DE4101405A1 - Aufhaengevorrichtung fuer die antriebseinheit eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängevorrichtung für die Antriebseinheit ei­ nes Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In JP-60-104 828 A wird eine Motoraufhängung mit einem als Feder wirken­ den elastomeren Bauteil beschrieben, das eine Haupt-Arbeitskammer mit einem entsprechend der Verformung des Bauteils veränderlichen Volumen bildet. Die Haupt-Arbeitskammer steht über einen Drosselkanal mit einer Hilfskammer mit veränderlichen Volumen in Verbindung. Die Haupt- und Hilfskammern sind mit einer elektrorheopektischen Flüssigkeit (ERF) ge­ füllt, und der Drosselkanal ist mit Elektroden ausgekleidet, mit denen die Viskosität der darin enthaltenen ERF steuerbar ist.

Eine ähnliche Anordnung wird in US 49 28 035 A beschrieben. Bei dieser Anordnung werden relativ lange Drosselkanäle zwischen der Arbeitskammer und einer Ausdehnungskammer angestrebt, in denen Volumenelemente der ERF in Abwesenheit von Spannungen an den darin angeordneten Elektroden und als Reaktion auf Schwingungen, wie sie während des Leerlaufs des Mo­ tors erzeugt werden, zur Resonanz gebracht werden können. Die Maßnah­ me gestattet es, die dynamische Federkonstante der Aufhängung derart zu verringern, daß die Übertragung von Schwingungen von der Antriebseinheit zum Fahrzeugrahmen weitgehend unterdrückt wird. Durch selektives Anle­ gen einer Spannung an die Elektroden, die in den oben erwähnten langen Drosselkanälen angeordnet sind, ist es möglich, die dynamische Federkon­ stante der Aufhängung so zu verändern, daß unterschiedliche Schwingungs­ frequenzen gedämpft werden können.

Die oben beschriebenen Einrichtungen haben sich zwar als relativ wirksam erwiesen, doch ist eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs zwangsläufig an mehreren Lagerstellen aufgehängt, und es ist nicht immer möglich, die Über­ tragung von Motorschwingungen auf den Fahrzeugrahmen wirksam zu unter­ drücken, indem man einfach die dynamische Federkonstante entsprechend einem Parameter verändert, der die Frequenz der vom Motor erzeugten Schwingung angibt. Einige der Lagerstellen für den Motor sind Rollbewegun­ gen des Motors ausgesetzt, während andere verschiedene Formen von Schwingungsbewegungen ausgesetzt sind. Somit ist jede der Lagerstellen, die zur Aufhängung der Antriebseinheit am Rahmen des Fahrzeugs eingesetzt werden, unterschiedlichen Schwingungsbedingungen ausgesetzt. Die Schwin­ gung an irgendeinem gegebenen Punkt des Fahrzeugrahmens ist somit in der Regel das Ergebnis einer Überlagerung von mehreren verschiedenen "Schwingungsvektoren", von denen jeder seinen Ursprung in einer anderen Lagerstelle hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motoraufhängung mit verbes­ serten Schwingungsdämpfungseigenschaften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die Erfindung wird ein Steuersystem für eine Motoraufhängung ge­ schaffen, die elektrisch steuerbare Lagerstellen für den Motor (einschließlich solcher mit ERF) aufweist, und das Steuersystem überwacht die Schwingung an ausgewählten Meßpunkten und bestimmt die Steuersignale, die an die elektrisch steuerbare Buchse oder Buchsen angelegt werden, an Hand einer Analyse der verschiedenen Schwingungsvektoren, die sich an den Meßpunkt additiv überlagern.

Dies läßt sich erfindungsgemäß durch eine Anordnung erreichen, bei der ein Schwingungssensor an einem Meßpunkt am Bodenblech des Fahrzeugs in der Nähe des Fahrersitzes angebracht ist. Dieser Sensor wird in Kombination mit einem Sensor an einer elektrisch steuerbaren Lagerstelle für den Motor dazu eingesetzt, die Größe und Orientierung eines Schwingungsvektors zu bestim­ men, der den Meßpunkt erreicht und sich dort mit anderen Schwingungs­ vektoren in einer Weise überlagert, die zur Erzeugung der Schwingung am Meßpunkt führt. Die Erzeugung eines Lagerstellen-Steuersignals wird in der Weise gesteuert, daß der Schwingungsvektor modifiziert und die Schwingung an dem Meßpunkt unterdrückt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung des Grundprinzips der erfin­ dungsgemäßen Motoraufhängung;

Fig. 2 ein Diagramm einer Anordnung gemäß einem ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine elektrisch steuerbare Buchse, die eine Lagerstelle für den Motor bildet;

Fig. 4 ein Diagramm der Arbeitskennlinien der dynamischen Federkonstanten und Dämpfungswirkung bei einer Lager­ stelle gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Steuerung der Vorrichtung nach dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 bis 10 Flußdiagramme von Steuerprogramme gemäß einem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel der Er­ findung;

Fig. 11 ein Diagramm von Vektoren, die Gegenstand der Steue­ rung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Phasenbeziehung zwi­ schen der Spannung eines Steuersignals und der dynami­ schen Federkonstanten; und

Fig. 13 ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des vierten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 2 ist schematisch ein Aufbau eines Kraftfahrzeugs gezeigt, bei dem die verschiedenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Motorauf­ hängung anwendbar sind. Im einzelnen zeigt Fig. 2 einen Fahrzeugrahmen 1, einen Fahrersitz 2, einen vorderen Beifahrersitz 3, eine Rückband 4, einen Motorraum 5, einen Motor 6 und ein automatisches Getriebe 7, das mit dem Motor über einen Drehmomentwandler oder dergleichen verbunden ist.

