DE3924918A1 - Lagesteuervorrichtung, fahrzeugaufhaengung hiermit und lagedetektor hierfuer - Google Patents
Lagesteuervorrichtung, fahrzeugaufhaengung hiermit und lagedetektor hierfuerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Lagesteuervorrichtung, wie beispielsweise eine Zylinderhub-
Steuervorrichtung zur Steuerung des Hubes eines Kolbens in
einer Zylinderanordnung, eine Fahrzeugaufhängung, welche
eine derartige Lagesteuervorrichtung verwendet, sowie einen
Lagedetektor hierfür.
Bekannte Fahrzeugaufhängungen verwenden eine hydraulisch
betätigte Zylinderanordnung in einem Stabilisatorsystem für
das Fahrzeug, wie beispielsweise in der JP-OS 61-1 46 612
beschrieben. Wenn ein Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wird
es einer Drehbewegung um seine Längsachse unterworfen,
welche auch als "Rollen" bekannt ist. Das oben erwähnte
System eliminiert diese Rollbewegung des Autos durch
Berechnung eines Zielwertes für den Hydraulikzylinder und
Steuerung der Lage des Kolbens im Zylinder der
Zylinderanordnung.
Die Kolbenlage wird von einem Potentiometer erfaßt. Eines
der festen beweglichen Enden des Potentiometers ist an einem
Ende des Stabilisators befestigt, während das andere Ende
des Potentiometers an einem Federelement befestigt ist. Das
Potentiometer erzeugt ein elektrisches Signal, welches der
Lage des Kolbens in dem Zylinder entspricht.
Bei bekannten Aufhängesystemen wird ein Zielwert für die
Lage des Kolbens abhängig von Fahrbedingungen des Fahrzeuges
berechnet und ein Signal, welches die Differenz zwischen der
Kolbenziellage und der vorhandenen Kolbenlage anzeigt, wird
von dem Potentiometer erfaßt und für eine
Rückkopplungssteuerung verwendet. Da die Lage des Kolbens
jedoch mittels eines Fluiddruckes, beispielsweise Öldruck
geregelt wird, liegt eine gewisse Ansprechverzögerung vor,
bis die Zylinderanordnung nach Zufuhr eines entsprechenden
Steuersignales auch tatsächlich bewegt wird. Weiterhin
benötigt die Rückkopplungssteuerung zusätzliche Zeit für
entsprechende Berechnungen oder dergleichen, bevor die
Zylinderanordnung tatsächlich betätigt wird. Aufgrund dieser
Zeitverzögerungen können Fahrer und/oder Beifahrer eines
derart ausgerüsteten Kraftfahrzeuges sich aufgrund dieses
Verhaltens der Fahrzeugfederung unwohl fühlen.
Das Potentiometer, welches von der Zylinderanordnung
getrennt ist, ist zwischen Stabilisator und die ungefederte
Masse gekoppelt. Diese Anordnung macht jedoch die gesamte
Aufhängevorrichtung relativ komplex und auch das
Potentiometer selbst ist komplex im Aufbau und relativ
teuer.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Lagesteuervorrichtung mit einem Sensor einfachen Aufbaues zu
schaffen, sowie eine Fahrzeugaufhängung hiermit auszurüsten
und einen Lagedetektor hierfür bereitzustellen, um zu
erkennen, wenn ein bewegliches Bauteil eine vorherbestimmte
Position erreicht hat, wobei die Lagesteuervorrichtung das
bewegliche Bauteil korrekt und schnell in eine Zielposition
auf der Grundlage eines Signales von dem Lagedetektor
bringen soll.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die
im Anspruch 1 bzw. 11 bzw. 19 angegebenen Merkmale.
Die jeweiligen Unteransprüche haben vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Lagesteuervorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 schematisch vereinfacht eine teilweise geschnittene
Vorderansicht einer Fahrzeugaufhängung mit einer
Zylinderanordnung, bei der eine Zylinderhub-
Steuervorrichtung als Lagesteuervorrichtung verwendet wird;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Zylinderanordnung;
Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung,
wie sich die Induktivität einer Spule in dem Lagedetektor
abhängig vom Hub des Kolbens in der Zylinderanordnung
ändert;
Fig. 5 die Darstellung eines Schaltkreises für den
Lagedetektor, der die Lage des Kolbens erfaßt;
Fig. 6 den Schaltkreis einer elektronischen Steuerung und
einer hydraulischen Drucksteuerung zur Regelung der
Zylinderanordnung;
Fig. 7 ein Flußdiagramm einer Steuersequenz der
elektronischen Steuerung gemäß Fig. 6;
Fig. 8 graphisch die Beziehung zwischen einem Strom, der
einem Steuerventil zugeführt wird und der Differenz oder dem
Fehler zwischen Ziel- und Sollposition des Kolbens;
Fig. 9 grapisch die Beziehung zwischen einem Strom und einer
Flußrate bei unterschiedlichen Lasten;
Fig. 10 bis 13 grapische Darstellungen eines Prozesses zur
Korrektur der vorherbestimmten Kolbenlage;
Fig. 14 ein Flußdiagramm einer Sequenz zur Korrektur der
vorherbestimmten Kolbenlage.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße
Lagesteuervorrichtung. Die Lagesteuervorrichtung umfaßt im
wesentlichen eine Einstellvorrichtung A zur Einstellung der
Lage eines beweglichen Bauteiles B abhängig von einem
Steuersignal, eine Vorhersagevorrichtung C zur Vorhersagung
der Lage des beweglichen Bauteiles B auf der Grundlage des
Steuersignals, eine Lagedetektionsvorrichtung D zur
Detektion, ob das bewegliche Bauteil B tatsächlich die
vorherbestimmte Lage erreicht hat, eine Korrekturvorrichtung
E zur Korrektur der vorhergesagten Position des beweglichen
Bauteiles B in die vorherbestimmte Position, wenn erkannt
wird, daß das bewegliche Bauteil B tatsächlich die
vorherbestimmte Position erreicht hat und eine
Steuervorrichtung F zur Anlegung eines Steuersignals an die
Einstellvorrichtung A, so daß die vorhergesagte Position,
die von der Korrekturvorrichtung E korrigiert wurde, gleich
der Zielposition für das bewegliche Bauteil B wird.
Fig. 2 zeigt ein Kraftfahrzeug-Aufhängesystem mit einer
Zylinderanordnung 16, welche als Steuervorrichtung für den
Zylinderhub die erfindungsgemäße Lagesteuervorrichtung
verwendet.
Gemäß Fig. 2 weist die Aufhängung weiterhin einen
Vorderradstabilisator 2 auf, der seinerseits die
Zylinderanordnung 16, eine hydraulische Drucksteuerung 3 und
eine elektronische Steuerung 4 zur Steuerung der
hydraulischen Drucksteuerung 3 aufweist.
Zwei Vorderräder 6 und 10 sind drehbeweglich an einer
Karosserie 9 mittels entsprechender Stoßdämpfer 7 und 11 und
Aufhängearmen 8 und 12 gelagert. Der Stabilisator 2 umfaßt
eine Vorderrad-Spurstange 13, welche auf Torsion belastbare
Bereiche aufweist, die an der Karosserie 9 mittels Lagern
gelagert sind, welche wiederum mittels Bolzen oder
dergleichen an der Karosserie 9 befestigt sind. Die
Spurstange 13 weist ein Ende 13 a auf, welches mit der
ungefederten Masse eines der Stoßdämpfer 11 über die
Zylinderanordnung 16 gekoppelt ist, so daß die Distanz
zwischen dem Ende 13 a und dem gekoppelten Bereich des
Stoßdämpfers 11 einstellbar ist. Das andere Ende 13 b der
Spurstange 13 ist mit der ungefederten Masse des anderen
Stoßdämpfers 7 über eine Verbindungsstange 17 gekoppelt. Die
Vorderräder 6 und 10 werden über ein in der Zeichnung nicht
dargestelltes Lenkrad eingeschlagen.
Die elektronische Steuerung 4 erzeugt ein Steuersignal und
liefert dieses an die hydraulische Drucksteuerung 3 als
Antwort auf ein Detektionssignal von einem Fahrzeug-
Geschwindigkeitssensor 41, der die Fahrzeuggeschwindikeit
erfaßt und eines Detektionssignals von einem
Steuerwinkelsensor 42, der den Steuerwinkel des Steuerrades
erfaßt, sowie eines Detektionssignals von einem Lagedetektor
43, der erfaßt, wenn der Kolben der Zylinderanordnung 16
eine bestimmte Position erreicht hat.
