DE19530658A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer in einem hinsichtlich seiner Dämpfungskraft variablen Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge auftretenden Dämpfungskraft - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer in einem hinsichtlich seiner Dämpfungskraft variablen Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge auftretenden DämpfungskraftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer
in einem hinsichtlich seiner Dämpfungskraft variablen Stoß
dämpfer für Kraftfahrzeuge auftretenden Dämpfungskraft sowie
ein auf der sogenannten "Sky Hook"-Theorie beruhendes Ver
fahren hierzu, dem mindestens eine Bewegungs- bzw. Verschie
begeschwindigkeit der gefederten Masse (Fahrzeugkarosserie)
zugrunde liegt.
Es sind bereits semi-aktive Aufhängungssteuersysteme in den
verschiedensten Ausführungen vorgeschlagen worden.
Die am 22. Februar 1991 veröffentlichte Japanische Offenle
gungsschrift Nr. Hesei 3-42319 beschreibt beispielsweise ei
ne dieser Ausführungsformen semi-aktiver Aufhängungssteuer
systeme.
Das in dieser Japanischen Offenlegungsschrift offenbarte
semi-aktive Aufhängungssteuersystem umfaßt mindestens einen
Stoßdämpfer, der dahingehend konzipiert ist, daß er eine
Dämpfungskraft in seiner Ausfederungsrichtung (Ausfederungs
phase), in welcher dieser ausgefahren wird, sowie in seiner
Einfederungsrichtung, in welcher er zusammengezogen bzw.
komprimiert wird, in eine relativ weiche Dämpfungskraft
(nachfolgend der Einfachheit halber bezeichnet als-niedrige
Dämpfungskraft) bzw. in eine relativ harte Dämpfungskraft
(nachfolgend bezeichnet als hohe Dämpfungskraft) zu ändern
vermag; eine Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit der
gefederten Masse, wobei die gefederte Masse der Fahrzeugka
rosserie entspricht; eine Einrichtung zum Messen einer Rela
tivgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefe
derten Masse, wobei die ungefederte Masse einem jeden der
Straßenräder entspricht; eine Einrichtung zur Feststellung,
ob das Vorzeichen (Plus oder Minus) der gefederten Masse mit
dem der Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und
der ungefederten Masse übereinstimmt; sowie eine Einrichtung
zur Bildung und Ausgabe eines Steuersignals dergestalt, daß
die Dämpfungskraft der Ausfederungsphase des Stoßdämpfers
auf einen hohen und die der Einfederungsphase auf einen
niedrigen Dämpfungskraftwert eingestellt wird, wenn beide
Vorzeichen gleich sind und die Relativgeschwindigkeit zwi
schen der gefederten und der ungefederten Masse im positiven
Bereich (mit Bezug auf die Fahrzeugkarosserie nach oben ge
richtet) liegt, wobei dieses Steuersignal so erzeugt und
ausgegeben wird, daß die Dämpfungskraft der Ausfederungs
phase auf einen niedrigen und die der Einfederungsphase auf
einen hohen Wert eingestellt wird, wenn beide Vorzeichen
übereinstimmen und die vorerwähnte Relativgeschwindigkeit
negativ (mit Bezug auf die Fahrzeugkarosserie nach unten ge
richtet bedeutet positiv) ist, und daß die Dämpfungskräfte
sowohl der Aus- als auch der Einfederungsphase auf den nied
rigen Wert eingestellt werden, wenn die Vorzeichen verschie
den sind.
Man beachte jedoch, daß die Einstellung einer hohen bzw.
niedrigen Dämpfungskraft in der Aus- oder Einfederungsphase
eines jeden der Stoßdämpfer entsprechend der vorgenannten
Japanischen Offenlegungsschrift nur auf konstante (feste)
Werte möglich ist. Dies bedeutet, daß daß jeder der bei
spielsweise in dem vorerwähnten Aufhängungssteuersystem ein
gesetzten Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft auf kon
stant hohe Dämpfungskräfte in der Aus- bzw. Einfederungs
phase eingestellt werden kann. Bei Einstellung der konstant
hohen Dämpfungskraft in der Ausfederungsphase ergibt sich
eine entsprechende konstant niedrige Dämpfungskraft in der
Einfederungsphase. Demgegenüber ist bei einer konstant hohen
Dämpfungskraft in der Einfederungsphase ein konstant nied
rige Dämpfungskraft in der Ausfederungsphase zu verzeichnen.
Darüberhinaus sind konstant niedrige Dämpfungskräfte in so
wohl der Ein- als auch der Ausfederungsphase einstellbar.
Anders ausgedrückt ist bei jedem der in der vorgenannten
Japanischen Offenlegungsschrift offenbarten Stoßdämpfer die
Einstellung jeder Dämpfungskraft in den Aus- und Einfede
rungsphasen nur auf drei feste Positionen möglich.
Andererseits kommt im Sinne einer verbesserten Unterdrückung
von Schwingungen sowie einer verbesserten Steuerung der Lage
oder Stellung der Fahrzeugkarosserie die sogenannte "Sky-
Hook"-Theorie zur Anwendung. Die Umsetzung dieser Theorie im
Fahrzeug nach der sogenannten Karnopp-Regel bedingt eine
kontinuierliche Änderung und Einstellung einer jeden der
Dämpfungskräfte der entsprechenden Stoßdämpfer in Bezug auf
die Größe und Richtung der auf den Fahrzeugkörper wirkenden
Wirkgrößen, insbesondere Eingangsschwingungen und zum Bei
spiel Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse an den
jeweiligen Stellen der Karosserie, in denen die Straßenräder
angeordnet sind.
Damit besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung
in der Schaffung einer Vorrichtung zur Steuerung einer in
einem Kraftfahrzeug-Stoßdämpfer erzeugten Dämpfungskraft
sowie ein Verfahren hierzu mit dem Ziel, ein hervorragendes
Fahrverhalten und Stabilitätsgefühl für den oder die Fahr
zeuginsassen im Wege eines Kompromisses zwischen weichen und
harten Fahreigenschaften sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Schaffung einer Steuervor
richtung für ein Kraftfahrzeug mit: a) einer Einrichtung zur
Erfassung des Verhaltens eines Fahrzeugaufbaus und Ausgabe
eines Signals, das der Vertikalgeschwindigkeit der gefeder
ten Masse mit Bezug auf die Fahrzeugkarosserie entspricht;
b) einer auf das Signal der Erfassungseinrichtung anspre
chenden Steuereinrichtung, die eine Dämpfungskraft entspre
chend der Größe und Richtung des Ausgangssignals der Erfas
sungseinrichtung errechnet und ein der errechneten Dämp
fungskraft entsprechendes Steuersignal ausgibt; c) einer auf
das von der Steuereinrichtung her anfallende Steuersignal
ansprechenden Betätigungseinrichtung, die so auf einen ihr
zugeordneten Ventilkörper einwirkt, daß dieser aus einer
Ausgangsstellung über einen Winkel hinweg in eine der Größe
und Richtung des von der Steuereinrichtung abgegebenen Steu
ersignals entsprechende Zielposition gedreht wird; d) einer
zwischen einem gefederten und einem ungefederten Massenele
ment des Fahrzeugs angeordneten Dämpfungseinrichtung mit ei
nem Ventilkörper, einer Kolbenanordnung sowie von der letz
teren gebildeten oberen und unteren Arbeitsfluidkammern zur
Erzeugung einer Ziel-Dämpfungskraft mindestens in der Aus-
oder der Einfederungsphase je nach der Zielstellung, in wel
che der Ventilkörper gedreht wurde und je nachdem, ob die
Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Vertikalbewegung der
Kolbenanordnung relativ zur Fahrzeugkarosserie in der Aus-
oder der Einfederungsphase erzeugt wird; e) einer Totzonen-
Einstelleinrichtung zum Einstellen positiver und negativer
Totzonen-Schwellenwerte zwecks Bildung einer Totzone, inner
halb welcher durch die Steuereinrichtung keine Ausgabe des
Steuersignals an die Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit
von der Größe und Richtung des Ausgangssignals der Erfas
sungseinrichtung erfolgt, so daß der Ventilkörper keine
Drehung aus seiner Ausgangsposition heraus erfährt und jede
der von der Dämpfungseinrichtung in sowohl der Aus- als auch
der Einfederungsphase ausgehenden Dämpfungskräfte der je
weils kleinsten Dämpfungskraft entspricht; f) einer Einrich
tung zum Einstellen positiver und negativer oberer und unte
rer Grenzschwellenwerte für die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse, deren absolute Größen höher liegen als
die der positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte, wo
bei die Ausgabe des Steuersignals von der Steuereinrichtung
an die Betätigungseinrichtung erfolgt in der Weise, daß der
Ventilkörper in eine maximale Zielposition gedreht und eine
maximale Dämpfungskraft in entweder der Aus- oder der Einfe
derungsphase je nach Richtung des von der Erfassungseinrich
tung abgegebenen Ausgangssignals erzeugt wird, wenn dieses
Signal gleich wird oder größer als der positive oder nega
tive obere oder untere Grenzschwellenwert der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse; und g) einer Einrichtung
zur Änderung des Totzonen-Schwellenwertes, welche einen Ab
solutwert mindestens des positiven oder des negativen Totzo
nen Schwellenwertes um eine vorgegebene Größe reduziert,
wenn das Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung gleich
wird oder größer als der positive oder negative obere oder
untere Grenzschwellenwert der positiven oder negativen Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse.
Die vorbeschriebene Aufgabe kann weiterhin gelöst werden
durch Schaffung eines Verfahrens zum Steuern der Dämpfungs
kraft eines zwischen einem gefederten und einem ungefederten
Massenelement angeordneten Kraftfahrzeug-Stoßdämpfers, das
die folgenden Schritte umfaßt: a) Erfassung des Verhaltens
eines Fahrzeugaufbaus und Ausgabe eines der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse relativ zur Fahrzeugka
rosserie entsprechenden Signals; b) Errechnen einer der
Größe und Richtung des aus Schritt a) abgeleiteten Signals
entsprechenden Dämpfungskraft in Ansprechung auf dieses und
Ausgabe eines für die errechnete Dämpfungskraft repräsen
tativen Steuersignals; c) Betätigung eines im Stoßdämpfer
installierten Ventilkörpers in Ansprechung auf dieses aus
Schritt b) anfallende Steuersignal dergestalt, daß der Ven
tilkörper aus einer Ausgangsstellung über einen Winkel hin
weg in eine Zielposition gedreht wird, die der Größe und
Richtung des von Schritt b) her anfallenden Steuersignals
entspricht; d) Erzeugen einer Ziel-Dämpfungskraft in zumin
dest der Aus- oder der Einfederungsphase entsprechend der
Zielposition, in welche der Ventilkörper gedreht wurde und
je nachdem, ob die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der
Bewegungsrichtung der Kolbenanordnung im Ventilkörper des
Stoßdämpfers in der Aus- oder der Einfederungsphase erzeugt
wird; e) Einstellen positiver und negativer Totzonen-
Schwellenwerte zwecks Bildung einer Totzone, innerhalb wel
cher gemäß Schritt b) keine Ausgabe des Steuersignals in
Schritt c) in Abhängigkeit von der Größe und Richtung des
Ausgangssignals aus Schritt a) erfolgt, so daß der Ventil
körper keine Drehung aus seiner neutralen Stellung heraus
erfährt und jede der vom Stoßdämpfer in sowohl der Aus- als
auch der Einfederungsphase ausgehenden Dämpfungskräfte der
jeweils kleinsten Dämpfungskraft entspricht; f) Einstellen
positiver und negativer oberer und unterer Grenzschwellen
werte für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse,
deren absolute Größen höher liegen als die der positiven
und negativen Totzonen-Schwellenwerte in Schritt c), wobei
die Ausgabe des Steuersignals in Schritt d) in der Weise
erfolgt, daß der Ventilkörper in seine maximale Zielposi
tion gedreht wird zwecks Erzeugung einer maximalen Dämp
fungskraft in entweder der Aus- oder der Einfederungsphase
je nach Richtung des aus Schritt a) anfallenden Ausgangs
signals, wenn dieses Ausgangssignal aus Schritt a) gleich
wird oder größer als der positive oder negative obere oder
untere Grenzschwellenwert der Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse; und g) Reduzieren des Absolutwerts minde
stens des positiven oder des negativen Totzonen-Schwellen
wertes um eine vorgegebene Größe, wenn dieses Signal aus
Schritt a) gleich wird oder größer als der positive oder
negative obere oder untere Grenzschwellenwert der Vertikal
geschwindigkeit der gefederten Masse.
Es bedeuten:
Fig. 1 eine generelle und grundsätzliche konstruktive Dar
stellung einer Vorrichtung zur Steuerung einer zumindest in
einem der Kraftfahrzeug-Stoßdämpfer erzeugten Dämpfungs
kraft gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 2 eine teilweise im Querschnitt gezeichnete Längsan
sicht eines repräsentativen Stoßdämpfers mit zugeordnetem
Schrittschaltmotor, auf den die vorliegende Erfindung an
wendbar ist;
Fig. 3 eine teilweise im Querschnitt gezeichnete Vorderan
sicht eines Dämpfungskraft-Einstellmechanismus des in der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 eingesetzten repräsen
tativen Stoßdämpfers, bei dem im Falle von Aufwärtsbewegun
gen des Fahrzeugaufbaus die jeweils maximale Dämpfungskraft
erzeugt wird;
Fig. 4A und 4B im größeren Maßstab gezeichnete Quer
schnittsansichten, welche den Dämpfungskraft-Einstellmecha
nismus bei Aufwärtsbewegungen der Fahrzeugkarosserie in ei
nem mittleren Dämpfungskraftzustand darstellen, wobei Fig.
4A den Arbeitsfluid-Strömungsweg in der Ein- und Fig. 4B
denselben in der Ausfederungsphase zeigen;
Fig. 5A und 5B im größeren Maßstab gezeichnete Quer
schnittsansichten, die jeweils den Dämpfungskraft-Einstell
mechanismus bei nicht stattfindender Verschiebung bzw. Bewe
gung des Fahrzeugaufbaus darstellen, wobei Fig. 5A den Ar
beitsfluid-Strömungsweg in der Ein- und Fig. 5B denselben
in der Ausfederungsphase zeigen;
Fig. 6A und 6B im größeren Maßstab gezeichnete Quer
schnittsansichten, die jeweils den Dämpfungskraft-Einstell
mechanismus im Zustand maximaler Dämpfungskraft bei Abwärts
bewegungen des Fahrzeugaufbaus darstellen, wobei Fig. 6A
den Arbeitsfluid-Strömungsweg in der Ein- und Fig. 6B den
selben in der Ausfederungsphase zeigen;
Fig. 7 eine erläuternde Darstellung von Dämpfungskraftkur
ven des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Stoßdämpfers
bezogen auf die Stellung seines Ventilkörpers;
Fig. 8 eine Schaltungsanordnung eines Steuergeräts, von
Sensoren zur Erfassung von Vertikalbeschleunigungen sowie
Schrittschaltmotoren in der beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Kurvenbild, das die Zunahme einer durch den
Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft erzielten Ein
bzw. Ausgangsschwingung zeigt;
Fig. 10 ein Kurvenbild, aus dem die Stellung des Ventilkör
pers eines repräsentativen Stoßdämpfers bezogen auf die
Vertikalgeschwindigkeit einer gefederten Masse hervorgeht;
Fig. 11A, 11B und 11C Ansichten, aus denen die Grunddämpf
wirkungen entsprechend der die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse gegenüber der Dämpfungskraft darstellenden
Kurve ersichtlich sind;
Fig. 12 ein Kurvenbild, das die Stellung des Ventilkörpers
des in Fig. 1 und 2 dargestellten repräsentativen Stoß
dämpfers mit Bezug auf die Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse zeigt;
Fig. 13A, 13B und 13C Ansichten, aus denen die Dämpfwirkun
gen entsprechend der die Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse gegenüber der Dämpfungskraft darstellenden
Kurve in Verbindung mit der Einstellposition gemäß Fig. 12
hervorgehen;
Fig. 14A und 14B Flußdiagramme, die den Ablauf des in der
beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dämp
fungskraft-Steuereinrichtung stattfindenden Rechenprozesses
verdeutlichen; und
Fig. 15A bis 15E Ansichten, welche die Dämpfungsablauf
serien mittels der Rechenprozesse (Dämpfungssteuerroutine)
aus Fig. 14A und 14B aufzeigen.
Zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend auf die Zeichnungen Bezug genommen.
Vor der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der Dämpfungs
kraft eines KFZ-Stoßdämpfers sei zunächst als Vergleichs
beispiel der Offenbarungsgehalt der am 24. Dez. 1993 einge
reichten Japan-Patentanmeldung Nr. Heisei 5-328426 erläu
tert.
Das in dieser Japanischen Patentanmeldung offenbarte Auf
hängungssteuersystem weist einen Stoßdämpfer mit variabler
Dämpfungskraft auf, der nachfolgend kurz beschrieben werden
soll.
Zwischen einem im Innern eines jeden Stoßdämpfers und einem
im Innern des Kolbens ausgebildeten Ventilkörper befinden
sich mindestens je ein Fluidströmungskanal für die Ein- und
die Ausfederungsphase, wobei die beiden Strömungskanäle mit
tels eines Teller- oder Vorschaltventils automatisch geöff
net und geschlossen werden. Wird durch Betätigen eines
Stellglieds eine Drehung bzw. Bewegung dieses Ventilkörpers
relativ zum Kolben bewirkt, so erfolgt eine entsprechende
Veränderung des Öffnungsquerschnitts zwischen Kolben und
Ventilkörper für jeden Fluidströmungskanal, der als ver
stellbare Blende dient. Damit wird der Drosselzustand dieser
variablen Blende (der durch den Fluidströmungswiderstand
angezeigt ist und gleichzeitig einem Dämpfungskoeffizienten
der über den Stoßdämpfer variabel zu steuernden Dämpfungs
kraft entspricht) entsprechend einer Steuerung der Regelgröße
für das Stellglied verändert dergestalt, daß die
Dämpfungskraft entweder in der Ausfederungsphase, in welcher
der Kolben nach oben fährt, oder in der Einfederungsphase
mit nach unten fahrendem Kolben unabhängig und kontinuier
lich variiert werden kann.
Man beachte, daß in diesem Vergleichsbeispiel die Dämp
fungskraft in der Einfederungsphase bei in der Ausfederungs
phase relativ harter Dämpfung (hoher Dämpfungskraft) niedrig
ist (weiche Dämpfung), während sich in der Ausfederungsphase
die niedrige Dämpfungskraft (weiche Dämpfung) einstellt,
wenn die Dämpfungskraft in der Einfederungsphase relativ
hoch (harte Dämpfwirkung) ist. Dies ist an sich allgemein
genau so wie im Falle der in der Beschreibung des Standes
der Technik erwähnten drei festen Positionen. Im vorliegen
den Vergleichsbeispiel ist jedoch entweder in der Aus- oder
der Einfederungsphase eine kontinuierliche Änderung der auf
den hohen Wert eingestellten Dämpfungskraft möglich. Weiter
wird als Stellglied speziell ein Schrittschaltmotor einge
setzt. Als Regelgröße wie vorbeschrieben wird ein Drehwin
kel des Schrittschaltmotors, d. h. die Anzahl der Schritte
(genauer gesagt die Anzahl der Impulse eines dem Schritt
schaltmotor beaufschlagten Steuersignals) benutzt. Anders
ausgedrückt weist die Dämpfungskraft (= Dämpfungskoeffizi
ent) zumindest auf ihrer Hochseite ein gleichförmiges Ver
hältnis zu einem relativen Drehwinkel des Ventilkörpers mit
linearem Verhältnis zum Drehwinkel des Schrittschaltmotors
auf (Drehstellung des Ventilkörpers mit linearem Verhältnis
zum Drehwinkel des Schrittschaltmotors).
In dem Aufhängungssteuersystem gemäß der vorerwähnten Japan-Patentanmeldung
mit einem Stoßdämpfer, dessen Dämpfungs
kraft kontinuierlich variierbar ist, wird die Vertikalge
schwindigkeit einer gefederten Masse (Fahrzeugkarosserie)
berechnet oder gemessen, um auf direktem Wege die Bedingun
gen im Fahrzeugaufbau gemäß der Karnopp-Regel erfassen zu
können, wird die Dämpfungskraft der Ausfederungsphase mit im
positiven Bereich ansteigender Vertikalbewegung der gefeder
ten Masse erhöht (der Fahrzeugaufbau geht über seine normale
Höhenlage hinaus nach oben) und die Dämpfungskraft der Ein
federungsphase bei im negativen Bereich abnehmender Verti
kalgeschwindigkeit der gefederten Masse größer (der Fahr
zeugaufbau sinkt über seine normale Höhenlage hinaus ab).
Natürlich besteht die Möglichkeit einer genaueren Steuerung
der Dämpfungskraft (besser gesagt der Dämpfungskraftkoeffi
zienten in der Aus- und Einfederungsphase, d. h. der Öff
nungsquerschnitte der variablen Blenden sowie der Anzeige
der jeweiligen Position, in welche der Ventilkörper gedreht
ist) des variablen Stoßdämpfers über die jeweilige Änderung
der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse. Da jedoch
die Dämpfungskraft im Hinblick auf die von der Fahrbahn ein
geleitete Hochfrequenzschwingung empfindlich erhöht wird,
vermittelt im Falle dieses Vergleichsbeispiels der Stoß
dämpfer dem Fahrzeuginsassen das unangenehme Gefühl, sich in
einem federsteifen Fahrzeug zu befinden, und dürfte infolge
häufiger Positionswechsel das Stellglied einem vorzeitigen
Verschleiß unterworfen sein.
Zur Sicherstellung eines störungsfreien Fahrverhaltens wird
die Dämpfungskraft in dem Bereich, in dem die Änderung der
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse langsam er
folgt, auf den niedrigstmöglichen Wert eingestellt und für
die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse eine Tot
zone eingerichtet, in der keine variable Steuerung der Dämp
fungskraft stattfindet, so daß das vorbeschriebene unange
nehme Gefühl sowie ein frühzeitiger Verschleiß des Stell
glieds verhindert werden können.
Wird aber eine solche Totzone bei einer eingestellten nied
rigen Dämpfungskraft eingerichtet, so wird die Zeitspanne,
während der die Dämpfungskraft gering ist, länger als die
Zeit, während welcher die Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse in die Totzone fällt, und dies im Sinne eines
solchen zeitlichen Ablaufs, daß die Vertikalgeschwindigkeit
einer gefederten Masse mit großer Schwingungsbreite so in
Schwingung versetzt wird, daß ein wiederholter Übergang von
der Aus- zur Einfederungsseite und umgekehrt erfolgt. Diese
verlängerte Zeitspanne wirkt sich dahingehend aus, daß die
in den Fahrzeugaufbau eingeleitete Schwingung nicht gedämpft
und konvergiert wird, sondern vielmehr im Fahrzeugaufbau
verbleibt und dem Fahrzeuginsassen das weitere unangenehme
Gefühl vermittelt, er sitze in einem schwankenden und zu
weich abgefederten Fahrzeug (Gefühl des Schwimmens).
Zur Lösung nur des vorbeschriebenen Problems beispielsweise
mit Hilfe vorher auf niedrige Werte eingestellter und die
Totzone bildender oberer und unterer Schwellenwerte kann die
Dämpfungskraft entweder der Aus- oder der Einfederungsphase
selbst bei Einleitung kleinster Karosserieschwingungen auf
den größtmöglichen Wert eingestellt und der Zunahmefaktor
des gesamten Aufhängungssteuersystems vergrößert werden.
Wird jedoch dieser Zunahmefaktor unabhängig von der Stärke
der Karosserieschwingungen gleichförmig erhöht, so wird an
dererseits die vom Stoßdämpfer abgegebene Dämpfungskraft zu
groß für das Auftreten einer hochfrequenten Eingangsschwin
gung von geringer Schwingungsbreite, so daß dem Fahrzeug
insassen das weitere unangenehme Gefühl vermittelt wird, er
säße in einem zu stark gefederten (starren) und auf einer
unebenen Fahrbahn sich bewegenden Fahrzeug, und dies beson
ders dann, wenn das Fahrzeug mit mittleren bis hoher Ge
schwindigkeit fährt.
Somit ist das vorbeschriebene Problem durch die vorliegende
Erfindung gelöst.
Fig. 1 zeigt die generelle konstruktive Gestaltung einer
Vorrichtung zur Steuerung einer in einer bevorzugten erfin
dungsgemäßen Ausführungsform eines KFZ-Stoßdämpfers er
zeugten Dämpfungskraft.
