DE3907111A1 - Steuerung fuer die aufhaengung eines kraftfahrzeuges - Google Patents
Steuerung fuer die aufhaengung eines kraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für die Aufhängung
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Steuerung für die
Aufhängung, die in der Lage ist, das Wanken, Nicken sowie
vertikale Bewegungen eines Fahrzeugs zu unterdrücken, um für
eine angenehmere Fahrt zu sorgen.
Während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs ist das Fahrzeug
Beschleunigungen in verschiedenen Richtungen ausgesetzt, und
zwar durch das Bremsen, Kurvenfahrten, Geschwindigkeitsänderungen
sowie Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche, die
dafür sorgen, daß der Fahrzeugkörper einem Wanken, Nicken
sowie Hubschwingungen unterliegt. Diese Bewegungen stellen
unangenehme Beeinträchtigungen für die Passagiere in einem
Fahrzeug dar. Es bestehen daher Bestrebungen, Aufhängungen
anzugeben, mit denen derartige Bewegungen unterdrückt werden,
um für eine angenehmere und bequemere Fahrt zu sorgen.
In der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 61-1 63 710
sowie der japanischen Patentanmeldung Nr. 62-34 808 sind Aufhängungen
anzugeben, bei denen eine Fluidfederkammer, z. B.
eine Luftfederkammer zwischen dem jeweiligen Rad und dem
Fahrzeugkörper angeordnet ist. Durch Steuerung der Zufuhr von
Druckluft zu den Fluidfederkammern läßt sich das Wanken des
Fahrzeugkörpers unterdrücken.
Während der Kurvenfahrt ist es beispielsweise so, daß die
Aufhängungen auf der der Kurve abgewandten Seite des Fahrzeugs
normalerweise versuchen, sich zusammenzuziehen, während
die Aufhängungen auf der Kurveninnenseite das Bestreben
haben, sich auszudehnen, was zu einer Wankbewegung führt. Um
diese Bewegung zu unterdrücken, wird eine vorgegebene Menge
von Druckluft den Fluidfederkammern der Aufhängungen zugeführt,
die die Tendenz zum Zusammenziehen haben, während eine
vorgegebene Menge von Druckluft aus den Fluidfederkammern der
Aufhängungen abgelassen wird, die die Tendenz zum Ausdehnen
haben. Infolgedessen erfolgt eine Kippbewegung des Fahrzeugkörpers
zurück aus der Richtung einer Kippbewegung, die durch
die Kurvenfahrt hervorgerufen wird, und der Fahrzeugkörper
wird horizontal gehalten.
Es sind viele andere verschiedene Systeme vorgeschlagen
worden, um Fahrzeugbewegungen zu unterdrücken, beispielsweise
Systeme, welche die Dämpfungskraft von Aufhängungen variieren,
sowie Systeme, welche die Wirkung von Stabilisatoren
steuern.
In Systemen, bei denen Wankbewegungen dadurch unterdrückt
werden, daß die Zufuhr von Druckluft zu den Aufhängungen eingestellt
wird, wird die Luftzufuhr in Abhängigkeit von den
Querbeschleunigungen des Fahrzeugs gesteuert, die mit einem
Beschleunigungssensor gemessen werden. Es ist daher wichtig,
daß der Beschleunigungssensor genau geeicht ist. Der Nullpunkt
des Ausgangssignals eines Beschleunigungssensors, also
ein Ausgangssignal, das einer Beschleunigung Null entspricht,
kann sich jedoch über eine lange Zeitspanne hinweg betrachtet
gegenüber seinem ursprünglichen Wert ändern, und wenn diese
Drift nicht kompensiert wird, kann eine Unterdrückung von
Wankbewegungen nicht exakt durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuerung für die
Aufhängung eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die in der Lage
ist, das Ausgangssignal eines Beschleunigungssensors hinsichtlich
der Drift automatisch zu korrigieren, so daß es
möglich ist, eine Unterdrückung von Wankbewegungen über lange
Zeitspannen hinweg exakt durchzuführen.
Gemäß der Erfindung ist ein Fahrzeugkörper mit einer Vielzahl
von einstellbaren Aufhängungen gelagert, die von einer Steuerung
in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Beschleunigungssensors
gesteuert werden. Die Steuerung bestimmt automatisch
die Drift des Nullpunktes des Beschleunigungssensors
gegenüber einem vorgegebenen Wert und korrigiert das Ausgangssignal
des Beschleunigungssensors hinsichtlich der
Drift, um einen korrigierten Wert zu erhalten, der die wahre
Beschleunigung des Fahrzeugkörpers angibt. Die Aufhängungen
werden kann in Abhängigkeit von diesem korrigierten Wert
gesteuert, um die durch die Beschleunigung hervorgerufenen
Bewegungen des Fahrzeugkörpers zu unterdrücken.
