DE19736426B4

DE19736426B4 - Steuereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in einer Fahrzeugaufhängung

Info

Publication number: DE19736426B4
Application number: DE19736426A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Yokohama Ichimaru
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: KR19980024065A; DE19736426A1; JP3800361B2; JPH1095216A; KR100223712B1; US6016454A

Abstract

Steuereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in einer Fahrzeugaufhängung, umfassend:
eine PWM-Signal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines PWM-Signals mit einem veränderlichen Tastverhältnis;
ein Proportionalventil mit einem Magnet und einem beweglichen Element, wobei der Magnet mit einer Stromquelle durch Schaltelemente verbunden ist, die in Abhängigkeit von dem PWM-Signal ein- und ausgeschaltet werden, wobei das bewegliche Element dergestalt ausgestaltet ist, dass es in Abhängigkeit von der Stromstärke, die durch den Magnet fließt, bewegt wird;
einen Schwingungsdämpfer, der eine veränderliche Dämpfungskraft erzeugt, der zwischen dem Fahrzeugaufbau und einer Achse angeordnet ist, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die sich in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elements verändert;
wobei der durch den Magnet fließende Strom eine Zitterstrom-Komponente enthält, die durch eine Änderung des Tastverhältnisses des PWM-Signals während vorgegebener Zeitintervalle erhalten wird;
eine Einrichtung zum Erfassen der Spannung, die an dem Magnet abfällt; und
eine Einrichtung zum Einstellen des Tastverhältnisses des PWM-Signals...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur veränderlichen Einstellung der Dämpfungskraft von einem hydraulischen Schwingungsdämpfer in einer Fahrzeugaufhängung sowie ein Verfahren zur veränderlichen Einstellung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers mit einem Proportionalventil.
Als eine herkömmliche Steuereinrichtung für eine Aufhängung kann eine Einrichtung angegeben werden, die ein Proportional-Ventil mit einer Spule umfasst, um eine Menge einer hindurchströmenden Hydraulikflüssigkeit gemäß einer Position von der Spule zu steuern, wobei die Spule dergestalt ausgestaltet ist, dass diese in Übereinstimmung mit einer in einen Magneten (Solenoid) eingespeisten Stromstärke versetzt wird; einen Schwingungsdämpfer, der eine veränderliche Dämpfungskraft erzeugt, ist zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Achse angeordnet, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die sich in Abhängigkeit von der Stromstärke, die durch den Magneten fließt, verändert, d.h., abhängig von der Position der Spule; und einen Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus in vertikaler Richtung. In dieser Einrichtung wird die Stromstärke, die durch den Magneten fließt, basierend auf dem Wert, der von dem Beschleunigungssensor erfasst wird, bestimmt, um somit eine gewünschte Dämpfungskraft zu erzeugen (für die Zug- und Druckstufe). Somit wird eine Dämpfung von Schwingungen von einer gefederten Masse ausgeführt, wodurch die Fahrqualität verbessert wird.
In der oben angegebenen Einrichtung wird der Strom, der durch den Magneten fließt [Zitterstrom (dithering current)], durch Überlagerung eines oszillierenden hochfrequenten Stroms [Zitterstrom-Komponente], der auf der Basis eines PWM-(pulsweitenmodulierten) Signals erhalten wird, auf einen Grundstrom mit einer gewünschten Stärke erhalten (ein gewünschter Strom weist eine Stromstärke auf, die gleich einer Durchschnittsstromstärke von dem durch den Magneten fließenden Strom ist), der von dem von dem Beschleunigungssensor bestimmten Wert bestimmt wird. Deshalb oszilliert (zittert) die Spule leicht um eine vorbestimmte Position, so dass das Versetzen der Spule leicht ausgeführt werden kann, wodurch die Ansprechempfindlichkeit zur Steuerung der Dämpfungskraft verbessert wird. Der oben angedeutete Strom, der durch den Magneten fließt (Zitterstrom), der eine Zitterstrom-Komponente umfasst, wird z.B. in der im folgenden beschriebenen Art und Weise erhalten.
Eine Schalteinrichtung (Transistor) ist zwischen dem Magneten und einer Stromquelle angeordnet. Die Schalteinrichtung schaltet in Antwort auf das PWM-Signal ein und aus. Durch einen Ausgleichsvorgang (transient phenomenon) steigt, wenn das PWM-Signal ein High-Pegel ist [z.B. wenn ein Tastverhältnis von dem PWM-Signal 75% ist (d.h., wenn der Transistor während einer Zeitdauer von 75% von einer Periode von dem PWM-Signal eingeschaltet ist und während einer Zeitdauer von 25% von einer Periode von dem PWM-Signal ausgeschaltet ist)], die Stromstärke, die durch den Magneten fließt, allmählich an. Im folgenden fällt, wenn das PWM-Signal ein Low-Pegel ist [z.B. wenn das Tastverhältnis von dem PWM-Signal 25% ist (d.h. der Transistor während einer Zeitdauer von 25% von einer Periode von dem PWM-Signal eingeschaltet ist und während einer Zeitdauer von 75% von einer Periode von dem PWM-Signal ausgeschaltet ist)], die Stromstärke, die durch den Magneten fließt, allmählich ab.