Der Motor und das Getriebe sind miteinander verbunden und bilden zusam­ men eine Antriebseinheit 8, die mit Lagerstellen 10, 10a, 10b an dem Rahmen 1 aufgehängt ist. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nur die Lagerstelle 10 elektrisch steuerbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Lagerstelle 10 den in Fig. 3 gezeigten Aufbau. Sie umfaßt eine hohe innere Welle 12, einen rohrförmigen äußeren Körper 14 und einen elastome­ ren Körper 16, der an die innere Welle 12 anvulkanisiert und derart zwi­ schen den inneren und äußeren Teilen 12, 14 angeordnet ist, daß er als Fe­ der oder Stoßdämpfer zwischen diesen Teilen wirkt.

Die innere Welle 12 ist zur Verbindung mit dem Fahrzeugrahmen 1 oder der Antriebseinheit 8 vorgesehen, und das äußere Teil 14 ist zur Verbindung mit der jeweils anderen der beiden Baugruppen 1, 8 des Fahrzeugs über eine ge­ eignete Halterung vorgesehen.

Der elastomere Körper 16 ist mit Hohlräumen versehen und bildet eine Haupt-Arbeitskammer 18 unterhalb der inneren Welle 12, eine Hilfskammer 24 und eine Luftkammer 20. Durch eine flexible Membran 22 sind die Luft­ kammer 20 und die Hilfskammer 24 hermetisch voneinander getrennt.

Ein ringförmiger Abstandshalter 26 ist so zwischen den inneren und äußeren Teilen 12, 14 angeordnet, daß er Elektroden-Drosselanordnungen 28 und 30 bildet. Die Drosselanordnung weisen zwei bogenförmige Kanäle 28a, 30a von im wesentlichen gleicher Länge und zwei Paare von Elektrodenplatten 32a, 32b und 34a, 34b auf.

Eine Hochspannungsquelle 38 ist elektrisch mit den oben genannten Elek­ trodenplatten verbunden. Die Hochspannungsquelle 38 wird durch eine Steu­ erschaltung 36 gesteuert, die Eingangssignale von einem Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensor, einem Motordrehzahlsensor und einem Bodenbeschleuni­ gungssensor erhält.

Die Abmessungen der Drosselkanäle 28a und 30a sind so gewählt, daß die Masse der in ihnen enthaltenen Flüssigkeit auf einen Wert eingestellt ist, bei dem sich in Verbindung mit den Ausdehnungseigenschaften der Haupt-Ar­ beitskammer 20 eine Resonanzschwingung der Flüssigkeit in den Dros­ selkanälen ergibt, wenn die erste Oberschwingung der auf die Lagerstelle wirkenden Schwingung im Bereich von 20 bis 30 Hz liegt (diese Schwin­ gungsfrequenz wird erzeugt, wenn eine Vierzylinder- oder Achtzylinder- Brennkraftmaschine eine Leerlaufdrehzahl von 600 bis 900 min^-1 aufweist).

Die Kurve A in Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der dynamischen Feder­ konstanten und der Frequenz, die sich bei der oben beschriebenen Lagerstel­ le ergibt, wenn die in dem elastomeren Körper enthaltene elektrorheopekti­ sche Flüssigkeit eine niedrige Viskosität aufweist (d. h., Spannung aus). Die Kurve B zeigt dagegen die gleiche Kennlinie für den Fall, daß eine Spannung an den Elektroden in den Drosselkanälen anliegt und die Viskosität der ERF auf einen sehr hohen Wert erhöht ist (Spannung ein). Die Kurve A′ gibt die Phasenbeziehung der Schwingungsübertragung für den Fall an, daß keine Spannung an den Elektrodenplatten anliegt, und die Kurve B′ gibt die Pha­ senbeziehung für den Fall an, daß eine hohe Spannung anliegt.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Punkt in der Nähe des Fahrersitzes 2 als der Ort gewählt worden, an dem die von der Antriebs­ einheit 8 übertragene Schwingung ausgewertet wird. Ein Beschleunigungs­ messer 50 ist in dieser Position auf dem Bodenblech des Fahrzeugs montiert und dient zur Erfassung der Beschleunigung des Bodenbleches und zur Über­ mittlung eines entsprechenden Signals an die Steuereinheit 36. Zusätzlich ist ein Baugruppen-Querbeschleunigungssensor 52 so an der elektrisch steuerba­ ren Lagerstelle 10 montiert, daß er ein die Querbeschleunigung der über­ wachten Baugruppe angebendes Signal an die Steuereinheit 36 meldet.

Die Steuereinheit 36 nimmt außerdem die zuvor erwähnten Daten von den nicht gezeigten Fahrzeuggeschwindigkeits- und Motordrehzahlsensoren auf.

