DE4112005A1

DE4112005A1 - System zur bildung eines signals bei einem fahrzeug

Info

Publication number: DE4112005A1
Application number: DE4112005A
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl Ing Neumann; Stefan Dr Otterbein; Rainer Dr Ing Kallenbach; Andreas Dipl Ing Klug; Stefan Dipl Ing Gorny
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-10-15
Also published as: US5369582A; GB2255391B; GB9207918D0; JPH05112114A; GB2255391A; FR2675436A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Bildung eines Signals bei einem Fahrzeug, insbesondere in Verbindung mit einer Fahrwerkregelung, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Für die Ausgestaltung des Fahrwerkes eines Kraftfahrzeuges ist ein leistungsfähiges Aufhängungssystem zwischen den Radeinheiten und dem Fahrzeugaufbau wesentlich. Ein solches Aufhängungssystem besteht im Falle eines semiaktiven Systems im allgemeinen aus einer Federanordnung mit fester Fahrwerkcharakteristik, der eine Dämpfungseinrichtung mit verstellbarer Dämpfung parallel geschaltet ist. Ein solcher Dämpfer mit verstellbarer Charakteristik kann beispielsweise derart realisiert werden, daß der Dämpferkolben mit einem Drosselventil ausgestattet ist, dessen Durchflußquerschnitt veränderbar ausgelegt ist.

Des weiteren ist für die Ausgestaltung eines solchen Fahrwerkes ein leistungsfähiges Verfahren zur Steuerung oder Regelung des verstellbaren Aufhängungssystems von großer Bedeutung. Durch ein solches Verfahren werden aufgrund von Informationen von Sensorsignalen, die über den Fahrzustand des Fahrzeuges Auskunft geben, Ansteuerungssignale für die verstellbaren Aufhängungssysteme geliefert.

Eine leistungsfähige Fahrwerkregelung oder -steuerung sollte idealerweise das verstellbare Fahrwerk derart regeln oder steuern, daß zum einen der Fahrsicherheit Rechnung getragen wird und zum anderen den Insassen und/oder einer stoßempfindlichen Zuladung des Fahrzeuges ein möglichst hoher Reisekomfort ermöglicht wird. Dies sind aus der Sicht des Federungs- und/oder Dämpfungssystems sich widerstrebende Zielsetzungen. Ein hoher Reisekomfort ist durch eine möglichst weiche Fahrwerkeinstellung zu erreichen, während hinsichtlich einer hohen Fahrsicherheit eine möglichst harte Fahrwerkeinstellung erwünscht ist.

Aus der DE-OS 39 18 735 ist ein Verfahren zur Dämpfung von Bewegungsabläufen an Fahrwerken von Personen- und Nutzkraftwagen bekannt. Hier werden die Ansteuersignale zur Steuerung oder Regelung des verstellbaren Fahrwerkes im wesentlichen durch die Verarbeitung von Sensorsignalen in Filteranordnungen erzeugt. Diese Filter sind so konzipiert, daß die Sensorsignale, die über den Fahrzustand des Fahrzeuges Auskunft geben, in ihrem Amplituden- und/oder Phasenverlauf beeinflußt werden. Durch diese Einflußnahme werden Ansteuersignale für das verstellbare Fahrwerk erzeugt und es erfolgt hierdurch durch eine Anpassung an den jeweiligen Bewegungszustand des Fahrzeuges derart, daß bei kritischen Fahrsituationen eine der Fahrsicherheit dienende Fahrwerkeinstellung und in unkritischen Fahrsituationen eine komfortable Einstellung vorgenommen wird.

Eine komfortable Fahrwerkeinstellung läßt sich zum Beispiel dadurch erreichen, daß das verstellbare Fahrwerk eine möglichst weiche Einstellung, d. h. daß die verstellbaren Dämpfer eine geringe Dämpfung aufweisen. Eine weitaus effizientere Steuerung oder Regelung des Fahrwerkes, beispielsweise im Hinblick auf die den Fahrkomfort bestimmenden Bewegungen des Fahrzeugaufbaus, ist durch eine sogenannte frequenzabhängige "Skyhook-Regelung" zu erreichen.

