DE4030834C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer FahrzeugaufhängungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der
Patentansprüche 1, 5 bzw. 10.
Aufhängevorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind im allgemeinen als passive
Aufhängung ausgebildet und haben eine Dämpfereinheit mit einem hydraulischen
Dämpfer und einer (häufig als Schraubenfeder ausgebildeten) Feder. Die
Aufhängungscharakteristiken werden auf der Basis vorbestimmter Kennwerte der
Dämpfungseinheit eingestellt. Obwohl die Dämpfungskraft des hydraulischen Dämpfers
variabel sein kann, lassen sich damit die Aufhängungscharakteristiken nur in geringem
Umfang ändern.
Aus der auf eine ältere Patentanmeldung zurückgehenden DE 40 01 186 A1 sind ein Verfahren und eine als aktive
Aufhängung bezeichnete Aufhängungsvorrichtung zu entnehmen, die eine beliebige
Änderung der Aufhängungscharakteristiken der Radaufhängungen ermöglichen. Eine derartige aktive
Aufhängung ist grundsätzlich so aufgebaut, daß die Aufhängungscharakteristik durch
die Steuerung der Zufuhr und des Rücklaufs eines Arbeitsfluids steuerbar ist, das einer
Zylindereinheit zugeführt bzw. aus dieser entnommen wird, die zwischen einer gefederten
und einer ungefederten Masse angeordnet ist.
Bei dieser aktiven Aufhängung lassen sich die Aufhängungscharakteristiken in großem
Umfang ändern, indem das Arbeitsfluid von außen zugeführt oder nach außen abgeführt
wird, wodurch eine Vielzahl verschiedener Regelungen möglich ist, beispielsweise die
Regelung der Bodenfreiheit, des Wankens der Nick-Neigung usw.
Diese aktive Aufhängung benötigt einen Kreis für die Zuführung und Ableitung des
Arbeitsfluids zu bzw. von der zugehörigen Zylindereinheit, deren
Zuführungs- und Ableitungskreis seinerseits wenigstens einen Vorratsbehälter für das
Arbeitsfluid, eine Pumpe zum Fördern des in dem Vorratsbehälter enthaltenen
Arbeitsfluids, eine Hochdruckleitung zur Förderung des unter hohem Druck stehenden
Arbeitsfluids von der Pumpe zu der Zylindereinheit, und eine Niederdruckleitung zur
Rückführung des Arbeitsfluids von der Zylindereinheit in den Vorratsbehälter aufweist.
Die Hochdruckleitung ist mit einem Steuerventil zur Zuführung des Arbeitsfluids
ausgestattet, während die Niederdruckleitung mit einem als Sicherheitsventil
bezeichneten Steuerventil für den Rücklauf des Arbeitsfluids ausgestattet ist. Diese
ermöglichen die Steuerung der Zuführung und der Ableitung des Arbeitsfluids zu bzw.
von der Zylindereinheit und damit eine Steuerung der Stellung der Fahrzeugkarosserie.
Im einzelnen geschieht dies folgendermaßen. Das in der Hochdruckleitung angeordnete
Steuerventil steuert die Speisung der Zylindereinheit mit Arbeitsfluid oder die Ableitung
des Arbeitsfluids von der Zylindereinheit im Sinne der gewünschten
Aufhängungscharakteristiken. Dabei wird dann, wenn ein Zündschalter ausgeschaltet
worden ist, lediglich eine Steuerung zur Verminderung der Fahrhöhe der
Fahrzeugkarosserie während einer vorgegebenen Zeitspanne von z. B.
zwei Minuten ausgeführt, und zwar von dem Zeitpunkt ab, zu dem der
Zündschalter ausgeschaltet worden ist.
Zur Aufrechterhaltung einer Bezugs-Fahrhöhe der Fahrzeugkarosserie wird also die Steuerung
ausgeführt und damit verhindert, daß die Fahrzeug-Fahrhöhe
auf Grund von Veränderungen in der Belastung, die sich aus dem Aussteigen oder anderen
Gründen ergeben, im Stillstand die Bezugs-Fahrhöhe überschreitet.
Bei der in der älteren Patentanmeldung enthaltenen
Ausführungsform wird das Sicherheitsventil innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne,
beispielsweise innerhalb von zwei Minuten, nach Ausschlachten des Zündschalters
geöffnet.
Falls unter hohem Druck stehendes Arbeitsfluid in der Hochdruckleitung verblieben ist,
wenn der Zündschalter ausgeschaltet wurde,
und das Steuerventil zur Zuführung des Arbeitsfluids beispielsweise etwas von
dem Arbeitsfluid durchfließen läßt, wenn das Fahrzeug geparkt ist, wird der Zylindereinheit der dem
lecken Steuerventil zugeordneten Radaufhängung unter hohem Druck stehendes
Arbeitsfluid zugeführt, wodurch die Fahrzeugkarosserie teilweise angehoben werden
kann, was natürlich unerwünscht ist.
Dieses Verhalten ist besonders problematisch,
wenn bei einer Störung eine aktive Steuerung auf
normalem Wege nicht möglich ist. Es ist deshalb vom Standpunkt der Fehlersicherheit
aus erwünscht, Maßnahmen anzugeben, die in einer solchen Situation getroffen werden
können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der im
Oberbegriff der Ansprüche 1, 5 bzw. 10 beschriebenen Art so auszugestalten, daß nach
dem Abschalten der Zündung Wasserschläge durch schlagartige Betätigung von Ventilen vermindert oder eine unerwünschte Höhenänderung
der Fahrzeugkarosserie vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 5 oder 10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Aufhängungsvorrichtungen
verhindern sicher das unerwünschte Anheben der Fahrzeugkarosserie nach dem
Ausschalten der Zündung, weil direkt nach der Ausschaltung der Druck in der
erfindungsgemäßen Weise verzögert aus der Hochdruckleitung in den Vorratsbehälter entladen
wird. Hierdurch wird außerdem ein durch "Wasserschlag" verursachter Stoß
verhindert, so daß der Fahrzeuglenker beim Verlassen des Fahrzeugs nicht
erschreckt wird.
Wenn eine auftretende Störung ein solches Ausmaß hat, daß eine aktive Steuerung
auf normalem Wege nicht möglich ist, wird dagegen der Druck mit einem größeren
Volumen pro Zeiteinheit aus der Hochdruckleitung abgelassen, als es beim Abschalten
der Fall ist, so daß die Sicherheit schnell wieder hergestellt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1A und 1B die schematische Darstellung einer Schaltung einer aktiven Aufhängung,
Fig. 2 ein Beispiel eines Steuerventils von Fig. 1 in einem Schnitt,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Steuersystems der Umschaltung von Fig. 1,
Fig. 4A, 4B und 5 schematische Darstellungen von Systemen zur aktiven Steuerung,
Fig. 6 eine Roll-Charakteristik für das Fahrzeug mit aktive Aufhängung,
Fig. 7 eine Roll-Charakteristik für das Fahrzeug mit passiver Aufhängung,
Fig. 8A und 8B ein Flußdiagramm eines Steuerungsbeispiels für die erfindungsgemäße
Aufhängungsvorrichtung,
Fig. 9 und 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung; hierbei zeigt Fig. 9
eine schematische Darstellung eines wesentlichen Teils des weiteren Ausführungsbeispiels,
während Fig. 10 ein Flußdiagramm der Steuerung des weiteren Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 10 wieder
eine schematische Darstellung eines wesentlichen Teils des weiteren Ausführungsbeispiels
und Fig. 12 ein Flußdiagramm der Steuerung desselben zeigen.
In der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen wird das Bezugszeichen "F"
in Zusammenhang mit einem Vorderrad und das Bezugszeichen "R" in Zusammenhang mit einem
Hinterrad verwendet. Das Bezugszeichen "FR" wird in Zusammenhang mit dem
rechten Vorderrad, das Bezugszeichen "FL" in Zusammenhang mit dem linken Vorderrad
verwendet. "RR" steht für das rechte Hinterrad und "RL" für linke Hinterrad. Wenn eine
unterscheidende Kennzeichnung der Vorder- und Hinterräder und der rechten und linken
Räder nicht erforderlich ist, werden die Bezugszeichen ohne die erwähnten Symbole
verwendet.