In Fig. 1 bezeichnen die Bezugsziffern 1FL das vordere lin
ke, 1FR das vordere rechte, 1RL das hintere linke und 1RR
das hintere rechte Straßenrad. Die Fahrzeugkarosserie trägt
die Bezugsziffer 2. Jeder der Stoßdämpfer mit variabler
Dämpfungskraft 3FL bis 3RR ist zwischen jedem der entspre
chenden Straßenräder 1FL bis 1RR und der Karosserie 2 ange
ordnet. Jeder Schrittschaltmotor 41FL bis 41RR zur Änderung
der von den einzelnen Stoßdämpfern 3FL bis 3RR ausgeübten
Dämpfungskraft wird wie an anderer Stelle beschrieben über
ein von einem Steuergerät 4 erzeugtes und ausgebenes Signal
gesteuert.
Die Fig. 2, 3, 4A, 4B, 5a; 5B, 6A und 6B zeigen den kon
struktiven Aufbau einer repräsentativen Ausführungsform ei
nes der Stoßdämpfer 3FL bis 3RR mit variabler Dämpfungs
kraft.
Wie typischerweise aus Fig. 2 ersichtlich, ist jeder Stoß
dämpfer 3FL bis 3RR mit variabler Dämpfungskraft in Form
eines gasgefüllten Federbein-Doppelrohrdämpfers vorgesehen
mit von einer äußeren Wandung 5 und einer inneren Wandung 6
gebildeten zylindrischen Rohren 7, wobei die innere Wandung
6 mit einer Kolbenanordnung 8 zusammenwirkend obere und
untere Druckkammern 9U und 9L bildet und die Kolbenanordnung
8 in gleitendem Kontakt mit der inneren Wandung 6 steht.
Wie besonders aus Fig. 3 bis 6B ersichtlich, umfaßt die
Kolbenanordnung 8 einen zylindrischen unteren Kolbenkörper
11, dessen äußere Umfangsfläche ein in gleitendem Kontakt
mit der inneren Wandung 6 stehendes und auf seiner inneren
Umfangsfläche mit einer zentralen Öffnung 10 versehenes aufgepreßtes
Dichtelement 9 aufweist, und einen oberen Kolben
körper 12, der im Bereich der mittleren Öffnung 10 in den
unteren Kolbenkörper 11 eingepaßt ist.
Weiter weist der obere Kolbenkörper 11 auf einen senkrecht
durch den unteren Kolbenkörper 11 verlaufenden Arbeitsfluid-
Strömungskanal 13 für die Ausfederungsphase; einen Arbeits
fluid-Strömungskanal 14 für die Einfederungsphase in Form
einer Öffnung 14a, deren Durchmesser größer ist als der des
Arbeitsfluid-Strömungskanals 13 der Ausfederungsphase und
die von einer oberen Fläche ausgehend sich zum untersten En
de des Dichtelements 9 erstreckt, und eine weitere Öffnung
14b mit Verlauf von der äußeren Umfangsfläche des zylindri
schen Körpers 11 zum unteren Ende des Öffnungsbereichs 14a;
kreisförmige umlaufende Nuten 15U und 15L an den oberen und
unteren Öffnungsenden der zentralen Öffnung 10; eine Längs
nut 16 auf dem unteren Ende des unteren Kolbenkörpers 11,
die mit der kreisförmigen umlaufenden Nut 15U und dem Hy
draulikfluidkanal 13 in Verbindung steht; sowie eine weitere
Längsnut 17 am unteren Ende des unteren Kolbenkörpers 11,
die mit der kreisförmigen umlaufenden Nut 15L verbunden ist.
Ein Tellerventil 18 für die Ausfederungsphase dient (und
wird benutzt) zum Verschließen der Unterseite des Arbeits
fluid-Strömungskanals 13 der Ausfederungsphase sowie der
Längsnut 17, und ein Tellerventil 19 für die Einfederungs
phase zum Verschließen des oberen Endes des Arbeitsfluid-
Strömungskanals 14.
Weiterhin weist der obere Kolbenkörper 12 auf einen in die
zentrale Öffnung 10 des unteren Kolbenkörpers 11 eingesetz
ten Achsabschnitt 21 geringeren Durchmessers sowie einen
dickeren Achsabschnitt 22, dessen Durchmesser kleiner ist
als der Innendurchmesser der inneren Wandung 6 und der ein
teilig ausgebildet ist mit dem oberen Ende des dünneren
Achsabschnitts 21. Eine Durchgangsöffnung 23 in der Mitte
dieser Achsabschnitte 21 und 22 wird gebildet durch einen
von der unteren Endfläche des dünneren Achsabschnitts 21 zu
einem Mittelbereich des dickeren Achsabschnitts 22 verlau
fenden Öffnungsbereich 23a; einen kleineren Öffnungsbereich
23b in Verbindung mit dem oberen Ende des Öffnungsbereichs
23a, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Öffnung 23a;
und einen Öffnungsbereich 23b, der mit dem oberen Ende des
Öffnungsbereichs 23a in Verbindung steht und dessen Durch
messer größer ist als der des Öffnungsbereichs 23a. Durch
gangslochpaare 24a, 24b und 25a, 25b verlaufen an den Stel
len, die den den dünneren Achsabschnitt 21 bildenden kreis
förmigen Nuten 15U und 15L gegenüberliegen, in radialer
Richtung durch die innere Umfangsfläche. Eine mit dem oberen
Ende der Öffnung 23a des dickeren Achsabschnitts 22 in Ver
bindung stehende kreisbogenförmige Nut 26 befindet sich auf
der Oberseite des Öffnungsbereichs 23a. Zusammen mit der
kreisbogenförmigen Nut 26 auf der Oberseite der Öffnung 23a
des mit dieser in Verbindung stehenden Achsabschnitts 22
wird ein L-förmiger Arbeitsfluid-Strömungskanal 27 für die
Einfederungsphase gebildet, der mit der Unterseite der
kreisbogenförmigen Nut 26 verbunden ist. Ein Öffnungsbereich
an der Unterseite des Arbeitsfluid-Strömungskanals 27 der
Einfederungsphase wird mittels des Tellerventils 28 ge
schlossen.
Eine Mutter 29 ist auf das untere Ende des Achsabschnitts 21
kleineren Durchmessers aufgeschraubt, der vom unteren Kol
benkörper 11 aus nach unten vorsteht, wobei dieser dünnere
Achsabschnitt 21 in die zentrale Öffnung 10 des unteren Kol
benkörpers 11 eingelassen ist, so daß der untere und der
obere Kolbenkörper 11, 12 zur Kolbenanordnung 8 zusammenge
schaltet sind.
Ein Ventilkörper 31 von zylindrischer Form ist drehbar in
der Öffnung 23a des oberen Kolbenkörpers 12 angeordnet, wo
bei ein oberer Endbereich dieses Ventilkörpers 31 einen
variablen Drosselabschnitt bildet und verschlossen ist. Der
Ventilkörper 31 ist an einem der kreisbogenförmigen Nut 26
des dickeren Achsabschnitts 22 auf dem oberen Kolbenkörper
12 gegenüberliegenden Punkt mit einer Durchgangsöffnung 32
versehen, die wie aus Fig. 3 ersichtlich an die innere Um
fangsfläche der Nut 26 heranreicht. Gemäß der Darstellung
in den Fig. 4A bis 6B ist eine Verbindungsnut 33 in der
äußeren Umfangsfläche des Ventilkörpers 31 ausgebildet, die
verbunden ist mit dem einen Paar Durchgangslöcher 24a und
24b, die ihrerseits mit dem anderen Paar Durchgangsöffnun
gen 25a und 25b des Achsabschnitt 21 geringeren Durchmessers
des oberen Kolbenkörpers 12 in Verbindung stehen.
Wie aus Fig. 5A und 5B ersichtlich, ist ein in axialer
Richtung zwischen den Durchgangsöffnungen 25a und 25b des
dünneren Achsabschnitts 21 des oberen Kolbenkörpers 12 ver
laufendes Schlitzloch 34 vorgesehen.
Das lagemäßige Verhältnis zwischen der Durchgangsöffnung
32, der Verbindungsnut 33 und dem Schlitzloch 34 ist so ge
wählt, daß die Dämpfungskraftcharakteristik des jeweiligen
Stoßdämpfers 3FR bis 3RR mit Bezug auf einen Drehwinkel des
Ventilkörpers 31 gemäß Fig. 7, nämlich der Schrittwinkel
(Drehwinkel) des Schrittschaltmotors 41FL bis 41RR, erreicht
wird.
Im Einzelnen ist festzustellen, daß beispielsweise bei ei
ner Drehung des Ventilkörpers 31 in die Position A in Fig.
7, welche einen maximalen Drehwinkel im Uhrzeigersinne des
Ventilkörpers 31 ergibt, nur die Durchgangsöffnung 32 wie
aus Fig. 3 ersichtlich mit der kreisbogenförmigen Nut 26 in
Verbindung steht. Damit werden für eine Einfederungsbewe
gung, bei welcher die Kolbenanordnung 8 nach unten fährt,
die in Fig. 3 gestrichelt dargestellten zwei Arbeitsfluid
kanäle C1 und C2 gebildet, wobei der eine Arbeitsfluidkanal
C1 von der unteren Druckkammer 9L über den Arbeitsfluidka
nal 14 der Einfederungsphase (14a und 14b) und über eine
durch das offene Ende dieses Kanals 14 gebildete Blende
sowie das Tellerventil 19 der Einfederungsphase zur oberen
Druckkammer 9U, und der andere Arbeitsfluidkanal C2 von der
unteren Druckkammer 9L über eine innere Umfangsfläche des
Ventilkörpers 31, die Durchgangsöffnung 32, die kreisbogen
förmige Nut 26 und den Arbeitsfluidkanal 27 der Einfede
rungsphase sowie über eine durch das offene Ende dieses
Kanals 27 und das Tellerventil 28 der Einfederungsphase
verlaufen.
Andererseits wird für eine Ausfederungsbewegung der (gemäß
Fig. 3) nach oben fahrenden Kolbenanordnung 8 nur ein in
Fig. 3 gestrichelt dargestellter Arbeitsfluidkanal T1 für
die Ausfederungsphase gebildet, der von der oberen Druck
kammer 9U über die Längsnut 16 sowie den Strömungskanal 13
der Ausfederungsphase über eine durch das offene Ende des
Strömungskanals 18 der Ausfederungsphase gebildete Blende
zur unteren Druckkammer verläuft. Damit wird für die Ausfe
derungsphase eine relativ hohe Dämpfungskraft freigegeben,
die mit zunehmender Geschwindigkeit der Kolbenanordnung eine
abrupte Erhöhung erfährt, und für die Einfederungsphase eine
relativ niedrige Dämpfungskraft, die mit zunehmender Ar
beitsgeschwindigkeit der Kolbenanordnung 8 nur geringfügig
erhöht wird.
Wird der Ventilkörper 31 im Uhrzeigersinne aus der Position
A in Fig. 7 gedreht, so gelangt seine Verbindungsnut 33 in
Verbindung mit den Durchgangsöffnungen 24a und 25a des Achs
abschnitts 21 geringeren Durchmessers dergestalt, daß die
Öffnungsquerschnitte dieser Verbindungsnut 33 zu den Durch
gangsöffnungen 24a und 25a allmählich größer werden. Damit
wird für die Ausfederungsbewegung des Kolbens 8 wie aus der
Fig. 4A ersichtlich ein neuer Arbeitsfluidkanal T2 gebil
det, der parallel zum vorbeschriebenen Arbeitsfluidkanal T1
sowie von der Längsnut 16 über die kreisförmige umlaufende
Nut 16, die kreisförmige umlaufende Nut 15U, die Durchgangs
öffnung 24a, die Verbindungsnut 33, die Durchgangsöffnung
24b, die kreisförmige umlaufenden Nut 15L und die Längsnut
17 über das Tellerventil 18 der Einfederungsphase zur unte
ren Druckkammer 9L verläuft. Damit nimmt wie aus Fig. 7 er
sichtlich bei größer werdenden Öffnungsquerschnitten zwi
schen der Verbindungsnut 33 und den Durchgangsöffnungen 24a
und 24b des dünneren Achsabschnitts 21 der Maximalwert der
Dämpfungskraft allmählich ab. Für die Ausfederungsbewegung
der Kolbenanordnung 8 wird ein Zustand minimaler Dämpfungs
kraft vorgehalten, um die Arbeitsfluidkanäle C1 und C2 wie
aus Fig. 4B ersichtlich erhalten zu können. Aus den Fig.
4A und 4B ergibt sich, daß wie an anderer Stelle noch zu
beschreiben die vorerwähnte Position eine Position A′
zwischen den Positionen A und B ist.
Wird weiterhin der Ventilkörper 31 entgegen dem Uhrzeiger
sinne bis in die Nähe einer Position B in Fig. 7 gedreht,
so gelangen die Durchgangsöffnungen 24b und 25b des Ventil
körpers 31 über das Schlitzloch 34 miteinander in Verbin
dung. Damit wird wie aus Fig. 5B ersichtlich für die Ausfe
derungsbewegung der Arbeitsfluidkanal T3 gebildet, der pa
rallel zu den Strömungskanälen T1 und T2 verläuft und von
der Längsnut 16 über die kreisförmige umlaufende Nut 15U,
die Durchgangsöffnung 24b, das Schlitzloch 34 und die Öff
nung 23a zur unteren Druckkammer 9L hin verläuft. Da sich
die Dämpfungskraft für die Ausfederungsphase im Minimal zu
stand befindet, werden für die Ausfederungsbewegung des Kol
bens 8 zusätzlich zu den vorbeschriebenen Strömungskanälen
C1 und C2 neue Arbeitsfluid-Strömungskanäle C3 und C4 gebil
det, wobei der Kanal C3 von der Öffnung 23a ausgehend über
das Schlitzloch 34, die Durchgangsöffnung 25a und die kreis
förmige umlaufende Nut 15U und der Kanal C4 ausgehend von
der Öffnung 23a über das Schlitzloch 34, die Durchgangsöff
nung 25b, die kreisförmige umlaufende Nut 15L, die Durch
gangsöffnung 24b, die Verbindungsnut 33, die Durchgangsöff
nung 24a und die kreisförmige umlaufende Nut 15U sich bis
zur Längsnut 16 erstreckt.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich, herrscht der Zustand minimaler
Dämpfungskraft vor.
Bei weiterer Drehung des Ventilkörpers aus der Position B
gemäß Fig. 7 entgegen dem Uhrzeigersinne werden die Öff
nungsquerschnitte zwischen dem Schlitzloch 34 und den beiden
Durchgangsöffnungen 245a, 24b verkleinert dergestalt, daß
bei Erreichen des Drehwinkels θB2 der Kanal zwischen den
Durchgangslöchern 24b und 25b und dem Schlitzloch 34 wie aus
Fig. 6B ersichtlich unterbrochen, der Öffnungsquerschnitt
zwischen der Durchgangsöffnung 32 und der kreisbogenförmigen
Nut 26 aber allmählich verkleinert wird, wenn der Drehwinkel
des Ventilkörpers 31 in den Bereich zwischen θB2 und dem
größten Drehwinkel θB entgegen dem Uhrzeigersinne fällt, und
die Arbeitsfluid-Strömungskanäle T1 und T2 zusammen für die
Ausfederungsbewegung des Kolbens 8 hergestellt und vorhanden
sind, so daß der Zustand minimaler Dämpfungskraftbeauf
schlagung vorherrscht. Demgegenüber wird für die Einfede
rungsbewegung der Kolbenanordnung 8 der Öffnungsquerschnitt
zwischen der Durchgangsöffnung 32 und der kreisbogenförmigen
Nut 26 allmählich verringert und damit die Dämpfungskraft
allmählich erhöht. Erreicht der Ventilkörper 31 bei seiner
Drehung die Position C gemäß Fig. 7, so wird der Kanal
zwischen der Durchgangsöffnung 32 und der kreisbogenförmigen
Nut 26 unterbrochen. Für die Einfederungsbewegung der Kol
benanordnung 8 steht als Durchlaß von der unteren Druckkam
mer 9L zur oberen Druckkammer 9U nur der Strömungskanal C1
zur Verfügung, so daß der Stoßdämpfer die für die Einfede
rungsphase erforderliche hohe Dämpfungskraft liefert.
Da die erwähnten Dämpfungskräfte über die jeweiligen Öff
nungsquerschnitte der Blenden- oder Öffnungsbereiche zwi
schen dem Ventilkörper 31 und dem Kolben 8 eingestellt wer
den, erzeugt der Drehwinkel des die jeweilige Drehbewegung
des Ventilkörpers 31 relativ zur Kolbenanordnung 8 bewirken
den Schrittschaltmotors einen Widerstand für den Fluidstrom,
dessen Größe vom Drosselgrad der jeweiligen Blenden abhän
gig ist, d. h. einer Regelgröße für den selektiv einzustel
lenden Dämpfungskoeffizienten, wobei jede Dämpfungskraft
ausgedrückt wird als Dämpfungskraftkoeffizient multipliziert
mit der Kolbengeschwindigkeit.
Es sei angenommen, daß der Drehwinkel des Schrittschaltmo
tors einer Position P entspricht. Die Position P, welche die
maximale Dämpfungskraft für die Ausfederungsphase liefert,
ist die maximale Position PTMAX der Ausfederungsphase und
diejenige Position P, welche die maximale Dämpfungskraft für
die Einfederungsphase bereitstellt, die maximale Position
PCMAX für die Einfederungsphase. Der Einfachheit halber jedoch
sei angenommen, daß die Position P, welche einem Zwischen
wert in einem Einstellbereich bei schwacher Dämpfungskraft
entspricht, in dem die Dämpfungskräfte sowohl für die Aus
als auch die Einfederungsphase auf einen niedrigen Wert ein
gestellt sind, gleich "0" ist. Die Positionsänderung in
Richtung auf eine höhere Dämpfungskraft für die Ausfede
rungsphase sei als positiv und die in Richtung auf eine hö
here Dämpfungskraft für die Einfederungsphase als negativ
angenommen. In diesem Falle wird die maximale Position PTMAX
für die Ausfederungsphase einfach als PMAX mit dem Plus-Zei
chen und die maximale Position PCMAX für die Einfederungsphase
einfach als PMAX mit dem Minus-Zeichen ausgedrückt. Man beach
te jedoch, daß die Absolutwerte |PMAX| der entsprechenden
maximalen Positionen (PTMAX und PCMAX) nicht immer gleich sind.
Der Bereich vom negativen Schwellenwert PT1 bis zum negati
ven Schwellenwert PC1 über die Position "0" eines vollen
Dämpfungskraft-Steuerbereichs vom Negativwert der maximalen
Position für die Einfederungsphase (-PMAX) bis zum Positivwert
der maximalen Position für die Ausfederungsphase (+PMAX) steht
für die niedrige Dämpfungskraft der Ausfederungsphase D/FT0
sowie die niedrige Dämpfungskraft der Einfederungsphase D/FC0
und bildet den weichen Bereich, in dem über die an anderer
Stelle noch zu beschreibenden arithmetisch-logischen Prozeßabläufe
des Steuergeräts 4 ein störungsfreies Fahrver
halten des Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit erreicht
wird, wobei dieser weiche Bereich einfach als S-S-Bereich
bezeichnet wird. Ein Bereich mit positiv großer Position P,
nämlich ein Bereich, in dem die Position P vom positiven
Schwellenwert PT1 bis zur positiven maximalen Position PMAX
der Ausfederungsphase reicht, ergibt einen Steuerbereich der
Ausfederungsphase, in dem die Dämpfungskraft für die Ausfe
derung höher (größer) eingestellt ist (nachfolgend einfach
H-S-Bereich genannt).
Ein bei einem negativen Schwellenwert PC1 des S-S-Bereichs
beginnender und bis zur negativen maximalen Position der
Einfederungsphase (-PMAX) gehender Bereich mit großer nega
tiver Position P ergibt einen Steuerbereich der Einfede
rungsphase, in dem die Dämpfungskraft für die Einfederung
höher (größer) eingestellt ist (nachfolgend einfach S-H-
Bereich genannt). Damit wird der positive Schwellenwert PT1
dargestellt durch den positiven niedrigen Dämpfungs
kraft-Schwellenwert und der negative Schwellenwert PC1 durch
den negativen niedrigen Dämpfungskraft-Schwellenwert.
Andererseits ist eine zylindrische Kolbenstange 35 in die
Öffnung 23c des oberen Kolbenkörpers 12 eingesetzt, wobei
wie aus Fig. 2 ersichtlich das obere Ende derselben von den
zylindrischen Rohren 7 nach oben geführt und in einer Konso
le 37 befestigt ist, die ihrerseits mittels Mutter 39 und
Gummibuchsen 38U und 38L an einem Karosserieglied (gefeder
ten Massenelement) 36 angebracht ist. Eine Drehachse 41a des
jeweiligen Schrittschaltmotors 41FL bis 41RR verläuft nach
unten und ist am oberen Ende der Kolbenstange 35 befestigt,
so daß wie an anderer Stelle noch zu beschreiben die Dreh
achse 41a und der Ventilkörper 31 über eine lose in diesen
Körper 31 und den Kolben 8 eingesteckte Verbindungsstange 42
gekoppelt sind. Die Bezugsziffer 43 bezeichnet einen Stoß
fänger aus Gummi. Das untere Ende des zylindrischen Rohrs
ist mit einem (nicht dargestellten) Straßenradglied (unge
federten Massenelement) verbunden.
Wie nunmehr aus Fig. 8 ersichtlich, ist das Steuergerät 4
mit vier Sensoren 51FL, 51FR, 51RL und 51RR zur Erfassung
der Vertikalbeschleunigung (G) der gefederten Masse verbun
den, die in den entsprechenden Straßenrad-Einbaustellen der
Karosserie angeordnet sind, wobei jeder Vertikalbeschleuni
gungssensor die jeweilige Vertikalbeschleunigung erfaßt und
entsprechende (indikative) analoge Spannungswerte X2FL bis X2RR
erzeugt und ausgibt. Die Analogwerte der ausgegebenen indi
kativen Signale für die Vertikalbeschleunigung der gefeder
ten Masse sind positiv, wenn der Fahrzeugaufbau nach oben
und negativ, wenn die Karosserie nach unten geht. Die
Schrittschaltmotore 41FL bis 41RR sind an die Ausgangsseite
des Steuergeräts 4 so angeschaltet, daß die Dämpfungskräfte
der jeweiligen variablen Stoßdämpfer 3FL bis 3RR (genauer
gesagt die Dämpfungskraftkoeffizienten) gesteuert werden.
Das Steuergerät 4 weist auf einen Mikrocomputer 56, der ver
sehen ist mit einer Eingangs-Schnittstellenschaltung 56a;
einer Ausgangs-Schnittstellenschaltung 56b; einem arithme
tisch-logischen Rechenwerk 56c (bzw. einer CPU = Zentralein
heit oder einem Mikroprozessor, nachfolgend CPU genannt);
einer Speichereinheit 56d; vier A/D-Wandlern (Analog-Digi
tal-Umsetzern) 57FL bis 57RR, welche die Vertikalbeschleu
nigungswerte der gefederten Masse X2FL bis X2RR aus den Senso
ren zur Erfassung der Vertikalbeschleunigung der gefederten
Masse 51FL bis 51RR in Digitalwerte umsetzen, so daß digi
tale Ausgangswerte in die Eingangs-Schnittstellenschaltung
56a gegeben werden; und Motorantriebsschaltungen 59RL bis
59RR zum Antrieb der jeweiligen Schrittschaltmotore 41FL bis
41RR, welche Schrittsteuersignale von der Ausgangs-Schnitt
stellenschaltung 56b für die entsprechenden Schrittschalt
motore 41FL bis 41RR empfangen und die umgesetzten Schritt
impulse an die jeweiligen Schrittschaltmotore 41FL bis 41RR
ausgeben. Man beachte, daß jede der Motorantriebsschaltun
gen 59FR bis 59RR die Drehung des Ventilkörpers 31 des je
weiligen mechanisch angeschlossenen Stoßdämpfers 41FR bis
41RR bewirkt.
