DE19654223C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik eines Fahrzeug-Schwingungsdämpfers - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik eines Fahrzeug-SchwingungsdämpfersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscharakteristika
von Fahrzeug-Schwingungsdämpfern, die jeweils zwischen der
gefederten Masse einer Fahrzeugkarosserie und der ungefeder
ten Masse eines Fahrzeugrades angeordnet sind.
Die Veröf
fentlichung der internationalen Patentanmeldung Heisei
JP 4-500191 A stellt beispielhaft eine bekannte Steuer- bzw.
Regelvorrichtung für eine Fahrzeugaufhängung dar, bei
welcher die Steuerung bzw. Regelung der Dämpfungscha
rakteristik basierend auf dem Skyhook-Theorem für jeden,
Schwingungsdämpfer ausgeführt wird.
Das Skyhook-Theorem
besteht darin, daß dann, wenn das Fahrzeug sich in einem
Schwingungsunterdrückungsbereich befindet, in welchem die
die Richtung angebenden Signale für die Vertikalgeschwin
digkeit der Fahrzeugkarosserie (gefederte Masse) und für die
Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der
ungefederten Masse (Radanordnung) miteinander übereinstim
men, die Dämpfungscharakteristik zu einer harten Cha
rakteristik eingestellt wird, um die Schwingungsunterdrüc
kungskraft zu erhöhen und damit die Schwingung der Fahrzeug
karosserie zu unterdrücken.
Wenn andererseits das Fahrzeug
sich in einem Schwingungs-Anregungsbereich befindet, in
welchem die die Richtung angebenden Signale der beiden
genannten Geschwindigkeiten nicht miteinander übereinstim
men, wird die Dämpfungscharakteristik auf eine weiche
Charakteristik eingestellt, um die Dämpfung
zu verringern, wodurch die Übertragung der
Anregung von der ungefederten Masse auf die gefederte Masse
unterdrückt wird.
Die genannte Vertikalgeschwindigkeit der
gefederten Masse wird durch Berechnung (Integration) eines
entsprechenden vertikalen Beschleunigungssignals der gefe
derten Masse abgeleitet, welches durch einen
Vertikal-Beschleunigungssensor der gefederten Masse (Be
schleunigungsmesser) erfaßt wird, der an einem Karosserie
bauteil befestigt ist.
Jedoch haben sich bei der bekannten Fahrzeugaufhängung die
folgenden Unzulänglichkeiten ergeben.
Jeder vertikale Beschleunigungssensor für die gefederte
Masse ist an einem entsprechenden Teil der Fahrzeugkaros
serie so befestigt, daß die Erfassungrichtung jedes Be
schleunigungssensors vertikal zur Straßenoberfläche liegt,
auf welcher das Fahrzeug fährt. Aus einer Beschleunigung des
Fahrzeugs in Richtung seiner Längsachse beim Erhöhen der Ge
schwindigkeit und beim Bremsen resultiert eine Nick- oder
Hockbewegung mit einer Neigung um eine Querachse und ent
sprechenden Einfederungsbewegungen an den Radaufhängungen
des einen und Ausfederungsbewegungen an den Radaufhängungen
des anderen Rades. Diese in horizontaler Richtung wirkende
Beschleunigung bewirkt an allen Radaufhängungen des in der
Nick- bzw. Hockbewegung geneigten Fahrzeuges eine im wesent
lichen gleiche, in ihrer Größe vom erreichten Neigungswinkel
des Fahrzeugs abhängende Komponente senkrecht zur Fahrzeug
ebene.
Wenn das Fahrzeug mit einer semiaktiven, d. h. lagebeeinflus
senden Steuerung der oben genannten Art ausgerüstet ist und
die Beschleunigungssignale senkrecht zur Ebene des Fahrzeugs
gewonnen werden, dann verfälscht die von der Neigung des
Fahrzeugs abhängige Komponente des Beschleunigungs- bzw. des
Verzögerungssignals das Signal der Sensoren für die verti
kale Fahrzeugbewegung in der Weise, daß sowohl an dem ein
federnden als auch an dem ausfedernden Fahrzeugende das
Signal der vertikalen Bewegung senkrecht zur Fahrzeugebene
von einer in Einfederrichtung wirkenden Komponente des
Signals der inertial horizontalen Beschleunigung überlagert
wird. Das Vorzeichen der senkrecht zur Fahrzeugebene wirken
den Komponente ist dabei von der Richtung der Beschleunigung
(auf- oder abwärts) abhängig.
Wenn das Fahrzeug so geneigt ist, daß die horizontale
Beschleunigung bzw. Verzögerung einen gewissen Wert
erreicht oder überschreitet, ist eine ausreichend präzise
Steuerung der semiaktiven Dämpfer zum gezielten Ausgleich
von Komponenten der Hubbewegung nicht mehr möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine präzise und
zuverlässige Steuerung der Schwingungsdämpfer auch dann
sicherzustellen, wenn das Fahrzeug beim Beschleunigen oder
Bremsen eine nach hinten oder vorn geneigte Lage einnimmt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patenansprüche 1
oder 14 gelöst.
Hiernach werden dann, wenn die Sensoren für die Vertikalbe
wegung des Fahrzeugs infolge einer Fahrzeugbeschleunigung
oder -bremsung aufgrund der damit verbundenen Nick- oder
Hockbewegung ein verfälschtes Signal erzeugen, die Signale
dieser Sensoren auf Null gesetzt, d. h. ignoriert.
Die weiteren Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen
der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Gegenstand.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei
zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, für
das eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern
bzw. Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik von
Fahrzeug-Schwingungsdämpfern geeignet ist,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Steuern bzw.
Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik in der be
vorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt eines der in Fig. 1 und
2 gezeigten Schwingungsdämpfer,
Fig. 4 einen Teilschnitt des Hauptteils des Schwingungs
dämpfers gemäß Fig. 3,
Fig. 5 eine Kurvendarstellung der Dämpfungskraft in Abhän
gigkeit von der Kolbengeschwindigkeit bei einem
Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 1 bis 4,
Fig. 6 eine charakteristische Kurve eines Einstellers bei
seiner Drehung entsprechend der schrittweisen Dre
hung eines Schrittmotors, wie er zu einem Schwin
gungsdämpfer gemäß Fig. 1 bis 5 gehört,
Fig. 7A, 7B und 7C Querschnitte in der Linie K-K der Fig. 4,
Fig. 8A, 8B und 8C Querschnitte in den Linien L-L und M-M
der Fig. 4,
Fig. 9A, 9B und 9C Querschnitte in der Linie N-N der Fig. 4,
Fig. 10 eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik eines
Schwingungsdämpfers, wenn dieser in dem HS-Bereich
mit der Zugstufe hart eingestellt ist,
Fig. 11 eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik eines
Schwingungsdämpfers, wenn dieser in dem SS-Bereich
mit der Druck- und der Zugstufe weich eingestellt
ist,
Fig. 12 eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik eines
Schwingungsdämpfers, wenn dieser in dem SH-Bereich
mit der Druckstufe hart eingestellt ist,
Fig. 13 einen Signalverarbeitungsschaltkreis der Vorrichtung
zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteristik in der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4,
Fig. 14A und 14B Kurven der Verstärkung und der Phase in
einer Phasenverzögerungs-Kompensationsgleichung, die
von der in Fig. 1, 2 und 13 gezeigten Steuereinheit
ausgeführt wird,
Fig. 15 ein von der in Fig. 1, 2 und 13 gezeigten Vorrich
tung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcha
rakteristik durchgeführtes Ablaufdiagramm,
Fig. 16A, 16B, 16C, 16D und 16E Zeittafeln jedes Signals an
einer Stelle der in Fig. 1, 2 und 13 gezeigten Vor
richtung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraft
charakteristik,
Fig. 17 ein weiteres von der in Fig. 1, 2 und 13 gezeigten
Ausführungsform der Vorrichtung zum Steuern bzw.
Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik durchge
führtes Ablaufdiagramm,
Fig. 18A, 18B, 18C und 18D Signalzeittafeln zur Verdeutli
chung der Arbeitsweise der in Fig. 1, 2 und 13 ge
zeigten Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln der
Dämpfungskraftcharakteristik,
Fig. 19 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs bei der Verzöge
rung zur Erläuterung der von der Vorrichtung zum
Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik
ausgeführten Korrektursteuerung.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. Der
Begriff "Rückprallkomponente" bezieht sich dabei auf die
Ein- oder Ausfederungsbewegung eines einzelnen Rades bzw.
des Fahrzeuges insgesamt in Vertikalrichtung, d. h. auf die
Hubschwingungskomponente der Rad- bzw. Fahrzeugbewegungen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug, das mit einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteri
stik jedes der Schwingungsdämpfer ausgestattet werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Steuern
der Dämpfungskraftcharakteristik nach einer bevorzugten Aus
führungsform der Erfindung.
Vier Schwingungsdämpfer SAFL, SAFR, SARL und SARR sind
zwischen die Fahrzeugkarosserie als gefederte Masse und ein
linkes und rechtes Vorder- und Hinterrad als ungefederte
Masse eingesetzt.
Ein beliebiger der vier Schwingungsdämpfer wird nachfolgend
nur noch mit SA bezeichnet.
Von den Subskripten bezeichnet FR das rechte Vorderrad, FL
das linke Vorderrad, RR das rechte Hinterrad und RL das
linke Hinterrad.
An Stellen angrenzend an das linke und rechte Vorder- und
Hinterrad sind Vertikalbeschleunigungssensoren (Vertikal-G-
Sensoren) 1 FL, 1 FR, 1 RL und 1 RR angeordnet, um die Vertikal
beschleunigung der gefederten Masse an den entsprechenden
Teilen der Fahrzeugkarosserie zu erfassen (bei Aufwärtsrich
tung mit positivem (+) und bei Abwärtsrichtung mit negativem
(-) Wert). Außerdem ist noch ein ABS-Sensor 2 an eine Steu
ereinheit 4 angeschlossen, um den Betriebszustand einer
ABS-(Anti-Blockier-System)-Steuerung zu erfassen. Die ABS-
Steuerung ist Gegenstand des US-Patents 5.374.113 vom
20.12.1994, auf das hiermit Bezug genommen wird.
Die Steuereinheit 4 ist nahe bei einem Fahrzeuginsassen-Sitz
in der Fahrzeugkarosserie angebracht, um Signale von jedem
Vertikal-G-Sensor 1 (1 FL, 1 FR, 1 RL und 1 RR) und dem ABS-Sen
sor 2 aufzunehmen und Treibersignale an zugehörige Schritt
motore 3 abzugeben, die den jeweiligen Schwingungsdämpfern
SA (SAFL, SAFR, SARL und SARR) zugeordnet sind.
Die Steuereinheit 4 enthält eine Eingangsschnittstelle 4a,
eine CPU (Zentralrecheneinheit) 4b, einen gemeinsamen Bus,
einen ROM (Lesespeicher) 4ab, einen RAM (Schreib- und Lese
speicher) 4ac und eine Ausgangsschnittstelle 4aa. Zwischen
die Ausgangsschnittstelle 4aa und die entsprechenden
Schrittmotoren 3 sind Treiber 4 geschaltet, um die Steuer
signale von der Ausgangsschnittstelle 4aa aufzunehmen und
den Steuersignalen entsprechende Treibersignale zur Betäti
gung des zugehörigen Schrittmotors 3 abzugeben. Dabei sind
die Treiber 4c in die Steuereinheit 4 einbezogen und die
Schrittmotore 3 sind, wie noch erläutert, in dem jeweiligen
Schwingungsdämpfer SA untergebracht.
Fig. 3 zeigt einen Schwingungsdämpfer SA im Schnitt.
Gemäß Fig. 3 enthält ein Schwingungsdämpfer in der hier be
schriebenen Ausführungsform folgende Bauteile: einen Zylin
der 30, einen eine obere Kammer A und eine unter Kammer B
bildenden Kolben 31, einen äußeren Mantel 33 zur Bildung
einer Vorratskammer 32 am Außenumfang des Zylinders 30, eine
Basis 34 zur Bildung der unteren Kammer B und der Vorrats
kammer 32, ein Führungsteil 35 zur Führung der Gleitbewegung
einer an den Kolben 31 angelenkten Kolbenstange 7, eine
zwischen den äußeren Mantel 33 und die Fahrzeugkarosserie
eingesetzte Aufhängungsfeder 36, und einen Gummipuffer 37.
Fig. 4 zeigt in einem größeren Längsschnitt die wichtigen
Teile der Kolbenanordnung und ihrer zugehörigen Teile in dem
Schwingungsdämpfer SA.
Gemäß Fig. 4 weist der Kolben 31 durchgehende Öffnungen 31a
und 31b auf. Ferner hat er ein Druckstufen-Dämpfungsventil
20 und ein Zugstufen-Dämpfungsventil 12, die die beiden ent
sprechenden durchgehenden Öffnungen 31a und 31b öffnen bzw.
schließen. Ein Bolzen 38 ist in Schraubverbindung mit einem
Verbindungsanschlag 41, welcher seinerseits mit dem Vorder
ende der Kolbenstange 7 in Eingriff und befestigt ist.
