, die Öffnungen 22 b mittelgroße und die Öffnungen 21 c relativ große Querschnittsflächen. Das Ventilgehäuse 19 besitzt eine Zylinderwandung mit zwei diametral einander gegenüberliegenden, als in vertikaler Richtung verlaufende Langlöcher ausgebildete Öldurchgangsöffnungen 22. In einem in dem Wählventil 18 angeordneten Ventilsitz 23 sind Ölbohrungen 24 ausgebildet. In dem Wählventil 18 ist ein Prüfventil 26 angeordnet, das normalerweise von einer Feder 25 derart vorgespannt ist, daß es auf dem Ventilsitz 23 aufliegt.

An der Kolbenstange 5 ist ein Anschlag 24 angeordnet, der an ihr einen durch Halte- oder Sprengring 28 arretiert ist. Die Kolbenstange 5 besitzt eine radiale Ölbohrung 29 (Fig. 1). In dem Zylinder 3 befinden sich eine obere und eine untere Kammer 30 bzw. 31, die durch den Kolben 19 voneinander getrennt sind und durch die Ölbohrung 19 und die durchgehende Bohrung 14 in der Kolbenstange 5 miteinander in Verbindung stehen.

Wenn der Schwingungsdämpfer komprimiert wird, bewegt sich der Kolben 9 relativ zu dem Zylinder nach unten (Fig. 1). Ein Teil des Arbeitsöls der Ölkammer 31 fließt durch die Ölbohrung 10 des Kolbens 9 in die Ölkammer 30, wobei das Blattventil 12 nach oben bewegt wird. Umgekehrt fließt ein anderer Teil des Arbeitsöls von der Ölkammer 31 durch die Ölbohrungen 22 des Ventilgehäuses 19, und eines der oberen Paare von Öffnung 21 a, 21 b oder 21 c des Wählventils 18, die durchgehende Bohrung 14 der Kolbenstange 5 und die Ölbohrung 29 in die Ölkammer 30. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 9 während des Kompressionshubs eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet, wird das Prüfventil 26 durch den Öldruck nach oben gedrückt, so daß zusätzlich Arbeitsöl durch eines der unteren Paare von Öffnungen fließen kann.

Bei einem Ausdehnungshub bewegt sich der Kolben 9 nach oben. Dann fließt ein Teil des Arbeitsöls der Ölkammer 30 durch die Ölbohrung 11 des Kolbens 9 in die Ölkammer 31, wobei das Blattventil 13 nach unten gedrückt wird. Umgekehrt fließt ein anderer Teil des Arbeitsöls aus der Ölkammer 30 durch die Ölbohrung 29, die durchgehende Bohrung 14, die Ölbohrung 20, die Öffnungen 21 a, 21 b oder 21 c und die Ölbohrungen 22 in die Ölkammer 31. Da das Prüfventil 26 die Ölbohrungen 24 in dem Ventilsitz 23 in diesem Zeitpunkt verschließt, fließt das Öl nur durch die oberen Paare von Öffnungen.

Der Schwingungsdämpfer 1 erzeugt aufgrund des Widerstands, den das Arbeitsöl bei seinem Durchgang durch Ölbohrungen und Öffnungen erfährt, eine Dämpfungskraft. Diese Dämpfungskraft ist vergleichsweise groß, wenn der Einstellstab 15 derart gedreht ist, daß die Öffnungen 21 a mit den Ölbohrungen 22 fluchten. Sie ist hingegen mittelgroß, wenn die Öffnungen 21 b mit den Ölbohrungen 22 fluchten, und relativ klein, wenn die Öffnungen 21 c mit den Ölbohrungen 22 fluchten. Diese verschiedenen Werte der Dämpfungskraft entsprechen den in Fig. 4 dargestellten Einstellungen "Hart", "Normal" bzw. "Weich" des Schwingungsdämpfers 1.

Im folgenden sei anhand von Fig. 5 und 6 ein Verfahren zur Steuerung der Dämpfungskraft erläutert, bei dem der vorangehend beschriebene Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungskraft angewendet wird. Eine Steuerschaltung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen Sensor 32 zur Erfassung des Absolutwerts /G/ der Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung einer Fahrzeugkarosserie, ferner einen Wandler 33 zur Umwandlung einer Impulsdauer in eine Spannung (PD/V-Wandler), einen Komparator 34 sowie eine Treiberschaltung 35 für das Antriebsglied 17. Der Beschleunigungssensor 32 erzeugt an seinem Ausgang ein Impulssignal, dessen Pegel den Wert "1" hat, wenn die gemessene Beschleunigung gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert G 1, hingegen den Wert "0" hat, wenn die gemessene Beschleunigung kleiner ist als dieser Wert G 1. Der Beschleunigungssensor 32 führt dieses Impulssignal dem PD/V-Wandler 33 zu, der die Impulsdauer in eine entsprechende Spannung umwandelt. Die Ausgangsspannung des PD/V-Wandlers 33 wird in dem Komparator 34 mit einer vorbestimmten Spannung Vo verglichen. Der Komparator 34 führt der Treiberschaltung 35 für das Antriebsglied ein erstes binäres Signal A zu, das den Pegelwert "H _A" hat, wenn die verglichene Spannung ebenso groß oder größer ist als die Spannung Vo, wie dies bei P 1 in Fig. 6 dargestellt ist, hingegen den Pegelwert "L _A", wenn die verglichene Spannung kleiner ist als die Spannung Vo, wie dies bei P 2 in Fig. 6 dargestellt ist.

