DE4225755C2 - Aufhängungssteuer- bzw. -regelsystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Aufhängungssteuer- bzw. -regelsystem für ein FahrzeugInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Aufhängungssteuer- bzw. -regelsystem für ein
Fahrzeug entsprechend dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
In JP-U-59-117510 ist ein Anti-Roll-Regelsystem für ein
Kraftfahrzeug beschrieben. Dieses Regelsystem arbeitet in
Abhängigkeit von dem Sensorsignal eines
Beschleunigungssensors, welcher die auf den Fahrzeugkörper
einwirkende Querbeschleunigung erfaßt, um zum Unterdrücken
einer Wank- oder Rollbewegung die Dämpfungskraft von Stoßdämpfern oder
die Federkonstante von Luftfedern zu erhöhen.
Dieses bekannte Aufhängungsregelsystem weist jedoch den
Nachteil auf, daß der Sensor auch auf
Lageveränderungen des
Fahrzeugs beim Befahren einer geneigten Straßenoberfläche
oder eines gleichbleibenden Kreisbogens anspricht.
Hierdurch wird die Übertragung von Vibrationen der Räder als
ungefederte Massen auf den Fahrzeugkörper in
unerwünschter Weise erhöht und damit ein unzureichender
Fahrkomfort erzielt. Zudem bewirkt hier die Regelung unsinnig eine
Änderung des Dämpfungsgrades von Stoßdämpfern
in Abhängigkeit von der Neigung der
Straßenoberfläche.
Außerdem bleibt bei einer stetigen
Kurvenfahrt der Fahrzeugkörper geneigt, wenn einmal ein Rollen
aufgetreten ist. Selbst wenn daher der Dämpfungsgrad des
Stoßdämpfers an die stetige Kurvenfahrt angepaßt
wird, wird die Änderung des Fahrzeugverhaltens nicht
unterdrückt. Die Einstellung des
Dämpfungsgrades von Stoßdämpfern nach einer vorübergehenden
Rollbewegung bewirkt also keine Kontrolle des Wechsels im Fahrzeugver
halten.
Es ist deshalb wünschenswert, eine Dämpfungs
regelung eines Stoßdämpfers schon in dynamischen Fahrzuständen
des Fahrzeugs zu bewirken, um plötzliche
Verhaltensänderungen durch Rollbewegung zu verhindern.
Die EP 0 115 202 B1 beschreibt ein Steuer- und Regelsystem
für Schwingungsdämpfer, bei dem eine zu erwartende Wankbe
wegung des Fahrzeugs aus Signalen abgeleitet wird, die auf
der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Winkelbewegung des Lenk
rades beruhen. Hierbei wird der dynamische Kurvenfahrzustand
im Kurvenein- und -auslauf durch ein Signal der Lenkwinkel
geschwindigkeit festgestellt und eine pauschale Verstellung
der Dämpfung auf "Hart" durchgeführt.
Die gattungsbildende DE 40 25 309 A1 beschreibt ein aktives
Aufhängungssystem, bei dem auf der Grundlage der erfaßten
Vertikalbeschleunigung im vorderen und hinteren Fahrzeugteil
bzw. an der linken und rechten Seite die Wankwinkelgeschwin
digkeit berechnet wird und ein Drucksteuerventil in Abhän
gigkeit von der Wankwinkelgeschwindigkeit betätigt wird, um
Veränderungen im Fahrzeugverhalten infolge der unterschied
lichen Beschleunigungen im vorderen und hinteren bzw. im
rechten und linken Fahrzeugteil zu verhindern. Damit können auch
Veränderungen im Fahrzeugverhalten unterdrückt werden, die
durch andere Faktoren als Längsbeschleunigung, Verzögerung,
Querbeschleunigung und dergleichen verursacht werden, bei
spielsweise solche durch Unebenheiten in der Straßenoberfläche.
Bei dem vorbekannten Aufhängungssystem erfolgt die Wankbewe
gungssteuerung aufgrund der von einem Querbeschleunigungs
fühler erfaßten Querbeschleunigung und der Differenz in der
Vertikalbeschleunigung zwischen dem linken und dem rechten
Fahrzeugteil, ohne daß eine Bestimmung erfolgt, ob das Fahr
zeug in einer Kurve fährt oder ob es sich in einem vorüber
gehenden Zustand einer Wankbewegung befindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Aufhän
gungssteuer- und -regelsystem der eingangs genannten Art die
Wankbewegungen in Abhängigkeit von den jeweils vorhandenen
Gegebenheiten in der Bewegung des Fahrzeugs und dessen Ge
wichtsverteilung zu unterdrücken und den Komfort zu ver
bessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombi
nation des Patentanspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche haben be
vorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung zum Inhalt.
So kann die Steueranordnung
während eines Kompressionshubes des Stoßdämpfers, der an der
einfedernden Seite des Fahrzeugkörpers angebracht ist,
und während eines Expansionshubes des
Stoßdämpfers, der an der ausfedernden Seite des Fahrzeug
körpers angebracht ist, für eine Rollbewegung die Dämpfung in die
harte Charakteristik ändern.
Das System enthält ferner erste und zweite vertikale Be
schleunigungssensoren, von denen der erste
an einem ersten Seitenteil des
Fahrzeugkörpers
und der
zweite an einem zweiten
Seitenteil gegenüber dem ersten Seitenteil des Fahrzeug
körpers angebracht ist, um auf die zwei Seitenteile des
Fahrzeugkörpers wirkende vertikale Beschleunigungen zu
erfassen.