Der Bolzen 38 durchsetzt den Kolben 31 und weist eine Ver
bindungsöffnung 39 auf, um die obere Kammer A und die untere
Kammer B miteinander zu verbinden. Wie noch näher erläutert
wird, bildet die Verbindungsöffnung 39 einen zweiten Zug
stufendurchlaß E, einen dritten Zugstufendurchlaß F, einen
Bypassdurchlaß G und einen zweiten Druckstufendurchlaß. Fer
ner ist ein Einsteller 40 in der Verbindungsöffnung 39 vor
gesehen, um die Durchlaßbereiche der genannten Durchlässe zu
wechseln.
Außerdem sind am Außenumfang des Bolzens 38 ein Zugstufen-
Rückschlagventil 17 und ein Druckstufen-Rückschlagventil 22
vorgesehen, um den Durchfluß durch die genannten Durchlässe
in der Verbindungsöffnung 39 in Abhängigkeit von der Strö
mungsrichtung zu ermöglichen oder zu unterbinden. Wie aus
Fig. 3 ersichtlich, kann der Einsteller 40 über eine Steuer
stange 70 von dem zugehörigen Antrieb (Schrittmotor) 3 ge
dreht werden.
Der Bolzen 38 weist von oben anfangend hintereinander einen
ersten Auslaß 21, eine zweiten Auslaß 13, einen dritten Aus
laß 18, einen vierten Auslaß 14 und einen fünften Auslaß 16
auf.
Der Einsteller 40 wiederum hat gemäß Fig. 4 einen hohlen
Teil 19 sowie eine erste und eine zweite seitliche Öffnung
24, 25, die beide die Innenseite und die Außenseite des
Einstellers 40 miteinander verbinden. An der äußeren Seite
ist eine Längsausnehmung 23 ausgebildet. Auf diese Weise
werden drei Strömungsdurchlässe zwischen der oberen Kammer A
und der unteren Kammer B gebildet, wenn sich der Kolbenhub
in der Zugstufe befindet: 1) ein erster Zugstufen-Durchlaß
D, bei dem das Fluid durch die durchgehende Öffnung 31b und
die offene Innenseite des Zugstufen-Dämpfungsventils 12
tritt, um in die untere Kammer B zu gelangen, 2) ein zweiter
Zugstufen-Durchlaß E, bei dem das Fluid durch den zweiten
Auslaß 13, die Längsausnehmung 23, den vierten Auslaß 14 und
die offene Innenseite des Zugstufen-Dämpfungsventils 12
fließt, um in die untere Kammer B zu gelangen, 3) ein drit
ter Zugstufen-Durchlaß F, bei dem das Fluid durch den
dritten Auslaß 18, die zweite innere Öffnung 25 und den
hohlen Teil 19 strömt und dann die untere Kammer B erreicht.
Außerdem können drei Fluid-Wege beim Druckstufenhub des Kol
bens 31 eingestellt werden: 1) ein erster Druckstufen-Durch
laß H, bei dem das Fluid durch die durchgehende Öffnung 31a
und das geöffnete Ventil strömt, 2) ein zweiter Druckstu
fen-Durchlaß J, bei dem das Fluid durch den hohlen Teil 19,
die erste seitliche Öffnung 24, den ersten Auslaß 21 und das
geöffnete Druckstufen-Rückschlagventil 22 strömt und die
obere Kammer A erreicht, 3) ein Bypassdurchlaß G, bei dem
das Fluid durch den hohlen Teil 19, die zweite seitliche
Öffnung 25 und den dritten Auslaß 18 strömt.
Insgesamt gesehen ist der Schwingungsdämpfer SA derart ange
ordnet und ausgebildet, daß er, wie in Fig. 5 gezeigt, die
Dämpfungskraftcharakteristik stufenweise in der Zug- und in
der Druckstufe ändern kann, wenn der Einsteller 40 entspre
chend der Drehung des zugehörigen Schrittmotors 3 verdreht
wird.
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Drehstellung des
Einstellers 40 und den Dämpfungskraftcharakteristiken in der
Zug- und in der Druckstufe bezüglich des Kolbens 31.
Wenn, wie im einzelnen aus Fig. 6 ersichtlich, der Einstel
ler 40 aus der Mittelstellung, in der die Zug- und die
Druckstufe in der weichen Dämpfungskraftcharakteristik
eingestellt sind (nachfolgend als die weiche Steuerstellung
SS bezeichnet), im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird, kann
der Dämpfungskraftkoeffizient in der Zugstufe stufenweise
von der härtesten auf die am wenigsten harte Charakteristik
abgewandelt werden, während die Druckstufenseite in der
weichen Stellung festgelegt ist (nachfolgend als die harte
Zugstufen-Stellung HS bezeichnet). Wenn andererseits der
Einsteller 40 im Uhrzeigersinn verdreht wird, wird die Dämp
fungskraftcharakteristik in der Druckstufe stufenweise in
eine harte Stellung gebracht, während die Zugstufenseite in
der weichen Stellung verbleibt (nachfolgend als die harte
Druckstufenstellung SH bezeichnet).
Für die in Fig. 6 gezeigten Stellungen des Einstellers 40 in
den Positionen (1), (2) und (3) sind die Querschnitte des
Kolbens in den Linien K-K, L-L, M-M und N-N der Fig. 4
jeweils in den Fig. 7A(1), 7B(2) und 7C(3) (K-K), 8A(1),
8B(2) und 8C(3) (L-L, M-M)) sowie 9A(1), 9B(2) und 9C(3)
(N-N) dargestellt.
Die Dämpfungskraftcharakteristiken in den Stellungen (1),
(2) und (3) der Fig. 6 sind jeweils in den Fig. 10, 11 und
12 dargestellt.
Fig. 10 zeigt die Dämpfungskraftcharakteristik des jewei
ligen Schwingungsdämpfers SA, wenn der Einsteller 40 sich in
der Stellung (1) der Fig. 6 befindet.
Fig. 11 zeigt diese in der Stellung (2) des Einstellers 40
in Fig. 6.
Fig. 12 zeigt diese in der Stellung (3) des Einstellers 40
in Fig. 6.
Die Fig. 13 stellt die Steuerung der jeweiligen Schwingungs
dämpfer SA (SAFL, SAFR, SARL und SARR) bei der hier erläu
terten Ausführungsform der Erfindung dar.
In einem ersten Block B1 berechnet die CPU 4b die Rückprall
komponente GB-F an einer Stelle der Fahrzeugkarosserie in
der Mitte zwischen den Vorderrädern nach der folgenden
Gleichung (1):
GB-F = (GFL + GFR)/2 (1)
In einem zweiten Block B2 berechnet die CPU 4b die Rück
prallkomponente GB-R an einer Stelle der Fahrzeugkarosserie
in der Mitte zwischen den Hinterrädern nach der folgenden
Gleichung (2):
GB-R = (GRL + GRR)/2 (2)
In den Gleichungen (1) und (2) bedeuten dabei: GFR das von
dem Vertikal-G-Sensor 1 FR an der Fahrzeugkarosserie beim
rechten Vorderrad abgeleitete Signal der Vertikalbeschleuni
gung der gefederten Masse, GFL das von dem Vertikal-G-Sensor
1 FL an der Fahrzeugkarosserie beim linken Vorderrad abgelei
tete Signal der Vertikalbeschleunigung der gefederten
Masse, GRL das von dem Vertikal-G-Sensor 1 RL abgeleitete
Signal der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse, und
GRR das von dem Vertikal-G-Sensor 1 RR abgeleitete Signal der
Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse.
