DE3705508C2

DE3705508C2 -

Info

Publication number: DE3705508C2
Application number: DE3705508A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Wako Saitama Jp Inagaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1991-03-21
Also published as: DE3705508A1; GB2186947A; GB8703997D0; GB2186947B; FR2594922B1; JPS62194921A; US4773671A; FR2594922A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steue rung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers eines Kraft fahrzeugs in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Kraftfahr zeugs und dem Zustand der Straße, auf der sich das Kraftfahr zeug bewegt.

Es sind Vorrichtungen bekannt, mit denen sich die Dämpfungs kraft eines Schwingungsdämpfers automatisch oder manuell ein stellen läßt, um Fahrkomfort und Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs, z. B. eines Personenkraftwagens, zu ver bessern.

Die japanischen Patent-Offenlegungsschriften 60(1985)-2 03 517 und 60(1985)-2 09 310 offenbaren Verfahren zur automatischen Steue rung der Dämpfungskraft eines in einem Kraftfahrzeug montier ten Schwingungsdämpfers. Es werden hierbei die Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs erfaßt, wenn diese sich durch Einflußnahme des Fahrzeuglenkers, z. B. durch Brems- oder Lenkvorgänge, ändern. Die Dämpfungskraft wird in Abhängigkeit von der auf diese Weise erfaßten Fahrbedingung gesteuert.

Die japanische Patent- Offenlegungsschrift 61(1986)-1 518 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit vom Zustand der Straße, auf der sich das Kraft fahrzeug bewegt, wobei diese Steuerung auf der Basis einer Messung der Beschleunigung der vertikalen Schwingbewegung der Fahrzeugkarosserie und zusätzlich in Abhängigkeit vom Bremsen und von der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.

Diese automatischen Steuerungssysteme wenden verschiedene Mechanismen zur Einstellung der Dämpfungskraft an. Bei einem dieser Einstellmechanismen wird ein in eine hohle Kolbenstan ge eingesetzter Stab gedreht oder aufwärts und abwärts bewegt und dadurch die Querschnittsfläche einer Öffnung verändert, durch die Arbeitsöl fließt.

Die in den oben erwähnten japanischen Offenlegungsschriften 60(1985)-2 03 517 und 60(1985)-2 09 310 offenbarten Verfahren zur Steuerung der Dämpfungskraft haben sich als unbe friedigend herausgestellt, da die Änderung der Dämpfungs kraft nicht in Abhängigkeit vom Straßenzustand erfolgt. Das in der japanischen Offenlegungsschrift 61(1986)-1 518 offenbarte System ist zwar in der Lage, durch die Verwen dung eines Sensors zur Erfassung der Beschleunigung der vertikalen Schwingbewegung der Fahrzeugkarosserie die Dämpfer in Abhängigkeit vom Zustand der Straße zu steuern, das System erfordert jedoch zahlreiche Sensoren und eine komplizierte Steuerschaltung, da zusätzlich zu der Beschleunigung der vertikalen Schwingbewegung noch die Bremsvorgänge und die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt werden müssen.

Aus der EP-A 1 62 448 ist es bekannt, die Aufbaube schleunigung eines Fahrzeugs zur Signalgewinnung für die Schwingungsdämpferverstellung heranzuziehen, wobei die Schwingungsdämpferverstellung unter Berücksichtigung von Frequenzanteilen erfolgt. Dabei sind lediglich zwei Schwingungsdämpfer-Einstellungen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine automatische Steuerung der Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen eines Kraftfahrzeugs und dem Zustand der Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt, möglich ist, und zwar durch eine einfache Anordnung, die nur einen einzigen Sensor zur Erfassung der Beschleuni gung der vertikalen Schwingbewegung der Fahrzeugkaros serie verwendet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der erfindungsgemäßen dreistufigen Verstellung des Schwingungsdämpfers wird allein auf Grund der Größe der vertikalen Aufbaubeschleunigung des Fahrzeugs eine sinnvoll abgestufte Dämpfung der Aufbaubewegung erreicht, die unterschiedliche Größen der im Bewegungszustand des Fahrzeugaufbaus vor liegenden Schwingungsenergie berücksichtigt. Damit wird in allen Fahrzuständen eine günstige Anpassung an die fahrdynamischen Erfordernisse ohne sprungartige Änderung für das Fahrgefühl der Passagiere erreicht und gleichzeitig auch die Möglichkeit gegeben, auf singuläre Vorgänge, wie starkes Bremsen, ebenfalls mit der Verstellung der Dämpfung zu reagieren.