In Fig. 1 ist eine mit 1 bezeichnete Zylindereinheit dargestellt. Eine solche Zylindereinheit
ist an jedem der Räder montiert. Die an dem rechten Vorderrad montierte Zylindereinheit
ist mit 1FR bezeichnet, die an dem linken Vorderrad montierte Zylindereinheit mit 1FL, die
an dem rechten Hinterrad montierte Zylindereinheit mit 1RR und die an dem linken
Hinterrad montierte Zylindereinheit mit 1RL. Jede dieser Zylindereinheiten besitzt einen
Zylinder 2, der mit der ungefederten Masse verbunden ist und eine Kolbenstange 3, die aus
dem Innern des Zylinders 2 heraussteht und mit der gefederten Masse verbunden ist. Der
Zylinder 2 umfaßt die Kolbenstange 3, einen einstückig mit dieser ausgebildeten Kolben 4,
eine oben angeordnete und durch den Kolben 4 begrenzte Flüssigkeitskammer 5 und eine
untere Kammer, die unterhalb der Flüssigkeitskammer 5 angeordnet ist und mit dieser in
Verbindung steht. In dieser Konstruktion bewirkt ein Ausfahren der Kolbenstange 3 eine
Vergrößerung des Bodenabstandes der Karosserie, wenn der Flüssigkeitskammer 5
Arbeitsfluid zugeführt wird, während der Bodenabstand der Fahrzeugkarosserie verringert
wird, wenn das Arbeitsfluid aus der Flüssigkeitskammer 5 abgelassen wird. Mit der
Flüssigkeitskammer 5 jeder Zylindereinheit 1 ist eine Gasfeder 6 (6FR, 6FL, 6RR und 6RL)
verbunden, die vier zylindrische Federn 7 mit kleinem Durchmesser umfaßt. Diese vier
zylindrischen Federn 7 sind in Reihe oder parallel zueinander angeordnet und über
Drosseln oder Öffnungen 8 mit der Flüssigkeitskammer 5 verbunden. Drei der vier zylindrischen Federn 7
sind außerdem über ein Schiebeventil 9 mit der Flüssigkeitskammer 5 verbunden. Diese
Anordnung ermöglicht es, daß die vier zylindrischen Federn 7 nur über die Öffnungen 8
miteinander in Verbindung stehen, wenn das Schiebeventil 9 sich in der in der Zeichnung
dargestellten Offenstellung befindet, und dadurch die Dämpfungskraft verringert wird.
Wenn das Schiebeventil 9 aus der in der Zeichnung dargestellten Offenstellung herausgehoben
wird, können die drei zylindrischen Federn 7 auch über eine in dem Schiebeventil 9
vorgesehene Öffnung 10 miteinander in Verbindung treten, wodurch die Dämpfungskraft
vergrößert wird. Die Änderung der Schiebestellungen des Schiebeventils 9 verändert
selbstverständlich die Federcharakteristiken der Gasfeder 6. Es ist außerdem zu erwähnen,
daß die Aufhängungscharakteristik auch durch die der Flüssigkeitskammer 5 der
Zylindereinheit 1 zuzuführende Menge an Arbeitsfluid geändert werden kann. In Fig. 1 ist
eine vom Motor angetriebene Pumpe 11 vorgesehen, die ein Arbeitsfluid mit hohem Druck
aus einem Vorratsbehälter 12 fördert und in einen gemeinsamen Durchgang 13 abgibt,
der als Versorgungsweg dient. Dieser gemeinsame Durchgang 13 verzweigt sich in einen
vorderen Durchgang 14F und einen rückwärtigen Durchgang 14R. Der vordere Durchgang
14F verzweigt sich weiter in einen rechten vorderen Durchgang 14FR und einen linken
vorderen Durchgang 14FL. Der rechte vordere Durchgang 14FR ist mit der
Flüssigkeitskammer 5 für die Zylindereinheit 1FR des rechten Vorderrades verbunden,
während der linke vordere Durchgang 14FL mit der Flüssigkeitskammer 5 der
Zylindereinheit 1FL für das linke Vorderrad verbunden ist. Mit dem rechten vorderen
Durchgang 14FR sind auf der stromaufwärtigen Seite ein Durchflußmengen-Steuerventil
15FR zur Lieferung des Arbeitsfluids und auf der stromabwärtigen Seite ein Steuerventil
16FR als Verzögerungsventil verbunden.
In ähnlicher Weise sind mit dem linken vorderen Durchgang 14FL auf der
stromaufwärtigen Seite ein Durchflußmengen-Steuerventil 15FL zur Zuflußsteuerung und
auf der stromabwärtigen Seite ein Steuerventil 16FL verbunden.
In einer Position zwischen den Durchflußmengen-Steuerventilen 15FR und 15FL für die
Zuflußsteuerung ist ein erster Entlastungsdurchgang 17FR für den rechten vorderen
Durchgang 14FR mit letzterem verbunden. Dieser erste Entlastungsdurchgang 17FR führt im
Bedarfsfall über einen Entlastungsdurchgang 18F für die Vorderräder zu dem
Vorratsbehälter 12. Mit dem ersten Entlastungsdurchgang 17FR ist ein Rücklauf-
Durchflußmengen-Steuerventil 19FR verbunden. Der auf der stromaufwärtigen Seite des
Steuerventils 16FR angeordnete rechte vordere Durchgang 14FR ist über einen zweiten
Entlastungsdurchgang 20FR, der das Rücklauf-Durchflußmengen-Steuerventil 19FR
überbrückt, mit dem ersten Entlastungsdurchgang 17FR verbunden, der seinerseits mit
einem Entlastungsventil 21FR verbunden ist. Der rechte vordere Durchgang 14FR ist in der
Nähe der Zylindereinheit 1FR mit einem Filter 29FR ausgestattet. Dieses befindet sich in
einer Position zwischen dem näher an der Zylindereinheit 1FR angeordneten Steuerventil
16FR und dem Entlastungsventil 21FR und soll verhindern, daß Abriebpartikel usw. zu
dem Steuerventil 16FR und zu dem Entlastungsventil 21FR gelangen.
Die Anordnung der Durchgänge für das linke Vorderrad ist im wesentlichen dieselbe wie
die vorangehend beschriebene Anordnung für das linke Vorderrad. Deshalb wird zur
Verkürzung der Beschreibung auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet.
Mit dem gemeinsamen Durchgang 13 ist ein Hauptakkumulator 22 verbunden. Mit dem
Vorderrad-Entlastungsdurchgang 18F ist ein Akkumulator 23F verbunden. Der
Hauptakkumulator 22 dient als Speicher-Druckquelle für das Arbeitsfluid in Verbindung mit
einem weiter unten beschriebenen Unterakkumulator 24 und soll verhindern, daß das der
Zylindereinheit 1 zuzuführende Arbeitsfluid ausgeht. Der Akkumulator 23F verhindert, daß
das unter hohem Druck stehende Arbeitsfluid in den Zylindereinheiten 1 für die
Vorderräder zu rasch in den Vorratsbehälter 12 mit niedrigem Druck entladen wird, d. h. es
verhindert einen sogenannten "Wasserschlag".
Die Durchgänge für die Zuführung oder für den Rücklauf des Arbeitsfluids zu den bzw.
von den Zylindereinheiten 1RR und 1RL für die Hinterräder sind ähnlich aufgebaut wie
die für die Vorderräder, so daß eine nähere Beschreibung entfallen kann. Es ist jedoch
darauf hinzuweisen, daß die Durchgänge für die Hinterräder keine den Steuerventilen 21FR
und 21FL für die betreffenden Zylindereinheiten 1FR und 1FL entsprechenden Ventile
aufweisen und daß der Hinterraddurchgang 14R mit dem Unterakkumulator 24 versehen ist,
wobei der Umstand berücksichtigt ist, daß die Länge des Durchgangs von dem
Hauptakkumulator 22 zu den Hinterrädern größer ist als diejenige des Durchgangs für die
Vorderräder.
Im vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bilden die Durchgänge
13, 14F, 14FR, 14FL, 14R, 14RR und 14RL die Hochdruckleitung, während die Durchgänge
17FR, 17FL, 18F, 17RR, 17RL und 18R die Niederdruckleitung bilden.
In Fig. 1 ist ferner ein im gemeinsamen Durchgang 13 angeordnetes Druckregelventil 27 dargestellt, das zur Einstellung des
Arbeitsdrucks der Pumpe 11 dient, so daß diese in einem vorbestimmten Bereich
arbeitet. Das Druckregelventil 27 öffnet, wenn der Druck im gemeinsamen Durchgang 13
in einem vorbestimmten Druckbereich von 120 bis 160 kg/cm² liegt. Es bewirkt damit eine
Entspannung des von der Pumpe 11 abgegebenen Drucks in den Entspannungsdurchgang
44, der das Druckregelventil 27 mit dem Vorratsbehälter 12 verbindet. Mit 28 ist ein Schaltventil bezeichnet,
das als zweites Schaltventil dient und ein Prüfventil 28a und ein Entspannungsventil 28b
enthält, das seinerseits mit einer variablen Drossel oder Öffnung 28c versehen ist. Dem Schaltventil 28
wird mittels eines Durchgangs 45, der mit dem stromabwärtigen Abschnitt des
Druckregelventils 27 verbunden ist, ein Steuerdruck zugeführt.