Die Steueranordnung bestimmt dann einen vertikalen
Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem ersten und dem
zweiten Seitenteil des Fahrzeugkörpers aufgrund der von
dem ersten und dem zweiten Beschleunigungssensor ermittelten
vertikalen Beschleunigungen, um die Rollbewegungssteuerung
zu begrenzen, wenn der vertikale Geschwindigkeitsunterschied
bis auf ein vorgewähltes Ausmaß zurückgegangen ist.
Die vorliegende Erfindung kann vollständiger durch die
nachfolgende ausführliche Beschreibung und durch die
beigefügten Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung verstanden werden. Die Zeichnungen sollen
jedoch keine Begrenzung der Erfindung auf eine spezielle
Ausführung beinhalten, sondern dienen allein zur Erläuterung
und zum Verständnis.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Kraftfahrzeug
mit einem erfindungsgemäßen Aufhängungssteuer- und.
-regelsystem;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Aufhängungs
steuer- und -regelsystems;
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Stoßdämpfers mit variabler
Dämpfungskraft zum Unterdrücken der Wankbewegung des
Fahrzeugs;
Fig. 4 in einem vergrößerten Längsschnitt eine Kolbenanord
nung eines Stoßdämpfers;
Fig. 5 in einer grafischen Darstellung die Abhängigkeit
zwischen der Kolbengeschwindigkeit und der Dämpfungskraft
eines Stoßdämpfers;
Fig. 6 eine grafische Darstellung mit der Abhängigkeit
zwischen der Winkelstellung eines Einstellstiftes und der
Dämpfungskraft eines Stoßdämpfers;
Fig. 7(a) einen Schnitt entlang der Linie K-K in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (1) in Fig. 6;
Fig. 7(b) einen Schnitt entlang der Linie M-M in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (1) in Fig. 6;
Fig. 7(c) einen Schnitt entlang der Linie N-N in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (1) in Fig. 6;
Fig. 8(a) einen Schnitt entlang der Linie K-K in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (2) in Fig. 6;
Fig. 8(b) einen Schnitt entlang der Linie M-M in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (2) in Fig. 6;
Fig. 8(c) einen Schnitt entlang der Linie N-N in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (2) in Fig. 6;
Fig. 9(a) einen Schnitt entlang der Linie K-K in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (3) in Fig. 6;
Fig. 9(b) einen Schnitt entlang der Linie M-M in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (3) in Fig. 6;
Fig. 9(c) einen Schnitt entlang der Linie N-N in Fig. 4 mit
einem Einstellstift in einer Position (3) in Fig. 6;
Fig. 10, 11 und 12 in grafischen Darstellungen die
Abhängigkeit zwischen der Kolbengeschwindigkeit und der
Dämpfungskraft wenn ein Einstellstift sich jeweils in den
Positionen (1), (2) und (3) in Fig. 6 befindet;
Fig. 13 und 14 Ablaufdiagramme mit den von einer
Kontrolleinheit eines Aufhängungssteuer- und -regelsystems
durchgeführten logischen Schritten;
Fig. 15 ein Zeit-Ablauf-Diagramm der Funktion eines
erfindungsgemäßen Aufhängungssteuer- und -regelsystems.
In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1, ist ein
erfindungsgemäßes Aufhängungssteuer- und -regelsystem
gezeigt. Dieses System enthält allgemein vier Aufhängungs
einheiten, gebildet von Stoßdämpfern SA, vertikalen Be
schleunigungssensoren 1 (nachfolgend auch als vertikaler
G-Sensor bezeichnet), einen Lenksensor 2, und eine
Steuerungseinheit 4.
Jeder der Stoßdämpfer SA ist zwischen dem Fahrzeugkörper und
einem Aufhängungsglied mit einem drehbar daran angebrachten
Rad angeordnet. Die vertikalen G-Sensoren 1 sind an Teilen
des Fahrzeugkörpers gegenüber den Stoßdämpfern angebracht,
um auf den Fahrzeugköper einwirkende vertikale
Beschleunigungen zu erfassen und diesen entsprechende
Signale an die Steuerungseinheit 4 zu liefern. Der
Lenksensor bzw. Lenkwinkelfühler 2 ist auf einem Lenkrad ST angebracht und erfaßt
einen Lenkwinkel des Lenkrades ST, welcher den jeweiligen
Lenkwinkel der Vorderräder wiedergibt, und liefert ein
diesem entsprechendes Signal an die Steuerungseinheit 4. Die
Steuerungseinheit 4 ist gegenüber einem Fahrersitz
angeordnet und sendet in Abhängigkeit der Signale von den
vertikalen G-Sensoren 1 und dem Lenksensor 2 Steuersignale
an Schrittmotore 3 der Stoßdämpfer SA zum Ändern von deren
Dämpfkraft, um Änderungen im Fahrzeugverhalten zu unter
drücken.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 enthält die Steuerungseinheit 4
eine Schnittstellenschaltung 4a, eine Zentraleinheit (CPU)
4b und eine Treiberschaltung 4c. Das Aufhängungssteuer- und
-regelsystem weist ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeits
sensor 5 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und zum
Erzeugen eines entsprechenden Signales und einen Bremssensor
6 zum Erfassen von Bremsvorgängen und zum Erzeugen eines
entsprechenden Signales für die Steuerungseinheit 4 auf.
