DE4105937C2 - Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Einstellung der Dämpfung des Fahrwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Einstel­ lung der Dämpfung des Fahrwerks, mit verstellbaren Schwingungsdämpfern zur stufenweisen Einstellung der Dämpfungskraft zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau mindestens einem Sensor zur Erfassung der Aufbaube­ schleunigung, und einer Steuereinheit, welche die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von dem Signal des Sensors einstellt.

Der Aufbau eines Kraftfahrzeugs bildet zusammen mit der Federung ein schwingfähiges System, das durch die sogenannten Stoßdämpfer - im folgen­ den Dämpfer genannt - bedämpft wird. Dabei führt eine niedrige Dämpfung zu einem größeren Fahrkomfort, während eine höhere Dämpfung den Fahrkomfort zwar verringert, jedoch die Fahrsicherheit erhöht. Bei den üblichen Kraftfahr­ zeugen führt die Auslegung der Dämpfer stets zu einem Kompromiß zwischen Fahrsicherheit und Fahrkomfort.

Mit zunehmender Einführung von elektronischen Schaltungen im Kraftfahrzeug sind Systeme zur Steuerung der Fahrwerksdämpfung bekanntgeworden, bei welchen die Dämpfung den jeweiligen Erfordernissen angepaßt wird. Insbe­ sondere erfolgt eine Erhöhung der Dämpfung bei kritischen Fahrzuständen. Ein derartiges System ist beispielsweise in VDO Technische Information "Fahrwerksysteme", September 1989 beschrieben. Bei diesem System werden Signale verschiedener Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren, als Eingangsgrößen einer zentralen Steuerelektronik zugeführt, welche soge­ nannte Bypass-Ventile an den Dämpfern steuert. Bei den bekannten Systemen werden sowohl die Beschleunigung des Aufbaus als auch die Vertikalbe­ schleunigung der Räder - im folgenden Radbeschleunigung genannt - unmittel­ bar ausgewertet, so daß auch bei größer werdender Radbeschleunigung die Dämpfung höher eingestellt wird. Dieses führt zu einem Verlust an Komfort, da die Fahrbahnanregung dann verstärkt auf den Aufbau wirkt, bringt jedoch keine zusätzliche Fahrsicherheit.

Gemäß DE 40 05 601 A1 ist eine Vorrichtung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen bekannt, welche verstellbare Stoßdämpfer zur stufenweisen Einstellung der Dämpfungskraft zwischen Fahrzeugaufbau und Radeinheiten aufweist.

Eine Steuereinheit reguliert die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von Signalen zweier Sensoren, wobei ein Sensor zur Erfassung der den Fahrkomfort bestim­ menden Aufbaubeschleunigung dient. Die hinsichtlich der Fahrsicherheit her­ anzuziehende Radbeschleunigung wird über eine Dämpfer-Druck-Differenz bestimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung der Dämpfung des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei welcher mit größer werdender Radbeschleunigung eine niedrigere Dämpfung eingestellt wird. Die Einstellung der niedrigeren Dämpfung soll jedoch nur dann erfolgen, wenn Sicherheitsaspekte dieses zulassen.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß weitere Sensoren für die Erfassung des vom Fahrer oder von der Steuereinheit beeinflußbaren, gegenwärtigen Fahrzustandes vorhanden sind, daß getrennt für jedes erfaßte Signal erste und zweite Schwellwerte festgelegt werden, wobei der erste Schwellwert größer als der zweite Schwellwert ist, daß die hohe Dämpfung eingestellt wird, wenn mindestens eines der erfaßten Signale den ersten Schwellwert überschreitet, daß die mittlere Dämpfung eingestellt wird, wenn mindestens eines der erfaßten Signale, den zweiten Schwellwert überschreitet und den ersten Schwellwert unterschreitet, und daß die niedrige Dämpfung eingestellt wird, wenn keines der erfaßten Signale den zweiten Schwellwert überschreitet und mindestens eine von der Steuereinheit aus der Aufbaubeschleunigung ermittelte Radbeschleunigung einen weiteren vorgege­ benen Schwellwert überschreitet.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung hat den Vorteil, daß niedrige Dämpfungswerte nur dann eingestellt werden, wenn dieses aus Sicherheits­ gründen möglich und aus Gründen des Komforts vorteilhaft ist. Fährt beispiels­ weise ein Kraftfahrzeug völlig stabil auf einer ebenen Fahrbahn, so darf an sich aus Sicherheitsgründen eine niedrige Dämpfung eingestellt werden. Die erfin­ dungsgemäße Steuerung führt jedoch nicht zu einer niedrigen Einstellung der Dämpfung, da dieses bei diesem Fahrzustand nicht erforderlich ist.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung besteht darin, daß die niedrige Dämpfung für eine vorgegebene Zeit beibehalten wird, nach­ dem die Radbeschleunigung wieder einen kleineren Wert als den vorgegebe­ nen Wert annimmt, wenn nicht mindestens eine der erfaßten Signale eine hohe oder mittlere Dämpfung erfordert. Hierdurch wird ein zu schnelles Zurückschal­ ten auf die mittlere Dämpfung vermieden, wenn dieses nicht aus Sicherheits­ gründen erforderlich ist.