Eine Steuerung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs gemäß
der Erfindung weist folgendes auf: eine Lageregelung, um die
Lage eines Fahrzeugkörpers einzustellen; einen Beschleunigungssensor,
der die Beschleunigung des Fahrzeugkörpers mißt
und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt; eine Korrektureinrichtung,
um das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors
hinsichtlich der Drift seines Nullpunktes gegenüber
einem vorgegebenen Wert zu korrigieren; und eine Steuereinrichtung,
um die Lageregelung in Abhängigkeit von dem
korrigierten Ausgangssignal des Beschleunigungssensors zu
steuern, um Bewegungen des Fahrzeugkörpers zu unterdrücken,
die durch die Beschleunigung hervorgerufen werden, welche mit
dem Beschleunigungssensor gemessen worden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lageregelung
Luftaufhängungen auf, die durch gesteuerte Zufuhr von Druckluft
zu ihnen dazu gebracht werden können, sich zusammenzuziehen
oder auszudehnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist
der Beschleunigungssensor so angeordnet, daß er Querbeschleunigungen
des Fahrzeugs mißt, und die Steuereinrichtung ist
eine Steuereinheit, welche die Luftaufhängungen so steuert,
daß das Wanken des Fahrzeugs unterdrückt wird. Durch geeignete
Positionierung des Beschleunigungssensors kann die
erfindungsgemäße Steuerung verwendet werden, um das Wanken,
das Nicken und/oder Hubschwingungen des Fahrzeugkörpers zu
unterdrücken.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerung für die Aufhängung
eines Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Ausgangsspannung
eines Beschleunigungssensors der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 als Funktion der Querbeschleunigung;
Fig. 3(a) und 3(b) schematische Darstellungen zur Erläuterung
der EIN- und AUS-Zustände von Dreiwegventilen,
die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 Verwendung
finden;
Fig. 4(a) und 4(b) schematische Darstellungen zur Erläuterung
der EIN- und AUS-Zustände von Zweiwegventilen
der Ausführungsform gemäß Fig. 1;
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der
Steuerung in der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wenn
eine Wankunterdrückung stattfindet;
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhanges
zwischen der Ventilbetätigungszeit Tp und der Abweichung
Δ V des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors
gemäß Fig. 1 von einem Nullpunkt; und in
Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Routine, die
von einer Steuereinheit durchgeführt wird, um die
Drift des Nullpunktes beim Ausgangssignal des
Beschleunigungssensors zu kompensieren.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erkennt man vier Aufhängungen
FS 1, FS 2, RS 1 und RS 2, die mit einem nicht dargestellten
Fahrzeugkörper sowie ebenfalls nicht dargestellten
Fahrzeugrädern verbunden sind. Die Aufhängungen FS 1 und RS 1
sind an den vorderen bzw. hinteren linken Rädern montiert,
während die Aufhängungen FS 2 und RS 2 an den vorderen bzw.
hinteren rechten Rädern montiert sind. Sämtliche vier Aufhängungen
haben ungefähr den gleichen Aufbau, so daß sämtliche
Aufhängungen der Einfachheit halber mit dem Bezugszeichen
S bezeichnet werden, sofern nicht die vorderen und
hinteren Aufhängungen voneinander unterschieden werden müssen.
Jede der Aufhängungen S hat einen eingebauten Stoßdämpfer in
Form eines Federbeines. Jeder Stoßdämpfer 1 hat einen Zylinder
2, der an einem der Räder montiert ist, und einen Kolben
3, der im Inneren des Zylinders 2 frei gleiten kann. Der
Zylinder 2 bewegt sich auf und ab gegenüber einer Kolbenstange
4 in Abhängigkeit von den Aufwärts- und Abwärtsbewegungen
des Rades, wobei er in wirksamer Weise Stöße dämpft.
Es ist ein Dämpfungskraft-Wählventil 5 vorgesehen, dessen
Drehung von einem Betätigungsorgan 5 a gesteuert wird. Durch
Drehung des Dämpfungskraft-Wählventils 5 ist es möglich,
zwischen einem harten Dämpfungszustand und einem weichen
Dämpfungszustand umzuschalten. Beim harten Dämpfungszustand
sind eine erste Dämpfungskammer 6 a und eine zweite Dämpfungskammer
6 b durch eine einzige Öffnung a 1 verbunden, während im
weichen Dämpfungszustand die beiden Dämpfungskammern 6 a und
6 b sowohl durch die Öffnung a 1 als auch durch eine weitere
Öffnung a 2 verbunden sind. Der Betrieb des Betätigungsorgans
5 a wird von einer Steuereinheit 37 in der nachstehend
beschriebenen Weise gesteuert.
Eine Hauptluftfederkammer 7, die auch als Fluidkammer zur
Einstellung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs dient, ist im
oberen Bereich des Stoßdämpfers 1 in koaxialer Anordnung mit
der Kolbenstange 2 vorgesehen. Ein Teil der Hauptluftfederkammer
7 wird von einem Balg 8 gebildet. Die Kolbenstange 4
kann aufwärts- und abwärts bewegt werden, indem man durch
eine Passage 4 a, die in der Kolbenstange 4 ausgebildet ist,
Luft in die Hauptluftfederkammer zuführt oder Luft aus der
Hauptluftfederkammer 7 abläßt.
Ein nach oben weisendes Federlager 9 b ist an der Außenwand am
unteren Ende des Stoßdämpfers 1 befestigt, während ein nach
unten weisendes Federlager 9 a an der Außenwand der Hauptluftfederkammer
7 befestigt ist. Eine Schraubenfeder 10 ist
zwischen diesen beiden Federlagern 9 a und 9 b angebracht.