Das Steuerventil 16 wird so betätigt, daß es nach Maßgabe der Differenz zwischen dem
Druck des Vorderrad-Durchgangs 14F oder des Hinterrad-Durchgangs 14R, d.h. des
gemeinsamen Durchgangs 13 und dem Druck auf der Seite der Zylindereinheit 1 geöffnet
oder geschlossen wird. Zu diesem Zweck ist der Vorderrad-Durchgang 14F mit
dem den Vorderrädern gemeinsamen Steuerdurchgang 31F verbunden, der sich seinerseits in zwei
Zweigleitungen 31FR und 31FL verzweigt. Die dem rechten Vorderrad zugeordnete
Zweigleitung 31FR ist mit dem rechten Steuerventil 16FR verbunden, während die linke
Zweigleitung 31FL mit dem linken Steuerventil 16FL verbunden ist.
Der Steuerdurchgang für die Hinterräder ist in ähnlicher Weise angeordnet, wie der
Steuerdurchgang 31F für die Vorderräder.
Die einzelnen Steuerventile 16 können die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion haben. Dort
ist das Steuerventil 16 für das rechte Vorderrad dargestellt. Es besitzt einen
Hauptströmungsdurchgang 34 in einem Gehäuse 33, der Bestandteil des rechten
vorderen Durchgangs 14FR ist, mit dem der Hauptströmungsdurchgang 34 verbunden
ist. Im mittleren Bereich des Hauptströmungsdurchgangs 34 ist ein Ventilsitz 35
angeordnet. Ein in dem Gehäuse 33 gleitbar angeordneter Schaltkolben 36 kann auf
dem Ventilsitz 35 zur Anlage kommen oder von ihm abgehoben sein und dadurch das
Kolbenventil 16FR schließen oder öffnen.
Der Schaltkolben 36 ist durch einen verjüngten Schaft 37 einstückig mit einem Steuerkolben 38 ausgebildet, der in dem
Gehäuse 33 gleitbar angeordnet ist und in ihm eine Flüssigkeitskammer 39 begrenzt.
Letztere ist über einen Steuerströmungsdurchgang 40 mit der Steuerzweigleitung 31FR
verbunden. Der Steuerkolben 36 ist durch eine Rückholfeder 41 in der Richtung
vorgespannt, in der der Schaltkolben 36 auf den Ventilsitz 35 gedrückt wird, d. h. in der
das Steuerventil 16FR geschlossen ist. Außerdem ist der Steuerkolben 38 so
ausgebildet, daß der Druck im Hauptströmungsdurchgang 34 durch eine
Verbindungsbohrung 42 auf der der dem Steuerströmungsdurchgang 40 Flüssigkeitskammer 39 gegenüberliegenden Seite
auf den Steuerkolben 38 einwirkt. Diese Anordnung erlaubt es, daß der Schaltkolben 36
auf den Ventilsitz 35 gedrückt wird und das Steuerventil 16FR schließt, wenn der
Druck in der Flüssigkeitskammer 39 auf der Seite des gemeinsamen Durchgangs 13 auf
ein Viertel oder weniger des Drucks in dem Hauptströmungsdurchgang 34 auf der Seite
der Zylindereinheit 1FR abgesunken ist.
Es sei hier erwähnt, daß dann, wenn der Druck auf der Seite des gemeinsamen
Durchgangs 13 gegenüber dem Zustand, in dem das Steuerventil 16FR geöffnet ist,
stark abfällt, dieser Druckabfall durch die Wirkung der Drossel oder Öffnung 32F verzögert und
dann in die Flüssigkeitskammer 39 übertragen wird, so daß das Schließen des
Steuerventils 16FR gegenüber dem Druckabfall verzögert ist. Diese Verzögerungszeit
ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf etwa 1 Sekunde eingestellt ist.
Der gemeinsame Durchgang 13, d. h. der Vorderrad-Durchgang 14F und der Hinterrad-
Durchgang 14R, steht über den Entlastungsdurchgang 25 mit dem
Entlastungsdurchgang 18F für das Vorderrad in Verbindung. Das Steuerventil 26, das
als erstes Schaltventil dient und aus einem elektromagnetisch schaltenden Ventil besteht,
ist mit dem Entlastungsdurchgang 25 verbunden. Diese Anordnung bildet einen Teil des
Durchgangs zur Verbindung der Hochdruckleitung mit dem Vorratsbehälter 12, wobei der Ent
lastungsdurchgang 18F als Niederdruckleitung verwendet wird. Dieser offene Durchgang, mit dem das
Steuerventil 26 verbunden ist, kann jedoch auch von der Niederdruckleitung völlig
unabhängig sein.
Weiterhin steht der gemeinsame Durchgang 13 mit dem offenen Entspannungsdurchgang 44 in
Verbindung, wenn das Schaltventil 28 sein Entspannungsventil 28b öffnet, das als
zweites Schaltventil dient.
Im folgenden sei die Arbeitsweise der einzelnen Ventile beschrieben.
Das Schiebeventil 9 wird verschoben, um die Dämpfungskraft zu vergrößern. Dies
geschieht im vorliegenden Beispiel nur während einer Kurvenfahrt.
Das Entlastungsventil 21 ist im konstanten Zustand geschlossen und wird geöffnet,
wenn der Druck auf der Seite der Zylindereinheit 1 einen gegebenen Wert erreicht oder
diesen überschreitet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Wert auf 160 bis
200 kg/cm² eingestellt. Mit anderen Worten, dieses Ventil dient als Sicherheitsventil,
um einen abnormalen Druckanstieg auf der Seite der Zylindereinheit 1 zu verhindern.
Es sei erwähnt, daß das Entlastungsventil 21 an den Zylindereinheiten 1RR und 1RL
für die Hinterräder montiert sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es
jedoch nicht für die Hinterrädern sondern für die Vorderräder vorgesehen, wobei der Umstand in Betracht gezogen ist,
daß die Fahrzeugkarosserie so konstruiert ist, daß der Druck auf der Hinterradseite
nicht größer wird als auf der Vorderradseite, da das Gewicht auf der Vorderseite der
Karosserie wesentlich größer ist als auf der Rückseite.
Das Zuflußmengen-Steuerventil 15 und das Rücklaufmengen-Steuerventil 19 sind
elektromagnetische Ventile, die vom geschlossenen Zustand in den Öffnungszustand
oder umgekehrt geschaltet werden. Es ist jedoch vorgesehen, daß die
Durchflußmengen-Steuerventile 15 und 19 mit einem Druckdifferenz-
Steuermechanismus ausgestattet sind, so daß die Differenz zwischen dem Druck auf der
stromaufwärtigen Seite und dem Druck auf der stromabwärtigen Seite im wesentlichen
konstant gehalten wird, wenn die Ventile geöffnet sind, weil für eine Steuerung über
die Durchflußmenge eine konstante Druckdifferenz erforderlich ist und zwar sind die
Durchflußmengen-Steuerventile 15 und 19 so konstruiert, daß sie die Durchflußmenge
mit den Positionen ihrer Ventilkörper, d. h. mit deren Öffnungswinkeln, ändern, wobei
ihre Ventilkörper sich proportional zu dem zugeführten Strom verschieben. Der
zuzuführende Strom wird auf der Basis einer zuvor gespeicherten Tabelle bestimmt, die
die Beziehung zwischen der Durchflußmenge und dem Strom beinhaltet. Mit anderen
Worten, der Strom wird nach Maßgabe der im gegebenen Zeitpunkt erforderlichen
Durchflußmenge zugeführt.
Die Durchflußmengen-Steuerventile 15 und 19 steuern die Zufuhr oder den Rücklauf
des Arbeitsfluids zu der bzw. von der Zylindereinheit 1 und bewirken somit eine
Regelung der Aufhängungs-Kennwerte. Wenn der Zündschalter in AUS-Stellung ist,
wird die Regelung nur während einer vorgegebenen Zeitspanne (im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist diese Zeitspanne auf 2 Minuten eingestellt) zum Absenken der
Fahrzeughöhe durchgeführt. Die genannte Zeitspanne beginnt mit dem Ausschalten der
Zündung. Mit anderen Worten, um eine Referenz-Fahrzeughöhe beizubehalten, wird
verhindert, daß die Fahrzeughöhe teilweise größer wird, wenn eine Laständerung, z. B.
durch Aussteigen oder aus anderen Gründen, stattfindet.
