-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Abschätzen der gefederten Masse eines
Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
-
Derartige Einrichtungen sind beispielsweise
in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung
JP 7-27907 U und der japanischen
Patentanmeldung
JP 1-293211
A offenbart. Diese Einrichtungen erfassen den Luftdruck
in einem pneumatischen Federmechanismus und schätzen die gefederte Masse (die
bewegte Last) unter der Voraussetzung, daß der Luftdruck in dem pneumatischen
Federmechanismus proportional zur gefederten Masse ist, aus dem
erfaßten
Luftdruck in dem pneumatischen Federmechanismus ab. In Abhängigkeit von
der abgeschätzten
gefederten Masse verstellen diese Vorrichtungen die Dämpfungskraftcharakteristik
eines Dänipfungskrafterzeugungsmechanismus
oder stellen die dem pneumatischen Federmechanismus zugeführte oder
von diesem abgeführte
Luftmenge ein. Die japanische Patentanmeldung JP 8-304154 A offenbart beispielsweise
ein Verfahren, gemäß dem eine
gefederte Masse (bewegte Last) auf der Basis der Weggröße einer
zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Achse angeordneten Feder
erfaßt
und die gefederte Masse auf einer Anzeigeeinrichtung in der Nähe des Fahrersitzes
angezeigt wird.
-
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 03 746 A1 ist
eine den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 entsprechende,
gattungsgemäße Vorrichtung
bekannt, die unter Verwertung der bei einer Fahrzeugniveauregeleinrichtung
vorhandenen Weggrößen ein
der gefederten Masse entsprechendes Signal erzeugen soll. Die Niveauregeleinrichtung
ist dabei so ausgebildet, daß sie
in der Zeit, in der sich ein Meßpunkt an
der gefederten Masse während
des.Ausregelns einem Bezugsniveau, z.B. bezogen auf die Radachse,
nähert,
ein von der zeitlichen Veränderung
der Weggröße ab hängiges zusätzliches
Signal erzeugt. Dieses zusätzliche
Signal ist ein von der gefederten Masse abhängiges Signal. Zum Erzeugen
der Weggröße dient
eine der Niveauregeleinrichtung zugehörige und vorhandene Wegmeßeinrichtung.
-
Mit den vorstehend erläuterten
Ein- bzw. Vorrichtungen läßt sich
die gefederte Masse dann genau erfassen, wenn die Fahrzeugkarosserie
nicht schwingt, d.h. beispielsweise im Stillstand des Fahrzeugs.
Bewegt sich das Fahrzeug jedoch, d.h. schwingt der Aufbau, dann
schwankt der Luftdruck in den pneumatischen Federn, so daß die herkömmlichen
Einrichtungen die gefederte Masse nicht genau erfassen können. Darüber hinaus
wird gemäß dem vorstehend
beschriebenen, ersteren Verfahren, in dem eine pneumatische Feder
zum Einsatz kommt, im Besonderen ein der pneumatischen Feder zugeordneter
Drucksensor benötigt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es nun, eine Vorrichtung zum Abschätzen der gefederten Masse vorzusehen,
die auch während
der Fahrt eines Fahrzeugs eine genaue Abschätzung der gefederten Masse gestattet
und einfach aufgebaut ist.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung
mit den Merkrnalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 6.
-
Bei dieser Vorrichtung zum Abschätzen der
gefederten Masse ist die Bestimmungseinrichtung in der Lage, die
gefederte Masse auf der Basis einer Bewegungsgleichung unter Einbeziehung
von während
der Fahrt erfaßten
Beschleunigungen, Relativverschiebungen und Dämpfungskräften genau abzuschätzen.
-
Die durch die Schwingungsdämpfer erzeugte
Dämpfungskraft
hängt von
der Konstruktion der Schwingungsdämpfer und der Geschwindigkeit
der gefederten Masse relativ zu den ungefe derten Massen ab. Daher kann
bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zum Abschätzen der
gefederten Masse die Einrichtung zum Ermitteln der Dämpfungskräfte eine
Einrichtung zum Erfassen der Relativgeschwindigkeit der gefederten Masse
gegenüber
den ungefederten Massen in Vertikalrichtung, eine Einrichtung zum
Speichern dämpfungskoeffizientenbezogener
Daten und eine Einrichtung zum Ermitteln der Dämpfungskraft in Abhängigkeit
von der Relativgeschwindigkeit und der gespeicherten, dämpfungskoeffizientenbezogenen
Daten beinhalten.