Die CPU 56c des Mikrocomputers 56 integriert die entspre
chenden erfaßten Eingangs-Karosserie-Vertikalbeschleuni
gungswerte X2FL bis X2RR über eine vorgegebene Reihe von Bear
beitungsgängen zur Berechnung dieser Größen (nachfolgend
bezeichnet als Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten
Masse). Anschließend errechnet die CPU 56c einen Ziel-Dreh
winkel für jeden der Schrittschaltmotore 41FL bis 41RR, der
den Dämpfungskraftkoeffizienten des jeweiligen Stoßdämpfers
3FL bis 3RR, d. h. die Ziel-Position Pn des Ventilkörpers 31,
bestimmt zwecks Beistellung der Dämpfungskräfte D/F entspre
chend den jeweiligen Vertikalgeschwindigkeiten X2FL′ bis X2RR′
der gefederten Masse, bei denen es sich um die entsprechen
den Vertikalgeschwindigkeiten X2FL′ bis X2RR′ unter Ausschluß
eines Totzonenbereichs zwischen den nahe den Nullwerten der
entsprechenden Vertikalgeschwindigkeiten X2FL′ bis X2RR′ der
gefederten Masse eingestellten Totzonen-Schwellenwerten
(-X₂i0′) bis X2i0 (i = FL, FR, RL oder RR) handelt.
Ist dagegen jede der entsprechenden Vertikalgeschwindigkei
ten X2FL′ bis X2RR′ gleich oder größer als ein auf die Verti
kalgeschwindigkeit der gefederten Masse bezogener vorgegebe
ner positiver oberer Grenzschwellenwert bzw. gleich oder ne
gativ kleiner als ein vorgegebener negativer unterer Grenz
schwellenwert (-X2i 1′) so setzt die CPU 56c die entsprechen
den Totzonen-Schwellenwerte (-X2i 0′) und X2in′ auf Größen, die
um einen vorgegebenen Betrag (hier |±X2RR′|) als Absolutwerte
kleiner sind, wobei jede der Vertikalgeschwindigkeiten X2FL′
bis X2RR′ der gefederten Masse einen Nullpunkt einige Male,
d. h. entsprechend jeweils vorgegebenen Zählwerten CNT₀, über
quert (und positiv oder negativ wird). Die CPU 56c errechnet
die Zielposition PD des Ventilkörpers 31 eines jeden Stoß
dämpfers 3FL bis 3RR auf der Grundlage einer jeden der Ver
tikalgeschwindigkeiten X2FL′ bis X2RR′ der gefederten Masse mit
Ausnahme der durch die Einstellung der vorerwähnten Absolut
werte der beiden oberen und unteren Schwellenwerte eingeeng
ten Totzone und errechnet einen Differenzwert zwischen jeder
der Zielpositionen PD und den aktuellen Positionen PA und
gibt somit die Schritt-Regelgröße entsprechend dem jeweili
gen Differenzwert an die betreffende Motorantriebsschaltung
59FL bis 59RR. Die Drehwinkel der Schrittschaltmotore 41FL
bis 41RR, d. h. die Dämpfungskräfte (= Dämpfungskoeffizien
ten) der jeweiligen Stoßdämpfer 3FL bis 3RR werden rückfüh
rungslos gesteuert.
Die Speichereinheit 56d dient der Vorabspeicherung der für
den arithmetisch-logischen Prozeß des Rechenwerks 56c er
forderlichen Programme sowie der sequentiellen Speicherung
der in den jeweiligen Abläufen erforderlichen Daten und an
gefallenen Rechenergebnisse.
Man beachte, daß die Speichereinheit 56d im allgemeinen ei
nen Direktzugriffspeicher (RAM) und einen Nur-Lese-Speicher
(ROM) aufweist.
Es folgt eine Beschreibung des grundsätzlichen Funktionsab
laufs bei der Steuerung der Dämpfungskraft der variablen
Stoßdämpfer 3FL bis 3RR in einer Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Zunächst ergibt sich beim Einsatz variabler Stoßdämpfer mit
den Dämpfungskraftcharakteristiken gemäß Fig. 9 die ent
sprechende Zunahmekurve der aktuellen Ausgangsschwingungen
des Fahrzeugaufbaus gegenüber den auf die Karosserie wirken
den Eingangsschwingungen. Man beachte, daß eine Querachse
die Eingangs-Schwingungsfrequenz (Hz), d. h. eine Frequenz
der repräsentativen Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse, bezeichnet.
Von den in die Fahrzeugkarosserie gehenden Eingangsschwin
gungen sollen relativ schnelle und starke Karosserieschwin
gungen, d. h. nach oben und unten gerichtete Schwingungen der
gefederten Masse im Mittel- und Hochfrequenzbandbereich,
aktiv gedämpft werden, da diese zu einem gestörten Fahrver
halten führen. Da andererseits relativ langsame und schwache
Schwingungen des Fahrzeugaufbaus, d. h. Schwingungen der Ka
rosserie im Niedrigfrequenzbandbereich, dem Fahrzeuginsassen
ein Schweregefühl vermitteln, als säße er in einem schwer
fälligen Fahrzeug, sollte erwogen werden, solche Karosserie-
Schwingungen soweit abzudämpfen, daß Instabilitäten oder
Schwankungen nicht auftreten.
Im Rahmen des vorbeschriebenen Dämpfungsprinzips sei eine
Schwingung angenommen, die über die Fahrbahn in den Fahr
zeugaufbau eingetragen wird, d. h. die Vertikalschwingung der
ungefederten Masse. Diese Vertikalschwingung der ungefeder
ten Masse im Mittel- bzw. Hochfrequenzbandbereich bewirkt
eine Reduzierung des Dämpfungskraftkoeffizienten in dem
jeweiligen Stoßdämpfer 3FL bis 3RR, während andererseits
bei der Vertikalschwingung der ungefederten Masse im Nieder
frequenzbandbereich ein Gefälle bei niedriger Vertikalge
schwindigkeit der ungefederten Masse zu beobachten ist, so
daß der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers eine Erhö
hung erfährt, was bedeutet, daß die Dämpfungskraft aus der
Zunahme sowohl der Vertikalgeschwindigkeit als auch des
Dämpfungskoeffizienten resultiert. Damit ist eine gesicherte
Abdämpfung der Vertikalschwingungen der gefederten Masse,
die über die Fahrbahndecke eingetragen werden, wünschens
wert. In einem Karosserie-Eingangs-/Ausgangsschwingungssy
stem mit einem zwischengeschaltetem Steuersystem, das mit
Stoßdämpfern mit variabler Dämpfungskraft zusammenwirkt,
wird im Niederfrequenzband für die Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse eine Resonanzfrequenz der Karosserie
(gefederten Masse) eingestellt und die jeweilige Zunahme
dieser Resonanzfrequenz von dem durch die gestrichelte Linie
in Fig. 9 dargestellten Zustand soweit reduziert, bis sich
der Zustand entsprechend der durchgezogenen Linie dieser
Figur ergibt. Damit wird die Zunahme der Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse im Mittel- bzw. Hochfrequenz
bandbereich, die aktiv abzudämpfen ist, weiter in negativer
Richtung reduziert (erhöhter Absolutwert), so daß der Fahr
komfort verbessert und das durch die Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse im Niederfrequenzbandbereich bedingte
Schweregefühl durch Änderung der instabilen in eine stabile
Schwingung ausgeschaltet wird. Um dies mit der von jedem der
Stoßdämpfer 3FL bis 3RR ausgeübten Dämpfungskraft, d. h. der
Charakteristik der jeweiligen Dämpfungskraftkoeffizienten,
erreichen zu können, ist ein hinsichtlich der Eingangs
schwingung der ungefederten Masse im Niederfrequenzband
bereich wie vorbeschrieben ausreichend großer (hoher) Dämp
fungskraftkoeffizient einzustellen und ist es weiterhin
wichtig, daß ein im Hinblick auf die Eingangsschwingung der
ungefederten Masse im Mittel- bzw. Hochfrequenzbandbereich
ausreichend kleiner (niedriger) Dämpfungskraftkoeffizient
eingestellt werden kann.
Kurz gesagt werden die Vorbedingungen für die vorbeschriebe
ne Karnopp-Regel in einem so beschaffenen Karosserie-Ein
gangs-/Ausgangsschwingungs- bzw. dessen Steuersystem dadurch
geschaffen, daß die Zielposition PD beispielsweise mit einer
Proportional konstanten K bezüglich der Karosserie-Eingangs
schwingung, d. h. der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse X2i′ (i = FL, FR, RL oder RR), gemäß der gestrichelten
Linie in Fig. 10 linear eingestellt. In dem Falle jedoch,
da eine geringe Eingangsschwingung bei Fortbewegung des
Fahrzeugs auf einer günstig ebenen Fahrbahn, d. h. unter sol
chen Fahrbedingungen auftritt, bei denen eine variable Steu
erung der in jedem Stoßdämpfer erzeugten Dämpfungskraft
nicht erforderlich ist, ergibt sich eine Energieverschwen
dung insofern, als selbst dann jeder Schrittschaltmotor ge
dreht bzw. die Halteposition des Ventilkörpers verändert
wird, wenn eine schwache Eingangsschwingung keine wesentli
che Veränderung der Dämpfungskraft innerhalb des weichen Be
reichs (S-S-Bereich) mit sich bringt. Darüberhinaus ergeben
sich durch die Umdrehungen der Schrittschaltmotore bedingt
Geräuschprobleme.
Unter diesem Aspekt wird die Totzone für die Eingangsschwin
gung, d. h. die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
X2i′, eingestellt, wobei die Totzone definiert ist als ein Be
reich, der vom positiven Totzonen-Schwellenwert X2i0′ bis zum
negativen Totzonen-Schwellenwert (-X₂i0′) geht. Fällt die Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ in den Totzo
nenbereich, so wird die Zielposition PD auf "0" gesetzt, da
gegen im anderen Falle mit der Proportional konstanten K zu
sammen mit der Zunahme der Vertikalgeschwindigkeit der ge
federten Masse X2i′ linear vergrößert.
Es gilt als vorausgesetzt, daß die das Verhältnis der Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse zur Zielposition
ausweisende Kurve gemäß Fig. 10 in Form einer Steuerkarte
vorgesehen ist.
In diesem Zusammenhang sei angenommen, daß es sich bei der
der Zielposition PD entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse X2i′ um die maximale Vertikalgeschwin
digkeit der Ausfederungsphase X2iMAX′ handelt. Fällt diese also
in den Bereich gleich oder größer als die maximale Verti
kalgeschwindigkeit der gefederten Masse P2iMAX der Ausfede
rungsphase, so ist die Zielposition PD auf die Maximal-Posi
tion der Ausfederungsphase PMAX fixiert. Ergibt andererseits
die Zielposition PD die maximale Position der Einfederungs
phase (-PMAX), so gilt die der Zielposition PD entsprechende
Vertikalgeschwindigkeit X2i′ als maximale Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse der Einfederungsphase (-X2i MAX)
Hier ist die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ auf die maximale
Position der Einfederungsphase (-PMAX) fixiert, wenn die
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ in einen
Bereich fällt, der gleich ist oder negativ kleiner (größerer
Absolutwert).
Weiter sei angenommen, daß die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′ ein positiver Vertikalgeschwindigkeits-
Schwellenwert X2i′ für schwache Dämpfung ist, wenn die Ziel
position PD den positiven schwach dämpfenden Schwellenwert PT1
ergibt, und ein negativer Vertikalgeschwindigkeits-Schwel
lenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung, wenn die Zielposition
PD den negativen schwach dämpfenden Schwellenwert PC1 ergibt.
Wie vorbeschrieben, wird der Gradient K der Zielposition PD
im Kurvenbild bezüglich der Vertikalgeschwindigkeit der ge
federten Masse X2i′ im Bereich vom positiven Totzonen-Schwel
lenwert X2i 0′ bis zur maximalen Vertikalgeschwindigkeit X2i′ MAX
für die Ausfederungsphase durch die nachstehende Gleichung
(1) ausgewiesen, wobei die Zielposition PD in diesem Falle
in der folgenden Gleichung (2) unter Heranziehung der
Proportional-Konstanten α₂ für die Zielposition der Ausfede
rungsphase ausgedrückt wird:
K = PMAX/(X₂i′MAX - X2i0′) (1)
PD = α₂·PMAX = {(X2i′ - X2i 0′)/(X2i′MAX - X2i0′)} · PMAX (2)
Andererseits wird der Gradient K der Zielposition PD im Kur
venbild bezüglich der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse X2i′ im Bereich vom negativen Totzonen-Schwellenwert
(-X2i 0′) bis zur maximalen Vertikalgeschwindigkeit (-X₂i′MAX)
für die Einfederungsphase durch die nachstehende Gleichung
(3) ausgewiesen, wobei die Zielposition PD in diesem Falle in
der folgenden Gleichung (4) unter Heranziehung der Propor
tional-Konstanten (des Koeffizienten) α₁ für die Zielposition
der Einfederungsphase ausgedrückt wird:
K = (-PMAX)/{(-X2i′MAX - (X2i 0′)} (3)
PD = α₁ · (-PMAX) = [{(X2i′ - (-X2i0′)}/{-X2iMAX - (-X2i0′)}] · (-PMAX) (4)
Bei linearer Einstellung der Position P für die Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse X2i′ ohne die Totzone wie
vorbeschrieben ergibt sich die Dämpfungskraftcharakteristik
gemäß Fig. 7 wie in Fig. 11C mit Bezug auf die Vertikal
geschwindigkeit X2i′ dargestellt.
Es sei angenommen, daß der Reduktionsmaßstab der in Fig. 7
dargestellten Kurve Position zu Dämpfungskraft der gleiche
wie bei der entsprechenden Kurve in Fig. 11C ist. Der wei
che Bereich (S-S-Bereich) der das Verhältnis Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse zur Dämpfungskraft dar
stellenden Kurve in Fig. 11C wird erweitert durch die
Vertikalgeschwindigkeits-Totzone, in welcher die Position P
auf "0" gehalten wird. Sowohl der Steuerbereich für die Aus
federungsphase (H-S-Bereich) wie auch der für die Einfede
rungsphase (S-H-Bereich) kann als außerhalb der Totzone
liegend angesehen werden.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Vorrich
tung zur Steuerung der Dämpfungskräfte von KFZ-Stoßdämpfern
bei Eingabe der in Fig. 11A ausgewiesenen Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse X2i′ als impulsmäßige Eingangs
schwingung von relativ niedriger Frequenz und relativ großer
Schwingungsweite in einen Stoßdämpfer mit dem durch die
Charakteristik in Fig. 11c dargestellten Verhältnis der
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse zur Dämpfungs
kraft.
In der Anfangsphase des Schwingungseintrags übersteigt die
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′, die im
positiven Bereich zunimmt, zu einem Zeitpunkt t₁₀ den positi
ven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i 01′ für schwache
Dämpfung, um weiter zuzunehmen. Da jedoch die Zunahmerate
(Gradient zunehmender Neigung) durch den Schwingungseintrag
und die an anderer Stelle noch zu beschreibende Erhöhung der
Dämpfungskraft für die Ausfederungsphase allmählich klein
wird, beginnt die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse im positiven Bereich mit Überschreitung eines Maximal
punktes zu einer gegebenen Zeit abzunehmen, um zu einem
Zeitpunkt t₂₀ unter den Vertikalgeschwindigkeits-Schwellen
wert X2i 01′ für schwache Dämpfung abzusinken. Während der
Zeitspanne vom Zeitpunkt t₁₀ bis zum Zeitpunkt t₂₀ ist der
Absolutwert |X2i′| der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse bei Passieren des S-S-Bereichs niedrig und sind die im
S-S-Bereich unter Einschluß des Totzonenbereichs einge
stellten Dämpfungskoeffizienten für die Aus- und Einfede
rungsphase klein, wobei angenommen werden kann, daß die vom
variablen Stoßdämpfer im S-S-Bereich erreichte Dämpfungs
kraft D/F zur kleinsten Dämpfungskraft D/Fmin konvergiert.
Weiter sei angenommen, daß die vom variablen Stoßdämpfer
erreichte Dämpfungskraft ein lineares Verhältnis zur Posi
tion P entsprechend der Vertikalgeschwindigkeit der gefeder
ten Masse X2i′ ohne die Totzone aufweist. Innerhalb der Zeit
spanne von t₁₀ bis t₂₀ wird insbesondere wie aus Fig. 11B
ersichtlich die Dämpfungskraft D/F für die Ausfederungspha
se, die mit der Zu-/Abnahme der Vertikalgeschwindigkeit X2i′
synchron geht, erzeugt. Anders gesagt wird die Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse X2i′ entsprechend der Dämp
fungskraft D/F für die Ausfederungsphase, die in Abhängig
keit von der Änderung dieser Vertikalgeschwindigkeit X2i ′
selbst verändert wird, wirksam abgedämpft. Diese Kraft wirkt
Bewegungen entgegen, bei denen sich der Fahrzeugaufbau von
den einzelnen Straßenrädern des Fahrzeugs abheben würde.
Damit läßt sich die Aufwärtsbewegung der Fahrzeugkarosserie
verringern. Da wie aus Fig. 11C ersichtlich zu diesem Zeit
punkt die Dämpfungskraft D/F der Einfederungsphase am klein
sten ist, kann diese Kraft D/F selbst dann kaum Einfluß auf
den Fahrzeugaufbau nehmen, wenn durch Erhebungen und Vertie
fungen in der Fahrbahnoberfläche die einzelnen Straßenräder
(Reifen) nach oben gehen.
Als nächstes beginnt die Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse X2i′ im negativen Bereich abzunehmen (Erhöhung
des Absolutwerts), um unter den negativen Vertikalgeschwin
digkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung und
weiter abzufallen. Die Abnahme (der Gradient des Absolutwer
tes ist vergrößert) wird jedoch durch die inhärente Charak
teristik der Vertikalgeschwindigkeit als schwingungseintra
gendes Element allmählich kleiner, während eine an anderer
Stelle noch zu beschreibende Zunahme der Dämpfungskraft für
die Einfederungsphase anschließend zu einem bestimmten
Zeitpunkt einen lokalen Minimalpunkt durchläuft und danach
in positiver Richtung zuzunehmen beginnt, um schließlich zu
einem Zeitpunkt t₄₀ den negativen Vertikalgeschwindigkeits-
Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung zu überqueren.
Während einer weiteren Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten
t₃₀ und t₄₀ wird insbesondere wie aus Fig. 11B ersichtlich
die Dämpfungskraft D/F für die Einfederungsphase, die mit
der Änderung der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse X2i′ synchron geht, erzeugt, so daß die Vertikalge
schwindigkeit X2i′ entsprechend der Dämpfungskraft D/F, die in
Abhängigkeit von der Änderung dieser Vertikalgeschwindigkeit
selbst verändert wird, eine wirksame Abdämpfung erfährt.
Anders ausgedrückt wird statt bei einem Abheben eines der
Straßenräder die Dämpfungskraft nur dann erzeugt, wenn die
Karosserie sich dem betreffenden Straßenrad annähert, so
daß die Abwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus verringert wer
den kann.
Da die Dämpfungskraft D/F für die Ausfederungsphase wie aus
Fig. 11C ersichtlich zu diesem Zeitpunkt am niedrigsten
ist, dürfte ein Einfluß der Vertikalgeschwindigkeit X₂₁′ auf
den Fahrzeugaufbau selbst dann kaum zu erwarten sein, wenn
durch Erhebungen und Vertiefungen in der Fahrbahnoberfläche
die einzelnen Straßenräder nach unten gehen.
Man beachte, daß der Absolutwert |X2i′| der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse im Minimalpunkt kleiner
ist als der Absolutwert |X2i′| der Vertikalgeschwindigkeit im
Maximalpunkt.
Da sich Zu- und Abnahme der Vertikalgeschwindigkeit der ge
federten Masse X2i′ beim Auftreten einer relativ langsamen und
starken Eingangsschwingung, die den Fahrzeugaufbau in verti
kaler Richtung hin- und herschwenkt, wiederholen, erfolgt
eine allmähliche Konvergierung des Absolutwertes nach dem
Zeitpunkt t₄₀ in gleicher Weise wie in Fig. 11A dargestellt.
Während mindestens sowohl der lokale Maximal- als auch Mini
malpunkt der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ in den vom negativen
Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache
Dämpfung bis zum positiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwel
lenwert X2i01′ für schwache Dämpfung gehenden S-S-Bereich kon
vergieren, wird die von den einzelnen Stoßdämpfern 3FL bis
3RR aufgebrachte Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Zu-
und Abnahme der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ variabel ge
steuert.
Die Darstellung der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse weist aus, daß während der Spannen vom Zeitpunkt t₀
bis zum Zeitpunkt t₁₀ sowie vom Zeitpunkt t₂₀ bis zum Zeit
punkt t₃₀ in Fig. 11B unter Berücksichtigung derjenigen
Zeitspannen, während denen die vom variablen Stoßdämpfer
aufgebrachte Dämpfungskraft D/F auf dem Dämpfungskraftwert
der Ausfederungsphase D/FT0 für schwache Dämpfung oder dem
Dämpfungskraftwert der Einfederungsphase D/FC0 für schwache
Dämpfung wie in Fig. 11C dargestellt gehalten wird, die vom
jeweiligen Stoßdämpfer aufgebrachte Dämpfungskraft im S-S-
Bereich nahe dem Nullpunkt relativ lang auf dem niedrigen
(schwachen oder kleinen) Wert gehalten wird, und zwar unab
hängig davon, ob die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse X2i′ noch immer den Nullpunkt in entweder positiver oder
negativer Richtung quert. Damit wird die Karosserieschwin
gung, d. h. die Vertikalgeschwindigkeit X2i′, nicht wirksam
gedämpft und konvergiert, so daß dem Fahrzeuginsassen das
Gefühl des Fahrzeugschwimmens vermittelt und die Fahr
zeugstabilität beeinträchtigt werden kann.
Wird eine Lösung des vorbeschriebenen Problems beispielswei
se nur mittels Voreinstellung des vorerwähnten Totzonen
schwellenwertes (±X2i0′) auf eine niedrige Größe angestrebt
dergestalt, daß die Dämpfungskraft selbst dann auf den
größtmöglichen Wert gesetzt wird, wenn die Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse X2i′ klein ist und die
Zunahme für das gesamte Steuersystem weiter vergrößert
wird, ist jedoch bei gleichmäßiger Einstellung des Zunah
mefaktors des gesamten Steuersystems die vom jeweiligen
Stoßdämpfer freigesetzte Dämpfungskraft für eine Vertikal
geschwindigkeit X2i′ von geringer Schwingungsbreite und hoher
Frequenz. Besonders beim Fahren mit mittlerer bzw. hoher
Geschwindigkeit vermittelt die höhere Dämpfungskraft dem
Fahrzeuginsassen das Gefühl der Härte und Starrheit und kann
die Stabilität in gewisser Hinsicht eine Beeinträchtigung
erfahren. Da außerdem die hohe Dämpfungskraft für eine
langsame bzw. niedrige Vertikalgeschwindigkeit X2i′ abgegeben
wird, ist zumindest das über das Schweregefühl vermittelte
Fahrverhalten nicht mehr vorhanden. Da weiterhin jeder der
als Stellglied dienenden Schrittschaltmotore kontinuierlich
angetrieben wird, ist diese Lösung unter dem Blickpunkt ei
ner Energieeinsparung und Gesamtgeräuschminderung nicht als
günstig anzusehen.
Damit wird in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die
Breite der Totzone so eingeengt, daß eine Verkürzung der
Zeitspanne, während der die Dämpfungskraft auf dem niedrigen
Wert gehalten wird, erfolgt, wenn starke Schwingungen in die
Karosserie eingetragen werden, d. h. wenn die gefederte Mas
se Schwingungen ausgesetzt ist, die zwischen der Aus- und
der Einfederungsphase hin- und hergehen, so daß diese
Schwingungen der gefederten Masse möglichst früh gedämpft
und konvergiert werden. Insbesondere bei Erhöhung der Verti
kalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ auf eine Größe
gleich oder höher als ihr oberer Grenzschwellenwert X2i 1′ bzw.
bei negativer Abnahme auf eine Größe gleich oder höher als
ihr unterer Grenzschwellenwert (-X2i 1′) werden die beiden vor
genannten Totzonen-Schwellenwerte (±X2i 0′) als "0s" auf den
vorgegebenen Wert X2i 00′ gesetzt. Dies bedeutet, daß ihr
Absolutwert für den negativen Totzonen-Schwellenwert (-X2i 0′)
um |X2i 0′| reduziert wird. Man beachte jedoch, daß die das
Verhältnis Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse zur
Zielposition ausweisenden Kurven gemäß den Fig. 11A bis
11C vom Zustand der gestrichelten in den Zustand der durch
gezogenen Linie in Fig. 12 verändert werden, da die Maxi
mal-Position der Ausfederungsphase PMAX bei maximaler Verti
kalgeschwindigkeit für die Ausfederungsphase X2i′MAX und die
Maximal-Position der Einfederungsphase (-PMAX) bei maximaler
Vertikalgeschwindigkeit für die Einfederungsphase (-X2i′MAX)
keine Veränderung erfahren.