In Fig. 3 ist ein Längsschnitt jedes der Stoßdämpfer SA
gezeigt. Der Stoßdämpfer SA enthält einen inneren Zylinder
30, eine Kolbenanordnung 31 zum Bilden einer oberen und
einer unteren Kammer A und B, einen äußeren Zylinder 33 zum
Bilden einer Vorratskammer 32 zwischen dem äußeren Zylinder
33 und dem inneren Zylinder 30, ein Basis- oder Bodenteil 34
zum Bilden der unteren Kammer B und der Vorratskammer 32, ein
Führungsteil zur Gleitführung einer an der Kobenanordnung 31
befestigten Kolbenstange 7, eine zwischen einen am äußeren
Zylinder angebrachten Flansch und den Fahrzeugkörper einge
setzte Aufhängungsfeder 36, und einen Gummipuffer (oder
Hülse) 37.
In Fig. 4 ist ein Längsschnitt der Kobenanordnung 31
gezeigt. Die Kolbenanordnung enthält durchgehende Bohrungen
31a und 31b, ein Ausdehnungsphasen-Dämpfungsventil 12 und
ein Kompressionsphasen-Dämpfungsventil 20. Die Ausdehnungs- und
Kompressionsphasen-Dämpfungsventile 12 und 20 dienen
jeweils zum Öffnen und Schließen der durchgehenden Bohrungen
31a und 31b.
Die Kolbenanordnung 31 enthält ferner eine Kolbenstange 7,
eine Verbindungsbohrung 39, einen Einstellstift 40, ein
Ausdehnungsphasen-Absperrventil 17, ein Kompressions
phasen-Absperrventil 22 und einen Halter 38 als Ventilsitz
für das Absperrventil 22. Die Kolbenstange 7 ragt in die
Kolbenanordnung 31. Die Verbindungsbohrung 39 ist an einem
Endteil der Kobenstange 7 ausgebildet, welche eine Flüssig
keitsverbindung zwischen der oberen Kammer A und der unteren
Kammer B bildet. Der Einstellstift 40 enthält einen hohlen
Teil 19, eine seitliche Bohrung 24, einen axialen Schlitz 25
und eine Längsnut 23 in einer seiner Außenflächen. Der
Einstellstift 40 ist in der Kolbenstange drehbar gelagert,
um einen Durchfluß-Profilbereich der Verbindungsbohrung 39
zu bilden. Die Drehbewegung des Einstellstiftes 40 wird, wie
in Fig. 3 gezeigt, durch den Schrittmotor 3 gesteuert. Das
Ausdehnungsphasen-Absperrventil 17 ist zu betätigen, um
Flüssigkeit von der oberen zur unteren Kammer A und B
fließen zu lassen, während das Kompressionsphasen-Absperr
ventil 22 einen Flüssigkeitsstrom von der unteren zur oberen
Kammer B und A erlaubt. Ferner sind in einem Endteil der
Kolbenstange 7 eine erste Öffnung 21, eine zweite Öffnung
13, eine dritte Öffnung 18, eine vierte Öffnung 14 und eine
fünfte Öffnung 16 angeordnet (wie nachfolgend noch
beschrieben wird).
Somit sind vier Flüssigkeitsdurchgänge zwischen der oberen
Kammer A und der unteren Kammer B gebildet als Flüssigkeits
verbindungen während eines Ausdehnungs- oder Entlastungs
hubes des Stoßdämpfers SA:
- 1) ein erster Ausdehnungsphasen-Durchgang D, welcher Flüssigkeit von der durchgehenden Bohrung 31b in die untere Kammer B durch eine Innenseite des geöffneten Ausdehnungs phasen-Dämpfungsventils 12 führt;
- 2) ein zweiter Ausdehnungsphasen-Durchgang E, welcher Flüssigkeit von der zweiten Öffnung 13, der Längsnut 23 und der vierten Öffnung 14 in die untere Kammer B durch die Außenseite des Ausdehnungsphasen-Dämpfungsventils 12 führt;
- 3) ein dritter Ausdehnungsphasen-Durchgang F, welcher Flüssigkeit von der zweiten Öffnung 13, der Längsnut 23 und der fünften Öffnung 16 in die untere Kammer B über das geöffnete Ausdehnungsphasen-Absperrventil 17 führt; und
- 4) ein Bypass G, welcher Flüssigkeit von der dritten Öffnung 18 zu der unteren Kammer B durch den axialen Schlitz 25 und den hohlen Teil 19 führt.
Für die Kompressionsphase oder während des Belastungshubes
des Stoßdämpfers SA sind die folgenden drei Verbindungen für
den Flüssigkeitsdurchgang vorgesehen:
- 1) ein erster Kompressionsphasen-Flüssigkeitsdurchgang H, welcher Flüssigkeit von der durchgehenden Bohrung 31a in die obere Kammer A durch das geöffnete Kompressions phasen-Dämpfungsventil 20 führt;
- 2) ein zweiter Kompressionsphasen-Flüssigkeitsdurchgang J, welcher Flüssigkeit von dem hohlen Teil 19, der seitlichen Bohrung 24 und der ersten Öffnung 21 in die obere Kammer A durch das geöffnete Kompressionsphasen-Absperrventil 22 führt; und
- 3) ein Bypass G, welcher Flüssigkeit von dem hohlen Teil 19, dem axialen Schlitz 25 und der dritten Öffnung 18 in die obere Kammer A führt.