-
Die vorstehend erwähnte Relativgeschwindigkeit
läßt sich
auf der Basis des Ausgangssignals der Einrichtung zum Erfassen der
Relativverschiebung, die oftmals im Rahmen einer normalen Dämpfungskraftsteuerung
und dergleichen verwendet wird, leicht berechnen. Daher kann die
Vorrichtung zum Abschätzen
der gefederten Masse die gefederte Masse mittels eines geeigneten
Verfahrens, das von einem Mikrocomputer oder dergleichen ausgeführt wird,
abschätzen,
wofür nur
eine einfache Hardware benötigt
wird, d.h., ohne daß es eines
speziellen Sensors, beispielsweise eines Drucksensors wie im Stand
der Technik, bedarf.
-
Die Dämpfungskraft kann für die einzelnen
dämpfungskoeffizientenbezogenen
Daten in Abhängigkeit von
der Relativgeschwindigkeit variieren.
-
Als Bewegungsgleichung wird vorzugsweise
die Beziehung verwendet: M(a – β·s) = F,
wobei M die gefederte Masse, a die Beschleunigung, ß das Verhältnis der
Federkonstante der pneumatischen Feder zur gefederten Masse, s die
Größe der Relativverschiebung
und F die Dämpfungskraft
ist, unter der Voraussetzung, daß das Verhältnis β konstant ist.
-
Nachstehend wird das Prinzip der
vorstehend beschriebenen optionalen Ausführungsform der Erfindung erläutert. Das
Verhältnis β zwischen
der Federkonstante der pneumatischen Feder und der gefederten Masse
ist in einem statischen Zustand im wesentlichen konstant. Daher
kann das Verhältnis
als konstant angenommen werden, wenn der Erfassungszeitraum ausreichend
lange ist, beispielsweise wenigstens 10-mal so lang ist wie die
Resonanzschwingungsdauer der gefederten Masse. Sodann kann die Bewegungsgleichung M(a – β·s) = F
aufgestellt werden. Wenn die Beschleunigungen, die Relativverschiebungen
und die Dämpfungskräfte über einen
derart langen Zeitraum ermittelt werden, daß das Verhältnis β als konstant angenommen werden
kann (d.h. wenigstens das 10-fache der Resonanzschwingungsdauer
der gefederten Masse), kann die Bestimmungseinrichtung die gefederte
Masse somit selbst im Fahrzustand des Fahrzeugs genau abschätzen.
-
Vorteile der Erfindung werden aus
der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezug nahme
auf die beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben
Bauteile darstellen. Im Einzelnen zeigt
-
1 ist
den schematischen Aufbau eines Fahrzeugfederungssystems, wofür die bevorzugte
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Abschätzen
der gefederten Masse verwendet wird;
-
2 ein
Flußdiagramm,
das das Hauptprogramm veranschaulicht, das von dem in 1 gezeigten Mikrocomputer
ausgeführt
wird;
-
3 ein
Flußdiagramm
ist, das die in 2 gezeigte
Routine zum Abschätzen
der gefederten Masse ausführlich
veranschaulicht; und
-
4 ein
Diagramm, das die Dämpfkraftcharakteristiken
angibt, die in einer im Mikrocomputer vorgesehenen Dämpfkraftcharakteristiktabelle
gespeichert sind.
-
Vor der Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
der Vorrichtung zum Abschätzen
der gefederten Masse erfolgt eine theoretische Erläuterung
des Verfahrens zum Abschätzen
der gefederten Masse, gemäß dem die
erfindungsgemäße Einrichtung
arbeitet.
-
Die Bewegung einer gefederten Masse
M in einem Fahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer Beschleunigung
a(k) in Vertikalrichtung (wobei die Aufwärtsrichtung positiv ist) läßt sich
durch die folgende Bewegungsgleichung ausdrücken: Ma(k) = Ks(k)s(k) + F(k) (1) wobei Ks(k)
die Federkonstante des pneumatischen Federmechanismus im Federungssystem
zu diesem Zeitpunkt, s(k) die Größe der Relativverschiebung
des gefederten Bauteils gegenüber
einem ungefederten Bauteil zu diesem Zeitpunkt (wobei die Kontraktionsrichtung
des Federungssystems positiv ist), F(k) die durch den Dämpfkrafterzeugungsmechanismus
im Federungssystem zur Verfügung
gestellte Dämpfkraft
(wobei die Aufwärtsrichtung
positiv ist) zu diesem Zeitpunkt und k in Klammern eine positive
ganze Zahl ist, die die Anzahl von Aktualisierungen angibt.
