DE4112603C2 - Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen.
Aus der DE 36 32 920 A1 ist eine Dämpfkraftverstellung von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von Ausgangssignalen eines am Fahrzeugaufbau angeordneten Gebers bekannt, die aufbereitet werden und in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellwert ein die Dämpfkraft änderndes Signal auslösen. Für den Schwellwert ist dabei eine Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeuges sowie bevorzugt auch von der Außentemperatur, der Fahrgeschwindigkeit und/oder dem Lenkwinkel berücksichtigt, um mit solchen verschiedenen Parametern eine kontinuierliche Dämpfkraftverstellung steuern zu können.
Aus D. Karnopp et al. "Journal of Engineering for Industry", May 1974, Seiten 619-626 sind verschiedene Möglichkeiten der Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen mit einem Vorzeichenwechsel der radweise ermittelten Relativbewegung zwischen gefederter und ungefederter Masse der Wechsel zwischen einer harten und einer weichen Einstellung der Dämpfung gesteuert wird. Solche Steuerungen semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer sind daneben auch bekannt aus den Japanischen Offenlegungsschriften 60-248 419 (A) und 61-163 011 (A), wo der für einen Wechsel zwischen der harten und der weichen Einstellung der Dämpfungskraft berücksichtigte Vorzeichenwechsel mit der radweisen Ableitung der Relativgeschwindigkeit aus der Relativbewegung zwischen gefederter und ungefederter Masse bestimmt wird bzw. auch mit der Berücksichtigung der vertikalen Geschwindigkeit der gefederten Masse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, mit welchen unter Einbeziehung der Fahrgeschwindigkeit und des Lenkwinkels eine Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrstabilität im wesentlichen durch Vermeidung von unnötigen Wechseln zwischen der harten und der weichen Einstellung der Dämpfung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils mit den in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.
Dabei ist im wesentlichen die Festlegung zweier Kriterien bestimmend, nämlich ein erstes Kriterium für die vertikale Schwingung der gefederten oder der ungefederten Masse und ein zweites Kriterium für den Fahrzustand des Fahrzeuges und die Fahrbahnbeschaffenheit, so daß diese Kriterien einen Vergleich erfahren können, der für die Ansteuerung einer harten oder einer weichen Einstellung der Dämpfung der einzelnen Schwingungsdämpfer in der momentanen Bewegung von Rad und Fahrzeug berücksichtigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radaufhängung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Kraftfahrzeuges mit einer Darstellung der gesamten Radaufhängung,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Stoßdämpfers der Radauf­ hängung in zwei unterschiedlichen Bewegungszu­ ständen,
Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung der verschiedenen Einflußgrößen, die bei der Radaufhängung wirken,
Fig. 4 ein Blockdiagramm der für die Radaufhängung vorgesehenen Steuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur näheren Erläuterung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 4,
Fig. 6 und 7 grafische Darstellungen zur Erläuterung der Abhängigkeit eines Verstärkungsfaktors von der Fahrgeschwindigkeit und dem Lenkeinschlag als weiteren Einflußgrößen für eine Berücksichtigung durch die Steuereinrichtung gemäß Fig. 4,
Fig. 8 und 9 ein Blockdiagramm und das zugehörige Flußdiagramm der Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform und
Fig. 10 und 11 ein Blockdiagramm und das zugehörige Flußdiagramm der Steuereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist die Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges mit vier hydraulischen Schwingungsdämpfern 1 bis 4 ausgebildet, die an den einzelnen Rädern, wie dem linken Vorderrad 5L und dem linken Hinterrad 6L, angeordnet sind. Jeder Schwingungsdämpfer ist mit einem Stellorgan 25 (Fig. 2) versehen, um die Schwingungsdämpfung entweder härter oder weicher einzustellen. In der unmittelbaren Nähe des Dämpfers ist noch ein Höhensensor (nicht dargestellt) angeordnet, welcher die relative Verschiebung zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse des Fahrzeuges erfassen läßt. Jeder Dämpfer ist außerdem an einem oberen Abschnitt mit einer Spiralfeder 7 versehen und kann unter Vermittlung einer Steuer­ einrichtung 8 hinsichtlich seiner Dämpfungskraft veränderlich gesteuert werden. Der Steuereinrichtung wird dafür von jedem Höhensensor ein von der relativen Verschiebung abhängiges Signal zugeführt, und die einzelnen Signale werden zu entsprechenden Stellsignalen für die Stellorgane der einzelnen Dämpfer verarbeitet.