Aufgrund der obigen Anordnungen bewirkt die Drehung des
Einstellstiftes 40 ein Verändern des Dämpfungsgrades des
Stoßdämpfers SA in zahlreichen Stufen, wie in Fig. 5
gezeigt, in einem Bereich vom niedrigsten Dämpfungsgrad
(nachfolgend als eine weiche Dämpfungseinstellung
bezeichnet) bis zum höchsten Dämpfungsgrad (nachfolgend als
eine harte Dämpfungseinstellung bezeichnet) während der
Belastungs- und Entlastungshübe.
Wie ferner in Fig. 6 gezeigt, bewirkt ein Drehen des
Einstellstiftes 40 in Gegenuhrzeigerrichtung aus der weichen
Einstellung eine Zunahme des Dämpfungsgrades in die harte
Einstellung nur bei dem Entlastungshub (d. h. während der
Expansion). Andererseits bewirkt ein Drehen des
Einstellstiftes in Uhrzeigerrichtung aus der weichen
Einstellung eine Änderung des Dämpfungsgrades in die harte
Einstellung nur beim Belastungshub (d. h. während der
Kompression) ohne eine Änderung beim Entlastungshub.
Es sei angemerkt, daß bei Drehung und Festsetzung des
Einstellstiftes 40 in den drei Stellungen (1), (2) und (3)
gemäß Fig. 6 die Schnittdarstellungen des Einstellstiftes
entlang den Linien K-K, M-M und N-N jeweils in den Fig.
7(A), 8(A) und 9(A), den Fig. 7(B), 8(B) und 9(B) sowie den
Fig. 7(C), 8(C) und 9(C) gezeigt sind.
Ferner sind die Dämpfungskraftcharakteristiken in den
Einstellungen (1), (2) und (3) des Einstellstiftes 40 in den
Fig. 10, 11 und 12 gezeigt.
In Fig. 13 und 14 ist ein Ablaufprogramm eines Programms
oder einer Folge logischer Schritte dargestellt, wie sie von
der Steuerungseinheit 4 zum Steuern des Betriebes des
Schrittmotors 3 für jeden Stoßdämpfer SA durchgeführt
werden. Diese Steuerung erfolgt für die Stoßdämpfer SA
unabhängig voneinander. Die Steuerung kann jedoch auch
alternativ für die rechten und die linken Stoßdämpfer
getrennt voneinander durchgeführt werden.
Nach "Start" schaltet das Programm in den Schritt 101, in
welchem die Steuerungseinheit 4 die von dem vertikalen G
Sensor 1 ermittelte vertikale Beschleunigung g, den von dem
Lenksensor 2 ermittelten Lenkwinkel Θ und die von dem
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 ermittelte Fahrzeug
geschwindigkeit V erfaßt. Das Programm schaltet dann zu
Schritt 102, in welchem der Wert der ermittelten vertikalen
Beschleunigung g integriert wird, um eine vertikale
Geschwindigkeit Vn der gefederten Masse abzuleiten.
Das Programm schaltet dann zu einem Sub-Programm gemäß Fig.
14. Im Schritt 103 wird eine Lenkwinkelgeschwindigkeit SV
erhalten in Abhängigkeit eines Änderungsgrades des
Lenkwinkels Θ und es wird ermittelt, ob die Lenkwinkel
geschwindigkeit SV größer oder nicht größer als ein
vorgegebener Schwellenwert ist um zu ermitteln, ob das
Fahrzeug rollt oder in einer vorübergehenden Drehung ist
oder nicht. Wenn ein Ergebnis "Ja" ergibt, daß das Fahrzeug
sich in einer vorübergehenden Rollbewegung befindet,
schaltet das Programm zu Schritt 104. Wenn Schritt 103
dagegen ein Ergebnis "Nein" ergibt, schaltet das Programm
unmittelbar zu Schritt 111. Die Ermittlung in Schritt 103
kann alternativ aufgrund des Verhältnisses zwischen dem
Lenkwinkel Θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen.
In Schritt 104 wird ein Zeitgeber aktiviert zum Vorgeben
einer minimalen Zeitperiode für das Kontrollieren der
vorübergehenden Rollbewegung des Fahrzeugkörpers. Das
Programm schaltet dann zu Schritt 105, in welcher eine
Rollbewegungsgeschwindigkeit RV errechnet wird auf der
Grundlage einer vertikalen Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der vertikalen Geschwindigkeit VR an einem rechten
Rad und der vertikalen Geschwindigkeit VL an einem linken
Rad (RV = VR - VL). Die vertikalen Geschwindigkeiten VR und
VL können wahlweise mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit
jeweils der vorderen und der hinteren Räder versehen werden.
Danach schaltet das Programm zu Schritt 106, in welchem
ermittelt wird, ob die Rollbewegungsgeschwindigkeit RV
größer ist als Null oder nicht (RV < 0 ?). Wenn ein
"Ja"-Ergebnis ergibt, daß die Rollbewegung nach links
gerichtet ist und den linken Teil des Fahrzeugkörpers nach
unten drückt, schaltet das Programm zu Schritt 107, in
welchem der Dämpfungsgrad des rechten Stoßdämpfers SA
während des Entlastungshubes in die harte Einstellung und
während des Belastungshubes in die weiche Einstellung
gebracht wird, wogegen der Dämpfungsgrad des linken
Stoßdämpfers SA während des Belastungshubes in die harte
Einstellung und während des Entlastungshubes in die weiche
Einstellung gebracht wird. Wenn andererseits ein
"Nein"-Ergebnis in Schritt 106 ergibt, daß die Rollbewegung
nach rechts gerichtet ist und den rechten Teil des
Fahrzeugkörpers nach unten drückt, schaltet das Programm zu
Schritt 108, in welchem der Dämpfungsgrad der rechten
Stoßdämpfer SA beim Belastungshub in die harte Einstellung
und beim Entlastungshub in die weiche Einstellung gebracht
wird, wogegen der Dämpfungsgrad des linken Stoßdämpfers SA
beim Entlastungshub in die harte Einstellung und beim
Belastungshub in die weiche Einstellung gebracht wird.
