DE19881270C2

DE19881270C2 - Verfahren zur Steuerung eines Aufhängungssystems für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19881270C2
Application number: DE19881270T
Authority: DE
Inventors: Toru Takahashi
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: DE19881270T1; WO1999007567A1; JPH1148734A; US6247685B1

Abstract

Ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug beinhaltet wenigstens einen Stoßdämpfer (SA) mit einer Vorrichtung, welche eine Änderung in der Dämpfungskraft-Charakteristik erlaubt, sowie einen ersten Sensor (1) zum Erfassen eines vertikalen Verhaltens des Kraftfahrzeuges, einen zweiten Sensor zum Erfassen eines Rollwinkels des Kraftfahrzeuges während eines Lenkvorganges, einen dritten Sensor zum Erfassen einer Rollrate des Kraftfahrzeuges während des Lenkvorganges und eine Steuereinheit (4). Die Steuereinheit (4) weist einen Grundsteuerteil zur Durchführung einer gewöhnlichen Steuerung der Dämpfungskraft-Charakteristik für den Stoßdämpfer (SA) abhängig von dem erfaßten Vertikalverhalten, einen ersten Rolleinschränkungs-Steuerteil zur Durchführung einer ersten Rolleinschränkungs-Steuerung anstelle der gewöhnlichen oder normalen Steuerung, wenn der erfaßte Rollwinkel gleich oder größer als ein bestimmter Schwellenwert ist und einen zweiten Rolleinschränkungs-Steuerteil zur Durchführung einer zweiten Rolleinschränkungs-Steuerung anstelle der normalen Steuerung auf, wenn die erfaßte Rollrate gleich oder größer als ein bestimmter Schwellenwert ist. Die zweite Rolleinschränkungs-Steuerung macht die Dämpfungskraft-Charakteristik des Stoßdämpfers (SA) höher als die erste Rolleinschränkungs-Steuerung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Aufhängungssy steme für Kraftfahrzeuge, welche eine optimale Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik oder -eigenschaft eines Stoßdämpfers sicherstellen und insbesondere die Technik des Verbesserns des Fahrkomforts und der Stabilität einer Fahr zeuglage während eines Lenkvorgangs.

In Verbindung mit bekannten Radaufhängungs-Steuersystemen für Kraft fahrzeuge, welche die Steuerung der Dämpfungskrafteigen schaften eines Stoßdämpfers sicherstellen, zeigt die JP-A 5-330325 ein Steuersystem für eine Aufhängung. Dieses Sy stem berechnet eine Absolutgeschwindigkeit der vertikalen Schwingung einer Fahrzeugkarosserie. Abhängig von der Rich tung der Absolutgeschwindigkeit steuert das System einen Dämpfungskoeffizienten eines Stoßdämpfers derart, daß der Dämpfungskoeffizient auf der Kontraktionsseite, d. h. in der Druckstufe des Schwingungsdämpfers oder Stoßdämpfers, einen gerin gen Wert hat, wohingegen der Dämpfungskoeffizient auf der Ausdehnungsseite, d. h. in der Zugstufe des Schwingungsdämpfers oder Stoßdämpfers, einen hohen Wert hat, oder aber daß der Dämpfungskoeffizient auf der Kontraktionsseite (Druckstufe) einen hohen Wert hat, wohingegen der Dämpfungskoeffizient auf der Aus dehnungsseite (Zugstufe) einen geringen Wert hat. Hierdurch kann ohne Erfassung einer Relativgeschwindigkeit zwischen einer Fahr zeugkarosserie oberhalb der Feder und einer Achse unterhalb der Feder, das heißt: der Relativgeschwindigkeit zwischen gefederter und ungefederter Masse des Fahrzeugs, das Verhalten der Fahrzeugkarosse rie, das heißt das Federungsverhalten aufgrund von Ein gangsdaten bezüglich der Fahrbahn eingeschränkt werden.

Bei diesem bekannten Steuersystem für die Radaufhängung kann das Dämpfungsverhalten eines Kraftfahrzeuges gesichert wer den, was das Federungsverhalten aufgrund von Eingangsdaten aus der Fahrbahn betrifft. Was jedoch das Dämpfen des Verhal tens in Rollrichtung (Bewegungen des Fahrzeugs um seine Längsachse) betrifft, wenn eine hohe seitliche Quer-Beschleuni gung auf die Fahrzeugkarosserie während eines Lenkvorganges wirkt, ist eine Steuerkraft, welche auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, hinsichtlich des Massenträgheits moments in Rollrichtung ungenügend.

Wenn aber das System so aufgebaut ist, daß es eine Dämpfungskraft erzeugt, die zum Dämpfen des Rollverhaltens während eines Lenkvorganges ausreichend ist, wird ange sichts von Eingangsdaten aus der Fahrbahn eine zu hohe Dämp fungskraft erzeugt, was zu einem verschlechterten Fahrkom fort während des normalen Fahrbetriebes führt.

Aus der Druckschrift DE 42 25 755 A1 ist ein Aufhängungs steuer- bzw. Regelsystem zum Verhindern des Rollens bei Kraftfahrzeugen bekannt. Bei diesem Anti-Roll-Steuerungs system werden die Dämpfer in der Kurvenfahrt semiaktiv ge steuert, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit einen Schwel lenwert überschreitet.

