JP3054732B2 - シャーシ装置の制御装置 - Google Patents
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Description
の制御装置に関する。
自動車の走行状態又は車道状態により良く適合させるこ
とができるようにするために、公知のものとしては、シ
ャーシの振動減衰器の個々の又はその全ての減衰力特性
曲線を可変にすることが行われていた。例えば、ドイツ
特許出願第4136224号(イギリス公開明細書第2
253460A号)から知られることは、多数のセンサ
を用いて自動車の運転パラメータを測定したり算出した
りすることである。運転パラメータは瞬時の減衰力必要
量を表しているからである。リアルタイムに検出される
減衰力必要量は、自動車固有に定められる評価関数に基
づいて多数の制御量に換算され、その合計が、振動減衰
器内で調節されるべき減衰力特性曲線のための量を表し
ている。詳しくは、公知の減衰力制御装置の場合、減衰
力特性曲線は、横方向加速度、横方向衝撃、長軸
方向の力、長軸方向の力の変化、周波数評価された
構造物の加速度、それに、周波数評価された車輪加速
度、のこれらの各瞬時値に依存して選択される。この減
衰力特性曲線は、多段階にないし連続的に切り換えられ
る。例えば、高くてかつ減衰器速度に依存して比較的硬
く変化している減衰力を有する”硬い”減衰力特性曲線
から”中くらいの”減衰力特性曲線を介して”柔らか
い”減衰力特性曲線へと移る間である。この場合、減衰
力はより低い水準にあり、そして減衰器速度に依存して
わずかばかり強く変化する。種々の減衰力特性曲線間で
の余りにも頻繁な切り換えを回避するためには、”硬
い”特性曲線から”柔らかい”特性曲線への切り換えは
時間的に遅延させるが”柔らかい”特性曲線から”硬
い”特性曲線への切り換えは遅延させないようなヒステ
リシス装置を備えるようにする。
サが必要であった。それは自動車運動にとって重要な情
報である自動車の3つの空間運動軸(すなわち、長軸、
横軸、それに縦軸)における情報を加速度センサをそこ
に配備して測定する必要があるからであり、あるいは、
たとえば、操縦角とか走行速度とかチョーク弁角やエン
ジン回転数とかブレーキ圧等といったものを検知する代
替センサによる測定信号から得る必要があるからであ
る。
らは、方向センサを配備してその出力信号が評価ユニッ
トに送られて、自動車の運動方向を決定する方法が知ら
れている。2個のセンサは、互いに直角でかつ自動車運
動方向に対してできるだけ平行に配置されている。
両特に自動車内に可変の特性曲線を備えたシャーシ装置
の制御装置であって、従来よりもより少ない数のセンサ
で自動車の加速度量を検知するものを提供することにあ
る。
の課題は、特許請求の範囲の請求項1によって解決され
る。
軸方向の加速度コンポーネントを総合信号としてとらえ
る。第1の運動軸方向に固有的に生じる固有周波数は、
その運動軸を代表する測定信号コンポーネントを周波数
選択的に分離することを可能にする。固有周波数関係に
基づいて分離可能な第1の測定信号コンポーネントが、
加速度センサから供給される測定信号から除去される
と、したがって依然残っている残留信号は自動車面の投
影(プロジェクション)として関係づけられ、次に、信
号発生器からの他の信号を用いて自動車面内の残りの2
つの自動車軸に関するコンポーネントの分析が行われ
る。加速度信号によって把握される測定信号は一義的で
はないということに考慮する意味がある。例えば、右カ
ーブの場合の加速度信号は加速度と連携して左カーブに
おける遅延と一致している。他の信号は、重要な勾配区
別のための基礎を提供する。たった1個の加速度センサ
を用いているにもかかわらず、このようにして、かなり
多数の運動軸に固有的に関係づけられる測定信号コンポ
ーネントが互いに分離独立してシャーシ調節の検知のた
めに評価されることができるようになる。このために予
め備えられる評価手段は互いに分離独立した最適化可能
な評価機能であって上記の各測定信号コンポーネントの