Wird eine so starke Schwingung eingebracht, daß der Abso
lutwert |X2i′| der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse gleich ist oder größer als der Absolutwert |±X2i 1′| der
oberen und unteren Grenzschwellenwerte derselben, sind so
wohl der positive als auch der negative Totzonen-Schwellen
wert (±X2i 0′) auf Null "0s", so daß der Gradient K der Kurve
für die Zielposition PD bezogen auf die positive Vertikal
geschwindigkeit X2i′ vom Wert "0" bis zur maximalen Vertikal
geschwindigkeit der Ausfederungsphase X2i′MAX gemäß der vor
aufgeführten Gleichung (1) geändert bzw. ersetzt wird durch
die nachstehende Gleichung (1)′ und die Zielposition nach
der voraufgeführten Gleichung (2) durch die nachstehende
Gleichung (2)′ unter Heranziehung der Proportionalkonstanten
α₂ für die Zielposition der Ausfederungsphase:
K = PMAX/X2i′MAX (1)′
PD = α₂·PMAX = (X2i′/X2i′MAX)·PMAX (2)′
Darüberhinaus wird der Gradient K der Kurve für die Ziel
position PD bezogen auf die negative Vertikalgeschwindigkeit
X2i′ vom Wert "0" bis zur maximalen Vertikalgeschwindigkeit der
Einfederungsphase (-X2i′MAX) gemäß der Gleichung (3) geändert
bzw. ersetzt durch die nachstehende Gleichung (3)′ und die
Zielposition PD gemäß Gleichung (4) durch die nachstehende
Gleichung (4)′ unter Einsatz der Proportionalkonstanten α₁
für die Zielposition der Einfederungsphase:
K = (-PMAX)/(-X2i′MAX) (3)′
PD = α₁·(-PMAX) = X2i′/(-X2i′MAX) · (-PMAX) (4)′
Werden sowohl der positive als auch der negative Totzonen-
Schwellenwert (±X2i 0′) auf "0s" gesetzt mit dem Ergebnis, daß
die Totzone weitgehendst ausgeschaltet und die Steuerkurve,
d. h. ein Teilabschnitt und ein Gradient der Vertikalge
schwindigkeit für die gefederte Masse X2i′ zur Einstellung der
Zielposition PD, geändert ist vom Zustand entsprechend der
gestrichelten in den Zustand der durchgezogenen Linie in
Fig. 12 entsprechend dem positiven Vertikalgeschwindig
keits-Schwellenwert der gefederten Masse X2i 0′ für schwache
Dämpfung bei Einstellung auf den positiven Schwellenwert für
niedrige Dämpfung PT1, wird wie aus Fig. 12 ersichtlich der
Absolutwert PT1 in einem der Änderung des positiven Totzonen-
Schwellenwertes auf "0" entsprechenden Ausmaß reduziert.
Ergibt die Zielposition PD den negativen Schwellenwert für
schwache Dämpfung PC1, so wird der Absolutwert des negativen
Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwertes (-X2i 01′) wie in
Fig. 12 dargestellt in einem der Änderung des negativen
Totzonen-Schwellenwertes (-X2i 0′) auf "0s" entsprechenden
Umfang verringert.
Die Kurve in Fig. 13C zeigt das Verhältnis der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse zur Dämpfungskraft bei
Ausschaltung der vorbeschriebenen Totzone und Ersatz dersel
ben durch die in Fig. 11C.
Anders gesagt kann in Erwägung gezogen werden, daß der
weiche Bereich (S-S-Bereich), d. h. der außerhalb der Tot
zone liegende Bereich niedriger Dämpfungskraft, durch Aus
schaltung der Totzone neben dem Nullpunkt der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse X2i′ angesiedelt ist.
Es sei angenommen, daß die in Fig. 11A ausgewiesene Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ in jeden ein
zelnen der Stoßdämpfer mit der vorgegebenen Charakteristik
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse zur Dämpfungs
kraft eingegeben wird.
Wie aus Fig. 13A ersichtlich, übersteigt die im positiven
Bereich ab Beginn der Eingabe zunehmende Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse X2i′ zu dem vor dem Zeitpunkt t₁₀
liegenden Zeitpunkt t₀₉ die positive Vertikalgeschwindigkeit
X2i′ für schwache Dämpfung, um danach weiter anzusteigen. Der
Gradient der Zunahme dieser Vertikalgeschwindigkeit der ge
federten Masse wird jedoch so klein, daß diese Vertikalge
schwindigkeit X2i′ zu einer bestimmten Zeit im lokalen Maxi
malpunkt abzunehmen beginnt. Zu einem nach dem Zeitpunkt T₂₀
liegenden Zeitpunkt t₂₁ fällt die Vertikalgeschwindigkeit X2i′
unter den positiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert
X2i 01′ für schwache Dämpfung ab. Andererseits wird im S-S-
Bereich die von jedem einzelnen variablen Stoßdämpfer er
reichte Dämpfungskraft D/F gleichermaßen zur minimalen
Dämpfungskraft D/Fmin konvergiert. Weiter sei angenommen,
daß die vom variablen Stoßdämpfer erreichte Dämpfungskraft
D/F in einem linearen Verhältnis zur Position P, d. h. zur
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i steht. Während
der Zeitspanne zwischen dem vor T₁₀ liegenden Zeitpunkt
t₀₉ und dem nach t₂₀ liegenden Zeitpunkt t₂₁ wird wie aus
Fig. 13B ersichtlich insbesondere die mit der Zu- und Ab
nahme der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ synchrone Dämpfungs
kraft D/F der Ausfederungsphase abgegeben. Hierbei wird die
se Vertikalgeschwindigkeit X2i′ entsprechend der Dämpfungskraft
D/F der Ausfederungsphase, die einer Änderung in Abhängig
keit von der jeweiligen Änderung der Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse X2i′ unterliegt, wirksam gedämpft und
wirkt die Dämpfungskraft der Ausfederungsphase D/F jeder
Bewegung entgegen, bei welcher der Fahrzeugaufbau versuchen
würde, sich von den entsprechenden Straßenrädern abzuheben.
Damit läßt sich die Aufwärtsbewegung der Karosserie verrin
gern. In dieser Phase ist wie aus Fig. 13C ersichtlich die
Dämpfungskraft D/F der Einfederungsphase am geringsten, wo
bei diese minimale Dämpfungskraft selbst dann kaum auf den
Fahrzeugaufbau einwirken dürfte, wenn infolge von Erhöhungen
bzw. Vertiefungen in der Fahrbahn einzelne Straßenräder
nach oben springen würden.
Schon bald beginnt zu dem vor t₃₀ liegenden Zeitpunkt t₂₉ die
weitergehende Abnahme der Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse X2i′ (wobei ihr Absolutwert im negativen Bereich
weiter zunimmt und schließlich den negativen Vertikalge
schwindigkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung
überschreitet) . Bei weiterer Abnahme der Vertikalgeschwin
digkeit X2i′ wird der Abnahmegradient kleiner. Nachdem die
Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den lokalen Maximalpunkt passiert
hat, nimmt sie in Richtung auf den positiven Bereich zu, um
zu einem nach t₄₀ liegenden Zeitpunkt t₄₁ den negativen Verti
kalgeschwindigkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämp
fung zu überschreiten. Während der Zeitspanne zwischen dem
vor t₃₀ liegenden Zeitpunkt t₂₉ und dem nach t₄₀ liegenden
Zeitpunkt t₄₁ wird wie aus Fig. 13B ersichtlich die mit der
Änderung der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′
synchrone Dämpfungskraft D/F der Einfederungsphase abgege
ben. Damit wird diese Vertikalgeschwindigkeit X2i′ gemäß der
Dämpfungskraft D/F der Einfederungsphase, die ihrerseits
einer Veränderung in Abhängigkeit von der jeweiligen Änderung
der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ unterliegt, wirksam ab
gedämpft. Es wird also statt bei einem Abheben des Fahr
zeugaufbaus von den einzelnen Straßenrädern die Dämpfungs
kraft nur dann erzeugt, wenn sich die Karosserie und die
einzelnen Straßenräder einander nähern, so daß die Ab
wärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus verringert werden kann. Da
hier wie aus Fig. 13C ersichtlich die Dämpfungskraft D/F
der Ausfederungsphase am geringsten ist, dürfte die zu die
sem Zeitpunkt anstehende Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse selbst dann kaum negativ auf den Fahrzeugaufbau
einwirken, wenn infolge von Erhöhungen bzw. Vertiefungen die
einzelnen Straßenräder nach unten springen würden. Man be
achte, daß der Absolutwert |X2i′| der Vertikalgeschwindig
keit der gefederten Masse im lokalen Minimalpunkt geringer
ist als im lokalen Maximalpunkt.
Da eine solche relativ langsame und starke Eingangsschwin
gung den Fahrzeugaufbau abwechselnd nach oben und unten be
wegt, erfolgt eine wiederholte Zu- und Abnahme der Vertikal
geschwindigkeit X2i′, wobei deren Absolutwert zu einer nach
dem Zeitpunkt t₄₁ liegenden Zeit (in Fig. 13C nicht ausge
wiesen) allmählich in der gleichen Weise wie vorbeschrieben
konvergiert wird. Während mindestens die beiden lokalen Mi
nimal- und Maximalpunkte der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ in
den s-S-Bereich vom negativen Vertikalgeschwindigkeits-
Schwellenwert der gefederten Masse (-X2i 01′) bis zum positiven
Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert (X2i 01′) konvergiert
werden, wird die in dem jeweiligen Stoßdämpfer freigesetzte
Dämpfungskraft D/F variabel gesteuert.
Die Zeit, während der in jedem einzelnen variablen Stoß
dämpfer die Dämpfungskraft D/F auf dem Wert der niedrigen
Dämpfungskraft der Ausfederungsphase D/FT0 bzw. der Einfede
rungsphase D/FC0 wie aus Fig. 13C ersichtlich gehalten wird,
beispielsweise die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t₀ und
t₀₉ sowie zwischen den Zeitpunkten t₂₁ und t₂₉, ist offensicht
lich kürzer als die Spanne zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁₀
gemäß Fig. 11B sowie den Zeitpunkten t₂₀ und t₂₉. Weiter
wird die Zeit, in der die effektive Dämpfungskraft in Ab
hängigkeit von der Größe und Richtung der Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse X2i′ variabel und relativ ge
steuert wird, beispielsweise die Zeitspanne zwischen den
Zeitpunkten t₀₉ und t₂₁ sowie t₂₉ und t₄₁ gemäß Fig. 13B, of
fensichtlich länger. Damit wird bei unter Querung des Null
punkts in positiver und neg 94341 00070 552 001000280000000200012000285919423000040 0002019530658 00004 94222ativer Richtung zu- und abnehmen
der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ die
Zeit für die Abgabe der effektiven Dämpfungskraft durch die
einzelnen Stoßdämpfer bei starken Eingangsschwingungen
lang. Da die Schwingung des Fahrzeugaufbaus, d. h. die Verti
kalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′, wirksam und
schnell gedämpft und konvergiert wird, erhält der Fahrzeug
insasse ein Gefühl der Stabilität vermittelt.
Das Problem ist, wie lange der Steuervorgang andauern muß,
bis die eingeengte Totzone wieder auf ihre ursprüngliche
Weite zurückgeführt ist. Im Hinblick auf eine exakte Steue
rung wird der Zustand überwacht, in dem die Ausgangsschwin
gung des Fahrzeugaufbaus, d. h. die Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse X2i′, konvergiert. Sobald festgestellt
wird, daß die Vertikalgeschwindigkeit ausreichend konver
giert ist, muß die eingeengte Totzone wieder in ihre ur
sprüngliche Weite überführt werden. Hierzu ist es wesent
lich, die positiven und negativen oberen und unteren Verti
kalgeschwindigkeits-Grenzschwellenwerte der gefederten Masse
(±X2i 1′) auch nach dem Gradienten der Vertikalgeschwindigkei
ten X2i′, d. h. der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse
X2i′′, einzustellen. Da beispielsweise die Absolutwerte der
Vertikalgeschwindigkeit und der Vertikalbeschleunigung der
gefederten Masse X2i′ bzw. X2i′′ nach oben gehen, muß der Abso
lutwert der positiven und negativen oberen und unteren Ver
tikalgeschwindigkeits-Grenzschwellenwerte (±X2i1′) gesetzt
werden. Die Einrichtung und Durchführung eines derartigen
Rechenprogramms ist jedoch ziemlich aufwendig.
Um diesen Aufwand zu vermeiden, wird bei der erfindungsgemäßen
Ausführungsform unter Heranziehung der positiven und
und negativen oberen und unteren Vertikalgeschwindigkeits-
Grenzschwellenwerte der gefederten Masse (±X2i 1′) als Vorgabegrößen
im Falle der Einleitung einer solcher Schwin
gung durch die ungefederte Masse, daß die Vertikalgeschwin
digkeit X2i′ die positiven und und negativen oberen und unte
ren Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwellenwerte der gefe
derten Masse (±X2i 1′) überschreitet, eine Einstellung da
hingehend vorgenommen, wieviele Male aller Erfahrung nach
normalerweise die eingeleiteten Schwingungen die gefederte
Masse abwechselnd aufwärts und abwärts bewegen, wird ein
Zählwert CNT₀ gesetzt, der die Anzahl der Nullquerungen im
Zuge der vorerwähnten Zahl der Auf- und Abwärtsbewegungen
der gefederten Masse ausweist, und wird von einem Zähler CNT
registriert, wie oft der Nullpunkt bis zur Verkleinerung der
Totzone passiert wird. Sobald der Zähler CNT den eingestell
ten Zählwert der Nullquerung CNT₀ erreicht, wird die einge
engte Totzone wieder auf ihre ursprüngliche Weite zurückge
führt.
Die Fig. 14A und 14B zeigen den Ablauf eines in der CPU
56c des Mikrocomputers 56 zur Ermittlung der Verhältniskurve
Vertikalgeschwindigkeit/Zielposition/Dämpfungskurve durch
geführten Rechenvorgangs, nach welcher die effektive Dämp
fungskraft für hohe Eingangsschwingungen nach dem vorbe
schriebenen Grundprinzip erzeugt wird.
In der Ausführungsform nach Fig. 14A und 14B wird die
grundsätzlich einzustellende Zielposition PD nach einer Be
rechnungsformel ermittelt, die nicht von einer Tabelle abge
leitet wurde. In den Fig. 14A und 14B weist das Bit "1"
im Steuermerker F darauf hin, daß ein Steuervorgang zur
Einengung der Totzone stattfindet, und das rückgestellte Bit
"0" daß kein solcher Steuervorgang erfolgt. Die Rückstel
lung des Merkers F wird beispielsweise dann vorgenommen,
wenn im Fahrzeug der Zündschlüssel gedreht wird. Die Rechen
abläufe gemäß Fig. 14A und 14B erfolgen für jeden vorgege
benen Abfragezyklus bei Unterbrechung durch einen Zeitschal
ter, wie dies an anderer Stelle noch zu beschreiben sein
wird. Die Berechnungen der Zielposition PD und der
Schrittgröße S der jeweiligen Schrittschaltmotore sowie der
Dämpfungskraft D/F in der Zielposition PD werden in einer
vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt, beispielsweise zuerst
für den Stoßdämpfer 3FL des vorderen linken, anschließend
den Stoßdämpfer 3RL des hinteren linken, sodann den Dämpfer
3RL des vorderen rechten und schließlich den Stoßdämpfer
3RR des hinteren rechten Straßenrads. Darüberhinaus werden
die in der Speichereinheit 56d aktualisierte und gespeicher
te aktuelle Position PA und der jeweils vorhergehende Wert
X2i′ (n-1) der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse für
jeden Rechengang gemäß Fig. 14A und 14B temporär in einen
Zwischenspeicher des Rechenwerks eingelesen.
Der Rechenablauf nach Fig. 14A und 14B erfolgt jeweils für
eine vorgegebene Zeit ΔT (beispielsweise 3.3 ms) im Wege
einer Zeitschalter-Unterbrecherroutine.
In einem ersten Schritt S1 liest die CPU 56c jeden der durch
die Vertikalbeschleunigungs-Sensoren 51FL bis 51RR erfaßten
Vertikalbeschleunigungswerte der gefederten Masse X2i′
(i = FL, FR, RL und RR).
Als nächstes erfolgt in Schritt S2 durch einen beispielswei
se mit einem eigenständigen Programm strukturierten Hochpaßfilter
die Hochpaßfilterung jedes der erfaßten und in
Schritt S1 gelesenen Vertikalbeschleunigungswerte der ge
federten Masse X2i′′ zwecks Beseitigung von driftüberlagerten
Komponenten. Man beachte, daß die Grenzfrequenz des digi
talen Hochpaßfilters durch entsprechende Wahl einer Variab
len erster Ordnung des den Hochpaßfilter strukturierenden
Programms gesetzt wird.
In Schritt S3 führt sodann ein beispielsweise durch ein
eigenständiges Programm strukturierter digitaler Tiefpaßfilter
die Tiefpaßfilterung der entsprechenden erfaßten
und von driftüberlagerten Komponenten befreiten Vertikal
beschleunigungswerte der gefederten Masse X2i′′ durch zwecks
Ableitung eines aktuellen (momentanen) Wertes X2i (n) für jede
Vertikalgeschwindigkeit, deren Phase so gerichtet ist, daß
sie der Phase des jeweils entsprechenden der aktuell erfaßten
Vertikalbeschleunigungswerte als integrierte Größe
desselben entsprechen. Man beachte, daß die Grenzfrequenz
des programmstrukturierten digitalen Tiefpaßfilters durch
Wahl einer Variablen erster Ordnung aus dem strukturierenden
Programm auf die jeweils passende Größe gesetzt werden
kann. Darüberhinaus lassen sich die Berechnungen der ent
sprechenden Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse
X2i′ (n) im Wege von Integrationsrechenroutinen anstelle des
digitalen Tiefpaßfilterprogramms durchführen.
Als nächstes kontrolliert in Schritt S4 die CPU 56c, ob der
Absolutwert |X2i′ (n)| einer jeden der in Schritt S3 aktuell
errechneten und gesetzten Vertikalgeschwindigkeiten der ge
federten Masse gleich ist oder größer als die oberen und
unteren Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwellenwerte X2i 1′
oder nicht.
Im Falle von Ja, d. h. wenn in Schritt S4 der Absolutwert
|X2i′(n)| einer jeden der in Schritt S3 aktuell errechneten und
gesetzten Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse
gleich ist oder größer als die oberen und unteren Vertikal
geschwindigkeits-Grenzschwellenwerte X2i 1′, geht die Routine
über zu Schritt S5, im anderen Falle zu Schritt S6.
In Schritt S5 wird der Steuermerker F für die Totzonenweite
auf "1" gesetzt und der Nullquerungszähler CNT auf "0" zu
rückgestellt. Anschließend erfolgt die Übergabe des Ablaufs
an Schritt S6.
In Schritt S6 wird von der CPU 56c geprüft, ob der Steuer
merker F für die Totzonenweite auf "1" gesetzt ist. Bejahen
denfalls wird die Routine an Schritt S7, ansonsten an
Schritt S8 übergeben.
In Schritt S7 erfolgt durch die CPU 56c eine Prüfung dahin
hingehend, ob der aktuelle Wert X2i′ (n) und der vorhergehende
Wert X2i ′(n-1) der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
gleich ist oder kleiner als "0", d. h. ob die Vertikalge
schwindigkeit X2i′ aktuell den Nullpunkt passiert hat.
Wird im Falle von Ja in Schritt S7 von der CPU 56c im Ein
zelnen festgestellt, daß das Produkt aus den aktuellen und
vorhergehenden Werten der Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse gleich ist oder kleiner als Null, d. h. daß die
Vertikalgeschwindigkeit X2i′ aktuell den Nullpunkt passiert,
so geht die Routine zu Schritt S9, im anderen Falle zu
Schritt S8.
In Schritt S9 wird der Nullquerungszähler CNT um plus Eins
inkrementiert (CNT = CNT + 1), worauf der Ablauf an Schritt
S10 überstellt wird.
In Schritt S10 überprüft die CPU 56c, ob der Stand des Null
querungszählers CNT gleich ist oder größer als der Vorgabe
wert CNT₀ oder nicht. Bei CNT CNT₀ (Ja) in Schritt S10 geht
die Routine zu Schritt S11, während sie bei CNT < CNT₀ (Nein)
zu Schritt S8 springt.
In Schritt S11 erfolgt die Rückstellung des Steuermerkers F
für die Totzonenweite auf "0" unter Löschen des Nullque
rungszählers CNT, wonach die Routine zu Schritt S8 geht.
In Schritt S8 überprüft die CPU 56c, ob der Steuermerker F
für die Totzonenweite bereits auf "1" gesetzt ist. In diesem
Falle (Ja) in Schritt S8 wird der Ablauf an Schritt S12
überstellt, im anderen Falle (Nein) an Schritt S13.
Die CPU 56c setzt in Schritt S12 den Absolutwert |X2i′₀| des
Totzonen-Schwellenwertes auf den Vorgabewert X2i′ 00′, d. h. "0",
worauf die Routine an Schritt S14 geht.
Andererseits wird in Schritt S13 durch die CPU 56c der Abso
lutwert |X2i′₀| auf eine Anfangsgröße X2i 0′ gesetzt mit anschließender
Weitergabe des Ablaufs an Schritt S14.
In diesem Schritt S14 kontrolliert die CPU 56c, ob der aktu
elle Wert X2i′ (n) der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse unter "0" liegt, d. h. negativ ist.
In diesem Falle (Ja) geht die Routine weiter an Schritt S15,
im anderen Falle (Nein), d. h. bei positivem aktuellen Wert
X2i′ (n) in Schritt S14, wird der Ablauf an Schritt S16 über
stellt.
In Schritt S15 errechnet die CPU 56c die Proportionalkon
stante der Zielposition der Einfederungsphase α₁ in Überein
stimmung mit der Gleichung (5) unter Heranziehung der maxi
malen Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse für die
Einfederungsphase (-X2i′ MAX) des aktuellen Wertes X2i′(n) einer
jeden der in Schritt S3 errechneten und gesetzten Vertikal
geschwindigkeiten der gefederten Masse sowie des in Schritt
S12 oder S13 gesetzten negativen Totzonen-Schwellenwertes
(-X2i′₀), worauf die Routine an Schritt S17 geht. Man beachte,
daß die Doppelklammern {} in Gleichung (5) weggelassen wer
den können, wenn die Absolutgröße | (-X2i′₀| des negativen
Totzonen-Schwellenwertes gleich ist dem positiven Totzonen-
Schwellenwert |X2i′₀| (α₁ = (X2i′ - (-X2i′₀)/(-2i′MAX)):
(α₁ = {(X2i′ - (-X2i′₀)}/(-2i′MAX) (5)
In Schritt S17 wird von der CPU 56c kontrolliert, ob die in
Schritt S15 errechnete Proportional konstante der Zielposi
tion der Einfederungsphase α₁ gleich ist oder größer als
"1". Bejahendenfalls geht die Routine an Schritt S18, wäh
rend sie im anderen Falle zu Schritt S19 springt.
In Schritt S19 wird die Proportionalkonstante der Zielposi
tion der Einfederungsphase α₁ auf "1" gesetzt, worauf der
Ablauf an Schritt S19 geht.
In Schritt S19 stellt die CPU 56c fest, ob die in Schritt
S18 errechnete Proportionalkonstante der Zielposition der
Einfederungsphase α₁ gleich ist oder kleiner als "0". Bei
α₁ 0 (Ja) in Schritt S19 geht die Routine an Schritt S19,
bei α₁ < 0 (Nein) an Schritt 21.
In Schritt S20 setzt die CPU 56c die Bedingung α₁ = "0", wo
rauf die Routine an Schritt S21 geht.
In Schritt 21 errechnet die CPU 56c die Zielposition PD der
Einfederungsphase, d. h. in Negativrichtung, nach der unten
stehenden Gleichung (6) unter Einsatz der Maximal-Position
der Einfederungsphase (-PMAX) sowie der in Schritt S15, S18
oder S20 gesetzten Proportionalkonstanten der Zielposition
der Einfederungsphase α₁. Anschließend geht die Routine an
Schritt S22.
