DE4029034A1

DE4029034A1 - Einrichtung zur beeinflussung des federungsverhaltens einer gefederten masse

Info

Publication number: DE4029034A1
Application number: DE19904029034
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Rieck
Original assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2010-09-14
Also published as: DE4029034C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beein flussung des Federungsverhaltens einer gefederten Masse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist durch die DE-OS 38 18 188 vorbekannt. Hierbei mißt eine Wegmeßeinrichtung den Abstand bzw. die Änderung dieses Abstandes der gefeder ten Masse, d. h. eines Fahrzeugaufbaus von einem Bezugs niveau, z. B. zur Achse eines Rades, als Weggröße. In einer Auswerteeinrichtung kann die gemessene Weggröße in Abhängigkeit von ihrer zeitlichen Veränderung durch Vergleich mit einem gespeicherten Sollwert als dyna misch, also nicht durch Be- oder Entladen bedingtes Einfedern bzw. als ein sich aufbauendes Schwingen erkannt werden. Überschreitet der Wert der zeitlichen Veränderung der Weggröße einen Schwellenwert, wird ein Stellsignal erzeugt, das der Veränderung der Dämpfungs charakteristik dient. Auf diese Weise wird z. B. durch eine härter eingestellte Dämpfung dem sich aufbauenden Schwingen entgegengewirkt. Hierbei besteht das Problem, daß die erwähnte Veränderung der Dämpfungscharakteristik praktisch erst dann erfolgt, wenn bereits ein Schwingen entsprechender Größenordnung aufgetreten ist.

Bei der vorerwähnten Einrichtung werden bei einer besonderen Ausführungsform sogenannte Beschleunigungs geber verwendet, die den Beginn eines Schwingens des Fahrzeugaufbaus sowie eine Geschwindigkeitsänderung am Fahrzeugrad registrieren. Mittels der genannten Be schleunigungsgeber besteht die Möglichkeit, den in der Auswerteeinrichtung gespeicherten Schwellenwert und damit das Ansprechverhalten so zu verändern, daß die Dämpfung früher, d. h. schon beim Beginn einer sich aufbauenden Schwingung, einsetzt. Hierbei sind der Einsatz zusätzlicher Signalgeber, die Installation zusätzlicher elektrischer Leitungen und die Mittel zur Verarbeitung zusätzlicher Signale erforderlich. Abge sehen von dem hiermit verbundenen Aufwand, kann der Einsatz von Signalgebern an den vorgeschlagenen Stellen eines Fahrzeuges, besonders aber in Radnähe, wegen der dort herrschenden erschwerten Umwelteinflüsse des Fahrbetriebes und fahrbahnbedingter Stoßbelastungen der Signalgeber, zu deren erhöhter Störanfälligkeit führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aus vorhandenen Daten einer mit einer Wegmeßeinrichtung versehenen Einrichtung der eingangs genannten Art eine Beeinflussung des Federungsverhaltens in dem vorerwähn ten Sinn zu ermöglichen, ohne daß außer einer ent sprechenden Ergänzung der Elektronik ein Einsatz zusätz licher Meß- und Übertragungsmittel weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege bene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen ange geben.

Die Erfindung nutzt bei der Anwendung in einer Dämpfungssteuerung die Erkenntnis, daß ein durch dyna mische Vorgänge hervorgerufenes Schwingen, auch in der Anfangsphase des Schwingungsaufbaus, in einer meßbaren Schwingungscharakteristik verläuft und mit gespeicherten Vergleichswerten vergleichbar ist.

Die Erfindung hat bei Verwendung in einer Dämpfungsein richtung in Verbindung mit einer niveaugeregelten Luft federung den Vorteil, daß neben den Komponenten, die für die Niveauregelung ohnehin vorhanden sein müssen, nur eine entsprechende Ergänzung der Niveauregelelektronik, z. B. durch ein Rechnerprogramm, erforderlich ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Beeinflussung des Federungsverhaltens einer gefederten Masse,

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Regelgrößen der Einrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 eine weitere graphische Darstellung von Regel größen der Einrichtung gemäß Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung ist dafür vorgesehen, Stellsignale zu erzeugen, die der Verände rung des Ansprechverhaltens einer Dämpfungseinrichtung dienen.

In Fig. 1 bildet der Aufbau eines Fahrzeuges eine gefederte Masse (1), die über einen Federungskörper (2) auf einer Radachse (3) mittels eines Rades (4) abge stützt ist. Die gefederte Masse (1) ist mittels einer Dämpfungseinrichtung (5) auf der Radachse (3) abge stützt, derart, daß mit ihr das Federungsverhalten der gefederten Masse (1) gegenüber der Radachse (3) beeinflußbar ist. Die Dämpfungseinrichtung (5) weist elektrisch betätigbare Mittel zur Regelung des Dämpfungs grades auf und ist wie die in der DE-C2-33 12 899 beschriebene und dargestellte Einrichtung mit einem regelbaren Ventil für die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers ausgebildet.

