DE4123254A1 - Active suspension control esp. of motor vehicle drive - utilising stored characteristics relevant to driver comfort for generation of optimal control values of corrective signals - Google Patents
Active suspension control esp. of motor vehicle drive - utilising stored characteristics relevant to driver comfort for generation of optimal control values of corrective signalsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einzeln oder in Gruppen angeordnete aktive Lagerelemente, insbesondere aktive Lagerelemente zur Lagerung von Triebwerken in Kraftfahrzeugen mit Sensoren zur Erfassung von Stör schwingungen sowie zur Erfassung fahrzeugspezifischer Leitgrößen und einer Steuerschaltung zur Verarbeitung der Signale von den Sensoren und jeweils einem Aktuator zur Beeinflussung des bzw. der Lagerelemente in Abhängigkeit vom Ausgabesignal der Steuerschaltung.The invention relates to a control for individually or in Active bearing elements arranged in groups, in particular active bearing elements for the storage of engines in Motor vehicles with sensors for detecting interference vibrations and for recording vehicle-specific Guide variables and a control circuit for processing the Signals from the sensors and one actuator each Influencing the bearing element (s) in dependence from the output signal of the control circuit.
Eine solche Steuerung ist in DE-OS 38 27 307 dargestellt. Sensoren für die Absolutverstellung und die Relativver stellung des Dämpfungselementes, der Maschinendrehzahl und der Fahrzeugraddrehzahl werden von einer Steuerschal tung derart verarbeitet, daß über eine Stromversorgungs einheit ein Lagerelement so angesteuert werden kann, daß die an ihm auftretenden Amplituden minimiert werden. Das aktive Lagerelement ist dabei mit einem in der Dämpfwir kung variablen Dämpfer ausgerüstet, in welchem sich zwi schen zylindrischen Platten ein Fluid befindet, das bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die Platten je nach Höhe der Spannung zwischen einem frei fließenden Zu stand bis zu einem annähernd festen Zustand veränderlich ist und somit auch unterschiedliche Dämpfungskräfte auf bringt. Mit einem solchen gesteuerten aktiven Lagerele ment gelingt es zwar, den durch das Lagerelement abge stützten Punkt relativ ruhig gegenüber seiner Abstützba sis zu bringen, aber das Gesamtschwingungsverhalten des Systems kann bei einem Ensemble von Schwingungsanregern und schwingenden Körpern mit einer solchen Steuerung nur mit erheblichem Aufwand, nämlich mit der Anordnung von gesteuerten aktiven Lagerelementen zwischen allen oder zumindest den wesentlichen Schwingungsmassen, optimiert werden. Bei einem komplexen System wie dem eines Kraft fahrzeuges ist der dazu notwendige Aufwand kaum zu recht fertigen. Die Schallübertragungswege durch die Luft sind mit den vorgenannten Maßnahmen nicht beeinflußbar.Such a control is shown in DE-OS 38 27 307. Sensors for absolute adjustment and relative ver position of the damping element, the machine speed and the vehicle wheel speed are controlled by a control scarf device processed in such a way that via a power supply unit a bearing element can be controlled so that the amplitudes occurring on it are minimized. The active bearing element is with one in the damping wire kung variable damper equipped, in which between cylindrical plates is a fluid that at Apply an electrical voltage to the plates each according to the level of tension between a free flowing Zu stood changeable to an almost solid state and therefore also different damping forces brings. With such a controlled active Lagerele ment succeeds in abge through the bearing element supported point relatively calmly in relation to its support base sis, but the overall vibration behavior of the Systems can with an ensemble of vibration exciters and vibrating bodies with such control only with considerable effort, namely with the arrangement of controlled active bearing elements between all or at least the essential vibration masses, optimized will. With a complex system like that of a force vehicle, the effort required for this is hardly justified manufacture. The sound transmission paths through the air are cannot be influenced by the above measures.