-
Mittels des Verhältnisses β(k) (= Ks(k)/M) der Federkonstante
Ks(k) zur gefederten Masse M läßt sich die
Gleichung (1) in eine Gleichung (2) umformulieren: M{a(k) – β(k)s(k)} = F(k) (2)
-
Das Federungssystem eines Fahrzeugs,
in dem ein pneumatischer Federmechanismus zum Einsatz kommt, ist
im allgemeinen so ausgelegt, daß das
Verhältnis β(k) der Federkonstante
Ks zur gefederten Masse M in einem statischen Zustand im wesentlichen
konstant ist. Daher läßt sich
die Gleichung (2) unter Einbeziehung der Vertikalbeschleunigung
a(k), der Federkonstanten Ks(k), der Größe der Relativverschiebung
s(k) und der Dämpfkraft
F(k) über
einen derart langen Zeitraum, daß das Verhältnis β(k) als ein konstanter Wert β (Mittelwert)
(beispielsweise wenigstens das 10-fache der Resonanzdauer bzw. Eigenschwingungsdauer
("resonsance period") der gefederten
Masse), d.h. über
einen derart langen Zeitraum, daß die nachstehende Gleichung
(3) gilt, in eine Gleichung (4) umformulieren:
M{a(k) – βs(k)} = F(k) (4) Die gefederte
Masse M kann sodann beispielsweise mittels der nachstehenden Gleichung
(5), die auf der Methode der kleinsten Quadrate basiert, genau abgeschätzt werden.
-
-
Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen
wird nun die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich der vorstehend
erläuterten
Theorie bedient.
-
1 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Federungssystems eines
Fahrzeugs, wofür die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Abschätzen
der gefederten Masse verwendet wird.
-
Das Federungssystem umfaßt Luftkammern 11a-lld,
d.h. pnneumatische Federmechanismen, und Dämper 12a-12d, d.h.
Dämpfkrafterzeugungsmechanismen,
an Positionen, die dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad,
dem linken Hinterrad bzw. dem rechten Hinterrad zugeordnet sind.
-
Die Luftkammern 11a-lld tragen
die Fahrzeugkarosserie elastisch und stehen über jeweils ein Magnetventil 13a-13d mit
einem Kompressor 14 in Verbindung. Zum Schalten der Ventilstellungen,
d.h. zum Öffnung
und Schließen
der Luftdurchlässe
zu den Dämpfern 12a-12d,
werden die Magnetventile 13a-13d elektrisch angesteuert.
Der Kompressor 14 wird durch einen Elektromotor 14a angetrieben,
um Luft von außerhalb über einen
Filter 15 und ein Rückschlagventil 16 anzusaugen
und Druckluft über
einen Trockner 18 und ein Rückschlagventil 21 selektiv
zu den Magnetventilen 13a-13d zu führen. Zwischen dem Rückschlagventil 17 und
dem Trockner 18 ist ein Magnetventil 22 angeordnet,
das ebenfalls elektrisch angesteuert wird, um Luft aus den Luftkammern 11a-11d über die
Magnetventile 13a-13d und ein festes Drosselventil 23 nach
außen abzugeben.
-
Die Dämpfer 12a-12d kooperieren
mit den Luftkammern 11a-lld, um die Fahrzeugkarosserie
an den entsprechenden Radpositionen zu tragen und Schwingungen der
Fahrzeugkarosserie zu dämpfen.
Die Dämpfer 12a-12d umfassen
Kolbenstangen 24a-24d, die jeweils aus den oberen Seiten
der Dämpfer 12a-12d ragen.
Die Kolbenstangen 24a-24d stehen in Verbindung mit elektrischen
Stelleinrichtungen 25a-25d, wie z.B. Schrittmotoren oder
dergleichen. Die elektrischen Stelleinrichtungen 25a-25d werden
elektrisch angesteuert, um die Dämpfungskoeffizienten
der Dämpfer 12a-12d auf
eine Vielzahl von Pegeln (beispielsweise q Pegeln) einzustellen.
-
Dieses Federungssystem beinhaltet
des Weiteren Beschleunigungssensoren 31a-31d und Wegsensoren 32a-32d an
den vier Radpositionen. Die Beschleunigungssensoren 31a-31d sind
an einem gefederten Bauteil befestigt und erfassen jeweils die Beschleunigung "a" des gefederten Bauteils in Vertikalrichtung,
wobei die Beschleunigung in Aufwärtsrichtung
einen positiven Wert und die Beschleunigung in Abwärtsrichtung einen
negativen Wert hat. Die Wegsensoren 32a-32d sind zwischen
dem gefederten Bauteil und einem ungefederten Bauteil angeordnet
und erfassen jeweils die Größe der Relativverschiebung "s" zwischen dem gefederten Bauteil und
dem ungefederten Bauteil. Ausgehend von einem bestimmten Bezugswert
haben kleiner werdende Relativverschiebungsgrößen (d.h. in Kontraktionsrichtung
der Dämpfer 12a-12d)
positive Werte und größer werdende
Relativverschiebungsgrößen s (d.h.
in Expansionsrichtung der Dämpfer 12a-12d)
negative Werte.