Bei der Erfindung werden Aufbaubewegungen mit einer Beschleunigung unterhalb eines ersten Grenzwertes mit der Dämpfungskapazität der weichen Einstellung in hin reichendem Maß gedämpft.

Aufbaubewegungen mit Beschleunigungen größer als der erste Grenzwert und kleiner als ein zweiter Grenzwert wird mit einer mittleren Einstellung des Schwingungs dämpfers begegnet, sobald die Aufbaubeschleunigung mindestens für eine Zeit den ersten Grenzwert überschritten hat, d. h. bei relativ langwelligen Aufbauschwingungen größerer Amplitude, die eine stärkere Dämpfung erfordern.

Die gleiche mittlere Einstellung wird für Aufbaubewegungen gewählt, bei denen - etwa als Folge eines einzelnen Stoßes - die Aufbaubeschleunigung Werte größer als der zweite Grenzwert erreicht, aber schon vor dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit wieder auf Werte unter dem ersten Grenzwert gesunken ist.

Wenn Aufbaubeschleunigungen größer als der zweite Grenzwert über Zeiten länger als der vorbestimmte Wert vor liegen - etwa bei einem starken Fahrbahnstoß oder beim Brems-Nicken bei starker Verzögerung - wird die harte Schwingungsdämpfereinstellung gewählt.

Im folgenden sei die Erfindung anhand in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfungskraft, der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines Wählventils des Schwingungsdämpfers von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Wählventils von Fig. 2,

Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Kolbengeschwindigkeit und Dämpfungskraft für die erfindungsgemäßen drei Einstellungen,

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung,

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in dem zwei von einem Beschleunigungssensor erzeugte Impulssignale dargestellt sind.

Zunächst sei anhand von Fig. 1 bis 3 ein hydraulischer Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungskraft beschrieben. Der Schwingungsdämpfer, der insgesamt mit 1 bezeichnet ist, besitzt ein Außenrohr 2 und einen in diesem angeordneten Zylinder 3 mit einer Ölkammer 4, die von dem Außenrohr 2 und dem Zylinder 3 begrenzt ist. Eine hohle Kolbenstange 5 ist von oben durch eine Stangenführung 6 und einer Stangenführungsbuchse 7 gehaltene Öldichtung 8 in den Zylinder 3 eingesetzt. Auf dem unteren Endbereich der hohlen Kolbenstange 5, der einen kleineren Durchmesser hat als der übrige Teil, ist ein Kolben 9 befestigt, der die innere Mantelfläche des Zylinders 3 gleitend berührt. Der Kolben 9 besitzt axiale Ölbohrungen 10 und 11, die sich zwischen seiner Oberseite und seiner Unterseite erstrecken und an denen Scheibenventile 12 bzw. 13 angebracht sind.

Die Kolbenstange 5 besitzt eine durchgehende axiale Bohrung 14, durch die ein drehbarer Einstellstab 15 geführt ist. Das obere Ende des Einstellstabs 15 ist mit einem Potentiometer 16 gekuppelt, das zur Erfassung des Drehwinkels oder der Winkelverschiebung des Einstellstabs 15 dient. Außerdem ist das obere Ende des Einstellstabs 15 mit einem Antriebsglied 17 verbunden, durch das er um seine eigene Achse gedreht werden kann. Das untere Ende des Einstellstabs 15 ragt aus der Kolbenstange 5 und ist mit einem Wählventil 18 verbunden.

