DE3705508C2 - - Google Patents
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- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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- B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
- B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/32—Details
- F16F9/44—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
- F16F9/46—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall
- F16F9/466—Throttling control, i.e. regulation of flow passage geometry
- F16F9/467—Throttling control, i.e. regulation of flow passage geometry using rotary valves
- F16F9/468—Throttling control, i.e. regulation of flow passage geometry using rotary valves controlling at least one bypass to main flow path
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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 "HA" 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 "LA", 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 "HB", 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 "LB", wenn der Absolutwert (G) kleiner ist als G2.
Die Treiberschaltung 35 führt dem Antriebsglied 17 ein Betätigungssignal
gemäß folgender Tabelle zu:
Wenn das Signal A hier den Pegel "HA" 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 "HB" 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.
Die Dämpfungskraft entspricht der Einstellung
"Normal", da das Signal B den Pegel "LB" hat, d. h. die Vertikalbewegung
der Fahrzeugkarosserie klein ist, obwohl das
Signal A den Pegel "HA" hat, z. B. wegen eines Bremsvorganges.
Die Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie ist
groß, da das Signal B den Pegel "HB" hat. Die Impulsdauer des
von dem Beschleunigungssensor 32 gelieferten Impulssignals ist
jedoch klein, weil das Signal A den Pegel "LA" 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.
Hier wird davon ausgegangen, daß das Kraftfahrzeug
mit niedriger Geschwindigkeit auf einer relativ guten
Straße fährt, da das Signal A den Pegel "LA" und das Signal B
den Pegel "LB" 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 (2)
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 (HA) hat, wenn die Impulsdauer des binären Impulssignals wenigstens bei einem vorgegebenen Wert (T₀) liegt, das hingegen den Pegel (LA) hat, wenn die Impulsdauer des binären Impulssignal kleiner ist als dieser vorgegebene Wert (T₀),
- - es wird ein zweites Signal (B) erzeugt, das den Pegel (HB) 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 (LB) 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 (HA) und das zweite Signal (B) den Pegel (HB) hat
die weiche Einstellung gewählt wird, wenn das erste Signal (A) den Pegel (LA) und das zweite Signal (B) den Pegel (LB) 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 (HA) des ersten Signals (A) dadurch
bestimmt ist, daß diese Spannung gleich oder größer
ist als die vorgeschriebene Spannung (V₀), und daß
der andere Pegel (LA) des ersten Signals (A) dadurch
bestimmt ist, daß diese Spannung kleiner ist als die
vorgeschriebene Spannung (V₀).
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