In der obenstehend angegebenen herkömmlichen Steuereinrichtung für eine Aufhängung ist es wünschenswert, die Zitterstromkomponentenamplitude auf einem vorbestimmten Pegel zu halten. Wenn sich jedoch die auf den Magneten aufgeprägte Spannung durch eine Temperaturänderung oder ähnliches ändert, ändert sich die Zitterstromkomponentenamplitude ebenso, so dass die Zitterstromkomponentenamplitude außerhalb eines vorgegebenen Bereiches (optimaler Amplitudenbereich) fallen kann. Wenn die Zitterstromkomponentenamplitude über das obere Limit von dem optimalen Amplitudenbereich hinausgeht, erzeugt das Proportional-Ventil ausgeprägte Geräusche (Rauschen) und Schwingungen. Wenn die Zitterstromkomponentenamplitude unter ein unteres Limit von dem optimalen Amplitudenbereich fällt, ist das Versetzten der Spule schwer auszuführen, so dass ein ungewünschter Anstieg in der Hysterese bezüglich der Dämpfungskraft auftritt, was zu einer schlechten Ansprechempfindlichkeit bei der Steuerung der Dämpfungskraft führt.
Die Bedeutung von "Hysterese bezüglich der Dämpfungskraft" wird wie folgt beschrieben. Hysterese bezüglich der Dämpfungskraft beschreibt ein Phänomen, wodurch eine gleiche Veränderung der Dämpfungskraft erreicht wird, wenn eine Dämpfungskraft erhöht oder verringert wird, wobei unterschiedliche Stromstärken benötigt werden, die durch den Magneten fließen. Deshalb wird in einem Graph, der eine Dämpfungskraft-Stromstärkebeziehung zeigt, in dem die Abszisse die Stromstärke angibt und die Ordinate die Dämpfungskraft angibt, eine geschlossene Kurve (Hystereseschleife), die im Wesentlichen die Form eines Parallelogramms hat, erhalten. Es ist zu bevorzugen, wenn die Größe von der Hystereseschleife (eine Differenz von einer Stromstärke, die benötigt wird, um eine Dämpfungskraft zu erhöhen, um einen vorbestimmten Veränderungsbetrag in der Dämpfungskraft zu bewirken, und einer Stromstärke die benötigt wird, um eine Dämpfungskraft zu verringern, um denselben vorbestimmten Veränderungsbetrag der Dämpfungskraft zu bewirken) auf einem möglichst niedrigen Pegel bleibt.

Die DE 44 23 102 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung von Schalt- oder Proportionalmagneten für ein Proportional-Ventil. Die Magnetspule dieses Proportional-Ventils wird auf der Grundlage eines PWM-Signals angesteuert, das eine konstante Frequenz mit 200 Hz aufweist. Um die Hysterese des Ventils zu verringern, lehrt dieses Dokument, die Frequenz des PWM-Signals in Abhängigkeit von dem Ansteuerstrom des Ventils zu steuern.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in einer Fahrzeugaufhängung sowie ein Verfahren zur veränderlichen Einstellung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, einen Hystereseanstieg bei einer Veränderung der Dämpfungskraft zu unterdrücken und zu verhindern, dass das Proportional-Ventil ein ausgeprägtes Rauschen und Schwingungen erzeugt, wenn sich die auf den Magneten aufgeprägte Spannung ändert.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Obige Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 3 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine Darstellung, die ein typisches Beispiel einer Steuereinrichtung für eine Aufhängung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt ein PWM-Tastverhältnis-Stromstärkediagramm, wie es in der Steuereinrichtung für eine Aufhängung von 1 verwendet wird.
3 zeigt Stromwellenformen zur Erklärung, wie das PWM-Tastverhältnis in der Steuereinrichtung für eine Aufhängung von 1 bestimmt wird.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine in einer CPU in der Steuereinrichtung für eine Aufhängung von 1 zeigt.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zum Anpassen einer Zitterstromkomponenten-Amplitude in der Hauptroutine von 4 zeigt.
6 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Beispiel von einem Berechnungsprozeß zum Betrieb eines Proportionalventils in der Hauptroutine von 4 zeigt.
7 ist eine graphische Darstellung die eine Zitterstromkomponenten-Amplitude zeigt, wenn eine Spannung in einer herkömmlichen Steuereinrichtung für eine Aufhängung verändert wird.
8 ist eine graphische Darstellung, die eine Zitterstromkomponenten-Amplitude zeigt, wenn eine Spannung in einer Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung verändert wird.