Das Wählventil 18 hat Zylinderform und ist in einem Ventilgehäuse 19 aufgenommen und unter dem Kolben 9 an dem Einstellstab 15 befestigt. Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, besitzt das Wählventil 18 in seiner oberen Wandung vier in gleichen Winkelabständen angeordnete Ölbohrungen 20 sowie diametral einander gegenüberliegende Öffnungen 21a, 21b und 21c in der Zylinderwandung. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, umfassen die Öffnungen 21a, 21b und 21c jeweils obere und untere, im Abstand voneinander angeordnete Paare von Öffnungen. Die Öffnungen 21a haben vergleichsweise kleine, die Öffnungen 21b mittelgroße und die Öffnungen 21c relativ große Querschnittsflächen. Das Ventilgehäuse 19 besitzt eine Zylinderwandung mit zwei diametral einander gegenüberliegenden, als in vertikaler Richtung verlaufende Langlöcher ausgebildete Öldurchgangsöffnungen 22. In einem in dem Wählventil 18 angeordneten Ventilsitz 23 sind Ölbohrungen 24 ausgebildet. In dem Wählventil 18 ist ein Rückschlagventil 26 angeordnet, das normalerweise von einer Feder 25 derart vorgespannt ist, daß es in seiner Schließstellung auf dem Ventilsitz 23 aufliegt.

An der Kolbenstange 5 ist ein Anschlag 27 angeordnet, der an ihr durch einen Halte- oder Sprengring 28 arretiert ist. Die Kolbenstange 5 besitzt eine radiale Ölbohrung 29 (Fig. 1). In dem Zylinder 3 befinden sich eine obere und eine untere Kammer 30 bzw. 31, die durch den Kolben 9 voneinander getrennt sind und durch die Ölbohrungen 10, 11 und die durchgehende Bohrung 14 in der Kolbenstange 5 miteinander in Verbindung stehen.

Wenn der Schwingungsdämpfer 1 komprimiert wird, bewegt sich der Kolben 9 relativ zu dem Zylinder 3 nach unten (Fig. 1). Ein Teil des Arbeitsöls der Ölkammer 31 fließt durch die Ölbohrung 10 des Kolbens 9 in die Ölkammer 30, wobei das Scheibenventil 12 nach oben bewegt wird. Außerdem fließt ein anderer Teil des Arbeitsöls von der Ölkammer 31 durch die Öldurchgangsöffnungen 22 des Ventilgehäuses 19, und eines der oberen Paare von Öffnungen 21a, 21b oder 21c des Wählventils 18, die durchgehende Bohrung 14 der Kolbenstange 5 und die Ölbohrung 29 in die Ölkammer 30. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 9 während des Kompressionshubs eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet, wird auch das Rückschlagventil 26 durch den Öldruck nach oben gedrückt, so daß zusätzlich Arbeitsöl durch eines der unteren Paare von Öffnungen 24 fließen kann.

Bei einem Ausdehnungshub bewegt sich der Kolben 9 im Zylinder 3 nach oben. Dann fließt ein Teil des Arbeitsöls der Ölkammer 30 durch die Ölbohrung 11 des Kolbens 9 in die Ölkammer 31, wobei das Scheibenventil 13 nach unten gedrückt wird. Umgekehrt fließt ein anderer Teil des Arbeitsöls aus der Ölkammer 30 durch die Ölbohrung 29, die durchgehende Bohrung 14, die Ölbohrungen 20, die Öffnungen 21a, 21b oder 21c und die Öldurchgangsöffnungen 22 in die Ölkammer 31. Da das Rückschlagventil 26 die Ölbohrungen 24 in dem Ventilsitz 23 in dieser Strömungsrichtung verschließt, fließt das Öl nur durch die oberen Paare von Öffnungen.