Ein Kompressor 11 komprimiert Luft aus der Atmosphäre, die
durch einen Luftfilter 12 eintritt. Die Druckluft wird dann
durch einen Trockner 13 hindurch geleitet, der mit Silikagel
oder einem anderen Trocknungsmittel gefüllt ist. Nach der
Trocknung wird die Druckluft durch ein Rückschlagventil 14
geleitet und sammelt sich in einem Hochdruckspeicher 15 a
eines Druckspeichers 15. Der Druckspeicher 15 hat weiterhin
einen Niederdruckspeicher 15 b, der von dem Hochdruckspeicher
15 a getrennt ist.
Ein weiterer Kompressor 16, der von einem Kompressorrelais 17
gesteuert wird, ist zwischen den Hochdruckspeicher 15 a und
den Niederdruckspeicher 15 b des Druckspeichers 15 geschaltet.
Das Kompressorrelais 17 arbeitet in Abhängigkeit von einem
druckempfindlichen Schalter 18, der an den Niederdruckspeicher
15 b des Druckspeichers 15 angrenzt und der einschaltet,
wenn der Druck im Niederdruckspeicher 15 den Atmosphärendruck
überschreitet.
Wenn der druckempfindliche Schalter 18 einschaltet, so
schließt das Kompressorrelais 17, und der Kompressor 16 wird
angetrieben. Der Kompressor 16 saugt Luft aus dem Niederdruckspeicher
15 b an, komprimiert sie, und überführt die
Druckluft zum Hochdruckspeicher 15 a. Infolgedessen wird der
Druck im Niederdruckspeicher 15 b stets auf einem Pegel
gehalten, der nicht höher ist als der Atmosphärendruck.
Die Aufhängungen S sind an den Hochdruckspeicher 15 a des
Druckspeichers 15 über Leitungen angeschlossen, durch welche
sie mit Druckluft versorgt werden, die in den Richtungen
strömt, die mit ausgezogenen Pfeilen in Fig. 1 angedeutet
sind. Die Druckluft aus dem Hochdruckspeicher 15 a strömt
längs der Leitung durch ein Luftzufuhr-Steuerventil 19 in
Form eines nachstehend beschriebenen Dreiwegventils, ein
Vorderrad-Luftzufuhr-Magnetventil 20, ein Rückschlagventil
21, ein Magnetventil 22 vorne rechts und/oder ein Magnetventil
23 vorne links, von wo sie der Aufhängung FS 2 vorne
rechts und/oder der Aufhängung FS 1 vorne links zugeführt
wird.
In gleicher Weise strömt die Druckluft aus dem Hochdruckspeicher
15 a nach dem Durchgang durch das Luftzufuhr-Steuerventil
19 durch ein Hinterrad-Luftzufuhr-Magnetventil 24, ein
Rückschlagventil 25, und ein Magnetventil 26 hinten rechts
und/oder ein Magnetventil 27 hinten links, von wo sie der
Aufhängung RS 2 hinten rechts und/oder der Aufhängung RS 1
hinten links zugeführt wird. Die stromabwärtige Seite des
Rückschlagventils 21 und die stromabwärtige Seite des Rückschlagventils
25 sind über Leitungen und ein weiteres
Rückschlagventil 211 miteinander verbunden.
Andererseits sind die Strömungswege von abgelassener Luft aus
den Aufhängungen S durch die Leitungen, welche die Aufhängungen
S mit dem Niederdruckspeicher 15 b verbinden, mit
gestrichelten Pfeilen in Fig. 1 angedeutet. Die Ablaßluft
aus den vorderen Aufhängungen FS 1 und FS 2 strömt nämlich
durch die Magnetventile 22 und 23 und ein vorderes Luftablaßventil
28.
Vom vorderen Luftablaßventil 28 kann die Ablaßluft entweder
durch ein Restdruckventil 29 hindurchgehen und in den Niederdruckspeicher
15 b eintreten, oder sie kann durch den Trockner
13, ein Luftablaß-Magnetventil 30 sowie den Luftfilter 12
hindurchgehen und in die Atmosphäre abgelassen werden.
Außerdem geht die Ablaßluft aus den hinteren Aufhängungen RS 1
und RS 2 durch die Magnetventile 26 und 27 sowie ein hinteres
Luftablaßventil 31 hindurch.
Vom hinteren Luftablaßventil 31 kann die Ablaßluft entweder
durch ein Restdruckventil 32 hindurchgehen und in den Niederdruckspeicher
15 b eintreten, oder sie kann durch den Trockner
13, das Luftablaß-Magnetventil 30 und den Luftfilter 12 hindurchgehen,
von wo sie in die Atmosphäre abgelassen wird.
Wenn der Druck im Niederdruckspeicher 15 b niedriger ist als
der Druck in den Hauptluftfederkammern 7, öffnen die Restdruckventile
29 und 32, und wenn der Druck im Niederdruckspeicher
15 b höher ist als der Druck in den Hauptluftfederkammern
7, schließen die Restdruckventile 29 und 32.
Ein druckempfindlicher Schalter 33 ist in einer Verbindungsleitung
vorgesehen, welche die beiden Magnetventile 26 und 27
verbindet, und er steht mit den Hauptluftfederkammern 7 für
die Hinterräder in Verbindung. Der druckempfindliche Schalter
33 erzeugt ein Ausgangssignal, welches der Steuereinheit 37
zugeführt wird.