Es ist von daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Aufhängungssystems für Kraft fahrzeuge zu schaffen, das eine optimale Steuerung der Dämpfungskrafteigenschaften eines Stoßdämpfers während und außerhalb von Lenkvorgängen sicherstellt, um sowohl Lenk stabilität als auch Fahrkomfort zu erhalten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche ha ben bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung zum In halt.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeu ges mit einem Aufhängungssystem gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm des Aufhängungssystems;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen nach der Erfindung einsetzbaren Stoßdämpfer;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnitt-Teildarstellung des Stoß dämpfers der Fig. 3;

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Charakteristik von Dämpfungskraft gegenüber Kolbenge schwindigkeit für einen nach der Erfindung einsetzbaren Stoßdämpfer;

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Charakteristik der Dämpfungskraft gegenüber Schrittmotor-Schrittpositionen;

Fig. 7A-7C Schnittdarstellungen entlang Linie VII-VII in Fig. 4;

Fig. 8A-8C Ansichten ähnlich der von Fig. 7C entlang den Linien VIII-VIII und VIII'-VIII' in Fig. 4;

Fig. 9A-9C Ansichten ähnlich der von Fig. 8 entlang der Li nie IX-IX in Fig. 4;

Fig. 10 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 5 zur Erläuterung der Dämpfungskraftcharakteristik im harten Zustand der Zug stufe;

Fig. 11 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 10 zur Veran schaulichung der Dämpfungskraftcharakteristik in den wei chen Zuständen von Zugstufe und Druckstufe;

Fig. 12 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 11 zur Veran schaulichung der Dämpfungskraftcharakteristik im harten Zu stand der Druckstufe;

Fig. 13 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2 zur Veranschau lichung eines Signalverarbeitungsschaltkreises zum Erhalt von Signalen einer gefederten vertikalen Geschwindigkeit und einer Relativgeschwindigkeit gefedert/ungefedert;

Fig. 14A eine Ansicht zur Veran schaulichung der Verstärkungscharakteristik eines Signales der gefederten Vertikalgeschwindigkeit;

Fig. 14B eine Ansicht ähnlich der von Fig. 14A zur Veran schaulichung einer Phasencharakteristik eines Signales der gefederten Vertikalgeschwindigkeit;

Fig. 15 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer normalen Steuerung für die Dämpfungskraftcharakteristik, welche von einer Steuereinheit durchgeführt wird;

Fig. 16 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der norma len Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik, welche durch die Steuereinheit der Fig. 15 durchgeführt wird;

Fig. 17 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Charakteristik der variablen Steuerverstärkung gegen über der Relativgeschwindigkeit gefedert/ungefedert.

Fig. 18A-18B Flußdiagramme ähnlich der von Fig. 15 zur Veran schaulichung des Umschaltens zwischen einer normalen Steue rung, welche von einem Grund-Steuerteil durchgeführt wird und einer Lenkvorgangssteuerung, welche durch einen Roll einschränkungs-Steuerteil durchgeführt wird;

Fig. 19 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 16 zur Veran schaulichung des Umschaltens zwischen einer normalen Steue rung, welche von einem Grund-Steuerteil durchgeführt wird und einer Lenkvorgangssteuerung, welche von dem Rollein schränkungs-Steuerteil durchgeführt wird; und

Fig. 20 eine Tabelle zur Darstellung eines Steuermusters im Stoßdämpfer.

Gemäß Fig. 1 weist ein Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung vier Stoßdämpfer SA_FR, SA_FL, SA_RR und SA_RL auf, von denen jeder zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem entsprechenden Rad angeordnet ist. Es sei festzuhalten, daß bei der Erläuterung des Auf baus und der Erläuterung der allgemeinen Struktur die Stoß dämpfer mit SA bezeichnet werden. Die tiefstehenden Be zeichnungen FR, FL, RR und RL bezeichnen Räder vorne rechts, vorne links, hinten rechts und hinten links. Weiterhin weist das Aufhängungssystem einen vertikalen Be schleunigungssensor für die Federung (nachfolgend als ver tikaler G-Sensor bezeichnet) auf mit den Bezugszeichen 1 _FR, 1 _FL, 1 _RR und 1 _RL, bzw. allgemein 1, der an der Stelle eines jeden Rades angeordnet ist, um eine vertikale Beschleuni gung G der gefederten Masse zu erfassen (G_FR, G_FL, G_RR und G_RL), sowie einen Lenksensor 2, der in einer Lenkung ST an geordnet ist, um einen Lenkwinkel Sθ zu erfassen und eine Steuereinheit 4, die im Nahbereich des Fahrersitzes ange ordnet ist, um ein Antriebssteuersignal an einem Schrittmo tor 3 in jedem Stoßdämpfer SA_FR, SA_FL, SA_RR und SA_RL abhän gig von Signalen auszugeben, welche von dem vertikalen G- Sensor 1 und dem Lenksensor 2 ausgegeben werden.

Gemäß Fig. 2 weist die Steuereinheit 4 einen Schnittstel lenschaltkreis 4a (Interface), eine zentrale Verarbeitungs einheit (CPU) 4b und einen Treiberschaltkreis 4c auf. Der Schnittstellenschaltkreis 4a empfängt ein Signal entspre chend der gefederten vertikalen Beschleunigung G oder ver tikalen Beschleunigung G der gefederten Masse von dem ver tikalen G-Sensor 1 und ein Signal betreffend des Lenkwin kels Sθ vom Lenksensor 2. Abhängig von diesen Signalen führt die Steuereinheit 4 eine Steuerung der Dämpfungs kraftcharakteristik oder -eigenschaft des Stoßdämpfers SA durch.