9 ist eine graphische Darstellung, die ein typisches Beispiel einer Wellenform von einem eine Zitterstrom-Komponente umfassenden Zitterstrom zeigt, um eine Beziehung zwischen einem PWM-Signal und einem Zitterstrom zu erklären.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im folgenden wird eine Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die 1 bis 6 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfaßt die Steuereinrichtung für eine Aufhängung hauptsächlich: ein Proportionalventil 4 mit einem Magneten 1 und einer Spule 2, um eine Menge einer hindurchströmenden Hydraulikflüssigkeit 3 in Übereinstimmung mit einer Position der Spule 2 zu steuern, wobei die Spule 2 dergestalt ausgestaltet ist, daß sie in Übereinstimmung mit einer Stromstärke, die durch den Magnet 1 fließt, versetzt wird; einen Stoßdämpfer 5, der eine veränderliche Dämpfungskraft erzeugt, der zwischen einem Fahrzeugaufbau (nicht dargestellt) und einer Achse (nicht dargestellt) angeordnet ist, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die sich in Abhängigkeit von der Stromstärke, die durch den Magnet 1 fließt, verändert, d.h. abhängig von der Position von der Spule 2; einen Beschleunigungssensor 6 zum Erfassen einer Beschleunigung von dem Fahrzeugaufbau in einer vertikalen Richtung; eine Batterie (Stromquelle) 7 zum Anwenden des Stromes auf den Magnet 1; und eine Steuerung 8, die zwischen der Batterie 7 und dem Magnet 1 angeordnet ist, um den durch den Magnet 1 fließenden Strom zu steuern.
Die Steuerung 8 umfaßt einen Transistor (Schaltelement) 9, der zwischen dem Magnet 1 und der Batterie 7 angeordnet ist; einen Transistor (Schalteinrichtung) 11, der mit einer Basis 9a von dem Transistor 9 durch einen Widerstand 10 verbunden ist; einen Widerstand 12, dessen eines Ende mit der Batterie 7 verbunden ist und dessen anderes Ende geerdet ist, um eine Spannung V₀ darzustellen, die von der Batterie 7 zur Verfügung gestellt wird; und eine CPU 14, die mit einem Ende von dem Widerstand 12 verbunden ist und die mit der Batterie 7 verbunden ist, um die Spannung V₀, die von der Batterie 7 zur Verfügung gestellt wird, zu erfassen und ebenso durch einen Widerstand 13 mit dem Transistor 11, und mit dem Beschleunigungssensor 6 verbunden ist.
Die CPU 14 weist einen Speicher (nicht dargestellt) auf, der ein PWM-Tastverhältnis-Stromstärkediagramm, das in 2 gezeigt ist, speichert, was im folgenden beschrieben wird. Die CPU 14 bestimmt das Tastverhältnis von dem PWM-Signal basierend auf einem Wert, der von dem Beschleunigungssensor 6 erfaßt wird, und ändert dann das bestimmte Tastverhältnis basierend auf der Spannung V₀, die von der Batterie 7 zur Verfügung gestellt wird, die in einer Art und Weise wie obenstehend beschrieben erfaßt worden ist, in Übereinstimmung mit dem PWM-Tastverhältnis-Stromstärkediagramm von 2 ab (ein Verfahren zum Ändern des PWM-Tastverhältnis wird im folgenden detailliert beschrieben). Das PWM-Signal mit dem geänderten Tastverhältnis wird an den Transistor 11 ausgegeben. Der Transistor 11 wird in Antwort zu dem PWM-Signal ein- und ausgeschaltet, wodurch ein Strom auf den Magnet angewendet wird, d.h. durch den Magnet fließt (wird im folgenden häufig einfach als "angewendeter Strom" bezeichnet), der erhalten wird, indem eine Zitterstrom-Komponente einem Grundstrom (ein Soll-Strom mit einer Stromstärke gleich einer Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom) überlagert wird. In bezug auf die Änderung von dem PWM-Tastverhältnis wird das PWM-Tastverhältnis dergestalt verändert, daß die Zitterstromkomponenten-Amplitude auf einem vorbestimmten Pegel gehalten wird. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die CPU 14 eine PWM-Signalerzeugungseinrichtung, eine Spannungserfassungseinrichtung und eine Tastverhältnis-Korrektureinrichtung.
Im folgenden wird mit Verweis auf die 2 und 3 eine Beschreibung hinsichtlich eines Verfahrens zum Ändern des PWM-Tastverhältnisses angegeben, um eine Zitterstromkomponenten-Amplitude auf einem vorbestimmten Pegel zu halten.