Die Steuereinheit 36 enthält einen Analog/Digital-Wandler 54, einen Übertra­ gungsfunktions-Bestimmungsblock 56 und einen Steuersignal-Bestimmungs­ block 58. Die beiden letztgenannten Blöcke sind in der Zeichnung lediglich zur Verdeutlichung als getrennte Blöcke dargestellt und werden in der Praxis durch einen Mikroprozessor gebildet.

Die Ausgangssignale der Beschleunigungsmesser 50, 52 werden gelesen, und auf der Grundlage dieser Daten wird der Vektor der Schwingungskomponen­ te bestimmt, die über die Lagerstelle 10 zu dem Auswertungspunkt übertra­ gen wird.

Wenn beispielsweise das Ausgangssignal des Baugruppen-Querbeschleuni­ gungssensors 52 eine Schwingung mit der Phase δ1 und der Amplitude x an­ zeigt, das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers 50 die Phase δ3 und die Beschleunigung g angibt und die Eingangsschwingung über die Lagerstelle 10 übertragen wird, die eine Schwingungscharakteristik mit Phase δ2 und Last F aufweist, so ist es möglich, den Vektor der Schwingung zu ermitteln, die zum Auswertungspunkt übertragen wird.

In Fig. 5 ist der oben genannte Vektor mit RH bezeichnet, da die Lagerstel­ le 10 rechts vom Beschleunigungsmesser 50 angeordnet ist, und der Winkel des Vektors ist durch den Phasenwinkel δ3 gegeben, während die Länge des­ selben entsprechend dem Wert g bestimmt ist.

Zu dem Auswertungspunkt wird außerdem von der Lagerstelle 10a, die vorn links von der Antriebseinheit 8 angeordnet ist, eine Schwingung mit einem Vektor LH und von der hinten links von der Antriebseinheit angeordneten Lagerstelle 10b eine Schwingung mit dem Vektor Rr übertragen. Die Größen der beiden letztgenannten Vektoren können an Hand empirischer Daten be­ stimmt werden.

Die Schwingung, die eine auf dem Fahrersitz sitzende Person spürt, ergibt sich somit aus der Resultierenden F1, die man durch Addition der oben ge­ nannten Vektoren RH, LH undRr erhält.

Durch Steuerung des Pegels des Signals, das der Lagerstelle 10 zugeführt wird, ist es möglich, die Viskosität der ERF in den Drosselkanälen 28a und 30a und somit die dynamische Federkonstante der Lagerstelle 10 zu variie­ ren. Dies ermöglicht es, die Größe des Vektors RH und damit auch die Größe der Resultierenden F1 zu steuern.

Indem man eine Spannung an die Elektrodenplatten der Lagerstelle 10 an­ legt und die an der Lagerstelle 10 gemessene Beschleunigung (GRH) sowie die am Auswertungspunkt gemessene Beschleunigung (GFR) in der Steuer­ einheit 36 einer Frequenzanalyse mit Hilfe der schnellen Fourier-Transfor­ mation (FFT = Fast Fourier Transform) unterzieht, ist es möglich, an Hand der Motordrehzahl die Schwingungsbeschleunigungskomponente der ersten Oberschwingung der Motordrehzahl, die zu Problemen im Leerlauf führt, und die Phase der Schwingung zu bestimmen, indem man eine Schwingung als Bezugsschwingung nimmt.

Der Beschleunigungswert an der Motoraufhängung wird in einen Auslen­ kungswert umgewandelt und ergibt so einen Auslenkungsvektor XRH.

Wenn die dynamische Federkonstante mit angelegter Spannung an den Elek­ trodenplatten den Wert KRH hat, ist daher die auf den Fahrzeugrahmen aus­ geübte Kraft gegeben durch XRH · KRH, und wenn die Übertragungsfunktion des Fahrzeugrahmens zwischen dem Angriffspunkt der Kraft XRH · KRH und dem Auswertungspunkt gegeben ist durch HRH-RH, so kann die Schwin­ gungsbeschleunigung GFR des Fahrzeugbodens in der Nähe des Fahrersitzes wie folgt ausgedrückt werden:

GFR = XRH · KR · HRH-RH + GWO, RH (1)

Wenn keine Spannung an den Elektrodenplatten anliegt, bleiben die Vekto­ ren mit Ausnahme desjenigen für die Lagerstelle unverändert, und es ergibt sich die Beziehung:

G′FR=X′RH · K′RH · HRH-RH+GWO, RH (2)

Wenn die dynamischen Federkonstanten der Lagerstelle bei eingeschalteter und ausgeschalteter Spannung empirisch ermittelt sind, lassen sich die Un­ bekannten HRH-RH und GWO, RH in Gleichungen (1) und (2) bestimmen.