Die Zylinderanordnung 16 wird nun im Detail und unter
Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. Gemäß Fig. 3 umfaßt
die Zylinderanordnung 16 einen Zylinder 21, in dem
gleitbeweglich ein Kolben 22 geführt ist, der den Innenraum
des Zylinders 21 in obere und untere Kammern 25 und 26
unterteilt. Unter Druck stehendes Öl kann in die oberen und
unteren Kammern 25 und 26 durch obere und untere Anschlüsse
23 und 24 eingebracht und abgelassen werden. Der Kolben 22
ist fest am unteren Ende eines Kolbenstabes 27 befestigt,
der koaxial zu dem Zylinder 21 verläuft und dessen oberes
Ende aus dem Zylinder 21 vorspringt. Der Lagedetektor 43 zur
Erfassung der Lage des Kolbens 22 ist in einem oberen
Bereich des Zylinders 21 oberhalb des oberen Anschlusses 23
angeordnet.
Der Kolbenstab 27 umfaßt ein erstes nicht magnetisches
Stabteil 272 beispielsweise aus SUS 304 mit einer ersten
magnetischen Permeabilität und ein erstes magnetisches
Stabteil 271 beispielsweise aus S10C mit einer zweiten
magnetischen Permeabilität, welche zur ersten magnetischen
Permeabilität unterschiedlich ist. Die Teile 272 und 271
sind miteinander beispielsweise mit Reibungsschweißen oder
dergleichen verbunden. Eine Grenzlinie 273 zwischen den
Teilen 271 und 272 ist in einer Zwischenlage des vollen Hubs
des Kolbens 22, also in dem Intervall, über das sich der
Kolben 22 bewegen kann, angeordnet, wenn der Kolbenstab 27 in
der Zylinderanordnung 16 angeordnet ist.
Wenn sich die Zylinderanordnung 16 ausdehnt oder
zusammenzieht, verändert sich die Stellung der Spurstange 13
und damit auch die darin herrschende Rückstellkraft, so daß
sich die gesamte Torsionssteifigkeit der vorderen Spurstange
13 verändert.
Gemäß Fig. 6 wird die Zylinderanordnung 16 mittels unter
Druck stehendem Öl betrieben, welches von der hydraulischen
Drucksteuerung 3 abhängig von einem Steuersignal der
elektronischen Steuerung 4 geliefert wird.
Die hydraulische Drucksteuerung 3 weist eine Hydraulikpumpe
31 auf, welche von einem Motor 30 über eine entsprechende
Transmission betrieben wird. Die Hydraulikpumpe 31 zieht Öl
aus einem Reservoir 34 und liefert es über eine Leitung 33 a,
ein Richtungssteuerventil 32 in Form eines dreilagigen
Magnetventils mit vier Anschlüssen und Leitungen 33 c und 33 d
an die Zylinderanordnung 16. Das Steuerventil 32 umfaßt zwei
geradlinige Solenoiden und eine Spule. Als Antwort auf ein
Steuersignal von der elektronischen Steuerung 4 werden die
Solenoiden wahlweise erregt, um die Spule in eine
Neutrallage 32 a zu bringen, in der die Pumpe 31 von der
Zylinderanordnung 16 abgetrennt ist, eine Lage 32 b zu
bringen, in der unter Druck stehendes Öl von der Pumpe 31 in
die untere Kammer 26 der Zylinderanordnung 16 gefördert wird
und unter Druck stehendes Öl von der oberen Kanmer 25 in das
Reservoir 34 gebracht wird, eine Lage 32 c zu bringen, in der
unter Druck stehendes Öl in die obere Kammer 25 gefördert
wird und aus der unteren Kammer 26 abgefördert wird und eine
Zwischenlage zu bringen, welche zwischen den obigen drei
Positionen 32 a bis 32 c liegt.
Gemäß Fig. 6 umfaßt die elektronische Steuerung 4 einen
Mikrocomputer mit einem Eingangsinterface 4 d (Input
interface) zum Empfang der Signale von den Sensoren 41 bis
43, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 4 a zur
Verarbeitung der empfangenen Signale und zur Erzeugung eines
Steuersignals, einen Lesespeicher ROM 4 b zur Speicherung
eines Steuerprogramms und fester Daten, einen Speicher mit
wahlfreiem Zugriff RAM 4 c zur vorübergehenden Speicherung
von verarbeiteten Daten und Steuerzuständen, ein
Ausgangsinterface 4 e (Output Interface) an das
Richtungssteuerventil 32, sowie einen gemeinsamen Bus 4 f zur
Verbindung dieser Elemente 4 a bis 4 e.
Gemäß Fig. 3 umfaßt der Lagedetektor 43 eine Spule 432 aus
beschichtetem Draht auf einem Spulenkörper 432 aus Kunstharz
oder Kunststoff und ein magnetisches Gehäuse 433
beispielsweise aus S10C, welches den Kern 431 umgibt. Das
magnetische Gehäuse 433 dient zur Konzentration der
magnetischen Flüsse ohne etwaige Leckagen, welche von der
Spule 432 auf dem Kolbenstab 27 erzeugt werden.
Wenn sich das nicht magnetische Stabteil 272 durch die Spule
432 erstreckt, ist die Induktivität der Spule 432 gering
(mit einem Minimalwert Lmin gemäß Fig. 4), da die
magnetische Permeabilität des nicht magnetischen Stabteils
272 sehr klein ist. Wenn das magnetische Stabteil 271 sich
durch die Spule 432 erstreckt, ist die Induktivität der
Spule 432 hoch (mit einem Maximalwert Lmax), da die
magnetische Permeabilität des Magnetstabteils 271 sehr hoch
ist. Wenn die Grenzfläche 273 sich innerhalb der Spule 432
befindet, ist die Induktivität der Spule 432 auf einem Wert
Lmed zwischen dem Minimalwert Lmin und dem Maximalwert Lmax.
Die Induktivität der Spule 432 ändert sich somit gemäß Fig.
4, wenn sich der Kolbenstab 27 axial durch die Spule 432
bewegt.
Somit können der Kolbenstab 27 und der Lagedetektor 43 als
Schalter dienen, der anzeigt, ob der Kolben 22 auf einer
zusammengezogenen Seite von der Mittenlage aus gemäß Fig. 3
des Kolbenhubes oder auf einer ausgedehnten Seite von der
Mittenlage aus ist, indem die Induktivität der Spule 432 mit
dem Schwellenwert verglichen wird, der von dem
Induktivitätswert Lmed vertreten wird, und der der
Mittenlage des Kolbenhubes entspricht. Da sich die
Induktivität stark ändert, wenn die Grenzfläche 273 des
Kolbenstabes 27 durch die Spule 432 läuft, kann die
Zwischenlage des Kolbenhubes noch schärfer detektiert
werden, wenn die Breite oder die axiale Länge der Spule 432
verringert ist.
Die Induktivität der Spule 432, welche die Lage des Kolbens
22 relativ zu dem Zylinder 21 anzeigt, kann auch dadurch
erfaßt werden, indem ein Widerstand in Serie zu der Spule
432 geschaltet wird und dann entweder die Zeitkonstante
eines Ausgangssignals als Antwort auf eine
Eingangsimpulsspannung oder eine Resonanzfrequenz oder die
Phasendifferenz zwischen einem Strom und einem
Wechselspannungseingangssignal gemessen wird. Alternativ
hierzu kann der Lagedetektor 43 einen Magnetschalter
umfassen mit einem magnetischen Bauteil, welches in dem
Kolbenstab 27, der seinerseits aus nicht magnetischem
Material ist, eingebettet ist, so daß der Magnetschalter
angesteuert werden kann, wenn das magnetische Bauteil eine
bestimmte Lage erreicht hat.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun die Detektion der Lage
des Kolbens 22 relativ zu dem Zylinder 21 näher erläutert.