Bei der sogenannten Skyhook-Regelung werden die Aufbaubewegungen verringert und damit eine Verbesserung des Fahrkomforts bewirkt, während die Fahrsicherheit nicht unmittelbar erhöht wird. Dieses, in der Fahrwerkregelung allgemein bekannte, Regelkonzept basiert auf der modellhaften Vorstellung eines an der Fahrzeugaufbaumasse angreifenden Dämpfer- und/oder Federungssystems, das mit einem inertialen Fixpunkt (Skyhook = "Himmelshaken") verbunden ist. Da in der Praxis ein derartiges inertiales Dämpfer- und/oder Federungssystem nicht unmittelbar zu realisieren ist, wird ersatzweise das Aufhängungssystem zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Radeinheiten entsprechend angesteuert.

Aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen (Crolla, D. A., Aboul Nour, A. M. A., Proceedings of the Institution of Mechanical Engeneers, International Conference of Advanced Suspension, 22-25 Oct. 1988, London oder Margolis, D. L., Semi-Active Heave and Pitch Control for Ground Vehicles, Vehicle System Dynamics, 11 (1982), pp. 31-42) ist im Falle eines Aufhängungssystems, das Dämpfer aufweist, deren Dämpfungscharakteristik zweistufig (hart/weich) verstellbar ist, eine Schaltstrategie als "semiaktive, diskrete Skyhookdämpfung" bekannt, wobei die Dämpfungscharakteristik abhängig von den Aufbaubewegungen verstellt wird. Diese Schaltstrategie ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

Hierbei ist mit Va die Aufbaugeschwindigkeit in vertikaler Richtung an den Angriffspunkten der Aufhängungssysteme abgekürzt. Übersteigt diese Geschwindigkeit eine gewisse positive Schranke Vagr (Abstimmungsparameter), findet also eine heftige Aufwärtsbewegung der Karosserie statt, so wird der jeweilige Dämpfer in der Zugstufe auf die harte und in der Druckstufe auf die weiche Charakteristik geschaltet. Umgekehrt wird er bei einer starken Abwärtsbewegung des Aufbaus in der Zugstufe auf die weiche und in der Druckstufe auf die harte Charakteristik geschaltet. Finden keine übermäßigen Aufbaubewegungen statt (|Va|Vagr), so arbeitet der Dämpfer in seiner weichen Abstimmung, sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe.

Dämpfer, die in ihrer Dämpfungscharakteristik verstellbar sind, werden beispielsweise in der DE-OS 33 04 815 und in der DE-OS 36 44 447 beschrieben.

Weiterhin sind als Kriterien für die Verstellung der Dämpfungs charakteristik Überlegungen hinsichtlich der Fahrsicherheit relevant. Solch ein System, das auf die Minimierung der dynamischen Rad lastschwankungen abzielt, ist in der DE-Anmeldung P 40 11 808.8 beschrieben.

Solche Fahrwerkregelungssysteme liefern abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeuges Steuersignale für die Verstellung der Dämpfungscharakteristik der Dämpfer.

In der US 49 36 425 wird ein Fahrwerkregelungssystem vorgeschlagen, bei dem eine Umstellung eines semiaktiven Dämpfers zwischen einer harten und einer weichen Dämpfungsstufe dann getätigt werden soll, wenn die Relativgeschwindigkeit der beiden Dämpferangriffspunkte kleiner als eine fest vorbestimmte Schwelle ist oder die Reifendeformation kleiner als eine fest vorbestimmte Schwelle ist, je nach dem welches dieser beiden Schaltbedingungen zuerst erfüllt ist. Wie weiter unten im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Systems gezeigt wird, ist eine solche dämpferkolbengeschwindigkeitsabhängige Ansteuerung nicht optimal. Auch wenn man darüber hinaus die Deformation der Reifen als Kriterium zur Umschaltung der Dämpfercharakteristik in Betracht zieht, so erhält man, wie weiter unten beschrieben wird, keinen optimalen Ansteuerungsmodus. Weiterhin erfordert die Berücksichtigung der Reifendeformation einen erheblichen Aufwand bezüglich der benötigten Sensorik.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von diesen Ansteuersignalen, den Ansteuerungsmodus der Dämpfer zu optimieren.

Diese Aufgabe wird durch Systeme mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder des Anspruches 2 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen, optimierten Ansteuerungsmodus erfolgen die Verstellungen der Dämpfungscharakteristik in Betriebsphasen geringer Dämpfungskräfte des Dämpfers.