Der Beschleunigungsvektor GFR, RH, der sich aus der über die Lagerstelle 10 übertragenen Schwingung ergibt und eine der Schwingungen bildet, die den Fahrzeugboden in der Nähe des Fahrersitzes im Leerlauf (bei ausgeschalteter Spannung) erreichen, ist folglich gegeben durch:

GFR, RH = X′RH · HRH-RH (3)

Wenn man die Übertragungsfunktion zwischen der Lagerstelle 10 und dem Fahrzeugboden in der Nähe des Fahrersitzes unter Verwendung der Schwin­ gungsbeschleunigungen bei eingeschalteter Spannung und ausgeschalteter Spannung ermittelt, ist es daher möglich, den Schwingungsvektor zu bestim­ men, der aus der über die Lagerstelle auf den Fahrzeugrahmen übertragenen und zum Boden in der Nähe des Fahrersitzes weitergeleiteten Schwingung resultiert.

Die Steuerung, die insbesondere auf den Leerlaufbereich und den durch "Mo­ torschütteln" gekennzeichneten Schwingungsbereich ausgelegt ist und die dem hier beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zugrunde­ liegt, soll nachfolgend an Hand des Flußdiagramms in Fig. 6 näher erläutert werden.

In Schritt 100 werden die Geschwindigkeitsdaten gelesen und entschieden, ob das Fahrzeug in Bewegung ist oder stillsteht, und somit, ob die Leerlauf­ steuerung oder die Steuerung zur Unterdrückung von Motorschütteln erfor­ derlich ist. Wenn das Fahrzeug stillsteht (S=0) und somit die Leerlaufsteue­ rung erforderlich ist, wird anschließend der Schritt 101 ausgeführt. Dort wird die an die Elektrodenplatten der Lagerstelle 10 angelegte Spannung gleich Null gesetzt (V1=0V (AUS)). Anschließend werden in Schritt 102 die durch den Beschleunigungsmesser 50 gemessene Beschleunigung am Aus­ wertungspunkt und die Motordrehzahl und als Werte G1 bzw. R1 ge­ speichert.

In Schritten 103 und 104 wird die an die Elektrodenplatten angelegte Span­ nung schrittweise in Intervallen ΔV erhöht und mit einem vorgegebenen Ma­ ximalwert Vmax verglichen. Wenn der augenblickliche Wert von V1 kleiner ist als Vmax, wird in Schritt 105 die Beschleunigung G am Auswertungspunkt neu ermittelt und als G2 gespeichert. In Schritt 106 werden die augenblickli­ chen Werte G1 und G2 verglichen. Wenn G1 größer ist als G2, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 107. Dort wird G1 gleich G2 gesetzt, und in Schritt 103 wird anschließend die Spannung weiter erhöht. Wenn jedoch in Schritt 104 festgestellt wird, daß V1 größer oder gleich Vmax ist, verzweigt das Pro­ gramm zu Schritt 110, wo V1=Vmax gesetzt wird.

Wenn in Schritt 108 festgestellt wird, daß G1 kleiner oder gleich G2 ist, wird die an die Elektrodenplatten angelegte Spannung V1 um den Wert ΔV verringert. Danach wird in Schritt 109 die Motordrehzahl als R2 gespeichert. In Schritt 111 werden die Drehzahlen R1 und R2 verglichen. Sofern diese Werte übereinstimmen, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 109. Andernfalls erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 101, wo die an die Elektrodenplatten ange­ legte Spannung auf Null zurückgesetzt wird.

So lange sich der Motor im Leerlauf befindet und das Fahrzeug stillsteht, wird somit die im Fahrzeugboden in der Nähe des Fahrersitzes auftretende Schwingung gemessen und unterdrückt, indem die an den Schwingungs­ dämpfer der Lagerstelle angelegte Spannung optimiert wird.

Da der Schwingungsdämpfer am Befestigungspunkt 10 die in Fig. 4 gezeigte Charakteristik aufweist, führt die oben beschriebene Spannungsregelung zu einer gleichzeitigen Veränderung der dynamischen Federkonstanten und der Dämpfungsstärke (Phase), und die Bedingungen, unter denen die Schwin­ gung von dem Befestigungspunkt 10 zu dem Auswertungspunkt übertragen werden, können verändert werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Länge und den Winkel des Vektors RH gezielt zu beeinflussen. Der in Fig. 5 gezeig­ te Schwingungsvektor RH kann verkürzt werden (Verringerung des Absolut­ betrages), indem die dynamische Federkonstante erhöht wird, wobei sich gleichzeitig die Phase in einem gewissen Ausmaß ändert. Wie aus Fig. 5 her­ vorgeht, nimmt die Resultierende F1 am Auswertungspunkt ein Minimum an, wenn die Länge des Vektors RH auf L2 reduziert wird.

Wenn die dynamische Federkonstante erhöht wird, indem man während des Zustands, in dem die Spannung normalerweise ausgeschaltet ist, eine gesteu­ erte Spannung anlegt, kann somit die Schwingung in der Nähe des Fahrersit­ zes wirksam unterdrückt werden.

Wenn andererseits gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 6 die Steuerung zur Unterdrückung des Motorschüttelns ausgeführt wird, im Anschluß an das Er­ gebnis S≠0 in Schritt 100, so wird in Schritt 120 überprüft, ob die Fahr­ zeuggeschwindigkeit S in dem Geschwindigkeitsbereich zwischen S1 und S2 liegt (S1SS1) oder nicht. Bei einem positiven Ergebnis dieser Abfrage wird in Schritt 121 eine hohe Spannung an die Elektrodenplatten der Dros­ selkanäle 28, 30 angelegt. Hierdurch nimmt die Viskosität der ERF in den Drosselkanälen 28a und 30a einen sehr hohen Wert an, so daß die Dros­ selkanäle im Ergebnis verstopft werden. Hierdurch ergibt sich ein starker Anstieg der dynamischen Federkonstanten, und das Motorschütteln wird weitgehend unterdrückt.