Das Ausgangsinterface 4 e der elektronischen Steuerung 4
beinhaltet einen Impulsspannungsgenerator 4 g, der eine
periodische Impulsspannung E erzeugt, welche der Spule 432
zugeführt wird, deren Induktivität L beträgt, sowie ein
Widerstand 4 h mit einem Widerstandswert R. Wenn ein Strom e
durch die Spule 432 und den Widerstand 4 h fließt, ergibt
sich eine Spannung v 1 über der Spule 432 durch die folgende
Gleichung:
v₁ = L · di /dt
Hieraus ergibt sich die folgende Differentialgleichung:
L · di /dt + Ri = E
Eine Auflösung der obigen Gleichung nach i ergibt:
i = E/R · (1 - e -(R/L) t )
Somit ergibt sich eine Spannung v₂ über den Widerstand 4 h
wie folgt:
v₂ = Ri = E · (1 - e -(R/L) t )
Die Spannung v 2 wird dann mit einer festgelegten
Referenzspannung Vref mittels eines Komparators 4 i
verglichen. Wenn die Spannung v 2 größer ist als die
Referenzspannung Vref, wird das Ausgangssignal vom
Komparator 4 i hoch. Wenn die Spannung v 2 kleiner als die
Referenzspannung ist, ist der Ausgang des Komparators 4 i
niedrig ("hoch" und "niedrig" seien hier als die logischen
Signalpegel "high" and "low" verstanden). Der gepulste
Ausgang vom Komparator 4 i wird dann mittels eines
Pulsdauer/Spannungswandlers 4 j in eine Durchschnittsspannung
umgesetzt, wobei der Wandler 4 j einen Widerstand 4 k und
einen Kondensator 41 aufweist. Wenn die Induktivität L in
der Spule 432 kleiner ist, hat der hohe Pegel des gepulsten
Ausgangs vom Komparator 4 i eine größere Proportion und wenn
die Induktivität L der Spule 432 größer ist, hat der niedere
Pegel des gepulsten Ausgangs vom Komparator 4 e eine größere
Proportion. Somit entspricht die Durchschnittsspannung,
welche von dem Wandler 4 j erzeugt wird, der Induktivität L
der Spule 432. Die Durchschnittsspannung wird von einem
Komparator 4 M mit einer Schwellenwertspannung Vth
verglichen, welche so ausgewählt wird, daß sie der
Mittenlage des Kolbenhubes entspricht. Im Ergebnis kann vom
Ausgangssignal des Komparators 4 M detektiert werden, ob der
Kolbenhub auf der Ausdehnungs- oder der
Zusammenziehungsseite ist.
Der gesteuerte Betrieb der hydraulischen Drucksteuerung 3
wird nun im folgenden beschrieben.
Wenn das Fahrzeug exakt geradeaus fährt, ist das
Steuerventil 32 gemäß Fig. 6 in seiner Neutrallage 32 a.
Unter Druck stehendes Öl von der Hydraulikpumpe 31 fließt
durch die Leitung 33 a, das Richtungssteuerventil 32 und die
Leitung 33 b zurück in den Reservoirtank 34. Da die Leitungen
33 c und 33 d von dem Steuerventil 32 abgetrennt sind, sind
die oberen und unteren Kammern 25 und 26 der
Zylinderanordnung 16 verschlossen und der Kolben 22 ist in
dem Zylinder 21 fest angeordnet. Somit wirkt die
Zylinderanordnung 16 als einstückige steife Einheit, wie die
Verbindungsstange 17. Die Spurstange 13 ermöglicht es dem
Fahrzeug aufgrund der in ihr innewohnenden
Torsionsfestigkeit stabil zu laufen.
Wenn das Fahrzeug in eine Kurve einfährt, wird ein Zielwert
für den Hubintervall, über den die Zylinderanordnung 16
ausgedehnt oder zusammengezogen werden muß, abhängig von
entweder der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Steuerwinkel
oder einer bestimmten Beziehung bestimmt und danach wird die
hydraulische Drucksteuerung 3 betätigt, um die
Zylinderanordnung 16 auszudehnen oder zusammenzuziehen, bis
das Hubintervall den Zielwert erreicht hat. Genauer gesagt,
um die Zylinderanordnung 16 auszudehnen, wird der Solenoid
zur Verschiebung des Steuerventils 32 in seine Lage 32 b
erregt. Hierbei wird der Anschluß des Steuerventils 32 mit
der unteren Kammer 26 über die Leitung 33 d voll geöffnet und
unter Druck stehendes Öl von der Pumpe 31 fließt über die
Leitung 33 a, das Ventil 32 und die Leitung 33 d in die untere
Kammer 26. Der Anschluß des Ventils 32, der über die Leitung
33 c mit der oberen Kammer 25 verbunden ist, erhöht seinen
Öffnungsgrad abhängig von der Größe des dem Solenoiden
zugeführten Stromes. Somit kann die Flußrate von Öl aus der
oberen Kammer 25 heraus durch Regelung des an den Solenoiden
zugeführten Stroms reguliert werden. Da es dem Kolben 22
ermöglicht wird, sich in Richtung der oberen Kammer 25 nur
dann zu bewegen, wenn Öl aus der oberen Kammer 25 ausströmt,
kann die Bewegungsdistanz des Kolbens 22, d.h. das
Hubintervall der Zylinderanordnung 16 durch Steuerung des zu
dem Solenoiden zugeführten Stromes eingestellt oder geregelt
werden. Die Beziehung zwischen der Größe des zugeführten
Stromes und die Bewegungsdistanz des Kolbens 22 kann
experimentell ermittelt werden. Somit kann die Lage des
Kolbens 22 durch die elektronische Steuerung 4 auf der
Grundlage der Stromgröße, die dem Solenoiden zugeführt wird
und der Zeit, während der der Strom zugeführt wird
vorhergesagt werden. Die vorhergesagte Position des Kolbens
22 wird von dem Lagedetektor 43 korrigiert und wenn hiernach
bestimmt wird, daß die vorherbestimmte Position des Kolbens
22 die Zielposition erreicht hat, wird der Solenoid
abgeschaltet. Hierauf springt das Richtungssteuerventil 32
in seine Neutrallage 32 a zurück und die oberen und unteren
Kammern 25 und 26 der Zylinderanordnung 16 werden wieder
geschlossen, so daß der Kolben 22 in der Ziellage gehalten
wird. Da die hydraulische Drucksteuerung 3 ein Auslaß-
Meßsystem hat, kann der Ölfluß korrekt gesteuert werden, und
zwar über einen weiten Bereich hinweg von einer geringen
Flußrate zu einer hohen Flußrate und somit kann die
Zylinderanordnung 16 verläßlich gesteuert werden. Die
hydraulische Drucksteuerung 3 kann auch als Eingangs-
Meßsystem ausgebildet sein, welches die Ölmenge regelt, die
in die Zylinderanordnung 16 fließt. Wenn jedoch die
Leitungen aus Kunststoff gefertigt sind, können sich diese
Leitungen ausdehnen und zusammenziehen, wenn der Öldruck
ansteigt oder nachläßt und die Lage des Kolbens 22 wird in
einem Intervall verschoben, welches dem ausgedehnten oder
zusammengezogenen Volumen des Raumes in den Leitungen
entspricht. Dies hat zur Folge, daß die Lagesteuerung von
der hydraulischen Drucksteuerung 3 nicht allzu genau ist.
Um die Zylinderanordnung 16 zusammenzuziehen, wird der
Solenoid erregt, der das Richtungssteuerventil 32 in die
Stellung 32 c bringt. Der Anschluß des Steuerventils 32, der
mit der oberen Kammer 25 durch die Leitung 33 c verbunden
ist, wird voll geöffnet, um Öl unter Druck von der Pumpe 31
durch die Leitung 33 a, das Ventil 32 und die Leitung 33 c in
die obere Kammer 25 zu bringen. Der Anschluß des Ventils 32,
der mit der unteren Kammer 26 durch die Leitung 33 d
verbunden ist, vergrößert seine Öffnung, wenn der dem
Solenoiden zugeführte Strom anwächst.
Somit kann die Flußrate des Öls aus der unteren Kammer 26
durch Regelung des Stroms an dem Solenoiden geregelt werden.
Die Lage des Kolbens 22 ist vorherbestimmt und wenn
festgehalten wird, daß der Kolben 22 die Zielposition
erreicht hat, wird der Solenoid abgeschaltet und der Kolben
22 ist in seiner Ziellage fixiert.