In einem dritten Block B3 berechnet die CPU 4b die Nick
komponente GP des Fahrzeugs als Funktion der folgenden
Gleichung (3):
GP = ((GFL + GFR) - (GRL + GRR))/4 (3)
In einem vierten Block B4 berechnet die CPU 4b die Wank
komponente GR des Fahrzeuges als Funktion der folgenden
Gleichung (4):
GR = ((GFR + GRR) - (GFL + GRL))/4 (4)
In einem fünften Block B5 wandelt die CPU 4b die Rückprall
komponente GB-F an der vorderen Mittelposition in eine Rück
prallkomponente VB-F dort ab, wandelt die Rückprallkomponen
te GB-R an der hinteren Mittelposition in eine Rückprallkom
ponente VB-R, wandelt die Nickkomponente GP in die Nickkom
ponente VP und die Wankkomponente GR in die Wankkomponente
VR. Diese Geschwindigkeitsumwandlungen erfolgen nach fol
gender Gleichung:
G(S) = (AS + 1)/(BS + 1) (A < B) (5)
Ferner wird die folgende Gleichung (6) für eine Phasenverzö
gerungs-Kompensationsformel verwendet, die dieselben Phasen-
und Verstärkungscharakteristiken aufweist wie in dem Fall,
in dem die Integration von (1/s) in einem Frequenzbereich
von 0,5 bis 3 Hz für die Steuerung der Dämpfungskraftcharak
teristik und für die Reduzierung der Verstärkung auf der
Seite der niedrigen Frequenz (≈0,05 Hz) erforderlich ist:
G(S) = (0,001s + 1)/(10s + 1) . γ (6)
In den Gleichungen (5) und (6) bezeichnet γ die Verstärkung,
die zum Erreichen der Verstärkungscharakteristik zu dem aus
der Intergration (1/s) abgeleiteten Signal verwendet wird, s
bezeichnet einen variablen Komplex, und die Gleichungen (5)
und (6) bezeichnen die Laplace'schen Transformationsglei
chungen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird γ = 10 gesetzt. Ge
mäß Fig. 14A, in der die Verstärkungscharakteristik durch
eine ausgezogene Linie dargestellt ist, und Fig. 14B, in der
die Phasencharakteristik durch eine ausgezogene Linie darge
stellt ist, wird die Verstärkung auf der Seite der niedrigen
Frequenz nur verringert, ohne die Verstärkungscharakteristik
in dem Frequenzband (0,5 bis 3 Hz) zu verschlechtern, das
für die Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik erforder
lich ist. Die punktierten Linien in Fig. 14A und 14B geben
die Verstärkungs- und die Phasencharakteristik wieder, wenn
die Beschleunigung der gefederten Masse bezüglich (1/s)
erfolgt.
In dem sechsten Block B6 führt die CPU 4b dann die Bandpass
filterung BPF aus, um die Isolationscharakteristik der Sig
nale mit Ausnahme eines Zielfrequenzbandes zu erhöhen, mit
dem die Steuerung erfolgt.
Dabei werden für die jeweiligen Rückprallkomponenten VB-F
und VB-R ein Hochpassfilter HPF (0,7 Hz) zweiter Ordnung
(butterworth) und ein Niederpassfilter LPF (0,8 Hz) zweiter
Ordnung (butterworth) eingesetzt, so daß die Rückprallkompo
nente Vbf an der vorderen Mittelposition und die Rückprall
komponente Vbr an der hinteren Mittelposition abgeleitet
werden. Ferner werden für die Nick- und die Wankkomponente
VP und VR das Hochpassfilter HPF (0,5 Hz) zweiter Ordnung
und das Niederpassfilter LPF (0,5 Hz) zweiter Ordnung ein
gesetzt, um die verarbeiteten Nick- und Wankkomponenten VP
und VR abzuleiten.
Das Signal jeder Komponente hat dabei für die Aufwärtsbewe
gung einen positiven Wert und für die Abwärtsbewegung einen
negativen Wert.
In dem folgenden Block B7 (Steuersignal-Berechnungsblock)
werden die Rückprallverstärkungen αf und αr beiderseitig
unabhängig von der Vorderradseite und der Hinterradseite
sowie die Nickverstärkung β und die Wankverstärkung γ ein
gesetzt. Der Rechenvorgang zur Ableitung der Steuersignale V
(VFR, VFL, VRL und VRR) für die Radpositionen der Fahrzeug
karosserie erfolgt nach folgenden Gleichungen (7), (8), (9)
und (10):
VFR
= αf
. Vbf
+ β . VP
+ r . VR
(7)
VFL
= αf
. Vbf
+ β . VP
- r . VR
(8)
VRR
= αr
. Vbr
- β . VP
+ r . VR
(9)
VRL
= αr
. Vbr
- β . VP
- r . VR
(10)
Im nächsten Block B8 (Block zur Berechnung der Ziel-Dämp
fungskraftcharakteristik) wird eine Position P der Ziel-
Dämpfungskraftcharakteristik (PT, PC) von der CPU 4b für
jeden Schwingungsdämpfer SA nach dem Ablaufdiagramm der Fig.
15 berechnet.
Im Schritt 101 des Ablaufdiagramms der Fig. 15 bestimmt die
CPU 4b, ob das Steuersignal V positiv ist.
Wenn die CPU 4b feststellt, daß V < 0, geht der Ablauf zum
Schritt 102, in dem jeder Schwingungsdämpfer SA in harte
Zugstufen-Stellung HS gestellt wird. Wenn die CPU 4b im
Schritt 101 feststellt, daß V ≦ 0, geht der Ablauf zum Schritt
103, in dem die CPU 4b bestimmt, ob V < 0.
Bei JA im Schritt 103 geht der Ablauf zum Schritt 104, in
dem die CPU 4b jeden Schwingungsdämpfer SA in die harte
Druckstufenstellung SH einstellt.
Bei NEIN im Schritt 103 (V = 0) geht der Ablauf zum Schritt
105, in dem die CPU 4b jeden Schwingungsdämpfer SA auf die
weiche Steuerstellung SS in der Zug- und der Druckstufe ein
stellt.