Gemäß Fig. 3 umfaßt der Stoßdämpfer SA einen Zylinder 30, einen Kolben 31 zur Definition oberer und unterer Kammern A und B in dem Zylinder 30, eine äußere Röhre oder Hülse 33 zur Bildung eines Reservoirs 32 am Außenumfang des Zylin ders 30, eine Basis 34 zur Definition der unteren Kammer B und des Reservoirs 32, ein Führungsteil 35 zur Führung der Gleitbewegung einer Kolbenstange 7, die mit dem Kolben 31 verbunden ist, eine Aufhängungs- oder Dämpfungsfeder 36 zwischen der äußeren Hülse 33 und der Fahrzeugkarosserie und ein Stoßfängerteil 37 aus Gummi.

Gemäß Fig. 4 ist der Kolben 31 mit Durchgangsöffnungen 31a und 31b versehen. Druckseitige bzw. zugseitige Dämpferven tile 20 bzw. 12 sind dafür vorgesehen, die Durchgangsöff nungen 31a bzw. 31b zu verschließen. Ein Stößel 38, der den Kolben 31 durchlaufend angeordnet ist, ist in Eingriff mit und befestigt mit einem Hubanschlag 41, der in Eingriff mit dem Kopf der Kolbenstange 7 ist. Der Stößel 38 weist eine Verbindungsbohrung 39 auf, welche einen Verbindungsdurchlaß zwischen den oberen und unteren Kammern A und B unter Umge hung der Durchgangsöffnungen 31a und 31b bildet, das heißt in Form eines zweiten Durchlasses E auf der Zugseite, eines dritten Durchlasses F auf der Zugseite, eines Umgehungs- oder Bypassdurchlasses G und eines zweiten Durchlasses J auf der Druckseite, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Ein Justierteil 40 ist drehbeweglich in der Verbindungsboh rung 39 angeordnet, um die Querschnittsfläche der Bohrung zu ändern. Zugseitige und druckseitige Rückschlagventile 17 und 22 sind am äußeren Umfang des Stößels 38 angeordnet, um einen Fluidfluß auf Seiten des Durchlasses, gebildet durch die Verbindungsbohrung 39, in Richtung der Fluidströmung zu ermöglichen oder zu unterbrechen. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird das Justierteil 40 durch den Schrittmotor 3 über einen Steuerstab 70 gedreht. Weiterhin weist der Stößel 38 eine erste Kammer, zweite Kammer und dritte Kammer, sowie vierte und fünfte Öffnungen 21, 13, 18, 14 und 16 in fallender Reihenfolge auf.

Das Justierteil 40 weist einen Hohlraum 19, erste und zweite Querbohrungen 24 und 25 für eine Verbindung zwischen Innenseite und Außenseite und eine in Längsrichtung verlau fende Ausnehmung 23 am Außenumfang auf.

Zwischen der oberen und unteren Kammer A und B sind vier Durchlässe ausgebildet, um einen Fluidfluß beim Zug- oder Ausfahrhub zu ermöglichen, nämlich ein zugseitiger erster Durchlaß D, der sich zur unteren Kammer B über die Durch gangsöffnung 31b und das zugseitige Dämpferventil 12 mit offener Innenseite erstreckt; einen zugseitigen zweiten Durchlaß E, der sich zu der unteren Kammer B über die zweite Öffnung 13, die in Längsrichtung verlaufende Ausneh mung 23, die vierte Öffnung 14 und das zugseitige Dämpfer ventil 12 mit offenem äußerem Umfang erstreckt; einen zug seitigen dritten Durchlaß F, der sich zur unteren Kammer B über die zweite Öffnung 13, die in Längsrichtung verlau fende Ausnehmung 23, die fünfte Öffnung 16 und das geöff nete zugseitige Rückschlagventil 17 erstreckt; und einen Umgehungs- oder Bypassdurchlaß G, der sich zur unteren Kam mer B über die dritte Öffnung 18, die zweite Querbohrung 25 und den Hohlraum 19 erstreckt. Zwischen der oberen und un teren Kammer A und B sind drei Durchlässe ausgebildet, um einen Fluidfluß im Kompressionshub zu ermöglichen: Ein kom pressionsseitiger erster Durchlaß H, der sich über die Durchgangsöffnung 31a und das offene kompressionsseitige Dämpferventil 20 zu der oberen Kammer A erstreckt; ein kom pressionsseitiger zweiter Durchlaß J, der sich über den Hohlraum 19, die erste Querbohrung 24, die erste Öffnung 21 und das offene kompressionsseitige Rückschlagventil 22 zur oberen Kammer A erstreckt; und der Umgehungs- oder Bypass durchlaß G, der sich über den Hohlraum 19, die zweite Quer bohrung 25 und die dritte Öffnung 18 zur oberen Kammer A erstreckt.

Somit ist der Stoßdämpfer SA derart aufgebaut, daß eine Drehung des Justierteiles 40 die Dämpfungskraft-Charakteri stik sowohl auf der Zug- als auch der Druckseite in mehr fach gestufter Weise ändern kann, wie in Fig. 5 gezeigt. Genauer gesagt, und wie aus Fig. 6 hervorgeht, kann, wenn das Justierteil 40 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei sowohl die Zug- als auch Druckseiten im weichen Zu stand gesetzt sind (nachfolgend als weicher Bereich SS be zeichnet), dann die zugseitige Dämpfungskraftcharakteristik auf vielstufige Weise geändert werden, wohingegen die druckseitige Dämpfungskraftcharakteristik in einem geringen oder niedrigen Dämpfungskraftbereich (nachfolgend als zugseitiger harter Bereich HS bezeichnet) festgelegt ist. Wenn andererseits das Justierteil 40 im Uhrzeigersinn gedreht wird, kann die druckseitige Dämpfungskraftcharakteristik in einem vielstufigen Weg geändert werden, wohingegen die zug seitige Dämpfungskraftcharakteristik in einem niedrigen Dämpfungskraftbereich (nachfolgend als druckseitiger harter Bereich SH bezeichnet) festgelegt ist.