Eine Steuersequenz, die von der Lagesteuerung durchgeführt
wird, um die Lage des Kolbens 22 oder den Hubintervall der
Zylinderanordnung 16 zu steuern, wird nun unter Bezugnahme
auf Fig. 7 beschrieben. Der Ablauf des Flußdiagrammes von
Fig. 7 wird wiederholt in periodischen Zyklen
(beispielsweise pro 8 ms) durchgeführt, wobei die Zyklen
kurz genug sind im Vergleich zu der Ansprechzeit des
hydraulischen Drucksteuerers 3. Es ist somit möglich, eine
Zeitverzögerung im Ansprechverhalten des mechanischen
Systems der hydraulischen Drucksteuerung 3, welche die
Zylinderanordnung 16 betätigt, zu korrigieren.
In einem Schritt 100 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V
gelesen und ein Steuerwinkel 8 und eine Steuerrichtung
werden in einem Schritt 110 gelesen. In einem nächsten
Schritt 120 wird bestimmt, ob das Fahrzeug in einer Kurve
fährt oder geradeaus läuft, was mittels einer
vorherbestimmten Datenmappe aus den Werten der Schritte 100
und 110 erfolgt. Wenn in dem Entscheidungsschritt 120 der
Steuerwinkel R innerhalb eines gewissen Totbereiches ist,
d.h. wenn die Steuerkraft vom Spiel des Lenksystems und der
gesteuerten Räder absorbiert wird und somit nicht auf die
Räder übertragen wird, wird bestimmt, daß das Fahrzeug
geradeaus läuft. Wenn der Steuerwinkel R außerhalb der
Totzone ist, wird bestimmt, daß das Fahrzeug eine Kurve
fährt. Die Totzone wird größer, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit geringer wird und wird kleiner, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst. Die Totzone wird
ebenfalls aus einer vorherbestimmten Datenmappe bestimmt.
Wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, geht die Steuerung zu
einem Schritt 130, indem eine laterale Beschleunigung G
( = f(e,V)), die sich in dem Fahrzeug entwickelt, berechnet
wird. Danach berechnet ein Schritt 140 eine Zielposition S T
für den Kolben 22 der Zylinderanordnung 16, die nötig ist,
das Rollen der Fahrzeugkarosserie zu verhindern, die sonst
von der Lateralbeschleunigung G verursacht werden würde.
Wenn das Fahrzeug geradeaus läuft, wird die Zielposition S T
auf die Neutrallage der Zylinderanordnung 16 gesetzt (S T =
S₀ + g(G), SO = Neutrallage), was in einem Schritt 150
erfolgt.
Ein Schritt 160 vergleicht die Position F T und eine
vorherbestimmte Position F C für den Kolben, welche in einem
vorhergehenden Steuerzyklus berechnet wurde. Wenn die
Zielposition S T und die vorhergesagte Position S C im Schritt
160 nicht einander gleich sind, geht die Steuerung weiter zu
einem Schritt 170. Der Schritt 170 berechnet den Wert eines
elektrischen Stromes I, der an den Solenoiden des
Richtungssteuerventil 32 angelegt werden muß, und zwar
abhängig von Größe und Vorzeichen der Differenz zwischen der
Zielposition S T und der vorhergesagten Position S C . Wenn die
Zielposition S T und die vorherbestimmte Position S C im
Schritt 160 einander gleich sind, wird in einem Schritt 180
der Strom groß I für den Solenoiden auf 0 gesetzt. In einem
Schritt 190 wird der in dem Schritt 170 oder 180 berechnete
Strom I an den Solenoiden des Richtungssteuerventils 32
angelegt.
Danach wird eine vorhergesagte Position F C des Kolbens 22
der Zylinderanordnung 16 aus dem Wert des Stromes I für den
Solenoiden des Ventils 32 in einem Schritt 200 berechnet.
Genauer gesagt, auf der Grundlage einer bekannten Beziehung
zwischen dem Strom I und der Flußrate des Öles von der
Zylinderanordnung 16 wird die Flußrate des Öles aus der
Zylinderanordnung 16, d.h. die Distanz oder das
Bewegungsintervall des Kolbens 22 pro Zeiteinheit (= der
Zykluszeit) bestimmt (da der Bodenbereich der
Zylinderanordnung 16 bekannt ist, ist die Bewegungsdistanz
des Kolbens 22 aus der Flußrate, welche das Volumen des
abgelassenen Öles ist, bekannt). Durch Integration der
Distanzen des Kolbens 22 berechnet in den entsprechenden
Zyklen kann die vorherbestimmte Position F C bestimmt werden.
Während dieses Vorgangs ist der Durchlauf des Kolbens 22
durch die Neutrallage aus einem Signal erkennbar, das von
Positionsdetektor 43 erzeugt wird und die vorhergesagte
Position F C wird in einer später noch zu erläuternden Art
und Weise jedesmal dann korrigiert, wenn der Kolben 22 über
die Neutrallage hinausgeht. Der an den Solenoiden des
Ventils 32 angelegte Strom I wird ebenfalls abhängig von der
Korrekturgröße der vorhergesagten Position S C korrigiert.
Der obige Ablauf wird in periodischen Zyklen wiederholt.
Nachfolgend werden spezielle arithmetische Vorgänge in den
Hauptschritten von Fig. 7 näher erläutert.
Zunächst wird die Berechnung des Stromes I in den Schritten
160, 170 und 180 beschrieben. Die Differenz oder der Fehler
ER zwischen der Zielposition S T aus dem Schritt 140 im
vorhandenen Zyklus und der vorhergesagten Position S C, die
in dem vorhergehenden Zyklus 8 ms vorher berechnet wurde und
eine Anzeige für die Kolbenlage in dem vorliegenden Zyklus
ist, wird bestimmt (ER = S T -S C ). Wenn der Wert der
Differenz ER größer als ein vorherbestimmter Wert ist (d.h.
außerhalb der Steuertotzone), wird aus dem Vorzeichen der
Differenz ER bestimmt, ob die Zylinderanordnung ausgedehnt
oder zusammengezogen werden muß. Genauer gesagt, wenn das
Vorzeichen der Differenz ER positiv ist, wird aufgrund der
Annahme, daß die momentane Position bezüglich der
Zielposition S T zu kurz ist, die Zylinderanordnung 16
ausgedehnt. Wenn das Vorzeichen der Differenz ER negativ
ist, ist es nötig, die Zylinderanordnung 16
zusammenzuziehen. Aus Gründen der Einfachheit wird in der
vorliegenden Beschreibung jedoch immer davon ausgegangen,
daß die Lage des Kolbens 22 stets positiv ist, wobei die
Lage des Kolbens 22 minimal ist, wenn die Zylinderanordnung
16 maximal kontrahiert ist und maximal ist, wenn die
Zylinderanordnung 16 maximal ausgedehnt ist. Danach wird der
Wert des Stromes I, der nötig ist, die Differenz ER zu
beseitigen, aus der Größe (Absolutwert) der Differenz ER
bestimmt. Der Wert des Stromes I kann aus einer Datenmappe
gemäß Fig. 8 ermittelt werden, in der der Strom I größer
wird, wenn die Differenz ER ebenfalls größer wird. Der Wert
+0 der Differenz ER, d.h. der Ursprung der Achse, welche die
Differenz ER darstellt, entspricht dem Ende der
Steuertotzone. Die Lage des Kolbens 22, d.h. das
Hubintervall mit der Zylinderanordnung 16, beginnt unter
Steuerung des Steuerventils 32 bei einem Strom I 1, der bei
der Differenz ER = 0 zugeführt wird. Wenn der Strom I einen
Maximalwert I M erreicht, wird Öl aus der Zylinderanordnung
16 mit einer maximalen Flußrate abgelassen. Wenn der Wert
der Differenz ER in der Steuertotzone ist, wird angenommen,
daß die vorhergesagte Position S C und die Zielposition S T in
der Steuertotzone einander gleich sind. Zu diesem Zeitpunkt
wird der dem Solenoiden zugeführte Strom I auf Null gesetzt,
so daß das Ventil 32 in seine Neutrallage 32 a verschoben
wird, um die Zylinderanordnung 16 zu verriegeln.