Eine Einrichtung 34 zur Bestimmung der Bodenfreiheit des
Fahrzeugs hat einen vorderen Fahrzeughöhensensor 34 F, der an
einem unteren Lenker 35 an der rechten Vorderseite der
Aufhängung des Fahrzeugs montiert ist und die Bodenfreiheit
des Fahrzeugs an der Frontseite mißt, sowie einen hinteren
Fahrzeughöhensensor 34 R, der an einem Querlenker 36 an der
linken Hinterseite der Aufhängung montiert ist und die
Bodenfreiheit des Fahrzeugs an der Heckseite mißt.
Jeder der Fahrzeughöhensensoren 34 F und 34 R der Einrichtung
34 mißt den Abstand von einer normalen Bodenfreiheit des
Fahrzeugs und einer niedrigen Bodenfreiheit des Fahrzeugs
oder einer hohen Bodenfreiheit des Fahrzeugs und erzeugt ein
entsprechendes Ausgangssignal, das in die Steuereinheit 37
eingegeben wird. Die Differenz zwischen den Werten der Bodenfreiheit
am vorderen rechten Ende und am hinteren linken Ende
des Fahrzeugs werden verwendet, um die Querneigung des Fahrzeugkörpers
zu bestimmen, nachdem die Werte der Bodenfreiheit
an den vorderen und hinteren Enden des Fahrzeugkörpers eingestellt
worden sind.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 ist in einen Tachometer
eingebaut. Dieser Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 mißt die
Fahrzeuggeschwindigkeit und erzeugt ein entsprechendes
Ausgangssignal, das der Steuereinheit 37 zugeführt wird.
Ein Fahrzeuglagesensor, der Änderungen der Lage des Fahrzeugkörpers
mißt, ist in Form eines Beschleunigungssensors 39
vorgesehen. Der Beschleunigungssensor 39 braucht nicht von
einer speziellen Bauart zu sein, aber bei der vorliegenden
Ausführungsform handelt es sich zweckmäßigerweise um einen
Beschleunigungssensor vom Differentialübertragertyp. Er ist
so vorgesehen, daß er Querbeschleunigungen des Fahrzeugs
mißt. Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Ausgangscharakteristik
des Beschleunigungssensors 39.
Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt und keine Querbeschleunigungen
vorliegen, erzeugt er eine Ausgangsspannung von
+2,5 Volt, was als Neutralstellung oder Nullpunkt verwendet
wird. Wenn eine Rechtskurve gefahren wird, nimmt die Ausgangsspannung
linear mit der Beschleunigung zu, und wenn eine
Linkskurve durchfahren wird, nimmt die Ausgangsspannung
linear ab. Die Abweichung der Ausgangsspannung V bezüglich
der Zeit ist proportional zur Winkelgeschwindigkeit, mit der
ein Lenkrad 41 gedreht wird.
Ein Lenksensor 40, der die Drehgeschwindigkeit eines Lenkrades
41, also die Lenkgeschwindigkeit mißt, ist am Lenkrad
41 montiert. Er erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal,
das in die Steuereinheit 37 eingegeben wird. Ferner ist ein
Drosselklappenöffnungssensor 42 vorgesehen, der den Winkel
mißt, mit dem ein nichtdargestelltes Gaspedal des Fahrzeugs
heruntergedrückt wird. Er erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal,
das in die Steuereinheit 37 eingegeben wird. Der
Kompressor 11 wird von einem Kompressorrelais 43 gesteuert,
das seinerseits mit einem Steuersignal von der Steuereinheit
37 gesteuert wird.
Ein druckempfindlicher Schalter 44, der einschaltet, wenn der
Druck im Hochdruckspeicher 15 a unter einen vorgegebenen Pegel
abfällt, ist am Hochdruckspeicher 15 a montiert. Er erzeugt
ein Ausgangssignal, das in die Steuereinheit 37 eingegeben
wird. Wenn der Druck in dem Hochdruckspeicher 15 a unter einen
vorgegebenen Pegel abfällt, so schaltet der druckempfindliche
Schalter 44 ein, und das Kompressorrelais 43 wird von der
Steuereinheit 37 geschlossen. Infolgedessen wird der Kompressor
11 angetrieben, Druckluft wird dem Hochdruckspeicher 15 a
zugeführt, und der Druck im Hochdruckspeicher 15 a wird zumindest
auf den vorgegebenen Pegel erhöht.
Das Öffnen und Schließen der Magnetventile 19, 20, 22, 23,
24, 26, 27, 28, 30 und 31 wird mit Steuersignalen von der
Steuereinheit 37 gesteuert. Die Magnetventile 22, 23, 26, 27,
28 und 31 sind Dreiwegventile, deren zwei Zustände in Fig. 3
dargestellt sind. Dabei zeigt Fig. 3(a) den Zustand des
jeweiligen Dreiwegventils, wenn es erregt wird. In diesem
Zustand bewegt sich Druckluft längs der Strecke, die mit den
Pfeilen A markiert ist. Fig. 3(b) zeigt den Zustand, wo die
Dreiwegventile abgeschaltet sind, und in diesem Zustand
strömt die Druckluft längs der Strecke, die mit Pfeilen B
markiert ist.
Die Magnetventile 20, 24 und 30 sind Zweiwegventile oder
Absperrventile. Die beiden Betriebszustände sind in Fig. 4
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4(a) den Zustand, in welchem
ein Zweiweg-Magnetventil erregt ist. In diesem Zustand strömt
Druckluft in der Richtung, die mit den Pfeilen C markiert
ist. Fig. 4(b) zeigt den Zustand, wo das Zweiweg-Magnetventil
abgeschaltet ist. In diesem Zustand findet eine Strömung von
Druckluft nicht statt.
Im folgenden wird die Unterdrückung von Wankbewegungen mit
der Steuerung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs gemäß
Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 5 näher erläutert, die ein
Flußdiagramm eines Steuerprogramms dargestellt, das von der
Steuereinheit 37 durchgeführt wird. Nach dem Start wird
zunächst beim Schritt S 11 die Spannung V des Ausgangssignals
vom Beschleunigungssensor 39 von der Steuereinheit 37
gelesen, und die Abweichung Δ V des Ausgangssignals V des
Beschleunigungssensors 39 von einem Nullpunkt, der einer
Querbeschleunigung von Null entspricht, berechnet.
Das Programm geht dann zum Schritt S 12 weiter, wobei auf eine
Δ V-Map Bezug genommen wird, wie sie beispielsweise in
Fig. 6 dargestellt ist und die in der Steuereinheit 37 gespeichert
ist, und die Ventilbetätigungszeit Tp wird
bestimmt. Als nächstes wird beim Schritt S 13 die Steuerzeit
T=Tp-Tm berechnet. Der Wert von Tm wird in einer Map im
Speicher gespeichert und gibt die Zeitdauer an, für die die
Ventile bereits betätigt worden sind. Wenn der Schritt S 13
zum ersten Mal erreicht wird, gilt Tm=0, so daß T gleich Tp
gesetzt wird.
Dann wird ein Schritt S 14 durchgeführt und bestimmt, ob T
größer als Null ist. Wenn beim Schritt S 14 festgestellt wird,
daß T<0 gilt, dann wird beim Schritt S 15 die Ventilsteuerung
für die Steuerzeit T durchgeführt. Die nachstehende
Tabelle zeigt, welche Ventile für die jeweilige
Steuerungsbetriebsart erregt werden.
Während einer Rechtskurve, während der Δ V<0 gilt, versucht
beispielsweise die rechte Seite des Fahrzeugkörpers, nach oben
zu gehen, während die linke Seite versucht, nach unten zu
gehen. Um diese Wankbewegung zu unterdrücken, werden die mit
einem "0" markierten Ventile für eine Rechtskurve in der
obigen Tabelle für die Steuerzeit T mit einer nicht dargestellten
Ventilantriebsschaltung betätigt. Infolgedessen wird
Druckluft aus dem Hochdruckspeicher 15 a den Hauptluftfederkammern
7 der vorderen und linken Aufhängungen FS 1 und RS 1
durch das Luftzufuhr-Steuerventil 19, die vorderen und
hinteren Luftzufuhr-Magnetventile 20 und 24 sowie die Magnetventile
23 und 27 zugeführt, und die linke Seite des
Fahrzeugkörpers wird gehindert, sich abzusenken.
Andererseits wird Druckluft in den Hauptluftfederkammern 7
der vorderen und hinteren rechten Aufhängungen FS 2 und RS 2
durch die vorderen und hinteren rechten Magnetventile 22 und
26 sowie die vorderen und hinteren Luftablaßventile 28 und 31
zum Niederdruckspeicher 15 b abgelassen. Infolgedessen wird
die rechte Seite des Fahrzeugkörpers daran gehindert, sich
nach oben zu bewegen.
In der oben beschriebenen Weise werden die Tendenzen der
rechten Seite des Fahrzeugkörpers an einer Bewegung nach oben
und der linken Seite des Fahrzeugkörpers an einer Bewegung
nach unten während einer Rechtskurve unterdrückt. Wenn die
Steuerung der Ventile für die Steuerzeit T beendet ist,
schaltet die Steuereinheit 37 das vordere Luftzufuhr-Magnetventil
20 sowie das hintere Luftzufuhr-Magnetventil 24 beim
Schritt S 16 ab, und die Zufuhr von Druckluft zu den Hauptluftfederkammern 7 wird unterbrochen.
Zur gleichen Zeit werden beim Schritt S 16 die vorderen und
hinteren Luftablaßventile 28 und 31 eingeschaltet, und das
Ablassen von Luft aus den Hauptluftfederkammern 7 wird
gestoppt. Infolgedessen wird die vorher gesteuerte Lage des
Fahrzeugs beibehalten. Als nächstes wird beim Schritt S 17 die
Map im Speicher aktualisiert. Die Zeit Tp, für die die
Ventile betätigt wurden, wird nämlich als Tm gespeichert
(Tm=Tp). Dann wird beim Schritt S 18 festgestellt, ob Δ V
unter einem vorgeschriebenen Wert liegt.
Wenn beispielsweise während der Kurvenfahrt Δ V größer ist
als ein vorgeschriebener Wert, so wird der Schritt S 19, bei
dem die Lageregelung beendet würde, ausgelassen und es erfolgt
ein Rücksprung zum Schritt S 11. Wenn andererseits beim
Schritt S 18 festgestellt wird, daß Δ V kleiner ist als der
vorgeschriebene Wert, so werden sämtliche Ventile abgeschaltet,
und die Lageregelung, die beim Schritt S 16 beibehalten
wurde, wird beendet. Danach erfolgt ein Rücksprung zum
Schritt S 11, und beim Schritt S 12 wird Tp gefunden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der Wert
von V verwendet wird, um zu bestimmen, wann die Steuerung
der Aufhängungen einzuleiten und zu beenden ist, um Wankbewegungen
zu unterdrücken. Somit hängt die Genauigkeit der
Steuerung von der Genauigkeit von Δ V ab. Im Idealfall ist
der Neutralwert oder Nullpunkt des Beschleunigungssensors 39
eine konstante Spannung von beispielsweise 2,5 Volt, und wenn
dies der Fall wäre, könnte Δ V durch die Gleichung
Δ V=V-2,5 Volt berechnet werden.
Wie oben erwähnt, unterliegt jedoch das Ausgangssignal eines
Beschleunigungssensors 39 einer allmählichen Drift über einen
langen Zeitraum aufgrund von Temperaturschwankungen, Lageänderungen
des Fahrzeugkörpers sowie allgemeiner Verschlechterung,
so daß der Nullpunkt des Beschleunigungssensors 39
sich gegenüber seinem Ausgangswert von beispielsweise
2,5 Volt ändern wird um eine Offset-Spannung±Vos.
Wenn Δ V berechnet wird, indem man einfach die Differenz
zwischen dem ursprünglichen Nullpunkt und dem vorliegenden
Ausgangssignal V des Beschleunigungssensors 39 nimmt, wird
der Wert von Δ V um den Wert der Offset-Spannung Vos ungenau
sein, und wenn eine Unterdrückung von Wankbewegungen
durchgeführt wird, indem man diesen ungenauen Wert von Δ V
verwendet, wird die Unterdrückung der Wankbewegungen nicht
gleichmäßig auf beiden Seiten des Fahrzeugs sein, und es kann
keine zufriedenstellende Steuerung der Aufhängungen erwartet
und durchgeführt werden.
Obwohl die Offset-Spannung Vos beim Ausgangssignal V des
Beschleunigungssensors 39 bei einer gegebenen Beschleunigung
groß sein kann, ist die Änderungsrate des Ausgangssignals
bezüglich der Beschleunigung, also die Steigerung der Kurve in
Fig. 2, in hohem Maße konstant.
Wenn dementsprechend der Wert der Offset-Spannung Vos
bestimmt und kompensiert werden kann, ist es möglich, eine
exakte Unterdrückung von Wankbewegungen über einen langen
Zeitraum durchzuführen.
Gemäß der Erfindung bestimmt und kompensiert die Steuereinheit
37 die Offset-Spannung Vos durch eine Reihe von
Schritten, die im Flußdiagramm gemäß Fig. 7 dargestellt sind.
Die Korrektur der Offset-Spannung wird durchgeführt, wenn die
Steuereinheit 37 festgestellt, daß der Fahrzeugkörper eine
ebene oder ausgeglichene Stellung einnimmt und keiner
Querbeschleunigung unterliegt. Wenn das Fahrzeug auf einer
ebenen Straße angehalten wird, wird es keinen Beschleunigungen
(in Querrichtung) unterworfen, und der Nullpunkt des
Ausgangssignals des Beschleunigungssensors 39 kann sofort
korrigiert werden. Es ist jedoch schwierig, festzustellen, ob
ein Fahrzeug auf einer ebenen Straße gestoppt wird.
Gemäß der Erfindung wird daher festgestellt, ob der Fahrzeugkörper
ausgeglichen oder eben ist, während das Fahrzeug
fährt. Es wird festgestellt, daß das Fahrzeug auf einer
ebenen Straße fährt, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt
sind:
- (1) Das Fahrzeug fährt mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 km/h,
- (2) Die Differenz hinsichtlich der Werte der Bodenfreiheit rechts vorn und links hinten am Fahrzeug hat höchstens einen vorgeschriebenen Wert und
- (3) Die Querbeschleunigung des Fahrzeugkörpers, die durch die Abweichung Δ V des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors 39 angegeben wird, beträgt höchstens±0,2 G.
Die Feststellung, ob diese drei Bedingungen erfüllt sind,
wird in den Schritten S 101 bis S 103 gemäß Fig. 7 durchgeführt.
Wenn diese drei Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt
sind, wird beim Schritt S 104 festgestellt, ob eine vorgeschriebene
Zeitspanne, beispielsweise von 15 Sekunden,
verstrichen ist, seitdem die drei Bedingungen zum ersten Mal
erfüllt waren.
Wenn diese Zeitspanne nicht verstrichen ist, dann wird beim
Schritt S 106 der Mittelwert Vav der Ausgangsspannung V des
Beschleunigungssensors 39 vom Start der Zeitspanne bis zum
vorliegenden Zeitpunkt berechnet. Wenn der Mittelwert Vav
berechnet ist, erfolgt ein Rücksprung. Wenn jedoch beim
Schritt S 104 festgestellt wird, daß die vorgeschriebene
Zeitspanne verstrichen ist, dann wird die Mittelwertbildung
von V beendet, und beim Schritt S 105 wird der Wert von
(Vav+Vos-2,5 Volt) berechnet, wobei Vos der vorher
berechnete Wert der Offset-Spannung Vos ist.
Beim Schritt S 107 wird festgestellt, ob das Ergebnis der
Berechnung (Vav+Vos-2,5 Volt) positiv, negativ oder Null
ist. Wenn das Resultat negativ ist, wird festgestellt, daß
der Wert von Vos zu klein ist, so daß beim Schritt S 108 der
Wert von Vos erhöht wird auf Vos+0,01 Volt.
Wenn das Resultat der Berechnung beim Schritt S 105 den Wert
Null ergibt, dann wird festgestellt, daß der Wert von Vos
richtig ist, so daß beim Schritt S 109 die Offset-Spannung Vos
ihren vorliegenden Wert beibehält.
Wenn das Resultat der Berechnung beim Schritt S 105 positiv
ist, wird festgestellt, daß der Wert vom Vos zu groß ist, so
daß beim Schritt S 110 der Wert von Vos auf Vos-0,01 Volt
gesetzt wird. Nach dem Schritt S 108, S 109 oder S 110 erfolgt
ein Rückgang zum Schritt S 101.
Wenn eine der drei Bedingungen (1), (2) und (3) nicht erfüllt
ist, wird der Schritt S 111 durchgeführt, die
Mittelwertbildung des Ausgangssignals des
Beschleunigungssensors 39 wird angehalten, und eine
Zeitsteuerung, welche die Zeit für die vorgeschriebene
Zeitspanne von 15 Sekunden vorgibt, wird zurückgesetzt. Dann
erfolgt ein Rücksprung.
Durch die Folge der in Fig. 7 dargestellten Schritte wird die
Offset-Spannung Vos auf einen solchen Wert gesetzt, daß er
jede Drift des Nullpunktes des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors
39 von 2,5 Volt aus korrigieren kann. Wenn
dann die Abweichung Δ V als Δ V=(V+Vos)-2,5 Volt berechnet
wird, so wird die Abweichung Δ V stets die tatsächliche
Querbeschleunigung angeben. Infolgedessen kann eine
Unterdrückung von Wankbewegungen in exakter Weise über eine
lange Zeitspanne durchgeführt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Zeitspanne,
für die die Mittelwertbildung des Ausgangssignals des
Beschleunigungssensors 39 erfolgt, auf 15 Sekunden gesetzt.
Es ist jedoch gemäß der Erfindung auch möglich, mit zwei
Zeitspannen unterschiedlicher Länge zu arbeiten und eine
Zeitspanne in einem ersten Geschwindigkeitsbereich und eine
andere Zeitspanne in einem zweiten Geschwindigkeitsbereich zu
verwenden. Wenn beispielsweise das Fahrzeug mit niedriger
Geschwindigkeit fährt, kann die Zeitspanne zur Mittelwertbildung
des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors 39 auf 15
Sekunden gesetzt werden, und wenn das Fahrzeug mit hoher
Geschwindigkeit fährt, kann diese Zeitspanne auf 30 Sekunden
umgeschaltet werden. Das Umschalten zwischen diesen beiden
verschiedenen Zeitspannen ermöglicht es, sowohl ein gutes
Ansprechverhalten als auch eine gute Stabilität zu erzielen.
Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, eine kurze Zeitspanne,
wie z. B. 15 Sekunden zu verwenden, wenn die
Abweichung von einer Beschleunigung von Null groß ist, und
eine lange Zeitspanne von beispielsweise 30 Sekunden zu
verwenden, wenn die Abweichung klein ist, wobei ähnliche
Wirkungen erzielt werden wie oben beschrieben.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Ausgangssignal
des Beschleunigungssensors 39 auf der Basis von
Ausgangssignalen korrigiert, welche die Werte der Bodenfreiheit
des Fahrzeugkörpers vorne rechts und hinten links angeben.
Die Korrektur kann selbstverständlich auch auf der Basis
von anderen Signalen erfolgen, beispielsweise von Signalen
von Höhensensoren von sämtlichen vier Rädern oder von den
Rädern vorne rechts und hinten links; unter Verwendung eines
Öldrucksignals vom Hauptzylinder einer Servolenkung; unter
Verwendung eines Signals, das die Neutralstellung der Lenkung
angibt; unter Verwendung eines Rücksetzsignals von einem
Betriebsschalter, der vom Fahrer betätigt wird oder dergleichen.
Zusätzlich kann die Steuereinheit so konzipiert
sein, daß ein Wert von Vos im Speicher gespeichert wird, wenn
der Motor abgestellt wird, wobei dieser Wert als Ausgangswert
verwendet wird, wenn der Motor das nächste Mal gestartet
wird.
Auch wenn bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
das Wanken dadurch unterdrückt wird, daß die Zufuhr von Luft
zu Luftaufhängungen eingestellt wird, kann das Unterdrücken
von Wankbewegungen auch dadurch erfolgen, daß man die
Dämpfungskraft oder Federkonstante von Aufhängungen steuert
oder daß man Stabilisatoren steuert.