ための当該評価機能を提供する。この評価手段の場合、
特性曲線メモリ又はテーブルメモリなどが重要となりう
る。この評価機能は、例えば、走行安全性と快適性との
視点で実際に走行試験によって検出されることができ
る。
コンポーネントを加速度センサの測定信号から分離する
ための信号分離手段が、振動固有周波数に同調したフィ
ルターと、および第2の測定信号コンポーネントを形成
するために前記第1の測定信号コンポーネントを測定信
号から減ずる減算手段とを、包含している。このような
信号分離のための回路費用は比較的安い。例えば不所望
の固有周波数に起因する妨害信号を加速度センサの測定
信号から除去するためには、信号分離手段の前段にロー
パスフィルターを接続して、所望の信号コンポーネント
のみを通過させて不所望の信号コンポーネントを阻止す
るようにすればよい。例えば、信号分離手段が、その中
間周波数を自動車ボデーの振動固有周波数に同調したバ
ンドパスフィルターを含んでいるような実施例の場合、
自動車ボデーの振動固有周波数用のフィルターは通過す
るが、自動車の車輪の振動固有周波数用のフィルターは
阻止されるようにローパスフィルターの限界周波数を設
定するのがよい。
て、操縦角スイッチを用いて実施するのがいっそう有利
である。この操縦角スイッチは、操縦角センサとは違っ
て操縦角回転数を確認する必要がなくなるという長所を
提供するからである。実際には、操縦角スイッチは0又
は1の値の信号を発する。同様なことは、ブレーキスイ
ッチによって構成される信号発生器についても当てはま
る。また、どの自動車においてもブレーキランプ用のブ
レーキスイッチはつとに見られるところであるから、こ
のブレーキスイッチを用いれば装置の出費を追加する必
要がない。特に有利な実施例としては、その他の信号発
生器として微分部材と結合したタコメータを用いるとよ
い。どの自動車にもタコメータは装備されなければなら
ないし、また、どのカウンタもその作動ステップの均衡
化のために微分機能を担う時間手段を含んでいるからで
ある。
衰器内で外部液圧源から種々の液圧が制御されるように
組み立てられることによって振動減衰器の減衰力が変え
られるタイプの”能動的な”シャーシ装置の場合に導入
されることができる。しかしながら、この減衰制御装置
は次のような”適応可能な”振動減衰器の場合にも組み
込まれることもできる。すなわち、それは例えばシャー
シの振動減衰器が減衰器弁の開口度制御によって又は並
列若しくは直列接続された減衰弁のオン・オフによって
減衰抵抗の変更を図ることにより制御されるタイプの振
動減衰器である。どちらのバージョンにおいても、減衰
力特性曲線を変更するためには弁が接続される。もちろ
んシャーシの場合に調整可能な安定器を用いる可能性も
提供される。減衰力特性曲線の余りに頻繁な切り換え
を、したがってまた機械的要素の過度の損耗を、防止す
るために、別の有利な実施例では、減衰力特性曲線が変
更されることのできる頻度を制限するために評価定装置
が減衰力特性曲線の変更をたがいに反対向きにある2つ
の変更方向の少なくとも1方向で時間的に遅延させるこ
とをさせているヒステリシス装置を含んでいる。とくに
より硬い減衰力特性曲線をより柔らかい減衰力特性曲線
に変更する場合に時間的に遅延させている。すなわち、
走行安全のために重要な減衰力特性曲線を”より硬い”
方向へ変更することは即座に行なうが、他方、走行快適
性を高める柔らかい特性曲線への切り換えは遅延させて
いる。時間的ヒステリシスに加えて、量的なヒステリシ
スのための種々のヒステリシス閾(しきい)値を予め備
えることができることも理解できよう。ヒステリシス特
性を自動車パラメータにより良く適合させることができ
るためには、ヒステリシス装置が、個々の評価手段に空
間的に配設されたヒステリシス手段であって少なくとも
1つの変更方向への減衰力の必要コンポーネントをとく
にもっぱら柔らかい減衰力特性曲線を持つ減衰力必要の
方向に時間的に遅延させる当該ヒステリシス手段を有す
るようにすることは、目的に沿っている。