Die vorhergesagte Position S C des Kolbens 22 im Schritt 200
wird wie folgt berechnet:
Normale Flußraten Q von Öl aus der Zylinderanordnung 16 zu
den Zeitpunkten, wo Ströme I dem Richtungssteuerventil 32
zugeführt werden, werden gemessen. Eine derartige Messung
wird durchgeführt, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt und
ebenfalls, wenn es eine Kurvenfahrt macht. Die gemessenen
Flußraten Q werden verwendet, um Variationen oder
Fluktuationen der Flußrate Q von Öl aus der
Zylinderanordnung 16 zu korrigieren, die durch eine
Ladungsverschiebung in die Zylinderanordnung 16 aufgrund der
Lateralbeschleunigung G des Fahrzeuges in einer Kurve
verursacht werden. Die gemessenen Daten werden als eine
Datenmappe (I/Q-Mappe) von Strömen I und Flußraten Q
aufgezeichnet. Eine derartige Datenmappe ist beispielsweise
in Fig. 9 veranschaulicht. Fig. 9 zeigt die nicht belastete
Kurve I, welche I/Q-Charakteristiken darstellt, wenn das
Fahrzeug geradeaus läuft, eine Normallastkurve II, welche
I/Q-Charakteristiken darstellt, wenn die Zylinderanordnung
16 in einer Richtung betrieben wird, um die Rollbewegung des
Fahrzeugs zu unterdrücken und eine Umgkehrlastkurve III,
welche I/Q-Charakteristiken darstellt, wenn die
Zylinderanordnung 16 in einer Richtung betrieben wird, um
die Rollbewegung des Fahrzeuges zu erhöhen.
Der Wert des Stromes I für das Richtungssteuerventil 32 und
die Lage der Spule des Ventils 32 kann als Eins-zu-eins-
Abhängigkeit betrachtet werden. Da jedoch das Ventil 32 eine
gewisse Übergangszeitverzögerung aufweist, wenn der Strom I
einem der Solenoiden zugeführt wird, bewegt sich die Spule
nicht unmittelbar in eine Lage entsprechend dem zugeführten
Strom I. Zusätzlich, selbst wenn die Spule sich bewegt, wird
der Öldruck nicht unmittelbar durch das Ventil 32 der
Zylinderanordnung 16 zugeführt. Diese systembedingten
Zeitverzögerungselemente können als Verzögerung erster
Ordnung angenähert werden und ein Verzögerungsstrom I R
erster Ordnung wird dadurch bestimmt, daß der Strom I, der
im Schritt 190 dem Ventil 32 zugeführt wird, als
Verzögerungselement erster Ordnung betrachtet wird
(Prozeßschritt 1).
Danach wird eine Belastung (Load) nach einer nachfolgend
angegebenen Gleichung berechnet von einer Distanz zwischen
der vorhergesagten Position S C bestimmt in dem
vorhergehenden Zyklus und der Neutrallage S₀ der
Zylinderanordnung 16 und die Richtung, in welche die
Zylinderanordnung 16 ausgedehnt oder zusammengezogen werden
muß, indem das Ventil 32 durch den Strom im Schritt 190
betrieben wird. Die Last (Load) bedeutet eine externe Kraft,
die gegen die Ausdehnung oder Zusammenziehung der
Zylinderanordnung 16 wirkt. Diese Last auf die
Zylinderanordnung 16 ist im wesentlichen proportional zu dem
Hubintervall aus der neutralen Position.
Last = k₃ · |S C - S₀ |
wobei k 3 eine Konstante ist. Die Konstante k 3 ist positiv,
wenn die vorhergesagte Position S C , welche in dem
vorhergehenden Zyklus bestimmt wurde, auf der expandierenden
Seite der Zylinderanordnung 16 ist und die Zylinderanordnung
16 wird so betrieben, daß sie sich im vorliegenden Zyklus
ausdehnt und k 3 ist negativ, wenn die vorhersagte Position
S C , welche in dem vorhergehenden Zyklus bestimmt wurde, auf
der zusammengezogenen Seite der Zylinderanordnung 16 ist und
diese wird so betrieben, daß sie sich im vorliegenden Zyklus
zusammenzieht. Die Konstante k 3 ist ebenfalls positiv, wenn
die vorhergesagte Position S C , welche in dem vorhergehenden
Schritt bestimmt wurde, auf der kontrahierten Seite der
Zylinderanordnung 16 ist und die Zylinderanordnung 16 wird
so betrieben, daß sie sich im vorliegenden Zyklus
zusammenzieht und ist ebenfalls negativ, wenn die
vorhergesagte Position S C , welche in dem vorhergehenden
Zyklus bestimmt wurde, auf der kontraktierten Seite ist und
die Zylinderanordnung 16 wird so betrieben, daß sie sich im
vorliegenden Zyklus ausdehnt (Prozeßschritt 2).
Aus der Datenmappe von Fig. 9 und auf der Grundlage des
Verzögerungsstromes I R erster Ordnung aus dem Prozeßschritt
1 und der Last bestimmt im Prozeßschritt 2 wird eine
Flußrate Q von Öl aus der Zylinderanordnung 16 heraus
während eines Zyklus durch die vorliegende Stromsteuerung
bestimmt. Da der Innendurchmesser des Zylinders 21 und der
Durchmesser der Kolbenstange 27 bekannt sind, kann das
Hubintervall δ S C der Zylinderanordnung 16 in einem Zyklus
aus der so bestimmten Flußrate Q bestimmt werden. Somit
können die vorliegenden vorhergesagten Kolbenlagen oder
Hubintervalle (S C )(n) aus der vorhergehenden Lage S C (n-1)
berechnet werden und das Hubintervall δ S C der
Zylinderanordnung 16 in einem Zyklus ergibt sich aus der
folgenden Gleichung:
S C (n) = S C (n -1) + δ S C
(Prozeßschritt 3).
Unter Verwendung der vorhandenen vorhergesagten
Kolbenposition, S C (n), die so berechnet wurde, wird der Wert
des Stromes I in einem nächsten Zyklus wie oben erläutert
bestimmt. Bei der beschriebenen geschlossenen
Schleifensteuerung ist jedoch das Hubintervall δ S C in jedem
Zyklus einem Fehler unterworfen aufgrund von
Temperaturänderungen oder anderen Störungen, so daß die
vorhergesagte Kolbenposition S C eine Aufhäufung von
derartigen Fehlern beinhaltet und infolge dazu neigt, von
der tatsächlichen Kolbenposition abzuweichen. Die
angesammelten Fehler an der vorhergesagten Position S C
können durch das Signal von dem Lagedetektor 43 korrigiert
werden, der erfassen kann, wenn der Kolben 22 der
Zylinderanordnung 16 über die Neutrallage hinaus bewegt
wird.
Ein Verfahren zur Korrektur der Fehler in der vorhergesagten
Position wird nun im folgenden beschrieben. Wie bereits
erwähnt, hat die Zylinderanordnung 16 eine
Ansprechverzögerung, wenn sie von dem Richtungssteuerventil
32 betätigt wird. Eine derartige Ansprechverzögerung besteht
aus verschiedenen Komponenten, welche zusätzlich zu dem
erwähnten Zeitverzögerungselement eine Zeit beinhalten, in
der das Ventil 32 überhaupt nicht anspricht, selbst wenn es
mit einem Steuerstartbefehl von der elektronischen
Steuerung 4 versorgt wird und eine Zeit beinhaltet, in der
der Kolben 22 der Zylinderanordnung 16 nicht anspricht, auch
wenn die Spule des Ventils 32 bewegt wird. Die vorhergesagte
Position S C vertritt eine Kolbenposition oder ein
Hubintervall, das erreicht wird, wenn die Zylinderanordnung
16 unter der Annahme betätigt wird, daß die oben erwähnten
Zeiten Null sind. Die vorhergesagte Position S C zeigt somit
eine Position an, die vorderhalb der tatsächlichen Position
um ein Intervall verschoben ist, welches den oben erwähnten
Zeiten entspricht. Selbst wenn somit der Lagedetektor 43
erfaßt, daß die momentane Lage des Kolbens 22 der
Zylinderanordnung 16 die Neutrallage S₀ wird, kann die
vorhergesagte Position S C zu diesem Zeitpunkt nicht einfach
als die Neutrallage betrachtet werden.
Aus diesem Grund wird ein Korrekturvorgang durchgeführt, der
die vorhergesagte Position S C und das Signal von dem
Lagedetektor 43, welches die Neutrallage anzeigt, verwendet.
Der Korrekturvorgang wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10
bis 14 beschrieben, gemäß der der Kolben 22 der
Zylinderanordnung 16 von der kontrahierten Seite in Richtung
der expandierten Seite bewegt wird. Der Korrekturvorgang ist
jedoch auch dann anwendbar, wenn der Kolben 22 von der
expandierten Seite zu der kontrahierten Seite bewegt wird.
Die oben erwähnten Zeiten, die auftreten, wenn die
Zylinderanordung 16 betrieben wird, werden im folgenden als
anspruchslose Zeiten T L (responseless time) bezeichnet.