Diese Betriebsphasen sind im allgemeinen an den Umkehrpunkten des Dämpferkolbenweges. Eine Umschaltung bei diesen Betriebsphasen ist hinsichtlich der Geräuschoptimierung von Vorteil, da Dämpferschaltgeräusche meist dann auftreten, wenn der Dämpfer bei höherem internen Differenzdruck umgeschaltet wird.

Weiterhin ist eine Umschaltung im Umkehrpunkt des Dämpferkolbenweges im Sinne des Regelgesetzes der diskreten, semiaktiven Skyhood-Regelung von Vorteil.

Die Praxis zeigt jedoch, daß es nicht ausreicht, die Dämpferkolbengeschwindigkeit zu messen und beim Wechsel ihres Vorzeichens den Dämpfer umzuschalten. Dies hat folgende Gründe:

1. Vom Zeitpunkt des physikalischen Nulldurchgangs der Dämpferkolbengeschwindigkeit bis zu dessen Erkennen vergeht bis zu einem Abtastzyklus.
2. Vom Zeitpunkt des Erkennens eines Vorzeichenwechsels der Dämpferkolbengeschwindigkeit bis zur Durchstellung der neuen Dämpfungscharakteristik an den Dämpfer vergeht bei den gebräuchlichen Abtastreglern in etwa ein Regelzyklus.
3. Das Ventil, welches im Dämpfer für die Änderung der Dämpfungscharakteristik verantwortlich ist, ist stets totzeit- und dynamikbehaftet. Das heißt, daß zwischen der Ansteuerung des Ventils und der Dämpferkraftänderung eine endliche Zeitspanne liegt.
4. Reale Signale sind stets verrauscht. Über die wirklich vorliegende Dämpferkolbengeschwindigkeit liegt daher nur eine unscharfe Information vor.
5. Bei kleiner Dämpferkolbengeschwindigkeit (Fahrt über annähernd ebene Straße) wechselt diese ihr Vorzeichen stochastisch hochfrequent. Unter Berücksichtigung der unter Punkt 4 aufgezeigten Rauschproblematik kann es dazu kommen, daß eine Schädigung der Stelleinrichtung durch hochfrequente Ansteuerung zu befürchten ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist es, die zu späte Änderung der Dämpfungscharakteristik (wenn die Dämpferkolben geschwindigkeit den Nullpunkt längst durchschritten hat, obige Punkte 1 bis 3) zu vermeiden und ein stochastisches Hin- und Herschalten bei kleiner Dämpferkolbengeschwindigkeiten zu unterdrücken (Punkt 4 und 5).

Hierzu werden Signale Xar′(t), die die Relativbewegungen der beiden Seiten des Dämpfers zur Zeit t repräsentieren, erfaßt und ersten Mitteln 12 zugeführt. Diese ersten Mittel 12 sind vorgesehen, um ein von den Signalen Xar′(t) abhängigen Signalwert Xar′′(t) zu erhalten. Diese beiden Signale, die beispielsweise die Dämpferkolbengeschwindigkeit und die aus der Dämpferkolbengeschwindigkeit berechnete Dämpferkolbenbeschleunigung repräsentieren, werden in zweiten Mitteln 13 miteinander logisch verknüpft. Aufgrund dieser logischen Verknüpfungen wird nun eine Fahrzeuggröße, wie das Ansteuersignal des Dämpfers, getätigt.

Zeichnungen

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems.

Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Systems.

Ausführungsbeispiel

In diesem Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichnungen das erfindungsgemäße System exemplarisch aufgezeigt werden.

Die Fig. 1 zeigt im oberen Teil ausgehend von den Mitteln 18 zwei Signalwege 14 und 15 mit den Signalen Dh/Dw und Zh/Zw. Die beiden Signalwege 14 und 15 können mittels des steuerbaren Schalters 11 an den Signalweg 16 angekoppelt werden, der das Signal h/w zu einem Dämpfer 20 führt. Im unteren Teil der Fig. 1 wird das Ausgangssignal der Mittel 19, das Signal Xar′(t), den ersten Mitteln 12 zugeführt. Ausgangsseitig der ersten Mittel 12 liegt das Signal Xar′′(t) an, das den zweiten Mitteln 13 zugeführt wird. Weiterhin wird den zweiten Mitteln 13 das Signal Xar′(t) zugeführt. Ausgangsseitig der zweiten Mittel 13 liegt ein Steuersignal zur Ansteuerung des steuerbaren Schalters 11 an. Den zweiten Mitteln 13 werden von den Mitteln 17 die Größen tmd, taz, tdr zugeführt.