Wenn bei dieser Dämpfungsgradeinstellung eine Vibration in
entgegengesetzter Richtung zu dem Stoßdämpferhub infolge von
Unebenheiten in der Straßenoberfläche auf die Räder
übertragen wird, wird sie effektiv unter Gewährleistung des
Fahrkomforts absorbiert. Es kann jedoch auch für den
Belastungs- und den Entlastungshub ein und derselbe
Dämpfungsgrad vorgesehen werden, um nur die Rollbewegung zu
kontrollieren.
Das Programm schaltet dann zu Schritt 109, in welchem
ermittelt wird, ob eine vorbestimmte Zeitperiode b nach dem
Aktivieren des Zeitgebers in Schritt 104 abgelaufen ist oder
nicht (t < b ?). Bei einem "Nein"-Ergebnis schaltet das
Programm zurück zu Schritt 105. Bei einem "Ja"-Ergebnis
schaltet das Programm dagegen zu Schritt 110, in welchem
festgestellt wird, ob der Wert der Rollbewegungsgeschwindig
keit RV einen vorgegebenen Wert überschritten hat, z. B. Null
oder nicht. Der vorgegebene Wert kann wahlweise auf einen
Wert über Null festgesetzt werden. Zum Beispiel kann
bestimmt werden, ob ein Wert der Rollbewegungsgeschwindig
keit RV auf einen Bereich innerhalb von O ± b zurückgegangen
ist. Wenn ein "Nein"-Ergebnis in Schritt 110 erlangt wird,
wiederholt das Programm den Schritt 110. Wenn dagegen ein
"Ja"-Ergebnis erlangt wird, kehrt das Programm zu dem in
Fig. 13 gezeigten Hauptablauf zurück.
Während der Schritt 109 vorgesehen ist, um das Minimum einer
Zeitperiode zum Kontrollieren der Änderung im Fahrzeug
verhalten während einer vorübergehenden Rollbewegung
anzugeben, kann er ausgelassen werden, wobei die
Rollsteuerung endet wenn die Rollbewegung Null wird.
In Schritt 111 wird ermittelt, ob die gegebene vertikale
Geschwindigkeit Vn positiv ist oder nicht (Vn < 0 ?), um die
Hubrichtung des Stoßdämpfers SA zu erfassen. Wenn ein
"Ja"-Ergebnis ergibt, daß der Stoßdämpfer SA in einem
Entlastungshub ist, schaltet das Programm zu Schritt 112.
Wenn andererseits ein "Nein"-Ergebnis ergibt, daß der
Stoßdämpfer SA in einem Belastungshub ist (einschließlich
eines Zustandes, in welchem der Stoßdämpfer keinerlei Hub
ausführt), schaltet das Programm zu Schritt 117.
In Schritt 112 wird ermittelt, ob die vertikale
Geschwindigkeit Vn-1 in dem vorhergehenden Programmzyklus
negativ ist oder nicht (Vn-1 < 0) um festzustellen, ob die
Hubrichtung des Stoßdämpfers sich geändert hat oder nicht,
ausgehend von den Ergebnissen in Schritt 111.
Wenn ein "Nein"-Ergebnis ergibt, daß die Hubrichtung des
Stoßdämpfers dieselbe ist wie in dem vorhergehenden
Programmzyklus, schaltet das Programm direkt zu Schritt 114.
Wenn dagegen ein "Ja"-Ergebnis zeigt, das die Hubrichtung
des Stoßdämpfers gewechselt hat, schaltet das Programm zu
Schritt 113, in welchem ein Schwellenwert VS für die
vertikale Geschwindigkeit Vn erzeugt wird.
Das Programm schaltet dann zu Schritt 114, in welchem
bestimmt wird, ob die vertikale Geschwindigkeit Vn im
gegenwärtigen Programmzyklus größer ist als der
Schwellenwert VS für die vertikale Geschwindigkeit oder
nicht (Vn VS ?). Bei einem "Nein"-Ergebnis schaltet das
Programm unmittelbar zu Schritt 116. Bei einem "Ja"-Ergebnis
schaltet das Programm zu Schritt 115, in welchem der
Schwellenwert VS für die vertikale Geschwindigkeit auf den
Wert der gegenwärtigen vertikalen Geschwindigkeit Vn gesetzt
wird.
Das Programm schaltet dann zu Schritt 116, in welchem eine
Zielposition n der Dämpfungssteuerung (entsprechend einem
Dämpfungsgrad des Stoßdämpfers) im Entlastungshub nach der
folgenden Gleichung mathematisch errechnet wird.
n = (Nt/VS) × Vn
worin Nt eine Maximalstellung in der Dämpfungssteuerung
während eines Entlastungshubes ist. Es ist anzumerken, daß
die Zielposition n der Dämpfungssteuerung eine Winkel
stellung des Einstellstiftes bildet, entsprechend der Zahl
der Schrittimpulse des Schrittmotors 3 um den Dämpfungsgrad
des Stoßdämpfers festzulegen.
In den Schritten 114 bis 116 wird der maximale Dämpfungsgrad
vorgesehen, wenn die vertikale Geschwindigkeit Vn den
vertikalen Geschwindigkeitsschwellenwert VS überschreitet.