Gemäß Fig. 14 bestimmt ein Schritt 201, ob die vorhergesagte
Position S C die Neutrallage S 0 oder nicht wird. Wenn die
Bedingung S C = S₀ erfüllt ist, geht die Steuerung zu einem
Schritt 202, in dem ein Flag gesetzt wird, welches anzeigt,
daß die vorherbestimmte Lage S C die Neutrallage S₀ passiert
hat (im folgenden als "Neutralpassage-Flag" bezeichnet).
Danach integriert ein Schritt 203 die Hubintervalle δ S C in
den entsprechenden Zyklen von der vorherliegenden Zeit hoch
zu einer Zeit vor der anspruchslosen Zeit T L und erzeugt
einen integrierten Wert D S C .
Danach bestimmt ein Schritt 204, ob das Neutralpassage-Flag
gesetzt wurde oder nicht. Wenn es gesetzt ist, geht die
Steuerung zu einem Schritt 205 und wenn es nicht gesetzt
ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 211. Der Schritt
211 bestimmt, ob die momentane Kolbenlage S A in der
Neutrallage ist oder nicht. Im Schritt 205 wird ein Zähler
t, der eine Zeit zählt, die verstrichen ist, nachdem die
vorherbestimmte Position S C die Neutralposition wurde,
inkrementiert. Da der Steuerzyklus alle 8 ms wiederholt wird,
bedeutet ein Hinzufügen von "1" zu dem Zähler t, daß 8 ms
verstrichen sind.
Ein Schritt 206 bestimmt, ob ein Flag, welches anzeigt, daß
die vorhergesagte Lage S C korrigiert wurde, gesetzt ist oder
nicht (im folgenden als Korrektur-Flag bezeichnet).
Wenn gemäß Fig. 10 das Neutrallagen-Detektionssignal von dem
Lagedetektor 43 logisch hohen Wert annimmt (0 → 1) zu einer
Zeit T B, welche die anspruchslose Zeit T L ist nach einer
Zeit T A, wenn die vorhergesagte Position S C zur Neutrallage
wird, ist die vorhergesagte Position S C korrekt und muß
nicht korrigiert werden. Wenn jedoch gemäß Fig. 11 die
tatsächliche Kolbenlage S A nicht die Neutrallage erreicht,
selbst nach Verstreichen der anspruchslosen Zeit T L nach der
Zeit T A (= Zeit T B ), muß die vorhergesagte Lage S C
korrigiert werden. Das Intervall zwischen der Zeit T B und
der Zeit T C wird als Korrekturzeit bezeichnet.
Wenn im Schritt 206 das Korrekturflag nicht gesetzt ist,
geht die Steuerung weiter zu einem Schritt 207, welcher
bestimmt, ob die momentane Lage S A die neutrale Lage ist
oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt 207 ja ist,
geht die Steuerung zu einem Schritt 208, wo die von dem
Zähler t und die anspruchslose Zeit T L verglichen werden.
Wenn die Zeit des Zählers t und die anspruchslose Zeit T L
gleich sind, geht die Steuerung zu einem Schritt 209, da die
vorhergesagte Position S C keine Korrektur benötigt, wo der
Zähler t auf 0 zurückgesetzt wird und dann zu einem Schritt
210, in dem das Neutralpassage-Flag zurückgesetzt wird,
wonach das Programm beendet wird.
Wenn gemäß Fig. 11 die momentane Lage S A nicht nach dem
Verstreichen der Zeit T L nach der Zeit T A (= Zeit T B ) die
Neutrallage erreicht hat, wenn die vorhergesagte Position S C
zur Neutrallage wird, geht die Steuerung von einem Schritt
207 zu einem Schritt 220, wo der Zählzustand des Zählers t
und die anspruchlose Zeit T L verglichen werden. Wenn die
Zählerzeit t gleich oder größer ist als die anspruchlose
Zeit T L, wird in einem Schritt 221 das Korrekturflag gesetzt
und dann wird die Summe der Neutrallage S₀ und der
integrierte Wert D S C aus dem Schritt 203 als vorhergesagte
Position S C gesetzt, wonach das Programm beendet wird. Im
nächsten Zyklus geht daher die Steuerung von einem Schritt
206 zu einem Schritt 215. Der Schritt 215 bestimmt, ob die
momentan aktuelle Lage S A die Neutrallage wird oder nicht.
Wenn die Neutrallage noch nicht erreicht wurde, geht die
Steuerung zu einem Schritt 219, in dem die Summe der
Neutrallage S₀ und der integrierte Wert D S C als
vorherbestimmte Lage S C gesetzt wird. Zu der Zeit, zu der
die aktuelle Lage S A die Neutrallage aufgrund der
Verarbeitung in den Schritten 219 und 222 wird, wird die
vorhergesagte Position S C in eine Position korrigiert,
welche die anspruchslose Zeit T L vor der Neutrallage auf der
ausgedehnten Seite ist. Wenn die aktuelle Lage S A im Schritt
215 die Neutrallage wird, geht die Steuerung vom Schritt 215
zu einem Schritt 216, in dem das Korrektur-Flag vom Schritt
221 zurückgesetzt wird. Der Zähler t wird in einem Schritt
217 auf Null zurückgesetzt und dann wird das Neutralpassier-
Flag in einem Schritt 218 zurückgesetzt, wonach das Programm
beendet wird. Bei dem obigen Programmablauf entspricht die
vorhergesagte Position S C der aktuellen Lage S A, aber die
Differenz zwischen der vorhergesagten Lage S C und der
Ziellage S T wird erhöht. Da der Strom I mit der Differenz ER
anwächst, wie in Fig. 8 dargestellt, werden jedoch
vorhergesagte Position S C und die aktuelle Position S A so
gesteuert, daß sie der Zielposition S T schnell folgen.
Wenn gemäß Fig. 12 die aktuelle Lage S A zur Neutrallage wird
vor Verstreichen der anspruchslosen Zeit T L nach der Zeit T A
(entspricht dem Zeitpunkt T B ), wenn die vorhergesagte Lage
S C die Neutrallage wird, geht die Steuerung zum Schritt 208.
Da die Zählerzeit t kürzer ist als die anspruchslose Zeit T L
im Schritt 208, geht die Steuerung zu einem Schritt 212, in
dem der Zähler t auf 0 zurückgesetzt wird. Danach wird das
Neutralpassier-Flag in einem Schritt 213 zurückgesetzt und
die Summe von Neutrallage S₀ und integriertem Wert D S C aus
dem Schritt 203 wird in einem Schritt 214 zur
vorherbestimmten Lage S C gesetzt, wonach das Programm endet.
Wenn gemäß Fig. 13 die aktuelle Lage S A zu einer Zeit T C die
Neutrallage wird, bevor die vorhergesagte Position S C die
Neutrallage erreicht, geht die Steuerung durch die Schritte
204, 211, 212, 213 und 214. Selbst wenn somit die aktuelle
Lage S A vor der Zeit T A zur Neutrallage wird, zu der
angenommen wird, daß die vorhergesagte Position S C die
Neutrallage erreicht, wird die vorhergesagte Position S C in
eine Lage korrigiert, welche die anspruchslose Zeit T L vor
der Neutrallage S₀ auf der ausgedehnten Seite ist zu der
seit Tc, wenn die aktuelle Lage SA zur Neutrallage wird.
Durch diese Verarbeitung wird die überhöhte Versetzung des
tatsächlichen Hubes auf der ausgedehnten Seite relativ zu
der Zielposition S T und der vorhergesagten Position S C in
die vorhergesagte Position S C reflektiert. Genauer gesagt,
da die Differenz ER zwischen Zielposition S T und
vorhergesagter Position S C stark verringert wird oder das
Vorzeichen durch den obigen Prozeßablauf invertiert wird,
wird der Strom I verringert oder der Strom I wird in einer
Richtung angelegt, welche die Zylinderanordnung 16 in
entgegengesetzte Richtung betätigt. Somit können
vorhergesagte Position S C und tatsächliche Position S A so
gesteuert werden, daß sie der Zielposition S T verläßlich
folgen.