Wenn sich jedoch in Schritt 120 ergibt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit au­ ßerhalb des Bereiches liegt, in dem Motorschütteln häufig auftritt, so wird in Schritt 122 ein Befehl ausgegeben, durch den die Spannung auf Null gesetzt wird. Hierdurch wird die Viskosität der ERF in den Drosselkanälen 28a und 30a auf einen niedrigen Wert verringert, so daß die dynamische Federkon­ stante der Aufhängung abnimmt und die Schwingungen der Antriebseinheit wirksam unterdrückt werden können.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei der Vorrichtung ge­ mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird von einem Beschleunigungsmes­ ser 60 Gebrauch gemacht, der gemäß Fig. 2 in der Nähe des vorderen Bei­ fahrersitzes am Bodenblech des Fahrzeugs installiert ist, so daß dort ein zwei­ ter Auswertungspunkt gebildet wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die von den beiden Beschleunigungs­ messern 50 und 60 erhaltenen Daten in der Steuereinheit 36 dazu verwen­ det, die erhaltenen Ergebnisse zu gewichten, so daß eine weitere Verbesse­ rung der Schwingungsdämpfung in der Nähe des Fahrersitzes 2 ermöglicht wird.

Im folgenden sollen lediglich die Schritte in Fig. 7 näher erläutert werden, die sich von den bereits im Zusammenhang mit Fig. 6 erläuterten Schritten unterscheiden.

Nachdem festgestellt wurde, daß das Fahrzeug stillsteht (Schritt 100) und nachdem die an den Elektrodenplatten anliegende Spannung auf Null einge­ stellt wurde (Schritt 101) wird das Programm mit Schritt 1021 fortgesetzt. In diesem Schritt wird die Beschleunigung des Fahrzeugbodens in der Nähe des Fahrersitzes und in der Nähe des vorderen Beifahrersitzes gemessen und als G1 bzw. G2 gespeichert. Die Motordrehzahl wird ebenfalls gelesen und als R1 gespeichert. Danach wird in Schritt 130 überprüft, ob eine Person auf dem vorderen Beifahrersitz des Fahrzeugs Platz genommen hat oder nicht. Diese Überprüfung kann ausgeführt werden mit Hilfe eines Gewichtssensors, der unter dem Sitz angeordnet ist und auf eine vorgegebene Belastung an­ spricht, durch Überprüfung des Zustands eines Sicherheitsgurtes für den vor­ deren Beifahrersitz oder dergleichen.

Sofern festgestellt wird, daß der vordere Beifahrersitz besetzt ist, werden in Schritt 131 die Daten der Beschleunigungsmesser gewichtet. Beispielsweise erhalten die Daten für den Fahrersitz den Gewichtsfaktor a=2, während die Daten für den vorderen Beifahrersitz den Gewichtsfaktor b=1 erhalten.

Wenn kein Beifahrer auf dem Beifahrersitz festgestellt wird, so wird in Schritt 132 der Gewichtsfaktor (a) für den Fahrersitz auf "1" und der Ge­ wichtsfaktor (b) für den vorderen Beifahrersitz auf "0" eingestellt.

In Schritt 133 wird eine Auswertungsfunktion bestimmt unter Verwendung der Gewichtsfaktoren, die je nach Vorgeschichte entweder in Schritt 131 oder Schritt 132 festgelegt wurden. Die Auswertungsfunktion wird nach fol­ gender Gleichung gebildet:

E1 = aG1 + bG2 (4)

Anschließend wird in Schritt 103 die angelegte Spannung um das Inkrement ΔV erhöht. In Schritt 104 wird überprüft, ob V1<Vmax. Sofern dies der Fall ist, werden in Schritt 1051 die Ausgangssignale der Beschleunigungsmesser erneut gelesen und als G3 und G4 gespeichert.

In Schritt 134 wird eine zweite Auswertungsfunktion gemäß der Gleichung (5) gebildet:

E2 = aG3 = aG4 (5)

In Schritt 135 werden die Werte von E1 und E2 verglichen. Wenn E1E2 ist, wird in Schritt 136 E1=E2 gesetzt, und es erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 103. Wenn jedoch E1<E2 ist, wird in Schritt 108 die angelegte Spannung wieder um das Inkrement ΔV verringert.