-
Die Beschleunigungssensoren 31a-31d und
die Wegsensoren 32a-32d sind mit einem Mikrocomputer 33 verbunden.
Der Mikrocomputer 33 führt
in kurzen Zeitabständen
den Flußdia grammen
in den 2 und 3 entsprechende Programme
aus, um das Fahrzeugniveau einzustellen, indem er die gefederte
Masse M an jeder Radposition berechnet, die Dämpfungskoeffizienten des Federungssystems
durch eine Ansteuerung der elektrischen Stelleinrichtungen 25a-25d ändert und
die Magnetventile 13a-13d und den Elektromotor 14a ansteuert.
Im Mikrocomputer 33 ist die in 4 dargestellte Dämpfkraftcharakteristiktabelle
vorgesehen. Die Dämpfkraftcharakteristiktabelle
enthält
im voraus gespeicherte Daten, die unabhängig voneinander für die einzelnen
Pegeln 1 bis q des Dämpfungskoeffizienten
der Dämpfer 12a-12d gemessen
wurden, d.h. Daten in Bezug auf die Dämpfkraft F, die entsprechend
der Relativgeschwindigkeit ds/dt des gefederten Bauteils zum ungefederten
Bauteil für
die einzelnen Dämpfungskoeffizientenpegel
1 bis q unabhängig
variiert.
-
Unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme
in den 2 und 3 werden nachstehend die
Prozesse der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert.
-
Wird ein (nicht dargestellter) Zündschalter
eingeschaltet, wiederholt der Mikrocomputer 33 die Ausführung des
Hauptprogramms umfassend die Schritte 100 bis 108 in bestimmten
kurzen Zeitabständen.
Nach dem Start des Hauptprogramms im Schritt 100 führt der
Mikrocomputer 33 im Schritt 5102 die Routine zum Abschätzen der
gefederten Masse aus.
-
Die Routine zum Abschätzen der
gefederten Masse ist in 3 ausführlich dargestellt.
Nach dem Start der Routine zum Abschätzen der gefederten Masse im
Schritt 200 gibt der Mikrocomputer 33 die Beschleunigung
a der gefederten Masse und die Größe der Relativverschiebung
s jedes Beschleunigungssensors 31a-31d bzw. jedes Wegsensors 32a-32d ein
und speichert diese Daten im Schritt 202. Was die Daten betreffend
die Beschleunigung a der gefederten Masse und die Größe der Relativverschiebung
s anbelangt, so werden die im momentanen Zyklus und in einer geeigneten
Anzahl vorheriger Zyklen eingegebenen Daten zur Verwendung in den
nachstehend beschriebenen Differentiations- und Bandpaßfilterprozessen
gespeichert. Im Schritt 204 wird sodann die Relativgeschwindigkeit
ds/dt des gefederten Bauteils gegenüber dem ungefederten Bauteil
an jeder Radposition durch Ableitung der Größe der Relativverschiebung
s unter Verwendung der momentanen und der vorherigen Eingaben für die Größe der Relativverschiebung
s berechnet. Wenngleich eigentlich verschiedene Berechnungen unter
Verwendung der Beschleunigungen a der gefederten Masse, der Relativverschiebungsgrößen s und
der Relativgeschwindigkeiten ds/dt für die jeweiligen Radpositionen durchgeführt werden,
werden nachstehend aus Gründen
der Vereinfachung der Beschreibung nur die Berechnungen bezüglich einer
Radposition erläutert.
-
Im Schritt 206 leitet der Mikrocomputer 33 unter
Bezugnahme auf die in der Speichereinrichtung des Mikrocomputers 33 im
voraus gespeicherte Dämpfkraftcharakteristiktabelle
die Dämpfkraft
F entsprechend der im Schritt 204 berechneten Relativgeschwindigkeit
ds/dt und dem Dämpfungskoeffizientpegel
i (einer der Pegel 1 bis q) her. Was den Dämpfungskoeffizientpegel i anbelangt,
so verwendet der Mikrocomputer 33 eine im Rahmen einer
Routine zum Steuern der Dämpfkraft
im Schritt 104 (die nachstehend beschrieben wird) des Hauptprogramms
vergebene Zahl. Was die Dämpfkraft
F anbelangt, so werden der im momentanen Zyklus hergeleitete Wert
und die in einer geeigneten Anzahl vorheriger Zyklen hergeleiteten
Werte gespeichert, um sie in dem nachstehend erläuterten Bandpaßfilterverfahren
zu verwenden.