Auch bei anderen bekannt gewordenen Steuerungen für ak tive Lagerelemente, wie z. B. DE-OS 39 02 605, EP-PS 00 83 803, EP-PS 00 81 085, wird jeweils in Auswertung ver schiedener Sensorsignale durch eine Steuerschaltung ein Aktuator im aktiven Lagerelement beeinflußt mit dem Ziel, eben dieses Lagerelement mit minimalen Amplituden arbei ten zu lassen. Dazu werden die verschiedensten Arten von Aktuatoren vorgeschlagen, wie z. B. elektrostriktive oder magnetostriktive Bauteile, deren Auslenkung der zu dämp fenden Schwingung überlagert wird, durch Ventile gesteu erte Pumpen, welche auf das jeweilige Dämpfervolumen wir ken oder auch unmittelbar durch ein Solenoid beaufschlag te Pumpen zur Veränderung des Dämpfungsvolumens.Also in other known controls for ak tive bearing elements, such as. B. DE-OS 39 02 605, EP-PS 00 83 803, EP-PS 00 81 085, is in each case ver in evaluation different sensor signals by a control circuit Actuator influenced in the active bearing element with the aim of this bearing element works with minimal amplitudes let. There are various types of Actuators proposed such. B. electrostrictive or magnetostrictive components, the deflection of which is to be damped The final vibration is superimposed, controlled by valves erte pumps, which we on the respective damper volume ken or directly by a solenoid te pumps to change the damping volume.
Dabei wird mit DE-OS 39 02 605 auch vorgeschlagen, das von einem Sensor am abzustützenden Bauteil aufgenommene Schwingungssignal in einem Rechner in Abhängigkeit von einem in ihm gespeicherten empirisch erstellten Programm zu verarbeiten. Das damit gewonnene Signal steuert den Aktuator derart, daß am Abstützpunkt insbesondere hoch frequente Wechselkräfte bzw. Schwingungsauslenkungen weitgehend kompensiert werden. It is also proposed with DE-OS 39 02 605 that recorded by a sensor on the component to be supported Vibration signal in a computer depending on an empirically created program stored in it to process. The signal thus obtained controls the Actuator such that the support point is particularly high Frequent alternating forces or vibration deflections be largely compensated.
Bei allen diesen bekannten aktiven Lagerelementen wirkt die Steuerung aber jeweils nur auf eine Reduzierung der Schwingungen zwischen den vom jeweiligen aktiven Lager element abgestützten Punkten.Works with all these known active bearing elements the control only to reduce the Vibrations between those of the respective active bearing element-based points.
Obwohl mit derartigen punktuellen akustischen Abkopplun gen bereits sehr weitgehende Forderungen technisch er füllbar sind, wenn dazu auch der Aufwand relativ hoch ist, stellt sich aufgrund des ständig steigenden Komfort anspruchs, insbesondere auch bei Fahrzeugen der niedrige ren Preisklassen, die Forderung nach weiterer Optimierung des Geräusch- und damit auch des Schwingungsverhaltens, ohne daß dadurch eine Kostenerhöhung gegenüber bisherigen Ausführungen eintritt.Although with such selective acoustic decoupling technically very extensive requirements are fillable, if the effort is relatively high arises due to the ever increasing comfort demanding, especially in vehicles the low price ranges, the demand for further optimization the noise and thus also the vibration behavior, without thereby increasing costs compared to previous ones Executions occurs.