行なうことができる。例えば、減衰力特性曲線を決定す
る液圧駆動振動減衰器の1つ又は複数の絞り行程内へ接
続弁が接続・遮断されることによって、減衰抵抗を階段
状に変えることにより行われる。しかしながら、評価手
段が比例弁用制御信号を直接供給するように構成するこ
とも可能である。この場合、比例弁の開口断面積が減衰
力特性曲線を決定する。かくして、減衰力特性曲線の実
質的に均等な変化が得られる。
用いてより詳細に証明する。ここで図1は、自動車の制
御装置を、図2および図3は、可変の減衰力特性を持つ
自動車の制御装置のブロック回路図を、図4は減衰特性
群をもつダイヤグラムを、示している。
動車構造物3がばね懸架減衰システムと振動減衰システ
ムとを介して多軸自動車5に取りつけられている。この
ばね懸架減衰システムおよび振動減衰システムは個々の
車輪毎に付設されている振動減衰器7を含んでいる。振
動減衰器7の場合に重要となるのは可変の減衰力特性を
有する“適用可能な”液圧式振動減衰器である。適用可
能とするためにこの振動減衰器7は、1個以上の弁を介
して振動減衰器7の減衰抵抗を変える調整器9を有して
いる。各弁は減衰力を制限する振動減衰器7の液通路に
直列にまたは並列に配置されている。目的にかなうよう
にするには、開口度が流路の流通断面積を同時に決める
ような比例弁を用いるのがよい。場合によっては、付加
的なノズル開口度と関連づけて2つの接続状態間で非連
続に切り換わる弁を用いることも考えられる。しかし、
“適用可能な”振動減衰器の代わりに“能動的”な振動
減衰器を用いることもできる。この振動減衰器の場合だ
と外側の圧力液体源から可変できる液圧(とくに水圧)
を調整装置が制御するようになるからである。
力特性曲線を跳躍的に階段状にまたは一様に可変的に変
えるかどうかに応じて、階段状に変化する制御信号やな
いしは異なる信号間で切り換える制御信号によって変え
られたり、一様に変化する制御信号によって変えられた
りする。制御信号の後者のバージョン(実施例)はとく
に比例弁の制御に適している。なぜなら、そうするとそ
れの制御信号の大きさが無段階に減衰力特性を調節する
からである。図4は1実施例を用いた多数の減衰特性
(ここでは3つの減衰力特性11a,11b,11c)
を有する減衰特性群を示している。この減衰特性群11
a,11b,11cは、調節速度vに機能する減衰力F
の依存性を再現するものである。ここで調節速度vと
は、運転中にたがいに移動できる基本要素、例えばシリ
ンダ−ピストンやピストンロッドがたがいに相対的に動
くその速さである。矢印13は、減衰力特性曲線の変化
する方向、すなわちたとえばその振幅によって選び出し
ている制御信号nの変化する方向を示している。減衰
力特性曲線11aは,比較的に低い減衰力レベルにあっ
て減衰速度vに依存して少ししか変化しないいわゆる
“弱い”減衰特性曲線を表している。減衰力特性曲線
11cは、比較的高い減衰力レベルにあって減衰速度v
に依存してより強力に増加する“強い”減衰特性曲線を
表している。減衰力特性曲線11bは“中程度の”減
衰特性曲線を表している。弱い減衰力特性曲線11aを
接続すると、比較的快適な乗り心地の良さが得られ、こ
れに対し強い減衰力特性曲線11cを接続すると、乗り
心地の良さは犠牲となるものの運転の安全性が増すこと
となる。
作り出している制御回路15(図3)によって制御され
る。この場合、個々の振動減衰器7のすべてあるいは一
部のグループに対して、分離独立した制御回路が用いら
れてもよいが、しかし制御回路15はシャーシ5のすべ
ての振動減衰器7に共有するようにしてもよい。制御信
号nを作るために制御回路15(ないしはすべての制御
回路)は次のような唯1個の加速度センサ17に応答す
る。すなわち、その加速度センサ17の測定面19が長
軸xに対して横切る方向に延びる空間ないし運動の横軸
yに対して角度βで延びて、かつ、長軸xに対して垂直
にかつ横軸yに対して垂直に延びる空間ないし運動の縦
軸zに対して角度γで延びている。角度γはちょうど4
5°に選ばれるのがよい。自動車長軸xに対する角度は
