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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem,
das zum Stützen einer
Karosserie eines (Kraft-)Fahrzeugs verwendet wird.
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2. Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik
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Aufhängungen
eines Kraftfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugs oder Strukturen,
die vor Schwingungen oder Stößen geschützt werden
müssen,
werden allgemein über
einen Stoßabsorptionsmechanismus
bzw. Stoßdämpfermechanismus
gestützt.
Das
US-Patent Nr. 4635909 offenbart
eine Luftfeder. Die Luftfeder enthält einen Kolben, der ein Inneres
eines Zylinders in zwei Kammern aufteilt. Eine Durchführung, die
die zwei Kammern miteinander verbindet, ist im Kolben ausgebildet.
Ein Ventil mit zwei Metallfolien ist im Ventil angeordnet. Mit dieser
Anordnung wird eine Kraft, die im Wesentlichen dieselbe Frequenz
wie die Eigenerregungsschwingungsfrequenz des Ventils hat, nicht
zu einem gefederten Bereich übertragen.
Wenn eine solche Luftfeder in einem Kraftfahrzeug verwendet wird,
kann eine Resonanzamplitude durch Anpassen der Resonanzverstärkungsfrequenz
eines gefederten Teils eines Kraftfahrzeugs an die Eigenerregungsschwingungsfrequenz
des Ventils unterdrückt
werden. Darüber
hinaus ist es möglich,
eine Weiterleitung einer Eingabe, die nicht zu dem Kraftfahrzeug
weiterzuleiten ist, zu dem Kraftfahrzeug zu vermeiden, indem die
Eigenerregungsschwingungsfrequenz des Ventils an eine Frequenz einer
Eingabe angepasst wird.
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Die
Last an einer Aufhängung
eines Kraftfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugs ist nicht immer
dieselbe. Beispielsweise variiert die Last in einem Fall eines Kraftfahrzeugs
in Abhängigkeit
von der Anzahl von Passagieren oder von dem Gewicht des Gepäcks. Eine
spezifische Frequenz eines Schwingungssystems variiert mit der Last.
Die Fähigkeit
zum Unterdrücken
der Resonanzamplitude erniedrigt sich, wenn die spezifische Frequenz
des Schwingungssystems variiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme bei der
herkömmlichen
Technologie wenigstens teilweise zu lösen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
zur Verfügung
gestellt, das mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und einem Rad eines
Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, um die Kraftfahrzeugkarosserie in
Bezug auf das Rad zu stützen.
Das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
enthält
eine Vielzahl von Stützeinheiten,
die jeweils eine Gaskammer enthalten, die mit Gas gefüllt ist
und eine Schwingungseingabeeinheit, die zu der Gaskammer Schwingungen
von der Kraftfahrzeugkarosserie oder dem Rad durch eine Hin- und
Herbewegung relativ zu der Gaskammer weiterleitet; eine Gasdurchführung, die
eine Gaskammer einer ersten Stützeinheit
unter den Stützeinheiten und
eine Gaskammer einer zweiten Stützeinheit
unter den Stützeinheiten
miteinander verbindet; eine Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit,
die in der Gasdurchführung
angeordnet ist, zum Öffnen und
Schließen
der Gasdurchführung,
wobei die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit
die Gasdurchführung
bei einer Frequenz öffnet
oder schließt, die
von einer Frequenz einer relativen Hin- und Herbewegung der Schwingungseingabeeinheit
zu der Gaskammer abhängt.
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Das
Obige und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische und
industrielle Signifikanz dieser Erfindung werden durch Lesen der
folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen betrachtet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer in 1 gezeigten
Steuereinheit;
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3 zeigt
ein funktionelles Blockdiagramm einer Struktur zum Ausführen einer
Fourieranalyse;
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4 bis 7 sind
Kurven zum Erklären von
Beispielen von Steuerungen, die in dem in 1 gezeigten
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem durchgeführt werden;
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8 bis 11 sind
Kurven zum Erklären anderer
Beispiele von Steuerungen, die in dem in 1 gezeigten
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
durchgeführt
werden;
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12 zeigt
eine Konfiguration eines Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems
zum Erklären
einer beispielhaften Steuerung eines Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems
dieses Ausführungsbeispiels; und
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13 ist
eine erklärende
Darstellung, die eine Bewegung eines Kraftfahrzeugs zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun
werden beispielhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf
die nachfolgend erklärten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Bestandteilselemente
des Ausführungsbeispiels
enthalten diejenigen, auf die ein Fachmann auf dem Gebiet auf einfache
Weise kommen kann, oder die im Wesentlichen äquivalent sind, und zwar innerhalb
des so genannten Äquivalenzbereichs.
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Ein
Ausführungsbeispiel
verwendet eine Charakteristik, dass ein periodisches Öffnen und Schließen einer
Gasdurchführung,
die mit einer Gaskammer, die mit Gas, wie beispielsweise Luft oder Stickstoff,
gefüllt
ist, zum Stützen
einer Last verbunden ist, zum Auslassen bzw. Freigeben eines Teils von
Gas, das in der Gaskammer eingefüllt
ist, zu anderen Gaskammern, eine Federsteifigkeit der Gaskammer
für eine
externe Kraft mit einer Frequenz äquivalent zu derjenigen des Öffnens und
Schließens der
Gasdurchführung
reduziert. Somit hat dieses Ausführungsbeispiel
eine Charakteristik, die einen Effekt zum Abfangen einer Schwingung
von einer gefederten Masse (einer Kraftfahrzeugkarosseriemasse)
sicherstellt, wenn eine spezifische Frequenz eines Schwingungssystems
sich ändert. "Auslassen" bzw. "Freigeben" bedeutet hier ein
Entladen von Gas aus einer Gaskammer, wenn es eine Gaskammer gibt.
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Wenn
die Gaskammer zum Stützen
einer Last (einer Kraftfahrzeugkarosseriemasse) eine ist, ist die
Gaskammer mit einer Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit
(z.B. einem Öffnungs/Schließ-Ventil)
ausgestattet, das auf einer Gasdurchführung angeordnet ist, zum Entladen
von Gas, das in der Gaskammer eingefüllt ist, zur Außenseite,
und gibt einen Teil von Gas in der Gaskammer zur Außenseite
durch Öffnen
und Schließen
der Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit
mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend einer Schwingungsfrequenz
einer gefederten Masse (einer Kraftfahrzeugkarosseriemasse) frei.
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1 ist
ein Schema eines Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10 stützt ein
Kraftfahrzeug 100. Das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10 enthält Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B zwischen
einer Kraftfahrzeugkarosserie 100B des Kraftfahrzeugs 100 und
Rädern 24A und 24B des
Kraftfahrzeugs 100. Die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A enthält eine
Gaskammer 4A und die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1B enthält eine
Gaskammer 4B, die beide mit einem Gas gefüllt sind.
Die Kraftfahrzeugkarosserie 100 wird durch den Druck des
Gases gestützt, das
in den Gaskammern 4A und 4B eingefüllt ist.
Die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B fungieren
als Absorbierer bzw. Dämpfer,
d.h. Strukturen, die aus Federn und Schwingungsdämpfungseinheiten (z.B. Dämpfern)
von Aufhängungen,
die am Kraftfahrzeug 100 angeordnet sind, bestehen. Eine Struktur,
die durch die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B gefedert
ist, ist die Kraftfahrzeugkarosserie 100B des Kraftfahrzeugs 100.