Die Gesamtverzugszeit tau für einen Wechsel der Dämpfungscharakteristik im Dämpferkolbengeschwindigkeitsnullpunkt setzt sich im wesentlichen aus drei Anteilen zusammen:

1. Ein der Größe nach nur annähernd bekannter Wert tmd, der durch die zeitdiskrete Meßdatenakquisition bedingt ist.
2. Ein konstant großer Wert trz, der von der Reglerzykluszeit abhängt.
3. Ein dämpferhardwareabhängiger Anteil tdr, der beispielsweise durch die Dämpferdynamik bedingt ist.

Darüber hinaus können weitere Größen, wie die Dämpferkolbengeschwindigkeit; die Gesamtverzugszeit tau beeinflussen.

tau = tmd + trz + tdr (1)

Im folgenden sind die zeitlichen Ableitungen der Größen mit dem Symbol "′" gekennzeichnet, Xar′(t) stellt also beispielsweise die 1. zeitliche Ableitung und Xar′′(t) die 2. zeitliche Ableitung der Größe Xar(t) dar.

Entwickelt man zu jedem Zeitpunkt t die gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit in eine Taylor-Reihe

Xar′(t+tau) = [Xar′(t)] + [Xar′′(t)_*tau]
+ [1/2_*Xar′′′(t)_*tau²] + . . .(2)

und bricht durch diese nach dem zweiten Glied ab (da die höheren Ab leitungen Rechenzeit kosten und ihre Signalqualität sich rapide verschlechtert), so erhält man einen linear extrapolierten Schätzwert für die Dämpferkolbengeschwindigkeit in tau Sekunden. Ist dieser Null bzw. wechselt er zwischen zwei Regelzyklen sein Vorzeichen, so ist in tau Sekunden ein Nulldurchgang der wirklich vorliegenden Dämpferkolbengeschwindigkeit zu erwarten. Der oben aufgezeigte Wert Xar′(t+tau) wird jedoch nicht als Vorausschausignal zur Dämpferschaltung verwendet, da er das oben beschriebene Rauschproblem noch verschärfen würde. Vorteilhafter ist es, die aktuell gemessene Geschwindigkeit mit dem (in jedem Rechnerzyklus neu berechneten) zweiten Glied der Taylor-Reihe zu vergleichen. Aus

0 = Xar′(t) + [Xar′′(t)_*tau] (3)

ergibt sich die Abfrage:

Xar′(t) < |[Xar′′(t)_*tau]|, (3′)

wenn der Dämpfer vor der Erfüllung der Bedingung (3′) in der Zugstufe war, und

Xar′(t) < -|[Xar′′(t)_*tau]|, (3′′)

wenn der Dämpfer vor der Erfüllung der Bedingung (3′′) in der Druckstufe war.

Durchschreitet die gemessene Geschwindigkeit Xar′(t) erstmalig die durch den Betrag des Produktes aus Dämpferkolbenbeschleunigung Xar′′(t) und Verzugszeit tau auf der Zugseite bzw. die durch den negativen Wert dieses Betrages auf der Druckseite gegebene Grenze, so liegt eine für die Verstellung der Dämpfungscharakteristik relevante Betriebsphase vor.

In diesem Ausführungsbeispiel, das in der Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellt ist, wird in den Mitteln 18 von einer diskreten, semiaktiven Skyhook-Regelung ausgegangen. Die Verstellung der Dämpfungscharakteristik erfolgt hierbei zweistufig, das heißt, daß die in ihrer Dämpfungscharakteristik verstellbar ausgelegten Dämpfer über eine harte und eine weiche Einstellung verfügen. Das erfindungsgemäße System ist aber nicht auf den Ansteuerungsmodus solcher zweistufig verstellbaren Dämpfer beschränkt, da die dem erfindungsgemäßen System zugrundeliegende Aufgabe, insbesondere im Hinblick auf die Geräuschoptimierung bei Verstellvorgängen, auch bei mehrstufig verstellbaren Dämpfern durch das erfindungsgemäße System gelöst wird. Weiterhin ist das erfindungsgemäße System nicht auf eine bestimmte Regelstrategie beschränkt, vielmehr können jegliche Verstellanforderungen an die Dämpfer erfindungsgemäß zeitlich beeinflußt werden.