Dies besagt, daß dann, wenn das Steuersignal sich entspre
chend den Zeittafeln in Fig. 16A, 16B, 16C, 16D und 16E
ändert, die Schwingungsdämpfer SA in die weiche Steuerstel
lung SS gebracht werden, wenn der Wert des Steuersignals V
Null wird.
Wenn ferner das Steuersignal V positiv ist, wird die harte
Zugstufen-Stellung HS eingestellt, so daß die Dämpfungs
kraftcharakteristik in der Druckstufe in der weichen Charak
teristik festliegt und die Dämpfungskraftcharakteristik in
der das Steuersignal bildenden Zugstufe (Ziel-Dämpfungs
kraftcharakteristik PT) im Verhältnis zum Steuersignal nach
folgender Gleichung (11) variiert wird:
PT = δT . V (11)
In der Gleichung (11) bezeichnet δT eine Konstante auf der
Zugstufenseite.
Wenn der Wert des Steuersignals V negativ wird, geht die
Steuerung in die harte Druckstufenstellung SH zurück, um die
Druckstufen-Dämpfungskraftcharakteristik (Ziel-Dämpfungs
kraftcharakteristik PC) im Verhältnis zum Steuersignal nach
folgender Gleichung (12) zu variieren:
PC = δC . V (12)
In der Gleichung (12) bezeichnet δC eine Konstante auf der
Druckstufenseite.
Unter neuerlicher Bezugnahme auf Fig. 13 gibt die CPU 4b in
einem neunten Block B9 (Treiber für jeden Schrittmotor 3)
ein Treibersignal an jeden Schrittmotor 3 entsprechend der
in dem achten Block B8 berechneten Ziel-Dämpfungskraftcha
rakteristik P aus.
In den Zeittafeln der Fig. 16A bis 16E bezeichnet der Be
reich a einen Zustand, in dem das auf der Vertikalgeschwin
digkeit der gefederten Masse basierende Steuersignal V von
einem negativen Wert (abwärts) in einen positiven Wert (auf
wärts) wechselt. Da dabei die Relativgeschwindigkeit zwi
schen der gefederten Masse und der ungefederten Masse im
negativen Bereich ist (die Druckstufenseite, zu welcher der
Schwingungsdämpfer SA sich bewegt) aufgrund der Richtung des
Steuersignals V, befindet sich die Druckstufenseite als der
Hub des Schwingungsdämpfers SA in der weichen Charakteri
stik.
Weiterhin bezeichnet b den Bereich, der vom negativen in den
positiven Wert in der Relativgeschwindigkeit zwischen der
gefederten Masse und der ungefederten Masse (die Zugstufen
seite, zu welcher der Schwingungsdämpfer SA sich bewegt)
wechselt, wobei das Steuersignal V den positiven Wert beibe
hält. Der Schwingungsdämpfer SA wird dabei aufgrund der
Richtung des Steuersignals V in die harte Zugstufen-Stellung
HS gebracht. Da dabei der Hub des Schwingungsdämpfers SA
sich ebenfalls in der Zugstufe befindet, weist die Zugstu
fenphase des Schwingungsdämpfers SA entsprechend dem Wert
des Steuersignals V die harte Charakteristik auf.
In dem Bereich c wechselt das Steuersignal V von positiven
Wert (aufwärts) in den negativen Wert (abwärts). Da dabei
die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten Masse und
der ungefederten Masse (die Zugstufenseite, zu welcher der
Schwingungsdämpfer SA sich bewegt) positiv ist, wird der
Schwingungsdämpfer SA aufgrund der Richtung des Steuersig
nals V in die harte Druckstufenstellung SH gebracht. Die
Druckstufenseite des Schwingungsdämpfers SA befindet sich
dabei entsprechend dem Wert de Steuersignals V in der harten
Charakteristik.
Wenn somit bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform das
Steuersignal V und die Relativgeschwindigkeit zwischen der
gefederten Masse und der ungefederten Masse dasselbe Vorzei
chen aufweisen (Bereich b und d), wird die Hubseite des
Schwingungsdämpfers SA in die harte Charakteristik einge
stellt. Wenn die beiden genannten Vorzeichen unterschiedlich
sind (Bereich a und c), kommt der betroffene Schwingungs
dämpfer SA in die weiche Charakteristik. Damit erfolgt die
gleiche Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik wie nach
dem Skyhook-(Steuerungs)-System allein mit Hilfe des Steuer
signals V.
Wenn ferner die Hubstellung des Schwingungsdämpfers SA um
geschaltet wird, d. h. die Steuerung vom Bereich a zum Be
reich b und vom Bereich c zum Bereich d (von der weichen zur
harten Charakteristik) wechselt, wird die Position der Dämp
fungskraftcharakteristik an der wechselnden Hubseite schon
in den Bereichen a und c ausgeführt, so daß das Umschalten
von der weichen Charakteristik in die harte Charakteristik
ohne Zeitverlust erfolgt. Demenstprechend wird eine hohe
Steuerreaktionscharakteristik erzielt, und das Umschalten
zwischen der harten und der weichen Charakteristik erfolgt
ohne Betätigung des zugehörigen Schrittmotors 3. Damit kann
die Lebensdauer jedes Schrittmotors 3 verlängert und der
Energieverbrauch verringert werden.
Die Fig. 17 sowie 18A bis 18D zeigen Zeitablauftafeln zur
Erläuterung des Schaltsteuervorgangs bei der Korrektur
steuerung, wenn das Fahrzeug abgebremst wird.
Im Schritt 201 bestimmt die CPU 4b aus dem von dem ABS-Sen
sor 2 abgeleiteten Signal, ob die ABS-Steuerung aktiv ist
oder nicht.
Bei NEIN im Schritt 201 (wenn die Antiblockiersteuerung
nicht aktiviert ist) geht der Ablauf zum Schritt 203, in dem
die Rückprallverstärkung αf an der Vorderradseite, die
Nickverstärkung β und die Wankverstärkung γ auf dem normal
eingestellten Wert gehalten werden.
Bei JA im Schritt 201 dagegen (wenn die Antiblockier-Steuer
vorrichtung aktiviert ist) stellt die CPU 4b fest, daß das
Fahrzeug abgebremst wird, und der Ablauf geht zum Schritt
202, in dem die Rückprallverstärkung αf der Vorderradseite
und die Rückprallverstärkung αr der Hinterradseite korri
giert und jeweils auf Null gesetzt werden.
Der Ablauf der Korrektursteuerung beim Abbremsen des Fahr
zeugs wird ergänzend anhand der Fig. 19 erläutert.