Der Schwingungsdämpfer 1 erzeugt aufgrund des Widerstands, den das Arbeitsöl bei seinem Durchgang durch Ölbohrungen und Öffnungen erfährt, eine Dämpfungskraft. Diese Dämpfungskraft ist vergleichsweise groß, wenn der Einstellstab 15 derart gedreht ist, daß die Öffnungen 21a mit den Öldurchgangsöffnungen 22 fluchten. Sie ist hingegen mittelgroß, wenn die Öffnungen 21b mit den Öldurchgangsöffnungen 22 fluchten, und relativ klein, wenn die Öffnungen 21c mit den Öldurchgangsöffnungen 22 fluchten. Diese verschiedenen Werte der Dämpfungskraft entsprechen den in Fig. 4 dargestellten Einstellungen. "Hart", "Normal" bzw. "Weich" des Schwingungsdämpfers 1.

Im folgenden sei anhand von Fig. 5 und 6 ein Verfahren zur Steuerung der Dämpfungskraft erläutert, bei dem der vorangehend beschriebene Schwingungsdämpfer 1 mit variabler Dämpfungskraft angewendet wird. Eine Steuerschaltung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen Sensor 32 zur Erfassung des Absolutwerts (G) der Beschleunigung der vertikalen Schwingbewegung einer Fahrzeugkarosserie, ferner einen Wandler 33 zur Umwandlung einer Impulsdauer in eine Spannung (PD/V-Wandler), einen Komparator 34 sowie eine Treiberschaltung 35 für das Antriebsglied 17. Der Beschleunigungssensor 32 erzeugt an seinem Ausgang ein Impulssignal, dessen Pegel den Wert "1" hat, wenn die gemessene Beschleunigung gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert G1, hingegen den Wert "0" hat, wenn die gemessene Beschleunigung kleiner ist als dieser Wert G1. Der Beschleunigungssensor 32 führt dieses Impulssignal dem PD/V-Wandler 33 zu, der die Impulsdauer in eine entsprechende Spannung umwandelt. Die Ausgangsspannung des PD/V-Wandlers 33 wird in dem Komparator 34 mit einer vorbestimmten Spannung V₀ verglichen. Der Komparator 34 führt der Treiberschaltung 35 für das Antriebsglied ein erstes binäres Signal A zu, das den Pegelwert "H_A" hat, wenn die verglichene Spannung ebenso groß oder größer ist als die Spannung V₀, wie dies bei P1 in Fig. 6 dargestellt ist, hingegen den Pegelwert "L_A", wenn die verglichene Spannung kleiner ist als die Spannung V₀, wie dies bei P2 in Fig. 6 dargestellt ist.

Der Treiberschaltung 35 für das Antriebsglied 17 wird ferner ein zweites Signal B von dem Beschleunigungssensor 32 zugeführt.

Dieses ist ein binäres Signal. Es hat den Pegel "H_B", wenn der Absolutwert (G) der Beschleunigung ebenso groß oder größer ist als ein vorbestimmter Wert G2, der über dem Wert G1 liegt, hingegen den Pegel "L_B", wenn der Absolutwert (G) kleiner ist als G2.

Die Treiberschaltung 35 führt dem Antriebsglied 17 ein Betätigungssignal gemäß folgender Tabelle zu:

Fahrsituation 1

Wenn das Signal A hier den Pegel "H_A" hat, ist davon auszugehen, daß die Dauer des von dem Beschleunigungssensor 32 abgegebenen Impulssignals groß ist und das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf einer relativ guten Straße fährt oder gebremst wird. Wenn das Signal den Pegel "H_B" hat, ist davon auszugehen, daß der Absolutwert (G) der Beschleunigung groß ist und die Fahrzeugkarosserie sich weit auf- und abwärts bewegt. Deshalb wird für diese Situation die Einstellung "Hart" gewählt.