Das Steuerventil 26 ist bei ordnungsgemäßem Betrieb durch Erregung geschlossen und
wird beim Auftreten eines Fehlers geöffnet. Eine solche fehlerbehaftete Zeit kann
beispielsweise die Zeit sein, in der ein Teil des Durchflußmengen-Steuerventils 16 oder
19 festhängt, ferner die Zeit, in der ein Sensor oder eine andere Einheit nicht mehr
ordnungsgemäß arbeitet, die Zeit in der der Flüssigkeitsdruck des Arbeitsfluids verloren
geht oder unzureichend wird, die Zeit, in der die Pumpe 11 nicht mehr ordnungsgemäß
arbeitet usw.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann das Steuerventil 26 innerhalb einer
gegebenen Zeitspanne, z. B. von 2 Minuten, nach dem Ausschalten der Zündung
geöffnet.
Beim Öffnen des Steuerventils 26 wird das Schließen des Steuerventils 16 in der oben
beschriebenen Weise verzögert.
Wie oben erläutert wurde, wird das Öffnen des Steuerventils 16 nach der
Druckverminderung in dem gemeinsamen Durchgang 13 durch die Wirkung der Drosseln
oder Öffnungen 32F und 32R verzögert. Im Fehlerzeitpunkt, beispielsweise wenn ein Teil
des Durchflußmengen-Steuerventils 16 offengehalten wird, ermöglicht diese
Anordnung, daß die Durchgänge 14FR, 14L, 14RR und 14RL durch einen Abfall des
Überwachungsdrucks geschlossen werden, der aus dem Öffnen des Steuerventils 26
resultiert. Dadurch wird das Arbeitsfluid in den Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR bzw.
1RL abgeschlossen und infolgedessen die Fahrzeughöhe beibehalten. Die Aufhängungs-
Kennwerte sind in diesem Zeitpunkt selbstverständlich in einer sog. passiven Weise
fixiert.
Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird und die Pumpe 11 arbeitet, d. h. wenn der
Motor läuft, nimmt das Schaltventil 28 einen Zustand an, in welchem das Prüfventil 28a
nach Maßgabe des Steuerdrucks auf den gemeinsamen Durchgang 13 einwirkt. Wenn
der Zündschalter ausgeschaltet wird, wird das Entlastungsventil 28b des Schaltventils 28
durch die Vorspannkraft der Feder 28d geöffnet. Diese Vorspannkraft ist auf einen
Druck eingestellt, der gleich oder kleiner ist als der Steuerdruck, der bei der Entladezeit
wirksam sein soll, d. h. auf einen Druck im Bereich von 5 bis 10 kg/cm². Dadurch wird
vermieden, daß das Entlastungsventil 28 in der Entladezeit unnötig geöffnet wird.
Fig. 3 zeigt ein Steuersystem für den in Fig. 1 dargestellten Arbeitsfluid-Kreis.
In Fig. 3 steht das Bezugszeichensymbol "WFR" für das rechte Vorderrad, "WFL" für
das linke Vorderrad "WRR" für das rechte Hinterrad und "WRL" für das linke
Hinterrad. Mit U ist eine Steuereinheit mit einem Mikroprozessor bezeichnet. Der
Steuereinheit U werden Signale von Bodenabstandssensoren 51FR, 51FL, 51RR und
51RL, von Drucksensoren 52FR, 52FL, 52RR und 52RL,
Vertikalbeschleunigungssensoren (G) 53FR, 53FL und 53R, einem Drucksensor 53M,
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 61, einem Lenkgeschwindigkeitssensor 62,
einem Querbeschleunigungssensor 63 und einem Betätigungshebel-
Positionsdetektorsensor 64 sowie EIN- und AUS-Signale von einem Zündschalter 71
zugeführt. Die Steuereinheit U erzeugt Signale für die Schaltventile 9 (9FR, 9FL,
9RR, 9RL), die Zuflußmengen-Steuerventile 15 (15FR, 15FL, 15RR, 15RL), die
Rücklaufmengen-Steuerventile 19 (19FR, 19FL, 19RR, 19RL), das Steuerventil 26, ein
Entlastungsventil 27 und eine Alarmeinrichtung 72 in Form einer Alarmlampe, eines
Summers oder dergleichen.
Die Sensoren 51FR, 51FL, 51RR und 51RL für die Fahrzeughöhe sind an den
entsprechenden Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR bzw. 1RL montiert und erfassen die
Bodenabstände in den Positionen der jeweiligen Räder, in dem sie die Elongation der
betreffenden Zylindereinheiten abtasten. Die Drucksensoren 52FR, 52FL, 52RR und
52RL erfassen die Drücke in der Flüssigkeitskammer 5 der betreffenden
Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR und 1RL (siehe auch Fig. 1). Die
Vertikalbeschleunigungssensoren 53FR, 53FL und 53R erfassen die
Vertikalbeschleunigung oder die Beschleunigung in vertikaler Richtung oder eine
vertikale Beschleunigungskomponente. Die Vertikalbeschleunigungssensoren 53FR und
53FL sind an der Vorderseite des Fahrzeugs B in annähernd symmetrischen Positionen
auf der Achse der Vorderräder montiert, während der Vertikalbeschleunigungssensor
53R auf der Rückseite des Fahrzeugs B auf der Achse der Hinterräder in einer mittleren
Position zwischen der linken und rechten Seite montiert ist. Diese Positionen der drei
Vertikalbeschleunigungssensoren bestimmen eine virtuelle Ebene, die die
Fahrzeugkarosserie B repräsentiert und annähernd horizontal verläuft. Sie sind mit
anderen Worten im wesentlichen in derselben Höhe montiert. Der Drucksensor 53M
dient zur Erfassung des Drucks in dem gemeinsamen Durchgang 13. Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 61 dient zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
und der Lenkgeschwindigkeitssensor 62 dient zur Erfassung der Geschwindigkeit, mit
der das Lenkrad betätigt wird, d. h. der Lenkgeschwindigkeit. Die Lenkgeschwindigkeit
wird berechnet, indem der Lenkwinkel erfaßt und der erfaßte Lenkwinkel verarbeitet
wird. Der Querbeschleunigungssensor 63 dient zur Erfassung der Querbeschleunigung
oder der Beschleunigung in Querrichtung oder der Querkomponente der
Beschleunigung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nur ein
Querbeschleunigungssensor vorgesehen, der auf der Z-Achse der Fahrzeugkarosserie
montiert ist. Der Sensor 64 dient zur Erfassung der Position des Betätigungshebels für
die Einstellung der Geschwindigkeitsbereichspositionen des automatischen Getriebes. Er
kann die Verschiebung von der Park- oder Leerlaufposition P bzw. N in den
Fahrbereich erfassen. Die Steuereinheit U führt eine aktive Steuerung aus, deren
Grundkonzept in Fig. 4A und 4B dargestellt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
beinhaltet die aktive Steuerung eine Regelung der Stellung des Fahrzeugs (Steuerung
durch das Signal der Bodenfreiheit), eine Fahrkomfortregelung (Steuerung durch
vertikales Beschleunigungssignal), und eine Verwindungsregelung der
Fahrzeugkarosserie (Steuerung durch Drucksignal). Die Ergebnisse dieser Regelungen
werden ggf. durch Durchflußmengen des Arbeitsfluids repräsentiert, das durch die
Durchflußmengen-Steuerventile 15 und 19 strömt.
Im folgenden sei ein Beispiel für die Regelung der Aufhängungs-Kennwerte auf der
Basis der Ausgangssignale der einzelnen Sensoren in Verbindung mit Fig. 4 und 5
beschrieben.
Die Inhalte der Regelung lassen sich grob in drei Regelungsarten unterteilen: Die
Lageregelung der Fahrzeugkarosserie B auf der Basis des Ausgangssignales des
Sensors für den Bodenabstand, die Fahrkomfortregelung auf der Basis des
Ausgangssignals der Sensoren für die Vertikalbeschleunigung (G), und die
Verwindungsregelung der Fahrzeugkarosserie B auf der Basis des Ausgangssignals des
Drucksensors. Im folgenden sei jede dieser Regelungsarten näher erläutert.
Diese Regelungsart umfaßt drei Unterarten, die aus einer Steuerung von drei
Komponenten der Stellung der Fahrzeugkarosserie bestehen, nämlich eine
Hubkomponente, einer Nickkomponente und einer Rollkomponente, die jeweils
durch eine Regelung auf der Basis einer PD-Regelung (Proportional-
Differenzial-Regelung) geregelt werden können.
Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, geben die Symbole "+" und "-", die auf der linken
Seite der Hub-, Nick- und Roll-Steuersektionen angebracht sind, die Art und Weise
an, wie die Ausgangssignale der einzelnen Bodenabstandssensoren für jede der drei
Steuer-Unterarten behandelt werden. Auf der anderen Seite geben die auf der rechten
Seite der Hub-, Nick- und Roll-Steuersektionen angebrachten Symbole "+" und "-"
an, daß eine Änderung in der Stellung der Fahrzeugkarosserie unterdrückt wird. Sie
sind den jeweiligen Symbolen auf der linken Seite entgegengesetzt.
Mit anderen Worten für die Steuerung der Hubkomponente der Fahrzeugstellung
werden die Bodenabstände auf der linken und auf der rechten Seite der
Fahrzeugkarosserie addiert, während die Bodenabstände auf der linken und rechten
hinteren Seite der Fahrzeugkarosserie addiert werden. Die Summenwerte werden einer
PD-Regelung und zwar in der Richtung, daß sie mit einem Referenzwert des
Bodenabstands übereinstimmen. Dies geschieht gemäß folgender Formel (1):
KB1 + (TB2 × S)/(1 + TB2 × S) × KB2 (1)
worin KB1, KB2 und TB2 Regelverstärkungsfaktoren (Konstanten) und S einen
Operator bedeuten.
Für die Steuerung der Nickkomponente der Karosseriestellung wird die Differenz, die
durch Subtrahieren der Summe der Bodenabstände auf der rechten und der linken
hinteren Seite der Fahrzeugkarosserie von der linken und rechten vorderen Seite
gewonnen wird, eine PD-Steuerung auf den Wert Null unterzogen.
Zur Steuerung der Rollkomponente der Fahrzeugkarosseriestellung wird die Summe
aus der vorderen rechten und linken Fahrzeughöhe einer PD-Regelung unterzogen,
derart, daß sie mit der Summe aus der rechten vorderen und der linken hinteren
Fahrzeughöhe übereinstimmt. Mit anderen Worten, die erstere und die letztere werden
in der Weise PD-geregelt, daß ein Sollwert des Rollwinkels erreicht wird.
Die einzelnen Steuerwerte für die Regelung der Hub-, Nick- und Rollkomponenten
der Fahrzeugkarosseriestellung werden in der beschriebenen Weise für jede
Zylindereinheit 1 gewonnen. Sodann werden die drei Steuerwerte für jede
Zylindereinheit 1 zueinander addiert und ergeben ein Durchflußmengensignal
QXFR, QXFL, QXRR und QXRL zur Regelung der Fahrzeughöhe an der Position der
jeweiligen Räder der Fahrzeugkarosserie. Die Gleichung für die PD-Regelung der
Nick- und Rollkomponenten ist im wesentlichen dieselbe wie die oben angegebene
Gleichung (1) mit dem Unterschied, daß für die Nick- und Rollregelung ein anderer
Regelverstärkungsfaktor verwendet wird.
Die Fahrkomfortregelung soll verhindern, daß der Fahrkomfort aus Gründen
beeinträchtigt wird, die sich aus der in Abschnitt (1) beschriebenen Regelung der
Fahrzeugkarosseriestellung ergeben.
Zur Fahrkomfortregelung werden die Hub-, Nick- und Rollkomponenten der
Vertikalbeschleunigung, die den Hub-, Nick- und Rollkomponenten der
Fahrzeughöhe für die unter (1) beschriebene Regelung der Karosseriestellung
entsprechen, so gesteuert, daß sie durch Rückkopplung auf der Basis einer IPD-
(Integral-Proportional-Differenzial-Regelung) gemäß folgender Gleichung (2)
unterdrückt werden:
[TB3/(1 + TB3 × S)] × KB3 + KB4 + [(TB3 × S)/(1 + TB3 × S)] × KB3 (2)
worin KB3, KB4 und TB3 Regelverstärkungsfaktoren (Konstanten) bedeuten und S ein
Operator ist.
In der Regelungsgleichung (2) werden die Regelverstärkungsfaktoren für die Hub-,
Nick- und Rollregelung exclusiv eingestellt und verwendet.
Für die Nickregelung im Zusammenhang mit dem Fahrkomfort wird als
Vertikalbeschleunigung auf der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie der arithmetische
Mittelwert der Vertikalbeschleunigung auf der linken und rechten Vorderseite der
Karosserie verwendet, weil nur drei G-Sensoren für die Fahrkomfortregelung
vorgesehen sind. Der Rollregelung im Zusammenhang mit der Fahrkomfortregelung
wird nur die Vertikalbeschleunigung auf der linken und rechten Vorderseite der
Fahrzeugkarosserie hingegen keine Vertikalbeschleunigung auf der Rückseite der
Karosserie zugrundegelegt. Für die Fahrkomfortregelung werden ebenso wie für die
Fahrzeughöhenregelung die Steuerwerte für die Hub-, Nick- und Rollregelung, die
durch die PD-Regelung gewonnen werden, für jede einzelne Zylindereinheit 1 gegeben,
und die Steuerwerte werden für jede Zylindereinheit 1 zueinander addiert, wodurch ggf.
vier Durchflußmengensignale QGFR, QEFL, QGRR und QGRL für die
Fahrkomfortregelung erzeugt werden.
Die Verwindungsregelung dient zur Unterdrückung des Verdrehungs- oder
Biegungszustands der Fahrzeugkarosserie B. Da der auf die einzelnen Zylindereinheiten 1
einwirkende Druck der auf die betreffenden Räder wirkenden Belastung entspricht, wird der
Verdrehungs- oder Biegezustand der Fahrzeugkarosserie B, der sich aus der auf die
einzelnen Räder wirkenden Belastung ergibt, so geregelt, daß er nicht größer wird.
Für die Vorderseite der Fahrzeugkarosserie wird die Regelung in der
Richtung durchgeführt, daß das Verhältnis der Differenz der Drücke zwischen dem rechten
und dem linken Vorderrad (PFR - PRL) zu der Summe der Drücke des rechten und linken
Vorderrads (PFR + PFL) 1 : 1 beträgt. Auch für die Hinterseite der Fahrzeugkarosserie
wird das Verhältnis der Differenz der Drücke zwischen dem rechten und dem linken
Hinterrad (PRR - PRL) zu der Summe der Drücke des rechten und linken Hinterrads (PRR
+ PRL) zu 1 : 1 gemacht. Die Größe der Verwindung zwischen der Vorder- und Rückseite
der Fahrzeugkarosserie wird durch einen Gewichtungsfaktor F oder einen Faktor zur
Bestimmung des Regelungsverhältnisses gewichtet, und jede der oben (unter 1)
beschriebenen Stellungsregelungen und der (unter 2) beschriebenen Fahrkomfortregelungen
wird durch einen Gewichtungsfaktor A oder einen Faktor zur Bestimmung des
Regelungsverhältnisses gewichtet. Bei dieser Regelung zur Unterdrückung der Verwindung
der Fahrzeugkarosserie werden die Steuerwerte für die vier betreffenden Zylindereinheiten
als Durchflußmengensignale QPFR, QPFL, QPRR und QPRL bestimmt.
Alle Steuergrößen für die Stellungs-, Fahrkomfort- und Verwindungsregelung, die für die
einzelnen Zylinder 1 gewonnen werden, werden dann zueinander addiert, so daß sich
gegebenenfalls endgültige Signale QFR, QFL, QRR, QRL für die betreffenden
Zylindereinheiten 1 ergeben.
(4) Die Regelverstärkungsfaktoren, die in den in Zusammmenhang mit Fig. 4 beschriebenen
Regelungsgleichungen verwendet werden, können durch ein Steuersystem verschoben
werden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.
Zunächst wird die Lenkgeschwindigkeit RH mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V
multipliziert. Ein durch Verarbeitung eines Referenzwerts G1 aus dem resultierenden
Produkt (RH × V) gewonnener Wert S1 wird in einen Schaltungsteil zur Kurvenfahrt-
Beurteilung
eingegeben. Diesem Schaltungsteil wird außerdem ein Wert S2 eingegeben, der
durch Subtraktion eines Referenzwerts G2 von der momentanen Querbeschleunigung Gs der
Fahrzeugkarosserie gewonnen wird.