Bei normaler Streckenfahrt, wenn das Fahrzeug mit konstanter
Geschwindigkeit auf einer Straße fährt, ist das Signal von
dem ABS-Sensor 2 in dem nicht-aktiven ABS-Zustand, und die
CPU 4b hält die Rückprallverstärkung αf an der Vorderrad
seite, die Rückprallverstärkung αr an der Hinterradseite,
die Nickverstärkung β und die Wankverstärkung γ auf den
normalen Werten, so daß die Dämpfungskraftcharakteristiken
der Schwingungsdämpfer SA auf die Verstärkung der optimalen
Dämpfungskraftcharakteristik eingestellt werden.
Wenn das Fahrzeug beispielsweise durch eine plötzliche
Bremsbetätigung verzögert wird, erfolgt eine Verlagerung in
der Weise, daß gemäß Fig. 19 die Vorderseite des Fahrzeugs
abgesenkt und die Hinunterseite angehoben wird und das gesamte
Fahrzeug gegenüber der Straßenoberfläche geneigt ist, so daß
die Achse Q der Erfassungsrichtung jedes Vertikal-G-Sensors
1 gegenüber der zur Fahrbahnfläche senkrechten Achse H abge
winkelt ist.
Wenn in dem in Fig. 19 gezeigten Zustand eine Vorwärts- oder
Rückwärtsbeschleunigung -Gb auf das Fahrzeug einwirkt, wird
auch eine resultierende Kraft (Ghv) einer parallel zur
Straßenoberfläche wirkenden Längsbeschleunigung -Gh in der
Erfassungsrichtung Q des Vertikal-G-Sensors 1 (1 FL, 1 RL)
erzeugt, so daß das vertikale Beschleunigungs-(Verzöge
rungs-)Signal nur durch die resultierende Kraft (Ghv) der
Längsbeschleunigung (oder -verzögerung) in die negative
Richtung verschoben wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der
Dämpfungskraftcharakteristik werden die Werte der beiden
Rückprallkomponenten αf und αr auf Null gesetzt, um die
Werte der beiden Rückprallkomponenten GB-F (Vbf) und GB-R
(Vbr) für die Längsbeschleunigung oder -verzögerung des in
den Gleichungen (7) bis (10) definierten Steuersignals V auf
Null zu bringen, womit die Längsbeschleunigungs-(-verzöge
rungs-)Komponenten unwirksam werden.
Da ferner die Längsbeschleunigung -Gh bei der Verzögerung
auf alle Vertikal-G-Sensoren 1 (1 FL, 1 FR, 1 RL und 1 RR) mit
annähernd derselben Größe einwirkt, wird die Komponente der
Längsbeschleunigung (-verzögerung) (Ghv) für die Nickkompo
nente Gp (Vp) und für die Wankkomponente Gr (Vr) annulliert.
Die Nickkomponente wird durch die Gleichung (3) und die
Wankkomponente durch die Gleichung (4) definiert.
Dabei wird die Wankverstärkung γ auf dem normal eingestell
ten Wert gehalten und der Wert für die Nickverstärkung β
wird auf einen höheren Wert als normal eingestellt, so daß
der Wert der Nickkomponente Gp (Vp) erhöht wird, ohne die
Werte der Rückprallkomponenten GB-F (Vbf) und GB-R (Vbr) zu
verwenden.
Bei der Verzögerung wird ferner eine Signalverschiebung
vermieden, so daß die Steuerung der Dämpfungskraftcharak
teristik jedes Schwingungsdämpfers SA unter denselben
Bedingungen wie bei normaler Fahrt erfolgt.
Beim Bremsvorgang tritt der Taucheffekt auf, bei dem die
Vorderseite des Fahrzeugs abtaucht (sinkt) und die hintere
Seite angehoben wird, so daß das Fahrzeug geneigt ist. Im
Zustand der Verzögerung ist die Fahrzeuggeschwindigkeit
derart, daß in der geneigten Lage die resultierende Kraft
der Verzögerung entsprechend der Beschleunigungskomponente
der gefederten Masse in Abwärtsrichtung (negativ) erfaßt
wird. Die laufend eingegebene Beschleunigungskomponente der
gefederten Masse in Abwärtsrichtung verursacht die Signal
verschiebung.
Der oben genannte Fall tritt dann auf, wenn eine abrupte
Fahrzeugbeschleunigung einen Erweichungseffekt bewirkt, wenn
die Beschleunigung auf einer langen Steigung verläuft (in
diesem Fall wird eine aufwärts gerichtete Beschleunigungs
komponente der gefederten Masse erfaßt), oder wenn auf der
langen Steigung mit Beschleunigung gefahren wird. Ferner
tritt er auf, wenn eine DC-Komponente (eine extrem niedrige
Frequenz) in das Signal des Vertikal-G-Sensors 1 (1 FL, 1 FR,
1 RL, 1 RR) eingegeben wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der
Dämpfungskraftcharakteristik dient dagegen eine
Kompensationsgleichung für die Phasenverschiebung zur
Umwandlung jeder der von dem zugehörigen Vertikal-G-Sensor 1
erfaßten Vertikalbeschleunigungen in das Signal der
Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse an der Stelle
jedes Rades, so daß diejenigen Signale der Vertikal
geschwindigkeit der gefederten Masse erhalten werden, deren
Verstärkung auf der Seite der niedrigen Frequenz reduziert
wird, ohne das Frequenzband (0,5 Hz bis 3 Hz) zu verschlech
tern, das für die Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik
erforderlich ist.
Somit kann bei einem Bremsvorgang der Einfluß durch die
Reduktion der Verstärkung auf der niederfrequenten Seite in
der Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik eliminiert
werden, selbst wenn eine besonders niedrige Frequenz über
das Signal des Vertikal-G-Sensors 1 gelegt wird, wie es bei
einem Bremsvorgang der Fall ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann der als ABS-Sensor 2 aus
gebildete Sensor zur Erfassung des Fahrzustandes ersetzt
werden durch einen Bremsschalter des Fahrzeug-Bremssystems,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Raddrehzahlsen
sor oder einen Gaspedal-Betätigungssensor.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zum
Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik von
Fahrzeug-Schwingungsdämpfern sind somit zusammenfassend
derart ausgebildet, daß dann, wenn eine Neigung der Fahr
zeugkarosserie gegenüber der Straßenoberfläche infolge einer
Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs auftritt, von
den die Steuersignale V bildenden Signalkomponenten zur
Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik jedes Schwin
gungsdämpfers SA die Rückprallkomponenten GB-F, GB-R auf
Null gesetzt werden, um zu verhindern, daß infolge der
Neigung der Fahrzeugkarosserie und der Beschleunigung oder
Verzögerung des Fahrzeugs Signalverschiebungen entstehen.