Da somit bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Auswertungspunkte verwendet werden, ist es möglich, den Schwingungspegel für beide vorderen Sitze 2, 3 des Fahrzeugs zu verringern. Da weiterhin die Daten vom Beschleunigungs­ messer 60 und vom Beschleunigungsmesser 50 unterschiedlich gewichtet werden, kann die Schwingung am Fahrersitz noch wirksamer unterdrückt werden als bei dem ersten Ausführungsbeispiel.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, mehr als zwei Beschleuni­ gungsmesser vorzusehen und deren drei oder mehr Eingangssignale analog µ der oben beschriebenen Vorgehensweise zu gewichten.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 8A und 8B zeigen in einem Flußdiagramm die Arbeitsweise bei einer Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sämtliche Lagerstellen 10, 10a, 10b, die zur Aufhängung der Antriebseinheit 8 dienen, als elektrisch steuerbare Schwin­ gungsdämpfer ausgebildet und entsprechend gesteuert.

Jede der Lagerstellen 10, 10a und 10 ist mit einem Querbeschleunigungssen­ sor 52, 52a, bzw. 52b ausgerüstet und steht mit der Steuereinheit 36 in Daten­ verbindung, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Jede der Lagerstellen 10, 10a, 10b ist mit einer Hochspannungsquelle 38, 38a bzw. 38b verbunden. Das in Fig. 8A und 8B dargestellte Programm stimmt teilweise mit dem Programmablauf gemäß Fig. 6 und 7 überein, und es sollen im folgenden lediglich die Un­ terschiede erläutert werden.

Wenn der Leerlaufzustand festgestellt wird (S=0 in Schritt 100), so wird ein Schritt 140 ausgeführt, in welchem ein Wert P auf Null gesetzt wird. Dies be­ deutet, daß die Lagerstelle 10 als erste der Steuerung unterzogen wird. Es wird die Vereinbarung getroffen, daß die Bedingung P=0 die Lagerstelle 10 bezeichnet, die auf der rechten Seite RH der Antriebseinheit angeordnet ist, während die Bedingung P=1 die Lagerstelle 10a auf der vorderen linken Seite LH der Antriebseinheit und die Bedingung P=2 die Lagestelle 10b auf der hinteren linken Seite Rr der Antriebseinheit bezeichnet.

Danach werden in Schritt 141 sämtliche Spannungen für die Lagerstellen auf Null gesetzt, und der aktuelle Wert des Parameters P wird überprüft. Je nach dem augenblicklichen Wert der Variablen P verzweigt das Programm zu einem der Schritte 142, 143 und 144, in denen jeweils das Ausgangssignal des betreffenden Querbeschleunigungssensors gelesen wird.

In den Schritten 1021 und 130 bis 133 werden die Ausgangssignale der Sen­ soren 50, 60 gewichtet, und es wird die Auswertungsfunktion E1 bestimmt, wie in Verbindung mit Fig. 7 erläutert wurde.

In Schritt 1031 wird die Spannung VPOSITION, die an dem jeweils ausge­ wählten Aufhängungspunkt RH, RL oder Rr angelegt wird, schrittweise um das Inkrement ΔV erhöht. In Schritt 1041 wird überprüft, ob VPOSITION kleiner ist als der vorgegebene Maximalwert Vmax. Falls dies der Fall ist, wird als nächstes der Schritt 1051 ausgeführt. Andernfalls verzweigt das Pro­ gramm zu Schritt 1001.

Sofern das Programm mit dem Schritt 1051 fortgesetzt wird, werden die Werte G3 und G4 durch Lesen der Ausgangssignale der Beschleunigungsmes­ ser 50 und 60 ermittelt, und in Schritt 134 wird eine zweite Auswertungs­ funktion E2 unter Verwendung der zuvor bestimmten Gewichtsfaktoren a und b gebildet.

In Schritt 135 wird entschieden, ob E1E2 ist oder nicht. Falls E1 kleiner ist als E2, wird in Schritt 1081 der Wert VPOSITION um ΔV verringert, wäh­ rend andernfalls in Schritt 136 der augenblickliche Wert von E1=E2 gesetzt wird.

In Schritt 145 wird entschieden, ob der augenblickliche Positionswert (P) gleich 2 ist oder nicht. Sofern der augenblickliche Programmlauf unter der Bedingung P=0 für die Steuerung der Lagerstelle 10 ausgeführt wird, so wird in Schritt 146 der Wert von P auf 1 erhöht. Wenn der augenblickliche Programmlauf für die zweite Lagerstelle 10b ausgeführt wird und P=1 ist, so wird P auf 2 erhöht. In Schritt 145 wird so bei jedem Durchlauf der Pro­ grammschritte 1011 bis 145 die Steuerung von einer Lagerstelle auf die nächste in der voreingestellten Reihenfolge umgeschaltet. Wenn die Span­ nung für jede Lagerstelle eingestellt worden ist, so werden die Schritte 109 und 111 durchlaufen, in denen die Motordrehzahl gelesen, als R2 gespei­ chert und mit dem zuvor gespeicherten Wert R1 verglichen wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die an den Auswertungspunkten er­ mittelten Schwingungen dazu verwendet, die an die Lagerstellen 10, 10a und 10b angelegten Spannungen eine nach der anderen in einer Weise einzustel­ len, daß die Schwingungsvektoren, die an den Auswertungspunkten zusam­ mentreffen, verkürzt werden.