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Weil
beide der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B dieselbe
Konfiguration haben, wird nur die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A nachfolgend
erklärt
werden. Die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A enthält die Gaskammer 4A,
die mit Luft (oder Stickstoff) gefüllt ist, und eine Übertragungskomponente 3A in
Kontakt mit der Gaskammer 4A. Die Gaskammer 4A ist
mit einer elastischen Komponente, wie beispielsweise Gummi oder
Elastomer, hergestellt.
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Die Übertragungskomponente 3A leitet Schwingungen
von wenigstens einem der Kraftfahrzeugkarosserie 100B und
des Rads 24A zu der Gaskammer 4A durch Oszillieren
relativ zu der Gaskammer 4A weiter. Während die Übertragungskomponente 3A die
Schwingungen von dem Rad 24A direkt zu der Gaskammer 4A weiterleitet,
werden die Schwingungen von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B über einen
Verbindungsbereich zwischen der Kraftfahrzeugkarosserie 100B und
der Gaskammer 4A zu der Gaskammer 4A weitergeleitet.
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Die Übertragungskomponenten 3A und 3B sind
an einer Achse 21 montiert. Die Räder 24A und 24B sind
an einer Achse 21 montiert. Eingaben von den Rädern 24A und 24B (eine
Kraft oder eine Schwingung in der Richtung von Pfeilen U der 1) werden über die
Achse 21 zu den Übertragungskomponenten 3A und 3B übertragen
und dann zu den Gaskammern 4A und 4B. Das in den
Gaskammern 4A und 4B eingefüllte Gas federt die Eingaben
ab, die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B von den Rädern 24A und 24B über die
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B übertragen
werden. Somit fungieren die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B als
Gasfedern, die Stöße absorbieren,
die durch die Räder 24A und 24B von
einer Straßenoberfläche GL empfangen
sind, und stützen
das Gewicht der Kraftfahrzeugkarosserie 100B. Obwohl eine
einfache feste bzw. steife Achse in 1 gezeigt
ist, gilt dieselbe Theorie gut für
Aufhängungen, die
für jedes
Rad unabhängig
sind.
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Die
Gaskammer 4A und die Gaskammer 4B sind durch eine
Gasdurchführung 7 miteinander
verbunden. Eine Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 ist
in der Gasdurchführung 7 angeordnet.
Die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 enthält ein Öffnungs/Schließ-Ventil 8V und
ein Stellglied 8A zum Öffnen
und Schließen
des Öffnungs/Schließ-Ventils 8V.
Das Stellglied kann ein Solenoid, ein piezoelektrisches Element
oder ein Ultraschallmotor sein. Eine Steuereinheit 40 steuert
die Betätigung
des Stellglieds 8A.
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Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B sind
an der Kraftfahrzeugkarosserie 100B angeordnet. Die Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B erfassen
die Beschleunigung der Kraftfahrzeugkarosserie 100B, d.h.
die Beschleunigung eines gefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 in
der orthogonalen Richtung zu der Straßenoberfläche GL. Eine Schwingungsfrequenz
des gefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 kann aus
der detektierten Beschleunigung berechnet werden. Radbeschleunigungssensoren 31A und 31B sind
an der Achse 21 zum Detektieren von Beschleunigungen des
Rads 24A und 24B in der orthogonalen Richtung
zu der Straßenoberfläche GL angeordnet.
Basierend auf einer Schwingungsbeschleunigung eines ungefederten
Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 in der orthogonalen Richtung
zu der Straßenoberfläche GL,
die durch Detektieren einer Bewegung der Achse 21 unter
Verwendung der Radbeschleunigungssensoren 31A und 31B erhalten wird,
kann eine Schwingungsfrequenz des ungefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 erhalten werden.
Somit fungieren die Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B und
die Radbeschleunigungssensoren 31A und 31B als Schwingungsdetektionseinheiten.
Um konkreter zu sein, fungieren die Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B als
Detektionseinheiten für
eine ungefederte Schwingung, die eine Schwingung eines gefederten
Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 detektieren, und fungieren
die Radbeschleunigungssensoren 31A und 31B als
Detektionseinheiten für
eine ungefederte Schwingung, die eine Schwingung eines ungefederten
Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 detektieren. Ein Kraftfahrzeugkarosserie-Winkelgeschwindigkeitssensor 20 ist
an der Kraftfahrzeugkarosserie 100B zum Detektieren einer Wank-
bzw. Rollschwingung oder einer Nickschwingung der Kraftfahrzeugkarosserie 100B angeordnet. Ein
Winkelbeschleunigungssensor kann an der Kraftfahrzeugkarosserie 100B vorgesehen
sein.
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Ein
Hubsensor 32 ist an der Achse 21 montiert. Der
Hubsensor 32 detektiert eine Höhe des Kraftfahrzeugs 100.
Der Hubsensor detektiert auch Hübe
der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B.
Dies stellt eine Beibehaltung einer konstanten Höhe des Kraftfahrzeugs 100 durch
weiteres Auffüllen
von Gas in die oder weiteres Entladen von Gas aus den Gaskammern 4A und 4B sicher,
wenn eine Höhe
des Kraftfahrzeugs 100 durch eine Änderung einer Anzahl von Passagieren
oder einer Last geändert
wird.
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Gaskammer-Drucksensoren 33A und 33B messen
innere Drücke
der Gaskammern 4A und 4B. Obwohl der Druck einer
Luftfeder allgemein konstant ist, sind die Gaskammer-Drucksensoren 33A und 33B nützlich zum
Detektieren von plötzlichen
oder riesigen Änderungen
bezüglich
des Drucks in einem Fall eines Notfalls, wie beispielsweise einer
Zerstörung
einer Luftfeder.
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Eine
Pumpe P ist in der Gasdurchführung 7 zum
Zuführen
von Luft in die Gaskammern 4A und 4B angeordnet.
Wenn der Hubsensor 32 detektiert, dass die Volumen der
Luft in den Gaskammern 4A und 4B niedriger als
eine vorbestimmte Schwelle oder gleich dieser sind, in welchem Fall
die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützfähigkeiten
der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützvorrichtungen 1A und 1B abfallen, füllt die
Pumpe P wieder Luft in die Gaskammern 4A und 4B ein.
Dies stellt ein sicheres Fahren des Kraftfahrzeugs 100 sicher,
indem Fähigkeiten
der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B beibehalten
werden, die Kraftfahrzeugkarosserie 100B zu stützen.
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Die
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B enthalten
Stoppkomponenten 19 bei Positionen auf der Seite eines
Einbaus zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B gegenüberliegend
zu den Übertragungskomponenten 3A und 3B.
In einem Fall, in welchem das Gas in den Gaskammern 4A und 4B austritt,
und ein Stützen
der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs 100 durch einen
Luftdruck davon unmöglich
ist, stützen
die Stoppkomponenten 19 die federte Masse. Dies stellt
wenigstens ein Fahren mit niedriger Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 in
einem Fall sicher, in welchem ein Gasaustritt von den Gaskammern 4A und 4B zufällig erfolgt,
weil die Stoppkomponenten 19 eine Masse der Kraftfahrzeugkarosserie 100B durch
direktes Kontaktieren mit den Übertragungskomponenten 3A und 3B stützen.