Wenn der Schaltungsteil zur Kurvenfahrt-Beurteilung feststellt, daß der Wert S1 oder S2
gleich oder größer Null ist, zieht er daraus die Folgerung, daß sich das Fahrzeug in einer
Kurvenfahrt befindet und erzeugt ein Signal Sa zur Änderung der Aufhängungskennung in
"hart", gefolgt von einem Umschalten des Dämpfungskraft-Schiebeventils 10 in die
Schließstellung, um so die Steuerung der Durchflußmenge zu den einzelnen
Flüssigkeitsdruckzylindern 3 zu verbessern. Gleichzeitig werden die einzelnen
Portionalitätskonstanten Ki (i = B1,2,3 oder 4) auf KHard gesetzt, und der Sollwert des
Rollwinkels Troll wird auf eine Größe gesetzt, die der Querbeschleunigung in diesem
Zeitpunkt entspricht und einer zuvor gespeicherten Tabelle entnommen wird. Ein Beispiel
der Tabellen ist in Fig. 6 gezeigt. Im Falle eines Fahrzeugs mit passiver Aufhängung wird
die Querbeschleunigung, wie in Fig. 7 gezeigt, mit wachsendem Rollwinkel (normaler
Rollwinkel) größer.
Wenn der Schaltungsteil zur Kurvenfahrt-Beurteilung hingegen feststellt, daß der
Eingangswert S1 oder S2 kleiner ist als Null, zieht er daraus die Folgerung, daß das
Fahrzeug geradeaus fährt und erzeugt ein Signal Sb zur Änderung der Aufhängungskennung
in "weich", gefolgt von einer Verschiebung des Dämpfungskraft-Schiebeventils 10 in die
Öffnungsstellung und der Einstellung der Proportionalitätskonstanten Ki auf einen
Normalwert KSoft und des Sollwerts des Rollwinkels auf Troll gleich Null.
Im folgenden sei die Art und Weise beschrieben, wie Störungen der für die aktive
Steuerung verwendeten Vorrichtungen erkannt und beseitigt werden.
Wenn die Vorrichtung beispielsweise auf eine der im folgenden angegebenen Arten gestört
ist, wird die aktive Steuerung im Zeitpunkt der Fehlererkennung unverzüglich aufgehoben.
Es folgt dann ein Öffnen des Entlastungssteuerventils bzw. Druckregelventils 26 und eine Betätigung des Alarms
72.
Der von dem Sensor 64 erfaßte Druck des Hauptakkumulators 22 erreicht innerhalb von 5
Sekunden nach dem Einschalten des Zündschalters 71 nicht den Wert Kgf/cm² oder mehr.
Das Ausgangssignal des Drucksensors 64 beträgt 4,5 Volt oder mehr. Der normale Bereich
des Ausgangssignals liegt zwischen 1 und 4 Volt.
Das Ausgangssignal des Drucksensors 64 zeigt einen Druck von 185 kgf/cm² oder mehr an.
Das Ausgangssignal des Drucksensors 64 zeigt innerhalb von 5 Sekunden oder mehr
überhaupt kein Ansteigen des Drucks an, wenn das Ausgangssignal des Drucksensors 64
einen Druck unter 100 kgf/cm² oder weniger anzeigt und die aktive Steuerung aufgehoben
ist.
Alle Leitungsdrähte der Sensoren und Betätigungsglieder sind gebrochen.
Für einen Zeitraum von 5 Sekunden oder mehr wurde kontinuierlich eine Durchflußmenge
des Arbeitsfluids in den Vorratsbehälter 12 detektiert, die unterhalb einer unteren Grenze
oder darunter liegt.
Das Ausgangssignal der einzelnen Zylinderdrucksensoren 52 beträgt 0,5 Volt oder weniger
oder 4,5 Volt oder mehr. Der normale Bereich für das Ausgangssignal der einzelnen
Druckzylindersensoren 52 liegt zwischen 1 Volt und 4 Volt.
Das Ausgangssignal des Fahrzeughöhensensors 51 beträgt 0,5 Volt oder weniger oder 4,5
Volt oder mehr. Der normale Bereich der Drücke für das Ausgangssignal des
Fahrzeughöhensensors 51 liegt im Bereich von 1 Volt bis 4 Volt.
Das Ausgangssignal der G-Sensoren 53 und 63 beträgt 0,5 Volt oder weniger oder 4,5 Volt
oder mehr während einer kontinuierlichen Zeitspanne von 1 Sekunde oder mehr. Der
normale Bereich der Drücke für das Ausgangssignal der G-Sensoren 53 und 63 liegt in dem
Bereich von 1 Volt bis 4 Volt.
Das Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors 63 beträgt 0,5 Volt oder weniger oder
4,5 Volt oder mehr. Der normale Bereich der Drücke für das Ausgangssignal des
Querbeschleunigungssensors 63 liegt im Bereich von 1 Volt bis 4 Volt.
Es tritt ein Fehler in der zentralen Prozessoreinheit auf.
Im folgenden sei in Verbindung mit dem Flußdiagramm von Fig. 8 ein Beispiel für die
Steuerung zum Öffnen des Steuerventils 26 beschrieben.
Zunächst wird in dem Schritt S1 festgestellt, ob der Zündschalter eingeschaltet ist oder
nicht. Wenn das Ergebnis anzeigt, daß der Zündschalter eingeschaltet ist, d. h. daß die
Pumpe 11 angetrieben wird und der Motor läuft, geht das Programm zu dem Schritt S2
über, in welchem festgestellt wird, ob das aktive Steuersystem gestört ist. Wenn in dem
Schritt S2 entschieden wird, daß das aktive Steuersystem gestört ist, geht das Programm zu
dem Schritt S3 über, in welchem das erste Schaltventil, nämlich das Entlastungssteuerventil 26
geöffnet wird. Dies ermöglicht eine Entladung des Drucks in der Hochdruckleitung zu dem
Vorratsbehälter 12 in einem Zug. Wenn als Ergebnis des Schrittes S2 festgestellt wird, daß
das aktive Steuersystem normal arbeitet, geht das Programm zu dem Schritt S3 über, in
welchem das erste Schaltventil 26 geschlossen wird.
Wenn hingegen der erste Schritt S1 ergibt, daß der Zündschalter ausgeschaltet ist, wird der
Druck in der Hochdruckleitung (gemeinsamer Durchgang 13) über das Entlastungsventil
28b in den Vorratsbehälter 12 entladen. Diese Druckentladung erfolgt allmählich durch die
variable Öffnung 28c. In diesem Zeitpunkt geht das Programm zu dem Schritt S5 über, in
welchem das Signal des Drucksensors 53M, d. h. der Druck P in dem gemeinsamen
Durchgang 13, ausgelesen wird. Darauf folgt der Übergang zu dem Schritt S6 in welchem
festgestellt wird, ob der Druck P gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter erster Druck
P1, der so festgelegt ist, daß er kleiner ist als der Druckwert, bei dem Wasserschlag
verursacht wird, auch wenn der Druck entladen würde. Wenn das Ergebnis des Schrittes S6
anzeigt, daß der Druck P gleich oder kleiner ist als der vorbestimmte erste Druck P1, geht
das Programm zu dem Schritt S7 über, in welchem das erste Schaltventil 26 geöffnet wird.
Selbst wenn das Schaltventil 26 geöffnet wird, tritt kein Wasserschlag auf, weil der Druck
P in dem gemeinsamen Durchgang 13 kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Druck
P1 ist, der kleiner ist als der Druck, bei dem Wasserschlag auftritt. Anschließend geht das
Programm zu dem Schritt S8 über, in welchem festgestellt wird, ob der Druck P in den
gemeinsamen Durchgang 13 gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter zweiter Druck P2.
Wenn in dem Schritt S8 festgestellt wird, daß der Druck P gleich oder kleiner ist als der
vorbestimmte zweite Druck P2, geht das Programm zu dem Schritt S9 über, in dem das
System heruntergefahren wird, gefolgt von dem Ende des Prozesses. Es sei hier erwähnt,
daß der vorbestimmte zweite Druck P2 auf einen Wert eingestellt ist, der genügend klein ist
und der in der im folgenden beschriebenen Weise zur Erfassung einer Störung des ersten
Schaltventils 26 verwendet werden kann. Der Prozeß von Schritt S11 bis Schritt S13 dient
zur Erforschung der Störung des zweiten Schaltventils 28b (Entlastungsventil). Mit anderen
Worten, wenn der Druck in der Hochdruckleitung (gemeinsamer Durchgang 13) nach dem
Ausschalten des Zündschalters während einer eine vorbestimmte Zeitspanne
überschreitenden Zeit auf einem Druck gehalten wird, der größer als der vorbestimmte erste
Druck P1, bedeutet dies nichts anderes als das keine genügende Druckentladung durch das
zweite Schaltventil 28b stattfindet. In diesem Fall wird in dem Schritt S12 festgestellt, daß
das zweite Schaltventil 28b gestört ist. Dieses Ergebnis wird den Schritt S13 in einem ROM
gespeichert.