Mit DE-PS 34 33 255 wird ein schwingungsdämpfendes Lager beschrieben, dessen Dämpfungseinrichtung und eine Kompen sationswand aktiv beeinflußbar sind. Ober eine einen Pro zeßrechner umfassende Steuereinheit wird das Stellglied beaufschlagt, um eine Kompensation von durch Störschwin gungen des schwingenden Körpers verursachte Druckänderun gen in der Dämpferflüssigkeit zu erreichen. Der Prozeß rechner nimmt ein mit einem Signalgeber erfaßtes Füh rungssignal, wie z. B. die Motordrehzahl sowie mindestens ein weiteres den Zustand des Körpers kennzeichnendes Si gnal, auf, und er ist überdies in Abhängigkeit von der Führungsgröße frei programmierbar. Durch eine solche Steuerung sind an und für sich gute Voraussetzungen ge schaffen, um die auftretenden körpereigenen Störschwin gungen in ihrer Gesamtheit gut kompensieren zu können. Jedoch ist für jeden Anwendungsfall eine umfassende neue Programmierung des Prozeßrechners erforderlich, was ins besondere bei einer Anwendung für Fahrzeuge mit unter schiedlichen Aufbauten und Ausstattungen sehr aufwendig ist. Eine Erfassung der Luftschallkomponenten ist damit jedoch nicht möglich.DE-PS 34 33 255 is a vibration damping bearing described, its damping device and a compen sationswand are actively influenced. About a pro Control unit comprising zeßrechner becomes the actuator acted to compensate for by Störschwin vibrations caused pressure changes reach in the damper fluid. The process the computer takes a lead recorded with a signal transmitter approximately signal such. B. the engine speed and at least another Si characterizing the state of the body gnal, and it is also dependent on the Command variable freely programmable. By such Controls are good prerequisites in and of themselves create the occurring body's sturgeon to be able to compensate well in their entirety. However, there is a comprehensive new one for every application Programming the process computer required, what ins especially when used for vehicles with under different structures and equipment very expensive is. This means that the airborne sound components are recorded however not possible.
Die Erfindung hat somit die Aufgabe, eine Steuerung für aktive Lagerelemente der im Oberbegriff des Patentan spruchs genannten Gattung zu schaffen, mit welcher die erhöhten Komfortansprüche, insbesondere gegenüber dem In nengeräuschverhalten bei Kraftfahrzeugen bei relativ ge ringem technischen Aufwand, also auch mit geringen Ko sten, realisierbar sind und die auf verschiedene Schwin gungsensembles, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit unterschiedlichen Aufbauten und Ausrüstungen gegeben sind, leicht anpaßbar ist.The invention thus has the task of a controller for active bearing elements in the preamble of the patent to create mentioned genus with which the increased comfort requirements, especially compared to the In NEN noise behavior in motor vehicles at relatively ge little technical effort, so even with low knockout Most, are feasible and the different Schwin supply ensembles, such as those used in particular in motor vehicles given with different structures and equipment are easily adaptable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuerschaltung durch eine auswechselbare Memory er gänzt ist, deren Kennfeld fahrzeugspezifische Meßgrößen enthält und somit Steuersignale generiert und welches em pirisch allein auf das Optimum des angestrebten Komforts abgestimmt ist.According to the invention, this object is achieved in that the control circuit through a removable memory is complete, the map of vehicle-specific parameters contains and thus generates control signals and which em piric alone to the optimum of the desired comfort is coordinated.
Bei Anwendung dieser technischen Lehre wird der Fachmann nicht davon ausgehen, daß mittels einer Steuerung das Schwingungsverhalten zweier durch ein aktives Lagerele ment gekoppelter Massen optimal reduziert wird, sondern er wird zwischen diesen Massen Schwingungen dann akzep tieren, wenn diese im gesamten Ensemble der Schwingungen nur untergeordnete Bedeutung für den Gesamtkomfortein druck, z. B. im Inneren eines Fahrzeuges, haben, wobei diese Wirkung durch die Erfindung mit einer im Prinzip identischen Steuerung allein durch Zuordnung der entspre chenden Memory auf verschiedenartige Fahrzeuge ausdehnbar ist.When using this technical teaching, the specialist do not assume that by means of a controller Vibration behavior of two through an active Lagerele coupling masses is optimally reduced, but it then becomes acceptable between these masses of vibrations animals if these are in the entire ensemble of vibrations only of minor importance for overall comfort pressure, e.g. B. inside a vehicle, where this effect through the invention with a principle identical control solely by assigning the corresponding expandable memory on different vehicles is.