PD = α₁ · (-PMAX) (6).
Andererseits wird in Schritt S16 nach der untenstehenden
Gleichung (7) unter Heranziehung der maximalen Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse für die Ausfederungsphase
X2i′MAX, eines jeden der in Schritt S3 errechneten Vertikalge
schwindigkeitswerte X2i′, sowie des in Schritt S12 oder S13
gesetzten Totzonen-Schwellenwertes X₂i′0 die Proportionalkon
stante der Zielposition der Ausfederungsphase α₂ errechnet.
Anschließend geht die Routine an Schritt S22.
α₂ = (X2i′ + X2i′₀)/X2i′MAX (7).
In Schritt S23 überprüft die CPU 56c, ob die Proportional
konstante der Zielposition der Ausfederungsphase α₂ gleich
ist oder größer als "1". Bei α₂ "1" (Ja) in Schritt S23
geht die Routine weiter an Schritt S24, bei Nein, d. h. α₂ <
"1" an Schritt S23.
In Schritt S24 wird die Proportional konstante der Zielposi
tion der Ausfederungsphase α₂ auf "1" gesetzt mit anschließender
Weitergabe an Schritt S25.
In diesem Schritt S25 überprüft die CPU 56c, ob die Ziel
position der Ausfederungsphase α₂ gleich ist oder kleiner
als "0":
Bei α₂ 0 in Schritt S25 (Ja) geht die Routine an Schritt
S26, bei Nein (α₂ < 0) an Schritt S27.
In Schritt S27 wird die Proportionalkonstante der Zielposi
tion der Ausfederungsphase α₂ auf "0" gesetzt mit anschließender
Weitergabe an Schritt S27.
In Schritt S27 erfolgt die Berechnung der Zielposition PD der
Ausfederungsphase, d. h. in Positivrichtung, nach der unten
stehenden Gleichung (8) unter Heranziehung der in Schritt
S16, S24 oder S26 gesetzten Proportionalkonstanten der Ziel
position der Ausfederungsphase α₂ sowie der Maximal-Position
der Ausfederungsphase PMAX:
PD = α₂ · PMAX (8)
In Schritt S22 errechnet die CPU 56c die Subtraktionsgröße
der in Schritt S21 oder S27 gesetzten aktuellen Position PD,
die von der vorher in der Speichereinheit 56d aktualisierten
und gespeicherten aktuellen Position PA in Abzug zu bringen
ist, um den Drehwinkel der einzelnen Schrittschaltmotore
41FL bis 41RR als Schrittgröße S zu bestimmen. Anschließend
geht die Routine zu Schritt S28.
In Schritt S28 überprüft die CPU 56c, ob der in Schritt S22
errechnete und gesetzte Absolutwert |S| der Schrittgröße
(Regelgröße) gleich ist oder kleiner als die bereits früher
gesetzte maximale Schrittgröße SMAX. Bejahendenfalls geht der
weitere Ablauf an Schritt S29, im anderen Falle (Nein in
Schritt S28) an Schritt S30.
In Schritt S29 setzt die CPU 56c direkt die in Schritt S22
errechnete Schrittgröße S als an den Schrittschaltmotor zu
gebendes Steuersignal, worauf die Routine an Schritt S31
geht.
In Schritt S30 prüft die CPU 56c, ob S < "0" (positiv) Bei
Ja (positiv) in Schritt S30 geht der weitere Ablauf an
Schritt S32, bei Nein (S 0) an Schritt S33.
In Schritt S32 setzt die CPU 56c die Schrittgröße (Regelgröße)
S als Steuersignal der einzelnen Schrittschaltmotore
auf die maximale Schrittgröße SMAX mit anschließender Über
gabe des Ablaufs an Schritt 31.
In Schritt S33 setzt die CPU 56c die Schrittgröße S, d. h.
das Steuersignal der einzelnen Schrittschaltmotore, auf die
maximale Schrittgröße im Minuswert (-SMAX), worauf die
Routine an Schritt S34 überstellt wird.
In Schritt S31 erfolgt von der CPU 56c die Ausgabe der in
einem der Schritte S29, S32 oder S33 gesetzten Schrittgröße
in Form eines Steuersignals an die entsprechenden Schritt
schaltmotore 59FL bis 59RR. Der weitere Ablauf geht an
Schritt S34.
In Schritt S34 wird der aktuelle Wert X2i′ (n) der jeweiligen
Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse X2i′ (n) in einem
vorgegebenen Speicherbereich aktualisiert und als vorher
gehnde Vertikalgeschwindigkeit X2i′ (n-1) abgelegt. Die Routine
geht anschließend zurück zum Hauptprogramm, d. h. zu Schritt
S1 des nächsten Abfragezyklus.
Die Fig. 15A, 15B, 15C, 15D und 15E zeigen integral ein
Zeitdiagramm, das die Wirkweise der Vorrichtung sowie des
Verfahrens zur Steuerung von Dämpfungskräften in der hier
behandelten Ausführungsform der Erfindung nach erfolgter und
wiederholter Berechnung gemäß Fig. 14A und 14B darstellt.
Die Zeitablaufkurven in Fig. 15A bis 15E repräsentieren die
Ergebnisse einer Simulation bei Geradeausfahrt eines Fahr
zeugs mit eingebauter Dämpfungskraft-Steuervorrichtung und
entsprechend angewandtem Verfahren gemäß der hier beschrie
benen Ausführungsform mit relativ stabiler Geschwindigkeit
auf einer Fahrbahn mit aufeinander folgenden Bereichen, die
kleine ausgeprägte Erhöhungen bzw. Vertiefungen aufwiesen.
Weitere Fahrbahnabschnitte ohne diese Vorsprünge und Vertie
fungen waren nicht absolut eben (spiegelglatt), sondern wie
sen ebenfalls kleinste Rillen und Rippen auf. Weiter waren
die vom Fahrzeugmotor, Getriebe bzw. Antriebsstrang ausge
henden Schwingungen in den auf die Karosserie wirkenden Ver
tikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse X2i′ (i = FL, FR,
RL und RR) nicht berücksichtigt. Weiter war der Einfachheit
halber der Stand CNT₀ des Nullquerungszählers mit "5" ange
nommen.
Man beachte, daß der Nullpunkt einen Punkt bedeutet, bei
dem jede der Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse
X2i′₀ gleich Null ist, was einer Fahrzeughöhe entspricht, bei
der weder Auf- noch Abwärtsbewegungen des Fahrzeugaufbaus zu
beobachten sind. Weiter sei darauf hingewiesen, daß eine
Zunahme im positiven Bereich eine Vergrößerung des Absolut
wertes von X2i′ und eine Abnahme im positiven Bereich eine
Verkleinerung des Absolutwertes von X2i′ im positiven Sinne
sowie eine Zunahme von X2i′ im negativen Bereich eine Ver
kleinerung des Absolutwertes von X2i′ im positiven und eine
Abnahme von X2i′ im negativen Bereich eine Vergrößerung des
Absolutwertes von X2i′ im negativen Sinne bedeuten.
- A) Bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs auf der Fahrbahn während der Zeitdauer von t₀₀bis t₀₄ passierte dieses den Bereich mit den ausgeprägten Erhöhungen etwa zum Zeitpunkt t₄, wobei die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ relativ langsam und kleinsten Schwankungen unterworfen war. Die Zu nahme dieser Vertikalgeschwindigkeit X2i′ begann wie aus Fig. 14A und 15B ersichtlich zum Zeitpunkt t₀₀ im positiven Bereich, während ein Wechsel in die Abnahmerichtung zu einer gewissen Zeit zwischen t₀₀ und t₀₁ erfolgte, wobei der Gradi ent der Vergrößerung von X2i′ allmählich kleiner wurde. Es folgte eine weitere Verringerung der Vertikalgeschwindig keit. Zum Zeitpunkt t₀₁ passierte die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den Nullpunkt und fiel in den negativen Bereich ab. Anschließend ging zu einem gegebenen Zeitpunkt zwischen t₀₁ und t₀₂ der Abnahmegradient im negativen Bereich in Richtung positiven Bereich. Zum Zeitpunkt t₀₂ wurde der Nullpunkt ein weiteres Mal von der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ überquert. Zu einem gegebenen Zeitpunkt zwischen t₀₂ und t₀₃ ging die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ auf Null (in einem lokalen Maxi malpunkt) mit erneuter Abnahme. Die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ passierte den Nullpunkt erneut zum Zeitpunkt t₀₃ und ging sodann in die Richtung der Vergrößerung, d. h. in Richtung positiven Bereich. Sie querte den Nullpunkt ein weiteres Mal zum Zeitpunkt t₀₄ und erfuhr eine Vergrößerung in positiver Richtung.
Da während der gesamten Zeit vom Zeitpunkt t₀₀ bis zum Zeit
punkt t₀₄ die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
X2i′ jeweils die lokalen Minimal- und Maximalwerte erreichte,
die sämtlichst nicht die vorbeschriebenen oberen und unteren
Grenzschwellenwerte (±X2i1′) überschritten, erfolgte eine Be
rechnung gemäß der in Fig. 14A und 14B dargestellten Rou
tine über die Schritte S4, S6 und S8 für jeden Abfragezyklus
Δt. Da der Steuermerker F für die Totzonenweite noch immer
auf "0" zurückgestellt war, durchlief die Routine den
Schritt S13, in dem die positiven und negativen Totzonen-
Schwellenwerte (±X2i′₀) auf ihren Anfangswerten (±X2i′₀) gehal
ten wurden.
Weiterhin überstiegen die lokalen Spitzen (Maximal- und Mi
nimalwerte) der sich ändernden Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′ nicht diese Totzonen-Schwellenwerte
(±X2i′₀), und nicht einmal die ursprünglich gesetzten Schwel
lenwerte der erweiterten Totzone. Wenngleich die Proportio
nalkonstante der Zielposition für die Ausfederungsphase α₂ in
Schritt S16 aus Schritt S14 für jeden Zyklus ΔT errechnet
wurde, während dem die Berechnung gemäß Fig. 14A und 14B
in den beiden Zeitspannen zwischen den Zeitpunkten t₀₀ und t₀₁
sowie t₀₂ und t₀₃ erfolgte, in denen sich die Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse X2i′ im positiven Bereich
befand, war also der Zähler der Gleichung (7) genau wie die
Proportional konstante der Zielposition für die Ausfederungs
phase α₂ immer negativ, da die lokalen Maximalwerte der Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ in diesen
Zeiträumen den positiven Schwellenwert für die Totzonenweite
X2i′0 nicht überschritten. Damit passierte die Routine von
Schritt S25 aus den Schritt S26, in dem die Proportionalkon
stante der Zielposition der Ausfederungsphase α₂ und ent
sprechend ebenso die in Schritt S27 errechnete Zielposition
PD auf "0" gesetzt wurde. Damit ging auch die in Schritt S27
errechnete Zielposition PD auf "0".
Wenngleich andererseits die Routine zur Berechnung der Pro
portionalkonstanten der Zielposition der Einfederungsphase α₁
für jeden Zyklus ΔT der Berechnungen gemäß Fig. 14A und
14B während der beiden anderen Zeitspannen zwischen den
Zeitpunkten t₀₁ und t₀₂ sowie t₀₃ und t₄ , in denen die Verti
kalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ negativ war, von
Schritt S14 zu Schritt S15 überstellt wurde, überschritten
die lokalen Minimalpunkte der Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′ während jeder der beiden Zeitspannen
nicht den negativen Totzonen-Schwellenwert (-X2i′₀). Damit war
der Zähler in Gleichung (5) immer positiv und der Nenner im
mer negativ. Dementsprechend war auch die errechnete Propor
tionalkonstante der Zielposition der Einfederungsphase α₁
immer ein Negativwert, so daß also der Ablauf gemäß Fig.
14A und 14B von Schritt S19 zu Schritt S20 überstellt wurde.
Auf diese Weise wurde die Proportionalkonstante der Zielpo
sition der Einfederungsphase α₁ sowie damit auch die in
Schritt S21 errechnete Zielposition PD auf "0" gesetzt. Wie
vorstehend beschrieben wurde die in Schritt S21 ermittelte
Zielposition PD weiter auf "0" gehalten. Damit war das in den
Schritten S22 bis S31 ausgegebene Steuersignal, d. h. die
Schrittgröße Sj, "0" und ergab sich die erreichte Zielposi
tion P des Ventilkörpers mit "0". Die von den jeweiligen
Stoßdämpfern 3FL bis 3RR ausgeübte Dämpfungskraft D/F ent
sprach sowohl in der Aus- wie auch der Einfederungsphase dem
jeweils kleinsten Wert D/Fmin. Da die Vertikalgeschwindig
keit der gefederten Masse X2i′ während der gesamten Zeit zwi
schen den Punkten t₀₀ und t₀₄ relativ langsam bzw. niedrig
war, wurde der Fahrzeugaufbau, d. h. die gefederte Masse, nur
mit langsamen Schwingungen von geringer Schwingungsweite be
aufschlagt, so daß ein ungestörtes Fahrverhalten gegeben
war. Man beachte, daß durch Nichtansprechen der Schritt
schaltmotore die Geräuschsituation dieser Motore und des
Ventilkörpers insgesamt während der gesamten Zeit zwischen
t₀₀ und t₀₄ verbessert war.
- B) Als nächstes überfuhr unmittelbar im Anschluß an den Zeitpunkt t₀₄ das Fahrzeug den Fahrbahnbereich mit ausge prägten Vertiefungen, so daß die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ im positiven Bereich weiter be schleunigt wurde. Zum Zeitpunkt t₀₅ überschritt die Verti kalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ den höher als der positive Totzonen-Schwellenwert X2i′₀ eingestellten posi tiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i 01′ für schwa che Dämpfung. Anschließend nahm die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ weiter zu, um schließlich zum Zeitpunkt t₀₆ den positiven oberen Vertikalgeschwindigkeits- Grenzschwellenwert X2i01′ zu überschreiten. Da während der Zeit zwischen t₀₄ und t₀₅ die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den positiven oberen Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwellen wert X2i 01′ für jeden Abfragezyklus ΔT der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B noch nicht überschritten hatte, wurde die Routine von Schritt S4 zu Schritt S6 übergeben sowie Schritt S8, in dem der Steuermerker F für die Totzonenweite auf "0" gesetzt wurde, zu Schritt S13, in dem die positiven und ne gativen Totzonen-Schwellenwerte (±X2i′₀) auf den Anfangsgrößen (±X2i′0) gehalten wurden. Weiter wurde die Proportional konstante der Zielposition der Ausfederungsphase (Koeffi zient) α₂ in dem von Schritt S14 aus eingenommenem Schritt S16 errechnet. Da die Proportionalkonstante der Zielposition der Ausfederungsphase α₂ nicht gleich war oder größer als "1" bzw. gleich oder kleiner als "0", wurde in Schritt S27 die Zielposition PD nach der Proportionalkonstanten α₂ er rechnet. Das der Zielposition PD folgende Steuersignal wurde in den Schritten S22 bis S31 als Schrittgröße Sj ausgege ben. Die Ansprechung des Schrittschaltmotors des jeweiligen variablen Stoßdämpfers erfolgte auf Echtzeitbasis, so daß die Zielposition P nachgeführt wurde. Man beachte, daß kei ne so wirksame Abdämpfung der Vertikalgeschwindigkeit X2i′ erfolgte, da die Dämpfungskraft in Position P, die während der Zeit zwischen t₀₄ und t₀₅ bis zu dem Zeitpunkt erreicht wurde, an dem die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den positiven Schwellenwert X2i′₀₁ für schwache Dämpfung überschritt, für sowohl die Aus- als auch die Einfederungsphase immer noch auf dem niedrigsten Wert lag.
Da jedoch während der Zeit zwischen t₀₅ und t₀₆ die Vertikal
geschwindigkeit X2i′ noch nicht den positiven oberen Grenz
schwellenwert X2i′₀₁ für jeden Abfragezyklus ΔT der Berechnun
gen nach Fig. 14A und 14B erfolgte, überschritten hat, wur
de die Routine von Schritt S4 an Schritt S6 sowie von
Schritt S8, in dem der Steuermerker F für die Totzonenweite
auf "0" zurückgestellt wurde, an Schritt S13 überstellt, in
dem die positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte
(±X2i′0) auf den Anfangsgrößen gehalten wurden. Außerdem
wurde in dem von Schritt S14 aus eingenommenen Schritt S16
die Proportionalkonstante (Koeffizient) der Zielposition für
die Ausfederungsphase α₂ errechnet. Da diese Proportional
konstante α₂ nicht gleich war oder größer als "1" bzw.
gleich oder kleiner als "0", wurde in Schritt S27 die Ziel
position PD nach der Proportionalkonstanten α₂ der Ausfede
rungsphase ermittelt. Das der Zielposition PD folgende Steu
ersignal wurde in den Schritten S22 bis S31 als Schrittgröße
Sj ausgegeben. Die Ansprechung des Schrittschaltmotors
des jeweiligen variablen Stoßdämpfers erfolgte auf Echt
zeitbasis, so daß die Zielposition P nachgeführt wurde. Man
beachte, daß keine so wirksame Abdämpfung der Vertikalge
schwindigkeit X2i′ erfolgte, da die Dämpfungskraft in Position
P, die während der Zeit zwischen t₀₄ und t₀₅ bis zu dem Zeit
punkt erreicht wurde, an dem die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′ den positiven Schwellenwert X2i′₀₁ für
schwache Dämpfung überschritt, für sowohl die Aus- als auch
die Einfederungsphase immer noch auf dem niedrigsten Wert
lag.
Da jedoch während der Zeit zwischen t₀₅ und t₀₆ die Vertikal
geschwindigkeit X2i′ noch nicht den positiven oberen Grenz
schwellenwert X2i′₁ für jeden Abfragezyklus ΔT der Berechnun
gen nach Fig. 14A und 14B überschritten hat, wurde die Rou
tine von Schritt S4 an Schritt S6 und S8 sowie an Schritt
S13 weitergegeben, weil der Steuermerker F für die Totzonen
weite noch immer auf auf "0" zurückgestellt war, wobei die
positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte (±X2i′0) auf
den Anfangsgrößen gehalten wurden. Sodann wurde in gleicher
Weise wie für die Zeitspanne t₀₄ bis t₀₅ die Zielposition PD
errechnet und so eingestellt, daß das der Zielposition PD
folgende Steuersignal in den Schritten S22 bis S31 als
Schrittgröße Sj ausgegeben wurde. Die Ansprechung eines je
den der mechanisch mit den einzelnen variablen Stoßdämpfern
41FR bis 41RR verbundenen Schrittschaltmotore erfolgte auf
Echtzeitbasis, so daß die Position P nachgeführt und gere
gelt wurde. Die zu diesem Zeitpunkt für jeden Abfragezyklus
ΔT erreichte Dämpfungskraft D/F der Ausfederungsphase ist
die effektive Dämpfungszeit, die der Richtung und Größe der
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ entspricht,
so daß der Gradient der Zunahme derselben allmählich klei
ner wurde. Die spezifische Wirkung der Dämpfungskraft ist
wie mit Bezug auf Fig. 11A bis 11C erläutert.
- C) Danach begann die zum Zeitpunkt t₀₆ über dem positiven oberen Grenzschwellenwert X2i′₁ liegende Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse X2i′ zu einer bestimmten Zeit zwi schen t₀₆ und t₀₇ im positiven Bereich abzunehmen, wodurch der Gradient der Zunahme oder Vergrößerung durch die Dämpfwir kung allmählich kleiner wurde, um zum Zeitpunkt t₀₇ bis unter den positiven oberen Grenzschwellenwert der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse X2i′₁ abzufallen.
Im ersten Abfragezyklus der Berechnungen gemäß Fig. 14A
und 14B nach dem Zeitpunkt t₀₅ ging die Routine von Schritt
S4 zu Schritt S5, um den Merker F für die Totzonenweite auf
"1" zu setzen und den Nullquerungszähler CNT erneut zu lö
schen (CNT = 0), worauf von Schritt S6 an Schritt S7 überge
ben wurde. Der Ablauf ging jedoch von Schritt S7 zu Schritt
S8, da die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ immer noch positiv war
und das Produkt aus dem aktuellen Wert X2i′(n) und dem vorher
gehenden Wert X2i′ (n-1) im positiven Bereich lag. Anschließend
ging die Routine von Schritt S8 zu Schritt S12, um die posi
tiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte (±X2i′0) auf eine
vorgegebene Größe, beispielsweise Null (±X2i 00′ = "0"), zu
setzen. Unter Heranziehung des auf "0" gesetzten positiven
Totzonen-Schwellenwertes X2i 0′ wurde in den Schritten S14, S16
sowie S23 bis S27 die Zielposition PD errechnet. Das der
Zielposition PD folgende Steuersignal wurde in den Schritten
S22 bis S31 als Schrittgröße Sj ausgegeben. Die Ansprechung
eines jeden der den einzelnen variablen Stoßdämpfern zuge
ordneten Schrittschaltmotore erfolgte für die Zielposition PD
auf Echtzeitbasis, so daß die Position P nachgeführt und
eingeregelt wurde. Anschließend wurde der Ablauf zumindest
bis zum Zeitpunkt t₀₇ wiederholt, so daß die in Richtung und
Größe der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′
entsprechende effektive Dämpfungskraft D/F freigesetzt wur
de. Die Dämpfungskraft der Ausfederungsphase D/F wurde je
doch zumindest während der Zeitspanne von t₀₆ bis t₀₇ um ein
Verhältnis zwischen dem Nenner und Zähler in Gleichung (7)
größer, das der eingeengten Totzonenweite entspricht, wobei
insbesondere bei ausgeschalteter Totzone und mindestens bei
in den positiven Bereich fallender Vertikalgeschwindigkeit
X2i′ die letztere günstig gedämpft und konvergiert wurde. Die
se Wirkung beruht auf dem Umstand, daß die als Ausgangs
schwingung der Karosserie angefallene Vertikalgeschwindig
keit X₂i′ so groß war, daß sie den positiven oberen Grenz
schwellenwert X2i 1′ überstieg.
- D) Nach Reduzierung der im positiven Bereich verringerten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ bis unter den positiven oberen Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwel lenwert X2i 1′ zum Zeitpunkt t₀₇ folgte eine Verringerung der positiven Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ bis unter den positiven Schwellenwert X2i 01′ für schwache Dämpfung, der mit dem positi ven Totzonen-Schwellenwert X2i0′ zusammen aufgrund der Aus schaltung der Totzone zum Zeitpunkt t₀₈ gegen Null ging. In folge Einwirkung der starken Schwingung der gefederten Masse querte die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ den Nullpunkt zum Zeitpunkt t₀₉, um erneut abzunehmen, und passierte den nega tiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) zum Zeitpunkt t₁₀. In der Zeit nach t₀₇ ergaben sich die gleichen Abläufe gemäß Fig. 14A und 14B wie zwischen den Zeitpunk ten t₀₆ und t₀₇. Da von der Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ in der Zeit zwischen t₀₇ und t₀₈ der positive obere Vertikalgeschwin digkeits-Schwellenwert X2i 1′ überschritten und verringert wurde, ergab sich die unter Ausschaltung der Totzone in Richtung und Größe der Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ entspre chende effektive Dämpfungskraft D/F. Während der Zeit zwi schen den Zeitpunkten t₀₈ und t₀₉ jedoch nahm die Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse X2i′ ab und überschritt den positiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i01′ für schwache Dämpfung, so daß die Dämpfungskräfte D/F in sowohl der Aus- als auch der Einfederungsphase als Mindestdämp fungskräfte D/Fmin anstanden. Dadurch wurde die Dämpfwirkung verringert. Die normalgesteuerte Dämpfungskraft der Ausfede rungsphase D/FN ist jedoch ab dem Zeitpunkt t₀₆, wo keine Steuerung der Totzonenweite erfolgte, offensichtlich kleiner als die Dämpfungskraft der Ausfederungsphase D/F bei Einen gung der Totzone D/F, wie dies die gestrichelte Darstellung in Fig. 15E ausweist. Die Dämpfwirkung auf die positiv ge hende Vertikalgeschwindigkeit X2i′ kann im Falle von D/FN entsprechend reduziert werden. Weiter stand die normalge steuerte Dämpfungskraft D/FN, welche die Mindest-Dämpfungs kraft D/Fmin beistellte, früher als zum Zeitpunkt t₀₈ an. In der Kombination dieser Merkmale kann die Dämpfwirkung für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ weiter verringert werden.