Im Rahmen der Erfindung sind weitere Abwandlungen möglich.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungs
charakteristik von Fahrzeug-Schwingungsdämpfern,
mit:
- a) mehreren in ihrer Dämpfungscharakteristik einstell bare Schwingungsdämpfer (SA), von denen jeder zwischen der Fahrzeugkarosserie als gefederter Masse und einem zugehörigen linken und rechten Vorder- und Hinterrad als ungefederter Masse angeordnet ist,
- b) vertikalen Beschleunigungssensoren (1) der gefederten Masse, welche jeweils auf der Fahrzeugkarosserie benachbart einem zugehörigen Rad angeordnet sind, um die jedem Schwin gungsdämpfer entsprechende Vertikalbeschleunigung der gefe derten Masse an der Fahrzeugkarosserie zu erfassen,
- c) einer Steuer- bzw. Regeleinheit (4), welche Ein- bzw. Ausfederungskomponenten (GB-F, GB-R), eine Nickkomponente (GP) und eine Wankkomponente (GR) des Fahrzeugs aus den Beschleunigungssignalen der gefederten Masse gewinnt, welche durch die Vertikalbeschleunigungssensoren (1) der gefederten Masse abgeleitet wurden, um ein jedem Schwingungsdämpfer zuzuführendes Steuersignal (V) entsprechend zumindest der Ein- bzw. Ausfederungskomponenten, der Nickkomponente und der Wankkomponente zu erzeugen und damit die Dämpfungs charakteristik des entsprechenden Schwingungsdämpfers varia bel einzustellen, um eine Zieldämpfungscharakteristik basierend auf einem der entsprechend erzeugten Steuer- bzw. Regelungssignale zu liefern, und
- d) einem Fahrzustandsdetektor (2), welcher eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt, wobei die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) aus der Größe der Geschwindigkeitsänderung bestimmt, ob die Fahrzeugkarosserie zur Fahrbahnfläche, auf welcher das Fahrzeug fährt, geneigt ist, und wobei sie dann, wenn festgestellt wird, daß die Karosserie geneigt ist, von den Komponenten, aufgrund derer die Steuersignale gewonnen wurden, die Werte der Ein- bzw. Ausfederungskomponente (GB-F, GB-R) auf Null setzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) von den Kompo
nenten, aufgrund derer die Steuersignale gewonnen wurden,
die Hubschwingungskomponenten (GB-F, GB-R) auf Null setzt,
weil festgestellt wird, daß die Karosserie geneigt ist,
gleichzeitig von den jedes der Steuersignale bildenden
Komponenten das Ausmaß der Nickkomponente (GP) vergrößert
wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Fahrzustandsdetektor als ABS-Sensor (2) ausge
bildet ist, der den Betriebszustand eines Antiblockier-Steu
ersystems erfaßt, um den Verzögerungszustand des Fahrzeugs
festzustellen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Fahrzustandsdetektor als Bremsschalter ausge
bildet ist, der an dem Fahrzeug-Bremssystem angeordnet ist,
um den Betriebszustand eines in dem Fahrzeug befindlichen
Antiblockier-Steuersystems zu erfassen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Fahrzustandsdetektor als Fahrzeug-Geschwindig
keitssensor ausgebildet ist, der die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs erfaßt, und daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4)
aus dem Umfang der Änderung des von dem Fahrzeug-Geschwin
digkeitssensor erhaltenen Geschwindigkeitssignals bestimmt,
ob eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs
gegeben ist oder nicht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Fahrzustandsdetektor als Raddrehzahl-Sensor
ausgebildet ist, der die Drehzahl eines der Räder erfaßt,
und daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) aus dem Umfang der
Änderung des von dem Raddrehzahl-Sensor erhaltenen Signals
bestimmt, ob eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahr
zeugs gegeben ist oder nicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Fahrzustandsdetektor als Gaspedal-Betätigungs
sensor ausgebildet ist, der den Betätigungswinkel des Fahr
zeug-Gaspedals erfaßt, um festzustellen, ob eine Fahrzeugbe
schleunigung erfolgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) eine erste auf
die Beschleunigung bezogene Einfederungskomponente (GB-F) am
Vorderteil der Fahrzeugkarosserie in der Mitte zwischen dem
linken und dem rechten Vorderrad nach der Gleichung
berechnet:
GB-F = (GFL + GFR)/2
worin GFL das Signal der Vertikalbeschleunigung der gefeder ten Masse bezeichnet, das von dem zugehörigen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem linken Vorderrad zugeordneten Teil der Fahrzeugkarosserie erhalten wurde, und GFR das Signal der Vertikalbeschleuni gung der gefederten Masse bezeichnet, das von dem zugehöri gen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem rechten Vorderrad zugeordneten Teil der Fahrzeugkarosserie erhalten wurde,
und daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) eine zweite auf die Beschleunigung bezogene Einfederungskomponente (GB-R) am hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie in der Mitte zwischen dem linken und dem rechten Hinterrad nach der Gleichung berechnet:
GB-R = (GRL + GRR)/2
worin GRL das Signal der Vertikalbeschleunigung der gefeder ten Masse bezeichnet, das von dem zugehörigen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem lin ken Hinterrad zugeordneten Teil der Fahrzeugkarosserie er halten wurde, und GRR das Signal der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse bezeichnet, das von dem zugehörigen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem rechten Hinterrad zugeordneten Teil der Fahrzeug karosserie erhalten wurde,
daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) die Fahrzeug-Nickkom ponente nach der Gleichung berechnet:
GP = ((GFL + GFR) - (GRL + GRR))/4
und die Fahrzeug-Wankkomponente nach der Gleichung be rechnet:
GR = ((GFR + GRR) - (GFL + GRL))/4
GB-F = (GFL + GFR)/2
worin GFL das Signal der Vertikalbeschleunigung der gefeder ten Masse bezeichnet, das von dem zugehörigen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem linken Vorderrad zugeordneten Teil der Fahrzeugkarosserie erhalten wurde, und GFR das Signal der Vertikalbeschleuni gung der gefederten Masse bezeichnet, das von dem zugehöri gen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem rechten Vorderrad zugeordneten Teil der Fahrzeugkarosserie erhalten wurde,
und daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) eine zweite auf die Beschleunigung bezogene Einfederungskomponente (GB-R) am hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie in der Mitte zwischen dem linken und dem rechten Hinterrad nach der Gleichung berechnet:
GB-R = (GRL + GRR)/2
worin GRL das Signal der Vertikalbeschleunigung der gefeder ten Masse bezeichnet, das von dem zugehörigen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem lin ken Hinterrad zugeordneten Teil der Fahrzeugkarosserie er halten wurde, und GRR das Signal der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse bezeichnet, das von dem zugehörigen Sensor für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an dem dem rechten Hinterrad zugeordneten Teil der Fahrzeug karosserie erhalten wurde,
daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) die Fahrzeug-Nickkom ponente nach der Gleichung berechnet:
GP = ((GFL + GFR) - (GRL + GRR))/4
und die Fahrzeug-Wankkomponente nach der Gleichung be rechnet:
GR = ((GFR + GRR) - (GFL + GRL))/4
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) die erste und die zweite
auf die Beschleunigung bezogene Einfederungskomponente, die
Fahrzeug-Nickkomponente und die Fahrzeug-Wankkomponente in
auf die Geschwindigkeit bezogene Komponenten unter Verwen
dung der folgenden Übertragungsfunktion für die Phasenver
zögerungs-Kompensation umwandelt:
G(S) = (0,001s + 1)/(10s + 1) . γ
worin s einen variablen Komplex bezeichnet und γ die Ver stärkung zum Erreichen der Verstärkungscharakteristik zu einem Signal, das aus der Integration jeder Komponente (1/s) abgeleitet wird.
