DE3925102C2

DE3925102C2 - Verfahren zur Einstellung der Dämpfungskraft von Stoßdämpfern

Info

Publication number: DE3925102C2
Application number: DE3925102A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Uchiyama; Masayuki Kawamoto; Yoriko Inada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2009-07-29
Also published as: US5015007A; CA1324827C; DE3925102A1; JP2946511B2; JPH0238123A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung von Schwingungsdämpfen eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Durch die JP 62 - 168 704 (A) sowie die JP 62 - 11 010 (U) werden solche Verfahren für einen in ein Aufhängesystem eines Fahrzeugs, z. B. eines Kraftfahrzeugs, eingegliederten Schwingungs- oder auch umgangssprachlich Stoßdämpfer offenbart, wonach die Dämpfung des Stoßdämpfers auf ein hohes Niveau geschaltet wird, wenn die Relativverlagerung zwischen einem Rad und dem Fahrzeugaufbau über einen vorbestimmten Grenzwert hinaus sich erhöht hat, wobei der Schwingungsdämpfer im Betriebszustand mit hoher Dämpfungskraft gehalten wird, bis sich die Relativverlagerung auf im wesentlichen Null vermindert bzw. den Nulldurchgang erreicht.

Wenn das mit einem derartigen Dämpfungskraft-Regelsystem ausgestattete Fahrzeug auf einer holprigen, unebenen Straße fährt, so erfolgt das Umschalten der Dämpfung zwischen "weich" und "hart" mit sehr hoher Häufigkeit, wodurch die Standzeit des Stoßdämpfers und des diesem zugeordneten Stellantriebs herabgesetzt werden.

Im Hinblick auf dieses Problem wurde in Betracht gezogen, den Stoßdämpfer im Betriebszustand mit hoher Dämpfungskraft für eine vorgegebene Zeitdauer zu halten, wenn die Relativverlagerung zwischen dem Rad und dem Fahrzeugaufbau sich über einen bestimmten Wert hinaus vergrößert hat. Wenn die Dauer für ein Halten des Stoßdämpfers im Betriebszustand "hart" vorbestimmt ist, so wird es jedoch geschehen, daß der Stoßdämpfer auf einer weniger unebenen Straße für eine zu lange Zeitdauer bei der hohen Dämpfungskraft betrieben wird, wodurch unnötigerweise der Fahrkomfort vermindert wird, während auf einer Straße mit stärkeren Unebenheiten der Stoßdämpfer für eine zu kurze Zeitspanne in der "harten" Einstellung betrieben wird, um die Stabilität im Manövrieren des Fahrzeugs zu gewährleisten.

Mit Blick auf die obigen Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Dämpfungskraft-Regeleinrichtung für einen Stoßdämpfer zu schaffen, die derart verbessert ist, daß ein hoher Fahrkomfort und eine hohe Stabilität des Fahrzeugs erlangt werden, ohne die Standzeit des Stoßdämpfers sowie des diesem zugeordneten Stellantriebs zu vermindern.

Die obige Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Signal einer die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelnden Einrichtung verwertet werden, wobei die festgesetzte Zeitdauer für eine Einstellung des Stoßdämpfers auf "hart" in Übereinstimmung mit der erfaßten Fahrgeschwindigkeit derart verändert werden kann, daß sie mit einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit verlängert wird.

Je größer der Fahrzeug- Höhenunterschied durch die Auslenkung zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugrad ist, desto größer ist auch die wegzudämpfende Menge an Schwingungsenergie. Die Zeitdauer der harten Einstellung der Dämpfung wird erfindungsgemäß entsprechend gewählt.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit Stoß dämpfern im Aufhängesystem und Stellantrieben, die deren Dämpfungskraft regeln, sowie mit einer Vorrichtung zur Re gelung der Dämpfungskraft gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockbild eines elektrischen Regelsystems in der Däm pfungskraft-Regelvorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 einen Flußplan des Regelvorgangs einer Ausführungs form des Dämpfungskraft-Regelsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Kurvenbild zur Beziehung zwischen der maximalen Amplitude der Verlagerung zwischen dem Fahrzeugrad und -aufbau, die einen vorbestimmten Grenzwert über steigt, und der Zeitdauer zur Einstellung des Stoß dämpfers auf den Betrieb mit hoher Dämpfungskraft gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Flußplan;

Fig. 5, 6 und 7 Diagramme zu Beispielen des Ablaufs der Dämpfungsregelung gemäß dem Flußplan von Fig. 3;

Fig. 8 ein zu Fig. 4 gleichartiges Kurvenbild, das eine Ab wandlung der Beziehung zwischen den beiden Veränder lichen darstellt.