Wenn andererseits die vertikale Geschwindigkeit niedriger
ist als der Schwellenwert VS, wird die Zielposition der
Dämpfungssteuerung auf der Grundlage des Verhältnisses des
vertikalen Geschwindigkeitsschwellenwertes Vs zu der
vertikalen Geschwindigkeit Vn festgelegt.
Wenn in Schritt 111 ein "Nein"-Ergebnis erlangt wird,
schaltet das Programm zu Schritt 117, in welchem bestimmt
wird, ob die vertikale Geschwindigkeit Vn Null beträgt oder
nicht (Vn = 0 ?). Wenn ein "Ja"-Ergebnis erlangt wird, endet
das Programm. Wenn andererseits ein "Nein"-Ergebnis erlangt
wird, schaltet das Programm zu Schritt 118, in dem ermittelt
wird, ob die vertikale Geschwindigkeit in dem vorhergehenden
Programmzyklus größer als Null ist oder nicht (Vn-1 < 0 ?).
Bei einem "Nein"-Ergebnis schaltet das Programm unmittelbar
zu Schritt 120. Wenn andererseits ein "Ja"-Ergebnis erhalten
wird, schaltet das Programm zu Schritt 119, in welchem ein
Schwellenwert VS für die vertikale Geschwindigkeit erzeugt
wird.
Das Programm schaltet dann zu Schritt 120, in welchem
ermittelt wird, ob die vertikale Geschwindigkeit Vn im
gegenwärtigen Programmzyklus kleiner oder gleich ist
gegenüber dem Schwellenwert VS für die vertikale
Geschwindigkeit oder nicht (Vn VS ?). Bei einem
"Nein"-Ergebnis schaltet das Programm unmittelbar zu Schritt
122. Wenn ein "Ja"-Ergebnis erhalten wird, schaltet das
Programm zu Schritt 121, in welchem der Schwellenwert VS für
die vertikale Geschwindigkeit auf den Wert der gegenwärtigen
vertikalen Geschwindigkeit gesetzt wird.
Das Programm schaltet dann zu Schritt 122, in welchem eine
Zielposition n der Dämpfungssteuerung (entsprechend einem
Dämpfungsgrad des Stoßdämpfers) beim Belastungshub des
Stoßdämpfers mathematisch nach der folgenden Gleichung
errechnet wird.
n = (NC/VS) × Vn
worin NC eine maximale Dämpfungsstellung während eines
Belastungshubes ist.
In Fig. 15 ist ein Zeit-Ablauf-Diagramm dargestellt, welches
die Funktion des Systems zeigt, wenn das Fahrzeug in einem
Umfang gemäß Fig. 15(d) gerollt wird, verursacht durch einen
Lenkvorgang mit einer Winkelgeschwindigkeit gemäß Fig.
15(a).
Wie in dem Zeitablauf dargestellt, verursacht ein Lenken
nach rechts ein Rollen des Fahrzeugkörpers in die linke
Richtung, wobei ein rechter Teil des Fahrzeugkörpers
angehoben und ein linker Teil niedergedrückt wird. Dem
entsprechend ist die vertikale Geschwindigkeit an den
rechten Rädern nach oben gerichtet, während die vertikale
Geschwindigkeit an den linken Rädern nach unten gerichtet
ist, wie in Fig. 15(b) und (c) gezeigt.
Bevor die Lenkwinkelgeschwindigkeit SV den Schwellenwert a
überschreitet, werden die Dämpfungsgrade des Entlastungs
hubes der rechten Stoßdämpfer SA gemäß Fig. 15(e)
schrittweise erhöht entsprechend dem Ansteigen der
vertikalen Geschwindigkeit Vn (vgl. Schritte 111 bis 116).
In gleicher Weise werden die Dämpfungsgrade des
Belastungshubes der linken Stoßdämpfer SA gemäß Fig. 15(f)
schrittweise erhöht entsprechend dem Ansteigen der
vertikalen Geschwindigkeit Vn (vgl. Schritte 111, 117 bis
122).
Wenn dann die Lenkwinkelgeschwindigkeit SV größer wird als
der Schwellenwert a, beginnt die Rollsteuerung zum
Unterdrücken der vorübergehenden Rollbewegung zu starten,
wie in Fig. 14 gezeigt.
Zuerst wird der Zeitgeber aktiviert, um eine Zeitperiode t
zu ermitteln, welche seit dem Beginn der Rollsteuerung
abgelaufen ist. In dem Zeit-Ablauf-Diagramm gibt b eine
Zeitperiode wieder, in welcher der Zeitgeber aktiviert ist.
Wenn der Fahrzeugköper, wie in der Zeichnung dargestellt,
nach links rollt, wird die Rollgeschwindigkeit RV positiv.
Die Steuerungseinheit 4 ändert demnach die Dämpfungsgrade
während des Entlastungshubes der Stoßdämpfer SA an den
rechten Rädern in die harte Einstellung, während die
Dämpfungsgrade während des Belastungshubes der Stoßdämpfer
SA an den linken Rädern in die harte Einstellung geändert
werden, um die vorübergehende Rollbewegung nach links zu
unterdrücken, welche durch die Lenkoperation nach rechts
verursacht worden ist.