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Auf
diese Weise sind die Gaskammern 4A und 4B durch
die Gasdurchführung 7 miteinander verbunden,
in welcher darin eingefülltes
Gas durchläuft.
Die Gasdurchführung 7 hat
das Öffnungs/Schließ-Ventil 8V,
das die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 konfiguriert.
Dies bedeutet, dass das Öffnungs/Schließ-Ventil 8V zwischen
den Gaskammern 4A und 4B angeordnet ist. Wenn
das Öffnungs/Schließ-Ventil
durch das Stellglied 8A geschlossen wird, werden die Gaskammern 4A und 42 voneinander
isoliert und wird eine Bewegung des Gases zwischen den Gaskammern 4A und 42 blockiert.
Wenn das Öffnungs/Schließ-Ventil 8V durch
das Stellglied 8A geöffnet
wird, kommunizieren die Gaskammern 4A und 42,
so dass sich das Gas zwischen den Gaskammern 4A und 4B durch
die Gasdurchführung 7 bewegen
kann.
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Die
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B fangen
eine Übertragung
einer Schwingung mit einer Notch-Frequenz zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B ab
und fungieren als Notch-Filter durch
Reduzieren einer Federsteifigkeit für eine Schwingung mit der Notch-Frequenz.
Dies stellt eine Elimination einer in einem Schwingungssystem des Kraftfahrzeugs 100 erzeugten
Resonanzverstärkung und
eine Unterdrückung
einer unbehaglichen Schwingung, die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird, sicher. Somit fangen die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B eine Schwingung
ab, die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird. Anders ausgedrückt
fungieren die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B als
Schwingungsdämpfer.
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Ein
Notch-Filter hat eine Funktion zum Eliminieren einer Schwingung
einer spezifischen Frequenz, während
es zulässt,
dass Schwingungen in anderen Frequenzbändern durchlaufen. Die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B unterdrücken eine
Schwingung einer spezifischen Frequenz (oder von mehreren dominanten
Frequenzen) durch Funktionieren als Notch-Filter. Dies bedeutet, dass
eine Übertragung
einer Schwingung einer spezifischen Frequenz (oder von mehreren
dominanten Frequenzen) zwischen den Rädern 24A und 24B (1)
und der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abgefangen wird.
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Eine
Notch-Frequenz ist eine Frequenz einer durch ein Notch-Filter zu eliminierenden
Schwingung. Beispielsweise ist angenommen, dass die Notch-Frequenz
eine spezifische Frequenz eines Schwingungssystems des Kraftfahrzeugs 100 ist, das
die Kraftfahrzeugkarosserie 100B und die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B enthält. Weil
eine Schwingung der Kraftfahrzeugkarosserie 100B durch
ein Resonanzphänomen
(eine Resonanzverstärkung)
verstärkt
wird, wenn eine Schwingung der angenommenen Frequenz zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B eingegeben
wird, ist es erwünscht,
dass eine solche Schwingung so wenig wie möglich zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird. Daher ist eine Schwingung der spezifischen Frequenz eine Schwingung
mit einer Frequenz, für
die es erwünscht
ist, dass sie von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abgefangen
wird. Die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B dieses
Ausführungsbeispiels
können
ein Resonanzverstärkungsphänomen unterdrücken, da
eine Schwingung der spezifischen Frequenz von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B mit
einer vorbestimmten Notch-Frequenz gleich der spezifischen Frequenz
abgefangen wird.
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Um
eine Federsteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B für eine Schwingung
einer Notch-Frequenz
basierend auf dem Prinzip einer Fourierreihe zu reduzieren, kann die
Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 bei
nicht nur der Notch-Frequenz (einer vorbestimmten Frequenz entsprechend
einer Frequenz einer Oszillationsbewegung der Übertragungskomponenten 3A und 3B relativ
zu den jeweiligen Gaskammern 4A und 4B) geöffnet und
geschlossen werden, sondern auch bei einer höheren Frequenz, die durch eine
integrale Multiplikation erhalten wird, oder einer Frequenz, die
durch eine integrale Division der Notch-Frequenz erhalten wird. Somit haben
die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und 1B eine
reduzierte Übertragungsfähigkeit
für die Notch-Frequenz
und stützen
eine Last unter Beibehaltung einer großen Übertragungsfähigkeit
im Vergleich zu der Notch-Frequenz für Frequenzen, die andere als
die Notch-Frequenz sind. Dies ist eine entscheidende Charakteristik
zum Stützen
einer statischen Last (entsprechend einer Schwingungsfrequenz von
0). Die Steuereinheit 40 wird nachfolgend erklärt.
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2 ist
ein Blockdiagramm der Steuereinheit 40. Die Steuereinheit 40 enthält eine
CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 40P, eine Speichereinheit 40M,
einen Eingangsanschluss 44 und einen Ausgangsanschluss 45.
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Die
CPU 40P enthält
eine Frequenz-Bestimmungseinheit 41, eine Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 und
eine Ventil-Steuereinheit (Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheits-Steuereinheit) 43.
Diese konfigurieren einen Bereich, der eine Schwingungssteuerung
dieses Ausführungsbeispiels
ausführt.
Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41, die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 und
die Ventil-Steuereinheit 43 sind über den
Eingangsanschluss 44 und den Ausgangsanschluss 45 miteinander
verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Frequenz-Bestimmungseinheit 41,
die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 und die
Ventil-Steuereinheit 43 wechselseitig Steuerdaten senden
und empfangen und Befehle zu einer anderen Seite senden.
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Die
CPU 40P und die Speichereinheit 40M sind über den
Eingangsanschluss 44 und den Ausgangsanschluss 45 miteinander
verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Steuereinheit 40 Daten
in der Speichereinheit 40M speichert und Daten, Computerprogramme,
etc., die in der Speichereinheit 40M gespeichert sind,
verwendet.
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Der
Eingangsanschluss 44 ist mit den Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B,
den Radbeschleunigungssensoren 31A und 31B, dem
Kraftfahrzeugkarosserie-Winkelgeschwindigkeitssensor 20 und
anderen Sensoren verbunden, um Information zu sammeln, die zum Steuern
des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 nötig ist.
Somit erfasst die CPU 40 Information, die zum Steuern des
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 nötig ist.
Ein Steuerzielobjekt, d.h. das Stellglied 8A, das ein öffnen und
Schließen
des Öffnungs/Schließ-Ventils 8V steuert,
das die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 konfiguriert,
ist mit dem Ausgangsanschluss 45 verbunden. Diese Konfiguration
stellt sicher, dass die CPU 40 das Öffnungs/Schließ-Ventil 8V bei
einer vorbestimmten Frequenz basierend auf Ausgangssensoren von
den Sensoren öffnet
und schließt.
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Computerprogramme,
die ein Schwingungs-Steuerprotokoll enthalten, und Daten sind in der
Speichereinheit 40M gespeichert. Die Speichereinheit 40M kann
ein flüchtiger
Speicher, wie beispielsweise ein RAM (Direktzugriffsspeicher), ein nichtflüchtiger
Speicher, wie beispielsweise ein Flash-Speicher oder eine Kombination
davon sein.