In dem Schritt 208 wird die von dem Zähler t gezählte Zeit
gleich sein oder kleiner als die anspruchslose Zeit T L . Dies
deshalb, da es unmöglich für die Zählerzeit t ist, länger
als die anspruchslose Zeit T L in dem Schritt 208 zu sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann von
vornherein erkannt werden, wie sich die aktuelle Lage S A
ändern wird, da zur Lagesteuerung die vorhergesehene Lage S C
zum Vorhersehen einer zukünftigen Lage verwendet wird. Wenn
die vorhergesehene Lage S C nicht geeignet ist, wird die Lage
S C korrigiert, bevor die tatsächliche Lage S A die
vorhergesehene Lage S C erreicht, so daß eine stabile
Lagesteuerung mit schnellem Ansprechverhalten möglich ist.
In dieser Ausführungsform umfaßt das Richtungssteuerventil
32 die eine Spule und die zwei linearen Solenoiden. Das
Richtungssteuerventil 32 kann jedoch auch andere Ausbildung
haben, soweit es eine selektive Ausdehnung und
Zusammenziehung der Zylinderanordnung 16 ermöglicht und die
elektronische Steuerung der Ölflußrate aus der
Zylinderanordnung 16 gestattet. Das Ausgangsinterface 4 e der
elektronischen Steuerung 4 und die I/Q-Mappe von Fig. 9
müssen jedoch abhängig von den Spezifikationen des jeweils
verwendeten Richtungssteuerventiles geändert werden.
Wenn die Solenoiden des Richtungssteuerventils 32 vor
Temperaturschwankungen geschützt werden, indem sie in einer
thermostatischen Kammer angeordnet werden und wenn die
Netzversorgung stabilisiert wird, kann das Ausgangsinterface
4 e der elektronischen Steuerung 4 Leistungstransistoren
aufweisen, welche vom Ausgangsport des Computers betrieben
werden. Hierbei wird die an die Solenoiden angelegte
Spannung mit einem Schaltverhältnis proportional zu dem
benötigten Strom für den Betrieb der Solenoiden an- und
ausgeschaltet, so daß der Durchschnittsstrom an die
Solenoiden geregelt werden kann.
In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die
Hydraulikdruckquelle eine von dem Motor angetriebene Pumpe;
es ist jedoch auch möglich, die Pumpe der Servolenkung des
Fahrzeuges zu verwenden.
Weiterhin ist bei dem dargestellten Aufhängesystem die
Zylinderanordnung mit den vorderen Radstabilisatoren
kombiniert. Die Zylinderanordnung könne jedoch auch mit den
vorderen und/oder rückwärtigen Radstabilisatoren kombiniert
werden und in der gleichen Weise wie oben beschrieben
gesteuert werden. Bei einer derartigen Modifikation können
zwei Richtungssteuerventile vorgesehen werden zur
unabhängigen Steuerung der Zylinderanordnungen oder die
entsprechenden Öldrücke können von den Ausgangsanschlüssen
eines einzigen Richtungssteuerventiles an die
Zylinderanordnungen geführt werden.
Die hydraulische Drucksteuerung 3 entspricht der
Einstellvorrichtung A in Fig. 1, die Zylinderanordnung 16
entspricht dem beweglichen Bauteil B, der Schritt 200 in
Fig. 7 entspricht der Vorhersagevorrichtung C, die
Steuersequenz gemäß Fig. 14 entspricht der
Korrekturvorrichtung E und die elektronische Steuerung 4
entspricht der Steuervorrichtung F.
Die Zylinderanordnung 16 mit dem Lagedetektor 43 kann als
Stoßdämpfer verwendet werden. In diesem Falle ist die
Grenzfläche 273 des Kolbenstabes 27 so zu verwenden, daß sie
die Mittenlage des Kolbenhubes anzeigt und die Spule 432 ist
in einer Lage im Abstand von dieser Zwischenposition
angeordnet. Durch Erfassung, wie oft die Kolbenstangen-
Grenzfläche durch die Spule hindurchläuft innerhalb einer
bestimmten Zeitdauer, kann bestimmt werden, ob die Fahrbahn,
auf der sich das Fahrzeug bewegt, eben oder holperig ist.
Die vorliegende Erfindung wurde als Lagesteuervorrichtung
für eine Zylinderanordnung beschrieben; die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt,
sondern auch beispielsweise bei einer
Winkelsteuervorrichtung einsetzbar, welche die Winkellage
eines beweglichen Bauteiles regelt.
Claims (20)
1. Lagesteuervorrichtung, gekennzeichnet durch:
Einstellmittel zur Einstellung der Lage eines beweglichen Bauteils in Antwort auf ein Steuersignal;
Vorhersagemittel zur Vorhersage der Lage des beweglichen Bauteils auf der Grundlage des Steuersignals;
Lageerkennungsmittel zur Erkennung, wenn das bewegliche Bauteil tatsächlich eine vorherbestimmte Lage erreicht hat;
Korrekturmittel zur Korrektur der vorhergesagten Lage des beweglichen Bauteiles in die vorherbestimmte Lage, wenn erkannt wird, daß das bewegliche Bauteil tatsächlich die vorherbestimmte Lage erreicht hat; und
Steuermittel zur Zufuhr des Steuersignals an die Einstellmittel, so daß die vorhergesagte Lage, korrigiert durch die Korrekturmittel, gleich einer Ziellage für das bewegliche Bauteil wird.
Einstellmittel zur Einstellung der Lage eines beweglichen Bauteils in Antwort auf ein Steuersignal;
Vorhersagemittel zur Vorhersage der Lage des beweglichen Bauteils auf der Grundlage des Steuersignals;
Lageerkennungsmittel zur Erkennung, wenn das bewegliche Bauteil tatsächlich eine vorherbestimmte Lage erreicht hat;
Korrekturmittel zur Korrektur der vorhergesagten Lage des beweglichen Bauteiles in die vorherbestimmte Lage, wenn erkannt wird, daß das bewegliche Bauteil tatsächlich die vorherbestimmte Lage erreicht hat; und
Steuermittel zur Zufuhr des Steuersignals an die Einstellmittel, so daß die vorhergesagte Lage, korrigiert durch die Korrekturmittel, gleich einer Ziellage für das bewegliche Bauteil wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das bewegliche
Bauteil über einen Hub hinweg beweglich ist, der als
vorherbestimmte Lage im wesentlichen eine Mittenlage
hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorhersagemittel
Vorrichtungen zum Vorhersagen als Lage des beweglichen
Teiles die tatsächliche Lage des beweglichen Teiles nach
Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Korrekturmittel
Vorrichtungen zur Korrektur der vorhergesagten Lage in
eine Lage aufweisen, welche durch die tatsächliche Lage
nach Verstreichen der vorherbestimmten Zeitdauer
erreicht wird, wenn von der Lageerkennungsvorrichtung
erkannt wird, daß die tatsächliche Lage des beweglichen
Bauteiles die vorherbestimmte Lage erreicht hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das bewegliche
Bauteil einen Kolben in einer fluidbetätigten
Zylinderanordnung umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die vorherbestimmte
Lage im wesentlichen die Mittenlage des Hubes des
Kolbens ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einstellmittel
Vorrichtungen aufweist zum Bewegen des Kolbens mit einem
unter Druck stehenden Fluid, sowie ein solenoid
betätigtes Ventil zur Steuerung der Flußrate des Fluides
abhängig von der Größe eines Stromes, der dem Ventil
zugeführt wird, wobei die Vorhersagemittelvorrichtungen
zur Berechnung der Lage des Kolbens auf der Grundlage
der Größe des Stromes und einer Zeitdauer aufweisen,
während der der Strom dem magnetbetätigten Ventil
zugeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das magnetbetätigte
Ventil einen Anschluß aufweist, der voll öffenbar ist,
wenn der Strom angelegt wird, zur Zufuhr des unter Druck
stehenden Fluides an die Zylinderanordnung und einen
Anschluß aufweist, dessen Öffnung abhängig von der Größe
des Stromes variabel ist, um es dem unter Druck
stehenden Fluid zu ermöglichen, aus der
Zylinderanordnung zu strömen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorhersagemittel
Vorrichtungen aufweisen zur Vorhersage, als Lage des
Kolbens, der aktuellen Lage des Kolbens nach
Verstreichen einer festbestimmten Zeitdauer.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Korrekturmittel
Vorrichtungen aufweisen zur Korrektur der vorhergesagten
Lage in eine Lage, die von der tatsächlichen Lage
erreicht wird nach Verstreichen der vorherbestimmten
Zeitdauer, wenn erkannt wird durch die
Lageerfassungsvorrichtung, daß die tatsächliche Position
des Kolbens die vorherbestimmte Position erreicht hat.