Um einen Zitterstrom zu erzeugen, wird das PWM-Tastverhältnis zu vorbestimmten Zeitintervallen zwischen zwei verschiedenen Tastverhältnissen (dem oben angegeben Anstiegstastverhältnis und dem Abfallstastverhältnis) hin- und hergeschaltet. Das Anstiegstastverhältnis und das Abfallstastverhältnis werden entsprechend einer Addition eines Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses mit einem Referenztastverhältnis und einer Subtraktion des Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses von dem Referenztastverhältnis bestimmt, wie in den folgenden Gleichungen (1) und (2) angegeben. (Anstiegstastverhältnis) = (Referenztastverhältnis) + (Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis) (1) (Abfallstastverhältnis) = (Referenztastverhältnis) – (Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis) (2)
Wie aus den Gleichungen (1) und (2) ersichtlich ist, kann das Anstiegstastverhältnis und das Abfallstastverhältnis verändert werden, indem das Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis verändert wird. Deshalb werden, um eine Zitterstromkomponenten-Amplitude auf einem vorbestimmten Pegel zu halten, das Anstiegstastverhältnis und Abfallstastverhältnis durch Verändern des Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses eingestellt.
Wenn z.B. eine Stromstärke von einem Sollstrom (eine Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom} I1 ist, wird ein Referenztastverhältnis A% aus dem oben angegebenen PWM-Tastsignal-Stromstärkediagramm von 2 bestimmt. Ein Anstiegstastverhältnis B% wird durch Addition eines Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses zu dem Referenztastverhältnis A% bestimmt und ein Abfallstastverhältnis C% wird durch Subtraktion des Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses von dem Referenztastverhältnis A% bestimmt. Im folgenden wird, wie in 3 gezeigt, ein PWM-Signal mit dem Anstiegstastverhältnis von der CPU 14 an den Transistor 11 während einer vorbestimmten Zeitdauer (1/2 von einer Zitterstromperiode) ausgegeben und dann wird ein PWM-Signal mit dem Abfallstastverhältnis von der CPU 14 an den Transistor 11 während der gleichen vorbestimmten Zeitdauer ausgegeben. Danach werden das PWM-Signal mit dem Anstiegstastverhältnis und das PWM-Signal mit dem Abfallstastverhältnis wechselnd an den Transistor 11 in der gleichen Art und Weise wie obenstehend beschrieben ausgegeben, wodurch ein Strom erhalten wird (der an den Magnet 1 angelegt wird}, der eine Zitterstrom-Komponente mit einer Periode umfaßt, die zweimal die oben angegebene vorbestimmte Zeitdauer ist.
Der Betrieb von der Steuereinrichtung für eine Aufhängung wie obenstehend angegeben, wird im folgenden beschrieben.
Wenn Schwingungen von dem Fahrzeugaufbau an den Beschleunigungssensor 6 übertragen werden, erfaßt der Beschleunigungssensor 6 die Beschleunigung von dem Fahrzeugaufbau in einer vertikalen Richtung. Der erfaßte Beschleunigungswert wird in Echtzeit in die CPU 14 eingegeben. Wie in dem Flußdiagramm von 4 angegeben, führt die CPU 14 Berechnungen aus, um eine Dämpfungskraft basierend auf dem erfaßten Beschleunigungswert zu steuern, um dadurch eine Solldämpfungskraft, die von dem Stoßdämpfer 4 zu erzeugen ist, und einen Sollstrom mit einer der Solldämpfungskraft entsprechenden Stromstärke zu bestimmen.
Die folgende Beschreibung wird mit Verweis auf das Flußdiagramm von 4 ausgeführt.
Die CPU 14 führt zuerst eine Initialisierung (Schritt S1) aus und überprüft solange, ob ein Dämpfungskraftsteuerzyklus t_ms beendet ist, bis entschieden wird, daß der Dämpfungskraftsteuerzyklus t_ms beendet ist (Schritt S2). Wenn der Dämpfungskraftsteuerzyklus t_ms beendet ist, legt die CPU 14 Signale an verschiedene Bauelemente und Abschnitte [z.B. eine LED (lichtemittierende Diode)] von der Steuereinrichtung für eine Aufhängung an, außer an den Magnet 1 (Transistor 11) (Schritt S3).
Bei einem Schritt S4 wird der Beschleunigungswert der von dem Beschleunigungssensor 6 erfaßt worden ist, in die CPU 14 eingegeben und in der Zwischenzeit erfaßt die CPU 14 die Spannung V₀, die von der Batterie 7 zur Verfügung gestellt wird.
Bei Schritt S5 wird eine Solldämpfungskraft, die für das Dämpfen von Schwingungen von dem Fahrzeugaufbau benötigt wird, und ein Sollstrom mit einer Stromstärke (gleich einer Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom), die notwendig ist, um die Solldämpfungskraft zu erzeugen, basierend auf dem Beschleunigungswert, der in die CPU 14 bei Schritt S4 eingegeben worden ist, bestimmt. Des weiteren wird bei Schritt S5 das PWM-Signal mit einem veränderten Tastverhältnis, das bei Schritt S6 bei einem vorhergehenden Dämpfungskraftsteuerzyklus erhalten worden ist, an den Transistor 11 ausgegeben, wodurch das Proportionalventil (Stellglied) 4 angetrieben wird. Der Betrieb von dem Proportionalventil 4 wird im folgenden mit Verweis auf die 6 beschrieben.
In einer Unterroutine bei dem Schritt S6, die dem oben angegebenen Schritt S5 folgt, wird eine Veränderung von dem Tastverhältnis, basierend auf dem Spannungswert V₀, der von der CPU erfaßt wird, ausgeführt, wodurch die Zitterstromkomponenten-Amplitude verändert wird.
Der Vorgang (process) bei Schritt S6 wird im folgenden mit Verweis auf die 5 beschrieben.
Ein Korrekturkoeffizient K wird über den Spannungswert V₀, der von der CPU 14 bei dem Schritt S4 erfaßt worden ist, in Übereinstimmung mit der Gleichung K = (Referenzspannung)/(tatsächliche Spannung) bestimmt (Schritt 11).
Bei einem Schritt S12 wird ein vorgespeicherter Wert von einem Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis mit dem Korrekturkoeffizient K multipliziert, um dadurch ein gewünschtes Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis zu erhalten. Ein Anstiegstastverhältnis und ein Abfallstastverhältnis werden von dem erhaltenen Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis in einer Art und Weise, wie sie oben angegeben worden ist, in Übereinstimmung mit dem PWM-Tastverhältnis-Stromstärkediagramm von 2 bestimmt (Schritt S13).
Mit Verweis auf 6 wird nun ein Berechnungsprozeß zum Betrieb des Proportionalventils 4 bei Schritt S5 von 4 beschrieben. Das Proportionalventil 4 wird mittels Anwendung eines Stromes, der eine Zitterstrom-Komponente umfaßt, auf den Magnet 1 betrieben, der in der oben beschriebenen Art und Weise erhalten wird, d.h. durch die Ausgabe des PWM-Signals während dem Hin- und Herschalten des PWM-Tastverhältnisses zwischen dem Anstiegstastverhältnis und dem Abfallstastverhältnis bei vorbestimmten Zeitintervallen (1/2 von einer Zitterstromperiode). Der Berechnungsprozeß, der in 6 gezeigt ist, wird unabhängig von dem Flußdiagramm (Hauptroutine) von der 4 ausgeführt, während er die Hauptroutine an vorbestimmten Zeitintervallen (1/2 von einer Zitterstromperiode) unterbricht.
Wie in 6 gezeigt ist, wird entschieden, ob eine Anstiegssemaphore für das Anstiegstastverhältnis 1 ist (Schritt S21). Wenn die Anstiegssemaphore 1 ist, wird das PWM-Signal mit dem Anstiegstastverhältnis, das bei dem Schritt S6 in einem vorhergehenden Dämpfungskraftsteuerzyklus bestimmt worden ist, ausgegeben (Schritt S22) und die Anstiegssemaphore wird gelöscht (Schritt S23). Der Betrieb bei Schritt S22 wird während einer Zeitdauer von der Hälfte von einer Periode von einem Zitterstrom ausgeführt.
Andererseits wird, wenn die Anstiegssemaphore nicht 1 ist, das PWM-Signal mit dem Abfallstastverhältnis, das bei dem Schritt S6 in einem vorhergehenden Dämpfungskraftsteuerzyklus bestimmt worden ist, ausgegeben (Schritt 24) und die Anstiegssemaphore wird gesetzt (Schritt S25). Der Betrieb von Schritt S24 wird während einer Zeitdauer von der Hälfte (1/2) von einer Periode von einem Zitterstrom ausgeführt.
In der Prozedur von 6 wird ein Strom, der mittels Überlagerung einer Zitterstrom-Komponente auf einem Sollstrom (der eine Stromstärke gleich einer Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom hat) erhalten wird, auf den Magnet 1 angewendet, wodurch das Proportionalventil 4 angetrieben wird. Der Stoßdämpfer 5 erzeugt eine der Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom entsprechende Dämpfungskraft und dämpft somit Schwingungen von dem Fahrzeugaufbau.
Wie obenstehend angegeben, wird durch die Anwendung eines Stromes auf den Magnet 1, der mittels Überlagerung einer Zitterstrom-Komponente auf einen Sollstrom (mit einer Stromstärke gleich einer Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom) erhalten wird, eine Dämpfungskraft erzeugt, die in Übereinstimmung mit einer Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom ist, d.h. in Übereinstimmung mit einer Beschleunigung von dem Fahrzeugaufbau in einer vertikalen Richtung, die mit einem Beschleunigungssensor 6 erfaßt wird, wodurch in zufriedenstellender Art und Weise eine Dämpfung von Schwingungen von dem Fahrzeugaufbau ausgeführt wird.
Des weiteren wird wie obenstehend angegeben, die Spannung V₀, die von der Batterie 7 zur Verfügung gestellt wird, mittels der CPU 14 erfaßt und das PWM-Tastverhältnis wird basierend auf dem erfaßten Spannungswert V₀ verändert, um eine Amplitude von einer Zitterstromkomponente von dem angewendeten Strom auf einen vorbestimmten Pegel zu halten, so daß die Zitterstromkomponenten-Amplitude auf einem vorbestimmten Pegel gehalten werden kann, sogar wenn sich die Spannung V₀ ändert. Deshalb ändert sich, sogar wenn die Spannung V₀ hoch wird, die Zitterstromkomponenten-Amplitude nicht, so daß Nachteile wie ein ausgeprägtes Rauschen und Vibrationen von dem Proportionalventil 4 nicht auftreten. Des weiteren ändert sich, sogar wenn die Spannung V₀ niedrig wird, die Zitterstromkomponenten-Amplitude nicht, so daß ein unerwünschter Anstieg der Hysterese bezüglich einer Dämpfungskraft verhindert werden kann, wodurch ein zufriedenstellendes Ansprechverhalten der Steuerung einer Dämpfungskraft erhalten werden kann.
In der oben angegebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Spannung V₀, die von der Batterie 7 zur Verfügung gestellt wird, erfaßt. Jedoch kann anstatt der Spannung V₀ von der Batterie 7 eine Klemmenspannung von dem Magnet 1 erfaßt werden. Des weiteren kann, wenn ein ACG-L [ein Anschluß von einem Wechselstromgenerator (ein Anschluß von einer Ladelampe (charge lamp)] als eine Stromquelle für den Magnet 1 verwendet wird, eine Spannung von dem ACG-L erfaßt werden.
Des weiteren wird in der oben angegebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein einzelnes PWM-Tastverhältnis für das Anstiegstastverhältnis und das Abfallstastverhältnis ausgewählt, und das PWM-Tastverhältnis wird zwischen dem Anstiegstastverhältnis und dem Abfallstastverhältnis bei vorbestimmten Zeitintervallen hin- und hergeschaltet, wodurch ein Strom erhalten wird, der eine Zitterstromkomponente mit einer Periode umfaßt, die zweimal das oben angegebene vorbestimmte Zeitintervall ist. Jedoch können in der vorliegenden Erfindung zwei oder mehrere PWM-Tastverhältnisse für das Anstiegstastverhältnis und das Abfallstastverhältnis verwendet werden. Zum Beispiel kann die oben angegebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie im folgenden angegeben verändert werden. Es werden anstatt der Verwendung eines einzelnen Anstiegstastverhältnisses jeweils zwei unterschiedliche PWM-Tastverhältnisse als das Anstiegstastverhältnis und das Abfallstastverhältnis verwendet, und das PWM-Tastverhältnis wird zwischen diesen zwei unterschiedlichen PWM-Tastverhältnissen bei einem Zeitintervall hin- und hergeschaltet, das 1/2 von dem vorbestimmten Zeitintervall zum Schalten des PWM-Tastverhältnisses in der oben angegebenen Ausführungsform ist. Des weiteren werden anstatt der Anwendung eines einzelnen Abfallstastverhältnis jeweils zwei unterschiedliche Tastverhältnisse als das Anstiegstastverhältnis und das Abfallstastverhältnis verwendet und das PWM-Tastverhältnis wird zwischen diesen zwei unterschiedlichen Tastverhältnissen bei einem Zeitintervall hin- und hergeschaltet, das 1/2 von dem vorbestimmten Zeitintervall zum Schalten des PWM-Tastverhältnisses in der oben angegebenen Ausführungsform ist. In diesem Fall wird ein Strom erhalten, der eine Zitterstrom-Komponente mit einer Periode umfaßt, die viermal ein Zeitintervall zum Schalten des PWM-Tastverhältnisses ist, so daß das Schalten der Richtung der kleinen Oszillationen (d.h. des Zitterns) von der Spule von dem Proportionalventil glatt ausgeführt werden kann, wodurch natürlich verhindert wird, daß das Proportionalventil ein ausgeprägtes Rauschen und Vibrationen erzeugt.
Bezüglich der Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung, die in der Lage ist, das PWM-Tastverhältnis einzustellen und einer herkömmlichen Steuereinrichtung für eine Aufhängung, die nicht in der Lage ist, das PWM-Tastverhältnis einzustellen, wurden Wellenformmessungen des angewendeten Stromes ausgeführt. Die Ergebnisse der Messungen bezüglich der herkömmlichen Steuereinrichtung für eine Aufhängung und der Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung sind jeweils in den Zeitablaufdiagrammen von 7 und 8 gezeigt. Die Graphen der 7 und 8 bestätigen, daß die Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, eine Zitterstromkomponenten-Amplitude auf einem vorbestimmten Pegel zu halten.
In den oben angegebenen Messungen wird zur Illustration die herkömmliche Steuereinrichtung für eine Aufhängung, die nicht in der Lage ist, das PWM-Tastverhältnis einzustellen, unter Bedingungen betrieben, daß eine Batteriespannung 13,5 V war, eine Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom 0,7 A und eine Zitterstromkomponenten-Amplitude 0,1 A war. Dann wurde die Batteriespannung von 13,5 V auf 16 V geändert. In dem Graph von 7 bezeichnet eine durchgezogene Linie 14 die Wellenform von dem angewendeten Strom bei 13,5 V und eine unterbrochene Linie bezeichnet die Wellenform von dem angewendeten Strom bei 16 V. Es ist aus der 7 offensichtlich, daß die Amplitude von einer Zitterstromkomponente von dem angewendeten Strom ungewünscht groß wurde, wenn die Spannung von 13,5 V auf 16 V geändert wurde.
Andererseits wurde die Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung, die in der Lage ist, das PWM-Tastverhältnis zu verändern bzw. zu korrigieren, unter den gleichen Bedingungen wie obenstehend angegeben (eine Batteriespannung von 13,5 V, eine Durchschnittsstromstärke von 0,7 A, eine Zitterstromkomponenten-Amplitude von 0,1 A) betrieben. Dann wurde die Spannung der Batterie von 13,5 V auf 16 V geändert. In dem Graph von 8 bezeichnet eine durchgezogene Linie 16 die Wellenform von dem angewendeten Strom bei 13,5 V, und eine unterbrochene Linie 17 bezeichnet die Wellenform von dem angewendeten Strom bei 16 V. Wie aus der 8 offensichtlich wird, wurde die Amplitude von einer Zitterstromkomponente von dem angewendeten Strom auf einem vorbestimmten Pegel gehalten, sogar wenn die Spannung von 13,5 V auf 16 V geändert wurde.
In der Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung, die in der oben angegebenen Art und Weise angeordnet ist, kann ein Sollstrom (mit einer Stromstärke gleich einer Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom) basierend auf einer Beschleunigung von einem Fahrzeugaufbau in einer vertikalen Richtung bestimmt werden, die mit dem Beschleunigungssensor erfaßt wird, und ein Strom, der durch den Magnet fließt, wird durch Überlagerung einer Zitterstrom-Komponente auf den Sollstrom erzeugt. Deshalb kann eine veränderliche Dämpfungskraft erzeugt werden, die sich in Übereinstimmung mit der Durchschnittsstromstärke von dem angewendeten Strom verändert, d.h. in Übereinstimmung mit der Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus in einer vertikalen Richtung, wodurch eine Dämpfung von Schwingungen von dem Fahrzeugaufbau in zufriedenstellender Art und Weise ausgeführt wird.
Des weiteren wird in der Steuereinrichtung für eine Aufhängung der vorliegenden Erfindung das PWM-Tastverhältnis basierend auf einem Spannungswert von einer Spannungsquelle eingestellt, um eine Zitterstromkomponenten-Amplitude auf einem vorbestimmten Pegel zu halten, so daß die Zitterstromkomponenten-Amplitude sogar dann auf einem vorbestimmten Pegel gehalten werden kann, wenn die Spannung von der Stromquelle geändert wird. Deshalb ändert sich sogar, wenn die Spannung hoch wird, die Zitterstromkomponenten-Amplitude nicht, so daß Nachteile wie ein ausgeprägtes Rauschen und Vibrationen an dem Proportionalventil nicht auftreten. Des weiteren ändert sich sogar wenn die Spannung niedrig wird, die Zitterstromkomponenten- Amplitude nicht, so dass ein unerwünschter Anstieg der Hysterese bezüglich einer Dämpfungskraft vermieden werden kann, wodurch eine zufriedenstellende Ansprechempfindlichkeit der Steuerung einer Dämpfungskraft zur Verfügung gestellt werden kann.
Wie in 9 zur weiteren Illustration angegeben, ist eine Anstiegsrate der Stromstärke, die auf den Magnet angewendet wird (wenn der Transistor während einer Zeitdauer von 75% von einer Periode von dem PWM-Signal eingeschaltet ist) größer als eine Abfallsrate der Stromstärke, die auf den Magneten angewendet wird, (wenn der Transistor während einer Zeitdauer von 25% von einer Periode von dem PWM-Signal ausgeschaltet ist). Folglich steigt in dem Abschnitt A die Stromstärke, die auf den Magneten angewendet wird, mit jeder Periode von dem PWM-Signal an. (Im folgenden wird das Tastverhältnis, wenn die Stromstärke, die auf den Magneten angewendet wird, mit jeder Periode von dem PWM-Signal ansteigt, einfach als "Anstiegstastverhältnis" bezeichnet).
Andererseits ist, wenn das Tastverhältnis von dem PWM-Signal so niedrig wie z.B. 25% ist (Abschnitt B), eine Abfallsrate der Stromstärke, die auf den Magneten angewendet wird (wenn der Transistor während einer Zeitdauer von 75% von einer Periode von dem PWM-Signal ausgeschaltet ist) größer als eine Anstiegsrate der Stromstärke, die auf den Magneten angewendet wird (wenn der Transistor während einer Zeitdauer von 25% von einer Periode von dem PWM-Signal eingeschaltet ist). Folglich fällt im Abschnitt B die Stromstärke die auf den Magneten angewendet wird, mit jeder Periode von dem PWM-Signal ab.
(Wie weiter oben bereits erwähnt, wird das Tastverhältnis von dem PWM-Signal, wenn die Stromstärke, die auf den Magneten angewendet wird, mit jeder Periode von dem PWM-Signal abfällt, einfach als "Abfallstastverhältnis" bezeichnet). Das Tastverhältnis wird zwischen dem Anstiegstastverhältnis und dem Abfallstastverhältnis zu jeder vorbestimmten Tastverhältnisumschaltperiode (1/2 von einer Periode von einem Zitterstrom) umgeschaltet. Dadurch wird der auf den Magneten anzuwendende Strom dergestalt erhalten, dass eine Zitterstromkomponente mit einer vorbestimmten Amplitude und einer Periodendauer von zweimal der Tastverhältnisumschaltperiode dem Grundstrom (gewünschter Strom) überlagert wird. Wie weiter oben bereits erwähnt, wird die Amplitude von der Zitterstromkomponente häufig als "Zitterstromkomponentenamplitude" bezeichnet und das Tastverhältnis von dem PWM-Signal wird häufig als "PWM-Tastsignal" bezeichnet.

Claims

Steuereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in einer Fahrzeugaufhängung, umfassend: eine PWM-Signal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines PWM-Signals mit einem veränderlichen Tastverhältnis; ein Proportionalventil mit einem Magnet und einem beweglichen Element, wobei der Magnet mit einer Stromquelle durch Schaltelemente verbunden ist, die in Abhängigkeit von dem PWM-Signal ein- und ausgeschaltet werden, wobei das bewegliche Element dergestalt ausgestaltet ist, dass es in Abhängigkeit von der Stromstärke, die durch den Magnet fließt, bewegt wird; einen Schwingungsdämpfer, der eine veränderliche Dämpfungskraft erzeugt, der zwischen dem Fahrzeugaufbau und einer Achse angeordnet ist, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die sich in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elements verändert; wobei der durch den Magnet fließende Strom eine Zitterstrom-Komponente enthält, die durch eine Änderung des Tastverhältnisses des PWM-Signals während vorgegebener Zeitintervalle erhalten wird; eine Einrichtung zum Erfassen der Spannung, die an dem Magnet abfällt; und eine Einrichtung zum Einstellen des Tastverhältnisses des PWM-Signals in Abhängigkeit von der Spannung, die von der Einrichtung zum Erfassen der Spannung erfasst wird, um die Amplitude der Zitterstrom-Komponente innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite zu halten.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis ein Referenztastverhältnis und ein Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis umfasst, und die Einrichtung zum Einstellen des Tastverhältnisses das Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis durch Multiplikation eines Startwerts des Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses mit einem Wert K einstellt, der mittels des folgenden Ausdrucks bestimmt wird: K = (r.v.)/(a.v.)worin (r.v.) ein Referenzwert der Spannung der Stromquelle ist, und (a.v.) die Spannung ist, die tatsächlich von der Einrichtung zum Erfassen der Spannung erfasst wird.
Verfahren zur veränderlichen Einstellung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers mit einem Proportionalventil, umfassend die folgenden Schritte: Erzeugen eines PWM-Signals mit einem veränderlichen Tastverhältnis; Anlegen eines Stromes an das Proportionalventil, wobei der durch das Proportionalventil fließende Strom eine Zitterstrom-Komponente enthält, die durch eine Änderung des Tastverhältnisses des PWM-Signals während vorgegebener Zeitintervalle erhalten wird; Erfassen der Spannung (a.v.), die an dem Magnet abfällt; und Einstellen des Tastverhältnisses des PWM-Signals in Abhängigkeit von der erfassten Spannung (a.v.) dergestalt, dass die Amplitude der Zitterstrom-Komponente innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite bleibt.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bestimmen eines Multiplikationsfaktors K mittels Division des Referenzwertes (r.v.) der Spannung der Stromquelle durch die erfasste Spannung (a.v.); Einstellen des Tastverhältnisses, das ein Referenztastverhältnis und ein Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnis umfasst, mittels Multiplikation eines Startwerts des Zitterstromkomponenten-Amplitudentastverhältnisses mit dem Multiplikationsfaktor K.