Claims (7)
1. Steuerung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs,
gekennzeichnet durch
- - eine Lageregelungseinrichtung (FS 1, FS 2, RS 1, RS 2) zur Einstellung der Lage eines Kraftfahrzeugkörpers;
- - einen Beschleunigungssensor (39), der die Beschleunigung des Kraftfahrzeugkörpers mißt und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert, wobei das Ausgangssignal einen neutralen Wert oder Nullpunkt hat, der einer Beschleunigung von Null entspricht;
- - eine Korrektureinrichtung (34, 38), um das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors (39) hinsichtlich der Drift des Nullpunktes von einem vorgegebenen Wert zu korrigieren; und
- - eine Steuereinrichtung (37) um die Lageregelungseinrichtung in Abhängigkeit vom korrigierten Ausgangssignal des Beschleunigungssensors (39) zu steuern, um eine Bewegung des Fahrzeugkörpers zu unterdrücken, die durch die Beschleunigung hervorgerufen wird, welche mit dem Beschleunigungssensors (39) gemessen wird.
2. Steuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lageregelungseinrichtung eine Vielzahl von einstellbaren
Aufhängungen (FS 1, FS 2, RS 1, RS 2) aufweist, die
jeweils zwischen einem Rad des Fahrzeugs und dem Fahrzeugkörper
angeordnet sind und die den Fahrzeugkörper gegenüber
den Rädern tragen.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrektureinrichtung (34, 38) Mittel aufweist, um
die Abweichung des Nullpunktes des Beschleunigungssensors
gegenüber dem vorgegebenen Wert zu bestimmen, wenn das
Fahrzeug sich so bewegt, daß der Fahrzeugkörper im
wesentlichen eben liegt.
4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrektureinrichtung folgendes aufweist:
- - einen Geschwindigkeitssensor (38) zur Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs;
- - einen Höhensensor (34 F, 34 R) zur Bestimmung der Differenz der Bodenfreiheit zwischen den rechten und linken Seiten des Fahrzeugkörpers;
- - eine den ausgeglichenen Zustand bestimmende Einrichtung, die auf den Geschwindigkeitssensor (38) und den Höhensensor (34 F, 34 R) anspricht, um festzustellen, ob der Fahrzeugkörper ausgeglichen oder eben liegt, wenn das Fahrzeug mit einer höheren Geschwindigkeit als einer vorgegebenen Geschwindigkeit fährt;
- - eine Einrichtung zur Ermittlung des Mittelwertes des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors (39) über eine vorgegebene Zeitspanne, wenn die Ausgleichsbestimmungseinrichtung feststellt, daß der Fahrzeugkörper eben liegt;
- - eine Einrichtung zur Ermittlung der Differenz zwischen dem Mittelwert des Ausgangssignals und dem vorgegebenen Wert des Nullpunktes; und
- - eine Einrichtung zur Kombination der Differenz mit dem Ausgangssignal des Beschleunigungssensors (39), um ein korrigiertes Ausgangssignal zu erhalten.
5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beschleunigungssensors (39) so angeordnet ist, daß
er die Querbeschleunigung des Fahrzeugkörpers mißt, und
daß die Steuereinrichtung (37) die Aufhängungen (FS 1, FS 2,
RS 1, RS 2) so steuert, daß das Wanken des Fahrzeugkörpers
unterdrückt wird.
6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufhängungen Fluidaufhängungen sind, die ausgedehnt
und zusammengezogen werden können, indem man das
Zuführen und/oder Ablassen von Fluid zu ihnen steuert.
7. Steuerung für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs,
gekennzeichnet durch
- - eine Vielzahl von einstellbaren Fluidaufhängungen (FS 1, FS 2, RS 1, RS 2), die sich jeweils ausdehnen oder zusammenziehen lassen, indem man ihnen ein Fluid zuführt bzw. aus ihnen abläßt, wobei jede der Aufhängungen zwischen einem Rad eines Fahrzeugs und einem Körper des Fahrzeugs angeordnet ist und sie den Fahrzeugkörper gegenüber den Rädern tragen;
- - eine Fluidzuführungseinrichtung (19, 20, 24) für die Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids zu den Aufhängungen;
- - einen Beschleunigungssensor (39), der die Querbeschleunigung des Fahrzeugkörpers mißt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, wobei das Ausgangssignal einen Neutralwert oder Nullpunkt hat, der einer Beschleunigung von Null entspricht;
- - einen Geschwindigkeitssensor (38), der die Geschwindigkeit der Bewegung des Fahrzeugs mißt;
- - einen Höhensensor (34 F, 34 R), der die Differenz zwischen den Werten der Bodenfreiheit an den linken und rechten Seiten des Fahrzeugkörpers mißt;
- - eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors (39) hinsichtlich der Drift des Nullpunktes von einem vorgegebenen Wert; und
- - eine Steuereinrichtung (37), die auf den Geschwindigkeitssensor (38), den Höhensensor (34 F, 34 R) und das korrigierte Ausgangssignal von der Korrektureinrichtung anspricht, um den Wankzustand des Fahrzeugkörpers zu berechnen, der durch die Querbeschleunigung des Fahrzeugs hervorgerufen wird, und um die Fluidzuführungseinrichtung so zu steuern, daß das Wanken des Fahrzeugkörpers unterdrückt wird.
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