Eine Wegmeßeinrichtung (6) mißt als Weggröße (s) den Abstand eines Meßpunktes (7) an der gefederten Masse (1) von einem vorgegebenen Bezugsniveau, bezogen auf die Radachse (3), und gibt ein entsprechendes elektrisches Wegsignal, das der Weggröße (s) entspricht, an einen Signaleingang (8) einer elektronischen Auswerteeinrich tung (30). Die elektronische Auswerteeinrichtung (30) ist so ausgebildet, daß sie die Weggröße (s) zeitlich erfaßt und mit einem Differenzierglied (9) ein von der zeitlichen Veränderung der Weggröße (s) abhängiges zusätzliches Hilfssignal ds/dt erzeugt, das einer Abweichung des Meßpunktes (7) vom Bezugsniveau pro Zeiteinheit entspricht.

Die Auswerteeinrichtung (30) weist eine erste Vergleichs einrichtung (10) zum Vergleich des Hilfssignals ds/dt mit einem Soll-Schwellenwert (ds/dt)′ eines Speicher gliedes (31) auf.

Die erste Vergleichseinrichtung (10) ist so ausgebildet, daß sie ein zur Veränderung der Dämpfungscharakteristik geeignetes elektrisches Stellsignal (u) eines Signal gliedes (23) erzeugt, wenn das Hilfssignal ds/dt den Schwellenwert (ds/dt)′ überschreitet oder größer ist als der Schwellenwert (ds/dt)′. Das Stellsignal (u) ist über einen Signalausgang (11) und eine elektrische Leitung (12) einem Signaleingang (13) der Dämpfungseinrichtung (5) zuführbar. Mit Hilfe der elektrisch betätigbaren Mittel zur Regelung des Dämpfungsgrades wird bei Auf treten des Stellsignals (u) , von einer Grunddämpfung (r) ausgehend, die Dämpfung härter eingestellt.

Die Auswerteeinrichtung (30) weist eine Meßeinrichtung (14) auf, die zum Messen eines Differenzwertes (D) der Weggröße (S) zwischen Maxima und Minima infolge verti kalen oder annähernd vertikalen Schwingens des Meß punktes (7) während einer vorgegebenen, als Meßzeit dienenden Zeitspanne (Z) dient. Die Auswerteeinrichtung (30) weist eine zweite Vergleichseinrichtung (15) zum Vergleich des von der Meßeinrichtung (14) erzeugten Wertes (D) mit einem vorgegebenen Differenzwert (D′) auf. Die zweite Vergleichseinrichtung (15) ist so ausgebildet, daß sie ein zur Herabsetzung des Soll- Schwellenwertes (ds/dt)′ dienendes elektrisches Schalt signal (W) erzeugt, wenn der Differenzwert (D) während einer vorgegebenen Zeitspanne (Z) den Soll-Differenz schwellenwert (D′) überschreitet oder größer als der vorgegebene Soll-Differenzschwellenwert (D′) ist. Das Schaltsignal (W) ist über einen Signalausgang (16) der zweiten Vergleichseinrichtung (15), eine elektrische Leitung (17) und einen Signaleingang (18) der ersten Vergleichseinrichtung (10) zuführbar.

Eine Fahrsignaleinrichtung (19) erkennt, daß sich das Fahrzeug in Fahrt befindet und erzeugt ein der Fahrge schwindigkeit entsprechendes elektrisches Fahrsignal (f). Das Fahrsignal (f) kann in der Weise ausgebildet sein, daß es erst ab einer vorgegebenen Fahrgeschwindig keit erzeugt wird. Das Fahrsignal (f) kann von Signal gebern, wie z. B. dem Tachometer, einem Rad, typischen Fahrschwingungen oder anderen signalgebenden Elementen, die nur während der Fahrt in Funktion sind, erzeugt werden. Das Fahrsignal (f) wird über einen Signalausgang (20) der Fahrsignaleinrichtung (19), eine elektrische Leitung (21) und einen Signaleingang (22) der ersten Vergleichseinrichtung (10) zugeführt und dem Stellsignal (u) des Signalgliedes (23) zugeordnet.

Das Fahrsignal (f) dient dazu, das Stellsignal (u) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu verändern. Auf diese Weise wird der Dämpfungsgrad der Dämpfungsein richtung (5), zur Erhöhung der Fahrsicherheit, auf die Fahrgeschwindigkeit abgestimmt, so daß z. B. eine höhere Fahrgeschwindigkeit eine härtere Dämpfung zur Folge hat. Die Erzeugung des Fahrsignals kann in Stufen oder auch stufenlos erfolgen. Der so jeweils eingestellte Dämpfungsgrad ist als sogenannte Grunddämpfung (r) mit einem zugehörigen Dämpfungsmaß zu verstehen, die ent sprechend dem Schwingen der gefederten Masse (1) ver ändert wird.