-
Im Schritt 208 führt der Mikrocomputer 33 sodann
ein Bandpaßfilterverfahren
in Bezug auf die im Schritt 206 im momentanen und in den vorherigen
Zyklen hergeleiteten Dämpfkräfte F durch,
um die Gleichstromkomponenten und Stör- bzw. Rauschkomponenten,
die in den Dämpfkräften F enthalten
sind, zu beseitigen. Im Schritt 210 aktualisiert der Mikrocomputer 33 sodann
eine Datenreihe F(k) aus einer Anzahl N von Daten (wobei k = 1,
2,..., N) entsprechend dem Zeitablauf. In der Datenreihe F(k) gibt
die jeweils höhere
Zahl k aus 1 bis N die jüngesten
Daten an. Bei der Aktualisierung der Datenreihe F(k) löscht der
Mikrocomputer 33 daher die Daten F(1) und weist den momentanen
Daten F(2), F(3),..., F(N) die werte F(i), F(2),..., F(N-i) zu, weist
der durch das Bandpaßfilterverfahren
im Schritt 208 im momentanen Zyklus erhaltenen neue Dämpfkraft F
den Wert F(N) zu und speichert diese aktualisierten Daten. Die Datenreihe
F(k) bildet zusammen mit einer weiteren Datenreihe x(k), die nachstehend
erläutert
wird, einen Datensatz, der über
einen Zeitraum hinweg (wenigstens das 10-fache der Resonanzdauer
(0,5 – 1,0
Sekunnden) des gefederten Bauteils) erhalten wird, der derart ausreichend
lang ist, daß das
Verhältnis
Ks/M der Federkonstante Ks der Luftkammern 11a
lld zur gefederten
Masse M an jeder Radposition als ein fester bzw. konstanter Wert
behandelt werden kann. In dieser Ausführungsform ist der Testzyklus
(der Datenaktualisierungszyklus) auf etwa 5 bis 20 ms und die Zahl
N auf etwa 3000 eingestellt.
-
In dem auf den Schritt 210 folgenden
Schritt 212 führt
der Mikrocomputer 33 ein Bandpaßfilterverfahren in Bezug auf
die im Schritt 202 im momentanen und in den vorherigen Zyklen eingegebenen
Beschleunigungen a der gefederten Masse durch, um die Gleichstromkomponenten
und Stör-
bzw. Rauschkomponenten zu beseitigen, die in den Beschleunigungen
a der gefederten Masse enthalten sind, die durch den Beschleunigungssensor 31a (31b-31d)
erfaßt
werden. Im Schritt 214 führt
der Mikrocomputer 33 sodann ein Bandpaßfilterverfahren in Bezug auf
die im Schritt 202 im momentanen und in den vorherigen Zyklen eingegebenen Relativverschiebungsgrößen s durch,
um die Gleichstromkomponenten und Stör- bzw. Rauschkomponenten zu
beseitigen, die in den Relativverschiebungsgrößen s enthalten sind, die durch
den Wegsensor 32a (32b-32d) erfaßt werden.
Im Schritt 216 berechnet der Mikrocomputer 33 den Wert
x mittels der Gleichung (6):
x = a – βs (6) wobei β eine dem
Mittelwert der Verhältnisse
Ks/M entsprechende Konstante ist, die über einen derart langen Zeitraum
hinweg auftreten, daß die
Verhältnisse
Ks/M der Federkonstante Ks zur gefederten Masse M als ein konstanter
Wert behandelt werden können.
Im Schritt 218 aktualisiert der Mikrocomputer 33 sodann
die Datenreihe x(k) einer Anzahl N von Daten betreffend die Werte
x (wobei k = 1, 2, ..., N) gemäß dem Ablauf
der Zeit in derselben Art und Weise wie beim Aktualisieren der Datenreihe
F(k).
-
Im Schritt 220 berechnet der Mikrocomputer 33 schließlich die
gefederte Masse M mittels der Gleichung (7) unter Verwendung der
Methode der kleinsten Quadrate.
-
-
Im Schritt 222 beendet der Mikrocomputer 33 den
momentanen Zyklus der Routine zum Abschätzen der gefederten Masse.
-
Nach der Routine zum Abschätzen der
gefederten Masse führt
der Mikrocomputer 33 im Schritt 104 die Routine zum Einstellen
der Dämpfkraft
aus und im Schritte 106 sodann die Routine zum Einstellen des Fahrzeugniveaus.