Die vorgenannte Rollsteuerung wird so lange fortgesetzt, wie
der Zeitgeber aktiviert ist. Wenn sich dementsprechend die
Rollrichtung nach rechts ändert, werden die logischen
Schritte 106 bis 108 durchgeführt, in welchen die
Dämpfungsgrade der rechten Stoßdämpfer SA während des
Belastungshubes in die harte Einstellung und die des
Entlastungshubes in die weiche Einstellung gebracht werden,
während die Dämpfungsgrade der linken Stoßdämpfer SA während
des Entlastungshubes in die harte Einstellung und während
des Belastungshubes in die weiche Einstellung gebracht
werden und dabei die durch die Lenkbewegung nach links
verursachte Rollbewegung nach rechts unterdrücken.
Wenn die Zeitperiode b abgelaufen ist und die
Rollgeschwindigkeit RV Null wird, endet die in Fig. 14
dargestellte Rollsteuerung. Wenn zu diesem Zeitpunkt die
Lenkwinkelgeschwindigkeit SV niedriger als der Schwellenwert
a ist, beginnt wie in Fig. 13 gezeigt die Aufhängungssteue
rung zu starten, wobei die Dämpfungsgrade der Stoßdämpfer
schrittweise eingestellt werden bzw. entsprechend den
vertikalen Geschwindigkeiten Vn an jedem Rad.
Wenn das Fahrzeug geradeaus auf einer geneigten Straße
fährt, überschreitet mit der vorstehend erläuterten Auf
hängungssteuerung die Lenkwinkelgeschwindigkeit SV nicht den
Schwellenwert a, und demnach wird die Rollsteuerung, wie in
Fig. 14 gezeigt, nicht ausgeführt und ein guter Fahrkomfort
sichergestellt, ohne daß die Dämpfungsgrade der Stoßdämpfer
in unerwünschter Weise in die harte Einstellung reguliert
werden.
Wie vorstehend dargelegt, ermöglicht das erfindungsgemäße
Aufhängungssteuer- und -regelsystem ein Ändern der
Dämpfungskräfte der Stoßdämpfer zum Unterdrücken einer
vorübergehenden Rollbewegung, zum Beispiel wenn das Fahrzeug
in eine Kurve fährt oder sich dem Ende einer Kurve nähert
und erlaubt dabei ein leichtes Rollen des Fahrzeugkörpers.
Dementsprechend ist eine ist eine verbesserte Antiroll
steuerung gegeben, ohne daß die Fahrzeuginsassen ein
unangenehmes Fahrgefühl haben verglichen mit einer bekannten
Antiroll-Aufhängungssteuerung, welche den Fahrzeugkörper auf
eine vorgegebene Höhe während des Drehens anhebt.
Während die vorliegende Erfindung im Rahmen einer bevor
zugten Ausführung erläutert wurde, um das Verständnis zu
erleichtern, ist festzuhalten, daß die Erfindung in
verschiedener Weise ausgeführt werden kann, ohne von dem
Prinzip der Erfindung abzuweichen. Deshalb ist die Erfindung
mit allen Ausführungen und Änderungen gegenüber der
gezeigten Ausführung zu verstehen, welche ausgeführt werden
können, ohne das Prinzip der Erfindung entsprechend den
Ansprüchen zu verlassen.
Claims (6)
1. Aufhängungssteuer- und -regelsystem für ein Fahrzeug
mit:
zwischen einem Fahrzeugkörper und Aufhängungsgliedern ange ordneten Schwingungsdämpfern (SA), von denen jeder in der Dämpfungskraft innerhalb eines Bereiches von weicher zu harter Charakteristik zu ändern ist,
Einrichtungen (3) zum Ändern der Dämpfungskraft jedes der Schwingungsdämpfer (SA),
Sensoren (2) zum Ermitteln eines vorgegebenen, Wankbewegungen kennzeichnenden Fahrzustandparameters, zum Erzeugen von diese bezeichnenden Signalen,
einer die Signale verarbeitenden Steueranordnung (4) zum Ermitteln eines dynamischen Wankbewegungszustandes des Fahrzeugkörpers, wobei die Steueranordnung Steuersignale für die Schwingungsdämpfer (SA) erzeugt, um deren Dämpfungsgrad bzw. ihre Dämpfungseigenschaften zu ändern und so die Wank bewegung zu unterdrücken, wenn sich das Fahrzeug in einem dynamischen Zustand der Wankbewegung befindet, und
ersten und zweiten vertikalen Beschleunigungssensoren (1) von denen der erste an einem ersten Seitenteil des Fahrzeugkörpers und der zweite an einem dem ersten Seitenteil gegenüberliegenden zweiten Seitenteil des Fahrzeugkörpers angebracht ist, um auf die Seitenteile wirkende verti kale Beschleunigungen zu ermitteln,
wobei die Steueranordnung (4) eine vertikale Geschwindig keitsdifferenz zwischen den ersten und den zweiten Seiten teilen des Fahrzeugkörpers aufgrund der von den ersten und zweiten vertikalen Beschleunigungssensoren (1) gemessenen verti kalen Beschleunigungen bestimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lenkwinkelsensor (2) vorgesehen ist, welcher den Lenkwinkel des Lenkrades (ST) erfaßt und ein diesem ent sprechendes Signal erzeugt, wobei die Steueranordnung (4) auf der Grundlage des erfaßten Lenkwinkels die Lenkwinkel geschwindigkeit ermittelt und feststellt, daß das Fahrzeug sich in einem vorübergehenden Zustand der Wankbewegung be findet, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit (SV) größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (a),
daß die Steueranordnung (4) die Einrichtungen zum Ändern der Dämpfung der Schwingungsdämpfer (SA) auf der Grundlage der ermittelten vertikalen Geschwindigkeitsdifferenz steuert, wenn das Fahrzeug sich im Zustand der dynamischen Wankbewegung befindet, und
daß die Steueranordnung (4) die Wankbewegungssteuerung beendet, wenn die vertikale Geschwindigkeitsdifferenz einen vorgegebenen unteren Wert erreicht.