Die Fig. 2 zeigt Regelgrößen in Abhängigkeit von den jeweiligen vorstehend beschriebenen Regelbedingungen der Dämpfungseinrichtung nach Fig. 1. Über der Zeitachse (t) ist die Weggröße (S) zu beiden Seiten einer Bezugsebene (OO), als +(S) und -(S) aufgetragen. Mit der Kenn linie (24) ist ein solches Schwingungsverhalten des Meßpunktes (7) mit einer zeitlichen Veränderung der Weggröße (±S) dargestellt, bei dem das Hilfssignal ds/dt (Steigung der Kennlinie 24) bzw. dessen Betrag das Vergleichssignal des Schwellenwertes (ds/dt)′ über schritten hat. Hierdurch wird in der oben beschriebenen Weise das nicht dargestellte Stellsignal (u) erzeugt, das den Einsatz einer härteren Dämpfung bewirkt, die diesem Schwingungsverhalten entgegen wirkt.

Die an das Hilfssignal ds/dt orientierte Regelungsart, die auch als erste Regelebene bezeichnet werden kann, wird von einer zweiten Regelebene überlagert, die anhand des Schwingungsverhaltens gemäß der Kennlinie (25) der Fig. 2 erklärt wird.

Die Amplitude der Kennlinie (25), d. h. der Differenz wert (D) zwischen Minimum und Maximum wird mit einem vorgegebenen Differenzwert (D′) verglichen. Der Ver gleich erfolgt in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Meßzeit (Z). Hat der Differenzwert (D) den Differenzwert (D′), der auch als Differenz- oder Amplitudenschwelle verstanden werden kann, erreicht oder überschritten, dann wird das Schaltsignal (W) erzeugt, das zur Herab setzung des Schwellenwertes (ds/dt)′ dient. Da nun das Hilfssignal ds/dt des nachfolgenden Teils dieser Kenn linie (25), mit dem jetzt niedrigeren Schwellenwert (ds/dt)′ verglichen wird, setzt die Veränderung der Dämpfung, d. h. die härtere Dämpfung, früher ein. Auf diese Weise wird einem sich aufschaukelnden Schwingen bereits bei seinem Entstehen, also vorverlagert, entge gengewirkt. Das Einsetzen der Dämpfung kann durch eine Verlängerung der Meßzeit (Z) und damit einer weiteren Herabsetzung der Schaltschwelle (ds/dt)′, in Richtung auf den Beginn eines Schwingens, entsprechend weiter vorverlagert werden.

Die weitere beispielhaft angegebene Kennlinie (26) der Fig. 2 zeigt ein Schwingungsverhalten des Meßpunktes (7), bei dem das Hilfssignal (ds/dt) unterhalb des Schwellenwertes (ds/dt)′ liegt. Der Differenzwert (D) erreicht nicht den vorgegebenen Differenzwert (D′). Die Voraussetzungen für eine Änderung der Dämpfungscharakte ristik oder der Herabsetzung der Schaltschwelle (ds/dt)′ sind daher nicht erfüllt. Einer solchen Schwingung, wie sie z. B. durch die Kennlinie (26) dargestellt ist, wirkt also nur die in der Dämpfungseinrichtung (5) vorhandene Grunddämpfung (r) entgegen.

Die Fig. 3 zeigt Regelgrößen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges. Über der Zeitachse (t) ist das Fahrsignal (f) mit einer Kennlinie (27) dargestellt. Vorgegebene Schwellen (28) und (29) von Geschwindigkeitssignalen bewirken jeweils eine Verände rung des nicht dargestellten Stellsignals (u), mit der der Fahrgeschwindigkeit angepaßte Grunddämpfungsstufen (r), (r₁) oder (r₂) vorgegeben werden können. Selbst verständlich kann die Auswahl der Grunddämpfungsstufen, bis hin zu einer stufenlosen Regelung, den gegebenen Betriebsbedingungen entsprechend gewählt werden.

Der Federungskörper (2) in Fig. 1 kann aus einer Luft feder gebildet sein, die in Verbindung mit einer elek tronischen Steuereinrichtung durch Be- und Entlüften, in an sich bekannter Weise, der Niveauregelung der gefeder ten Masse (1) dient. Die Wegmeßeinrichtung (6) würde dann nicht nur die durch Be- oder Entladung des die federnde Masse (1) bildenden Fahrzeugaufbaus erfolgende Abstandsänderung zum Bezugsniveau messen, sondern auch die durch Schwingen der gefederten Masse (1) entstehende Weggröße (s) erkennen. Hierdurch wäre neben den Kompo nenten, die für die Niveauregelung ohnehin vorhanden sein müssen, nur eine entsprechende Ergänzung der Niveauregelelektronik, z. B. durch die vorstehend beschriebene Elektronik oder ein entsprechendes Soft wareprogramm der Dämpfungseinrichtung, erforderlich.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die beschriebene und beanspruchte Einrichtung zur Dämpfung von federnd aufgehängten oder abgestützten Teilen, wie z. B. Maschi nenelementen oder Maschinenkonstruktionen einzusetzen.