Im Schritt 108 beendet der Mikrocomputer 33 schließlich den
momentanen Zyklus des Hauptprogramms.
-
Bei der Routine zum Einstellen der
Dämpfkraft
im Schritt 104 bestimmt der Mikrocomputer 33 die Pegelzahl
i des Dämpfungskoeffizienten
jedes der Dämpfer 12a-12d durch
ein bekanntes Verfahren und korrigiert die bestimmte Dämp fungskoeffizientenpegelzahl
i entsprechend der im Rahmen der Routine zum Abschätzen der
gefederten Masse abgeschätzten
gefederten Masse M und führt
die Ansteuerung der elektrischen Stelleinrichtungen 25a-25d entsprechend
durch, um den Dämpfungskoeffizienten
jedes Dämpfers 12a-12d auf
den der korrigierten Pegelzahl i entsprechenden Wert einzustellen.
Das vorstehend erwähnte
bekannte Verfahren kann beispielsweise ein Verfahren sein, gemäß dem der
Dämpfungskoeffizient
jedes Dämpfers 12a-12d proportional
zum Verhältnis
der Beschleunigung a der gefederten Masse zur Relativgeschwindigkeit
ds/dt auf der Basis des Werts der Beschleunigung a der gefederten
Masse und des Werts der Relativgeschwindigkeit ds/dt bestimmt wird,
die im Rahmen der Routine zum Abschätzen der gefederten Masse eingegeben
und berechnet werden, oder ein Verfahren, gemäß dem der Dämpfungskoeffizient jedes Dämpfers 12a-12d auf
der Basis des Fahrbahnzustands bestimmt wird, der in Abhängigkeit
von der Größe der Beschleunigung
a der gefederten Masse abgeschätzt
wird, oder dergleichen. Bei der Korrektur der Dämpfungskoeffizientenpegelzahl
i unter Verwendung der gefederten Masse M kann es von Vorteil sein,
eine Regelverstärkung
in Bezug auf den durch das bekannte Verfahren bestimmten Dämpfungskoeffizienten
so zu korriegieren, daß die
Regelverstärkung
mit einer Zunahme der gefederten Masse M zunimmt, oder einen Minimalwert
des Dämpfungskoeffizienen
der Dämpfer 12a-12d so
zu definieren, daß der
Minimalwert mit einer Zunahme der gefederten Masse M zunimmt, um
die Fahrstabilität
des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Bei der Routine zum Einstellen der Dämpfkraft wird die korrigierte
Dämpfungskoeffizientenpegelzahl
i zur Verwendung in der Routine zum Abschätzen der gefederten Masse im
Mikrocomputer 33 gespeichert.
-
Bei der Routine zum Einstellen des
Fahrzeugniveaus im Schritt 106 stellt der Mikrocomputer 33 die
in jeder der Luftkammern 11a-lld enthalten Luftmenge ein, um das
Fahrzeugniveau an jeder Radposition auf ein Sollfahrzeugniveau einzustellen,
indem er den Elektromotor 14a und die Magnetventile 13a-13d und 22 so
ansteuert, daß die
bei der Routine zum Abschätzen
der gefederten Masse eingegebene Relativverschiebungsgröße s (das
Ist-Fahzeugniveau) gleich dem Soll-Fahrzeugniveau wird. Auch bei
der Routine zum Einstellen des Fahrzeugniveaus kann es von Vorteil
sein, die Zunahme des Soll-Fahrzeugniveaus zu begrenzen, indem die
abgeschätzte
gefederte Masse M verwendet wird, wenn sie groß ist, um die Fahrstabilität des Fahrzeugs zu
gewährleisten.
-
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung
hervorgeht kann gemäß der vorstehenden
Ausführungsform
die gefederte Masse M mit einer hohen Genauigkeit abgeschätzt werden,
und zwar auch im Fahrzustand des Fahrzeugs, indem die Datenreihen
a ( k) , s (k) und F ( k) verwendet werden (wobei k = 1, 2 , ...,
N), die die Beschleunigungen a der gefederte Masse, die Relativverschiebungsgrößen s bzw.
die Dämpfkräfte F angeben,
die über
einen derart langen Zeitraum ermittelt wurden, daß die Federkonstanten
der Luftkammern 11a-lld als ein im wesentlicher konstanter Wert
behandelt werden können.