Der Treiberschaltung 35 für das Antriebsglied wird ferner ein zweites Signal B von dem Beschleunigungssensor 32 zugeführt. Dieses ist ein binäres Signal. Es hat den Pegel "H _B", wenn die Beschleunigung /G/ ebenso groß oder größer ist als ein vorbestimmter Wert G 2, der über dem Wert G 1 liegt, hingegen den Pegel "L _B", wenn die Beschleunigung /G/ kleiner ist als G 2.

Die Treiberschaltung 35 führt dem Antriebsglied 17 ein Betätigungssignal gemäß folgender Tabelle zu:

Fahrsituation 1:

Da das Signal A hier den Pegel "H _A" hat, wird davon ausgegangen, daß die Pulsdauer der von dem Beschleunigungssensor 32 abgegebenen Impulssignals groß ist und das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf einer relativ guten Straße fährt oder gebremst wird. Da das Signal den Pegel "H _B" hat, wird ferner davon ausgegangen, daß die Beschleunigung /G/ groß ist und die Fahrzeugkarosserie sich weit auf- und abwärts bewegt. Deshalb wird für die Dämpfungskraft die Einstellung "Hart" gewählt.

Fahrsituation 2:

Die Dämpfungskraft entspricht der Einstellung "Normal", da das Signal B den Pegel "L _B" hat, d. h. die Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie klein ist, obwohl das Signal den Pegel "H _A" hat.

Fahrsituation 3:

Die Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie ist groß, da das Signal B den Pegel "H _B" hat. Die Impulsdauer des von dem Beschleunigungssensor 32 gelieferten Impulssignals ist jedoch klein, weil das Signal A den Pegel "L _A" hat. Da hier davon ausgegangen wird, daß das Kraftfahrzeug mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit auf schlechter Straße fährt, wird für die Dämpfungskraft ebenfalls die Einstellung "Normal" gewählt.

Fahrsituation 4:

Hier wird davon ausgegangen, daß das Kraftfahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit auf einer relativ guten Straße fährt, da das Signal A den Pegel "L _A" und das Signal B den Pegel "L _B" hat. Deshalb wird für die Dämpfungskraft die Einstellung "Weich" gewählt, um den Fahrkomfort zu verbessern.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ermöglicht eine Steuerung der Dämpfungskraft auf der Basis der Bremsbedingung und der Reisegeschwindigkeit sowie der Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie. Die für die Durchführung einer solchen Dämpfungskraft- Steuerung erforderlichen Vorrichtung kann sehr einfach sein, da nur ein Beschleunigungssensor erforderlich ist und weitere Sensoren nicht benötigt werden.

Claims

1. Verfahren zur veränderbaren Steuerung der Dämpfungskraft eines an einem Kraftfahrzeug montierten Schwingungsdämpfers in wahlweise eine harte, eine normale oder eine weiche Einstellung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
die Beschleunigung der vertikalen Vibrationsbewegung der Fahrzeugkarosserie wird mittels eines Sensors erfaßt und mit einem ersten Wert (G 1) verglichen und es wird ein binäres Impulssignal erzeugt, das für eine Änderung der Beschleunigung kennzeichnend ist,
es wird ein erstes Signal erzeugt, das den Pegel "H" hat, wenn die Impulsdauer des binären Impulssignals wenigstens bei einem vorgeschriebenen Wert (to) liegt, hingegen den Pegel "L", wenn die Impulsdauer des binären Impulssignals kleiner ist als dieser vorgeschriebene Wert (To),
es wird ein zweites Signal erzeugt, das den Pegel "H" hat, wenn der Absolutwert der genannten Beschleunigung wenigstens bei einem zweiten Wert (G 2) liegt, hingegen den Pegel "L", wenn der Absolutwert der Beschleunigung kleiner ist als dieser zweite Wert (G 2),
die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers wird auf der Basis einer Kombinatin des ersten und des zweiten Signals selektiv in die harte, die normale oder die weiche Einstellung gebracht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die harte Einstellung gewählt wird, wenn das erste Signal den Pegel "H" und das zweite Signal den Pegel "H" hat,
die weiche Einstellung gewählt wird, wenn das erste Signal den Pegel "L" und das zweite Signal den Pegel "L" hat,
und anderenfalls die normale Einstellung gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des ersten Signals bestimmt wird, indem die Impulsdauer des genannten binären Impulssignals in eine Spannung umgewandelt und diese Spannung mit einer vorgeschriebenen Spannung (Vo) verglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vergleichswert für die Beschleunigung (G 2) größer als der erste Wert (G 1)