Gemäß Fig. 1 wird ein Fahrzeugaufbau 10 von einem linken Vorderrad 12, einem rechten Vorderrad 14, einem linken Hin terrad 16 und einem rechten Hinterrad 18 getragen. Aufhänge systeme für die Räder 12, 14, 16 und 18 enthalten jeweils Stoßdämpfer 20, 22, 24 und 26, wobei diesen Stoßdämpfern jeweils Stellantriebe 28, 30, 32 und 34 zugeordnet sind, um die Stoßdämpfer zwischen einem ersten Zustand, in dem eine niedrige Dämpfungskraft geboten wird, und einem zwei ten Zustand, in dem eine hohe Dämpfungskraft geboten wird, umzuschalten.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Fahrzeughöhe, d.h. die Relativverlagerung zwischen dem Rad und dem Auf bau des Fahrzeugs, an einem vorderen Fahrzeugteil durch einen Fahrzeug-Niveaufühler 36, der in das Aufhängesystem für das rechte Vorderrad 14 eingegliedert ist, erfaßt. Die Fahrzeughöhe an einem hinteren Fahrzeugteil wird durch einen in das Aufhängesystem für das linke Hinterrad 16 ein bezogenen Fahrzeug-Niveaufühler 38 ermittelt. Ferner kann, wie es für eine noch zu beschreibende Ausführungsform er forderlich ist, ein die Fahrgeschwindigkeit ermittelnder Fahrgeschwindigkeitsfühler 40 vorgesehen sein. Diese Fühler liefern an ein elektrisches Steuergerät 42 Ausgangssignale, wobei dieses Steuergerät 42 die Stellantriebe 28, 30, 32 und 34 auf der Grundlage der von den Fühlern empfangenen Signale steuert.

Wie die Fig. 2 zeigt, umfaßt das elektrische Steuergerät 42 einen elektrischen Mikrocomputer 44 von in der einschlä gigen Technik bekanntem Aufbau, der mit einer Zentraleinheit (ZE) 46, einem ROM 48, einem RAM 50, einem Eingabekanal 52, einem Ausgabekanal 54 und einem diese Bauelemente unterein ander verbindenden gemeinsamen Datenbus 56 ausgestattet ist.

Wenn der Fahrgeschwindigkeitsfühler 40 vorgesehen wird, so gibt er ein die Fahrgeschwindigkeit V kennzeichnendes Signal an den Eingabekanal 52 ab. Die Fahrzeug-Niveaufühler 36 und 38 liefern die vordere Fahrzeughöhe Hf und die hintere Fahr zeughöhe Hr wiedergebende Signale über jeweilige Filter 58 und 60 zum Eingabekanal 52. Diese Filter entfernen hoch frequente Komponenten, z.B. größer als 1-2 Hz, die Reso nanzfrequenzen des Fahrzeugaufbaus sind, und eine Gleichstrom komponente, die der statischen Belastung am Fahrzeug ent spricht, welche mit der Anzahl der Passagiere veränderlich ist, aus den dem Eingangskanal 52 zugeführten Signalen. Der ROM 48 speichert ein Programm zur Durchführung eines Steuervorgangs, wie es z.B. im Flußplan von Fig. 3 gezeigt ist, und eine Map (Datentafel) für eine Beziehung zwischen Veränderlichen, wie sie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist. Die ZE 46 führt unter Unterstützung durch den ROM 48 und RAM 50 einen Rechenvorgang auf der Grundlage der durch den Eingabekanal 52 zugeführten Daten aus, um dem Ausgabe kanal 54 Steuersignale zuzuführen.