Die Fig. 7A-7C, 8A-8C und 9A-9C zeigen Schnittdarstel lungen entlang den Linien VII-VII bzw. VIII-VIII und VIII'- VIII' bzw. IX-IX in Fig. 4, wenn das Justierteil 40 in Po sitionen 1, 2 und 3 eingestellt ist. Die Fig. 10-12 zei gen die Dämpfungskraftcharakteristiken in den Positionen 1 bzw. 2 bzw. 3.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 erfolgt nun eine Beschreibung des Aufbaus eines Signalverarbeitungsschaltkreises in der Steuereinheit 4 zum Erhalten einer Vertikalgeschwindigkeit Δx auf der gefederten Seite oder der gefederten Masse und einer gefedert/ungefederten Relativgeschwindigkeit (Δx - Δ x₀).

In einem Block B1 wird unter Verwendung einer Formel der Phasenverzögerungskompensation die von dem vertikalen Dreh- Sensor 1 (1 _FR, 1 _FL, 1 _RR, 1 _RL) erfaßte vertikale Beschleuni gung G der gefederten Masse (G_FR, G_FL, G_RR, G_RL) in ein Si gnal der gefederten vertikalen Geschwindigkeit Δx umgewan delt.

Eine allgemeine Formel der Phasenverzögerungskompensation ist durch die Übertragungsfunktions-Formel (1) gegeben:

G(s) = (AS + 1)/(BS + 1) (1),

wobei A < B.

Eine Formel der Phasenverzögerungskompensation zum Erhalten von Phase und Verstärkungscharakteristik gleich denjenigen, die durch eine ganze Zahl (1/S) im Frequenzband (0,5 bis 3,0 Hz) notwendig zur Steuerung der Dämpfungskraftcharakte ristik und zum Erhalten der Verstärkung bei einer tiefen Frequenz (bis 0,05 Hz) erhalten wurden, ergibt sich aus der Übertragungsfunktionsformel (2):

G(s) = [0.001 S + 1)/(10 S + 1)] × γ (2),

wobei γ ein Verstärkungsfaktor zur Einstellung der Verstär kungscharakteristik eines Signales ist, welches bei der Ge schwindigkeitsumwandlung durch eine ganze Zahl (1/S) ver wendet wird. In dieser Ausführungsform wird γ auf 10 ge setzt. Infolge hiervon wird, wie aus der Verstärkungscha rakteristik gemäß der voll durchgezogenen Linie in Fig. 14A und der Phasencharakteristik gemäß der voll, durchgezogenen Linie in Fig. 14B zu sehen ist, nur die Verstärkung bei ei ner tiefen Frequenz Verringert, ohne die Phasencharakteri stik im Frequenzband (0,5 bis 3,0 Hz) zu verschlechtern, welches zur Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik not wendig ist. Es sei festzuhalten, daß die gestrichelten Li nien in den Fig. 14A und 14B Verstärkungsfaktor und Pha sencharakteristik eines Signales der gefederten vertikalen Geschwindigkeit Δx zeigen, welche durch eine ganze Zahl (1/S) einer Geschwindigkeitsumwandlung unterworfen wurden.

In einem Block B2 erfolgt eine Verarbeitung in einem Band paßfilter BPF, um Frequenzkomponenten mit Ausnahme derjeni gen im zu steuernden Zielfrequenzband zu entfernen. Genauer gesagt, der Bandpaßfilter BPF weist einen sekundären Hoch paßfilter HPF (0,3 Hz) und einen sekundären Tiefpaßfilter LPF (4,0 Hz) auf, um ein Signal der gefederten vertikalen Geschwindigkeit Δx(Δx_FR, Δx_FL, Δx_RR, Δx_RL) zu erhalten, das auf ein gefedertes Resonanzfrequenzband gerichtet ist.

In einem Block B3 wird unter Verwendung der nachfolgenden Formel (3) einer Übertragungsfunktion Gu(s) von der gefe derten Vertikalbeschleunigung G zur gefederten/ungefederten Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) ein Signal der gefeder ten/ungefederten Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀){(Δx - Δ x₀)_FR'(Δx - Δx₀)_FL'(Δx - Δx₀)_RR'(Δx - Δx₀)_RL'} aus einem Signal der gefederten Vertikalbeschleunigung G erhalten, die von dem vertikalen G-Sensor 1 erfaßt wurde:

Gu(s) = -ms/(cs + k) (3),

wobei m eine gefederte Masse, c ein Dämpfungskoeffizient der Aufhängung und k eine Federkonstante der Aufhängung ist.

Unter Bezug auf Fig. 15 erfolgt nun eine Beschreibung einer gewöhnlichen Steuerung, die in der Steuerung der Dämpfungs kraftcharakteristik der Steuereinheit 4 enthalten ist und von einem Fundamental- oder Grundsteuerteil hiervon durch geführt wird. Diese gewöhnliche Steuerung wird an jedem Stoßdämpfer SA_FR, SA_FL, SA_RR und SA_RL durchgeführt.

In einem Schritt 101 wird bestimmt, ob die gefederte Verti kalgeschwindigkeit Δx einen positiven Wert hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 102, wo der Stoßdämpfer SA in den zugseitigen har ten Bereich HS gesteuert wird. Wenn die Antwort NEIN ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 103 weiter. Im Schritt 103 wird bestimmt, ob die gefederte Vertikalgeschwindigkeit Δx einen Negativwert hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 104, wo der Stoß dämpfer SA in den druckseitigen harten Bereich SH gesteuert wird. Wenn die Antwort NEIN ist, geht die Steuerung zu ei nem Schritt 105.