In der Nähe der vier Schwingungsdämpfer sind weiter vier Beschleuni­ gungssensoren 11 bis 14 angeordnet, welche die Beschleunigung der gefederten Masse jedes zugeordneten Rades in der vertikalen Richtung Z erfassen. Das Fahrzeug weist daneben einen Geschwindigkeitssensor 15 zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit auf, die mit einem Tachometer am Armaturenbrett zur Anzeige gebracht wird. Einen Sensor 16 erfaßt den Lenkeinschlag der Vorderräder, der mit einer Drehung der Lenkwelle erhalten wird und daher mit einem Drehwinkel der Lenkwelle gemessen werden kann. Ein Sensor 17 erfaßt die Öffnung der mit dem Fahr­ pedal betätigten Drosselklappe eines Vergasers, und ein Bremsdruckschalter 18 erfaßt eine Bremsbetätigung durch eine Überwachung des Druckes der Bremsflüssigkeit. Mit einem Wählschalter 19 kann schließlich der Fahrer die Dämpfungskraft-Kennlinie der vier Dämpfer auf eines der verschiedenen Niveaus HARD, SOFT oder CONTROL einstellen. Die verschiedenen Sensoren 11 bis 17 und die Schalter 18, 19 sind alle an die Steuereinrichtung 8 angeschlossen.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 besteht jeder Schwingungsdämpfer aus einem Zylinder 21, in welchem ein Kolben 22 mit einer Kolbenstange verschieblich angeordnet ist. Der Zylinder 21 und der Kolben 22 jedes Dämpfers sind an der jeweils zugeordneten Radachse als einer ungefederten Masse oder an der Fahrzeugkaros­ serie als einer federnden Masse über Verbindungsge­ lenke befestigt.
Der Kolben 22 jedes Dämpfers ist mit zwei Drosseln 23, 24 für die von ihm verdrängte Hydraulikflüssigkeit versehen. Die Drossel 23 ist ständig offen. Die Drossel 24 ist durch das zugeordnete Stellorgan 25 wahlweise geöffnet oder geschlossen. Das Stellorgan 25 ist mit einem Elektromagneten 26 ausgebildet, durch dessen Magnetkraft eine in dem Kolben vertikal verschiebliche Steuerstange 27 bewegt werden kann, an welcher zwei Federn 28a und 28b einander entgegen­ wirken. Durch die Steuerstange 27 wird das Öffnen und Schließen der Drossel 24 vermittelt. Durch den Kolben 22 wird eine obere Kammer 29 gegen eine untere Kammer 30 abgedichtet, wobei diese beiden Kammern über die beiden Drosseln 23, 24 mit­ einander verbunden sind.