Wie in der Einleitung beschrieben, wird bei der diskreten, semiaktiven Skyhook-Regelstrategie mit zweistufig verstellbaren Dämpfern derart vorgegangen, daß es je nach der Bewegung des Aufbaus am An griffspunkt der Dämpfer eine Druckstufenanforderung oder eine Zug stufenanforderung zur Verstellung der Dämpfungscharakteristik des Dämpfers gibt. Befindet sich der Dämpfer in seiner Zugstufe (Xar′ vereinbarungsgemäß positiv) und ist die vertikale Aufbaubewegung "schnell nach oben", das heißt von der Fahrbahn weg, gerichtet, so ist der Dämpfer auf hart zu verstellen, um den Aufbaubewegungen verringernd entgegenzuwirken. Befindet sich während dieser Aufbaubewegungen ("schnell nach oben") der Dämpfer in der Druckstufe, so ist zur Minimierung der Aufbaubewegung seine Verstellung auf weich zu tätigen. Die Zugstufenanforderung lautet also in diesem Fall (Aufbaubewegungen "schnell nach oben") hart (Signal Zh) und die Druck stufenanordnung weich (Signal Dw). Analoge Betrachtungen gelten für die entgegengesetzten Aufbaubewegungen (siehe auch die Tabelle in der Beschreibungseinleitung). Diese Druck- bzw. Zugstufenanforderungen sind in der Fig. 1 mit den Signalwegen 14 und 15 aufgezeigt. Der Signalweg 14, der als Information von der eigentlichen Skyhook-Regelung in den Mitteln 18 die Druckstufenanforderung führt, weist entweder das Signal Dh (Druckstufe hart) oder das Signal Dw (Druckstufe weich) auf. Der Signalweg 15, der von der eigentlichen Skyhook-Regelung in den Mitteln 18 die Zugstufenanforderung als Information führt, weist entweder das Signal Zh (Zugstufe hart) oder das Signal Zw (Zugstufe weich) auf. Beide Signalwege 14 und 15 sind durch den steuerbaren Schalter 11 mit dem Signalweg 16 verbunden. Mittels des Signalweges 16 wird das Ansteuersignal "hart" oder "weich" an den Dämpfer 20 weitergeleitet.

In den Mitteln 19 wird das Signal Xar′(t) ermittelt, das die Einfedergeschwindigkeit bzw. die Dämpferkolbengeschwindigkeit repräsentiert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß Signale von geeigneten Sensoren, die die Einfederbewegungen, wie den Einfederweg und/oder die Einfedergeschwindigkeit des Fahrwerkes und/oder den Druck im Dämpfer, erfassen, entsprechend aufbereitet werden. Ist beispielsweise der Dämpfer mit seiner einen Seite mit dem Fahrzeugaufbau und mit seiner anderen Seite mit der Radeinheit direkt betriebsverbunden, so repräsentiert beispielsweise die Einfedergeschwindigkeit oder der differenzierte Einfederweg die Dämpferkolbengeschwindigkeit. Sind die Dämpfer nicht direkt mit dem Rad bzw. dem Aufbau verbunden, so liefern beispielsweise Sensoren, die die Druckdifferenzen im Dämpfer wiedergeben, ein Maß für die Dämpferkolbengeschwindigkeit.

Die Schaltbedingungen für den steuerbaren Schalter 11 werden durch die Mittel 12 und 13 bestimmt. In den ersten Mitteln 12 wird aus dem Signal Xar′(t) der zugehörige Signalwert Xar′′(t) bestimmt, wobei das Signal Xar′(t) die Dämpferkolbengeschwindigkeit repräsentiert, und der Signalwert Xar′′(t) die zugehörige Dämpferkolbenbeschleunigung. Die ersten Mittel 12 sind also durch ihr differenzierendes Übertragungsverhalten charakterisiert.

Die ersten Mittel 12 wie auch die weiteren Mittel des erfindungsgemäßen Systems, die durch ihre Übertragungseigenschaften charakterisiert sind, können elektronisch digital, z. B. durch Verarbeitung einer die Übertragungseigenschaften repräsentierenden Differenzen gleichung in Rechnereinheiten, oder elektronisch analog, z. B. durch Nachbildung einer die Übertragungseigenschaften repräsentierenden Differentialgleichung mit elektronischen Bauelementen realisiert sein. Darüber hinaus ist eine rechnergesteuerte Auslegung möglich.