Im Schritt 105, der erreicht wird, wenn die Antworten in den Schritten 101 und 103 NEIN sind, das heißt wenn ein Wert der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx Null ist, wird der Stoßdämpfer SA in den weichen Bereich SS gesteu ert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird nun die Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik des Stoßdämpfers SA erläutert. Wenn die gefederte Vertikalgeschwindigkeit Δx oder Verti kalgeschwindigkeit Δx der gefederten Masse wie in Fig. 16 geändert wird und wenn ihr Wert Null ist, wird der Stoß dämpfer SA in den weichen Bereich SS gesteuert.

Wenn ein Wert der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx po sitiv ist, wird der Stoßdämpfer SA in den zugseitigen har ten Bereich HS gesteuert, um die zugseitige Dämpfungskraft charakteristik im weichen Zustand festzulegen. Die zugsei tige Dämpfungskraftcharakteristik oder eine Zieldämpfungs kraft-Charakteristikposition Pt wird proportional zu der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx und abhängig von der folgenden Formel (4) geändert:

Pt = α × Δx × Ku (4),

wobei α eine zugseitige Konstante und Ku ein Steuerverstär kungsfaktor ist, mit einem Wert, der variabel in umgekehr ter Proportionalität zu der gefedert/ungefederten Relativ geschwindigkeit (Δx - Δx₀) und abhängig von einer Datenmappe variabel gesetzt wird, welche die Charakteristiken des va riablen Steuerverstärkungsfaktors gegenüber der gefe dert/ungefederten Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) dar stellt, wie in Fig. 17 gezeigt.

Wenn ein Wert der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx ne gativ ist, wird der Stoßdämpfer SA in den druckseitigen harten Bereich SH gesteuert, um die zugseitige Dämpfungs kraftcharakteristik im weichen Zustand festzulegen. Die druckseitige Dämpfungskraftcharakteristik oder eine Ziel- Dämpfungskraft-Charakteristikposition Pc wird proportional zu der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx und abhängig von der folgenden Formel (5) geändert:

Pc = β × Δx × Ku (5),

wobei β eine druckseitige Konstante ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 16 erfolgt nun eine Beschreibung des Schaltvorganges im Steuerbereich des Stoßdämpfers SA, was in der Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristik in der Steuereinheit 4 enthalten ist.

Gemäß Fig. 16 wird in einem Bereich a die gefederte Verti kalgeschwindigkeit Δx von einem negativen Wert (Richtung nach unten) in einen positiven Wert (Richtung nach oben) umgeschaltet. Im Bereich a hat die gefederte/ungefederte Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) einen negativen Wert (der Stoßdämpfer SA ist in Kompressions- oder Druckhub), so daß der Stoßdämpfer SA abhängig von der Richtung der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx in den zugseitigen harten Be reich HS gesteuert wird. Somit zeigt im Bereich a der Kom pressions- oder Druckhub, in welchem sich der Stoßdämpfer SA zu dieser Zeit befindet, eine weiche Charakteristik oder Eigenschaft.

In einem Bereich b hat die gefederte Vertikalgeschwindig keit Δx einen positiven Wert (Richtung nach oben) und die gefederte/ungefederte Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) wird von einem negativen Wert in einen positiven Wert umgeschal tet (der Stoßdämpfer SA ist in dem Ausfahr- oder Zughub), so daß der Stoßdämpfer SA abhängig von der Richtung der ge federten Vertikalgeschwindigkeit Δx in den zugseitigen har ten Bereich HS gesteuert wird. Der Stoßdämpfer SA ist im Ausfahr- oder Zughub. Somit hat in dem Bereich b der Zug hub, in welchem sich der Stoßdämpfer SA zu dieser Zeit be findet, eine harte Charakteristik proportional zum Wert der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx.

In einem Bereich c wird die gefederte Vertikalgeschwindig keit Δx von einem positiven Wert (Richtung nach oben) in einen negativen Wert (Richtung nach unten) umgeschaltet. Die gefederte/ungefederte Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) hat jedoch einen positiven Wert (der Stoßdämpfer SA ist im Zughub), so daß der Stoßdämpfer SA abhängig von der Rich tung der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx in den kom pressionsseitigen harten Bereich SH gesteuert wird. Somit zeigt im Bereich c der Zughub, in welchem sich der Stoß dämpfer SA zu dieser Zeit befindet, die weiche Charakteri stik.

In einem Bereich d hat die gefederte Vertikalgeschwindig keit Δx einen negativen Wert (Richtung nach unten) und die gefederte/ungefederte Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) wird von einem positiven Wert zu einem negativen Wert umgeschal tet (der Stoßdämpfer SA ist im Zughub), so daß der Stoß dämpfer SA abhängig von der Richtung der gefederten Verti kalgeschwindigkeit Δx in den kompressionsseitigen harten Bereich SH gesteuert wird. Der Stoßdämpfer SA befindet sich im Kompressions- oder Druckhub. Somit hat im Bereich d der Druckhub, in welchem sich der Stoßdämpfer SA zu dieser Zeit befindet, eine harte Charakteristik proportional zu einem Wert der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx.