Fahrsituation 2

Die Dämpfungskraft entspricht der Einstellung "Normal", da das Signal B den Pegel "L_B" hat, d. h. die Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie klein ist, obwohl das Signal A den Pegel "H_A" hat, z. B. wegen eines Bremsvorganges.

Fahrsituation 3

Die Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie ist groß, da das Signal B den Pegel "H_B" hat. Die Impulsdauer des von dem Beschleunigungssensor 32 gelieferten Impulssignals ist jedoch klein, weil das Signal A den Pegel "L_A" hat. Hier ist davon auszugehen, daß das Kraftfahrzeug mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit auf schlechter Straße fährt. Es wird für die Dämpfungskraft ebenfalls die Einstellung "Normal" gewählt.

Fahrsituation 4

Hier wird davon ausgegangen, daß das Kraftfahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit auf einer relativ guten Straße fährt, da das Signal A den Pegel "L_A" und das Signal B den Pegel "L_B" hat. Deshalb wird für die Dämpfungskraft die Einstellung "Weich" gewählt, um den Fahrkomfort zu verbessern.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ermöglicht eine Steuerung der Dämpfungskraft auf der Basis der Bremsbedingung und der Reisegeschwindigkeit sowie der Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie. Die für die Durchführung einer solchen Dämpfungskraft-Steuerung erforderlichen Vorrichtung kann sehr einfach sein, da nur ein Beschleunigungssensor erforderlich ist und weitere Sensoren nicht benötigt werden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Dämpfungskraft eines an einem Kraftfahrzeug montierten Schwingungsdämpfers, bei dem die Beschleunigung der vertikalen Schwingbewegung der Fahrzeugkarosserie mittels eines Sensors ermittelt wird, gekennzeichnet durch folgende Varfahrensschritte:

- die ermittelte Beschleunigung der vertikalen Schwingbewegung der Fahrzeugkarosserie wird mit einem ersten Wert (G1) verglichen, und es wird ein binäres Impulssignal erzeugt, das für die Größe der aktuellen Beschleunigung in Relation zu dem ersten Wert (G1) kennzeichnend ist,
- es wird ein erstes Signal (A) erzeugt, das den Pegel (H_A) hat, wenn die Impulsdauer des binären Impulssignals wenigstens bei einem vorgegebenen Wert (T₀) liegt, das hingegen den Pegel (L_A) hat, wenn die Impulsdauer des binären Impulssignal kleiner ist als dieser vorgegebene Wert (T₀),
- es wird ein zweites Signal (B) erzeugt, das den Pegel (H_B) hat, wenn der Absolutwert (G) der genannten Beschleunigung wenigstens bei einem zweiten Wert (G2) liegt, der größer ist als der erste Wert (G1), hingegen den Pegel (L_B) hat, wenn der Absolutwert (G) der Beschleunigung kleiner ist als dieser zweite Wert (G2),
- und die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers (1) wird auf der Basis einer Kombination des ersten und des zweiten Signals (A : B) selektiv so eingestellt, daß
die harte Einstellung gewählt wird, wenn das erste Signal (A) den Pegel (H_A) und das zweite Signal (B) den Pegel (H_B) hat
die weiche Einstellung gewählt wird, wenn das erste Signal (A) den Pegel (L_A) und das zweite Signal (B) den Pegel (L_B) hat,
wobei andernfalls die normale Einstellung gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer des binären Impulssignals in eine Spannung umgewandelt wird, daß diese Spannung mit einer vorgegebenen Spannung (V₀) verglichen wird, und daß der eine Pegel (H_A) des ersten Signals (A) dadurch bestimmt ist, daß diese Spannung gleich oder größer ist als die vorgeschriebene Spannung (V₀), und daß der andere Pegel (L_A) des ersten Signals (A) dadurch bestimmt ist, daß diese Spannung kleiner ist als die vorgeschriebene Spannung (V₀).