In den zweiten Mitteln 13 wird das Signal Xar′(t) mit dem zugehörigen Signalwert Xar′′(t) gemäß der Gleichung 3′ verknüpft. Zur Berechnung des Wertes tau gemäß der Gleichung 1 werden den zweiten Mitteln 13 die oben näher beschriebenen Größen tmd, trz und tdr neben weiteren Signalen von den Mitteln 17 zugeführt. Diese Größen können konstante Werte annehmen oder beispielsweise abhängig von dem Fahrzustand oder als Abstimmungsparameter an ein Fahrzeug bzw. an die übrigen Komponenten des verstellbaren Fahrwerkes angepaßt werden.

Durch die Abfrage gemäß der Gleichung 3′ in den zweiten Mitteln 13 gelangt man zu einem Switchband VSB1 = [-|Xar′′_*tau|; |Xar′′_*tau|]. Liegen bei der Erfassung der Dämpferkolbengeschwindigkeit die Werte Xar′ erstmalig innerhalb des Switchbandes VSB1 bzw. durchschreitet die Dämpferkolbengeschwindigkeit erstmals das Switchband VSB1, so wird entweder die Druckstufenanforderung (Signalweg 14) oder die Zugstufenanforderung (Signalweg 15) mittels Ansteuerungen des Schalters 11 an den Dämpfer weitergeleitet.

Zur Entscheidung, ob die Druck- oder Zugstufenanforderung an den Dämpfer weitergeleitet wird, sind nun weitere logische Abfragen nötig. Zur Verdeutlichung der Schaltkriterien des Schalters 11 sind in der Fig. 2 beispielhaft verschiedene Dämpferkolbenbewegungen aufgezeigt. Hierzu ist die Dämpferkolbengeschwindigkeit Xar′ über der Zeit t aufgetragen.

Ist nun die Bedingung 3′ zum ersten Mal erfüllt, das heißt, daß die gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit innerhalb des Switschbandes VSB1 liegt bzw. die Dämpferkolbengeschwindigkeit erstmals das Switchband VSB1 durchschreitet, und ist die aktuell gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit größer Null (vereinbarungsgemäß Zugstufe), so wird die Druckstufenanforderung an den Dämpfer weitergeleitet. Ist die aktuell gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit kleiner Null (vereinbarungsgemäß Druckstufe), so wird die Zugstufenanforderung an den Dämpfer weitergeleitet.

Als weitere Plausibilitätsprüfung dient die Abfrage des Vorzeichens der Dämpferkolbenbeschleunigung Xar′′(t). Tritt die gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit mit positivem Vorzeichen, das heißt in der Fig. 2 "von oben", in das Switchband VSB1 ein, so muß die Dämpferkolbenbeschleunigung Xar′′(t) negativ sein, damit der Dämpfer umgeschaltet wird. Tritt aber die gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit mit negativem Vorzeichen, das heißt in der Darstellung der Fig. 2 "von unten", in das Switchband ein, so muß die Dämpferkolbenbeschleunigung positiv sein, damit der Dämpfer umgeschaltet wird.

Dies soll nun anhand der in Fig. 2 dargestellten Beispiele a bis e verdeutlicht werden. Hierzu sind pro Beispiel jeweils zwei Meßwerte der gemessenen Dämpferkolbengeschwindigkeit Xar′(t) aufgezeigt, die innerhalb eines Abtastzyklusses tdelta ermittelt werden.

In dem Beispiel a ist die Bedingung 3′ am Ende des betrachteten Ab tastzyklusses erfüllt, das heißt die Dämpferkolbengeschwindigkeit liegt erstmalig innerhalb des Switchbandes. Die gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit hat ein positives Vorzeichen (das heißt "Eintritt von oben") und die ermittelte Dämpferkolbenbeschleunigung ist negativ. Im Falle des Beispiels a wird der Schalter 11 derart gesteuert, daß die Druckstufenanforderung an den Dämpfer weitergeleitet wird.

Im vorliegenden Beispiel b tritt die gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit innerhalb eines Abtastzyklusses "von unten" in das Switchband ein. Da die ermittelte Dämpferkolbenbeschleunigung positiv ist, wird der Schalter 11 derart angesteuert, daß die Zugstufen anforderung an den Dämpfer weitergeleitet wird.