Wie oben beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform, wenn die gefederte Vertikalgeschwindigkeit Δx und die gefe derte/ungefederte Relativgeschwindigkeit (Δx - Δx₀) das glei che Vorzeichen haben, das heißt in den Bereichen b und d der Hub, in welchem sich der Stoßdämpfer SA zu diesem Zeit punkt befindet, so gesteuert, daß er eine harte Charakteri stik hat. Wenn unterschiedliche Vorzeichen vorliegen, das heißt in den Bereichen a und c, wird der Hub, in welchem sich der Stoßdämpfer SA zu dieser Zeit befindet, so gesteu ert, daß er eine weiche Charakteristik zeigt. Mit anderen Worten, die gleiche Steuerung wie die Steuerung einer Dämpfungskraftcharakteristik auf der Grundlage der sog. Sky hook-Theorie wird durchgeführt. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform beim Umschalten des Hubes des Stoßdämpfers SA, das heißt beim Übergang vom Bereich a zum Bereich b und vom Bereich c zum Bereich d, das heißt von der weichen Cha rakteristik zur harten Charakteristik die Dämpfungskraft charakteristik-Position des kommenden Hubes bereits in den voranstehenden Bereichen a und c in die harte Charakteri stik umgeschaltet, so daß das Umschalten von der weichen Charakteristik zur harten Charakteristik ohne Zeitverzöge rung ermöglicht ist.

Die Steuereinheit 4 beinhaltet einen Signalverarbeitungs schaltkreis zum Ermitteln eines Rollwinkels Rθ und einer Rollrate RV. Genauer gesagt, bei dieser Ausführungsform wird der Rollwinkel Rθ durch Filtern eines Signals des Lenkwinkels Sθ, erhalten vom Lenksensor 2, erhalten. Die Rollrate RV wird durch Differenzierung eines Signales vom Lenkwinkel Sθ erhalten. Die Werte des Rollwinkels Rθ und der Rollrate RV werden abhängig von der Fahrzeuggeschwin digkeit korrigiert.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 18A-18B erfolgt eine Be schreibung des Umschaltens zwischen einer gewöhnlichen Steuerung, welche von einem Grundsteuerteil durchgeführt wird und einer Lenkbetätigungssteuerung, welche durch ein Rolleinschränk-Steuerteil durchgeführt wird.

Gemäß Fig. 18A wird in einem Schritt 201 bestimmt, ob ein Absolutwert |RV| eines Rollratensignales gleich oder größer eines Schwellenwertes einer Rollrate ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 202, wo ein Rollraten-Steuerflag gesetzt wird und der Zähl wert eines Rollraten-Aus-Zeitgebers oder zweiten Zeitgebers (Timers) auf Null gelöscht wird, wonach dann die Steuerung zu einem Schritt 203 weitergeht. Wenn im Schritt 201 die Antwort NEIN ist, geht die Steuerung zum Schritt 203 direkt weiter.

Im Schritt 203 wird bestimmt, ob ein Absolutwert |Rθ| eines Rollwinkelsignales gleich oder größer als ein Rollwinkel- Ein-Schwellenwert ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 204 weiter, wo ein Rollwinkel-Steuerflag gesetzt wird und der Zählwert eines Rollwinkel-Aus-Zeitgebers oder ersten Zeitgebers (Timers) auf Null gelöscht wird, wonach die Steuerung zu einem Schritt 205 weitergeht. Wenn im Schritt 203 die Antwort NEIN ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 205 direkt weiter.

Im Schritt 205 wird bestimmt, ob das Rollraten-Steuerflag gesetzt ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 206 weiter. Im Schritt 206 wird bestimmt, ob der Absolutwert |RV| eines Rollratensignales kleiner als ein Rollenraten-Aus-Schwellenwert ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 207, wo der Zählerstand eines Rollraten-Aus-Zeitge bers oder zweiten Zeitgebers um eins inkrementiert wird, wonach dann die Steuerung zu einem Schritt 208 geht.

Im Schritt 208 wird bestimmt, ob der Zählwert des Rollra ten-Aus-Zeitgebers oder zweiten Zeitgebers größer als ein bestimmter Wert oder Zeitgebers 2 ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 209 weiter, wo das Rollraten-Steuerflag gelöscht wird. In einem nachfolgenden Schritt 210 wird der Zählwert des Rollraten- Aus-Zeitgebers auf Null gelöscht und dann geht die Steue rung zu einem Schritt 211 in Fig. 18B weiter.

Wenn im Schritt 206 die Antwort NEIN ist, geht die Steue rung zum Schritt 210. Wenn weiterhin im Schritt 205 oder 208 die Antwort ebenfalls NEIN ist, geht die Steuerung zum Schritt 211 weiter.

Gemäß Fig. 18B wird im Schritt 211 bestimmt, ob das Roll winkel-Steuerflag gesetzt ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 212. Im Schritt 212 wird bestimmt, ob der Absolutwert |Rθ| des Rollwinkel signales kleiner als ein Rollwinkel-Aus-Schwellenwert ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 213, wo der Zählwert des Rollwinkel-Aus-Zeit gebers oder ersten Zeitgebers um eins inkrementiert wird und dann geht die Steuerung zu einem Schritt 214 weiter.

Im Schritt 214 wird bestimmt, ob der Zählwert des Rollwin kel-Aus-Zeitgebers größer als ein bestimmter Wert des Zeit gebers 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 215, wo das Rollwinkel-Steuer flag gelöscht wird. In einem nachfolgenden Schritt 216 wird der Zählwert des Rollwinkel-Aus-Zeitgebers auf Null ge löscht und dann geht die Steuerung zu einem Schritt 217 weiter.

Wenn im Schritt 212 die Antwort NEIN ist, geht die Steue rung zum Schritt 216 weiter. Wenn im Schritt 211 oder 214 die Antwort ebenfalls NEIN ist, geht die Steuerung zum Schritt 217 weiter.