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Das
Computerprogramm kann ein derartiges sein, das das Schwingungs-Steuerprotokoll
dieses Ausführungsbeispiels
in Kombination mit einem bereits installierten Programm erhalten
kann. Die Steuereinheit 40 kann eine derartige sein, die
die Frequenz-Bestimmungseinheit 41, die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 und
die Ventil-Steuereinheit 43 unter Verwendung spezialisierter
Hardware, anstelle des Computerprogramms, steuert.
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Eine
erste beispielhafte Steuerung des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 wird
nachfolgend erklärt. 3 ist
ein funktionelles Blockdiagramm einer Struktur, die eine Fourieranalyse
ausführen
kann. Die 4 bis 7 sind erklärende Graphiken
einer beispielhaften Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystemsteuerung dieses Ausführungsbeispiels.
Die folgende Erklärung
beschreibt eine Steuerung des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10, welche ein
Beispiel zum Unterdrücken
einer Schwingungseingabe von der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A demonstriert
und zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird. Dieselbe Erklärung gilt
gut für
die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1B.
Im vorliegenden Fall ist eine Frequenz einer Schwingung, für die erwünscht ist,
dass sie von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abgefangen
wird, als eine Notch-Frequenz
eingestellt und wird das Öffnungs/Schließ-Ventil 8V bei
der Notch-Frequenz oder bei einer Frequenz, die entweder durch eine
integrale Multiplikation oder durch eine integrale Division der
Notch-Frequenz erhalten wird, geöffnet
und geschlossen. Somit läuft
Gas in der Gaskammer 4A der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A in
die und aus der Gaskammer 4B einer anderen Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1B bei
der Notch-Frequenz, und dadurch wird eine Federsteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A für die Notch-Frequenz
reduziert. Dies erhält
die Unterdrückung
einer Schwingung, die eine Frequenz gleich der Notch-Frequenz hat
und die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B über die
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A übertragen
wird.
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Die
Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt eine Frequenz (Notch-Frequenz)
einer von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abzufangenden Schwingung.
Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 erhält Schwingungskomponenten der
Kraftfahrzeugkarosserie 100B basierend auf der Beschleunigung der
Kraftfahrzeugkarosserie 100B (der Beschleunigung eines
gefederten Bereichs), erfasst von dem Kraftfahrzeugkarosserie-Winkelgeschwindigkeitssensor 20,
den Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B oder
den Radbeschleunigungssensoren 31A und 31B (Siehe 1). Typische
Schwingungen der Kraftfahrzeugkarosserie 100B sind in 4 gezeigt.
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Zum
Versehen von Passagieren des Kraftfahrzeugs 100 mit einem
bequemen bzw. komfortablen Fahren durch Unterdrückung einer Schwingung, die
zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B von einer Straßenoberfläche über die
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A übertragen
wird, ist ein Abfangen von Schwingungen, die die Passagiere signifikant beeinflussen,
effektiv. Ein Verfahren basierend auf der Signifikanz eines Leistungsspektrums
kann zum Bestimmen der Signifikanz von Effekten in Bezug auf Passagiere
verwendet werden. Dies ist deshalb so, weil eine Komponente hoher
Leistung und eine Komponente niedriger Leistung einer Schwingung
derart angesehen werden, dass sie jeweils eine dominante Komponente
und eine nicht dominante Komponente der Schwingung sind. Wenn die
zu unterdrückende Schwingung
bekannt ist (z.B. eine spezifische Frequenz eines Systems, das einen
gefederten Bereich des Kraftfahrzeugs 100 und das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10 enthält), muss
eine Schwingung, für
die es erwünscht
ist, dass sie von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abgefangen
wird, nicht bestimmt werden. Eine Leistung einer Schwingung zeigt
eine Intensität
(Leistung) jeder Frequenz an, wenn eine eingegebene Schwingung in
einzelne Frequenzen aufgelöst
wird. Eine Leistung einer Schwingung wird durch Addieren von jeweiligen
Quadraten eines Sinuskoeffizienten und eines Kosinuskoeffizienten
bei einer Fourierreihenentwicklung erhalten.
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Um
ein Spektrum hoher Leistung, d.h. eine dominante Schwingungskomponente
von einer momentan eingegebenen Schwingung zu extrahieren, ist eine
Echtzeit-Schwingungsanalyse
vorzuziehen. Die "Echtzeit"-Schwingungsanalyse bedeutet keine strenge
Gleichzeitigkeit, sondern einen Prozess, der eine innerhalb einer
vorbestimmten Zeit zu beendende Sequenz wiederholt, wobei mehrere
Schwingungsdaten (Amplitude und Leistung oder Energie) von einer
erfassten Schwingung in vorbestimmten Zeitintervallen abgetastet
werden, eine Fourieranalyse ausgeführt wird und eine Schwingungskomponente
mit einem Spektrum hoher Leistung extrahiert wird.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, werden Schwingungssignale von den
Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B (siehe 1) von
analogen Signalen in digitale Signale durch einen A/D-(Analog/Digital-)Wandler 50 umgewandelt. Die
digitalen Schwingungssignale werden zu einem Bandpassfilter 51 gesendet,
und nur Schwingungskomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbands
laufen durch.
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In
dem Fall, dass eine Schwingung, die eine Unbequemlichkeit bzw. Unbehaglichkeit
Passagieren bzw. Fahrgästen
des Kraftfahrzeugs 100 zuteilt, abgefangen wird, ist ein
Frequenzband einer problematischen Schwingung einschließlich der
Frequenz, die eine Unbehaglichkeit den Passagieren zuteilt und einer
Resonanzfrequenz für
gefederte und ungefederte Bereiche bekannt. Das Bandpassfilter 51,
das zulässt,
dass das Frequenzband durchläuft,
wird zum Bestimmen einer von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abzufangenden
Frequenz verwendet.
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Die
Schwingung innerhalb des Frequenzbands, das durch das Bandpassfilter 51 läuft, wird einmal
in einem Datenpuffer 52 gespeichert. Wenn die Frequenz-Bestimmungseinheit 51 der
Steuereinheit 40 ein Triggersignal zu dem Datenpuffer 52 ausgibt,
das die Beendigung einer Analyse für vorangehende Daten mitteilt,
wird eine Schwingung innerhalb des im Datenpuffer 52 gespeicherten
Frequenzbands zu einer FFT-(schnelle
Fouriertransformation-)Analysiereinheit 53 für eine Fourieranalyse
gesendet. 5 zeigt ein beispielhaftes Ergebnis
einer Fourieranalyse für
eine Schwingung der in 4 gezeigten Kraftfahrzeugkarosserie 100B.
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Eine
Schwingung innerhalb eines bestimmten Frequenzbands, das von einem
Zeitbereich zu einem Frequenzbereich bei der FFT-Analysiereinheit 53 transformiert
ist, wird in der Speichereinheit 40M der Steuereinheit 40 gespeichert.
Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt eine abzufangende Frequenz
basierend auf einem Ergebnis einer Fourieranalyse, d.h. eines Leistungsspektrums,
das in der Speichereinheit 40M gespeichert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine abzufangende Frequenz eine Frequenz einer Schwingung mit
einer Leistung (oder Amplitude oder Energie), die eine vorbestimmte
Schwelle as übersteigt,
und f1 ist in 5 als Beispiel
gezeigt.