Andererseits erfolgte im ersten Abfragezyklus des Routine
ablaufs gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₀₉ die
Weitergabe von Schritt S4 an Schritt S6 sowie anschließend
an Schritt S7. Hierbei passierte zum Zeitpunkt t₀₉ die Ver
tikalgeschwindigkeit X2i′ den Nullpunkt, so daß ein Wechsel
derselben vom positiven in den negativen Bereich erfolgte.
Da das Produkt aus dem vorhergehenden und dem aktuellen Wert
negativ war, wurde der Ablauf weitergegeben an Schritt S9,
in dem der Nullquerungszähler CNT um Eins auf "1" inkremen
tiert wurde. Da jedoch in dem nachfolgenden Schritt S10 der
Stand des Zählers CNT kleiner als der Vorgabewert CNT₀, näm
lich "5" war, erfolgte die Weitergabe der Routine an Schritt
S8. Als nächstes wurden in Schritt S12 die positiven und
negativen Totzonen-Schwellenwerte (±2i0′) in die Vorgabewerte
(±X2i00 = "0") umgesetzt und wurde die Routine von Schritt
S14 an Schritt S15 zur Ermittlung der Proportional konstanten
der Zielposition für die Einfederungsphase, d. h. des Koeffi
zienten α₁, übergeben. Da diese Proportionalkonstante α₁ we
der gleich "1" noch kleiner als "0" war, wurde für diese die
entsprechende Zielposition PD errechnet. Das die Zielposition
PD nachführende Steuersignal wurde in den Schritten S22 bis
S31 als Schrittregelgröße Sj an den jeweiligen Schritt
schaltmotor ausgegeben. Da sich in Schritt S7 die Vertikal
geschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ immer noch im nega
tiven Bereich befand, war das Produkt aus dem vorhergehenden
und dem aktuellen Wert positiv und wurde zur Berechnung der
Zielposition PD für die Einfederungsphase gemäß den Schrit
ten S14 bis S21 die Routine an Schritt S8 übergeben. In den
Schritten S22 bis S31 wurde die Schrittschaltgröße Sj zur
Beistellung der Zielposition PD als Steuersignal ausgegeben.
Die Ansprechung der mit den entsprechenden variablen Stoß
dämpfern verbundenen einzelnen Schrittschaltmotore 41FR bis
41RR erfolgte auf Echtzeitbasis, so daß die Position P
nachgeführt und geregelt wurde. Da jedoch die Dämpfkraft in
Position P, die erreicht wurde im Zeitraum zwischen t₀₉ und
t₁₀, in dem die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
den negativen Schwellenwert (-X2i 01′) überschritt, in sowohl
der Aus- wie auch der Einfederungsphase immer noch auf dem
niedrigsten Wert D/Fmin lag, wurde die Vertikalgeschwindig
keit X2i′ nicht so wirksam gedämpft.
- E) Wenngleich die zum Zeitpunkt t₁₀ unter den negativen Schwellenwert (-X2i0 1′) abgesunkene Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ weiter in den negativen Bereich hin ein abnahm, erfolgte schon bald entsprechend der an anderer Stelle noch zu beschreibenden günstigen Dämpfwirkung der variablen Stoßdämpfer eine Abnahme des Gradienten. Anschließend passierte und vergrößerte die Vertikalgeschwin digkeit X₂i′ zum Zeitpunkt t₁₁ den vorerwähnten negativen Ver tikalgeschwindigkeits-Schwellenwert (-X2i0 1′), nachdem sie zu einer bestimmten Zeit zwischen t₁₀ und t₁₁ erneut auf eine Zu nahme in Richtung positiven Bereich gewechselt hatte. Weiter kreuzte die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ zum Zeitpunkt t₁₂ den Nullpunkt, um anschließend in positiver Richtung wieder zu zunehmen. Zum Zeitpunkt t₁₃ überschritt sie sodann den posi tiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i 01′ für schwa che Dämpfung. Man beachte, daß während der Zeit zwischen t₁₀ und t₁₁ die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ nicht unter dem nega tiven Schwellenwert (-X2i 1′) lag. Für jeden Abfragezyklus ΔT der Routine gemäß Fig. 14A und 14B fanden nach dem Zeit punkt t₁₂ mit Ausnahme der Inkrementierung des Nullquerungs zählers CNT die gleichen Abläufe statt wie im Zeitraum zwi schen t₀₉ und t₁₀ . Während der Zeitspanne zwischen t₁₀ und t₁₁ lag die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ über dem negativen Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung, so daß eine effektive Dämpfungskraft D/F abgeleitet werden konnte, die hinsichtlich Richtung und Größe der um eine dem Wegfall der Totzone entsprechend er höhten Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ entsprach. Während der Zeit zwischen den Punkten t₁₀ und t₁₁ lag die negativ gehende Vertikalgeschwindigkeit Masse X2i über dem negativen unteren Grenzschwellenwert (-X2i 1′). Die Dämpfungskräfte D/FN der Aus- und Einfederungsphase ergaben sich als Mindestdämpfungs kräfte D/Fmin, die Dämpfwirkung wurde verringert.
Die in Fig. 15E gestrichelt dargestellte normalgesteuerte
Dämpfungskraft der Ausfederungsphase D/FN war jedoch ab dem
Zeitpunkt t₁₀, wo keine Steuerung der Totzonenweite erfolgte,
offensichtlich kleiner als die Dämpfungskraft der Einfede
rungsphase D/F bei Einengung (Ausschaltung) der Totzone D/F,
so daß die Dämpfwirkung auf die positiv gehende Vertikalge
schwindigkeit X2i′ im Falle einer normal gesteuerten Dämp
fungskraft der Einfederungsphase D/FN entsprechend reduziert
wurde. Da weiterhin der Zeitpunkt, an dem die normalgesteu
erte Dämpfungskraft D/FN der Einfederungsphase aus der Min
destdämpfungskraft der Einfederungsphase D/Fmin anfiel, später
liegt als der Zeitpunkt t₁₀, und der Zeitpunkt, an dem die
Dämpfungskraft D/FN auf die Mindestdämpfungskraft D/Fmin
zurückgeführt wurde, früher als der Zeitpunkt t₁₁, dürfte die
Dämpfwirkung im Falle der D/FN sogar noch niedriger sein als
im Falle der Dämpfungskraft D/F, bei welcher die Totzone im
Wege eines Synergieeffekts (zeitliche Abweichungen) gegen
die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ einge
engt (ausgeschaltet) ist.
Darüberhinaus war im ersten Abfragezyklus der Berechnungen
nach Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₁₂, zu dem die
positiv gehende Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
X₂i′ den Nullpunkt überquerte, in Schritt S7 das Produkt aus
dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert der Vertikalge
schwindigkeit X₂i′ negativ und wurde in Schritt S9 der Null
querungszähler CNT um Eins auf "2" inkrementiert. Im nach
folgenden Schritt S10 war jedoch der Zählwert dieses Zählers
kleiner als "5", dem gesetzten Vorgabewert CNT₀. Anschließend
ging die Routine von Schritt 8 zu Schritt 12, so daß
die positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte (±X2i 0′)
weiter auf dem Vorgabewert (±X2i00′ = "0") gesetzt wurden.
Da die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ un
mittelbar nach dem Zeitpunkt t₁₂ bereits positiv war, wurde
in den Schritten S16 bis S27 die Zielposition PD in Überein
stimmung mit der Proportional konstanten der Zielposition für
die Einfederungsphase α₂ errechnet. Das der Zielposition PD
nachzuführende Steuersignal wurde in den Schritten S22 bis
S31 als Schrittgröße Sj ausgegeben. Das Produkt aus dem
aktuellen und dem vorhergehenden Wert war positiv und es
wurde die Routine an Schritt S8 überstellt. Es folgte in den
Schritten S16 bis S27 die Berechnung der Zielposition PD der
Ausfederungsphase. In den Folgeschritten S22 bis S31 wurde
die Schrittgröße zur Beistellung der Zielposition PD als
Steuersignal ausgegeben. Die Ansprechung der einzelnen
Schrittschaltmotore eines jeden der variablen Stoßdämpfer
erfolgte auf Echtzeitbasis, so daß die Position P nachge
führt und geregelt wurde. Die Dämpfungskräfte D/F der Ein- und
Ausfederungsphase der Position P, die in der Zeit t₁₂ und
t₁₃, in welcher die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den positiven
Schwellenwert X₂i01′ für schwache Dämpfung nicht überschritten
hat, erreicht wurden, standen als Mindest-Dämpfungskräfte
D/Fmin sowohl der Aus- als auch der Einfederungsphase an.
Aus diesem Grunde konnte die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′ nicht wirksam gedämpft werden.
Wenngleich weiterhin die über dem positiven Vertikalge
schwindigkeits-Schwellenwert X2i01′ für schwache Dämpfung lie
gende Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ zum Zeitpunkt t₁₃ im posi
tiven Bereich weiter zunahm, wurde aufgrund des günstigen
Dämpfungseffekts des entsprechenden Stoßdämpfers der Gra
dient der Vergrößerung bald kleiner, um schließlich zu
einer bestimmten Zeit zwischen t₁₃ und t₁₄ auf Abnahme im po
sitiven Bereich überzuwechseln. Zum Zeitpunkt t₁₄ passierte
die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ erneut den positiven Schwel
lenwert X2i0 1′. Außerdem kreuzte sie zum Zeitpunkt t₁₅ den
Nullpunkt, um bei t₁₆ bis unter den negativen Vertikalge
schwindigkeits-Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung
abzufallen. Während der Zeit von t₁₃ bis t₁₄ jedoch über
schritt wie aus Fig. 15A ersichtlich die Vertikalgeschwin
digkeit X2i′ nicht den positiven oberen Schwellenwert X2i 1′.
Während der Zeit, da die erste Routine gemäß Fig. 14A und
14B im Anschluß an den Zeitpunkt t₁₃ durchgeführt wurde,
bis unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₁₄ wurden mit Ausnahme der
Inkrementierung des Nullquerungszählers CNT die gleichen
Abläufe durchgeführt wie während des Zeitraums von t₁₂ bis
t₁₃. In diesem Zeitraum zwischen t₁₃ und t₁₄ überschritt die
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ jedoch den
positiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i01′ für
schwache Dämpfung, so daß die in Richtung und Größe der
Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ unter Ausschluß der Totzone
entsprechende effektive Dämpfungskraft D/F anstand. Weiter
lag während der Zeit zwischen t₁₄ und t₁₅ die negativ gehende
Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ über dem positiven Schwellenwert
X2i01′, so daß als Dämpfungskräfte D/F sowohl der Aus- als
auch der Einfederungsphase die Mindest-Dämpfungskräfte
D/Fmin anfielen. Die Dämpfwirkung war entsprechend verrin
gert.
In diesem Falle jedoch war die zum Zeitpunkt t₁₀, an dem kei
ne Steuerung der Totzone erfolgte, abgeleitete normalgesteu
erte Dämpfungskraft D/FN offensichtlich kleiner als die Dämp
fungskraft der Ausfederungsphase D/F (durchgezogene Linie in
Fig. 15E) bei eingeengter Totzonenweite entsprechend der ge
strichelten Darstellung in Fig. 15E, so daß also eine Ab
nahme der Dämpfwirkung im Falle von D/FN gegen die negativ
gehende Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ zu erwarten war. Weiter
lagen bei der normalgesteuerten Dämpfungskraft D/FN der Aus
federungsphase der Zeitpunkt, an dem die Dämpfungskraft D/FN
die Mindest-Dämpfungskraft D/Fmin passierte, deutlich hinter
dem Zeitpunkt t₁₃, und der Zeitpunkt, an dem die Dämpfungs
kraft D/FN als Mindestkraft D/Fmin anstand, deutlich vor dem
Zeitpunkt t₁₄. Außerdem war zu erwarten, daß die durch die
D/FN gegen die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
X₂i′ erzielte Dämpfwirkung im Rahmen der Synergiewirkung eine
weitere Reduzierung erfahren.
Anschließend war im ersten Abfragezyklus, in dem die Rou
tine gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Nullquerungszeitpunkt
t₁₅ durchgeführt wurde, in Schritt 7 das Produkt aus dem vor
hergehenden und dem aktuellen Wert der Vertikalgeschwindig
keit X₂i′ genau wie zum Zeitpunkt t₀₉ negativ und wurde in
Schritt S9 der Nullquerungszähler CNT um Eins auf "3" in
krementiert. Da jedoch im nachfolgenden Schritt S10 der Zäh
ler CNT einen kleineren Wert als "5" auswies, wurde der Ab
lauf von Schritt S8 an Schritt S12 übergeben, um die positi
ven und negativen Totzonen-Schwellenwerte (±X2i 0′) auf dem
Vorgabewert (±X2i 00′) = "0") zu halten. Nachdem die Vertikal
geschwindigkeit X2i′ bereits den negativen Wert ergab, wurde
in den Schritten S14 sowie S15 bis S21 die der Zielposition-
Proportionalkonstanten der Ausfederungsphase α₁ entsprechende
Zielposition PD errechnet. Das Steuersignal für die Nachfüh
rung von PD in die errechnete Zielposition wurde in den
Schritten S22 bis S31 als Schrittgröße Sj ausgegeben. Da
die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ in Schritt S7 noch immer
negativ war, war das Produkt aus dem aktuellen und dem vor
hergehenden Wert positiv und wurde die Routine an Schritt S8
übergeben. In gleicher Weise wie vorbeschrieben wurde in den
Schritten S15 bis S21 die Zielposition PD der Einfederungs
phase errechnet und in den Schritten S22 bis S31 die
Schrittgröße Sj als Steuersignal für die Einstellung dieser
Zielposition ausgegeben. Die Ansprechung des Schrittmotors
eines jeden der variable Stoßdämpfer erfolgte auf Echtzeit
basis, so daß die Position P in die errechnete Zielposition
PD nachgeführt wurde. Die für die Position P in der Zeit
zwischen t₁₅ und t₁₆, in der die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′, den negativen Vertikalgeschwindigkeits-
Schwellenwert (-X2i0 1′) überschritt, erreichten Dämpfungskräf
te standen immer noch in sowohl der Ein- als auch der Aus
federungsphase als Mindest-Dämpfungskräfte D/Fmin an. Es
wurde also die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
X2i′ zu diesem Zeitpunkt nicht so wirksam abgedämpft.
Damit wies nach dem Zeitpunkt t₆ in der erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit eingeengter (d. h. im wesentlichen ausge
schalteter) Totzone gegenüber dem Fall, da die Totzonenweite
nicht variiert oder gesteuert wird, die effektive Dämpfungs
kraft D/F einen der Größe und Richtung der betreffenden
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ entsprechen
den hohen Wert auf und lag der Zeitpunkt, an dem diese Ver
tikalgeschwindigkeit in den Bereich niedriger Dämpfungs
kraft, d. h. den zur Sicherstellung des erwünscht hohen Fahr
komforts gesetzten weichen Bereichs (S-S-Bereichs) eintrat,
später und der Zeitpunkt, an dem sie den weichen Bereich
überschritt früher. Es wird also die Zeitspanne, während der
die Dämpfungskraft wirksam ist, verlängert. Wie in Fig. 15A
durch die gestrichelte Linie dargestellt, weist damit die
andere Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′N nach
dem Zeitpunkt t₀₅ bis etwa zum Zeitpunkt t₁₆, wo die Totzonen
weite nicht reguliert oder gesteuert wird, immer noch eine
große Schwingungsweite und Schwingungsdauer auf. Damit war
der Fahrzeugaufbau bzw. die gefederte Masse Schwankungen
unterworfen. In der hier beschriebenen Ausführungsform der
Erfindung jedoch wurde durch die bevorzugte Dämpfwirkung die
Vertikalgeschwindigkeit X2i′ schnell konvergiert, wie dies die
durchgezogene Linie in Fig. 15A ausweist. Damit wurden die
Schwingungsweite und Schwingungsdauer der Geschwindigkeit
X₂i′ reduziert.
Infolgedessen kann das Schwanken bzw. Schaukeln der Karosse
rie unterdrückt werden und wird gleichzeitig über eine hohe
Konvergenzkraft das Gefühl hoher Fahrstabilität vermittelt.
- F) Die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ nahm danach im Anschluß an den Zeitpunkt t₁₅ im negativen Bereich weiter ab. Da das Fahrzeug zu einer bestimmten Zeit unmit telbar nach dem Zeitpunkt t₁₅ die ausgeprägte Vertiefung der Fahrbahn überfuhr, wurde die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ weiter beschleunigt in der Weise, daß sie zum Zeitpunkt t₁₆ den negativen unteren Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwel lenwert (-X2i 01′) und zum Zeitpunkt t₁₇ negativen unteren Ver tikalgeschwindigkeits-Grenzwert (-X2i 1′) kreuzte bzw. über schritt. Der Gradient der Abnahme wurde jedoch aufgrund der effektiven Dämpfungskraft der einzelnen Stoßdämpfer schon bald allmählich kleiner. Zu einer gegebenen Zeit zwischen t₁₇ und t₁₈ wechselte die Geschwindigkeit X₂i′ wieder in Richtung Zunahme im negativen Bereich und überschritt zum Zeitpunkt t1′ erneut den unteren Grenzschwellenwert (-X2i 1′). Es fanden mit Ausnahme der Inkrementierung des Nullquerungszählers CNT ab einem Startpunkt, an dem die ersten Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B durchgeführt wurden, bis zum Endpunkt der Routine unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₁₇ für jeden Abfrage zyklus ΔT die gleichen Abläufe statt wie während der Zeit zwischen t₁₅ und t₁₆. Da während der Zeit zwischen t₁₃ und t₁₄ die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den positiven Schwellenwert X2i0 1′ für schwache Dämpfung überschritt, kann unter Ausschal tung der Totzone die in Richtung und Größe der Vertikal geschwindigkeit X2i′ entsprechende effektive Dämpfungskraft D/F beigestellt werden. Weiter wurde im Rahmen des ersten Abfragezyklus der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₁₇ die Routine in gleicher Weise wie zum Zeit punkt t₀₆ von Schritt S4 an Schritt SS übergeben, so daß der Steuermerker F für die Totzonenweite wieder auf "1" gesetzt, der Nullquerungszähler CNT gelöscht und letzendlich die Rou tine von Schritt S6 an Schritt S7 überstellt wurde. Die Ver tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ war jedoch im mer noch durchgehend negativ, während das Produkt aus dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert (X₂i′(n) · X₂i′ (n-1) 0) po sitiv war, so daß die Routine von Schritt S8 an Schritt S12 weitergegeben wurde, um die positiven und negativen Totzo nen-Schwellenwerte (±X2i 0′) auf den Vorgabewerten (±X2i 00′ = "0") zu halten.
Als nächstes wurde in den Schritten S15 bis S21 die Zielpo
sition PD der Einfederungsphase errechnet. Mit den Schritten
S22 bis S31 erfolgte die Ausgabe des Steuersignals zur Nach
führung der Position PD als Schrittgröße Sj. Die Ansprechung
der den einzelnen Stoßdämpfern mit variabler Dämpfungskraft
zugeordneten Schrittschaltmotore erfolgte auf Echtzeitbasis,
so daß die Position P auf die errechnete Zielposition PD
nachgeführt und eingeregelt wurde. Anschließend wurde der
vorbeschriebene Ablauf zumindest bis zum Zeitpunkt t1′wie
derholt. Genau wie in der Zeit zwischen t₀₆ und t₀₇ wurde eine
hinsichtlich Größe und Richtung der Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse X₂i′ entsprechende effektive Dämpfungs
kraft D/F beigestellt.
- G) Nachdem anschließend zum Zeitpunkt t₁₈ die positiv gehen de Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ im negativen Bereich den nega tiven unteren Schwellenwert (-X₂i′₁) überschritten hatte, überquerte sie zum Zeitpunkt t₁₉ den dem negativen Vertikal geschwindigkeits-Schwellenwert (X2i0 1′) für schwache Dämpfung angenäherten Nullpunkt und erneut zum Zeitpunkt t₂₀ infolge Reaktion auf die weiteren starken Schwingungen der gefeder ten Masse. Weiter überstieg zum Zeitpunkt t₂₁ die Vertikalge schwindigkeit X₂i′ den positiven Schwellenwert X2i01′ für schwa che Dämpfung. Ab dem Zeitpunkt der ersten Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₁₈ bis unmittelbar nach dem Nullquerungszeitpunkt t₂₀ wurden für jeden Abfrage zyklus ΔT die Abläufe des Zeitraums t₁₈ bis t₁₉ wiederholt. In der Zeit von t₁₈ bis t₁₉ lag die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ unter dem negativen Schwellenwert X₂i01′ für schwache Dämp fung, so daß eine Dämpfungskraft D/F bereitgestellt wurde, die hinsichtlich Richtung und Größe der Vertikalgeschwin digkeit X₂i′ unter Ausschaltung der Totzone entsprach. Weiter wurde im ersten Abfragezyklus der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B die Routine in gleicher Weise wie zum Zeitpunkt t₀₆ von Schritt S4 an Schritt S5 übergeben, um den Steuer merker F für die Totzonenweite erneut auf "1" zu setzen, und der Nullquerungszähler CNT gelöscht. Von Schritt S6 ging die Routine an S7. Da jedoch die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ und auch das Produkt aus dem dem aktuellen und dem vorhergehen den Wert immer noch positiv waren, wurde die Routine von Schritt S8 an Schritt S12 überstellt, um die positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte (±Xi0′) auf die Vorgabewer te (±X2i00′ = "0") einzustellen. Als nächstes wurde in den Schritten S15 bis S21 die Zielposition PD der Einfederungs phase berechnet. Anschließend wurde mit den Schritten S22 bis S31 das Steuersignal zur Nachführung der Zielposition PD als Schrittgröße Sj ausgegeben. Die Ansprechung der Schalt motore eines jeden der Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungs kraft erfolgte auf Echtzeitbasis, so daß die Position P auf die Zielposition PD eingeregelt wurde. Danach wurden die vorbeschriebenen Abläufe bis mindestens zum Zeitpunkt t₁₈ wiederholt, so daß die in Richtung und Größe der Vertikal geschwindigkeit X₂i′ entsprechende effektive Dämpfungskraft D/F in gleicher Weise beigestellt wurde wie zwischen t₀₆ und t₀₇.
Die positiv gehende Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ im negativen
Bereich überschritt zum Zeitpunkt t₁₈ den negativen unteren
Schwellenwert (-X2i 1′) und passierte zum Zeitpunkt t₁₉ aufgrund
der Ausschaltung der Totzone den nullangenäherten negativen
Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i 01′ für schwache
Dämpfung. Die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ kreuzte den Null
punkt zum Zeitpunkt t₂₀ und nahm im positiven Bereich zu. Zum
Zeitpunkt t₂₁ passierte die größer gewordene Vertikalge
schwindigkeit X₂i′ den nullangenäherten positiven Vertikalge
schwindigkeits-Schwellenwert X2i01′ für schwache Dämpfung. Für
den Zeitraum nach dem Zeitpunkt t₁₈, d. h. dem Zeitpunkt des
ersten Abfragezyklus bei der Durchführung des Rechenpro
gramms gemäß Fig. 14A und 14B, bis zu dem unmittelbar vor
dem Passieren des Nullpunkts liegenden Zeitpunkt t₂₀ wurden
die Abläufe des Zeitraums t₁₇ bis t₁₈ für jeden Abfragezyklus
ΔT wiederholt.
Da im Zeitraum zwischen t₁₈ und t₁₉ die Vertikalgeschwindig
keit X2i′ verringert worden war und den negativen Schwellen
wert -X₂₁₀₁′ überschritten hatte, ergab sich die in Richtung
und Größe der Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ bei Ausschaltung
der Totzone entsprechende effektive Dämpfungskraft D/F. Im
Zeitraum zwischen t₁₉ und t₂₀ wurde die Vertikalgeschwindig
keit X₂i′ über den negativen Schwellenwert (-X2i0 1′) für schwa
che Dämpfung hinaus vergrößert, so daß sich die Dämpfungs
kräfte D/F der Aus- und Einfederungsphase als Mindest-Dämp
fungskräfte D/Fmin ergaben und dementsprechend die Dämpfwir
kung verringert war. Andererseits war die ab dem Zeitpunkt
t₁₆ abgeleitete normalgesteuerte Dämpfungskraft D/FN der Ein
federungsphase offensichtlich kleiner als die mit geregelter
Totzonenbreite anfallende Dämpfungskraft D/F, wie dies die
gestrichelte und die durchgezogene Linie in Fig. 15E aus
weisen. Dementsprechend dürfte die über D/FN erzielte Dämp
fungskraft gegen die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ im negati
ven Bereich weiter abnehmen. Da außerdem im Falle der nor
malgesteuerten Dämpfungskraft D/FN der Einfederungsphase der
Zeitpunkt, an dem diese Dämpfungskraft D/FN die Mindest-Dämp
fungskraft D/Fmin überschritt, später lag als t₁₆, und der
Zeitpunkt, an dem die Dämpfungskraft D/FN in die Mindest-
Dämpfungskraft D/Fmin überging, früher als der Zeitpunkt t₁₉,
war im Rahmen der Synergiewirkung die über die Dämpfungs
kraft D/FN erreichte Dämpfwirkung weiter verringert.