Da folglich bei diesem Ausführungbeispiel die gemessenen Schwingungen zur rückgekoppelten Regelung der Lagerstellungen verwendet werden, von denen die Schwingungen herrühren, ist es möglich, Schwingungen in einer Weise zu absorbieren, wie dies beim Stand der Technik bisher nicht möglich war, und es können auch Abweichungen von Antriebseinheit zu Antriebsein­ heit kompensiert werden, die unvermeidlich bei der Herstellung der An­ triebseinheiten auftreten.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 9 und 10 zeigen ein Flußdiagramm für eine Vorrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ebenfalls die Schwingungsdämpfer sämtlicher Lagerstellen elektrisch steuerbar, und die Lagerstelle, die den höchsten Beitrag zur Summe der Schwingungsvektoren am Auswertungs­ punkt liefert, wird für die Steuerung ausgewählt.

In den ersten Schritten 150, 151 werden die Ausgangssignale des Drehzahl­ sensors aufgenommen, und es wird entschieden, ob sich der Motor im Leer­ laufzustand befindet oder nicht. Wenn der Motor nicht im Leerlauf ist, wird in Schritt 152 überprüft, ob die Motordrehzahl in einem Bereich liegt, in dem Motorschütteln auftreten kann. Sofern dies der Fall ist, wird in Schritt 153 eine hohe Spannung an die Drosselanordnungen sämtlicher Lagerstellen an­ gelegt.

Wenn der Motorleerlauf festgestellt wurde, so wird in Schritt 154 eine Span­ nung an eine ausgewählte Lagerstelle angelegt. Danach werden die Schwin­ gungen an jedem der Auswertungspunkte erfaßt und aufgezeichnet. In Schritt 156 wird entschieden, ob sämtliche Lagerstellen selektiv gesteuert worden sind oder nicht. Bei einem negativen Ergebnis wird in Schritt 157 die näch­ ste Lagerstelle ausgewählt, und die Schritte zum Anlegen der Spannung und zum Erfassen und Aufzeichnen der Schwingungen werden wiederholt.

Wenn die Daten für alle Lagerstellen in der oben beschriebenen Weise aufge­ nommen worden sind, so werden in Schritt 158 alle angelegten Spannungen auf Null reduziert. Danach wird die Schwingung an jedem der Auswertungs­ punkte erneut gelesen und aufgezeichnet. In Schritt 160 wird eine Übertra­ gungsfunktion für jede Lagerstelle gebildet, und in Schritt 161 werden die Schwingungsvektoren an jedem der Auswertepunkte berechnet. Danach wird in Schritt 162 die Lagerstelle bestimmt, deren Vektor am meisten zu der Re­ sultierenden beiträgt. In Schritten 163 und 164 wird in einem entsprechen­ den Unterprogramm die geeignete Spannung für die in Schritt 162 ausge­ wählte Lagerstelle bestimmt und an die Lagerstelle angelegt.

In Schritt 165 wird entschieden, ob sich die Motordrehzahl geändert hat oder nicht. Beispielsweise kann diese Drehzahländerung durch das Zuschal­ ten einer Last wie beispielsweise einer Klimaanlage oder dergleichen verur­ sacht worden sein. Solange die Motordrehzahl unverändert bleibt, bleibt die angelegte Spannung bestehen. Nach einer Änderung der Drehzahl erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 154.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das die drei ermittelten Vektoren RH, LH und Rr (in gestrichelten Linien) und die Resultierende (durchgezogene Linie) zeigt, die die Bodenschwingungen verursacht. Es ist zu erkennen, daß der Schwin­ gungsvektor für den Fahrzeugboden einen Betrag (Länge) aufweist, der zwi­ schen den Beträgen der drei anderen Vektoren liegt.

In Fig. 12 gibt die durchgezogene Kurve die dynamische Federkonstante an, während die gestrichelte Kurve die Phase angibt. Wenn die angelegte Span­ nung erhöht wird, nimmt die dynamische Federkonstante zu, und die Phase eilt vor, so daß sich die Vektoren im Uhrzeigersinn drehen.

Zur Verringerung der Bodenschwingungen ist es daher möglich, die Span­ nung für die Lagerstelle zu erhöhen, von der der Schwingungsvektor eine größere Phasenvoreilung aufweist (im Uhrzeigersinn in bezug auf den Vektor der Bodenschwingung verdreht ist) und einen verhältnismäßig hohen Beitrag zu der Bodenschwingung liefert.

Der oben erwähnte relative Beitrag bezieht sich auf den Grad des Einflusses, den der Vektor auf den Einheits-Bodenschwingungsvektor hat. Der Beitrag ist bestimmt durch die Länge der Komponente, die in der gleichen Richtung wie die Bodenschwingung wirkt. In Fig. 11 ist als Beispiel illustriert, wel­ chen Beitrag der Vektor LH, der von der vorderen linken Lagerstelle 10a herrührt, zu der Bodenschwingung liefert. Unter der Annahme, daß die Phase von GLH, RH=Φ ist, ist der Beitrag gegeben durch | GLH, RH | cos Φ.

Auf diese Weise ist es möglich, die Beiträge jedes der Vektoren zu berechnen und zu entscheiden, welches der Größte ist. In dem Diagramm in Fig. 11 ist die Voreilung für den Vektor LH, der von der vorderen linken Lagerstelle 10a herrührt, am größten, und somit liefert dieser Vektor den größten Beitrag.