実際には任意でよい。角度の大きさに応じて、長軸方向
加速度のその角度に及ぼす影響を測定することができ
る。平行配置の場合だと、エンド信号として横方向加速
度と縦方向加速度のみが用いられる。測定面の調節は必
要ない。組み立て時に自動車は規定の振動にさらされ
る。それの出力信号は各測定軸に対して固定している。
各信号成分のための適当な補正要素によって、調節され
た組み立て状態が摸擬される。
信号であって自動車ボディの加速度の瞬時値を表すもの
には、このようにして長軸xと横軸yと運動縦軸zに対
する加速度コンポーネントが含まれている。
加速度を補償するオフセット信号が端子23に供給され
て、地球の加速度分が減算される。加速度センサ17の
測定信号は、この差動段21を経た後、制御回路15の
中の全体を27で示されている評価装置の信号分離手段
25に供給される。信号分離手段25には、限界周波数
が自動車のシャーシ固有周波数の範囲内(すなわち、約
10〜15Hz)にある低域フィルタ29が含まれてお
り、この低域フイルタ29によって周波数限界づけられ
たオフセット補償された加速度センサ17の測定信号
は、次に、信号分離手段25の帯域フィルタ31に供給
される。この帯域フィルタ31の中間周波数は自動車ボ
ディ3の振動固有周波数にほぼ等しくなるように選ばれ
ており、約1.5〜2Hzにある。帯域フイルタ31の3
デシベルバンド幅はたとえば0. 75〜2. 5Hzに達す
る。自動車ボディ3は自動車の懸架に起因してまず第一
に縦軸zの方向に振動可能となるので、帯域フイルタ3
1の出力信号bz は測定方向19の総加速度を表してい
る低域フイルタ29の出力信号bxyz のうちの縦軸zに
選択的に付属される加速度コンポーネントbz を表して
いることとなる。
構成されている。しかしながらたとえば加速度を有する
左曲線が実行されるか、あるいは減速度を有する右曲線
が実行されるかは一義的にはわからない。これを区別す
るためには、および自動車総加速度の方向をするために
は、さらに別の信号が必要である。この信号を供給する
には多数の可能性が考えられる。また、故障の場合に装
置の機能を完全に維持するためには、これらの可能性を
組み合わせることも可能である。
度は、走行速度計45と微分回路47とを用いても検出
できる。走行速度計はどの自動車にも設けられている
し、微分回路は原則としてどのシャーシ制御にも含まれ
ているからである。というのは、カウンタ内部での計算
はクロック発振器(図示なし)によってタイミングを合
わせられなければならないからである。したがってこの
微分回路は分離独立した構成部分ではなくて、すでにソ
フトウエアの中に存在しているのである。よって、微分
回路47の出力には信号bx が現れ、この信号bx は減
算手段33に供給される。減算手段33に現れた信号b
xyz からコンポーネントbx とbz 用いてそれぞれ減算
することによりy方向の加速度コンポーネントby が求
まる。
には加速度コンポーネントbx の正確な大きさは必要と
しなく、運動の方向がわかれば十分である。1つの可能
性は、信号φとしてたんに信号の大きさが0か1を供給
するような操縦角スイッチ49の構成部品内にある他の
信号発生器を用いればよい。そうすると、大きさ0の信
号は左カーブ用に用いられ、そして大きさ1の信号は右
カーブ用に用いられる。その結果、加速度の作用方向が
わかっているので、加速度コンポーネントbzが減算さ
れている信号bxyz から他の信号0又は1を用いること
により分析手段51の中で信号bxyを単独コンポーネン
トbx とby とに分解することができる。図3にはこの
ような処理を作用した装置が示されている。他の信号を
供給するのが絶対に左角度スイッチ49でなければなら
ないことはない。ブレーキスイッチ53かまたはガソリ
ンペダル55のところにある同じようなスイッチのどち
らかが用いられてもよい。また、これらの2つのスイッ
チを組み合わせると、信号φの交互検査を行うことがで
きたり、あるいは信号発生器の故障時にも本装置の機能
が保証されるといったような長所がでてくる。
に基づく装置とでは同じである。測定信号コンポーネン
トbz とby とbx とは、一方で縦軸zの方向の振動か
ら生じる減衰力の必要コンポーネントnz の検出のため
に、そして他方で長軸x面と横軸y面における振動から
生じる減衰力の必要コンポーネントnx 、ny の検出の
ために、評価装置27の中で分離独立した評価手段3
5、36、ないし37によってたがいに独立して用いら
れる。評価手段35、36、37の場合に重要なのは、
たとえばつぎのような特性曲線メモリである。すなわ
ち、たとえば表形式の中で減衰力の必要コンポーネント
nz 、nx およびny が測定信号コンポーネントbz 、
ないしbz 、by を秩序づける特性曲線メモリである。
評価手段35、36、37の特性曲線は運転の安全性・
運転の快適性の最適化の視点のもとで実際のテストによ
って検出されることができる。評価装置27の合計手段
39は減衰力の必要コンポーネントnz およびnx 、n
y を合計された減衰力必要を表している制御信号nにプ
ラスする。
んぱんな切り換えによる調整装置9の過度な摩耗を阻止
するために、分離独立したヒステリシス手段41、43
ないし49を介して合計手段39が評価手段35、3
6、37と接続される。“時間的な”ヒステリシスが減
衰力の必要コンポーネントの変更を変更装置内にある合
計手段39へさらに伝達することを、所定の固定された
時間間隔だけ他の変更装置におけるよりも強力に遅延さ
せることによって、ヒステリシス手段41、43、49
は“時間的な”ヒステリシスに作用する。減衰力の必要
コンポーネントが減衰力を“比較的硬い”から“比較的
柔らかい”へ(すなわち走行のより高い快適性へ)と変
更する信号を発したならば、減衰力の必要コンポーネン
トが所定の固定された時間間隔だけ遅延されるようにす
るのが、本発明の目的にかなうこととなる。より硬い減
衰力特性曲線の方向(すなわち、より高い走行安全性の
方向)への変更信号が減衰力の必要コンポーネントに発
せられるとその減衰力の必要コンポーネントを合計手段
39へさらにひき渡すことが付加的な遅延なしに行われ
るのが、目的にかなっている。分離独立したヒステリシ
ス手段41、43、49が評価手段35、36、37に
付設されているので、前述した“時間的な”ヒステリシ
スが目的にそって最適化されることができる。自明なこ
とではあるが、このヒステリシス手段41、43、49
の代わりに、評価装置27にまとめて付設されているヒ
ステリシス手段をたとえば合計手段39の出力に備える
ようにしてもよい。所定のしきい値を超えた場合、この
ヒステリシス手段41、43、49は減衰力の必要コン
ポーネントの変更によって合目的的に反応する。このし
きい値は減衰力の必要コンポーネントの両方の変更方向
に種々に大きくなることができる。とくに、“より硬
い”減衰力特性曲線方向への切り換えのためのしきい値
は反対方向へのそれよりもより低くなりうる。
車内に可変の特性曲線を備えたシャーシ装置の制御装置
において、従来よりもより少ない数のセンサで自動車の
加速度量を検知することが可能となる。
ロック回路図を示している。
ロック回路図を示している。
Claims (10)
- 【請求項1】 自動車内の減衰力の可変特性曲線を有する
シャーシ装置の制御装置であって、長軸方向に延びる自
動車の運動軸(x)と、横軸方向に延びる自動車の運動
軸(y)と、垂直軸方向に延びる自動車の運動軸(z)
と、加速度センサを含む測定装置と、加速度の大きさの
測定瞬時値に依存してシャーシの減衰力必要量を検知す
る評価装置と、それに検知されたシャーシの減衰力必要
量に依存してシャーシ装置の減衰力特性曲線を調節する
調節装置と、を含む当該制御装置において、 前記加速度センサ(17)が、その測定面(19)を有
する自動車(1)の運動軸に対して長軸(x)を横切る
方向に延びる空間ないし運動の横軸(y)に対する角度
(β)と、垂直中心線(z)と前記加速度センサの測定
面との間の角度(γ)で配置されており、かつ、自動車
加速度の瞬時値の大きさとその作用方向とを供給するこ
と、 前記評価装置(27)が、測定信号の信号路に配置され
た第1の運動軸(z)の振動固有周波数に選択的に応答
する信号分離手段(25)を含んでおり、その場合、該
信号分離手段(25)は、測定信号を、第1の運動軸
(z)の1つの方向に向いてる加速度の大きさの瞬時値
を表す測定信号コンポーネント(bz )と、および自動
車長軸と自動車横軸によって引っ張られる自動車平面内
の測定信号コンポーネント(bxy)と、に分離するもの
であること、 加速度センサとは無関係に自動車の運動の作用方向を示
す信号(φ)が信号発生器(45;49;53;55)
から得られること、 当該作用方向を示す信号(φ)が評価装置(27)へ伝
えられて1ベクトルとしての測定信号コンポーネント
(bxy)が得られること、 測定信号コンポーネント(bxy)のベクトル分析の終了
時には、測定信号(bx ;by )が得られること、 評価装置(27)が、測定信号コンポーネント(bx ;
by ;bz )に関係づけられている評価手段(35;3
6;37)を含み、当該評価手段(35;36;37)
は測定信号コンポーネント(bx ;by ;bz )に依存
してシャーシの減衰力必要量の減衰力必要コンポーネン
ト(nx ;ny ;nz )を発生すること、 評価装置(27)が合計手段(39)を含みこの合計手
段(39)が減衰力の必要コンポーネント(nx ;
ny ;nz )を合計してシャーシ特性曲線を確定する制
御信号(n)を形成すること、を特徴とする制御装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の装置において、 信号分離手段(25)が振動固有周波数に同調するフィ
ルタを含むことにより第1の測定信号コンポーネント
(bz )を分離すること、および測定信号コンポーネン
ト(bz )を減ずる減算手段(33)を含むことにより
残余信号(bxy)を求めること、を特徴とする上記装
置。 - 【請求項3】請求項1に記載の装置において、 前記他の信号発生器が操縦角度スイッチ(49)として
実行されること、を特徴とする制御装置。 - 【請求項4】請求項1に記載の装置において、 前記他の信号発生器がブレーキスイッチ(53)によっ
て形成されること、を特徴とする制御装置。 - 【請求項5】請求項1に記載の装置において、 前記他の信号発生器が微分部材(47)と接続されてい
るタコメータ(45)よって形成されること、を特徴と
する制御装置。 - 【請求項6】請求項1または2に基づく装置において、 個々の測定信号コンポーネント(bz 、by 、bx )を
関係づける評価手段(35、36、37)であって減衰
力必要量を発生する当該評価手段が特性曲線メモリとし
て形成されていること、を特徴とする上記装置。 - 【請求項7】請求項1に基づく装置において、運動の横軸(y)と運動の縦軸(z)の間の加速度セン
サ(17)の角度(γ)が 約45°に配置されているこ
と、を特徴とする上記装置。 - 【請求項8】請求項1〜7の1つに基づく装置におい
て、 信号分離手段(25)内の前段にローパスフィルタ(2
9)を接続し、ローパスフィルタ(29)は自動車
(1)のボディ(3)の振動固有周波数については通過
させるものの、シャーシの車輪(5)の振動固有周波数
については阻止をすること、を特徴とする上記装置。 - 【請求項9】 請求項8に基づく装置において、 評価装置(27)が減衰力特性曲線の変更をたがいに反
対向きにある2つの変更方向の少なくとも1方向で時間
的に遅延させるヒステリシス装置(41、43、49)
を含むことにより、減衰力特性曲線の変更する頻度を制
限すること、を特徴とする上記装置。 - 【請求項10】請求項1〜9の1つに基づく装置におい
て、 液圧シャーシ振動減衰器の減衰力特性曲線を調節するた
めの調節装置(9)が、開口断面積を制御信号に対して
比例するように調節することのできる比例弁を少なくと
も1個備えていること、を特徴とする上記装置。
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