Im folgenden wird ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Regelung der Dämpfungskraft für einen Stoßdämpfer gemäß der Erfindung anhand von Betriebsvorgängen in Übereinstimmung mit einem Flußplan, der von dem erfindungsgemäßen System durchgeführte Regelvorgänge zeigt, erläutert. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Beschreibung sowie der bild lichen Darstellung wird im folgenden die Erfindung lediglich mit Bezug auf die Stoßdämpfer für die Vorderradaufhängung beschrieben. Es ist jedoch klar, daß dieselbe oder eine gleichartige Regelung auch auf die Stoßdämpfer in der Hin terradaufhängung entsprechend einer geeignet abgewandelten Wiederholungsfolge zwischen diesen angewendet werden kann. Es ist deshalb darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf eine Vorrichtung zur Dämpfungskraftregelung von Stoßdämp fern im frontseitigen Aufhängesystem eines Fahrzeugs begrenzt ist. Aus den gleichen Gründen der Einfachheit und Klarheit wird angenommen, daß dieselbe Dämpfungskraftregelung den Stoßdämpfern 20 und 22 für das linke sowie rechte Vorder rad 12 bzw. 14 auf der Grundlage des Ausgangssignals vom vorderen Fahrzeug-Niveaufühler 36 vermittelt wird.

Im Flußplan von Fig. 3 wird im Schritt 1 die Fahrzeughöhe Hf am vorderen Aufhängesystem vom vorderen Fahrzeug-Niveau fühler 36 eingelesen, worauf der Prozeß zum Schritt 2 über geht. Im Schritt 2 wird die Differenz der Fahrzeughöhe Hf zu einer Standard-Fahrzeughöhe HF₀ als ΔHf=Hf-Hf₀ be rechnet, worauf der Prozeß zum Schritt 3 übergeht, in wel chem geprüft wird, ob ein Flag Ft auf 1 gesetzt ist oder nicht. Lautet die Antwort NEIN, so geht der Prozeß zum Schritt 4 über.

Im Schritt 4 wird geprüft, ob der absolute Wert von ΔHf gleich einem oder größer als ein Grenzwert a ist, und wenn die Antwort JA lautet, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 5, in welchem geprüft wird, ob ein Zeitgeber für T₁ an ist oder nicht. Im negativen Fall geht der Prozeß zum Schritt 6, in dem geprüft wird, ob ein Zeitgeber für T₀ an ist. Lau tet die Antwort NEIN, so wird zum Schritt 7 übergegangen und der Zeitgeber für T₀ gestartet, worauf der Prozeß zum Schritt 8 weitergeht.

Lautet dagegen im Schritt 5 die Antwort JA, so geht der Pro zeß unter Umgehung der Schritte 6 und 7 zum Schritt 8 über. Lautet die Antwort im Schritt 6 JA, so erfolgt ebenfalls ein Übergang zum Schritt 8 unter Umgehung des Schritts 7.

Im Schritt 8 wird geprüft, ob der im Schritt 2 des gegenwärtigen Prozeßablaufs berechnete Wert des Fahrzeug-Höhenunterschiedes, d.h. ΔHf_n, gleich einem oder kleiner ist als ein im Schritt 2 des Ablaufprozesses, der dem gegenwärtigen Ablaufprozeß unmittelbar vorausgegan gen ist, berechneter absoluter Wert des Fahrzeug-Höhenunter schiedes, d.h. ΔHf_n-1. Lautet die Antwort im Schritt 8 JA, so bedeutet das, daß der Fahrzeug-Höhenunterschied einen maximalen Veränderungspunkt oder einen Spitzenpunkt eines Veränderungswerts des Fahrzeug-Höhenunterschiedes erreicht hat. Dann geht der Prozeß zum Schritt 9 über, in welchem eine Zeitdauer T₁ zur Einstellung des Stoßdämpfers auf den Betrieb mit hoher Dämpfungskraft aus einer Map, die in Fig. 4 gezeigt ist, entsprechend dem Maximal- oder Spitzenamplitu denwert A des Fahrzeug-Höhenunterschiedes ΔHf (Fig. 5-7) erhalten wird. Wie die Fig. 4 zeigt, wird die Zeitdauer T₁ mit einem Anstieg des Maximalwerts A verlängert. Der Wert a ist im ROM 48 gespeichert. Dann geht der Prozeß zum Schritt 10 weiter, in dem das Flag Ft auf 1 gesetzt wird, worauf ein Übergang zum Schritt 11 erfolgt.

Lautet dagegen im Schritt 8 die Antwort NEIN, so geht der Prozeß unter Umgehung der Schritte 9 und 10 zum Schritt 11 über.