Gemäß der Erfindung kann eine solche komfortorientierte Steuerung mit einer Signale generierenden Memory sowohl einem jeden der z. B. in einem Fahrzeug eingebauten akti ven Lagerelement zugeordnet sein, es kann aber auch eine zentrale Steuereinheit mit einer einzigen für das jewei lige Fahrzeug ausgelegten Stamm-Kennfelddatei und/oder Unterdateien für jedes angesteuerte Lagerelement oder mit einer Bibliothek von Kennfeldern vorgesehen sein, die jede für sich aus den darin abgelegten empirisch ermit telten Daten Signale generiert und in die Steuerung ein bringt.According to the invention, such a comfort-oriented Control with a signal generating memory each of the z. B. Akti installed in a vehicle ven bearing element can be assigned, but it can also be a central control unit with one for each Master vehicle map file and / or Sub-files for each controlled storage element or with a library of maps may be provided that each empirically determined from the stored in it data and generates signals in the controller brings.
Somit werden von der Steuereinheit neben den durch Senso ren erfaßbaren Werten von fahrzeugspezifischen Daten, wie z. B. Motordrehzahl, Motorlast, Raddrehzahl, Beschleuni gungswerte vor dem Lagerelement und nach dem Lagerele ment, auch noch solche weitere fahrzeugspezifischen Werte berücksichtigt, die allein durch Versuch ermittelbar sind und einen gezielten optimalen Komforteindruck erzeugen, wie z. B. minimales Geräusch im Kopfbereich des Fahrers oder minimale Schwingungsauslenkungen im Bereich der Sitzbefestigung und dabei alle Schallübertragungswege be rücksichtigen, sowohl den Körperschall als auch den Luft schall und die am Fahrzeug spezifisch auftretenden Schallquellen, und zwar mittels des auf der bzw. den Me morys abgespeicherten fahrzeugspezifischen Kennfeldes. Die so auf der bzw. den Memorys abgelegten empirisch er mittelten Kennfelder sind im allgemeinen z. B. auf EPROMs fest gespeichert, sie können jedoch auch lernfähig ge staltet sein, in dem sie den jeweiligen aktuellen Be triebszustand, der sich z. B. infolge von Einlauf- bzw. Abnutzungserscheinungen an den Aggregaten verändert, selbst adaptieren.Thus, in addition to the Senso Ren detectable values of vehicle-specific data, such as e.g. B. engine speed, engine load, wheel speed, acceleration values before the bearing element and after the bearing element ment, also such other vehicle-specific values are taken into account, which can only be determined by experiment and create a targeted optimal comfort impression, such as B. minimal noise in the driver's head area or minimal vibration deflections in the range of Seat attachment and all sound transmission paths take into account both structure-borne noise and air sound and those specific to the vehicle Sound sources, by means of the on the or the Me morys stored vehicle-specific map. The so empirically stored on the memory (s) average maps are generally z. B. on EPROMs permanently stored, but you can also learn ge be designed by the current Be drive state, the z. B. as a result of Signs of wear on the units changed, adapt yourself.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an hand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen als vereinfachte Blockschaltbilder jeweils eine Steuerschaltung unter Einbeziehung der Memory sowie mit der Steuerschaltung in Verbindung stehende aktive Lager elemente für eine Motoraufhängung in einem Kraftfahrzeug dar.Embodiments of the invention are shown below hand explained in more detail by drawings. The painting provide one as a simplified block diagram Control circuit including the memory as well active bearings related to the control circuit Elements for an engine mount in a motor vehicle represents.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine mit einer implementierten Memory ver sehene Steuerschaltung und ein damit in Verbindung stehendes aktives Lagerelement; Figure 1 shows a ver with an implemented memory control circuit and a related active bearing element.
Fig. 2 eine mit einer implementierten Memory ver sehene Steuerschaltung und mehrere damit in Verbindung stehende aktive Lagerelemen te; Figure 2 shows a ver with an implemented memory control circuit and several related te te Lagerelemen.
Fig. 3 eine Steuerschaltung und mehrere damit in Verbindung stehende aktive Lagerelemente, wobei für jedes der Lagerelemente eine be sondere Memory vorgesehen ist. Fig. 3 shows a control circuit and several related active bearing elements, with a special memory be provided for each of the bearing elements.