11. Aufhängevorrichtung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet
durch:
eine Zylinderanordnung zwischen der Karosserie eines Fahrzeuges und einem Reifen hiervon mit einem Kolben, der von einem unter Druck stehenden Fluid in seiner Lage steuerbar ist;
Lageerkennungsvorrichtungen zur Erkennung eines Fahrzustandes des Fahrzeuges;
Verarbeitungseinrichtungen zur Berechnung einer Ziellage des Kolbens auf der Grundlage der erfaßten Fahrbedingungen des Fahrzeuges; und
eine Lagesteuervorrichtung zur Steuerung der Zylinderanordnung derart, daß die Lage des Kolbens gleich der Zielposition wird, wobei die Lagesteuervorrichtung ihrerseits aufweist:
Einstellmittel zur Einstellung der Lage eines beweglichen Bauteils in Antwort auf ein Steuersignal;
Vorhersagemittel zur Vorhersage der Lage des beweglichen Bauteils auf der Grundlage des Steuersignals;
Lageerkennungsmittel zur Erkennung, wenn das bewegliche Bauteil tatsächlich eine vorherbestimmte Lage erreicht hat;
Korrekturmittel zur Korrektur der vorhergesagten Lage des beweglichen Bauteiles in die vorherbestimmte Lage, wenn erkannt wird, daß das bewegliche Bauteil tatsächlich die vorherbestimmte Lage erreicht hat; und
Steuermittel zur Zufuhr des Steuersignals an die Einstellmittel, so daß die vorhergesagte Lage, korrigiert durch die Korrekturmittel gleich einer Ziellage für das bewegliche Bauteil wird.
eine Zylinderanordnung zwischen der Karosserie eines Fahrzeuges und einem Reifen hiervon mit einem Kolben, der von einem unter Druck stehenden Fluid in seiner Lage steuerbar ist;
Lageerkennungsvorrichtungen zur Erkennung eines Fahrzustandes des Fahrzeuges;
Verarbeitungseinrichtungen zur Berechnung einer Ziellage des Kolbens auf der Grundlage der erfaßten Fahrbedingungen des Fahrzeuges; und
eine Lagesteuervorrichtung zur Steuerung der Zylinderanordnung derart, daß die Lage des Kolbens gleich der Zielposition wird, wobei die Lagesteuervorrichtung ihrerseits aufweist:
Einstellmittel zur Einstellung der Lage eines beweglichen Bauteils in Antwort auf ein Steuersignal;
Vorhersagemittel zur Vorhersage der Lage des beweglichen Bauteils auf der Grundlage des Steuersignals;
Lageerkennungsmittel zur Erkennung, wenn das bewegliche Bauteil tatsächlich eine vorherbestimmte Lage erreicht hat;
Korrekturmittel zur Korrektur der vorhergesagten Lage des beweglichen Bauteiles in die vorherbestimmte Lage, wenn erkannt wird, daß das bewegliche Bauteil tatsächlich die vorherbestimmte Lage erreicht hat; und
Steuermittel zur Zufuhr des Steuersignals an die Einstellmittel, so daß die vorhergesagte Lage, korrigiert durch die Korrekturmittel gleich einer Ziellage für das bewegliche Bauteil wird.
12. System nach Anspruch 11, wobei die
Erfassungsvorrichtungen zur Erfassung des
Betriebszustandes ihrerseits Vorrichtungen zur Erfassung
des Betriebszustandes des Fahrzeuges während einer
Kurvenfahrt aufweist und weiterhin aufweist:
Korrekturmittel zur Korrektur der vorhergesagten Lage abhängig von dem erfaßten Kurvenfahrtzustandes des Fahrzeuges, wobei eine Änderung der Flußrate des Fluides berücksichtigt wird, welche durch eine Lateralbeschleunigung des Fahrzeuges während der Kurvenfahrt verursacht wird.
Korrekturmittel zur Korrektur der vorhergesagten Lage abhängig von dem erfaßten Kurvenfahrtzustandes des Fahrzeuges, wobei eine Änderung der Flußrate des Fluides berücksichtigt wird, welche durch eine Lateralbeschleunigung des Fahrzeuges während der Kurvenfahrt verursacht wird.
13. System nach Anspruch 11, wobei die vorherbestimmte Lage
im wesentlichen die Zwischenlage des Hubes des Kolbens
ist.
14. System nach Anspruch 11, wobei die Einstellmittel
Vorrichtungen aufweisen zum Bewegen des Kolbens mit
einem unter Druck stehenden Fluid, sowie ein solenoid
betätigtes Ventil zur Steuerung der Flußrate des Fluides
abhängig von der Größe eines Stromes, der dem Ventil
zugeführt wird, wobei die Vorhersagemittel Vorrichtungen
zur Berechnung der Lage des Kolbens auf der Grundlage
der Größe des Stromes und einer Zeitdauer aufweisen,
während der der Strom dem magnetbetätigten Ventil
zugeführt wird.
15. System nach Anspruch 14, wobei das magnetbetätigte
Ventil einen Anschluß aufweist, der voll öffenbar ist,
wenn der Strom angelegt wird, zur Zufuhr des unter Druck
stehenden Fluides an die Zylinderanordnung und einen
Anschluß aufweist, dessen Öffnung abhängig von der Größe
des Stromes variabel ist, um es dem unter Druck
stehenden Fluid zu ermöglichen, aus der
Zylinderanordnung zu strömen.
16. System nach Anspruch 11, wobei die Steuermittel
Vorrichtungen zur Erzeugung des Steuersignals auf der
Grundlage der Differenz zwischen der vorhergesagten Lage
und Ziellage derart aufweist, daß der Kolben mit einer
höheren Geschwindigkeit bewegt wird, wenn die Differenz
größer ist.
17. System nach Anspruch 11, wobei die Vorhersagemittel
Vorrichtungen aufweisen zur Vorhersage, als Lage des
Kolbens, der aktuellen Lage des Kolbens nach
Verstreichen einer festbestimmten Zeitdauer.
18. System nach Anspruch 17, wobei die Korrekturmittel
Vorrichtungen aufweisen zur Korrektur der vorhergesagten
Lage in eine Lage, die von der tatsächlichen Lage
erreicht wird nach Verstreichen der vorherbestimmten
Zeitdauer, wenn erkannt wird durch die
Lageerfassungsvorrichtung, daß die tatsächliche Position
des Kolbens die vorherbestimmte Position erreicht hat.
19. Lagedetektor, gekennzeichnet durch:
einen Zylinder;
einen Kolben, der gleitbeweglich in den Zylinder angeordnet ist;
eine Kolbenstange, welche zusammen mit dem Kolben beweglich ist und erste und zweite Abschnitte mit unterschiedlichen Permeabilitäten aufweist;
eine hohle Spule um den Kolbenstab herum, wobei die ersten und zweiten Bereiche der Kolbenstange durch die hohle Spule hindurch beweglich sind, wenn der Kolben sich gleitend in dem Zylinder bewegt;
Vorrichtungen zur Zufuhr eines elektrischen Signals, welches sich mit der Zeit ändert;
Detektionsvorrichtungen zur Erfassung einer Änderung der Induktivität der Spule; und
Verarbeitungsvorrichtungen zur Berechnung der Lage des Kolbens auf der Grundlage der erfaßten Änderung in der Induktivität der Spule.
einen Zylinder;
einen Kolben, der gleitbeweglich in den Zylinder angeordnet ist;
eine Kolbenstange, welche zusammen mit dem Kolben beweglich ist und erste und zweite Abschnitte mit unterschiedlichen Permeabilitäten aufweist;
eine hohle Spule um den Kolbenstab herum, wobei die ersten und zweiten Bereiche der Kolbenstange durch die hohle Spule hindurch beweglich sind, wenn der Kolben sich gleitend in dem Zylinder bewegt;
Vorrichtungen zur Zufuhr eines elektrischen Signals, welches sich mit der Zeit ändert;
Detektionsvorrichtungen zur Erfassung einer Änderung der Induktivität der Spule; und
Verarbeitungsvorrichtungen zur Berechnung der Lage des Kolbens auf der Grundlage der erfaßten Änderung in der Induktivität der Spule.
20. Detektor nach Anspruch 19, wobei die ersten und zweiten
Bereiche entsprechende Bauteile umfassen, welche
miteinander verbunden sind.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |