DE3819839C2 - Steuervorrichtung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Steuervorrichtung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs mit
einer Aufhängungsvorrichtung zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Radträger, der drehbar ein Rad trägt,
einem Schwingungsdämpfer innerhalb der Aufhängungsvorrichtung, der eine variable Charakteristik aufweist und wenigstens zwischen einem ersten, harten Betriebszustand sowie einem zweiten, weichen Betriebszustand umschaltbar ist,
einer pneumatischen Federung innerhalb der Aufhängungsvorrichtung, die eine variable Federcharakteristik aufweist und wenigstens zwischen einem ersten, harten Betriebszustand und einem zweiten, weichen Betriebszustand umschaltbar ist,
einer Sensoreinheit zur Überwachung vorgegebener Parameter für die Aufhängungs-Steuerung, die das Fahrverhalten beeinflussen, welche Sensoreinheit einen Sensor zur Überwachung der Größe eines der Fahrzeugbeschleunigung entsprechenden Parameters aufweist, und
einer Steuereinheit, die Eingangssignale entsprechend den Parametern von der Sensoreinheit aufnimmt und Steuersignale zum Umschalten des Schwingungsdämpfers und der Federung zwischen den verschiedenen Betriebszuständen bildet.
Die DE 34 07 260 A1 zeigt und beschreibt ein Aufhängungssystem für Fahrzeuge, das Dämpfer mit veränderbarer Dämpfungswirkung und Luftfedern mit veränderbarer Federkonstante besitzt. Eine Steuerschaltung erzeugt ein Steuersignal, wenn die Motorleistung beträchtlich höher ist als die Motorbelastung, also eine kräftige Beschleunigung des Fahrzeugs zu erwarten ist. Die Steuerschaltung entspricht daher in ihrer Funktion im wesentlichen einem Beschleunigungssensor. Während in der Beschreibung ausgeführt wird, daß normalerweise das Umstellen zwischen der harten und der weichen Charakteristik der Dämpfer und der Luftfedern gleichzeitig erfolgt, wird am Ende der Beschreibung auch auf die Möglichkeit hingewiesen, im Falle starker Beschleunigung nur die Kennwerte der Öldämpfer oder nur die Kennwerte der Luftfedern zu verstellen.
Die US 29 81 354 beschreibt ein Steuersystem für den Anfahrmoment-Ausgleich bei der Beschleunigung oder auch einen Nickausgleich bei der Verzögerung eines Fahrzeugs. Wenn eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs zur Ausübung eines Moments zwischen den gefederten und ungefederten Massen führt, werden Luftfedern, die zwischen diesen Massen angeordnet sind, auf einen härteren Betriebszustand umgeschaltet. Dies geschieht dadurch, daß die Verbindung zwischen ersten und zweiten Luftkammern durch ein Ventil geschlossen wird, so daß nur noch die Luft in der ersten Kammer für den Federvorgang zur Verfügung steht. Dabei erfolgt die Umschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen gemäß Beschreibung und Zeichnung in einem Zuge, so daß nicht zwischen unterschiedlichen Stufen der Beschleunigung oder Verzögerung differenziert werden kann. Die schlagartige Änderung der Federcharakteristik von weich auf hart läßt Komforteinbußen erwarten. Wird ein relativ geringer Grad der Umstellung von weich auf hart und umgekehrt gewählt, damit nennenswerte Komforteinbußen vermieden werden, so wird es nicht möglich sein, bei sehr starker Beschleunigung das Anfahrmoment wirksam auszugleichen. Dadurch wird die Fahrstabilität beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung der Aufhängung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die eine wirksame Unterdrückung der Wirkung des Antriebsmoments beim Anfahren oder Beschleunigen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Steuervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß die Steuereinheit den Schwingungsdämpfer und die pneumatische Federung normalerweise in der zweiten, auf "WEICH" eingestellten Betriebsposition hält,
daß die Steuereinheit auf eine Beschleunigung oberhalb eines ersten Beschleunigungs-Schwellenwertes anspricht und den Schwingungsdämpfer in die erste, harte Position umschaltet, und
daß die Steuereinheit auf eine Beschleunigung oberhalb eines zweiten Beschleunigungs-Schwellenwertes anspricht und die pneumatische Federung in die erste, harte Betriebsposition umschaltet.
Im einzelnen wird bei Erreichen eines ersten Schwellenwertes der Beschleunigung die Dämpfung und bei Erreichen eines zweiten höheren Schwellenwertes der Beschleunigung die Federung auf "HÄRTER" gestellt.
Aus der US 45 92 540 ist es zwar bekannt, bei einem Kraftfahrzeug sowohl den Schwingungsdämpfer als auch eine Luftfeder verstellbar auszuführen, und dies soll auch mit Hilfe ein und derselben Steuervorrichtung geschehen. Die Druckschrift bezieht sich jedoch auf die Änderung der Federungs- und Dämpfungscharakteristik während des normalen Fahrbetriebs. Es soll die Möglichkeit bestehen, die Dämpfungskraft des Dämpfers und die Federkraft einer Luftfeder "individuell" einzustellen. In einem der Ansprüche wird die Möglichkeit erwähnt, beide Organe gleichzeitig zu verstellen. Insgesamt lehrt diese Druckschrift die konstruktive Ausführung des Stellmechanismus, nicht aber Einzelheiten der dadurch zu erreichenden Dämpfungs- und Federungscharakteristik und ihrer Steuerung in besonderen Betriebssituationen des Fahrzeuges.
Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung 58-116215 (A), die ergänzend zum Stand der Technik genannt werden soll, beschreibt ein Steuersystem für einen Anfahrmomentausgleich mit einer Steuereinheit, die mit einem Drosselklappen-Sensor, einem Detektor für das Anhalten des Fahrzeugs oder einem Bremsschalter und einem Geschwindigkeitssensor verbunden ist und entsprechende Signale aufnimmt. Die Steuereinheit steht weiterhin mit einem Leerlauf-Sensor der Brennkraftmaschine in Verbindung und nimmt gegebenenfalls ein Leerlauf-Signal auf. Sie ermittelt die Fahrzeugbeschleunigung und vergleicht diese mit einem Vergleichswert. Ferner werden verschiedene andere Parameter erfaßt. Die Steuereinheit bewirkt, daß die Aufhängung auf "HART" gestellt wird, wenn der Leerlaufschalter offen, das Gaspedal also niedergedrückt ist, die Bremse gelöst ist und die Größe der Fahrzeugbeschleunigung größer als ein vorgegebener Wert ist. Auch bei dieser Lösung ergeben sich die zu dem oben erörterten Stand der Technik genannten Nachteile.
Die Steuereinheit nimmt Signale entsprechend den Steuerparametern einschließlich der Beschleunigung von der Sensoreinheit auf und ermittelt Fahrbedingungen, bei denen ein Anheben der Vorderseite des Fahrzeugs auftritt. Sie leitet daraus einen für das Anfahrmoment repräsentativen Wert ab und sendet gleichzeitig Signale an den oder die Schwingungsdämpfer und die pneumatische Federung der Hinterräder, so daß diese, nicht dagegen die Dämpfer und Federn der Vorderräder, auf "HART" gestellt werden.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläu­ tert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Veran­ schaulichung einer bevorzugten Ausführungsform eines Aufhängungs- Steuersystems mit Anfahrmoment- Ausgleich;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Ausfüh­ rungsform eines Stoßdämpfers mit veränderlicher Dämpfungskraft für eine Aufhängung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Steuer­ einheit gemäß Fig. 1;
Fig. 4 ist eine erläuternde Teildarstel­ lung eines Lenkungs-Sensors für die Steuerung gemäß Fig. 1 und 3;
Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm der Aus­ gangs-Impulse des Lenkwinkel­ sensors gemäß Fig. 4;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm eines Programms zum Ermitteln eines Fehlers des Leerlaufschalters;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm eines Programms für die Aufhängungs­ steuerung mit Anfahrmoment- Ausgleich;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm eines Programms für die Aufhängungs­ steuerung mit Anfahrmoment- Ausgleich bei abrupter Beschleu­ nigung;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm eines Programms für die Aufhängungs­ steuerung mit Anfahrmoment- Ausgleich bei normaler Beschleu­ nigung;
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm eines Programms für die Aufhängungs­ steuerung bei langsamer Be­ schleunigung.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Aufhängungssystems. Eine Aufhängungsvor­ richtung 10 befindet sich zwischen einer Karosserie 12 und einem Radträger 14, etwa einem Aufhängungsarm oder Lenker oder dergleichen, der ein Rad 16 drehbar abstützt. Die Aufhängungsvorrichtung 10 umfaßt einen Stoßdämpfer 20 mit veränderlicher Charakteristik und eine pneumatische Federung 30 mit veränderlicher Federkennlinie. Die Auf­ hängungsvorrichtung 10 weist weiterhin eine Schrauben­ feder 18 auf.
Zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik des Stoß­ dämpfers 20 und der Federcharakteristik der pneumatischen Feder 30 ist eine Steuereinheit 100 vorgesehen. Die Steuereinheit 100 ist mit verschiedenen Sensoren ein­ schließlich eines Positionssensors 102 für den Getriebe­ schalthebel, der einen Überbrückungsschalter aufweisen kann, eines Positionssensors 104 für die Getriebestellung, eines Drehzahlsensors 106 für die Maschine, eines Leer­ laufschalters 108, eines Bremsschalters 110, eines Park­ stellungsschalters 112, eines Positionsschalters 114 für die Neutralstellung der Lenkung, eines Lenkwinkel­ sensors 116 und eines Fahrzeug-Höhensensors 118 versehen.
Der Positionssensor 102 für den Getriebestellhebel über­ wacht den Stellhebel und erzeugt ein Signal mit Vor­ spannung SS, wenn der Stellhebel in der Parkstellung oder der neutralen Stellung steht. Der Positionssensor 104 für die Getriebestellung erzeugt ein dem Getriebezustand entsprechendes Signal SG, dessen Wert entsprechend der gewählten Getriebestellung variiert. Der Drehzahlsensor 106 liefert ein für die Maschinendrehzahl repräsentatives Signal SN. Bei der gezeigten Ausführungsform umfaßt der Drehzahlsensor einen optischen Sensor zur Überwachung der Drehzahl der Maschinen-Ausgangswelle zur Lieferung eines entsprechenden Drehzahlsignals. Andererseits kann auch ein für sich bekannter Sensor für die Kurbelwellen­ stellung verwendet und zur Überwachung der Winkelstel­ lung der Kurbelwelle zur Ermittlung der Maschinendreh­ zahl anstelle des zuvor beschriebenen Drehzahlsensors verwendet werden. Im letzteren Falle wird die Drehzahl ermittelt auf der Basis der Frequenz des Kurbelwellen­ signals oder eines Vergleichssignals. Der Leerlauf­ schalter 108 ist einem nicht gezeigten Drosselventil zu­ geordnet, das im Einlaßsystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist und die vollständig oder im wesentlichen geschlossene Stellung des Drosselventils bzw. der Drosselklappe abtastet. Er erzeugt ein Signal SI mit hoher Signalspannung bei Leerlaufbedingungen der Maschine. Der Bremsschalter ist dem nicht gezeigten Bremspedal zugeordnet und ermittelt die niedergedrückte Stellung des Bremspedals zur Abgabe eines entsprechenden Signals SB. Der Parkstellungsschalter 112 ermittelt, ob das Getriebe in der Parkstellung steht und erzeugt ein entsprechendes Signal SP. Der Positionsschalter 114 für die Neutral­ stellung der Lenkung ist einem nicht gezeigten Lenkrad oder einer Lenksäule zugeordnet und tastet die neutrale Stellung der Lenksäule ab. Er liefert ein entsprechendes Signal SR0, wenn die Lenksäule in dieser Stellung steht. Der Lenkwinkelsensor 116 überwacht die Winkelveränderung des Lenkrades oder der Lenksäule und erzeugt ein ent­ sprechendes Signal SR. Bei der bevorzugten Ausführungs­ form wird der Positionsschalter 114 und der Lenkwinkel­ sensor 116 zu einer kombinierten Sensoreinheit 40 ver­ bunden, die später im einzelnen erläutert werden soll. Der Höhensensor 118 kann verschiedene Sensoren umfassen, wie etwa einen Ultraschall-Sensor, einen mechanischen Hubsensor zwischen der Farzeugkarosserie und der Aufhän­ gung zur Ermittlung des relativen Hubes, einen Beschleu­ nigungsmesser zur Ermittlung senkrechter Beschleunigungen etc. Der Höhensensor 118 überwacht allgemein die Höhe der Karosserie 12 in bezug auf den Radträger 14 und damit die Höhe der Karosserie in bezug auf die Straßenoberfläche. Er liefert ein Signal Sh.
Das Höhensignal des Höhensensors 118 wird nicht nur zur Steuerung der Anfahrmoment-Unterdrückung, sondern auch für die Unterdrückung von Rollbewegungen, Tauchbewegungen und Wankbewegungen verwendet. Die Höhendaten des Höhen­ sensors 118 dienen im übrigen zur Regelung der Fahrzeug­ höhe.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Stoßdämpfers 20 mit veränderlicher Charakteristik. Der Stoßdämper 20 läßt sich zwischen den Berriebszuständen "hart" und "weich" verstellen. Obgleich ein zweifach variabler Stoßdämpfer gezeigt ist, kann auch ein dreifach variabler Stoßdämpfer mit den Betriebszuständen "hart", "mittel" und "weich" eingesetzt werden. Ein derartig dreifach verstellbarer Stoßdämpfer ist in der US-PS 4,526,401 beschrieben worden, deren Inhalt einbezogen werden soll. Im übrigen kann jede Art von Stoßdämpfer mit variabler Charakteristik verwendet werden, sofern er elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch etc. durch ein Steuersignal einer Steuereinheit 100 gesteuert werden kann.
Fig. 2 zeigt den Aufbau des Stoßdämpfers 20 mit veränder­ licher Charakteristik für ein erfindungsgemäßes Aufhän­ gungssystem. Der Stoßdämpfer 20 umfaßt einen hohlen Zylinder 220 und einen Kolben 224 innerhalb des Zylinders. Der Kolben 224 bildet obere und untere Fluidkammern 226, 228 innerhalb des Zylinders 220. Der Zylinder 220 nimmt weiterhin einen freien Kolben 266 auf, der eine pneuma­ tische Kammer 268 unterhalb der unteren Fluidkammer 228.
Der Kolben 224 ist mit der nicht gezeigten Fahrzeug­ karosserie mit Hilfe einer Kolbenstange verbunden, die insgesamt mit 232 bezeichnet ist. Die Kolbenstange 232 umfaßt obere und untere Segmente 234, 236. Das obere Segment 234 weist einen axial verlaufenden, durchgehenden Kanal 238 auf. Das untere Ende des Kanals 238 mündet in eine Ausnehmung 240 am unteren Ende des oberen Segments 234.
Andererseits weist das untere Segment 236 einen oberen Abschnitt 242 auf, der in die Ausnehmung 240 eintritt und in dieser einen Hohlraum 244 bildet. Ein Betätigungs­ organ 246 ist innerhalb des Hohlraums 244 angeordnet. Das Betätigungsorgan 246 ist mit einer Treiberschaltung, die später erläutert werden soll, über eine Leitung 248 verbunden, die sich durch den Kanal 238 erstreckt. Das Betätigungsorgan ist mit einem beweglichen Ventilkörper 250 verbunden, der einen unteren Ansatz 252 aufweist, der in eine Führungsbohrung 254 eintritt, die sich im unteren Segment 236 befindet. Die Führungsbohrung 254 erstreckt sich quer über einen Fluidkanal 256, der im unteren Segment 236 ausgebildet ist und eine Fluidverbindung zwischen den oberen und unteren Fluidkammern 226, 228 herstellt.
Der Fluidkanal 256 dient als Bypass für Drosselkanäle 258 und 260, die sich in dem Kolben 224 befinden. Das obere Ende des Fluidkanals 258 wird durch ein elastisches, strömungsbegrenzendes Ventil 262 geschlossen. In ähnlicher Weise wird das untere Ende des Fluidkanals 260 durch ein strömungsbegrenzendes Ventil 264 verschlossen. Die Ventile 262 und 264 dienen als Rückschlagventile zur Herstellung einer Einwegverbindung in entgegengesetzte Richtungen. Da die Ventile 262 und 264 im übrigen in Richtung der Enden der Fluidkanäle 258 und 260 vorgespannt sind, geben sie eine Strömungsverbindung zwischen der oberen und unteren Fluidkammer 226, 228 nur frei, wenn die Druckdifferenz zwischen den Kammern 226, 228 oberhalb eines Stelldruckes der Ventile liegt.
Die Querschnittsfläche der Drosselkanäle 258 und 260 und die Stelldrücke der Ventile 262, 264 bestimmen die Dämpfungskraft in der Stellung "hart" des Stoßdämpfers. Die Querschnittsfläche des Fluidkanals 256 bestimmt den Abfall der Dämpfungskraft in der Stellung "weich".
Der bewegliche Ventilkörper 250 wird normalerweise mit Hilfe einer Schraubenfeder 251 nach oben vorgespannt. Wenn daher das Betätigungsorgan 246 nicht eingeschaltet ist, wird der untere Ansatz 252 des Ventilkörpers 250 aus dem Fluidkanal 256 zurückgezogen, so daß eine Verbindung zwischen der oberen und unteren Fluidkammer besteht. Wenn das Betätigungsorgan 246 erregt wird, bewegt sich der Ventilkörper 250 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 251 nach unten, so daß der Fluidkanal 256 mit Hilfe des Ansatzes 252 unterbrochen wird. Folglich wird die Verbin­ dung zwischen der oberen und unteren Fluidkammer 226 und 228 über den Fluidkanal 256 blockiert. Wenn der Fluidkanal 256 offen ist, bleibt die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers 20 weich. Wenn der Fluidkanal 256 geschlossen ist, verrin­ gert sich der Fluiddurchsatz, so daß die Dämpfungskraft erhöht wird. In der unteren Stellung des Ventilkörpers 250 ist der Stoßdämpfer daher auf hohe Dämpfungskraft in bezug auf senkrechte Stöße eingestellt.
In der normalen Stellung, in der das Steuersignal der Steuereinheit 100 niedrig bleibt, wird der Ventilkörper 250 durch die Schraubenfeder 251 in der oberen Position gehalten, so daß der Ansatz 252 nicht in den Fluidkanal 256 eintritt. Daher entsteht eine Fluidverbindung sowohl durch den Fluidkanal 256 als auch durch die Drosselkanäle 258 und 260. Der Widerstand ist daher insgesamt verhält­ nismäßig gering und der Stoßdämpfer auf "weich" einge­ stellt.
Bei einem Steuersignal der Steuereinheit 100 mit hoher Spannung wird das Betätigungsorgan 246 des Stoßdämpfers 20 betätigt. Dieses bewegt den Ventilkörper 250 nach unten. Diese Abwärtsverschiebung bringt das untere Ende des Ansatzes 252 des Ventilkörpers 250 in den Fluidkanal 256, so daß die Fluidverbindung zwischen der oberen und unteren Fluidkammer 226 und 228 über den Fluidkanal 256 verschlossen ist. Das Fluid kann daher nur durch Drossel­ kanäle 258 und 260 zwischen den Fluidkammern 226 und 228 hin- und herströmen. Der Strömungswiderstand wird auf diese Weise erhöht, so daß der Stoßdämpfer auf "hart" eingestellt ist.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die pneumatische Federung 30 eine Pneumatikkammer 302 oberhalb des Stoßdämpfers 20, die durch eine elastisch verformbare Rollmembran 304 gebildet wird. Die Kammer 302 ist mit einem Drucksystem verbunden, daß die Bezugsziffer 306 trägt. Das Drucksystem 306 umfaßt einen Druck-Speicher 308. Der Druck-Speicher 308 ist mit der Kammer 302 über ein Drucksteuerventil 310 ver­ bunden. Das Drucksteuerventil 310 umfaßt ein elektromagne­ tisch wirkendes Betätigungsorgan 312, das mit der Steuerein­ heit 100 verbunden ist und durch ein Steuersignal der Steuereinheit zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung umgeschaltet werden kann, so daß wahlweise eine Verbindung zwischen dem Speicher 308 und der Kammer 302 hergestellt oder aufgehoben werden kann.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Speicher 308 als zusätzliches Volumen für die Kammer 302 zur Einstellung der Federcharakteristik der Pneumatikfederung 30 vorgesehen. Wenn die Kammer 302 von dem Speicher 308 abgetrennt wird, ist die Federcharakteristik der Pneumatikfederung 30 ver­ hältnismäßig hart. Wenn andererseits eine Verbindung her­ gestellt wird, ergibt sich eine weichere Charakteristik.
Im übrigen ist die Kammer 302 mit einem pneumatischen Höhen­ steuersystem verbunden. Dieses ist für sich bekannt und soll nicht im einzelnen erläutert werden. Das Höhensteuersystem führt der Pneumatik-Kammer Druckluft zu und stellt auf diese Weise den relativen Abstand zwischen der Karosserie und der Aufhängung bzw. dem Boden her. Auf diese Weise läßt sich die Fahrzeughöhe einstellen und insbesondere unab­ hängig von der Beladung aufrechterhalten.
Wie Fig. 4 zeigt, umfaßt die Sensoreinheit 40 für die Lenkungsabtastung eine drehbare Scheibe 402, die auf einer Lenksäule 404 befestigt und mit dieser drehbar ist. Die drehbare Scheibe 402 weist eine Anzahl von im Umfang verteilten Schlitzen 406 auf. Diese Schlitze liegen in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt. Die drehbare Scheibe 402 besitzt im übrigen einen bogenförmigen, in Umfangsrichtung gerichteten Schlitz 408. Optische Sensoren, wie etwa Lichtschranken, die als Positionsschalter 114 und Lenkwinkelsensoren 116 verwendet werden können, sind gegenüber der drehbaren Scheibe 402 angeordnet. Der Positionsschalter 114 umfaßt ein licht-emittierendes Element 410 und ein nicht gezeigtes, lichtaufnehmendes Element zur Bildung einer Lichtschranke. Das licht-emittie­ rende Element 410 ist gegenüber dem bogenförmigen Schlitz 408 angeordnet, wenn sich die Lenkung in der neutralen Position befindet. Die Umfangslänge des bogenförmigen Schlitzes 408 wird entsprechend dem Spiel der Lenksäule in der neutralen Position festgelegt. Mit dieser Anordnung liefert der Detektor 114 ein Signal S R0 in der neutralen Lenkposition, während sich das lichtaussendende Element 410 gegenüber dem bogenförmigen Schlitz befindet.
Andererseits umfaßt der Positionsschalter 116 zwei Photo- Sensoren 412 und 414. Die Photo-Sensoren 412 und 414 weisen ein lichtaussendendes und ein lichtaufnehmendes Element auf, die über die drehbare Scheibe 402 hinweg ausgerichtet sind. Diese Sensoren 412 und 414 sind in Radialrichtung gegenüber den Schlitzen 406 angeordnet und ermitteln die Schlitzposition. Die Sensoren 412 und 414 weisen in Umfangsrichtung einen Abstand auf. Der Abstand entspricht einem Viertel der Teilung P der nebeneinander­ liegenden Schlitze 406 oder ein Vielfaches eines Viertels der Teilung. Durch diese Anordnung der beiden Photo- Sensoren 412 und 414 ergibt sich eine Phasen-Differenz der Impuls-Signale des lichtaufnehmenden Elements. Die Wellenform des Impulses, die durch die lichtaufnehmende Elemente abgegeben wird, ist in Fig. 5 gezeigt. Wenn der Abstand der Sensoren 412 und 414 ein Viertel der Teilung P beträgt, besitzen das Impuls-Signal D1 des Photo-Sensors 412 und das Impuls-Signal D2 des Photo-Sensors 414 eine Phasenverschiebung von einem Viertel der Teilung. Bei der gezeigten Ausführung läuft bei einer Linksdrehung der Lenksäule die Phase des Sensors 412 voraus, und diejenige des Sensors 414 folgt nach, während bei einer Rechtsdrehung der Lenksäule die Phase des Sensors 414 vorausläuft und diejenige des Sensors 412 folgt. In Abhängigkeit von der Lenkrichtung ändert sich die Phasenverschiebung zwischen den Signalen D1 und D2. Bei der Linksdrehung erscheint zunächst das Signal D1, bei der Rechtsdrehung das Signal D2. Somit kann durch Überwachung der Phasenverschiebung die Lenkrichtung ermittelt werden.
Andererseits liegen die Schlitze 406 in gleichförmigen Abständen, so daß die Größe des Lenkauschlages durch Zählen der Impulse der Sensoren 412 und 414 ermittelt werden kann.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Schaltung des Aufhängungs- Steuerungssystems. Die Steuereinheit 100 umfaßt einen Mikroprozessor 120 mit CPU 122, ROM 124 und RAM 126, sowie einem Eingangs-Interface 128 und einem Ausgangs-Interface 130. Ein Analog-Digital-Konverter kann vorgesehen werden zur Umwandlung des analogen Fahrzeug-Höhensignals Sh des Höhensensors 118 in ein digitales Signal. Das Ausgangs-Interface 130 des Mikroprozessors 120 ist mit Treiberschaltungen 132, 134, 136 und 138 verbunden, die ihrerseits mit Betätigungsorganen 246 in den Stoßdämpfern 20 der vorderen linken und rechten sowie hinteren linken und rechten Aufhängungssysteme in Verbindung stehen. Die Steuersignale für die Dämpfungscharakteristik gelangen an die Treiberschaltungen 132, 134, 136 und 138 und bewirken die Einstellung des Dämpfungsverhaltens der Stoßdämpfer 20 zwischen "hart", also einer relativ hohen Dämpfungskraft in bezug auf Relativbewegungen zwischen der Karosserie und der Aufhängung bzw. dem Rad, und "weich", also einer kleineren Dämpfungskraft.
In ähnlicher Weise ist das Ausgangs-Interface 130 mit Treiberschaltungen 140, 142, 144 und 146 verbunden, die mit Betätigungsorganen 312 der Drucksteuerventile 310 der vorderen linken und rechten sowie hinteren linken und rechten Aufhängungen in Verbindung stehen. Die Feder­ charakteristik der Pneumatik-Federung wird eingestellt durch entsprechende Signale, die über das Ausgangs-Inter­ face 130 an die Treiberschaltungen 140, 142, 144 und 146 abgegeben werden und die Drucksteuerventile 310 zwischen einer offenen Stellung, in der die Pneumatik-Federungen "weich" arbeiten, und einer geschlossenen Stellung, in der die Federcharakteristik auf "hart" eingestellt ist, um­ stellen.
Ferner ist das Ausgangs-Interface 130 mit Treiberschaltungen 148, 150, 152, 154 verbunden, die mit Betätigungsorganen in Steuerventilen in dem nicht im einzelnen gezeigten pneumatischen Höheneinstellsystem in Verbindung stehen. Obgleich in Fig. 3 nur vier Treiberschaltungen 148, 150, 152 und 154 für die Höhensteuerung gezeigt sind, können zusätzliche Treiberschaltungen zur Einstellung des pneuma­ tischen Drucks einer Druckquelle, beispielsweise eines Kompressors, eines Druckspeichers, eines Steuerventils in dem Pneumatiksystem zur Höheneinstellung etc. vorgesehen sein.
Die pneumatische Schaltung und die Bauteile der Höhenein­ stellung sind in der zuvor erwähnten US-Patentschrift dargestellt worden, auf die hier Bezug genommen wird.
In der Praxis wird die Auswahl zwischen den Betriebs­ formen "hart" und "weich" des Stoßdämpfers 20 und der Pneumatik-Federung auf der Basis von Steuerparametern getroffen, die durch die oben erwähnten Sensoren aufgenommen werden. Die Steuerung der Aufhängung durch die Steuereinheit 100 bezieht sich nicht nur auf einen Anfahrmoment-Ausgleich, sondern auch auf eine Rollbewegungs- Unterdrückung, einen Nickausgleich und eine Einschränkung von Wankbewegungen anderer Art. Zur Vereinfachung der Beschreibung und zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung soll die folgende Darstellung jedoch auf den Anfahrmoment-Ausgleich mit Hilfe der Steuereinheit 100 beschränkt werden.
Im Betrieb führt die Steuereinheit 100 die in Fig. 6 bis 10 gezeigten Programme durch. Zugleich existiert ein Hauptprogramm für die Hintergrund-Steuerung. Bei Ablauf des Hauptprogramms erfolgt die Höheneinstellung. Anderer­ seits laufen die Programme gemäß Fig. 6 bis 10 als Unterbrechungs-Programme ab, die das Hauptprogramm zu vor­ gebenen Zeitpunkten, beispielsweise alle 20 msek unterbrechen.
Fig. 6 zeigt ein Programm zum Anzeigen einer Fehlfunktion des Leerlaufschalters 108. Dieses Programm wird jeweils zu gegebener Zeit ausgelöst, wenn das Wählhebelsignal des Getriebes die Parkstellung oder die neutrale Stellung an­ zeigt.
Unmittelbar nach Beginn des Programms wird im Schritt 1002 das Signal SI des Leerlaufschalters 108 gelesen. Im Schritt 1004 wird ermittelt, ob der Leerlaufschalter ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn das Signal SI gemäß Schritt 1004 auf hoher Spannung steht und damit Leerlaufbedingungen anzeigt, wird das Drehzahlsignal SN in Schritt 1006 abgelesen. Daraus wird in Schritt 1008 der Drehzahlwert N ermittelt. Der Drehzahlwert N wird in Schritt 1010 mit einer Vergleichsdrehzahl Nref verglichen. Die Vergleichsdrehzahl Nref liegt bei einem Wert, der größer als die maximale Leerlaufdrehzahl ist. Da die Leerlaufdrehzahl beispielsweise in einem Bereich von 500 bis 700 U/min veränderlich ist, bei eingeschalterer Klimaanlage bei 1000 U/min liegen kann und in der Warmlaufphase 1500 U/min betragen kann, wird die Vergleichsdrehzahl beispielsweise auf 2000 U/min festgesetzt. Wenn der ermittelte Drehzahl­ wert N größer als die Vergleichsdrehzahl ist, wie sich in Schritt 1010 ergibt, wird ein Zeitwert eines Zeitgliedes abgelesen, das beim ersten Auftreten einer Maschinendrehzahl oberhalb der Vergleichsdrehzahl ausgelöst wird, während zugleich die hohe Spannung des Leerlauf-Signals SI bestehen bleibt, und mit einem Schwellenwert Tref in Schritt 1012 verglichen. Wenn der ausgelesene Zeitwert größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tref ist, wird eine eine Fehlfunktion des Leerlaufschalters anzeigende Flagge FLFIDL in Schritt 1014 gesetzt. Damit ist der Prozeß beendet, und es wird zum Hauptprogramm zurückgekehrt.
Wenn andererseits der Zeitwert T kleiner als der Schwellenwert Tref ist, wird der Zeitwert in Schritt 1016 um 1 erhöht. Nach Schritt 1016 ist der Vorgang beendet. Wenn das Leerlaufschalter- Signal SI, das in Schritt 1004 überprüft worden ist, nicht auf hoher Spannung steht, wird die Fehlerflagge FLFIDL in Schritt 1018 zurückgesetzt. Nach Schritt 1018, oder wenn die in Schritt 1010 geprüften Drehzahldaten unter der Vergleichsdrehzahl Nref liegen, wird der Zeitwert T in Schritt 1020 gelöscht. Damit ist der Prozeß beendet.
Fig. 7 zeigt ein Programm zur Anfahrmoment-Steuerung beim Anfahren des Fahrzeugs. Unmittelbar nach dem Anlassen wird in Schritt 1102 geprüft, ob durch die Flagge FLFIDL eine Fehlfunktion des Leerlaufschalters angezeigt wird. Wenn die Flagge FLFIDL nicht gesetzt ist, wird die Signalspannung des Leerlauf-Signals SI in Schritt 1104 abgelesen. Sodann wird in Schritt 1106 geprüft, ob sich die Maschine im Leerlaufzustand befindet oder nicht. Wenn das Signal SI gemäß Schritt 1106 auf hoher Spannung steht, nachdem eine vorgegebene Zeit seit dem Übergang des Signals SI von niedriger auf hohe Spannung verstrichen ist, wird geprüft, ob die verstrichene Zeit t länger oder gleich einer vor gegeben Periode tref, beispielsweise 80 msek. ist. Dies geschieht in Schritt 1108.
Die vorgegebene Zeit tref wird im Hinblick auf die mecha­ nische Verzögerung der Kraftübertragung entsprechend der Maschinenbeschleunigung bestimmt. Wenn eine Aufhängungs­ steuerung zum Ausgleich des Anfahrmoments durch Umschalten des Aufhängungssystems von "weich" auf "hart" während dieser Verzögerungszeit erfolgt, taucht das Fahrzeug vorne ein. Damit dies vermieden wird, wird vorzugsweise eine Verzögerung an das Auftreten der Beschleunigung vorgesehen.
Wenn die verstrichene Zeit t länger oder gleich der vorge­ gebenen Periode tref ist, wird das für die Getriebestellung repräsentative Signal SG in Schritt 1110 abgelesen. In Schritt 1112 wird geprüft, ob das Signal SG auf die erste oder zweite Getriebe- oder Gangstellung schließen läßt. Wenn dies eine erste oder zweite Gangstellung ergibt, wird das Drehzahlsignal SN in Schritt 1114 gelesen. Auf der Grundlage des Drehzahlsignals SN wird die Maschinendrehzahl N in Schritt 1116 ermittelt. In Schritt 1118 wird die Größe G der Beschleunigung auf der Basis einer Änderung der Drehzahl N ermittelt. In der Praxis wird die Größe der Beschleunigung G durch Differenzierung der Drehzahl­ daten N ermittelt.
In Schritt 1120 wird die Beschleunigung G mit einem Schwellenwert GSLref verglichen, der einem langsamen Start entspricht und dazu dient, die Beschleunigungs-Kriterien zwischen einem langsamen Start sowie einem normalen oder plötzlichen Start zu unterscheiden. Wenn die Beschleuni­ gung G kleiner oder gleich dem Schwellenwert GSLref ist, wird das Programm nach Schritt 1120 abgebrochen.
Wenn andererseits die Beschleunigung G größer als der Schwellenwert GLSref ist, wird im Anschluß an Schritt 1120 im folgenden Schritt 1122 die Höhenverstellung abge­ schaltet. In der Praxis erfolgt die Abschaltung der Höhenverstellung durch Ausgabe von Steuersignalen mit niedriger Spannung an die Treiberschaltungen 148, 150, 152 und 154, so daß die Verbindung zwischen den Pneumatik- Kammern 302 der Pneumatik-Federungen 30 unterbrochen wird.
Vorzugsweise werden bei Abschaltung der Höhenverstellung Flaggen FLHINHIB gesetzt. Das System bleibt in einem aus­ geschalteten Zustand für eine gegebene Zeit, die der zur Stabilisierung des Fahrzeugs nach dem Anfahren notwendigen Zeit entsprechen kann.
Nach Schritt 1122 wird die Beschleunigung G mit einem Schwellenwert GABref für abruptes Anfahren verglichen, der die Beschleunigungskriterien zur Unterscheidung eines abrupten und eines normalen Anfahrens repräsentiert. Dies geschieht in Schritt 1124. Wenn die Beschleunigung geringer oder gleich dem Schwellenwert GABref ist, ist das Verfahren beendet. Wenn andererseits die Beschleunigung gemäß Schritt 1124 größer ist, erfolgt ein Vergleich mit einem Schwellenwert GSref für härtere Federn, damit beurteilt werden kann, ob die Beschleunigungsbedingungen die harte Federstellung der pneumatischen Feder 30 erfordert. Dies geschieht in Schritt 1126. Wenn die Beschleunigung G größer oder gleich dem Schwellenwert GSref für härtere Federung ist, wird das Steuersignal für härtere Federung an die Treiberschaltungen 144 und 146 abgegeben, so daß die Drucksteuerventile 310 geschlossen werden und die Ver­ bindung zwischen der Kammer 302 und dem Speicher 308 blockieren. Dies geschieht gemäß Schritt 1128. Zu diesem Zeitpunkt wird das Steuersignal, das härtere Federn befiehlt, nicht an die Treiberschaltungen 140 und 142 abgegeben. Es werden daher nur die Drucksteuerventile 310 der hinteren, nicht dagegen der vorderen Pneumatik- Federungen 30 geschlossen, so daß nur die hinteren Federungen auf "hart" gestellt werden, während die vor­ deren "weich" bleiben.
Der Schwellenwert GSref für härtere Federn und der Schwellenwert GDref für härtere Dämpfer sind voneinander unabhängig. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Schwellenwerte GSref und GDref unterschiedlich gewählt, so daß die Pneumatik-Federung 30 und die Stoßdämpfer 20 zu unterschiedlichen Zeitpunkten von "weich" auf "hart" entsprechend einem vorgegebenen Plan umgeschaltet werden.
Nach Schritt 1128 wird die Beschleunigung G mit dem Dämpfer-Schwellenwert GDref verglichen, damit beurteilt werden kann, ob die Beschleunigungsbedingungen des Fahr­ zeugs härtere Dämpfer erfordern. Dies geschieht in Schritt 1130. Sodann wird in Schritt 1132, wenn die Beschleunigung G größer als der Dämpfer-Schwellenwert GDref ist, das Dämpfer-Steuersignal abgegeben. Daraufhin werden die Treiberschaltungen 136 und 138 in Gang gesetzt, so daß die Stoßdämpfer 20 der hinteren rechten und linken Aufhängungen auf "hart" umgestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt gelangen die Steuersignale nicht an die Treiber­ schaltungen 132 und 134, so daß die vorderen Stoßdämpfer 20 in der weichen Stellung bleiben.
Wenn die Flagge FLFIDL, die eine Fehlfunktion des Leer­ laufschalters anzeigt, in Schritt 1102 besetzt worden ist, springt der Prozeß von Schritt 1102 zu Schritt 1110. Wenn daher ein Fehler des Wählerschalters ermittelt wird, werden die Schritte, die die Leerlaufbedingungen abtasten, übersprungen. Der defekte Leerlaufschalter beeinflußt daher die Steuerung nicht.
Wenn das für die Leerlaufbedingungen repräsentative Signal SI auf niedriger Spannung liegt (Schritt 1106), wenn die abgelaufene Zeit t gemäß Schritt 1108 kürzer als die vor­ gebene Zeit tref ist, oder wenn die Getriebeposition außerhalb der ersten oder zweiten Gangposition steht, ist das Verfahren beendet.
