DE3924918C2 - Lagesteuervorrichtung, Fahrzeugaufhängung hiermit und Lagedetektor hierfür - Google Patents

Lagesteuervorrichtung, Fahrzeugaufhängung hiermit und Lagedetektor hierfür

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat sowie eine Zylinderhub- Steuerung zur Steuerung des Hubes des Kolbens in dem verstellbaren Kolben-Zylinder- Aggregat für eine Fahrzeugaufhängung.
Bekannte Fahrzeugaufhängungen verwenden eine hydraulisch betätigte Zylinderanordnung in einem Stabilisatorsystem für das Fahrzeug, wie beispielsweise in der JP 61-146612 A beschrieben. Wenn ein Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wird es einer Drehbewegung um seine Längsachse unterworfen, Welche auch als "Rollen" oder "Wanken" 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 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 (Regelung) 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 dem Stabilisator und der ungefederten Masse angeordnet. Diese Anordnung macht jedoch die gesamte Aufhängevorrichtung relativ komplex und auch das Potentiometer selbst ist komplex im Aufbau und relativ teuer.
Aus der EP 234 808 A2 ist ein Steuersystem bekannt, bei welchem ein durch ein Kolben-Zylinder-Aggregat aktiv verstellbarer Stabilisator für ein Kraftfahrzeug verwen­ det wird. Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Steue­ rung des Kolben-Zylinder-Aggregats ist in der Druck­ schrift nicht offenbart.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung zur Steuerung eines derartigen Kolben-Zylinder- Aggregats bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
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 13a auf, welches mit der ungefederten Masse eines der Stoßdämpfer 11 über die Zylinderanordnung 16 gekoppelt ist, so daß die Distanz zwischen dem Ende 13a und dem gekoppelten Bereich des Stoßdämpfers 11 einstellbar ist. Das andere Ende 13b 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 33a, ein Richtungssteuerventil 32 in Form eines dreilagigen Magnetventils mit vier Anschlüssen und Leitungen 33c und 33d 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 32a zu bringen, in der die Pumpe 31 von der Zylinderanordnung 16 abgetrennt ist, eine Lage 32b 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 Kammer 25 in das Reservoir 34 gebracht wird, eine Lage 32c 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 32a bis 32c liegt.
Gemäß Fig. 6 umfaßt die elektronische Steuerung 4 einen Mikrocomputer mit einem Eingangsinterface 4d (Input interface) zum Empfang der Signale von den Sensoren 41 bis 43, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 4a zur Verarbeitung der empfangenen Signale und zur Erzeugung eines Steuersignals, einen Lesespeicher ROM 4b zur Speicherung eines Steuerprogramms und fester Daten, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 4c zur vorübergehenden Speicherung von verarbeiteten Daten und Steuerzuständen, ein Ausgangsinterface 4e (Output Interface) an das Richtungssteuerventil 32, sowie einen gemeinsamen Bus 4f zur Verbindung dieser Elemente 4a bis 4e.