Claims

1. Einrichtung zur Beeinflussung des Federungsver haltens einer gefederten Masse, mit folgenden Merkmalen:

a) zur Beeinflussung des Federungsverhaltens ist eine Dämpfungseinrichtung mit veränderbarer Dämpfungscharakteristik vorgesehen;
b) es ist wenigstens eine Wegmeßeinrichtung vorge sehen zum Messen einer Weggröße (s), die dem Abstand eines Meßpunktes der gefederten Masse zu einem vorgegebenen Bezugsniveau entspricht;
c) es ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß sie ein von der zeit lichen Veränderung der Weggröße (s) abhängiges Hilfssignal ds/dt erzeugt;
d) die Auswerteeinrichtung weist eine erste Ver gleichseinrichtung zum Vergleich des Hilfssignals ds/dt oder einer entsprechenden Größe mit einem Soll-Schwellenwert (ds/dt)′ auf;
e) die erste Vergleichseinrichtung ist so ausgebil det, daß sie ein zur Veränderung der Dämpfungs charakteristik geeignetes elektrisches Stell signal (u) erzeugt, wenn das Hilfssignal ds/dt den Soll-Schwellenwert (ds/dt)′ überschreitet oder größer als der Soll-Schwellenwert (ds/dt)′ ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
f) die Auswerteeinrichtung (30) weist eine Meßein richtung (14) auf, zum Messen eines Differenz wertes (D), der dem Abstand zwischen Minimum und Maximum der Weggröße (s) infolge vertikalen oder annähernd vertikalen Schwingens des Meßpunktes (7) entspricht;
g) die Auswerteeinrichtung (30) weist eine zweite Vergleichseinrichtung (15) zum Vergleich des Differenzwertes (D) oder einer entsprechenden Größe mit einem Soll-Differenzschwellenwert (D′) auf;
h) die zweite Vergleichseinrichtung (15) ist so ausgebildet, daß sie ein zur Herabsetzung des Soll-Schwellenwertes (ds/dt)′ dienendes elek trisches Schaltsignal (W) erzeugt, wenn der Differenzwert (D) den Soll-Differenzschwellenwert (D′) während einer vorgegebenen Zeitspanne (Z) überschreitet oder größer als der vorgegebene Soll-Differenzschwellenwert (D′) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gefederte Masse (1) aus einem gegenüber einer Fahrzeugachse (3) mit einem Federelement (2) abgestützten Fahrzeugaufbau (1) gebildet ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, gekenn zeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) es ist eine in Abhängigkeit von der Fahrgeschwin digkeit ein Fahrsignal (f) erzeugende Einrichtung (19) vorgesehen;
b) die Auswerteeinrichtung (30) weist ein mit einer Verknüpfungsschaltung versehenes Signalglied (23) auf, mit der das Fahrsignal (f) mit dem Stell signal (u) verknüpfbar ist;
c) die Verknüpfungsschaltung des Signalgliedes (23) ist so ausgebildet, daß mit dem Fahrsignal (f) bei Überschreiten oder oberhalb einer vorgegebe nen Fahrgeschwindigkeit eine Veränderung des Stellsignals (u) erfolgt.

4. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von dem Fahrsignal (f) erfolgte Veränderung des Stellsignals (u) der Einstellung einer Grunddämpfung (r) der Dämpfungs einrichtung (5) dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Ansteigen der Fahrge schwindigkeit ein Fahrsignal (f) erzeugbar ist, das dazu dient, die Grunddämpfung (r) des Federungsver haltens zu verstärken.

6. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrsignal (f) durch Erreichen oder Über schreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit erzeugbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrsignal (f) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, stufenlos erzeugbar ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungskörper (2) aus einer Luftfeder (2) gebildet ist und in Verbindung mit einer Niveauregeleinrichtung der Niveauregelung des Fahrzeugaufbaus (1) dient.

9. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegsignal (s) der Wegmeßeinrichtung (6) in Abhängigkeit von einer durch Be- oder Entladung des Fahrzeugaufbaus (1) erzeugten Niveauabweichung der Niveauregeleinrichtung zuführbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß das der Niveauregeleinrichtung zuführbare Wegsignal (s) der Niveauregelung des Fahrzeugaufbaus dient.