Wenn andererseits die Beschleunigung G kleiner als der Federn-Schwellenwert GSref ist, springt der Prozeß zu Schritt 1128 und von dort zu 1132. Wenn andererseits die Beschleunigung G kleiner ist als der Dämpfer-Schwellen­ wert GDref, springt der Prozeß zu Schritt 1126.
Gewünschtenfalls kann das in Fig. 7 gezeigte Programm in drei getrennte Programme unterteilt werden. Beispiels­ weise kann unterschieden werden zwischen abrupter Beschleunigung, normaler Beschleunigung und langsamer Beschleunigung beim Anfahren auf der Basis der Größe der Beschleunigungsnachfrage, die anhand der Änderung der Drosselklappenstellung mit Hilfe eines herkömmlichen Drosselklappensensors ermittelt werden kann. In diesem Falle ergeben sich getrennte Programme, wie sie in Fig. 8, 9 und 10 gezeigt sind. In diesen Programmen ist der Ablauf im einzelnen identisch oder zumindest ähnlich wie bei dem Programm der Fig. 7. Die gleichen oder entsprechenden Schritte haben die selben Bezeichnungen erhalten und sollen daher nicht erneut erläutert werden.
Die Erfindung ermöglicht eine Steuerung des Anfahrmoment- Ausgleichs bei der Beschleunigung eines Fahrzeugs. Der Ausgleich ist auch dann möglich, wenn der Leerlaufschalter defekt ist.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird teilweise darauf abgestellt, daß innerhalb der Aufhängung gesondert umstellbare Dämpfer und Pneumatik-Federn vorgesehen sind, die ggf. bei verschiedenen Schwellenwerten der Beschleuni­ gung umgeschaltet werden. Die Erfindung schließt jedoch die Möglichkeit ein, nur entweder verstellbare Dämpfer oder verstellbare Federn vorzusehen oder Dämpfer und Fe­ dern gleichzeitig umzuschalten.

Claims (6)

1. Steuervorrichtung für die Radaufhängung eines Kraft­ fahrzeugs mit
Aufhängungsvorrichtungen (10) zwischen Fahrzeug­ karosserie (12) und Radträgern (14), die drehbar jeweils ein Rad (16) tragen,
einem Schwingungsdämpfer (20) innerhalb jeder Aufhängungsvorrich­ tung, der eine variable Charakteristik aufweist und we­ nigstens zwischen einem ersten, harten Betriebszustand sowie einem zweiten, weichen Betriebszustand umschaltbar ist,
einer pneumatischen Federung (30) innerhalb jeder Aufhän­ gungsvorrichtung, die eine variable Federcharakteristik aufweist und wenigstens zwischen einem ersten, harten Betriebszustand und einem zweiten, weichen Betriebszustand umschaltbar ist,
einer Sensoreinheit (102-118) zur Überwachung vorgege­ bener Parameter für die Aufhängungs-Steuerung, die den Fahrzustand beschreiben, welche Sensoreinheit einen Sensor zur Überwachung der Größe eines der Fahrzeugbe­ schleunigung entsprechenden Parameters aufweist, und einer Steuereinheit (100), die Eingangssignale entsprechend den Parametern von der Sensoreinheit aufnimmt und Steuer­ signale zum Umschalten des Schwingungsdämpfers (20) und der Federung (30) zwischen den verschiedenen Betriebszuständen bildet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (100) den Schwingungsdämpfer (20) und die pneumatische Federung (30) normalerweise in der zweiten, auf "WEICH" eingestellten Betriebsposition hält,
daß die Steuereinheit auf eine Beschleunigung oberhalb eines ersten Beschleunigungs-Schwellenwertes anspricht und den Schwingungsdämpfer (20) in die erste, harte Position umschaltet und
daß die Steuereinheit (100) auf eine Beschleunigung ober­ halb eines zweiten Beschleunigungs-Schwellenwertes an­ spricht und dann zusätzlich die pneumatische Federung (30) in die erste, harte Betriebsposition umschaltet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensoreinheit die Stel­ lung eines Leerlaufschalters (108) überwacht und beim Umschalten des Schalters von "EIN" auf "AUS" mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung auf Anfahrmoment- Ausgleichsbetrieb umschaltet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinheit die Motordreh­ zahl überwacht, und daß die Steuereinheit (100) eine Fehl­ funktion des Leerlaufschalters (108) aufgrund der Motor­ drehzahldaten ermittelt und die zeitliche Ver­ zögerung des Übergangs auf Anfahrmoment-Ausgleichssteue­ rung ausschaltet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (100) die "EIN"- Position des Leerlaufschalters (108), die der Leerlauf­ stellung der Maschine entspricht, ermittelt und mit einem Drehzahl-Vergleichswert vergleicht, der der möglichen maximalen Maschinendrehzahl entspricht, sowie ein Fehler­ signal gibt, wenn bei geschlossenem Leerlaufschalter (108) die Maschinendrehzahl größer als die Vergleichs­ drehzahl ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (100) die Bil­ dung der Verzögerungszeit ausschaltet, wenn der Leerlauf­ schalter auf "EIN" steht und die Maschinendrehzahl für eine vorgegebene Zeit oberhalb der Vergleichsdrehzahl liegt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein Fahrzeug mit vorderen und hinteren Schwingungsdämpfern (20) und Federungen (30), dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinheit (100) bei Ermittlung einer Beschleunigung oberhalb des ersten bzw. zweiten Beschleu­ nigungs-Schwellenwertes nur die hinteren Dämpfer bzw. Federungen in den Betriebszustand "HART" umschaltet.
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