Im Schritt 217 wird bestimmt, ob das Rollraten-Steuerflag gesetzt ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 218 weiter, wo der Umschaltvor gang zur Rollraten-Einschränksteuerung durchgeführt wird, wonach ein Programmablauf abgeschlossen ist. Wenn die Ant wort NEIN ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 219 wei ter.

Im Schritt 219 wird bestimmt, ob das Rollwinkel-Steuerflag gesetzt ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 220, wo der Umschaltvorgang zur Rollwinkel-Einschränksteuerung durchgeführt wird. Wenn die Antwort NEIN ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 221, wo der Umschaltvorgang zur gewöhnlichen Steuerung durchge führt wird, wonach ein Programmdurchlauf abgeschlossen ist.

Der obige Steuerablauf wird wiederholt durchgeführt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19 wird weiterhin das Umschalten zwischen der gewöhnlichen Steuerung, welche durch den Grundsteuerteil durchgeführt wird und der Lenkvorgangs- Steuerung beschrieben, welche von dem Rolleinschränkungs- Steuerteil durchgeführt wird.

A) Während normaler Fahrt:
Wenn kein Lenkvorgang durchgeführt wird oder das Rollver halten aufgrund eines Lenkvorganges kleiner als ein be stimmter Wert ist, wird von dem Grundsteuerteil eine nor male Steuerung durchgeführt, wodurch eine Steuerung der Dämpfungskraftcharakteristiken mit angenehmen Fahrkomfort erhalten wird.
B) Während eines Lenkvorgangs:
Wenn das durch einen Lenkvorgang erzeugte Rollverhalten größer als ein bestimmter Wert ist, wird die Lenkvorgangs steuerung anstelle der gewöhnlichen Steuerung durch einen Rollwinkel-Einschränksteuerteil oder einen Rollraten-Ein schränksteuerteil durchgeführt.

Genauer gesagt, wenn ein Wert des Rollwinkels Rθ gleich oder größer des Rollwinkel-Ein-Schwellenwertes ist, erfolgt ein Umschalten von der gewöhnlichen Steuerung zur Rollwin kel-Einschränksteuerung. Sobald eine bestimmte Zeitperiode verstrichen ist, nachdem ein Wert des Rollwinkels Rθ klei ner als der Rollwinkel-Aus-Schwellenwert geworden ist, wird das Um- oder Zurückschalten zur gewöhnlichen Steuerung durchgeführt.

Wenn die Rollrate RV gleich oder größer als der Rollraten- Ein-Schwellenwert ist, erfolgt ein Umschalten von der ge wöhnlichen Steuerung und der Rollwinkel-Einschränksteuerung zur Rollraten-Einschränksteuerung. Sobald eine bestimmte Zeitgeberperiode verstrichen ist, nachdem ein Wert der Rollrate RV kleiner als der Rollrate-Aus-Schwellenwert ge worden ist, wird ein Umschalten zur gewöhnlichen Steuerung oder Rollwinkel-Einschränksteuerung durchgeführt.

Während der Rollwinkel-Einschränksteuerung hat die Dämp fungskraftcharakteristik des Stoßdämpfers SA einen höheren Wert als während der gewöhnlichen Steuerung, so daß Rollbe wegungen des Fahrzeuges während einer gleichmäßigen Kurven fahrt ohne wesentliche Verschlechterung des Fahrkomforts eingeschränkt werden, was die Lenkstabilität erhöht.

Während der Rollraten-Einschränksteuerung zeigt die Dämp fungskraftcharakteristik des Stoßdämpfers SA einen höheren Wert als während der Rollwinkel-Einschränksteuerung, so daß während schnellen Lenkvorgängen ein sich einschwingendes Fahrzeugrollverhalten eingeschränkt wird, was die Lenksta bilität erhöht.

Zwei Beispiele einer Lenkvorgangssteuerung in dem Lenkvor gangs-Steuerteil werden nachfolgend noch beschrieben.

Im ersten Beispiel sind die Dämpfungskraft-Charakteristik positionen Pt und Pc der Stoßdämpfer SA auf irgendwelche vorher festgelegten Positionen mit harter Charakteristik festgelegt. Die festgelegten Positionen werden unabhängig für jedes Rad sowohl während der Rollwinkel-Einschränk steuerung und der Rollraten-Einschränksteuerung gesteuert.

Im zweiten Beispiel werden die Dämpfungskraft-Charakteri stikpositionen Pt und Pc variabel in Echtzeit abhängig von einem Wert der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Δx gesetzt, so daß der Hub des Stoßdämpfers SA eine bestimmte harte Charakteristik zeigt.

Maximale und minimale Werte der Dämpfungskraft-Charakteri stik-Positionen werden unabhängig für jede Gruppe von Vor der- und Hinterrädern sowohl während der Rollwinkel-Ein schränksteuerung als auch der Rollraten-Einschränksteuerung gesteuert.

Fig. 20 zeigt vier kombinierte Beispiele der eben erläuter ten Beispiele 1 und 2 während der Rollwinkel-Einschränk steuerung und der Rollraten-Einschränksteuerung.