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 4e der elektronischen Steuerung 4 beinhaltet einen Impulsspannungsgenerator 4g, der eine periodische Impulsspannung E erzeugt, welche der Spule 432 zugeführt wird, deren Induktivität L beträgt, sowie ein Widerstand 4h mit einem Widerstandswert R. Wenn ein Strom e durch die Spule 432 und den Widerstand 4h fließt, ergibt sich eine Spannung v1 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 4h wie folgt:

v2 = Ri = E.(1 - e-(R/L)t)
Die Spannung v2 wird dann mit einer festgelegten Referenzspannung Vref mittels eines Komparators 4i verglichen. Wenn die Spannung v2 größer ist als die Referenzspannung Vref, wird das Ausgangssignal vom Komparator 4i hoch. Wenn die Spannung v2 kleiner als die Referenzspannung ist, ist der Ausgang des Komparators 4i niedrig. ("hoch" und "niedrig" seien hier als die logischen Signalpegel "high" and "low" verstanden). Der gepulste Ausgang vom Komparator 4i wird dann mittels eines Pulsdauer/Spannungswandlers 4j in eine Durchschnittsspannung umgesetzt, wobei der Wandler 4j einen Widerstand 4k und einen Kondensator 4l aufweist. Wenn die Induktivität L in der Spule 432 kleiner ist, hat der hohe Pegel des gepulsten Ausgangs vom Komparator 4i eine größere Proportion und wenn die Induktivität L der Spule 432 größer ist, hat der niedere Pegel des gepulsten Ausgangs vom Komparator 4e eine größere Proportion. Somit entspricht die Durchschnittsspannung, welche von dem Wandler 4j erzeugt wird der Induktivität L der Spule 432. Die Durchschnittsspannung wird von einem Komparator 4M mit einer Schwellenwertspannung Vth verglichen, welche so ausgewählt wird, daß sie der Mittenlage des Kolbenhubes entspricht. Im Ergebnis kann vom Ausgangssignal des Komparators 4M 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 32a. Unter Druck stehendes Öl von der Hydraulikpumpe 31 fließt durch die Leitung 33a, das Richtungssteuerventil 32 und die Leitung 33b zurück in den Reservoirtank 34. Da die Leitungen 33c und 33d 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 32b erregt. Hierbei wird der Anschluß des Steuerventils 32 mit der unteren Kammer 26 über die Leitung 33d voll geöffnet und unter Druck stehendes Öl von der Pumpe 31 fließt über die Leitung 33a, das Ventil 32 und die Leitung 33d in die untere Kammer 26. Der Anschluß des Ventils 32, der über die Leitung 33c 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 32a zurück und die oberen und unteren Kammern 25 und 26 der Zylinderanordnung 16 werden wieder geschlossen, sö 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, das 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 32c bringt. Der Anschluß des Steuerventils 32, der mit der oberen Kammer 25 durch die Leitung 33c verbunden ist, wird voll geöffnet, um Öl unter Druck von der Pumpe 31 durch die Leitung 33a, das Ventil 32 und die Leitung 33c in die obere Kammer 25 zu bringen. Der Anschluß des Ventils 32, der mit der unteren Kammer 26 durch die Leitung 33d 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 θ 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 θ 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 θ 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 ST 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 ST auf die Neutrallage der Zylinderanordnung 16 gesetzt (ST = SO + g(G), SO = Neutrallage), was in einem Schritt 150 erfolgt.
Ein Schritt 160 vergleicht die Position FT und eine vorherbestimmte Position FC für den Kolben, welche in einem vorhergehenden Steuerzyklus berechnet wurde. Wenn die Zielposition ST und die vorhergesagte Position SC 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 ST und der vorhergesagten Position SC. Wenn die Zielposition ST und die vorherbestimmte Position SC 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 FC 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 FC 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 FC 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 SC 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 ST aus dem Schritt 140 im vorhandenen Zyklus und der vorhergesagten Position SC, die in dem vorhergehenden Zyklus 8 ms vorher berechnet wurde und eine Anzeige für die Kolbenlage in dem vorliegenden Zyklus ist, wird bestimmt (ER = ST - SC). 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 ST 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 I1, der bei der Differenz ER = 0 zugeführt wird. Wenn der Strom I einen Maximalwert IM 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 SC und die Zielposition ST 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 32a verschoben wird, um die Zylinderanordnung 16 zu verriegeln.
Die vorhergesagte Position SC 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 IR 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 SC bestimmt in dem vorhergehenden Zyklus und der Neutrallage SO 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.|SC - SO
wobei k3 eine Konstante ist. Die Konstante k3 ist positiv, wenn die vorhergesagte Position SC, 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 k3 ist negativ, wenn die vorhersagte Position SC, 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 zusmmenzieht. Die Konstante k3 ist ebenfalls positiv, wenn die vorhergesagte Position SC, 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 SC, 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 IR 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 δSC der Zylinderanordnung 16 in einem Zyklus aus der so bestimmten Flußrate Q bestimmt werden. Somit können die vorliegenden vorhergesagten Kolbenlagen oder Hubintervalle (SC)(n) aus der vorhergehenden Lage SC(n - 1) berechnet werden und das Hubintervall δSC der Zylinderanordnung 16 in einem Zyklus ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
SC(n) = SC(n - 1) + δSC (Prozeßschritt 3).