G(S) = (0,001s + 1)/(10s + 1) . γ
worin s einen variablen Komplex bezeichnet und γ die Ver stärkung zum Erreichen der Verstärkungscharakteristik zu einem Signal, das aus der Integration jeder Komponente (1/s) abgeleitet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) die Steuersignale V (VFR;
VFL; VRR; VRL) für die jeweiligen Schwingungsdämpfer wie
folgt ableitet:
Rechtes Vorderrad (FR):
VFR = αf . Vbf + β . VP + r . VR
Linkes Vorderrad (FL):
VFL = αf . Vbf + β . VP - r . VR
Rechtes Hinterrad (RR):
VRR = αr . Vbr - β . VP + r . VR
Linkes Hinterrad (RL):
VRL = αr . Vbr - β . VP - r . VR
worin αf und αr die für die Einfederungskomponenten (VFR und VFL) der Vorderräder eingesetzten Verstärkungen bezeichnen, β die für die Nickkomponente (VP) eingesetzte Nickverstärkung und r die für die Wankkomponente (VR) ein gesetzte Wankverstärkung.
Rechtes Vorderrad (FR):
VFR = αf . Vbf + β . VP + r . VR
Linkes Vorderrad (FL):
VFL = αf . Vbf + β . VP - r . VR
Rechtes Hinterrad (RR):
VRR = αr . Vbr - β . VP + r . VR
Linkes Hinterrad (RL):
VRL = αr . Vbr - β . VP - r . VR
worin αf und αr die für die Einfederungskomponenten (VFR und VFL) der Vorderräder eingesetzten Verstärkungen bezeichnen, β die für die Nickkomponente (VP) eingesetzte Nickverstärkung und r die für die Wankkomponente (VR) ein gesetzte Wankverstärkung.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) eine ein
Neigen des Fahrzeug bewirkende Fahrzeugverzögerung fest
stellt, die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) die Einfederungs
verstärkungen αf und αr für die Vorder- und Hinterräder auf
Null setzt und gleichzeitig die Nickverstärkung β auf einen
größeren als den normal verwendeten Wert erhöht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die Geschwindigkeit bezogenen Einfederungskompo
nenten (VB-F; VB-R), die Nickkomponente (VP) und die Wank
komponente (VR) jeweils durch ein Bandpassfilter geleitet
werden, von denen zwei der Bandpassfilter ein Hochpassfilter
(HPF) zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 0,7 Hz und
ein Tiefpassfilter (LPF) zweiter Ordnung mit einer Grenzfre
quenz von 0,8 Hz aufweisen, und jedes der anderen Bandpass
filter ein weiteres Hochpassfilter mit einer Grenzfrequenz
von 0,5 Hz und ein weiteres Tiefpassfilter mit einer Grenz
frequenz von 0,5 Hz aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Schwingungsdämpfer (SA) die fol
genden drei Einstellbereiche aufweist: einen weichen Bereich
(SS), in dem sowohl die Zugstufe als auch die Druckstufe auf
eine weiche Dämpfungscharakteristik eingestellt sind,
einen harten Zugstufenbereich (HS), in dem die Zugstufe auf
eine harte Dämpfungscharakteristik eingestellt ist und
die Druckstufe in der weichen Dämpfungscharakteristik
festgelegt ist, und einen harten Druckstufenbereich (SH), in
dem die Druckstufe auf eine harte Dämpfungscharakteri
stik eingestellt ist und die Zugstufe in der weichen Dämp
fungscharakteristik festgelegt ist, und daß die Steuer-
bzw. Regeleinheit (4) die Dämpfungscharakteristik jedes
Schwingungsdämpfers (SA) in der Weise steuert, daß der
weiche Bereich (SS) eingestellt wird, wenn das die Richtung
angebende Vorzeichen eines zugehörigen Steuersignals (VFR;
VFL; VRR; VRL) einen Wert nahe Null aufweist, daß der harte
Zugstufenbereich (HS) eingestellt wird, wenn das die Rich
tung angebende Vorzeichen eines zugehörigen Steuersignals
(VFR; VFL; VRR; VRL) einen positiven Wert aufweist, und daß
die Steuer- bzw. Regeleinheit (4) die Dämpfungscharak
teristik jedes Schwingungsdämpfers (SA) in den harten Druck
stufenbereich (SH) einstellt, wenn das die Richtung angeben
de Vorzeichen eines zugehörigen Steuersignals (VFR; VFL;
VRR; VRL) einen negativen Wert aufweist.
14. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscha
rakteristik von Fahrzeug-Schwingungsdämpfern (SA), die
zwischen der Fahrzeugkarosserie als gefederter Masse und
einem zugehörigen linken und rechten Vorder- und Hinterrad
als ungefederter Masse derart angeordnet sind, daß die Dämp
fungscharakteristik veränderbar ist, gekennzeichnet
durch folgende Schritte:
- a) Erfassen der Vertikalbeschleunigung an einem Teil der Fahrzeugkarosserie nahe bei einem zugehörigen rechten und linken Vorder- und Hinterrad,
- b) Bestimmen der Einfederungskomponenten (GB-F; GB-R), der Nickkomponente (GP) und der Wankkomponente (GR) des Fahrzeugs aus den im Schritt a) erfaßten Vertikalbeschleunigungen der gefederten Masse,
- c) Erzeugen von Steuersignalen für die jeweiligen Schwin gungsdämpfer (SA) basierend auf der im Schritt b) bestimmten Einfederungskomponente, Nickkomponente und Wankkomponente,
- d) Steuern der Dämpfungs Charakteristik des zugehörigen Schwingungsdämpfers auf der Grundlage des entsprechend er zeugten Steuersignals,
- e) Erfassen, ob die Fahrzeugkarosserie gegenüber der Fahr bahnfläche, auf der das Fahrzeug fährt, geneigt ist,
- f) von den das Steuersignal (V) bildenden Komponenten die Einfederungskomponenten auf Null setzen, wenn festgestellt wird, daß die Fahrzeugkarosserie gegenüber der Fahrbahn fläche geneigt ist.
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