Andererseits wurde mit dem ersten Abfragezyklus der Berech
nungen gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₂₀ die
Routine von Schritt S4 an Schritt S6 und weiter an Schritt
S7 überstellt. Zu diesem Zeitpunkt war genau wie zum Zeit
punkt t₀₉ das Produkt aus dem aktuellen und dem vorhergehen
den Wert der Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ negativ, so daß
der Ablauf weitergegeben wurde an Schritt S9, mit dem der
Anzeigewert des Nullquerungszählers CNT auf "1" inkremen
tiert wurde. Da dieser Stand des Zählers CNT kleiner war als
"5", ging die Routine weiter von Schritt S8 an Schritt S12,
in dem die positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte
(±X2i0′) erneut auf den Vorgabewert (±X2i 00′ = "0") gesetzt
wurden. Als nächstes erfolgte von Schritt S14 aus in den
Schritten S16 bis S27 die Errechnung der dem Zielpositions-
Proportionalkoeffizienten α₁ der Einfederungsphase entspre
chenden Zielposition PD. Das Steuersignal zur Nachführung der
Zielposition PD wurde über die Schritte S22 bis S31 als
Schrittgröße Sj ausgegeben. Da nach dem Zeitpunkt t₂₀ die
Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ in Schritt S7 genau wie das in
Schritt S7 errechnete Produkt immer noch im positiven Be
reich lag, erfolgte die Weitergabe des Ablaufs an Schritt
S8. Wie an anderer Stelle bereits beschrieben, wurden in den
Schritten S22 bis S31 die Zielposition PD der Ausfederungs
phase und das der Schrittgröße Sj entsprechende Steuersig
nal zur Erzielung der Zielposition PD errechnet. Die Anspre
chung des Schrittschaltmotors des entsprechenden dämpfungs
kraft-variablen Stoßdämpfers erfolgte auf Echtzeitbasis zur
Nachführung der Position P in die Zielposition PD. Die der
vom Zeitpunkt t₂₁ bis zum Überschreiten des positiven Schwel
lenwertes X2i01′ für schwache Dämpfung durch die Vertikalge
schwindigkeit X2i′ erreichten Position P entsprechende Dämp
fungskraft war in sowohl der Aus- als auch der Einfederungs
phase immer noch auf dem kleinsten Wert D/Fmin, so daß die
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ in der Zeit
zwischen t₂₀ und t₂₁ keine merkliche Reduzierung erfuhr.
- H) Anschließend nahm die den positiven Vertikalgeschwindig keits-Schwellenwert X2i0 1′ überschreitende Vertikalgeschwin digkeit X₂i′ zum Zeitpunkt T₂₁ weiter im positiven Bereich zu. Zu einer bestimmten Zeit zwischen t₂₁ und t₂₂ begann diese je doch erneut in Richtung Nullpunkt abzunehmen, wobei aufgrund des günstigen Dämpfungseffekts eines jeden der variablen Stoßdämpfer der Gradient der Zunahme oder Vergrößerung kleiner wurde. Zum Zeitpunkt t₂₂ war die Vertikalgeschwindig keit X₂i′ bis unter den positiven Vertikalgeschwindigkeits- Schwellenwert X2i0 1′abgefallen. Zum nächsten Zeitpunkt t₂₃ überquerte sie den Nullpunkt mit nachfolgender Abnahme im negativen Bereich, und passierte zum Zeitpunkt t₂₄ den nega tiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i0 1′ für schwa che Dämpfung. Man beachte, daß während der Zeit zwischen t₂₁ und t₂₂ die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ den positiven oberen Grenzschwellenwert X2i 1′ nicht über schritten hat. Während der Zeit ab Beginn des ersten Abfra gezyklus der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₂₁ bis unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₂₃ fanden mit Ausnahme des Schritts, in dem die Inkrementierung des Null querungszählers CNT erfolgte, die gleichen Abläufe statt wie zwischen t₂₀ und t₂₁. Da in der Zeit von t₂₁ bis t₂₂ die Verti kalgeschwindigkeit X₂i′ den positiven Schwellenwert X2i01′ für schwache Dämpfung überschritt, ergab sich die hinsichtlich Richtung und Größe der Vertikalgeschwindigkeit X2i bei un geregelter Totzonenbreite entsprechende effektive Dämpfungs kraft D/F. In der Zeit von t₂₂ bis t₂₃ lag die Vertikalge schwindigkeit X₂i′ unter dem positiven Schwellenwert X2i01′ für schwache Dämpfung, so daß die Dämpfungskräfte D/F für so wohl die Aus- als auch die Einfederungsphase dem jeweils niedrigsten Wert D/Fmin entsprachen und damit die Dämpfwir kung eine Verringerung erfuhr. Da jedoch die im Zeitpunkt t₂₁ ohne Steuerung der Totzonenweite abgeleitete normalgesteu erte Dämpfungskraft D/FN der Ausfederungsphase offensichtlich kleiner war als die Dämpfungskraft D/F der Einfederungsphase mit durchgeführter Regelung der Totzonenweite, wie dies die gestrichelte und die durchgezogene Linie in Fig. 15E zei gen, war eine Reduzierung der Dämpfwirkung im Falle von D/FN gegen die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ im positiven Bereich zu erwarten. Außerdem lag bei normalge steuerter Dämpfungskraft D/FN für die Ausfederungsphase der Zeitpunkt, an dem diese Dämpfungskraft D/FN die Mindest-Dämp fungskraft D/Fmin passierte, nach dem Zeitpunkt t₂₁, und der Zeitpunkt, an dem die Dämpfungskraft D/FN in die Mindest- Dämpfungskraft D/Fmin einging, vor dem Zeitpunkt t₂₂. Es war also eine gegen die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ merkbar weiter verringerte Dämpfwirkung der Kraft D/FN gegeben.
Mit dem ersten Abfragezyklus der Berechnungen gemäß Fig.
14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₂₃ erfolgte die Übergabe der
Routine an Schritt S7, bei dem genau wie zum Zeitpunkt t₂₃
das Produkt zwischen dem aktuellen und dem vorhergehenden
Wert in negativer Form anstand, um den Stand der Nullque
rungszählers CNT um Eins auf den Wert "2" zu inkrementieren.
Da in Schritt S10 der Zählwert dieses Zählers CNT kleiner
als "5" war, ging die Routine von Schritt S8 an Schritt S12,
in dem die positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte
(±X2i 0′) erneut auf den Vorgabewert (±X2i00′ = "0") gesetzt
wurden. Da sich die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ im negati
ven Bereich befand, wurde in den Schritten S15 bis S21 über
Schritt S14 die dem Zielposition-Proportionalkoeffizienten
der Einfederungsphase α₁ entsprechende Zielposition PD er
rechnet und das Steuersignal zur Nachführung dieser Zielpo
sition PD, das der in den Schritten S22 bis S31 ermittelten
Schrittgröße Sj entspricht, ausgegeben. Anschließend blieb
die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ in
Schritt S7 weiter negativ und das Produkt zwischen dem aktu
ellen und dem vorhergehenden Wert weiter positiv, so daß
der Ablauf an Schritt S8 übergeben wurde. In den Schritten
S16 bis S27 wurde die Zielposition PD der Ausfederungsphase
errechnet und die Schrittgröße Sj als Steuersignal für die
Einstellung der Zielposition in den Schritten S22 bis S31
ausgegeben. Die Ansprechung des Schrittschaltmotors der ein
zelnen variable Stoßdämpfer erfolgte auf Echtzeitbasis für
die Nachführung der Position P in die jeweilige Zielposition
PD. Die der in der Zeit t₂₃ bis t₂₄ erreichten Position P ent
sprechenden Dämpfungskräfte lagen für sowohl die Ein- als
auch die Ausfederungsphase immer noch auf dem niedrigsten
Wert (D/Fmin), so daß keinerlei bemerkenswerte Abdämpfung
gegen die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′
erzielt wurde.
- I) Anschließend wechselte die negativ gehende Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse X₂i′, die zum Zeitpunkt t₂₄ den negativen Schwellenwert (-X2i0 1′) für schwache Dämpfung überschritten hatte, zu einem gegebenen Zeitpunkt zwischen t₂₄ und t₂₅ in die Zunahmerichtung, um zum Zeitpunkt t₂₅ über den negativen Schwellenwert -X2i0 1′ hinaus anzusteigen. Wei ter querte zum Zeitpunkt t₂₆ die Vertikalgeschwindigkeit den Nullpunkt. Zum Zeitpunkt t₂₇ nahm sodann die Vertikalge schwindigkeit im positiven Bereich zu, um zum Zeitpunkt t₂₇ den positiven Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwert X2i0 1′ für schwache Dämpfung zu übersteigen.
In der Zeit nach dem Zeitpunkt t₂₄, zu dem der erste Abfrage
zyklus der in Fig. 14A und 14B dargestellten Routine er
folgte, bis zu einem unmittelbar vor t₂₆ liegenden Zeitpunkt
wurden die Abläufe aus dem Zeitraum t₂₃ bis t₂₄ mit Ausnahme
der Inkrementierung des Nullquerungszählers CNT wiederholt.
Da in der Zeit zwischen t₂₄ und t₂₅ die Vertikalgeschwindig
keit der gefederten Masse X₂i′ unter dem negativen Schwellen
wert -X2i 01′ lag, ergab sich eine in Richtung und Größe die
ser Vertikalgeschwindigkeit unter Ausschaltung der Totzone
entsprechende effektive Dämpfungskraft D/F. In der Zeit zwi
schen t₂₅ und t₂₆ nahm die die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′
über den negativen Schwellenwert -X2i 01′für schwache Dämpfung
hinaus zu, so daß die Dämpfungskräfte D/F sowohl der Ein
als auch der Ausfederungsphase als Mindest-Dämpfungskräfte
D/Fmin anstanden und die Dämpfwirkung verringert war. Wie
jedoch anhand der gestrichelten und der durchgezogenen Linie
in Fig. 15E ersichtlich, war die normalgesteuerte Dämp
fungskraft D/FN der Einfederungsphase offensichtlich kleiner
als die Dämpfungskraft D/F der Einfederungsphase mit ge
steuerter bzw. geregelter Totzonenweite, so daß eine Redu
zierung der Dämpfwirkung der normal gesteuerten Dämpfungs
kraft für die Einfederungsphase gegen die negative Vertikal
geschwindigkeit X₂i′ gegeben war. Weiter lag der Zeitpunkt, an
dem die Dämpfungskraft D/FM die Mindest-Dämpfungskraft D/Fmin
passierte, später als der Zeitpunkt t₂₄, und der Zeitpunkt,
zu dem die Dämpfungskraft D/FN in die Mindest-Dämpfungskraft
D/Fmin überging, früher als der Zeitpunkt t₂₅. Deshalb wurde
durch den Synergieeffekt die von der Dämpfungskraft D/FN
ausgeübte Dämpfwirkung gegen die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X₂i′ deutlich reduziert.
Weiter war zum Zeitpunkt des ersten Abfragezyklus der Be
rechnungsabläufe gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt
t₂₆ das Produkt aus dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert
der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ in
Schritt S7 genau wie zum früherliegenden Zeitpunkt t₀₉ nega
tiv und wurde die Routine an Schritt S9 überstellt, in dem
der Nullquerungszähler CNT auf "3" inkrementiert wurde. Da
in Schritt S10 die Anzeige des Zählers CNT kleiner war als
"5", erfolgte die Weitergabe der Routine von Schritt S8 an
Schritt S12, wo die positiven und negativen Totzonen-Schwel
lenwerte (±2i0′) erneut auf (±2i00′ = 0) gesetzt wurden.
Nachdem in Schritt S14 die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ posi
tiv war, ging die Routine von diesem Schritt S14 an die
Schritte S16 bis S27 weiter, in denen die dem Zielpositions-
Proportionalkoeffizienten der Ausfederungsphase α₂ entspre
chende Zielposition PD errechnet wurde. Das Steuersignal zur
Nachführung der Zielposition PD wurde in den Schritten S22
und S31 als Schrittgröße Sj ausgegeben. Da anschließend
die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ in Schritt S7 und auch das
Produkt aus dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert der
selben immer noch positiv waren, ging die Routine an Schritt
S8. Wie vorstehend bereits beschrieben, wurde sodann in den
Schritten S16 bis S27 die Zielposition PD der Ausfederungs
phase errechnet und in den Schritten S22 bis S31 das Steuer
signal zur Einstellung der Zielposition PD entsprechend der
Schrittgröße Sj ausgegeben. Die Ansprechung des Schritt
schaltmotors des jeweiligen variable Stoßdämpfers erfolgte
auf Echtzeitbasis zur Nachführung der Position P. Die in der
Zeit zwischen t₂₆ und t₂₇ bis zum Überschreiten des positiven
Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwertes X2i01′ durch die Ver
tikalgeschwindigkeit entsprechend dieser Position P erreich
ten Dämpfungskräfte lagen sowohl für die Aus- als auch die
Einfederungsphase auf dem Minimalwert D/F/min. Damit wurde
die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ nicht
merkbar gedämpft.
- J) Als nächstes ging die Vertikalgeschwindigkeit X2i′, die zum Zeitpunkt t₂₇ den positiven Schwellenwert X2i01′ für schwache Dämpfung überschritt, zu einer gegebenen Zeit zwischen t₂₇ und t₂₈ wieder in Richtung Abnahme im positiven Bereich. Zum Zeitpunkt t₂₈ fiel sie unter den positiven Schwellenwert X2i 01′ für schwache Dämpfung ab. Die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ querte zum Zeitpunkt t₂₉ den Nullpunkt und wurde im negati ven Bereich kleiner. Zum Zeitpunkt t₃₀ passierte sie den ne gativen Schwellenwert (-X2i 01′) für schwache Dämpfung.
Während der Zeit nach dem Zeitpunkt t₂₇, in welcher der erste
Abfragezyklus der Berechnungsabläufe gemäß Fig. 14A und
14B stattfand, bis unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₂₉ wurden
mit Ausnahme der Inkrementierung des Nullquerungszählers CNT
die gleichen Abläufe wie im Zeitraum t₂₆ bis t₂₇ für jeden
Abfragezyklus ΔT wiederholt. Da während der Zeit zwischen t₂₇
und t₂₈ die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ den positiven Schwel
lenwert X2i01′ für schwache Dämpfung passierte, ergab sich ei
ne Dämpfungskraft D/F, die hinsichtlich Richtung und Größe
unter Ausschaltung der Totzone der Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse X₂i′ entsprach. Während der Zeit t₂₈ und
t₂₉ fiel die Vertikalgeschwindigkeit bis unter den positiven
Schwellenwert X2i 01′ für schwache Dämpfung ab, so daß die
Dämpfungskräfte D/F sowohl der Aus- als auch der Einfede
rungsphase dem Minimalwert D/Fmin entsprachen und die Dämpf
wirkung verringert war. Im Falle der normalgesteuerten Dämp
fungskraft D/FN der Ausfederungsphase jedoch fiel wie aus
Fig. 15E ersichtlich ab dem Zeitpunkt t₂₇ ohne Regelung der
Totzonenweite keine effektive Dämpfungskraft an, so daß bei
D/FN eine Minderung der Dämpfwirkung gegen die positive Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X2i′ zu erwarten
war.
Im ersten Abfragezyklus der Berechnungen gemäß Fig. 14A
und 14B nach dem Zeitpunkt t₂₉ war wie zum Zeitpunkt t₀₉ das
Produkt aus dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert in
Schritt S7 negativ. In Schritt S9 wurde der Stand des Null
querungszählers CNT auf "4" inkrementiert. Da in Schritt S10
der Stand dieses Zählers CNT kleiner als der Vorgabewert
CNT₀, d. h. "5", war, wurde die Routine von Schritt S8 an
Schritt S12 übergeben, in dem die positiven und negativen
Totzonen-Schwellenwerte (±X2i 0′) wieder auf den Vorgabewert
(±X2i00′ = "0") gesetzt wurde. Da die Vertikalgeschwindigkeit
X₂i′ negativ war, wurde als nächstes in den Schritten S1 bis
S21 die der Zielposition-Proportionalkonstanten der Einfe
derungsphase (Koeffizient) α₁ entsprechende Zielposition PD
errechnet. Das Steuersignal zur Nachführung dieser Zielposi
tion PD wurde in den Schritten S22 bis S31 als Schrittgröße
Sj ausgegeben. Nachfolgend war die Vertikalgeschwindigkeit
X2i′ in Schritt S7 immer noch negativ und das Produkt aus dem
aktuellen und dem vorhergehenden Wert immer noch positiv, so
daß die Routine an Schritt S8 übergeben wurde. In den
Schritten S15 bis S21 wurde die Zielposition PD der Ausfede
rungsphase errechnet. Das der Schrittgröße Sj entsprechende
Steuersignal zur Einstellung der errechneten Zielposition
wurde in den Schritten S22 bis S31 ausgegeben. Die Anspre
chung der Schrittschaltmotore des jeweiligen Stoßdämpfers
mit variabler Dämpfungskraft erfolgte zur Nachführung der
Position P auf Echtzeitbasis. Da es sich bei den in der Zeit
zwischen t₂₉ und t₃₀ bis zum Überschreiten des negativen
Schwellenwertes (-X2i 01′) durch die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′
für die Position P erreichten Dämpfungskräften aber immer
noch in sowohl der Ein- als auch der Ausfederungsphase um
die Mindestwerte D/Fmin handelte, wurde die effektive Dämpf
wirkung gegen die Vertikalgeschwindigkeit X2i′ nicht er
reicht.
- K) Es folgte zu einer gegebenen Zeit zwischen t₃₀ und t₃₁ ein Wechsel der Vertikalgeschwindigkeit X₂i′, die zum Zeit punkt t₃₀ unter den negativen Schwellenwert (-X2i0 1′) abgefal len war, in Richtung Zunahme im negativen Bereich. Sodann nahm in Schritt t₃₁ die positiv gehende Vertikalgeschwindig keit über den negativen Schwellenwert (-X2i 01′) hinaus zu, um zum Zeitpunkt t₃₂ den Nullpunkt zu überqueren. Es folgte eine Zunahme der Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ im positiven Bereich.
Während der Zeit unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₃₀, d. h. dem
Zeitpunkt des ersten Abfragezyklus im Rahmen der Berechnun
gen gemäß Fig. 14A und 14B, bis zu einem Zeitpunkt unmit
telbar vor t₃₂, dem Zeitpunkt des letzten Abfragezyklus der
Routine, wurden mit Ausnahme der Inkrementierung des Null
querungszählers CNT für jeden Zyklus ΔT die Abläufe des
Zeitraums t₂₉ bis t₃₀ wiederholt. Da in der Zeit zwischen t₃₀
und t₃₁ die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ unter den negativen
Schwellenwert (-X2i01′) abfiel, ergab sich unter Berücksichti
gung der Ausschaltung der Totzone die in Richtung und Größe
der Vertikalgeschwindigkeit entsprechende effektive Dämp
fungskraft D/F. Nachdem in der Zeit zwischen t₃₁ und t₃₂ die
Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ oberhalb des negativen Schwel
lenwerts (-X2i 01′) für schwache Dämpfung angesiedelt war, ent
sprachen die Dämpfungskräfte D/F sowohl der Aus- als auch
der Einfederungsphase den Mindestdämpfungskräften D/Fmin und
waren die Dämpfwirkungen verringert. Wie aus Fig. 15E
(trotz Fehlens einer gestrichelten Linie ) ersichtlich wurde
die ohne Steuerung der Totzonenweite anfallende normalge
steuerte Dämpfungskraft D/FN nicht erreicht, so daß eine
Minderung der Dämpfwirkung auf die Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse im negativen Bereich anstand.
Damit war in der hier beschriebenen Ausführungsform, in wel
cher nach dem Zeitpunkt t₁₆ gemäß Fig. 15B eine Einengung
(d. h. im wesentlichen eine Ausschaltung) der Totzone er
folgte, die in Richtung und Größe der Vertikalgeschwindig
keit der gefederten Masse X₂i′ entsprechende effektive Dämp
fungskraft größer als die Dämpfungskraft D/FN, bei der keine
Steuerung der Totzonenweite stattfindet. Da außerdem in der
hier beschriebenen Ausführungsform der Zeitpunkt, an dem die
Dämpfungskräfte sowohl der Aus- wie auch der Einfederungs
phase in den Niedrigbereich, d. h. den weichen Bereich (S-S-
Bereich) eingehen, später, und der Zeitpunkt, wo die Dämp
fungskräfte der Ein- und der Ausfederungsphase den weichen
Bereich passieren, früher zu liegen kommen, wird die Wirk
dauer der effektiven Dämpfungskraft D/F verlängert. Wie
durch die gestrichelte Linie in Fig. 15A dargestellt, weist
die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′ in dem
Falle, wo keine Regelung der Totzonenweite erfolgt, in der
Zeit von t₁₆ bis in die Nähe von t₃₂ immer noch große
Schwingungsweiten und und eine große Schwingungsdauer auf,
was bedeutet, daß der Fahrzeugaufbau mit Schwankungen be
aufschlagt war. Da jedoch die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ bei
der erfindungsgemäßen Ausführungsform wie anhand der durch
gezogene Linie in Fig. 15A erkennbar durch die günstige
Dämpfwirkung schnell konvergiert sowie eine geringere
Schwingungsweite und eine kürzere Schwingungsdauer aufweist,
wird das Empfinden, daß die Karosserie schwankt, ausge
schaltet und gleichzeitig eine starke Konvergenzkraft aus
geübt, so daß dem Fahrzeuginsassen das Gefühl von Stabi
lität vermittelt wird.
- L) Im ersten Abfragezyklus der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B nach dem Zeitpunkt t₃₂ war das Produkt aus dem aktu ellen und dem vorhergehenden Wert der Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse X₂i′ in Schritt S7 negativ. In Schritt S9 wurde der Wert des Nullquerungszählers CNT um Eins auf "5" inkrementiert. Da in Schritt S10 der Stand des Zählers CNT gleich dem Vorgabewert CNT₀war, wurde die Rou tine an Schritt S11 überstellt, in dem der Zähler CNT ge löscht und der Steuermerker F für die Totzonenweite zurück gestellt wurde auf "0". Damit wurden in dem von Schritt S8 ausgehenden folgenden Schritt S13 die positiven und negati ven Totzonen-Schwellenwerte (±X2i 0′) erneut auf die Anfangs werte (±X2i 0′) gesetzt. Als nächstes wurde die Routine von Schritt S14 an die Schritte S16 bis S27 übergeben, in denen die Zielposition PD in Übereinstimmung mit dem Zielpositions- Proportionalkoeffizienten (Konstante) α₂ errechnet wurde. So dann wurde in den Schritten S22 bis S31 das Steuersignal zur Nachführung der Zielposition PD als Schrittgröße Sj ausgege ben. Da nachfolgend in Schritt S7 die Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse X₂i′ weiterhin positiv war, ergab sich das Produkt aus dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert als positive Größe und wurde die Routine an Schritt S8 weitergegeben. Es folgte wie bereits an anderer Stelle be schrieben die Ermittlung der Zielposition PD der Ausfede rungsphase in den Schritten S16 bis S27, während in den Schritten S22 bis S31 die Schrittgröße Sj als Steuersignal für die Einstellung der Zielposition PD ausgegeben wurde.
Dennoch war die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse
X2i′ in der Zeit zwischen t₃₂ und t₃₉ relativ niedrig und nur
kleinsten Änderungen unterworfen. Insbesondere nahm sie ab
dem Zeitpunkt t₃₂ im positiven Bereich zu und überquerte zum
Zeitpunkt t₃₃ den Nullpunkt mit anschließender Abnahme in
negativer Richtung, um schließlich zum Zeitpunkt t₃₄ erneut
den Nullpunkt zu passieren und im positiven Bereich größer
zu werden.