Wenn der Elektromagnet 26 stromlos ist, wird die Steuerstange 27 durch die Feder 28a entgegen der Wirkung der Feder 28b in die Schließstellung der Drossel 24 gedrückt. Wenn die Drossel 24 geschlossen ist, kann Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Kammern 29 und 30 nur über die Drossel 23 übertreten. Der Dämpfer, der für diesen Zustand in Fig. 2A dargestellt ist, entwickelt dann eine höhere Dämpfungskraft und ergibt somit eine härtere Schwingungsdämpfung, was mit der Einstellung HARD an dem Wählschalter 19 erhalten wird. Wenn andererseits der Elektromagnet 26 stromdurchflossen ist, wird dann die Steuerstange 27 als Folge der von dem Elektro­ magneten erzeugten Magnetkraft nach oben bewegt und bei dieser Bewegung durch die Feder 28b unterstützt. Durch die Bewe­ gung der Steuerstange 27 wird die Drossel 24 geöffnet, sodaß die beiden Kammern 29 und 30 über die beiden Drosseln 23 und 24 miteinander verbunden sind. Der Dämpfer entwickelt jetzt eine niedrigere Dämpfungskraft, was mit der Einstellung SOFT des Wählschalters 19 erhalten und durch die Darstellung in Fig. 2B vermittelt wird. Durch die Einstel­ lung der Dämpfer auf die höhere Dämpfungskraft bei stromlosen Elektromagneten ist eine Beibe­ haltung dieser Einstellung auch dann gesichert, wenn bei der Steuereinrichtung 8 Funktionsstörungen auftreten sollten, sodaß damit auch ein stabiles Laufverhalten des Fahrzeuges ohne jede nachteiligen Auswirkungen auf die Lenkung beibehalten wird.
Gemäß der Schemadarstellung in Fig. 3 sind bei einer Radaufhängung eine gefederte Masse ms und eine ungefederte Masse mu vorhanden, die eine Ver­ schiebung Zs und Zu in vertikaler Richtung erfahren und durch die Spiralfeder 7 jedes Dämpfers mit einer Federkonstante ks gegeneinander vorgespannt sind. Die ungefederte Masse mu ist an jedem Dämpfer durch das zugeordnete Rad mit einer Feder­ konstanten kt des Reifens abgefedert. Für jeden Dämpfer wird somit ein Dämpfungskoeffizient v(t) erhal­ ten.
Das Blockdiagramm der Fig. 4 zeigt die Steuereinrichtung 8 und verdeutlicht die verschiedenen Signale, welche die Steuereinrichtung erhält, um damit die Stellorgane der einzelnen Schwingungsdämpfer für eine Veränderung ihrer Dämpfungskraft zu steuern. Neben den vier Beschleunigungssen­ soren 11 bis 14 und den vier Sensoren 15 bis 18 zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit, des Lenkein­ schlages, der Drosselklappenöffnung und des Bremsdruckes sind noch weitere vier Höhensensoren 41 bis 44 gezeigt, mit denen die Signale r1 bis r4 für eine relative Bewegung zwischen der gefederten und der ungefederten Masse an jedem Dämpfer an die Steuereinrichtung 8 angeliefert werden. Die Signale erhalten dabei fortlaufende Zahlen mit einem positiven Vorzeichen, wenn sich ein Dämpfer aus­ dehnt, und mit einem negativen Vorzeichen, wenn sich ein Dämpfer verkürzt. Eine relative Bewegung wird durch eine Abweichung von einem Nullwert erhalten, der bei stehen­ dem Fahrzeug vorliegt. Die Differenz zwischen der Bewegung zs der gefederten Masse ms und der Bewegung zu der ungefederten Masse mu ergibt die relative Bewegung zwischen diesen beiden Massen, die mit den Steuersignalen r1 bis r4 berücksichtigt wird.
Durch die Beschleunigungssensoren 11 bis 14 werden Signale G1 bis G4 geliefert, welche die absolu­ te Beschleunigung in der vertikalen Richtung Z der gefederten Masse ms jedes Dämpfers ergeben. Auch diese Signale sind mit fortlaufenden Zahlen versehen, die ein positives Vorzeichen erhalten, wenn die gefederte Masse ms nach oben beschleunigt wird, und ein negatives Vorzeichen, wenn sich die gefederte Masse ms nach unten beschleunigt. Fortlaufende Nummern erhalten auch die von den Sensoren 15 bis 18 gelieferten Signale. Das von dem Geschwindigkeits­ sensor 15 gelieferte Geschwindigkeitssignal VS erhält ein positives Vorzeichen bei der Vorwärtsfahrt und ein negatives Vorzeichen bei der Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges. Das von dem Sensor 16 für den Lenkeinschlag gelieferte Signal RH erhält ein positives Vorzeichen für einen Lenkeinschlag nach links und ein nega­ tives Vorzeichen für einen Lenkeinschlag nach rechts, also für eine Drehung der Lenkwelle entweder entgegen dem Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn. Das von dem Sensor 17 für die Öffnung der Drosselklappe gelieferte Signal TVO erhält nur ein positives Vorzeichen, indem die bei der Beschleunigung des Fahrzeuges sich verändernde Drehstellung der Drosselklappe auf deren Schließstellung bezogen wird. Das von dem Sensor 18 gelieferte Bremsdrucksignal BP erhält nur zwei Zahlenwerte als Alternativen für eine Betätigung der Bremse und deren unbetätigten Zustand.