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Wenn
die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 eine abzufangende Frequenz
bestimmt hat, führt,
wie es später
beschrieben wird, die Steuereinheit 40 einen Prozess zum
Unterdrücken
einer vorbestimmten Frequenz aus, die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird. Wenn die Ausführung
des Prozesses beendet ist, sendet die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 einen
Befehl zu der FFT-Analysiereinheit 53,
um die nächsten
Daten aus dem Datenpuffer 52 zu erfassen und um eine Fourieranalyse auszuführen. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird eine Frequenz einer Schwingung, die Passagieren einen signifikanten
Effekt zuteilt, durch Wiederholen des Prozesses detektiert, und
werden die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und
auch andere gesteuert, um die Übertragung
davon abzufangen.
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Wenn
eine abzufangende Frequenz bestimmt worden ist, stellt die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 eine
abzufangende Frequenz oder einen integralen multiplizierten Wert
der Frequenz als eine Öffnungs/Schließ-Frequenz
fo der Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 ein. 6 zeigt
ein Beispiel eines Öffnungsventil-Befehlspulses.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist ein Zyklus
des Öffnungsventil-Befehlspulses
ta, und in dem Fall werden dieses öffnen und Schließen bei
einer bestimmten abzufangenden Frequenz, nämlich fo = f1 =
(1/ta) durchgeführt.
Die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 bestimmt
eine Breite des Öffnungsventil-Befehlspulses
tb (siehe 6) basierend auf einer Stützlast der
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und
anderen. Die Breite des Öffnungsventil-Befehlspulses
tb ist eine Öffnungsventil-Dauer
des Öffnungs/Schließ-Ventils 8V,
welcher eine Kommunikationsdauer der Gasdurchführung 7 anzeigt (was
hierin nachfolgend Öffnungsventil-Dauer
genannt wird). Die Öffnungsventile-Dauer
tb sollte in Abhängigkeit von
einer Größe einer
Leistung einer Schwingung mit einer abzufangenden Frequenz geändert werden. Beispielsweise
wird dann, wenn eine Leistung einer Schwingung mit einer abzufangenden
Frequenz größer wird,
die Öffnungsventil-Dauer
tb entsprechend verlängert.
Dies sichert ein besseres Abfangen einer Notch-Frequenz, da eine Verstärkung für eine abzufangende
Frequenz auf nahe 0 eingestellt werden kann. Für ein anderes Beispiel kann
dann, wenn eine Stützlast
der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und
anderen größer wird,
die Öffnungsventil-Dauer
entsprechend verkürzt
werden.
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Die
Ventil-Steuereinheit 43 gibt einen Öffnungsventil-Befehlspuls mit einer Öffnungs/Schließ-Frequenz
fo, die durch die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt
ist, und eine Öffnungsventil-Befehlspulsbreite
einer Öffnungsventil-Dauer
tb, die durch die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 bestimmt
ist, zu dem Stellglied 8A der Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 aus.
Somit Fungieren, wie es in 7 gezeigt
ist, die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und andere
als Frequenzfilter mit einer Verstärkung von 0 für eine Frequenz
f1, die abzufangen ist, und einer Verstärkung von
ca. 1,0 für
andere Frequenzen. Dies bedeutet, dass eine Schwingung mit der Frequenz
f1, die abzufangen ist, durch die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und
andere unterdrückt
und kaum zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird. Dadurch wird eine Schwingung mit einer Frequenz f1,
die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
wird, unterdrückt.
Eine Resonanzverstärkung
kann durch Einstellen einer Frequenz f1,
die abzufangen ist, auf eine Resonanzfrequenz des durch die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und andere
gestützten
Kraftfahrzeugkarosserie 100B eliminiert werden. Eine zweite
beispielhafte Steuerung des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 dieses Ausführungsbeispiels
wird nachfolgend erklärt.
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Die 8 bis 11 sind
erklärende
Graphiken einer weiteren Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystemsteuerung.
Die folgende Erklärung
beschreibt eine Steuerung des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 des
Ausführungsbeispiels,
welche ein Beispiel zum Unterdrücken
mehrerer Schwingungen demonstriert, die von der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A eingegeben
werden und welche zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen werden.
Dieselbe Erklärung
gilt für
die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1B.
Im vorliegenden Fall sind, da es mehrere (bei diesem Beispiel 2)
Frequenzen einer Schwingung gibt, für die es erwünscht ist, dass
sie von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abgefangen werden,
mehrere Notch-Frequenzen entsprechend den Frequenzen eingestellt.
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Die
Frequenz-Bestimmungseinheit 41 stellt Frequenzen (Notch-Frequenzen) von Schwingungen ein,
die von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abzufangen sind.
Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 unterzieht
erfasste Schwingungskomponenten der Kraftfahrzeugkarosserie 100B einer
Fourieranalyse. 8 zeigt ein beispielhaftes Ergebnis
einer Fourieranalyse. Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt
Notch-Frequenzen basierend auf Ergebnissen einer Fourieranalyse.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind abzufangende Notch-Frequenzen Frequenzen von Schwingungen mit einer
Leistung oder Amplitude oder Energie, die eine vorbestimmte Schwelle
as übersteigt,
und f1 und f2 sind
in 8 als Beispiele gezeigt.
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Wenn
eine abzufangende Frequenz bestimmt worden ist, stellt die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 einen Öffnungsventil-Befehlspuls für die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 ein. 9 ist
ein Beispiel eines Öffnungsventil-Befehlspulses, das
einen Öffnungsventil-Befehlspuls
für die Frequenz
f1 in einer oberen Kurve zeigt, und denjenigen
für die
Frequenz f2 in einer unteren Kurve. Wie
es in 9 gezeigt ist, ist eine Frequenz eines Öffnungsventil-Befehlspulses für die Notch-Frequenz
f1 t1 und gilt f1 = (1/t1). Eine
Frequenz des Öffnungsventil-Befehlspulses
für die
Notch-Frequenz f2 ist t2 und es gilt
f2 = (1/t2).
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In
dem Fall eines Unterdrückens
von Schwingungskomponenten von mehreren Notch-Frequenzen ordnet,
wie es in 10 gezeigt ist, die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 einen Öffnungsventil-Befehlspulszug
durch Überlagern
des Öffnungsventil-Befehlspulses
für die
Notch-Frequenz f1 und desjenigen für die Notch-Frequenz
f2 zu. In 10 sind
durchgezogene Linien der Öffnungsventil-Befehlspuls
für die
Notch-Frequenz f1 und sind strichpunktierte
Linien der Öffnungsventils-Befehlspuls
für die
Notch-Frequenz f2.
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Die
Ventil-Steuereinheit 43 gibt einen Öffnungsventil-Befehlspuls mit einer Öffnungsventil-Befehlspulsbreite
einer Öffnungsventil-Dauer
tb (siehe 6), die durch die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 bestimmt
ist, zu dem Stellglied 8A der Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 unter
Verwendung des durch die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmten Öffnungsventil-Befehlspulszugs aus.
Somit fungieren, wie es in 11 gezeigt
ist, die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und
andere als Frequenzfilter mit einer Verstärkung von 0 für Notch-Frequenzen
f1 und f2 und einer Verstärkung von
1,0 für
andere Frequenzen. Dies bedeutet, dass eine Schwingung mit den Notch-Frequenzen
f1 und f2 durch
die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten 1A und
andere unterdrückt
und kaum zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
werden. Dadurch werden Schwingungen mit Notch-Frequenzen f1 und
f2, die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen
werden, unterdrückt.