Eine Steuerschaltung 1 enthält in an sich bekannter Weise einen Prozeßrechner, welcher in der Lage ist, aus einer Mehrzahl von Eingangssignalen nach einem vorgegebenen Programm eine Regelgröße zu errechnen, welche über ge eignete Mittel, z. B. einen Verstärker, auf einen Aktua tor eines oder mehrerer aktiver Lagerelemente 2 so ein wirkt, daß diese Lagerelemente 2 ihr Abstützverhalten so verändern, daß eine gewünschte Eliminierung von Schwin gungen eintritt. Der Steuerschaltung 1 werden über Lei tungen 3 Signale zugeführt, die eine Analogie zur Motor drehzahl, zum gerade benutzten Getriebegang, zur Drossel klappenstellung, zum Unterdruck im Ansaugrohr und der gleichen darstellen. Diese Signale werden von Sensoren unmittelbar an den jeweiligen Aggregaten abgegriffen. Leitungen 4 verbinden die Steuerschaltung 1 mit den La gerelementen 2. Über diese Leitungen 4 werden Signale von Beschleunigungswerten übertragen, welche von Sensoren an den Befestigungsstellen der Lagerelemente 2 an der Karos serie 5 bzw. dem Triebwerk 6 aufgenommen werden. Über eine Stromversorgung 8 ist die Steuerschaltung 1 an das Bordnetz des Fahrzeuges angeschlossen. In die Steuer schaltung 1 eingesetzt ist eine Memory 7, in welche ein fahrzeugspezifisches Kennfeld fest eingeschrieben ist. Dieses Kennfeld umfaßt solche empirisch ermittelten Werte, die zu einer angestrebten Optimierung des Kom forts, z. B. der Minimierung des Schalldruckes im Bereich des Kopfes des Fahrers, beitragen, wobei dies spezifische Werte der Körperschallübertragung oder auch der Luft schallübertragung sein können. Diese von Sensoren nur sehr aufwendig erfaßbaren Werte sind somit permanent vor handen und können ständig in Abhängigkeit von den durch Sensoren als Leitsignale abgegriffenen Werten generiert und in das Optimierungsprogramm des Prozeßrechners einbe zogen werden. Dabei kann die Steuereinheit 1 mittels der Kennwerte einer Memory 7 in Verbindung mit den über die Leitungen 3 zugeführten sonstigen Signalen ein einziges aktives Lagerelement 2 so beeinflussen, daß dadurch im Kopfbereich des Fahrers ein Minimum an Schalldruck ent steht; es kann jedoch die Steuereinheit 1 mittels den Kennwerten einer einzigen Memory 7 in Verbindung mit den Signalen der Leitungen 3 auch Stellsignale für mehrere aktive Lagerelemente 2, 2′ erzeugen. Es kann jedoch das Kennfeld der Memory 7 auch aufgeteilt sein in Teilkenn felder für jedes einzelne zu steuernde Lagerelement 2, 2′, 2′′... 2 n (Fig. 3).A control circuit 1 contains, in a manner known per se, a process computer which is able to calculate a controlled variable from a plurality of input signals according to a predetermined program, which can be controlled by suitable means, e.g. B. an amplifier, on a Aktua tor one or more active bearing elements 2 acts so that these bearing elements 2 change their support behavior so that a desired elimination of vibrations occurs. The control circuit 1 via lines 3 signals are fed which represent an analogy to the engine speed, the gear currently in use, the throttle valve position, the negative pressure in the intake manifold and the like. These signals are picked up by sensors directly on the respective units. Lines 4 connect the control circuit 1 with the La gerelemente 2 . Via these lines 4 , signals of acceleration values are transmitted, which are recorded by sensors at the fastening points of the bearing elements 2 on the body 5 or the engine 6 . The control circuit 1 is connected to the vehicle electrical system via a power supply 8 . In the control circuit 1 is a memory 7 , in which a vehicle-specific map is permanently written. This map includes such empirically determined values that lead to the desired optimization of the comfort, z. B. the minimization of the sound pressure in the area of the driver's head, contribute, which can be specific values of structure-borne noise or airborne sound transmission. These values, which can only be detected by sensors in a very complex manner, are thus permanently available and can be generated continuously as a function of the values picked up by sensors as control signals and can be included in the optimization program of the process computer. In this case, the control unit 1 can influence a single active bearing element 2 by means of the characteristic values of a memory 7 in conjunction with the other signals supplied via the lines 3 in such a way that a minimum of sound pressure is ent in the driver's head region; however, the control unit 1 can also generate control signals for a plurality of active bearing elements 2 , 2 'by means of the characteristic values of a single memory 7 in connection with the signals of the lines 3 . However, the map of the memory 7 can also be divided into partial maps for each individual bearing element 2 , 2 ', 2 ''... 2 n to be controlled ( FIG. 3).