Da auch im Falle des Beispiels c die Dämpferkolbengeschwindigkeit die für die Zugstufe des letzten Abtastschrittes relevante positive Switchbandgrenze durchschreitet und die Beschleunigung des Dämpferkolbens negativ ist, wird auch in diesem Falle die Druckstufenanforderung an den Dämpfer weitergeleitet.

Im Falle des Beispiels d tritt zwar die Dämpferkolbengeschwindigkeit vorzeichengemäß "von oben" in das Switchband ein, da aber die ermittelte Dämpferkolbenbeschleunigung einen positiven Wert aufweist, findet keine Umschaltung statt.

Im äquivalenten Falle des Beispiels e wird keine Umschaltung betätigt, da hier die Dämpferkolbenbeschleunigung negativ ist, während die Dämpferkolbengeschwindigkeit auch einen negativen Wert aufweist.

Bei einer Weiterführung des Ausführungsbeispiels erfolgt die Berechnung des Switchbandes aus Gründen der begrenzten Signalqualität der Dämpferkolbenbeschleunigung auf etwas anderem Wege als oben beschrieben. Ausgehend von einem beschleunigungsunabhängigen festen Switchbandanteil VSBo vergrößert sich das Switchband linear mit zu nehmender Beschleunigung um [Xar′′_*tau_*Kappa]. Der Faktor Kappa dient zur Gewichtung der Beschleunigungsabhängigkeit und sollte abhängig von der Signalgüte der Dämpferkolbenbeschleunigung im Wertebereich zwischen 0 und 1 liegen. Bei Kappa = 1 soll die reine, oben beschriebene Switchbandberechnung gelten. Damit erhält man als ein neues Switchband

VSB2 = VSBo + [Xar′′_*tau_*Kappa] (4)

mit

VSBo = (1-Kappa)_*Ao_*tau. (5)

Die Konstante Ao ist so zu wählen, daß sich bei Kappa = 0 ein Switchband in der Größe des halben Rauschbandes der gemessenen Dämpferkolbengeschwindigkeit ergibt. Die Vorhaltezeit tau berechnet sich nach der Gleichung 1, wobei für den Wert tdr die Zeit einzusetzen ist, die für den gewünschten Dämpfungscharakteristikwechsel benötigt wird. Hierbei ist auch die aktuelle Bewegungsrichtung des Dämpfers zu berücksichtigen.

Eine Weiterführung des erfindungsgemäßen Systems in diesem Ausführungsbeispiel sieht die Einführung eines Beschleunigungsdeadbands ADB vor. Zur Vermeidung von Wechseln der Dämpfungscharakteristika bei schnellen Radbewegungen wird jede Umschaltung beim Dämpferkolbenbeschleunigungen, die dem Betrag nach größer als ein Beschleunigungsdeadband ADB sind, unterdrückt. In dem Beispiel f, das in der Fig. 2 zu sehen ist, ist die Beschleunigung zu groß, sie liegt also außerhalb des Bandes ADB. Somit findet keine Umschaltung statt.

Zur Vermeidung von zu starkem Rauschen des Beschleunigungssignals sollte der Differenzierer in den zweiten Mitteln (13) den Charakter eines ausreichend gedämpften Tiefpasses haben, der jedoch nicht dazu führen darf, daß im relevanten Frequenzbereich die Phasenrückdrehung zu groß wird. Letzteres ist vor dem Hintergrund der Plausibilitätsprüfung der Beschleunigung beim Eintritt der Dämpferkolbengeschwindigkeit in das Switchband zu sehen.

Nach dem erfindungsgemäßen System wird also für die Schaltentscheidung des Schalters 11 nicht nur die augenblicklich gemessene Dämpferkolbengeschwindigkeit herangezogen, sondern deren Verlauf durch eine dämpferkolbenbeschleunigungsabhängige Schwelle.

Die Schwellen können an die Dämpferschaltzeiten für verschiedene Verstellungen der Dämpfungscharakteristik und für verschiedene Dämpferkolbengeschwindigkeiten angepaßt werden.