Der Prozeß von Schritt S14 bis S16 dient zur Erforschung der Störung des ersten
Schaltventils 26. In Schritt S14 wird festgestellt, ob der Druck in der Hochdruckleitung
(gemeinsamer Durchgang 13) für eine vorbestimmte Zeitspanne über den vorbestimmten
zweiten Druck P2 liegt, selbst wenn das erste Schaltventil 26 geöffnet ist. Wenn das
Ergebnis der Entscheidung in Schritt S14 zeigt, daß der Druck in der Hochdruckleitung
während der vorbestimmten Zeitspanne oder länger anhält, geht das Programm zu dem
Schritt S15 über in welchem festgestellt wird, daß das erste Schaltventil 26 gestört ist und
keine genügende Druckentlastung durch das erste Schaltventil 26 stattfindet. Dann wird in
Schritt S16 dieses Ergebnis in den ROM gespeichert.
Fig. 9 und 10 zeigen eine Variante der Aufhängungsvorrichtung gemäß vorliegender
Erfindung. Gleiche Elemente wie bei dem vorrangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie dort und werden nicht erneut beschrieben.
Wie Fig. 9 zeigt, ist ein Entlastungsdurchgang 144 vorgesehen, der zur Entladung des in
dem gemeinsamen Durchgang 13 herrschenden Drucks in den Vorratsbehälter 12 dient.
Dieser Entlastungsdurchgang 144 arbeitet in derselben Weise wie die
Entlastungsdurchgänge 44 und 25 in dem ersten Ausführungsbeispiel. Mit dem
Entlastungsdurchgang 144 ist ein elektromagnetisches Schaltventil 145 verbunden, das zur
Laststeuerung dient. Das Schaltventil 145 ist von einer Steuereinheit U aus durch ein
Lastsignal steuerbar (ein Signal, das für ein Lastverhältnis kennzeichnend ist). Wenn das
Lastverhältnis 0% beträgt, ist das Schaltventil 145 voll geschlossen (Öffnungswinkel
gleich Null) wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Wenn das Lastverhältnis hingegen 100%
beträgt, nimmt das Schaltventil 145 einen Zustand an, in welchem sein Entlastungsventil
aus der voll geschlossenen Stellung nach links in die voll geöffnete Stellung (Öffnungswinkel
100%) verschoben ist. Wenn das Lastverhältnis zwischen 0% und 100% liegt, ändert sich
das Verhältnis des geschlossenen zu dem offenen Zustand proportional zum Öffnungswinkel
des Schaltventils 145. Ein Lastverhältnis von 20% bedeutet beispielsweise, daß der
Öffnungswinkel im wesentlichen 20% beträgt. Mit anderen Worten, der Öffnungswinkel
des Schaltventils 145 vergrößert oder verkleinert sich proportional zu dem Lastverhältnis.
Das Schaltventil 145 ist ein solches, das den Öffnungswinkel einstellen kann.
Im folgenden sei die Steuerung des Öffnungswinkels, z. B. des Schaltventils 145, in
Verbindung mit dem Flußdiagramm von Fig. 10 beschrieben.
Zunächst wird in einem Schritt S31 (der dem Schritt S1 von Fig. 8 entspricht) festgestellt,
ob der Zündschalter ausgeschaltet ist. Wenn das Ergebnis des Schrittes S31 zeigt, daß der
Zündschalter nicht ausgeschaltet ist, geht das Programm zu dem Schritt S32 über (der dem
Schritt S2 von Fig. 8 entspricht), in welchem festgestellt wird, ob das aktive Steuersystem
gestört ist. Falls das Ergebnis von Schritt S32 zeigt, daß das aktive Steuersystem gestört ist,
geht das Programm zu dem Schritt S33 über, in welchem für das Schaltventil 145 ein
Lastsignal erzeugt wird, das ein Lastverhältnis von 100% anzeigt. Dadurch wird das
Schaltventil 145 voll geöffnet und bewirkt eine rasche Entlastung des Drucks aus dem
gemeinsamen Durchgang 13 in den Vorratsbehälter 12.
Wenn das Ergebnis von Schritt S32 anzeigt, daß das aktive Steuersystem nicht gestört ist,
geht das Programm zu dem Schritt S34 über (der dem Schritt S4 von Fig. 8 entspricht), in
welchem für das Schaltventil 145 ein Lastsignal erzeugt wird, das das Lastverhältnis 0%
anzeigt. Dadurch wird das Schaltventil 145 voll geschlossen.
Falls der Schritt S31 ergibt, daß der Zündschalter eingeschaltet ist, geht das Programm zu
dem Schritt S35 über, in welchem für das Schaltventil 145 ein Lastignal erzeugt wird, das
für ein Lastverhältnis von 20% kennzeichnend ist. Dadurch wird das Schaltventil 145 auf
einen Öffnungswinkel von 20° geöffnet, so daß der Druck in dem gemeinsamen Durchgang
13 allmählich in den Vorratsbehälter 12 entladen wird. Es sei hier erwähnt, daß der
Öffnungswinkel des Schaltventils 145 in Schritt S35 auch so eingestellt werden kann, daß er
sich im Laufe der Zeit allmählich vergrößert.
Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere Variante der Aufhängungsvorrichtung gemäß
vorliegender Erfindung. Auch hier sind wieder solche Elemente, die Elementen des
vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels entsprechen, mit denselben Bezugszeichen
versehen wie dort und werden nicht wieder näher beschrieben.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie bei der Variante von Fig. 9 und 10, nur ein
Entlastungsdurchgang 144 als Entlastungsdurchgang für die Entladung des Drucks in dem
gemeinsamen Durchgang 13 in den Vorratsbehälter 12 vorgesehen.
Mit dem Entlastungsdurchgang ist ein elektromagnetisches Schaltventil 146 verbunden und
eine damit in Reihe angeordnete variable Drossel oder Öffnung, die ebenfalls elektromagnetisch steuerbar
ist. Das Schaltventil 146 kann einen EIN-Zustand (voll geöffnet) und einen AUS-Zustand
(voll geschlossen) annehmen. Die variable Öffnung 147 kann wenigstens zwei
Öffnungswinkel, d. h. einen großen Öffnungswinkel und einen kleinen Öffnungswinkel,
annehmen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die variable Öffnung 147 ihren
Öffnungswinkel kontinuierlich einstellen. Das Schaltventil 146 und die variable Öffnung
147 können in gegenseitiger Zuordnung als Steuerventil arbeiten, dessen Öffnungswinkel
einstellbar ist. Das Schaltventil 146 und die variable Öffnung 147 werden durch die
Steuereinheit U gesteuert.
Im folgenden sei ein Beispiel der Steuerung des Schaltventils 146 und der variablen
Öffnung 147 in Verbindung mit dem Flußdiagramm von Fig. 12 beschrieben.
Zunächst wird in einem Schritt S41 (der dem Schritt S1 von Fig. 8 entspricht) festgestellt,
ob der Zündschalter ausgeschaltet ist. Wenn das Ergebnis von Schritt S41 zeigt, daß der
Zündschalter nicht ausgeschaltet ist, geht das Programm zu dem Schritt S42 über, (der dem
Schritt S2 von Fig. 8 entspricht). In diesem wird festgestellt, ob das aktive Steuersystem
gestört ist. Wenn in Schritt S42 festgestellt wird, daß das aktive Steuersystem gestört ist,
geht das Programm zu dem Schritt S43 über (der dem Schritt S3 von Fig. 8 entspricht). In
diesem wird das Schaltventil 146 geöffnet, und der Öffnungswinkel der variablen Öffnung
147 wird auf Maximum gestellt, so daß der Druck in dem gemeinsamen Durchgang 13
rasch in den Vorratsbehälter 12 entladen wird.
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S42 hingegen zeigt, daß das aktive
Steuersystem nicht gestört ist, geht das Programm zu dem Schritt S44 über (der dem Schritt
S4 von Fig. 8 entspricht). In diesem wird der Schalter 146 geschlossen, während die
variable Öffnung 147 auf maximalen Öffnungswinkel eingestellt wird. Der Grund für die
Einstellung der variablen Öffnung 147 auf maximalen Öffnungswinkel besteht darin, daß
der in Schritt S43 angezeigte Modus durch Öffnen des Schaltventils 146 herbeigeführt
werden kann. Der Öffnungswinkel der variablen Öffnung 147 kann frei eingestellt werden.