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Eine
Resonanzverstärkung
kann durch Einstellen einer Resonanzfrequenz eines Schwingungssystems
des Kraftfahrzeugs 100 für eine von mehreren Notch-Frequenzen
eliminiert werden. Während es
ein derartiges Problem gibt, dass eine Fähigkeit zum Unterdrücken einer
Schwingung in einem Hochfrequenzbereich in einem Absorber mit einer
Feder und einem Dämpfer
reduziert ist, kann die an dem Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10 dieses
Ausführungsbeispiels
vorgesehene Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1A mehrere
Schwingungen abfangen, indem sie mehrere Notch-Frequenzen einstellt. Dies
stellt eine Unterdrückung
von Schwingungen, die zu der Kraftfahrzeugkarosserie 100B übertragen werden,
für ein
weites Frequenzband sicher.
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Während Beispiele
zum Unterdrücken
einer Schwingung eines gefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 durch
das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10 in
der früheren
Beschreibung erklärt
wurden, kann die Steuerung durch das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10 dieses
Ausführungsbeispiels
auch für
eine Schwingung eines ungefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 angewendet
werden. In diesem Fall wird eine Schwingung von ungefederten Bereichen
des Kraftfahrzeugs 100 durch die Radbeschleunigungssensoren 31A und andere
anstelle eines Detektierens einer Schwingung der Kraftfahrzeugkarosserie 100B (d.h.
einer Schwingung eines ungefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100)
durch Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensoren 30A und 30B detektiert.
Die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 wird bei
einer Notch-Frequenz geöffnet
und geschlossen, die basierend auf der detektierten Schwingung der ungefederten
Bereiche bestimmt ist. Da dadurch eine Schwingung der ungefederten
Bereiche mit einer Frequenz, die einen Fahrkomfort beeinträchtigt,
von der Kraftfahrzeugkarosserie 100B abgefangen wird, wird
eine Fahrqualität
des Kraftfahrzeugs 100 verbessert. Eine Reduzierung der
Folgefähigkeit
der Räder 24A und
anderer auf der Straßenoberfläche GL kann
durch Einstellen einer Notch-Frequenz auf eine Frequenz von ungefederten
Bereichen minimiert werden, die die Folgefähigkeit der Räder 24A und
anderer auf der Straßenoberfläche GL reduzieren
kann.
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Bei
früheren
Beispielen kann, obwohl eine Frequenz einer zu unterdrückenden
Schwingung basierend auf einer Schwingung eines gefederten oder eines
ungefederten Bereichs des Kraftfahrzeugs 100 bestimmt wird,
die durch eine Schwingungsdetektionseinheit detektiert wird, eine
abzufangende Frequenz auf einen konstanten Wert eingestellt werden. Beispielsweise
kann durch Auswählen
einer spezifischen Frequenz eines Schwingungssystems des Kraftfahrzeugs 100 als
eine zu unterdrückende
Frequenz die Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 konstant
bei einer Frequenz entsprechend der spezifischen Frequenz geöffnet und
geschlossen werden. Dadurch wird eine Steuerung der Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8 vereinfacht.
In diesem Fall kann deshalb, weil sich die spezifische Frequenz
in Abhängigkeit
von Änderungen
einer Anzahl von Passagieren oder einer Last eines Kraftfahrzeugs ändert, eine
Frequenz einer zu unterdrückenden
Schwingung in Abhängigkeit
von einer Änderung bezüglich der
spezifischen Frequenz geändert
werden, die durch die Schwingungsdetektionseinheit detektiert ist.
Eine dritte beispielhafte Steuerung des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems 10 dieses Ausführungsbeispiels
wird nachfolgend erklärt.
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12 zeigt
eine Konfiguration eines Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems
zum Erklären
einer beispielhaften Steuerung eines Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems
dieses Ausführungsbeispiels. 13 ist
eine erklärende
Zeichnung, die eine Bewegung eines Kraftfahrzeugs zeigt. Diese beispielhafte Steuerung
erklärt
eine beispielhafte Steuerung zum Unterdrücken von Rotationsschwingungen
wie beispielsweise von einem Nicken und einem Rollen, eines Kraftfahrzeugs.
Eine nachfolgend erklärte
Steuerung eines Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems wird durch die Steuereinheit 40 (siehe 2)
realisiert.
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Ein
Kraftfahrzeug 100a der 12 bewegt sich
in einer Richtung eines Pfeils X. Daher ist die Richtung des Pfeils
X der 12 eine Vorderseite einer Bewegungsrichtung
des Kraftfahrzeugs 100a. Das Kraftfahrzeug 100a hat
ein vorderes linkes Rad 24FL und ein vorderes rechtes Rad 24FR auf
der Vorderseite der Bewegungsrichtung und ein hinteres linkes Rad 24RL und
ein hinteres rechts Rad 24RR auf der hinteren Seite der
Bewegungsrichtung. Das vordere linke Rad 24FL, ein hinteres
rechts Rad 24RR und andere werden gemeinsam einfach als Räder bezeichnet,
wenn es nötig
ist. Links und rechts sind basierend auf der Vorderseite der Bewegungsrichtung
des Kraftfahrzeugs 100a definiert. Bezüglich einer Definition von
vorn und hinten ist eine Vorderseite der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100a vorn
und ist eine Rückseite
der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100a hinten.
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Eine
Kraftfahrzeugkarosserie 100Ba des Kraftfahrzeugs 100a der 12 wird
durch ein Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10a gestützt. Das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10a weist
eine vordere linke Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FL, eine
vordere rechte Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FR, eine
hintere linke Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RL und
eine hintere rechte Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RR auf.
Die vordere linke Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FL, die
vordere rechte Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FR, die
hintere linke Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RL und
die hintere rechte Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RR haben
jeweils eine vordere linke Gaskammer 4FL, eine vordere
rechte Gaskammer 4FR, eine hintere linke Gaskammer 4RL und
eine hintere Gaskammer 4RR. Schwingungen von Rädern werden
zu der vorderen linken Gaskammer 4FL, der vorderen rechten
Gaskammer 4FR, der hinteren linken Gaskammer 4RL und
der hinteren rechten Gaskammer 4RR jeweils von einer vorderen
linken Übertragungskomponente 3FL,
einer vorderen rechten Übertragungskomponente 3FR,
einer hinteren linken Übertragungskomponente 3RL und
einer hinteren rechten Übertragungskomponente 3RR eingegeben.
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Bei
dem Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10a sind
die vordere linke Gaskammer 4FL und die vordere rechte
Gaskammer 4FR durch eine vordere Gasdurchführung 7FLR miteinander
verbunden und sind die hintere linke Gaskammer 4RL und
die hintere rechte Gaskammer 4RR durch eine hintere Gasdurchführung 7RLR miteinander
verbunden. Die vordere linke Gaskammer 4FL und die hintere
linke Gaskammer 4RL sind durch eine linke Gasdurchführung 7LFR miteinander
verbunden und die vordere rechte Gaskammer 4FR und die
hintere rechte Gaskammer 4RR sind durch eine rechte Gasdurchführung 7RFR miteinander
verbunden. Die vordere linke Gaskammer 4FL und die hintere
rechte Gaskammer 4RR sind durch eine erste diagonale Gasdurchführung 7DL miteinander
verbunden und die vordere rechte Gaskammer 4FR und die
hintere linke Gaskammer 4RL sind durch eine zweite diagonale
Gasdurchführung 7DR miteinander
verbunden.