Das erfaßte wichtigste Eingangssignal ist die Beschleunigung des Aufbaus, wobei außer der Vertikalbeschleunigung eine Auswertung der Horizontal- und Lateralbeschleunigung möglich ist. Um zu erwartende Änderungen der Fahrsituation möglichst frühzeitig erkennen zu können, ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die erfaßten Eingangsgrößen neben der Beschleunigung des Aufbaus eine oder mehrere der folgenden Größen umfassen: Lenkwinkel, Drosselklappenwinkel, Bremslichtschaltzustand, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Drosselklappen­ geschwindigkeit.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Darstellung der Verarbeitung der einzelnen Eingangsgrößen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms für einen in der Anordnung nach Fig. 2 enthaltenen Mikrocomputer.

Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 werden als Eingangsgrößen die jeweils im vorderen und im hinteren Bereich gemessene Beschleunigung des Aufbaus BV und BH, der Lenkwinkel α, der Drosselklappenwinkel β und ein Schaltsignal SB für das Bremslicht zugeführt. Diese Signale werden bei 1 sicherheits-orientiert verknüpft zu einer Information MAX (Sicherheit). Die höherfrequenten Anteile der Signale BV und BH stellen die Beschleunigung der Räder RBV und RBH dar, so daß in an sich bekannter Weise durch eine geeignete Hochpaßfilterung 2 die Signale RBV und RBH gewonnen werden können. Damit können separate Sensoren an den Rädern bzw. Achsen entfallen. Die Signale RBV und RBH werden bei 3 komfort-orientiert verknüpft und bilden eine Information MAX (Komfort). Eine weitere Verknüpfung bei 4 bildet schließlich die Ausgangsgröße, nämlich die Dämpfung D, welche durch geeignete Stellglieder an den Dämpfern eingestellt wird.

Fig. 2 zeigt die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlichen Teile eines an sich bekannten Systems zur Steuerung der Fahrwerksdämpfung. Es besteht aus einem Mikrocomputer 11 und einer Schaltung 12 zur Signalaufbereitung. Eingängen der Schaltung 12 werden von Sensoren 14, 15 die Signale BV und BH zugeführt, welche der Beschleunigung des Aufbaus entsprechen. Weitere Sensoren 16, 17 erzeugen Signale, welche den Lenkwinkel α und den Drosselklappenwinkel β wiedergeben. Die Schaltung 12 setzt die Sensorsignale in digitale Signale um. Je nach Art der Sensoren bzw. der Sensorsignale enthält die Schaltung 12 verschiedene Schaltungen: für analoge Sensorsignale Analog/Digital-Wandler, für pulsbreitenmodulierte Sensorsignale Schaltungen zur Messung der Pulsbreite und geeignete Zähler für Inkrementalsensoren. Ein weiterer Eingang 18 des Mikrocomputers 11 ist mit dem nicht dargestellten Bremslichtschalter verbunden.

Zur Einstellung der Dämpfung sind die Dämpfer 21, 22, 23, 24 mit je zwei elektrisch zuschaltbaren Bypass-Ventilen versehen. Ist keines der Bypass-Ventile geöffnet, so ist eine hohe Dämpfung eingestellt. Diese kann durch Zuschalten der Bypass-Ventile verringert werden. Zur Steuerung der Bypass-Ventile sind entsprechende Ausgänge des Mikrocomputers 11 vorgesehen, die über eine achtfache Leistungsendstufe 25 mit den Bypass-Ventilen verbunden sind.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden anhand des Flußdiagramms nach Fig. 3 erläutert, welches ein Programm für den Mikrocomputer 11 (Fig. 2) darstellt. Nach einem Start bei 31 werden im Programmteil 32 die Eingangsgrößen E eingelesen. Danach werden bei 33 zusätzlich zu den eingelesenen Eingangsgrößen die Lenkwinkelgeschwindigkeit dα/dt und die Drosselklappengeschwindigkeit dβ/dt berechnet. Anschließend erfolgt bei 34 eine Klassifizierung der eingelesenen und der berechneten Eingangsgrößen danach, welcher Wert der jeweiligen Eingangsgröße welche Dämpfung erforderlich macht. Ein Beispiel für diese Klassifizierung ist in der folgenden Tabelle angegeben:

Die Eingangsgrößen sind in der Tabelle als Prozente ihres gesamten Wertebereichs angegeben. Das Signal SB ist 0, wenn die Bremse nicht betätigt ist. Die angegebenen Zahlenwerte dienen lediglich zur Veranschaulichung der Klassifizierung. Bei einer Realisierung der Erfindung ist eine Festlegung dieser Zahlenwerte entsprechend den Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugs durch geeignete Messungen und Versuche erforderlich.

Bei 35 verzweigt sich das Programm in Abhängigkeit davon, ob mindestens eine der Eingangsgrößen einen Wert aufweist, der D = hoch erfordert. Ist dieses der Fall, wird bei 36 die Dämpfung D = hoch geschaltet. Wurde bei 35 keine hohe Dämpfung gefordert, wird bei einer Verzweigung 37 festgestellt, ob mindestens eine der Eingangsgrößen D = mittel erfordert. Zutreffendenfalls wird bei 38 die Dämpfung D = mittel geschaltet.

Ist weder eine hohe noch eine mittlere Dämpfung erforderlich, folgt auf die Verzweigung 38 eine Auswertung der Beschleunigung der Vorder- und Hinterräder. Dazu werden bei 39 zunächst durch Hochpaßfilterung die Signale RBV und RBH gebildet. Anschließend erfolgt bei 40 eine Klassifizierung, wobei festgestellt wird, ob die Werte RBV und RBH einen vorgegebenen Wert überschreiten. Bei 41 verzweigt sich das Programm in Abhängigkeit davon, ob mindestens eine der Größen RBV und RBH den vorgegebenen Wert überschritten hat. Ist dieses der Fall, wird bei 42 ein Zeitzähler gesetzt und bei 43 die Dämpfung D auf niedrig geschaltet. Sind jedoch beide Werte für die Radbeschleunigung niedriger als der vorgegebene Wert, wird bei 44 geprüft, ob der Zeitzähler abgelaufen ist. Ist dieses nicht der Fall, bleibt die niedrige Dämpfung eingeschaltet. Ist jedoch der Zeitzähler abgelaufen, wird bei 38 die mittlere Dämpfung eingeschaltet. Nach den Programmteilen 36, 38 und 43 wird das Programm beginnend bei 32 wiederholt.

Hat sich seit einem Durchlauf mit einem Einschalten der niedrigen Dämpfung keine der Eingangsgrößen E im Sinne eines Erfordernisses für eine hohe oder mittlere Dämpfung geändert, bleibt die niedrige Dämpfung solange eingeschaltet, bis beide Größen RBV und RBH wieder kleiner als der vorgegebene Wert sind und danach eine durch den Zeitzähler gegebene Zeit abgelaufen ist. Tritt jedoch ein Ereignis ein, daß eine stärkere Dämpfung erforderlich macht, beispielsweise ein Brems- oder Lenkvorgang, so wird unmittelbar nach einer entsprechenden Änderung der zugehörigen Eingangsgröße über die Verzweigungen 35 und 37 im Programmteil 38 die mittlere oder im Programmteil 36 die hohe Dämpfung eingeschaltet.

Claims (4)

1. Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Einstellung der Dämpfung des Fahrwerks, mit verstellbaren Schwingungsdämpfern zur stufenwei­ sen Einstellung der Dämpfungskraft zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau, mindestens einem Sensor zur Erfassung der Aufbaube­ schleunigung, und einer Steuereinheit, welche die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von dem Signal des Sensors einstellt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß weitere Sensoren für die Erfassung des vom Fahrer oder von der Steuereinheit beeinflußbaren, gegenwärtigen Fahrzustandes vorhanden sind, daß getrennt für jedes erfaßte Signal erste und zweite Schwellwerte festgelegt werden, wobei der erste Schwellwert größer als der zweite Schwellwert ist, daß die hohe Dämpfung eingestellt wird, wenn mindestens eines der erfaßten Signale den ersten Schwellwert überschreitet, daß die mittlere Dämpfung eingestellt wird, wenn minde­ stens eines der erfaßten Signale, den zweiten Schwellwert überschreitet und den ersten Schwellwert unterschreitet, und daß die niedrige Dämpfung eingestellt wird, wenn keines der erfaßten Signale den zwei­ ten Schwellwert überschreitet und mindestens eine von der Steuereinheit aus der Aufbaubeschleunigung ermittelte Radbeschleunigung einen weiteren vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrige Dämpfung für eine vorgegebene Zeit beibehalten wird, nachdem die ermittelte Radbeschleunigung wieder einen kleineren Wert als den vorgegebenen weiteren Schwellwert annimmt, wenn nicht mindestens eines der erfaßten Signale eine hohe oder mittlere Dämpfung erfordert.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten Signale neben der Aufbaubeschleunigung eine oder mehrere der folgenden Größen umfassen: Lenkwinkel, Drosselklappenwinkel, Bremslichtschaltzustand, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Drosselklappen­ geschwindigkeit.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Radbeschleunigung durch Hochpaßfilterung der Aufbaube­ schleunigung erfolgt.