Zusätzlich zu den in Fig. 1 beschriebenen Abhängigkeiten der Verzugszeit tau kann der Wert von tau hinsichtlich der Minimierung der Schaltgeräusche beim Wechsel der Dämpfungscharakteristika als Ab stimmungsparameter gewählt werden. Durch ein rechtzeitiges Umschalten durch das erfindungsgemäße System werden Dämpfungskrafttransienten und somit Geräusche minimiert.

Das stochastische Umschalten des Dämpfers bei kleinen Dämpferkolbengeschwindigkeiten unterbleibt. Dies ist im Beispiel g der Fig. 2 zu sehen. Hier werden keine Umschaltungen durchgeführt, da die Unterschiede der Dämpferkolbengeschwindigkeiten so klein sind, daß sie innerhalb des Switchbandes liegen. Durch die Vermeidung des Umschaltens bei kleinen Dämpferkolbengeschwindigkeiten wird die Lebensdauer des Dämpfers erhöht.

Die Rauschempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Systems ist gering, da für die Schaltentscheidung die Schwellüberschreitung in eine bestimmte Richtung und eine plausible Beschleunigung zusammenkommen müssen.

Claims

1. System zur Bildung eines Signals bei einem Fahrzeug, insbesondere in Verbindung mit einer Fahrwerkregelung, mit

- wenigstens einem Dämpfer, dessen eine Seite mit dem Fahrzeugaufbau und dessen andere Seite mit wenigstens einer Radeinheit direkt oder indirekt betriebsverbunden ist, und
- Signalen (Xar′(t)), die die Relativbewegungen der beiden Seiten des Dämpfers zur Zeit t repräsentieren, und
- 1. Mitteln (12), um einen von den Signalen (Xar′(t)) abhängigen Signalwert (Xar′′(t)) zu erhalten, und
- 2. Mitteln (13) zur logischen Verknüpfung von einem zum Signal (Xar′(t)) korrespondierenden Wert mit dem Signalwert (Xar′′(t)) und
- einer von der logischen Verknüpfung abhängigen Steuerung einer Fahrzeuggröße.

2. System zur Fahrwerkregelung mit wenigstens einem Dämpfer, dessen eine Seite mit dem Fahrzeugaufbau und dessen andere Seite mit wenigstens einer Radeinheit direkt oder indirekt betriebsverbunden ist und dessen Dämpfercharakteristik abhängig von Betriebskenngrößen änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Verstellung der Dämpfercharakteristik in Betriebsphasen geringer Dämpfungskräfte des Dämpfers tätigen.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuggröße Ansteuerungssignale (h/w) zur Verstellung der Dämpfungscharakteristik des Dämpfers repräsentiert.

4. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale (Xar′(t)) die Dämpferkolbengeschwindigkeit zur Zeit t und/oder die Signalwerte (Xar′′(t)) die Dämpferkolbenbeschleunigung zur Zeit t repräsentieren.

5. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale (Xar′(t)) entsprechend aufbereitete Signale von Sensoren sind, die die Einfederbewegungen, wie den Einfederweg und/oder die Einfedergeschwindigkeit des Fahrwerkes und/oder die Druckdifferenzen im Dämpfer, erfassen.

6. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den 2. Mitteln (13) die Signale (Xar′(t)) mit 1. Schwellen (±VSB1) verglichen werden.

7. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 1. Schwellen (±VSB1) abhängig von den Signalwerten (Xar′′(t)) und/oder von Signalrauschen gewählt werden.

8. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 1. Schwellen (±VSB1) abhängig von dem Betrag des Verknüpfungsergebnisses der multiplikativen Verknüpfung des Signalwertes (Xar′′(t)) mit einer Größe (tau), die abhängig von der Dämpferdynamik, den Rechnerlaufzeiten und dem Signal (Xar′(t)) gewählt wird, und/oder abhängig von der Signalgüte des Signalwertes (Xar′′(t)) und/oder der Signalgüte der Signale (Xar′(t)) ist und/oder als Abstimmungsparameter hinsichtlich der Minimierung der Schaltgeräusche beim Wechsel der Dämpfungscharakteristika gewählt wird.

9. System nach wenigstens einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den 2. Mitteln (13) die Signalwerte (Xar′′(t)) mit 2. Schwellen (±ADB) verglichen werden und eine Verstellung der Dämpfungscharakteristik der Dämpfer nur dann getätigt wird, falls der Betrag des Signalwertes (Xar′′(t)) kleiner als der die 2. Schwelle repräsentierender Wert (ADB) ist.