DE3705508A1 - Verfahren zur steuerung der daempfungskraft eines schwingungsdaempfers - Google Patents
Verfahren zur steuerung der daempfungskraft eines schwingungsdaempfersInfo
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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.
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:
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.
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.
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.
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 (4)
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.
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.
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)
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