Beschrieben wurde ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahr zeug. Es beinhaltet wenigstens einen Stoßdämpfer mit einer Vorrichtung, welche eine Änderung in der Dämpfungskraft- Charakteristik erlaubt, sowie einen ersten Sensor zum Er fassen eines vertikalen Verhaltens des Kraftfahrzeuges, ei nen zweiten Sensor zum Erfassen eines Rollwinkels des Kraftfahrzeuges während eines Lenkvorganges, einen dritten Sensor zum Erfassen einer Rollrate des Kraftfahrzeuges wäh rend des Lenkvorganges und eine Steuereinheit. Die Steuer einheit weist einen Grundsteuerteil zur Durchführung einer gewöhnlichen Steuerung der Dämpfungskraft-Charakteristik für den Stoßdämpfer abhängig von dem erfaßten Vertikalver halten, einen ersten Rolleinschränkungs-Steuerteil zur Durchführung einer ersten Rolleinschränkungs-Steuerung an stelle der gewöhnlichen oder normalen Steuerung, wenn der erfaßte Rollwinkel gleich oder größer als ein bestimmter Schwellenwert ist und einen zweiten Rolleinschränkungs- Steuerteil zur Durchführung einer zweiten Rolleinschrän kungs-Steuerung anstelle der normalen Steuerung auf, wenn die erfaßte Rollrate gleich oder größer als ein bestimmter Schwellenwert ist. Die zweite Rolleinschränkungs-Steuerung macht die Dämpfungskraft-Charakteristik des Stoßdämpfers höher als die erste Rolleinschränkungs-Steuerung.

Nachdem die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf be vorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sei festzu halten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Be schreibung beschränkt ist, sondern daß eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen gemacht werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise werden in der beschriebenen Ausführungsform der Rollwinkel und Rollrate von einem Lenkwinkelsignal er halten; alternativ hierzu können sie auch aus einem anderen Signal ermittelt werden, beispielsweise aus einem Lenk raddrehungsgeschwindigkeitssignal, einem seitlichen Be schleunigungssignal oder aus einem Gierratensignal.

Weiterhin wurde in der beschriebenen Ausführungsform der Stoßdämpfer nur dann im weichen Bereich SS gesteuert, wenn ein Signal der gefederten Vertikalgeschwindigkeit Null ist. Alternativ hierzu kann ein bestimmtes Unempfindlichkeits band um den Nullwert herum festgelegt werden, um die Dämp fungskraftcharakteristik im weichen Bereich SS zu halten, solange sich die gefederte Vertikalgeschwindigkeit inner halb dieses Bandes ändert. Dies kann Schwingungsvorgänge in der Steuerung verhindern.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Aufhängungssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Aufhängungssystem wenigstens einen Stoßdämpfer (SA) zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Rad des Kraftfahrzeuges aufweist, mit einer Vorrichtung, welche eine Änderung der Dämpfungskraftcha rakteristik in Zug- und Druckstufe des Stoßdämpfers (SA) erlaubt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte auf weist:

- Erfassen eines vertikalen Verhaltens des Kraftfahr zeuges (vertikale G-Sensoren 1);
- Erfassen eines Rollwinkels des Kraftfahrzeuges wäh rend eines Lenkvorganges;
- Erfassen einer Rollrate des Kraftfahrzeuges während des Lenkvorganges;
- Durchführung einer normalen semiaktiven Skyhook- Steuerung der Dämpfungscharakteristik des Stoßdämp fers abhängig von dem erfassten vertikalen Verhalten;
- Durchführung einer ersten Rolleinschränkungs- Steuerung anstelle der normalen Steuerung, wenn der erfasste Rollwinkel gleich oder größer als ein be stimmter Schwellenwert ist, mit einer gegenüber der normalen Steuerung erhöhten Dämpfungscharakteristik; und
- Durchführung einer zweiten Rolleinschränkungs- Steuerung anstelle der normalen Steuerung oder der ersten Rolleinschränkungs-Steuerung, wenn die erfasste Rollrate gleich oder größer als ein bestimmter Schwellenwert ist, wobei
- die zweite Rolleinschränkungs-Steuerung eine insge samt höhere Dämpfungskraft-Charakteristik des Stoß dämpfers (SA) als die erste Rolleinschränkungs-Steuerung erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bestimmte Schwel lenwert des Rollwinkels einen Ein-Schwellenwert zum Be ginn der ersten Rolleinschränkungs-Steuerung und einen Aus-Schwellenwert zum Abbrechen der ersten Rollein schränkungs-Steuerung beinhaltet und wobei der bestimmte Schwellenwert der Rollrate einen Ein-Schwellenwert zum Beginn der zweiten Rolleinschränkungs-Steuerung und ei nen Aus-Schwellenwert zum Abbrechen der zweiten Roll einschränkungs-Steuerung beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin mit den folgenden Schritten:

- Aufheben der ersten Rolleinschränkungs-Steuerung, so bald eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nach dem der erfasste Rollwinkel kleiner als der Aus- Schwellenwert des Rollwinkels geworden ist; und
- Beenden der zweiten Rolleinschränkungs-Steuerung, so bald eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nach dem die erfasste Rollrate kleiner als der Aus- Schwellenwert der Rollrate geworden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Korrektur der Ein- Schwellenwerte und Aus-Schwellenwerte von Rollwinkel und Rollrate abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Korrekturbetrag der Ein-Schwellenwerte und Aus-Schwellenwerte abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

6. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wo bei der Stoßdämpfer (SA) auch in der ersten und zweiten Rolleinschränkungs-Steuerung semiaktiv gesteuert wird.

7. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, wobei die semiaktiven Einstellungen des Stoßdämpfers (SA) in Zug- und Druck stufe auf vorher festgelegte Positionen mit harter Cha rakteristik gestellt werden.

8. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, wobei die semiaktiven Einstellungen des Stoßdämpfers in Zug- und Druckstufe in Echtzeit abhängig von der Vertikal-Geschwindigkeit (del ta X) der gefederten Masse des Fahrzeugs gesetzt werden, sodass der Stoßdämpfer eine bestimmte harte Charakteri stik zeigt.