Eine Memory 7 ist vorzugsweise als ein Festspeicherbau teil (EPROM) ausgeführt, sie kann jedoch auch als lernfä higer Speicherbaustein ausgeführt sein, indem ein Kon trollsensor zum Messen des Schalldruckes in der Nähe des Kopfes des Fahrers angeordnet ist und dessen Signal als Vergleichssignal zur Minimierung des erzielbaren Schall druckes bei Veränderung anderer Signale herangezogen wird und die bei erzielten Minimal-Schalldruckwerten einge stellten Parameter gespeichert werden und für erneutes Ansteuern die Grundeinstellung darstellen. Damit gelingt es, auch bei einem Einlaufprozeß oder auch bei Ver schleißerscheinungen an den Fahrzeugaggregaten das Kom fort-Optimum über die gesamte Gebrauchsdauer des Fahrzeu ges zu erhalten.A memory 7 is preferably designed as a fixed memory component (EPROM), but it can also be designed as a learnable memory module by a control sensor for measuring the sound pressure is arranged near the driver's head and its signal as a comparison signal to minimize the achievable sound pressure is used when other signals change and the parameters set when the minimum sound pressure values are achieved are saved and represent the basic setting for renewed activation. This makes it possible to get the comfort optimum over the entire service life of the vehicle, even with a running-in process or also with signs of wear and tear on the vehicle units.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß mit der Einführung einer Memory und dem darauf abge speicherten Kennfeld eine Vielzahl von Signalen generiert und in die Optimierungsfunktion der Rechnereinheit einbe zogen werden können, obwohl dafür keine besonderen Senso ren vorgesehen werden müssen. Darüber hinaus können mit dem auf der Memory abgespeicherten Kennfeld durch aufwen dige Versuche ermittelte Kennwerte fahrzeugspezifisch dem Rechner bereitgestellt werden in einer Art, wie sie durch Sensoren im Fahrzeug gar nicht erfaßbar wären.The particular advantage of the invention can be seen in that with the introduction of a memory and the abge stored map generated a variety of signals and incorporate into the optimization function of the computing unit can be pulled, although no special Senso ren must be provided. In addition, with through the map stored on the memory tests determined the vehicle-specific parameters Computers are deployed in a way they are provided by Sensors in the vehicle would not be detectable.
Damit gelingt es, das Gesamtensemble von Aggregaten und Teilen und die zwischen ihnen durch Körperschall oder Luftschall übertragene Schallenergie so zu beeinflussen, daß an den für den Komfort ausschlaggebenden Orten eine weitestgehende Auslöschung des Schalles bzw. der Schwin gungen möglich wird.This enables the overall ensemble of aggregates and Divide and between them by structure-borne noise or To influence airborne sound transmitted sound energy that in the places crucial for comfort a Largest extinction of the sound or the Schwin conditions is possible.
Claims (6)
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DE19914123254 DE4123254A1 (en) | 1991-07-13 | 1991-07-13 | Active suspension control esp. of motor vehicle drive - utilising stored characteristics relevant to driver comfort for generation of optimal control values of corrective signals |
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