Unter Verwendung der vorhandenen vorhergesagten Kolbenposition, SC(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 δSC in jedem Zyklus einem Fehler unterworfen aufgrund von Temperaturänderungen oder anderen Störungen, so daß die vorhergesagte Kolbenposition SC eine Aufhäufung von derartigen Fehlern beinhaltet und infolge dazu neigt, von der tatsächlichen Kolbenposition abzuweichen. Die angesammelten Fehler an der vorhergesagten Position SC 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 Steuerstartsbefehl 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 SC 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 SC 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 SO wird, kann die vorhergesagte Position SC zu diesem Zeitpunkt nicht einfach als die Neutrallage betrachtet werden.
Aus diesem Grund wird ein Korrekturvorgang durchgeführt, der die vorhergesagte Position SC 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 TL (responseless time) bezeichnet.
Gemäß Fig. 14 bestimmt ein Schritt 201, ob die vorhergesagte Position SC die Neutrallage SO oder nicht wird. Wenn die Bedingung SC = SO erfüllt ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 202, in dem ein Flag gesetzt wird, welches anzeigt, daß die vorherbestimmte Lage SC die Neutrallage SO passiert hat (im folgenden als "Neutralpassage-Flag" bezeichnet). Danach integriert ein Schritt 203 die Hubintervalle δSC in den entsprechenden Zyklen von der vorherliegenden Zeit hoch zu einer Zeit vor der anspruchslosen Zeit TL und erzeugt einen integrierten Wert DSC.
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 SA in der Neutrallage ist oder nicht. Im Schritt 205 wird ein Zähler t, der eine Zeit zählt, die verstrichen ist, nachdem die vorherbestimmte Position SC 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 SC 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 TB, welche die anspruchslose Zeit TL ist nach einer Zeit TA, wenn die vorhergesagte Position SC zur Neutrallage wird, ist die vorhergesagte Position SC korrekt und muß nicht korrigiert werden. Wenn jedoch gemäß Fig. 11 die tatsächliche Kolbenlage SA nicht die Neutrallage erreicht, selbst nach Verstreichen der anspruchslosen Zeit TL nach der Zeit TA (= Zeit TB), muß die vorhergesagte Lage SC korrigiert werden. Das Intervall zwischen der Zeit TB und der Zeit TC 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 SA 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 TL verglichen werden. Wenn die Zeit des Zählers t und die anspruchslose Zeit TL gleich sind, geht die Steuerung zu einem Schritt 209, da die vorhergesagte Position SC 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 SA nicht nach dem Verstreichen der Zeit TL nach der Zeit TA (= Zeit TB) die Neutrallage erreicht hat, wenn die vorhergesagte Position SC zur Neutrallage wird, geht die Steuerung von einem Schritt 207 zu einem Schritt 220, wo der Zählzustand des Zählers t und die anspruchlose Zeit TL verglichen werden. Wenn die Zählerzeit t gleich oder größer ist als die anspruchlose Zeit TL, wird in einem Schritt 221 das Korrekturflag gesetzt und dann wird die Summe der Neutrallage SO und der integrierte Wert DSC aus dem Schritt 203 als vorhergesagte Position SC 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 SA 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 SO und der integrierte Wert DSC als vorherbestimmte Lage SC gesetzt wird. Zu der Zeit, zu der die aktuelle Lage SA die Neutrallage aufgrund der Verarbeitung in den Schritten 219 und 222 wird, wird die vorhergesagte Position SC in eine Position korrigiert, welche die anspruchslose Zeit TL vor der Neutrallage auf der ausgedehnten Seite ist. Wenn die aktuelle Lage SA 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 SC der aktuellen Lage SA, aber die Differenz zwischen der vorhergesagten Lage SC und der Ziellage ST wird erhöht. Da der Strom I mit der Differenz ER anwächst, wie in Fig. 8 dargestellt, werden jedoch vorhergesagte Position SC und die aktuelle Position SA so gesteuert, daß sie der Zielposition ST schnell folgen.