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Eine
vordere Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8FLR eine
hintere Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RLR,
eine linke Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8LFR und
eine rechte Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RFR sind
jeweils in der vorderen Gasdurchführung 7FRL, der hinteren
Gasdurchführung 7RLR,
der linken Gasdurchführung 7LFR und
der rechten Gasdurchführung 7RFR angeordnet.
Eine erste diagonale Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8DL und
eine zweite diagonale Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8DR sind
jeweils an der ersten diagonalen Gasdurchführung 7DL und der
zweiten diagonalen Gasdurchführung 7DR angeordnet.
Diese Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheiten
werden durch die Steuereinheit 40 gesteuert.
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Ein
vorderer Beschleunigungssensor 35 und ein hinterer Beschleunigungssensor 36 sind
jeweils im vorderen Teil und hinteren Teil der Kraftfahrzeugkarosserie 100Ba angeordnet.
Ein linker Beschleunigungssensor 37 und ein rechter Beschleunigungssensor 38 sind
jeweils auf der linken und der rechten Seite der Kraftfahrzeugkarosserie 100Ba angeordnet.
Der vordere Beschleunigungssensor 35 und der hintere Beschleunigungssensor 36 detektieren
ein Nicken des Kraftfahrzeugs 100a und der linke Beschleunigungssensor 37 und
der rechte Beschleunigungssensor 38 detektieren ein Rollen
des Kraftfahrzeugs 100a. Anders ausgedrückt fungieren der vordere Beschleunigungssensor 35 und
der hintere Beschleunigungssensor 36 als Nick-Detektionseinheit des
Kraftfahrzeugs 100a und fungieren der linke Beschleunigungssensor 37 und
der rechte Beschleunigungssensor 38 als Roll-Detektionseinheit
des Kraftfahrzeugs 100a. Zum Detektieren eines Nickens
und eines Rollens ist eine Detektion einer Rotationsbewegung, wie
beispielsweise eines Nickens und eines Rollens, durch einen Winkelbeschleunigungssensor oder
einen Kraftfahrzeugkarosserie-Winkelgeschwindigkeitssensor 20,
der bei einer Position an der Kraftfahrzeugkarosserie 100Ba platziert
ist, bevorzugter.
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Der
vordere Beschleunigungssensor 35, der hintere Beschleunigungssensor 36,
der linke Beschleunigungssensor 37 und der rechte Beschleunigungssensor 38 und
der Winkelbeschleunigungssensor oder der Winkelgeschwindigkeitssensor
sind mit der Steuereinheit 40 verbunden, um eine derartige Konfiguration
herzustellen, dass die Steuereinheit 40 Signale erfassen
kann, die durch diese Beschleunigungssensoren und den Winkelbeschleunigungssensor
oder den Winkelgeschwindigkeitssensor detektiert sind, um sie für eine Steuerung
zu nutzen. Ein Nicken und ein Rollen des Kraftfahrzeugs 100a können gleichzeitig
unter Verwendung eines dreidimensionalen Winkelbeschleunigungssensors
anstelle der Sensoren detektiert werden. In diesem Fall fungiert der
dreidimensionale Winkelbeschleunigungssensor als eine Nick/Roll-Detektionseinheit
des Kraftfahrzeugs 100a.
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Wie
es in 13 gezeigt ist, sind eine Achse,
die ein Schwerkraftzentrum G des Kraftfahrzeugs 100a durchdringt
und parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 100a ist,
eine Achse, die ein Schwerkraftzentrum G des Kraftfahrzeugs 100a durchdringt
und parallel zu einer Richtung orthogonal zu einer Kontaktoberfläche des
Kraftfahrzeugs 100a ist, und eine Achse, die ein Schwerkraftzentrum
G des Kraftfahrzeugs 100a durchdringt und orthogonal zu
beiden der ersteren Achsen ist, jeweils als x-Achse, y-Achse und z-Achse definiert.
In diesem Fall wird eine Drehung des Kraftfahrzeugs 100a um
die y-Achse als Nicken bezeichnet und wird eine Drehung des Kraftfahrzeugs 100a um
die x-Achse als Rollen bezeichnet.
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Wenn
das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10a ein
Nicken des Kraftfahrzeugs 100a unterdrückt, erfasst die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 der
Steuereinheit 40 Beschleunigungsinformation von dem vorderen
Beschleunigungssensor 35 und dem hinteren Beschleunigungssensor 36.
Wünschenswerter
sollte eine Nickwinkelschwingung unter Verwendung eines Winkelbeschleunigungssensors
oder des Kraftfahrzeugkarosserie-Winkelgeschwindigkeitssensors 20 erfasst
werden. Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 berechnet eine
Frequenz eines Nickens (eine Nick-Frequenz) des Kraftfahrzeugs 100a basierend
auf der Beschleunigung oder der Winkelbeschleunigung, die erfasst
ist und stellt diese als eine Notch-Frequenz ein. Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt
eine Zeitgabe zum öffnen
und Schließen
(hierin nachfolgend Öffnungs/Schließ-Zeitgabe
genannt wird) der linken Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8LFR und
der rechten Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RFR basierend
auf der eingestellten Notch-Frequenz. Als Notch-Frequenz kann eine Frequenz mit einer
Energie, die größer als eine
vorbestimmte Schwingungsenergie oder gleich dieser ist, extrahiert
werden, und in dem Fall, dass mehrere Notch-Frequenzen existieren, kann die Öffnungs/Schließ-Zeitgabe
durch Überlagern
von ihnen bestimmt werden (dasselbe gilt für das folgende).
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Die
Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 der Steuereinheit 40 bestimmt
eine Breite tb eines Öffnungsventil-Befehlspulses
(siehe 6) für
wenigstens eine der linken Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8LFR und
der rechten Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RFR basierend
auf Stützlasten
der vorderen linken Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FL, der
hinteren rechten Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RR, etc.,
oder basierend auf einer Leistung einer dominanten Frequenz einer
Rotationsschwingung beim Nicken. Die Ventil-Steuereinheit 43 der
Steuereinheit 40 öffnet
und schließt
wenigstens eine der linken Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8LFR und
der rechten Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RFR mit sowohl
einer Öffnungs/Schließ-Zeitgabe,
die durch die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt ist,
als auch einer Öffnungsventil-Befehlspulsbreite,
die durch die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 bestimmt
ist. Somit werden Federsteifigkeiten der vorderen linken Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FL und/oder der
hinteren rechten Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RR für die Nick-Frequenz
reduziert, und dadurch wird eine Verstärkung dieser Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten
für die
Nick-Frequenz nahe 0. Eine Schwingung der Nick-Frequenz wird von
der Kraftfahrzeugkarosserie 100BA des Kraftfahrzeugs 100a folglich
abgefangen, und ein Nicken des Kraftfahrzeugs 100a wird
unterdrückt.
Eine Steuerung zum Unterdrücken
eines Rollens des Kraftfahrzeugs 100a wird nachfolgend
erklärt.
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In
dem Fall eines Unterdrückens
eines Rollens des Kraftfahrzeugs 100a durch das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10a erfasst
die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 der Steuereinheit 40 Rollwinkelschwingungen
unter Verwendung des linken Beschleunigungssensors 37 und
des rechten Beschleunigungssensors 38 oder des Kraftfahrzeugkarosserie-Winkelgeschwindigkeitssensors 20.
Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 berechnet
eine dominante Frequenz eines Rollens (eine dominante Roll-Frequenz)
des Kraftfahrzeugs 100a basierend auf der erfassten Beschleunigung
und stellt diese als Notch-Frequenz ein. Die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt
eine Zeitgabe zum Öffnen
und Schließen
(die hierin nachfolgend Öffnungs/Schließ-Zeitgabe
genannt wird) von wenigstens einer der vorderen Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8FLR und
der hinteren Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RLR basierend
auf der eingestellten Notch-Frequenz.
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Die
Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 der Steuereinheit 40 bestimmt
eine Breite tb eines Öffnungsventil-Befehlspulses
(siehe 6) für
jede Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit
basierend auf Stützlasten
der vorderen linken Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FL,
der hinteren rechten Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RR, etc., oder
basierend auf einer Leistung einer dominanten Frequenz einer Rollwinkelschwingung.
Die Ventil-Steuereinheit 43 der Steuereinheit 40 öffnet und schließt wenigstens
eine der vorderen Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8FLR und
der hinteren Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8RLR mit
sowohl einer Öffnungs/Schließ-Zeitgabe, die
durch die Frequenz-Bestimmungseinheit 41 bestimmt ist,
als auch einer Öffnungsventil-Befehlspulsbreite,
die durch die Kommunikationsdauer-Bestimmungseinheit 42 bestimmt
ist. Somit werden Federsteifigkeiten der vorderen linken Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1FL,
der hinteren rechten Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit 1RR, etc.
für die Roll-Frequenz
reduziert, und dadurch wird eine Verstärkung dieser Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten
für die
Roll-Frequenz nahe 0. Eine Schwingung der Roll-Frequenz wird von
der Kraftfahrzeugkarosserie 100Ba des Kraftfahrzeugs 100a folglich
abgefangen und ein Rollen des Kraftfahrzeugs 100a wird unterdrückt.
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Zum
Unterdrücken
einer Schwingung in einer diagonalen Richtung des Kraftfahrzeugs 100a wird
eine Frequenz der Schwingung als Notch-Frequenz eingestellt. Beispielsweise
wird die erste diagonale Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8DL,
die an der ersten diagonalen Gasdurchführung 7DL angeordnet
ist, oder die zweite diagonale Gasdurchführungs-Öffnungs/Schließ-Einheit 8DR,
die an der zweiten diagonalen Gasdurchführung 7DR angeordnet
ist, bei der Notch-Frequenz geöffnet
und geschlossen. Somit stellt das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem 10a die
Verbesserung von sowohl einer Stabilität des Kraftfahrzeugs 100a als
auch eine Komfortabilität
für Passagiere
durch Unterdrücken
eines Nickens und eines Rollens des Kraftfahrzeugs 100a sicher.
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Ein
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem dieses
Ausführungsbeispiels
weist eine Gaskammer auf, die mit Gas, wie beispielsweise Luft oder
Stickstoff gefüllt
ist, und eine Schwingungseingabeeinheit, die eine Schwingung zu
der Gaskammer durch ihre oszillierende Bewegung relativ zu der Gaskammer eingibt,
und die Eingabeeinheit öffnet
und schließt, eine
Gasdurchführung,
die mit den Gaskammern verbunden ist, bei vorbestimmten Notch-Frequenzen entsprechend
einer Frequenz einer oszillierenden Bewegung der Schwingungseingabeeinheit
relativ zu der Gaskammer. Durch diese Konfiguration wird eine Schwingung
der Notch-Frequenz durch Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten
abgefangen, die an einem Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
vorgesehen sind, und wird kaum zu der Kraftfahrzeugkarosserie übertragen.
Wenn eine spezifische Frequenz eines Schwingungssystems, das aus
einer Masse der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten und einer dadurch
gestützten
Masse besteht, sich ändert,
stellt das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem einen Abfangeffekt
einer Schwingung zu der gestützten
Masse sicher, während
eine statische Last gestützt
wird, indem eine Frequenz zum Öffnen
und Schließen
des Gasdurchgangs, der mit den Gaskammern verbunden ist, in Reaktion
auf Änderungen
bezüglich
Schwingungscharakteristiken geändert
wird. Durch Einstellen einer Notch-Frequenz, basierend auf einer
Schwingung ungefederter Bereiche eines Kraftfahrzeugs kann eine
Reduzierung der Folgefähigkeit
von Rädern
auf der Straßenoberfläche GL beispielsweise
minimiert werden.
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Ein
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt einen Unterdrückungseffekt
einer Schwingung zu einer Kraftfahrzeugkarosserie sicher, während eine
Last der Kraftfahrzeugkarosserie gestützt wird, wenn eine spezifische
Frequenz eines Schwingungssystems, das aus Massen von Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten und
der dadurch gestützten
Kraftfahrzeugkarosserie besteht, sich ändert.
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Ein
Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem der
vorliegenden Erfindung weist eine Gaskammer auf, die mit Gas gefüllt ist,
und eine Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit, die eine Schwingungseingabeeinheit
enthält,
die eine Schwingung zu der Gaskammer durch ihre oszillierende Bewegung
relativ zu der Gaskammer eingibt, und eine Gasdurchführung, die Gaskammern
von unterschiedlichen Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten miteinander verbindet, wird
bei einer vorbestimmten Frequenz entsprechend einer Frequenz einer
oszillierenden Bewegung der Schwingungseingabeeinheit relativ zu
der Gaskammer geöffnet
und geschlossen. Durch diese Konfiguration fungiert das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
als Frequenzfilter mit einer Verstärkung von 0 für die vorbestimmte
Frequenz und einer Verstärkung
von ca. 1,0 für
andere Frequenzen. Dies bedeutet, dass eine Schwingung der vorbestimmten Frequenz
durch die Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheit des Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystems abgefangen
und kaum zu einer durch das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
gestützten
Kraftfahrzeugkarosserie übertragen
wird. Wenn eine spezifische Frequenz eines Schwingungssystems, das
aus Massen der Kraftfahrzeugkarosserie-Stützeinheiten und der dadurch
gestützten
Kraftfahrzeugkarosserie besteht, sich ändert, stellt das Kraftfahrzeugkarosserie-Stützsystem
einen Abfangeffekt einer Schwingung zu einer gestützten Kraftfahrzeugkarosserie
sicher, während
eine statische Last gestützt
wird, indem eine Frequenz zum öffnen
und Schließen
der Gasdurchführung,
die mit den Gaskammern verbunden ist, in Reaktion auf die Änderung
der spezifischen Frequenz geändert
wird.
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Obwohl
die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele für eine vollständige und deutliche
Offenbarung beschrieben worden ist, sollen die beigefügten Ansprüche nicht
darauf beschränkt sein,
sondern sollen derart ausgelegt werden, dass sie alle Modifikationen
und alternative Konstruktionen verkörpern, die einem Fachmann auf
dem Gebiet einfallen können
und die gut in die hierin aufgezeigte Grundlehre fallen.