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S41 zeigt, daß der Zündschalter
ausgeschaltet ist, geht das Programm zu dem Schritt S45 über, in welchem das Schaltventil
146 geöffnet und die variable Öffnung 147 auf einen kleinen (von Null verschiedenen)
Öffnungswinkel eingestellt wird. Dies ermöglicht eine allmähliche Entladung des in dem
gemeinsamen Durchgang 13 herrschenden Drucks in den Vorratsbehälter 12. Die variable
Öffnung kann in Schritt 147 ihren Öffnungswinkel so einstellen, daß dieser sich im Lauf
der Zeit allmählich vergrößert.
Claims (18)
1. Verfahren zum Steuern einer Aufhängungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei dem
- - mehrere zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse angeordnete, mit einer Druckleitung verbundene Zylindereinheiten von Radaufhängungen für die Lageregelung der Fahrzeugkarosserie unter Berücksichtigung vorbestimmter Bedingungen durch Regelung der Zufuhr oder des Rücklaufs eines Arbeitsfluids zu oder von den Zylindereinheiten mit dem Arbeitsfluid beaufschlagt werden.
- - und im Falle einer Störung sowie beim Ausschalten des Zündschalters Arbeitsfluid aus der Druckleitung in einen Vorratsbehälter entladen wird, wodurch die Aufhängevorrichtung von einem aktiv gesteuerten Betrieb auf passiven Betrieb umgeschaltet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch im Falle der Ausschaltung des Zündschalters (71) die Entladung sofort beginnt, dann jedoch mit einem kleineren Volumenstrom
erfolgt als bei der Entladung im Falle einer Störung.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer von der Entladung mit kleinerem Volumenstrom zu
dem der ungedrosselten Entladung im Falle einer Störung übergegangen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entladung im Falle der Ausschaltung des Zündschalters (71) mit zunehmendem
Volumenstrom erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Falle der Ausschaltung des Zündschalters (71) die Entladung mit einem kleinen Volumen solange erfolgt,
wie ermittelt wird, daß der Druck (P) in der Druckleitung (13) gleich oder größer ist als ein
vorbestimmter Druckwert, bei dem Wasserschlag verursacht wird.
5. Aufhängungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit
- - zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse angeordneten Zylindereinheiten (1) für die Regelung der Stellung der Fahrzeugkarosserie (B) durch Steuerung der Zufuhr oder des Rücklaufs eines Arbeitsfluids zu bzw. von den Zylindereinheiten (1) unter einer vorbestimmten Bedingung,
- - einem Vorratsbehälter (12) zur Speicherung des Arbeitsfluids,
- - einer Druckleitung (13) zur Beaufschlagung der Zylindereinheit (1) mit dem unter Druck stehenden Arbeitsfluid,
- - einer Pumpe (11) zum Fördern und Einspeisen des Arbeitsfluids aus dem Vorratsbehälter (12) in die Druckleitung (13),
- - mindestens einem Störungsdetektor (51, 52, 53; 63; 64) zur Erfassung von Störungen in der Zuführung oder im Rücklauf des Arbeitsfluids zu der bzw. von der Zylindereinheit (1),
- - einem Zündschalterdetektor zur Erfassung des ausgeschalteten Zustands des Zündschalters (71) und einer Druckentlastungseinrichtung zur Entladung des in der Druckleitung (13) herrschenden Drucks in den Vorratsbehälter (12),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckentlastungseinrichtung einen Entlastungsdurchgang (44) aufweist, der die Druckleitung
(13) mit dem Vorratsbehälter (12) verbindet, sowie ein mit diesem Entlastungsdurchgang (44)
verbundenes Steuerventil (28) mit veränderlicher Ventilöffnung, und daß das Steuerventil (28) auf
einen größeren Öffnungsquerschnitt eingestellt ist, wenn der Störungsdetektor eine Störung feststellt,
hingegen auf einen kleineren Öffnungsquerschnitt eingestellt ist, wenn der Zündschalterdetektor das
Ausschalten der Zündung feststellt.
6. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungsquerschnitt des Steuerventils (28) durch eine Steuerung zwischen voll geöffnetem
Zustand und voll geschlossenem Zustand veränderbar ist.
7. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt des Steuerventils (28) einstellbar ist.
8. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil ein elektromagnetisch betätigbares Schaltventil ist mit einer kleineren und einer
größeren Ventilöffnung.
9. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil ein elektromagnetisches Schaltventil (146) sowie eine elektromagnetisch
betätigbare variable Drossel (147) aufweist, die in Reihe zueinander angeordnet sind,
daß das Schaltventil (146) geöffnet ist, während die Drossel (147) auf eine größere Öffnung eingestellt ist, wenn der Störungsdetektor die Störung feststellt, und
daß das Schaltventil (146) geöffnet ist, während die Drossel (147) auf eine kleinere Öffnung eingestellt ist, wenn der Zündschalterdetektor das Ausschalten der Zündung feststellt.
daß das Schaltventil (146) geöffnet ist, während die Drossel (147) auf eine größere Öffnung eingestellt ist, wenn der Störungsdetektor die Störung feststellt, und
daß das Schaltventil (146) geöffnet ist, während die Drossel (147) auf eine kleinere Öffnung eingestellt ist, wenn der Zündschalterdetektor das Ausschalten der Zündung feststellt.
10. Aufhängungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckentlastungseinrichtung folgende Teile aufweist:
einen ersten Entlastungsdurchgang (18F, 25) und einen zweiten Entlastungsdurchgang (44; 144), die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils die Druckleitung (13) mit dem Vorratsbehälter (12) verbinden,
ein mit dem ersten Entlastungsdurchgang (18F, 25) verbundenes erstes Ventil (26) und ein mit dem zweiten Entlastungsdurchgang (44; 144) verbundenes zweites Ventil (28, 145, 146), dessen Ventilöffnung kleiner eingestellt ist als die Ventilöffnung des ersten Ventils (26), wobei das erste Ventil (26) geöffnet wird, wenn der Störungsdetektor Störung feststellt und das zweite Ventil (28; 145; 146) geöffnet wird, wenn der Zündschalterdetektor das Ausschalten der Zündung feststellt.
einen ersten Entlastungsdurchgang (18F, 25) und einen zweiten Entlastungsdurchgang (44; 144), die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils die Druckleitung (13) mit dem Vorratsbehälter (12) verbinden,
ein mit dem ersten Entlastungsdurchgang (18F, 25) verbundenes erstes Ventil (26) und ein mit dem zweiten Entlastungsdurchgang (44; 144) verbundenes zweites Ventil (28, 145, 146), dessen Ventilöffnung kleiner eingestellt ist als die Ventilöffnung des ersten Ventils (26), wobei das erste Ventil (26) geöffnet wird, wenn der Störungsdetektor Störung feststellt und das zweite Ventil (28; 145; 146) geöffnet wird, wenn der Zündschalterdetektor das Ausschalten der Zündung feststellt.
11. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Ventil (26) ein elektromagnetisches Ventil ist und
daß das zweite Ventil (28) ein mechanisches Ventil ist, das durch den Druck in der Druckleitung
(13) als Steuerdruck betätigbar ist.
12. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10 oder 11,
gekennzeichnet durch einen Druckdetektor (64) zur Erfassung des Drucks in der
Druckleitung (13), wobei das erste Ventil (26) nach dem Öffnen des zweiten Ventils (28) geöffnet
wird, wenn der von dem Druckdetektor (64) erfaßte Druck gleich oder kleiner ist als ein
vorbestimmter Druck (P1).
13. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12,
gekennzeichnet durch einen Druckdetektor (64) zur Erfassung des Drucks in der
Druckleitung (13), und eine Einrichtung zur Feststellung einer Störung des zweiten Ventils (28),
wenn der von dem Druckdetektor (64) festgestellte Druck innerhalb einer vorbestimmten
Zeitspanne, nach dem der Zündschalterdetektor (71) das Ausschalten der Zündung festgestellt hat,
nicht gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Druck.
14. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung des Ergebnisses der von
der Störungserfassungseinrichtung festgestellten Störung des zweiten Ventils (28).
15. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 14,
gekennzeichnet durch einen Druckdetektor (64) zur Erfassung des Drucks in der
Druckleitung (13) und eine Einrichtung zur Feststellung einer Störung des ersten Ventils (26), wenn
der von dem Druckdetektor (64) erfaßte Druck innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem
Öffnen des ersten Ventils (26) nicht gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Druck.
16. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung des Ergebnisses der
Feststellung der Störung des ersten Ventils (26).
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