Die Beschleunigung a der gefederten Masse und die Größe s der
Relativverschiebung lassen sich unter Verwendung der Beschleunigungssensoren 31a-31d bzw.
der Wegsensoren 32a-32d erfassen, die ohnehin oftmals im
Rahmen einer herkömmlichen
Dämpfkraftsteuerung
verwendet werden. Die Dämpfkraft
F läßt sich
auf der Basis der Dämpfungskoeffizientpegelzahl
i jedes Dämpfers 12a-12d,
die im Rahmen der Routine zum Einstellen der Dämpfkraft eingestellt wird,
und der Relativgeschwindigkeit ds/dt, die aus den Größen der
Relativverschiebung s unter Verwendung der Dämpfkraftcharakteristiktabelle
als Bezug berechnet wird, herleiten. Daher kann gemäß dieser
Ausführungsform
die gefederte Masse M ohne Verwendung eines speziellen Sensors berechnet
werden, indem der Mikrocomputer 33 lediglich geeignet konzipierte
Softwareverfahren ausgeführt.
Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die gefederte Masse M somit unter Verwendung einer einfachen
Hardware abgeschätzt
werden.
-
Wenngleich gemäß der vorstehenden Ausführungsform
die gefederte Masse M im Schritt 220 auf der Basis der Gleichung
(7), in der die Datenreihen F(k) und x(k) verwendet werden (wobei
k = 1, 2,..., N), könnte anstelle
des Verfahrens im Schritt 220 auch ein Prozeß nach Gleichung (5) verwendet
werden, in der die Datenreihen F(k), a(k), s(k) (wobei k = 1, 2,...,
N) betreffend die Dämpfkräfte F, die
Beschleunigungen a der gefederten Masse bzw. die Größen s der
Relativverschiebung und das bestimmte Verhältnis ß (Konstante) zum Einsatz kommen,
um die gefederte Masse M zu berechnen.
-
Wenn so verfahren wird, werden die
Prozesse in den Schritten 216 und 218 der vorstehenden Ausführungsform
ausgelassen, so daß die
Datenreihen a(k) und s(k) (wobei k = 1, 2,..., N), die über einen
derart langen Zeitraum erfaßt
wurden, daß das
Verhältnis ß als eine
Konstante angenommen werden kann, auf der Basis der Beschleunigungen
a der gefederten Masse und der Größen s der Relativverschiebung,
die in den Schritten 212 bzw. 214 erhalten werden, aufgestellt und
die aufgestellten Datenreihen a(k) und s(k) zusammen mit der Datenreihe
F(k) betreffend die Dämpfkräfte F verwendet
werden, um die Gleichung (5) berechnen.
-
Wenngleich gemäß der vorstehenden Ausführungsform
im Schritt 206 die Dämpfkraft
F entsprechend der Dämpfungskoeffizientenpegelzahl
i und der Relativgeschwindigkeit ds/dt hergeleitet wird, könnte im
Schritt 206 auch die Dämpfkraft
F entsprechend nur der Relativgeschwindigkeit ds/dt hergeleitet
werden, wenn das Fahrzeug Dämpfer
besitzt, deren Dämpfungskoeffizienten
nicht einstellbar sind. In diesem Fall könnte im Mikrocomputer eine
Dämpfkraftcharakteristiktabelle
gespeichert sein, die Dämpfkräfte F enthält, die
nur in Abhängigkeit
von der Relativgeschwindigkeit ds/dt variieren.
-
Wenngleich gemäß der vorstehenden Ausführungsform
das durch eine einmalige Ausführung
des Prozesses des Schritts 220 erhaltene Ergebnis als die gefederte
Masse M bestimmt wird, wäre
es auch möglich,
den Mittelwert aus einer Vielzahl von Ergebnissen zu bilden, die
erhalten werden, indem der Prozeß des Schritts 220 mehrere
Male ausgeführt
wird, und indem der Mittelwert als die gefederte Masse M bestimmt
wird.
-
Wenngleich gemäß der vorstehenden Ausführungsform
die gefederte Masse M ständig
abgeschätzt wird,
indem die Routine zum Abschätzen
der gefederten Masse ständig
wiederholt wird, wäre
es auch möglich, die
Routine zum Abschätzen
der gefederten Masse nur einmal auszuführen, um die gefederte Masse
zu aktualisieren, und zwar dann, wenn eine Tür oder der Kofferraumdeckel
während
eines Fahrzeughalts geöffnet wird,
da sich die gefederte Masse M im Normalfall durch eine Änderung
der Zahl oder des Gesamtgewichts der Fahrzeuginsassen oder durch
eine Änderung
der Gepäcklast ändert. In
diesem Fall wäre
es auch möglich, einen
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor sowie einen Öffnungs-/Schließschalter
zum Erfassen, ob eine Tür oder
der Kofferraumdeckel geöffnet
oder geschlossen wird, vorzusehen. Dabei wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
gleich oder niedriger ist als eine bestimmte sehr niedrige Geschwindigkeit
und wenigstens einer der Öffnungs-/Schließschalter
erfaßt,
daß eine
Tür oder
der Kofferraumdeckel geöffnet
wurde, die vorstehend beschriebene Abschätzung der gefederte Masse M
nur einmal nach dem Schließen
der Tür
oder des Kofferraumdeckels ausgeführt. Die abgeschätzte gefederte
Masse M wird solange verwendet, bis während eines weiteren Fahrzeughalts
erneut eine Tür
oder der Kofferraumdeckel geöffnet
wird.