zwischen einem Fahrzeugkörper und Aufhängungsgliedern ange ordneten Schwingungsdämpfern (SA), von denen jeder in der Dämpfungskraft innerhalb eines Bereiches von weicher zu harter Charakteristik zu ändern ist,
Einrichtungen (3) zum Ändern der Dämpfungskraft jedes der Schwingungsdämpfer (SA),
Sensoren (2) zum Ermitteln eines vorgegebenen, Wankbewegungen kennzeichnenden Fahrzustandparameters, zum Erzeugen von diese bezeichnenden Signalen,
einer die Signale verarbeitenden Steueranordnung (4) zum Ermitteln eines dynamischen Wankbewegungszustandes des Fahrzeugkörpers, wobei die Steueranordnung Steuersignale für die Schwingungsdämpfer (SA) erzeugt, um deren Dämpfungsgrad bzw. ihre Dämpfungseigenschaften zu ändern und so die Wank bewegung zu unterdrücken, wenn sich das Fahrzeug in einem dynamischen Zustand der Wankbewegung befindet, und
ersten und zweiten vertikalen Beschleunigungssensoren (1) von denen der erste an einem ersten Seitenteil des Fahrzeugkörpers und der zweite an einem dem ersten Seitenteil gegenüberliegenden zweiten Seitenteil des Fahrzeugkörpers angebracht ist, um auf die Seitenteile wirkende verti kale Beschleunigungen zu ermitteln,
wobei die Steueranordnung (4) eine vertikale Geschwindig keitsdifferenz zwischen den ersten und den zweiten Seiten teilen des Fahrzeugkörpers aufgrund der von den ersten und zweiten vertikalen Beschleunigungssensoren (1) gemessenen verti kalen Beschleunigungen bestimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lenkwinkelsensor (2) vorgesehen ist, welcher den Lenkwinkel des Lenkrades (ST) erfaßt und ein diesem ent sprechendes Signal erzeugt, wobei die Steueranordnung (4) auf der Grundlage des erfaßten Lenkwinkels die Lenkwinkel geschwindigkeit ermittelt und feststellt, daß das Fahrzeug sich in einem vorübergehenden Zustand der Wankbewegung be findet, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit (SV) größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (a),
daß die Steueranordnung (4) die Einrichtungen zum Ändern der Dämpfung der Schwingungsdämpfer (SA) auf der Grundlage der ermittelten vertikalen Geschwindigkeitsdifferenz steuert, wenn das Fahrzeug sich im Zustand der dynamischen Wankbewegung befindet, und
daß die Steueranordnung (4) die Wankbewegungssteuerung beendet, wenn die vertikale Geschwindigkeitsdifferenz einen vorgegebenen unteren Wert erreicht.
2. Aufhängungssteuer- und -regelsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (4) einen
Zeitgeber aufweist, welcher aktiviert wird, wenn die Lenk
winkelgeschwindigkeit (SV) größer wird als der vorbestimmte
Schwellenwert (a), und daß die Steueranordnung (4) die Wankbewe
gungssteuerung beendet, wenn die vertikale Geschwindigkeits
differenz nach Ablauf einer vorgewählten Zeitperiode seit
Aktivierung des Zeitgebers einen vorgegebenen unteren Wert
erreicht.
3. Aufhängungssteuer- und -regelsystem nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (4)
die Dämpfung während eines Kompressionshubes desjeni
gen Schwingungsdämpfers (SA), der sich an dem durch die
Wankbewegung niedergedrückten Teil des Fahrzeugkörpers be
findet, und die Dämp
fung während eines Expansionshubes desjenigen Schwin
gungsdämpfers (SA), der sich an dem durch die Wankbewegung
angehobenen Teil des Fahrzeugkörpers befindet, jeweils in die harte
Charakteristik ändert.
4. Aufhängungssteuer- und -regelsystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steueranordnung (4) die Dämpfung während des Expan
sionshubes desjenigen Schwingungsdämpfers (SA), der sich an
dem durch die Wankbewegung niedergedrückten Teil des Fahr
zeugkörpers befindet,
und die Dämpfung während des Kompressionshubes des
jenigen Schwingungsdämpfers (SA), der sich an dem durch die
Wankbewegung angehobenen Teil des Fahrzeugkörpers befindet,
jeweils in die weiche Charakteristik ändert.
5. Aufhängungssteuer- und -regelsystem nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungs-Einstellmittel Einstellstifte (40) auf
weisen, von denen jeder einen Durchflußquerschnitt eines
Schwingungsdämpfers (SA) zum Einstellen des Dämp
fungsgrades des Schwingungsdämpfers ändert.
6. Aufhängungssteuer- und -regelsystem nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ferner
ein vertikaler Beschleunigungssensor (1) vorgesehen ist,
welcher die auf den Fahrzeugkörper einwirkende vertikale Be
schleunigung erfaßt, und daß die Steueranordnung (4) die
Dämpfungskräfte der Schwingungsdämpfer (SA) entsprechend der
auf der Grundlage der vertikalen Beschleunigung bestimmten
vertikalen Geschwindigkeit ändert, wenn die Lenkwinkelge
schwindigkeit niedriger ist als der vorgewählte Schwellen
wert.
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