Wenn daher die Spannung an der vorderen linken Lagerstelle 10a erhöht wird, wie in Fig. 13 gezeigt ist, so nimmt die Länge des Vektors LH zu, doch dreht sich der Vektor nach rechts. Der zusammengesetzte Vektor der Bodenschwingung wird hierdurch verkleinert. Bei einer bestimmten Span­ nung errreicht der Betrag des Bodenschwingungsvektors ein Minimum. Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm für ein Programm zur Bestimmung dieser speziel­ len Spannung.

Gemäß Fig. 10 wird im ersten Schritt die angelegte Spannung V1 auf Null gesetzt. Anschließend wird in Schritt 171 die Bodenbeschleunigung (G) am Auswertungspunkt erfaßt und als G1 aufgezeichnet. In Schritt 172 wird die angelegte Spannung um den Wert ΔV erhöht. In Schritt 173 wird der augen­ blickliche Wert von V1 mit einem bestimmten Maximalwert Vmax verglichen. Wenn V1 kleiner ist als Vmax, wird das Programm mit Schritt 174 fortge­ setzt, andernfalls mit Schritt 178.

In Schritt 174 wird die Bodenbeschleunigung erneut aufgenommen und als G2 aufgezeichnet. In Schritt 175 werden G1 und G2 verglichen. Wenn G1G2 ist, so wird in Schritt 176 der augenblickliche Wert von G1 und G2 ge­ setzt, und falls G1<G2, wird in Schritt 177 die angelegte Spannung um ΔV vermindert.

Sofern das Programm von Schritt 173 nach Schritt 178 verzweigt, wird dort V1=Vmax gesetzt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel braucht somit nur eine Lagerstelle gesteuert zu werden, um die Bodenschwingung zu verringern. Hierdurch wird eine schnelle und einfache Steuerung erleichtert.

In allen beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Übertragungsfunk­ tionen und die Vektoren praktisch augenblicklich ermittelt, so daß keine Be­ einträchtigung des Komforts auftritt, selbst wenn die Schwingung durch das Anlegen einer Spannung vorübergehend erhöht werden sollte.

Die Erhöhung ist nicht auf Vorrichtung mit dem in Fig. 3 gezeigten Auf­ bau der Lagerstelle beschränkt. Vielmehr können je nach Wunsch oder je nach Umständen auch elektrisch steuerbare Lagereinrichtungen mit einem anderen Aufbau eingesetzt werden.

Claims (10)

1. Aufhängevorrichtung für die Antriebseinheit (8) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lageranordnung zur Aufhängung der Antriebseinheit (8) an mehreren Lagerstellen am Fahrzeugrahmen (1), wobei mindestens eine der Lagerstellen mit elektrisch steuerbaren Lagermitteln (10, 10a, 10b) versehen ist, gekenn­ zeichnet durch
Schwingungserfassungsmittel (50) zur Erfassung der Schwingungsvekto­ ren, die von der Lageranordnung ausgehen und sich an einem von der Lager­ anordnung entfernten Auswertungspunkt überlagern und
Steuermittel (36), die die elektrisch steuerbaren Lagermittel (10, 10a, 10b) in Abhängigkeit von den von den Schwingungserfassungsmitteln erhaltenen Daten derart steuern, daß die Schwingung am Auswertungspunkt unterdrückt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserfassungsmittel einen in dem Auswertungspunkt am Fahrzeug­ rahmen (1) angeordneten Schwingungssensor (50) umfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mit den Steuermitteln (36) verbundenen zweiten Schwingungssensor (60) zur Erfas­ sung der Schwingung an einem zweiten Auswertungspunkt, der sich am Fahr­ zeugrahmen (1) in einer von den Lagerstellen und dem ersten Auswertungs­ punkt entfernten Position befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ mittel (36) Mittel zur Erzeugung einer Auswertungsfunktion an Hand der Da­ ten des ersten Schwingungssensors (50) umfassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ mittel (36) Mittel zur Gewichtung der Daten wenigstens des zweiten Schwin­ gungssensors (60) und Mittel zur Erzeugung einer Auswertefunktion an Hand der gewichteten Daten der Schwingungssensoren umfassen.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei Lagerstellen mit Lagermitteln (10, 10a, 10b) versehen sind, die durch Signale der Steuermittel (36) elektrisch steuerbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ mittel eine Unterscheidungseinrichtung aufweisen, die feststellt, welche der mit elektrisch steuerbaren Aufhängungsmitteln versehenen Lagerstellen den größten Beitrag zu der am Auswertungspunkt erfaßten Schwingung liefert und die die Aufhängungsmittel dieser Lagerstelle für die Steuerung auswählt.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwingungsmesser (50, 60) als Beschleunigungsmesser ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einer der Schwingungssensoren in der Nähe des Fahrersitzes (2) des Fahrzeugs angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrisch steuerbaren Aufhängungsmittel (10, 10a, 10b) einen weiteren Beschleunigungsmesser (52, 52a, 52b) aufweisen und daß die Steuermittel (36) sowohl die Daten der Beschleunigungsmesser an den Aus­ wertungspunkten als auch die Daten der Beschleunigungsmesser in den Auf­ hängungsmitteln auswerten.