-
Wenngleich gemäß der vorstehenden Ausführungsform
die Methode der kleinsten Quadrate ("least squares method") verwendet wird, um die gefederte Masse
M abzuschätzen,
wäre es
auch möglich
anstelle der Methode der kleinsten Quadrate eine verallgemeinerte
Methode der kleinsten Quadrate ("generalized
least squares method"),
eine Methode der größten Mutmaßlichkeit
("maximum likelihood
method"), eine Methode des
wahrgenommenen Werts einer Begleitvariablen ("method of observed value of concomitant
variable"), oder
dergleichen zu verwenden, um die gefederte Masse zu berechnen. Wenn
die Methode des wahrgenommenen Werts einer Begleitvariablen verwendet
wird, könnte
die Gleichung (4) in die Gleichung (8) umgeschrieben werden, die
eine Sensorwahrnehmungsstör-
bzw. Sensorwahrnehmungsrauschkomponente e(k) berücksichtigt. M{a(k) – βs(k)} = F(k) + e(k) (8)
-
Was die Begleitvariable anbelangt,
so bedient sich diese Methode eines Regelungsbefehlswerts fcr(k), der
zwar keine Beziehung zur Sensorwahrnehmungsstör- bzw. Sensorwahrnehmungsrauschkomponente
e(k) aber eine stark Beziehung zur Datenreihe F(k) aufweist, die
den wahren Sensosrausgang darstellt. Der Regelungsbefehlswert fcr(k)
betrifft die im Schritt 104 in
2 berechneten
Soll-Dämpfkräfte an,
wohingegen die Dämpfkraft
F(k) die Ist-Dämpfkräfte der
Dämpfer
12a-12d betrifft.
Was den Regelungsbefehlswert f
cr(k) anbelangt,
so werden die im Schritt 104 berechneten Soll-Dämpfkräfte in zeitlicher
Reihenfolge geeignet verwendet. Mittels des Regelungsbefehlswerts
f
cr(k) kann die gefederte Masse M durch
die Gleichung (9) wie folgt berechnet werden:
-
Wenngleich die Erfindung in Bezug
auf ihre gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, daß sie nicht auf die vorstehend
beschriebene Ausführungsform
beschränkt ist,
sondern im Rahmen des in den Ansprüchen ausgedrückten Grundgedankens
beliebig abgewandelt werden kann.
-
Die Erfindung betrifft somit eine
Vorrichtung zum Abschätzen
der gefederten Masse eines gefederten Bauteils eines Fahrzeugs,
das ein Federungssystem besitzt. Die Vorrichtung erfaßt unter
Verwendung eines Beschleunigungssensors (31a-31d) und
eines Wegsensors (32a-32d) die Beschleunigung "a" der gefederten Masse bzw. die Größe der Relativverschiebung "s" des gefederten Bauteils gegenüber einem
ungefederten Bauteil. Des weiteren berechnet die Vorrichtung die
Relativgeschwindigkeit ds/dt auf der Basis der Relatiwerschiebungsgröße "s". Die Vorrichtung leitet sodann unter
Bezugnahme auf eine Dämpfkraftcharakteristiktabelle
die Dämpfkraft
F entsprechend der Relativgeschwindigkeit ds/dt sowie den einzustellenden
Dämpfungskoeffizientenpegel
her. Auf der Basis einer Datenreihe a(k), einer Datenreihe s(k)
und einer Datenreihe F(k) (wobei k = 1, 2,..., N) betreffend die
Beschleunigungen "a" der gefederten Masse,
die Relativverschiebungsgrößen "s" bzw. die Dämpfkräfte F, die über einen derart langen Zeitraum
hinweg erhalten werden, daß das
Verhältnis der
Federkonstante zur gefederte Masse M als konstant behandelt werden
kann, berechnet die Einrichtung schließlich die gefederte Masse M.
Durch diese Einrichtung läßt sich
die gefederte Masse somit auch im Fahrzustand des Fahrzeugs abgeschätzen, ohne
daß es
hierzu eines komplizierten Mechanismus bedarf.