Im Schritt 11 wird geprüft, ob eine vorbestimmte Zeitdauer T₀ verstrichen ist oder nicht. Da der Zeitgeber für T₀ im Schritt 7 ausgelöst wird, wird im Schritt 11 geprüft, ob die vorbestimmte Zeitdauer T₀ von dem Zeitpunkt, da der Fahrzeug-Höhenunterschied den Grenzwert a überschritten hat, verstrichen ist. Lautet die Antwort im Schritt 11 JA, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 12, in welchem der Zeit geber für T₀ angehalten wird, worauf der Prozeß zum Schritt 13 übergeht, in dem der Zeitgeber für T₁ gestartet wird. Hierauf erfolgt ein Übergang zum Schritt 14, in welchem be stimmt wird, daß der Stoßdämpfer auf den Betrieb mit hoher Dämpfungskraft eingestellt wird.

Wenn im Schritt 4 die Antwort NEIN lautet, d.h., wenn der absolute Wert des im Schritt 2 des gegenwärtigen Ablaufpro zesses berechnete absolute Wert des Fahrzeug-Höhenunter schiedes nicht größer als der Grenzwert a ist, so wird zum Schritt 15 übergegangen, in dem geprüft wird, ob der im Schritt 2 im Prozeßablauf, der dem gegenwärtigen, durch den Flußplan durchgeführten Ablauf soeben vorausgegangen ist, berechnete absolute Wert des Fahrzeug-Höhenunterschiedes, d.h. ΔHf_n-1, gleich dem oder größer als der Grenzwert a ist. Lautet die Antwort NEIN, so wird zum Schritt 16 überge gangen und geprüft, ob der Zeitgeber für T₁ an ist. Lautet hier die Antwort JA, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 17, in dem geprüft wird, ob die durch den Zeitgeber für T₁ gezählte Zeit die Zeit T₁ ist. Lautet die Antwort JA, so geht der Prozeß zum Schritt 18, in dem das Flag Ft auf 0 zurückgesetzt wird, worauf der Zeitgeber für T₁ gestoppt wird.

Wenn im Schritt 15 die Antwort JA lautet, so geht der Pro zeß zum Schritt 20 weiter, in dem geprüft wird, ob der Zeit geber für T₀ angeschaltet ist. Lautet die Antwort JA, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 9, während bei der Antwort NEIN der Prozeß zum Schritt 21 weitergeht, zu welchem Schritt auch übergegangen wird, wenn im Schritt 16 die Ant wort NEIN ist.

Lautet dagegen im Schritt 3 die Antwort JA, so geht der Pro zeß zum Schritt 23 über, in dem geprüft wird, ob der Zeit geber für T₁ an ist. Im positiven Fall erfolgt ein Übergang zum Schritt 17, im negativen Fall wird zum Schritt 11 über gegangen. Lautet im Schritt 17 die Antwort NEIN, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 14.

Im Schritt 21 wird bestimmt, daß der Stoßdämpfer auf den Betrieb mit niedriger Dämpfungskraft eingestellt wird.

Nach dem Schritt 14 oder dem Schritt 21 geht der Prozeß zum Schritt 23 weiter, wobei das elektrische Steuergerät 42 die Stellantriebe 28 und 30 durch die Treiberkreise 62 und 64 betätigt, um den Stoßdämpfer entweder auf den Betrieb mit hoher oder mit niedriger Dämpfungskraft einzustellen, was davon abhängt, ob im Schritt 14 auf den Betrieb mit der ho hen Dämpfungskraft oder im Schritt 21 auf den Betrieb mit der niedrigen Dämpfungskraft entschieden wurde. Anschließend geht der Prozeß zurück, um den Ablauf zu wiederholen.

Die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Dämpfungskraft erlangte Regelgenauigkeit ist in Fig. 5-7 mit Bezug auf drei unterschiedliche Beispiele gezeigt. Wenn bei dem Beispiel von Fig. 5 der Fahrzeug-Höhenunterschied ΔHf den oberen Grenzwert a überschritten hat, wird der Zeitgeber für T₀ gestartet. Der Wert des Fahrzeug-Höhenunter schiedes ist von mittlerer Größe, weshalb die Stelle des Maximalwerts A des Fahrzeug-Höhenunterschiedes auftritt, bevor die Zeitdauer T₀ abläuft. Deshalb wird der Stoßdämp fer auf den Betrieb mit hoher Dämpfungskraft umgeschaltet, nachdem der Fahrzeug-Höhenunterschied seinen Maximalwert erreicht hat. Der Stoßdämpfer wird dann kontinuierlich für die Zeitdauer von T₁ von mittlerer Länge, wie gemäß der Map von Fig. 4 bestimmt ist, betrieben.

Ist der Wert in der Änderung der Fahrzeughöhe relativ groß, wie die Fig. 6 zeigt, so läuft die Zeitdauer T₀ ab, bevor der Fahrzeug-Höhenunterschied seinen Maximalwert A erreicht, weshalb der Stoßdämpfer auf den Betrieb mit hoher Dämpfungs kraft umgeschaltet wird, bevor der Fahrzeug-Höhenunterschied seinen Maximalwert erreicht, worauf der Stoßdämpfer kontinu ierlich für die Zeitdauer T₁, welche gemäß der Map von Fig. 4 als relativ lang bestimmt ist, betrieben wird.

Ist dagegen der Wert des Fahrzeug-Höhenunterschiedes relativ klein, wie die Fig. 7 zeigt, so läuft die Zeitdauer T₀ im wesentlichen ab, nachdem die Änderung in der Fahrzeughöhe ihren Maximalwert erreicht hat, worauf der Stoßdämpfer auf den Betrieb mit hoher Dämpfungskraft umgeschaltet wird. Der Stoßdämpfer wird dann mit der hohen Dämpfungskraft für die Zeitdauer T₁, die jedoch relativ kurz ist, betrieben. In Fig. 5-7 zeigen die gestrichelt dargestellten Leistungs kurven die Änderungen im Fahrzeug-Höhenunterschied, die auf treten würden, wenn der Stoßdämpfer auf den Betrieb mit nie driger Dämpfungskraft gehalten worden wäre.

Die Zeitdauer T₁, um den Stoßdämpfer auf dem Betrieb mit hoher Dämpfungskraft zu halten, kann mit Bezug auf den Maxi malwert A des Fahrzeug-Höhenunterschiedes wie auch auf die Fahrgeschwindigkeit gemäß der in Fig. 8 gezeigten Map be stimmt werden. Gemäß dieser Map wird die Zeitdauer T₁ für denselben Maximalwert A des Fahrzeug-Höhenunterschiedes ver längert, wenn die Fahrgeschwindigkeit von V₁ nach V₂ und weiter von V₂ nach V₃ ansteigt. Durch diese Anordnung ist es möglich, eine gute Stabilität bei einem Manövrieren mit hoher Fahrgeschwindigkeit zu gewährleisten, ohne die schwingungsdämpfende Charakteristik bei einem Fahren mit niedriger Geschwindigkeit zu verschlechtern.

Claims

1. Verfahren zur Einstellung der Dämpfungskraft von Schwingungsdämpfern, die zwischen Rad und Aufbau eines Fahrzeuges, z. B. eines Kraftfahrzeuges, angeordnet und zwischen harter und weicher Einstellung, d. h. zwischen hoher und niedriger Dämpfung jeweils wählbar einstellbar sind, mit einem Sensor, der eine Auslenkung (ΔH_f) zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugrad ermittelt, und mit einer Schwingungsdämpfer- Steuereinrichtung, die den Schwingungsdämpfer zwischen harter und weicher Dämpfung umsteuert, wobei diese Steuereinrichtung den in der weichen Einstellung befindlichen Schwingungsdämpfer auf hart einstellt und für eine gewisse Zeitdauer auf der harten Einstellung hält, wenn eine Amplitude (A) der Auslenkung (ΔH_f) einen vorgegebenen Grenzwert (a) überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) dann, wenn die Auslenkung (ΔH_f) erstmals den Grenzwert (a) überschreitet, den Dämpfer für eine Zeitdauer (T₁) in die harte Einstelllung bringt, die mit der Größe der Amplitude dieser Auslenkung (ΔH_f) zunimmt, und die für eine den Grenzwert (a) erreichende Amplitude (A) einen Grundwert hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (20; 22; 24; 26) erst nach Verstreichen einer festgesetzten Verzögerungszeitdauer (T₀) von einem Zeitpunkt, da der Fahrzeug-Höhenunterschied (ΔH_f) den bestimmten Grenzwert (a) überschritten hat, von der weichen Einstellung der Dämpfungskraft auf die harte Einstellung umgeschaltet wird (Fig. 5 bis 7).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Sensor (40) zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (T₁) für eine Einstellung des Schwingungsdämpfers (20; 22; 24; 26) auf hart in Übereinstimmung mit der von dem Sensor (40) erfaßten Fahrgeschwindigkeit (v) verändert wird derart, daß sie mit einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit verlängert wird (Fig. 8).