Bis zum Zeitpunkt t₃₉ wiederholte sich dieser Ablauf für die
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′, wobei wäh
rend der Zeit von t₃₂ bis t₃₉ die lokalen Maximal- und Mini
malpunkte der zu- und abnehmenden Vertikalgeschwindigkeit X2i′
die gesetzten Anfangsgrößen der Totzonen-Schwellenwerte (±X2i0′)
nicht überschritten. Damit wurde für jeden Abfrage
zyklus ΔT der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B die Rou
tine von Schritt S4 an Schritt S6 und Schritt S8 übergeben.
In Schritt S8 wurde der Merker F zur Steuerung der Totzonen
weite auf "0" zurückgestellt und die Routine weitergegeben
an Schritt S13, in dem die positiven und negativen Totzonen-
Schwellenwerte (±X2i 0′) weiter auf den Anfangswerten (+X2i0′)
gehalten wurden. Da jedoch die Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse X2i′ die Totzonen-Schwellenwerte (±X2i 0′)
nicht überschritt, wurde die Routine von entweder den
Schritten S15 bis S21 oder den Schritten S16 bis 27 überge
ben, in denen die Zielposition PD mit Null errechnet wurde.
Damit war in den Schritten S22 bis S31 für jeden Abfrage
zyklus ΔT der Berechnungen gemäß Fig. 14A und 14B die als
Steuersignal dienende Schrittgröße "0", so daß die in der
Ein- und Ausfederungsphase anstehenden Dämpfungskräfte je
weils den Minimalgrößen D/Fmin entsprachen. Während der
Zeit von t₃₂ bis t₃₉ war genau wie im Zeitraum t₀₀ bis t₀₄ die
Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ langsam und klein, so daß die
gefederte Masse, d. h. der Fahrzeugaufbau, nur langsamen und
kleinen Schwingungen unterworfen war. Damit wird ein unge
störtes Fahrverhalten gewährleistet. In der Zeit t₃₂ bis t₃₉
fand keine Betätigung der Schrittschaltmotore statt und ist
somit eine verbesserte Geräuschsituation für die Vorrich
tung sichergestellt.
Man beachte, daß in der erfindungsgemäßen Ausführungsform
die vorgegebenen Vertikalgeschwindigkeits-Schwellenwerte zur
Erzeugung eines Steuersignals, auf das keine Betätigung des
jeweiligen Schrittschaltmotors erfolgt, die positiven und
negativen Totzonen-Schwellenwerte sind, die auf "0" gehen,
wenn die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse entwe
der den positiven oder den negativen oberen oder unteren
Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwellenwert überschreitet,
so daß sozusagen die Totzone als "0" ausgeschaltet wird. Da
jedoch nur die Einengung eines betätigungslosen Bereichs des
Schrittschaltmotors entsprechend der Totzone wie vorbe
schrieben die Dämpfwirkung auf eine starke Eingangsschwin
gung bei zustellen vermag, läßt sich mittels der erfindungs
gemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens
die Dämpfwirkung erhöhen und der Eindruck des Fahrzeug
schwankens ausschalten, indem die den Totzonenschwellen ent
sprechenden vorgegebenen Vertikalgeschwindigkeitswerte um
vorgegebene Größen reduziert werden.
Wenngleich der in der erfindungsgemäßen Ausführungsform zur
Steuerung der Dämpfungskraft benutzte Ventilkörper 31 als
Drehventil vorgesehen ist, kann dieser auch in Spulen
ausführung eingesetzt und können für die Aus- und Einfede
rungsphase unterschiedliche Arbeitsfluid-Strömungskanäle an
geordnet werden. Im letzteren Falle wird ein Ritzel mit der
Drehachse eines jeden der Schrittschaltmotore 41FL bis 41RR
verbunden und ein mit diesem kämmendes Zahnsegment an der
Verbindungsstange 42 befestigt. Wahlweise kann die Verschie
beposition des Ventilkörpers 31 mittels einer auf diesem an
geordneten Elektromagnetspule gesteuert werden.
Obgleich in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Ver
tikalbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus erfaßt und die auf
der "Sky Hook"-Theorie basierende Steuerung der Dämpfungs
kraft auf der Basis der auf die Fahrzeugkarosserie einwir
kenden jeweils erfaßten Vertikalbeschleunigung erfolgt, kann
zusätzlich ein Hubsensor vorgesehen werden, welcher die
relative Verschiebung bzw. Bewegung zwischen der Karosserie
und den jeweiligen Straßenrädern erfaßt. In diesem Falle
kann der Dämpfungskoeffizient C im Wege der nachstehenden
Formel (9) auf der Basis der relativen Geschwindigkeit zwi
schen der gefederten und der ungefederten Masse errechnet
werden, wobei es sich bei dieser relativen Geschwindigkeit
XDi′ um einen differenzierten Wert des die vom Hubsensor erfaßte
relative Verschiebung XDi zwischen der Fahrzeugkaros
serie und dem jeweiligen Straßenrad repräsentierenden Aus
gangssignals handelt, die Vertikalgeschwindigkeit X₂i′ der
Karosserie (gefederten Masse), d. h. die Zielposition PD, bei
spielsweise über eine der Fig. 7 entsprechende Tabelle auf
der Basis des Dämpfungskoeffizienten C errechnet wird, und
die Steuerung der Dämpfungskraft nach der sogenannten "Sky
Hook"-Theorie erfolgt:
C = Cs · (X₂i′/XDi′) (9).
In der vorstehenden Gleichung (9) bezeichnet CS einen vor
eingestellten Stoßdämpfer-Dämpfungskoeffizienten.
Wenngleich in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die
Dämpfungskraftsteuerung zur Ausschaltung von Lage- bzw.
Stellungsänderungen der Fahrzeugkarosserie infolge Schwin
gungseintrag von der Fahrbahnoberfläche aus beschrieben wur
de, ist in der Kombination hiermit auch eine Dämpfungskraft
steuerung möglich, bei welcher die jeweilige Fahrbedingung
wie zum Beispiel der Bremszustand des Fahrzeugs erfaßt
wird, um auf der Basis der so erfaßten Bremsbedingung lage- bzw.
stellungsmäßige Veränderungen des Fahrzeugaufbaus zu
unterdrücken.
Weiter wird in der erfindungsgemäßen Ausführungsform der
Mikrocomputer 56 im Steuergerät der Vorrichtung zur variab
len Dämpfungskraftsteuerung benutzt, doch lassen sich elek
tronische Schaltungen, beispielsweise eine Rechenschaltung,
einsetzen oder mit diesem kombinieren.
Zwar sind gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform
Sensoren 51FL bis 51RR zur Erfassung von Vertikalbeschleu
nigungen der gefederten Masse an den Anordnungspunkten der
jeweiligen Straßenräder an der Karosserie 2, d. h. im Be
reich des vorderen linken Rads 1FL′ des vorderen rechten
Rads 1FR, des hinteren linken Rads 1RL und des hinteren
rechten Rads 1RR vorgesehen, doch kann jeder dieser Verti
kalbeschleunigungssensoren entfallen und die Vertikalbe
schleunigung der gefederten Masse im Bereich dieses entfal
lenen Sensors anhand der Ausgangssignale der übrigen Senso
ren ermittelt werden.
Da weiter in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die
Schrittschaltmotore 41FL bis 41RR rückführungslos gesteuert
(betätigt) werden, ist jeder Drehwinkel derselben beispiels
weise mittels eines Schrittgebers erfaßbar, dessen Aus
gangssignal zur Steuerung des Drehwinkels des jeweiligen
Schrittschaltmotors in Form einer Rückführungsregelung be
nutzt wird.
Durch die vorliegende Erfindung bieten sich eine Reihe von
Vorteilen.
Claims (17)
1. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit: a) einer
Einrichtung zur Erfassung des Verhaltens eines Fahrzeug
aufbaus und Ausgabe eines Signals, das der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse mit Bezug auf die
Fahrzeugkarosserie entspricht; b) einer auf das Signal
der Erfassungseinrichtung ansprechenden Steuereinrich
tung, die eine Dämpfungskraft entsprechend der Größe und
Richtung des Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung
errechnet und ein der errechneten Dämpfungskraft entspre
chendes Steuersignal ausgibt; c) einer auf das von der
Steuereinrichtung her anfallende Steuersignal ansprechen
den Retätigungseinrichtung, die so auf einen ihr zugeord
neten Ventilkörper einwirkt, daß dieser aus einer Aus
gangstellung über einen Winkel hinweg in eine der Größe
und Richtung des von der Steuereinrichtung abgegebenen
Steuersignals entsprechende Zielposition gedreht wird;
d) einer zwischen einem gefederten und einem ungefederten
Massenelement des Fahrzeugs angeordneten Dämpfungsein
richtung mit einem Ventilkörper, einer Kolbenanordnung
sowie von der letzteren gebildeten oberen und unteren Ar
beitsfluidkammern zur Erzeugung einer Ziel-Dämpfungskraft
mindestens in der Aus- oder der Einfederungsphase je nach
der Zielstellung, in welche der Ventilkörper gedreht wur
de und je nachdem, ob die Dämpfungskraft in Abhängigkeit
von der Vertikalbewegung der Kolbenanordnung relativ zur
Fahrzeugkarosserie in der Aus- oder der Einfederungsphase
erzeugt wird; e) einer Totzonen-Einstelleinrichtung zum
Einstellen positiver und negativer Totzonen-Schwellenwer
te zwecks Bildung einer Totzone, innerhalb welcher durch
die Steuereinrichtung keine Ausgabe des Steuersignals an
die Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von der Größe
und Richtung des Ausgangssignals der Erfassungseinrich
tung erfolgt, so daß der Ventilkörper keine Drehung aus
seiner Ausgangsposition heraus erfährt und jede der von
der Dämpfungseinrichtung in sowohl der Aus- als auch der
Einfederungsphase ausgehenden Dämpfungskräfte der jeweils
kleinsten Dämpfungskraft entspricht; f) einer Einrichtung
zur Einstellung positiver und negativer oberer und unte
rer Grenzschwellenwerte für die Vertikalgeschwindigkeit
der gefederten Masse, deren absolute Größen höher liegen
als die der positiven und negativen Totzonen-Schwellen
werte, wobei die Ausgabe des Steuersignals von der Steu
ereinrichtung an die Betätigungseinrichtung erfolgt in
der Weise, daß der Ventilkörper in eine maximale Ziel
position gedreht und eine maximale Dämpfungskraft in ent
weder der Aus- oder der Einfederungsphase je nach Rich
tung des von der Erfassungseinrichtung abgegebenen Aus
gangssignals erzeugt wird, wenn dieses Signal gleich wird
oder größer als der obere oder untere Grenz-Schwellen
wert der positiven oder negativen Vertikalgeschwindig
keit der gefederten Masse; und g) einer Einrichtung zur
Änderung des Totzonen-Schwellenwertes, welche einen Abso
lutwert mindestens des positiven oder des negativen Tot
zonen-Schwellenwertes um eine vorgegebene Größe redu
ziert, wenn das Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung
gleich wird oder größer als der positive oder negative
obere oder untere Grenzschwellenwert der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse.
2. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
deren Einrichtung zur Änderung des Totzonen-Schwellenwer
tes die Absolutwerte sowohl des positiven als auch des
negativen Totzonen-Schwellenwertes um eine vorgegebene
Größe reduziert, wenn das Ausgangssignal der Erfassungs
einrichtung gleich wird oder größer als der positive
oder negative obere oder untere Grenzschwellenwert der
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse.
3. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
deren Einrichtung zur Änderung des Totzonen-Schwellenwer
tes die Absolutwerte sowohl des positiven als auch des
negativen Totzonen-Schwellenwertes um eine vorgegebene
Größe reduziert, wenn das Ausgangssignal der Erfassungs
einrichtung gleich wird oder größer als der positive
oder negative obere oder untere Grenzschwellenwert der
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse, wobei die
vorgegebene Größe so gewählt ist, daß beide Absolut
werte der positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte
gleich sind dem Nullwert des von der Erfassungseinrich
tung abgegebenen Ausgangssignals.
4. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3,
deren Erfassungseinrichtung aufweist eine Vorrichtung zur
Erfassung der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse
und Ausgabe eines diese Vertikalbeschleunigung repräsen
tierenden Signals sowie eine Vorrichtung zur Erfassung
der Vertikalgeschwindigkeit, die ein für die Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse repräsentatives Signal
vom Signal der Vertikalbeschleunigung ableitet.
5. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4
mit einer ersten Erfassungseinrichtung zur Bestimmung, ob
das Signal der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse X₂i′ gleich wird oder größer als der positive
Schwellenwert X2i0 1′ für niedrige Dämpfungskraft, unterhalb
dem die Zielposition PD des Ventilkörpers in der Ausfede
rungsphase eine geringe Dämpfungskraft D/Fmin ergibt und
einer zweiten Erfassungseinrichtung zur Bestimmung, ob
das Signal der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse X₂i′ gleich wird oder größer als der negative
Schwellenwert -X2i0 1′ für niedrige Dämpfungskraft, oberhalb
dem die Zielposition PD des Ventilkörpers in der Einfede
rungsphase eine geringe Dämpfungskraft D/Fmin ergibt, wo
bei im Falle der Reduzierung der positiven und negativen
Schwellenwerte auf Null beide Absolutgrößen der positi
ven und negativen Schwellenwerte ±2i01′ für schwache
Dämpfung entsprechend an Null angenähert werden.
6. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 5
mit einem Zähler zur Registrierung, wie oft das die Ver
tikalgeschwindigkeit der gefederten Masse repräsentieren
de Signal den Nullpunkt gequert hat, wobei die Einrich
tung zur Änderung des positiven und negativen Totzonen-
Schwellenwertes die beiden Schwellenwerte ±X2i 0′ auf ihre
Anfangsgrößen zurückführt, wenn der Zähler einen Vorga
bezählwert CNT₀ anzeigt.
7. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6,
in welcher der Zähler eine Einrichtung zur Erfassung der
Zahl der jeweiligen Nullquerungen aufweist zwecks Fest
stellung, ob das Produkt aus einem aktuellen Wert X₂i′(n)
des die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse X₂i′
repräsentierenden Signals und einem vorhergehenden Wert
desselben Null oder negativ ist, wobei der Zähler seinen
Stand um Eins (CNT = CNT + 1) inkrementiert, wenn die Er
fassungseinrichtung feststellt, daß das dazwischenlie
gende Produkt Null oder negativ ist, und wobei der vor
hergehende Wert X₂i′(n-1) die Größe des Signals der Verti
kalgeschwindigkeit aus dem jeweils vor dem aktuellen Wert
X₂i′ (n) liegenden Abfragezyklus ist, und wenn die Absolut
größe |X2i′(n)| des aktuellen Wertes gleich ist oder größer
als der Wert X2i 1′ des positiven oder negativen oberen
oder unteren Vertikalgeschwindigkeits-Grenzschwellenwer
tes der gefederten Masse.
8. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7
mit einer dritten Erfassungseinrichtung zur Feststellung,
ob der aktuelle Wert X2i′(n) des für die Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse repräsentativen Signals un
ter Null liegt, wobei die Steuereinrichtung nach der
Gleichung α₂ = (X₂i′(n) - X2i 0′)/(X2i′MAX - X2i 0′) einen Zielpo
positions-Proportionalkoeffizienten α₂ errechnet, wenn
die dritte Erfassungseinrichtung feststellt, daß der
aktuelle Wert X2i ′(n) gleich Null oder positiv ist, und die
Zielposition des Ventilkörpers nach der Gleichung PD = α₂·PMAX,
in der PMAX die maximale Position des Ventilkörpers
in der Ausfederungsphase bezeichnet, bei welcher sich
die maximale Dämpfungskraft für die Ausfederungsphase
ergibt.
9. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8,
in welcher die Betätigungseinrichtung ein dem Ventilkör
per der Dämpfervorrichtung zugeordneter Schrittschalt
motor ist, wobei die Steuereinrichtung die Schrittregel
größe S des Schrittschaltmotors errechnet nach der
Gleichung S = PD · PA, in der PA die aktuelle Position des
Ventilkörpers bedeutet, und die Schrittgröße S als
Steuersignal an den Schrittschaltmotor ausgibt.
10. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9,
in welcher das Steuergerät nach der Gleichung
α₁ = (X₂i′(n) (-X2i0′))/(-X2i′MAX - X2i0′))einen Zielposition-Proportional
koeffizienten a₁ errechnet, wenn die dritte Erfassungs
einrichtung feststellt, daß der aktuelle Wert X₂i′(n)
negativ ist, und die Zielposition des Ventilkörpers nach
der Gleichung PD = α₁ · -PMAX, in der -PMAX die maximale
Position des Ventilkörpers in der Einfederungsphase be
deutet, bei welcher sich die maximale Dämpfungskraft für
die Einfederungsphase ergibt, sowie die Schrittgröße S
des Schrittschaltmotors nach der Gleichung S = PD · PA, in
welcher PA die vom Ventilkörper aktuell im Zuge seiner
Drehbewegung eingenommene Stellung bedeutet, und
die Schrittgröße S als Steuersignal an den Schritt
schaltmotor aus gibt.
11. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch
10, in welcher das Steuergerät aufweist eine vierte Er
fassungseinrichtung zur Bestimmung, ob der errechnete
Zielposition-Proportionalkoeffizient α₂ der Ausfede
rungsphase Eins oder größer ist, eine erste Einstell
einrichtung, die den Zielposition-Proportionalkoeffizi
enten α₂ der Ausfederungsphase auf Eins setzt, wenn die
vierte Erfassungseinrichtung feststellt, daß der er
rechnete Zielposition-Proportionalkoeffizient α₂ der
Ausfederungsphase Eins oder größer ist, eine fünfte Er
fassungseinrichtung zur Feststellung, ob der errechnete
Zielposition-Proportionalkoeffizient α₂ der Ausfede
rungsphase Eins oder negativ ist, und eine zweite Ein
stelleinrichtung, die den Zielpositions-Proportionalkoef
fizienten α₂ der Ausfederungsphase auf Null setzt, wenn
die fünfte Erfassungseinrichtung feststellt, daß der
errechnete Zielposition-Proportionalkoeffizient α₂ der
Ausfederungsphase Null oder negativ ist.
12. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch
11, in welcher das Steuergerät aufweist eine sechste Er
fassungseinrichtung zur Bestimmung, ob der errechnete
Zielposition-Proportionalkoeffizient α₁ der Einfede
rungsphase Eins oder größer ist, eine dritte Ein
stelleinrichtung, die den Zielposition-Proportionalkoef
fizienten α₁ der Einfederungsphase auf Eins setzt, wenn
die sechste Erfassungseinrichtung feststellt, daß der
errechnete Zielposition-Proportionalkoeffizient α₁ der
Einfederungsphase Eins oder größer ist, eine siebte Er
fassungseinrichtung zur Feststellung, ob der errechnete
Zielposition-Proportionalkoeffizient α₁ der Einfede
rungsphase Null oder negativ ist, und eine vierte Ein
stelleinrichtung, die den Zielposition-Proportionalkoef
fizienten α₁ der Einfederungsphase auf Null setzt, wenn
die siebte Erfassungseinrichtung feststellt, daß der
errechnete Zielposition-Proportionalkoeffizient α₁ der
Einfederungsphase Null oder negativ ist.
13. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch
12, in welcher das Steuergerät aufweist eine achte
Erfassungseinrichtung zur Feststellung, ob der Absolut
wert |S| der errechneten Schrittgröße für den Schritt
schaltmotor gleich ist oder kleiner als SMAX, die durch
einmalige Berechnung für jeden vorgegebenen Abfragezy
klus ermittelte maximale Schrittregelgröße, wobei die
Steuereinrichtung die Schrittgröße S ausgibt, wenn die
achte Erfassungseinrichtung feststellt, daß der Abso
lutwert |S| der errechneten Schrittgröße gleich ist
oder kleiner als SMAX, und eine neunte Erfassungseinrich
tung zur Feststellung, ob der Wert der errechneten
Schrittgröße S größer ist als Null, wenn der Absolut
wert |S| der errechneten Schrittgröße größer ist als
SMAX, wobei die Steuereinrichtung die Schrittgröße S als
-SMAX an den Schrittschaltmotor (S = -SMAX) ausgibt, wenn
die neunte Erfassungseinrichtung feststellt, daß der
Wert der Schrittgröße S gleich ist oder kleiner als
Null.
14. Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch
13, deren Steuergerät aufweist eine Aktualisierungs
einrichtung zur Aktualisierung des jeweiligen aktu
ellen Wertes X₂i′ (n) der Vertikalgeschwindigkeit der gefe
derten Masse auf den jeweils vorhergehenden Wert X₂i′ (n-1)
nach Ausgabe der Schrittgröße S an den Schrittschalt
motor.
15. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch
14, bei welcher der Vorgabezählwert des Zählers Fünf und
die vorgegebene Abfragezykluszeit 3.3 ms ist.
16. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch
15, bei welcher die Dämpfereinrichtung eine Anzahl von
zwischen der Karosserie und den Straßenrädern angeord
neten Stoßdämpfern umfaßt und die Erfassungseinrich
tung zur Erfassung der Vertikalgeschwindigkeit eine An
zahl von Vertikalgeschwindigkeitssensoren aufweist, die
neben den jeweiligen Stoßdämpfern an der Karosserie an
geordnet sind, wobei die Erfassungseinrichtung unter
Heranziehung von Integrationen der jeweils erfaßten
Signale der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse
die Vertikalgeschwindigkeiten X₂i′ ableitet, und wobei i
eine der Positionen (FL, FR, RL oder RR) der Straßenräder
am Fahrzeugaufbau bezeichnet.
17. Verfahren zum Steuern der Dämpfungskraft eines zwischen
einem gefederten und einem ungefederten Massenelement
angeordneten Kraftfahrzeug-Stoßdämpfers, das die
folgenden Schritte umfaßt: a) Erfassung des Verhaltens
eines Fahrzeugaufbaus und Ausgabe eines der Vertikalge
schwindigkeit der gefederten Masse relativ zur Fahrzeug
karosserie entsprechenden Signals; b) Errechnen einer
der Größe und Richtung des aus Schritt a) abgeleiteten
Signals entsprechenden Dämpfungskraft in Ansprechung auf
dieses und Ausgabe eines für die errechnete Dämpfungs
kraft repräsentativen Steuersignals; c) Betätigung eines
im Stoßdämpfer installierten Ventilkörpers in Anspre
chung auf dieses aus Schritt b) anfallende Steuersignal
d) Erzeugen einer Ziel-Dämpfungskraft in zumindest der
Aus- oder der Einfederungsphase entsprechend der Zielpo
sition, in welche der Ventilkörper gedreht wurde und je
nachdem, ob die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der
Bewegungsrichtung der Kolbenanordnung im Ventilkörper
des Stoßdämpfers in der Aus- oder der Einfederungsphase
erzeugt wird; e) Einstellen positiver und negativer Tot
zonen-Schwellenwerte zwecks Bildung einer Totzone, in
nerhalb welcher gemäß Schritt b) keine Ausgabe des
Steuersignals in Schritt c) in Abhängigkeit von der
Größe und Richtung des Ausgangssignals aus Schritt a)
erfolgt, so daß der Ventilkörper keine Drehung aus sei
ner neutralen Stellung heraus erfährt und jede der vom
Stoßdämpfer in sowohl der Aus- als auch der Einfede
rungsphase ausgehenden Dämpfungskräfte der jeweils
kleinsten Dämpfungskraft entspricht; f) Einstellen posi
tiver und negativer oberer und unterer Grenzschwellen
werte für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten
Masse, deren absolute Größen höher liegen als die der
positiven und negativen Totzonen-Schwellenwerte in
Schritt c), wobei die Ausgabe des Steuersignals in
Schritt d) in der Weise erfolgt, daß der Ventilkörper
in seine maximale Zielposition gedreht wird zwecks Er
zeugung einer maximalen Dämpfungskraft in entweder der
Aus- oder der Einfederungsphase je nach Richtung des aus
Schritt a) anfallenden Ausgangssignals, wenn dieses Aus
gangssignal aus Schritt a) gleich wird oder größer als
der positive oder negative obere oder untere Grenz
schwellenwert der Vertikalgeschwindigkeit der gefeder
ten Masse; und g) Reduzieren des Absolutwerts mindestens
des positiven oder des negativen Totzonen-Schwellenwer
tes um eine vorgegebene Größe, wenn dieses Signal aus
Schritt a) gleich wird oder größer als der positive
oder negative obere oder untere Grenzschwellenwert der
positiven oder negativen Vertikalgeschwindigkeit der ge
federten Masse.
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