Wenn gemäß Fig. 12 die aktuelle Lage SA zur Neutrallage wird vor verstreichen der anspruchslosen Zeit TL nach der Zeit TA (entspricht dem Zeitpunkt TB), wenn die vorhergesagte Lage SC die Neutrallage wird, geht die Steuerung zum Schritt 208. Da die Zählerzeit t kürzer ist als die anspruchslose Zeit TL 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 SO und integriertem Wert DSC aus dem Schritt 203 wird in einem Schritt 214 zur vorherbestimmten Lage SC gesetzt, wonach das Programm endet. Wenn gemäß Fig. 13 die aktuelle Lage SA zu einer Zeit TC die Neutrallage wird, bevor die vorhergesagte Position SC die Neutrallage erreicht, geht die Steuerung durch die Schritte 204, 211, 212, 213 und 214. Selbst wenn somit die aktuelle Lage SA vor der Zeit TA zur Neutrallage wird, zu der angenommen wird, daß die vorhergesagte Position SC die Neutrallage erreicht, wird die vorhergesagte Position SC in eine Lage korrigiert, welche die anspruchslose Zeit TL vor der Neutrallage SO auf der ausgedehnten Seite ist zu der Zeit 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 ST und der vorhergesagten Position SC in die vorhergesagte Position SC reflektiert. Genauer gesagt, da die Differenz ER zwischen Zielposition ST und vorhergesagter Position SC 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 SC und tatsächliche Position SA so gesteuert werden, daß sie der Zielposition ST verläßlich folgen.
In dem Schritt 208 wird die von dem Zähler t gezählte Zeit gleich sein oder kleiner als die anspruchslose Zeit TL. Dies deshalb, da es unmöglich für die Zählerzeit t ist, länger als die anspruchslose Zeit TL in dem Schritt 208 zu sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann von vornherein erkannt werden, wie sich die aktuelle Lage SA ändern wird, da zur Lagesteuerung die vorhergesehene Lage SC zum Vorhersehen einer zukünftigen Lage verwendet wird. Wenn die vorhergesehene Lage SC nicht geeignet ist, wird die Lage SC korrigiert, bevor die tatsächliche Lage SA die vorhergesehene Lage SC 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 4e 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 4e 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 ausgeschalten, 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 (10)

1. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat (16)
mit einem Richtungssteuerventil (32) zur wahlweisen Beaufschlagung oder Absperrung der Zylinderräume (25; 26) des Kolben-Zylinder-Aggregats (16),
mit einem Sensor (43), der dann ein Signal abgibt, wenn die aktuelle Position (SA) des Kolbens (22) eine als Neutrallage definierte Position erreicht,
mit einer in Zeitschritten arbeitenden Steuereinrichtung (4) zur kontinuierlichen Vorgabe von Ziel-Positionen (ST) für den Kolben (22) und zur Annäherung einer aktuellen Position (SA) des Kolbens (22) an die Ziel- Position (ST) über den Verlauf einer vorhergesagten Position (SC) des Kolbens (22) durch Ansteuerung des Richtungssteuerventils (32) mit einem Steuerstrom (I),
wobei die Steuereinrichtung (4)
aus den Zusammenhängen zwischen der Strömungsrate der Druckflüssigkeit und dem Steuerstrom (I) des Richtungssteuerventils (32) sowie der Belastung des Kolben- Zylinder-Aggregats (16) die vorhergesagte Position (SC) des Kolbens bestimmt,
eine System-Verzögerung (TL) einbezieht, die Totzeiten und Verzögerungen in der Steuerung der Druckflüssigkeit berücksichtigt, während der keine Änderung des Steuerstromes (I) erfolgt,
und dann, wenn die vorhergesagte Position (SC) des Kolbens die Neutrallage erreicht, und
wenn mit Ablauf der Verzögerung (TL) die tatsächliche Lage (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht, die Steuerung kontinuierlich fortsetzt (Fig. 10),
wenn vor Ablauf der Verzögerung (TL) die tatsächliche Lage (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht, den Verlauf der vorhergesagten Position (SC) des Kolbens (22) im Wesentlichen so verschiebt, als ob sie um (TL), bevor die tatsächliche Position (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht hat, bereits die Neutrallage erreicht habe, und den Steuerstrom (I) des Richtungssteuerventils (32) entsprechend reduziert (Fig. 12),
wenn die tatsächliche Position (SA) des Kolbens (22) auch nach Ablauf der Verzögerung (TL) die Neutrallage nicht erreicht hat, den Wert für die vorhergesagte Position im Wesentlichen hält und den Steuerstrom (I) erhöht, bis die tatsächliche Position (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht, worauf sie den Verlauf der vorhergesagten Position (SC) des Kolbens (22) im Wesentlichen so verschiebt, als ob sie um (TL), bevor die tatsächliche Position (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht hat, bereits die Neutrallage erreicht habe, und den Steuerstrom (I) des Richtungssteuerventils entsprechend erhöht (Fig. 11),
wenn die tatsächliche Position (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht, bevor die vorhergesagte Position (SC) die Neutrallage erreicht hat, den Verlauf der vorhergesagten Position (SC) des Kolbens (22) im Wesentlichen so verschiebt, als ob sie um (TL), bevor die tatsächliche Position (SA) des Kolbens (22) die Neutrallage erreicht hat, bereits die Neutrallage erreicht habe, und durch einen Steuerstrom (I) mit anderem Vorzeichen das Richtungssteuerventil umschaltet (Fig. 13).
2. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) über einen Hub hinweg beweglich ist, der als vorhergesagte Position (SC) im Wesentlichen eine Neutrallage hat.
3. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) Mittel zum Vorhersagen der tatsächlichen Position (SA) des Kolbens (22) nach Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer aufweist.
4. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) eine Korrektureinrichtung aufweist, welche die vorher­ gesagte Position (SC) in eine Position korrigiert, wel­ che durch die tatsächliche Position (SA) nach Verstreichen der vorherbestimmten Zeitdauer erreicht wird, wenn von der Steuereinrichtung (4) erkannt wird, daß die tatsächliche Position des Kolbens (22) die vorhergesagte Position (SC) erreicht hat.
5. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) in einer fluidbetätigten Zylinderanordnung (16) angeordnet ist.
6. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) Mittel zum Bewegen des Kolbens (22) mit einem unter Druck stehenden Fluid, sowie ein solenoidbetätigtes Ventil (Richtungssteuerventil 32) zum Steuern der Flußrate des Fluids abhängig von der Größe eines Stroms (Steuerstrom I), der dem Ventil zugeführt wird und Mittel zum Berechnen der Position des Kolbens (22) auf der Grundlage der Größe des Stroms und einer Zeitdauer aufweist, während welcher dem Ventil der Strom zugeführt wird.
7. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) einen An­ schluß zum Zuführen des unter Druck stehenden Fluids zu der Zylinderanordung (16), der voll geöffnet werden kann, wenn der Strom angelegt wird, und einen Anschluß aufweist, dessen Öffnung abhängig von der Größe des Stroms variabel ist, um es zu ermöglichen, daß das unter Druck stehende Fluid aus der Zylinderanordnung (16) strömt.
8. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) in einer Zylinderanordnung (16) eines Fahrzeugaufhängungssystems angeordnet ist, das zwischen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs und einem Reifen angeordnet ist; und
eine Zustandserkennungsvorrichtung zum Erkennen eines Zustands des Kraftfahrzeugs; und
eine Zielpositionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Zielposition des Kolbens (22) auf der Grundlage des erkannten Zustands des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
9. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zustandserkennungseinrichtung den Be­ triebszustand des Kraftfahrzeugs erkennt und ihrerseits Mittel zum Erfassen des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt aufweist, und
die Korrektureinrichtung die vorhergesagte Position (SC) abhängig von dem erfaßten Kurvenfahrtzustand des Kraftfahrzeugs korrigiert, wobei eine Änderung der Flußrate des Fluids berücksichtigt wird, welche durch eine Lateralbeschleunigung des Kraftfahrzeugs während der Kurvenfahrt verursacht wird.
10. Verstellbares Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) Mittel zum derartigen Erzeugen des Steuersignals auf der Grundlage der Differenz zwischen der vorhergesagten Position (SC) und Zielposition aufweist, daß der Kolben (22) mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt wird, wenn die Differenz größer ist.
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