Durch die Steuereinrichtung 8 werden vier Steuer­ signale v1 bis v4 an die vier Stellorgane 25a bis 25d der einzel­ nen Schwingungsdämpfer 1 bis 4 geliefert. Diese Steuersignale erhalten nur zwei alternative Zahlenwerte (1) oder (0). Der eine Zahlenwert (1) ergibt einen stromlosen Zustand des zugeordneten Elektromagneten 26, und der zweite Zahlenwert (0) ergibt sich für dessen stromdurch­ flossenen Zustand. Es wird so entweder die Einstel­ lung HARD mit der höheren Dämpfungskraft oder die Einstellung SOFT mit der niedrigeren Dämpfungskraft erhalten. Diese verschiedenen Einstellungen sowie noch zusätzlich die Einstellung CONTROL für eine veränderliche und voneinander unabhängige Steuerung der Dämpfungskräfte aller Dämpfer wird durch parallele Signale erhalten, die mittels des Wählschalters 19 an die Steuereinrichtung 8 angeliefert werden.
Das in der Fig. 5 gezeigte Flußdiagramm der verschiedenen Steuersignale beinhaltet ein Steuerprogramm der Steuereinrichtung 8, das nach dem Starten in einem vorgegebenen Zeitintervall zwischen etwa 1 ms und 10 ms ständig wiederholt wird. Bei diesem Steuerprogramm wird zunächst in einer ersten Stufe S1 das mit dem Wählschalter 19 angelieferte Steuersignal dahin überprüft, ob es der Einstellung HARD für die höhere Dämpfungskraft der vier Schwingungsdämpfer entspricht oder nicht. Bei der Einstellung HARD wird in der Stufe S1 die Feststellung YES erhalten. Unter Vermittlung der Stufe S14 erhalten dann die vier Steuersignale V1 bis V4 den Zahlenwert (1), mit welchem unter Vermittlung der Stufe S13 die verschiedenen Stellorgane 25a bis 25d unbetätigt bleiben, weil an ihre Elektromagneten kein Strom angeliefert wird.
Wenn mittels des Wählschalters 19 die Einstellung SOFT vorgewählt wird, dann wird diese Einstellung in einer zweiten Stufe S2 mit der Feststellung YES ermittelt. Unter Vermittlung der Stufe 15 erhalten dann die vier Steuersignale v1 bis v4 den Zahlenwert (0), sodaß unter Vermittlung der Stufe S13 jetzt eine Betätigung der Stellorgane 25a bis 25d erfolgt und mit einem gesteuerten Stromfluß durch die verschiedenen Elektromagneten die Umschaltung der Dämpfer auf die weiche Schwingungsdämpfung erhalten wird.
Wenn durch die beiden Stufen S1 und S2 die Feststellung NO ermittelt wird und damit feststeht, daß mit dem Wählschal­ ter 19 die Einstellung CONTROL für eine veränderliche und vonein­ ander unabhängige Steuerung der Dämpfungskraft aller Schwingungsdämpfer vorgegeben wurde, werden zunächst in einer Stufe S3 die Steuersignale r1 bis r4 für die Relativbewegung zwischen der gefederten und der ungefederten Masse bei den einzelnen Dämpfern berücksichtigt. Durch eine Differenzierung oder eine sonstige Ableitung werden dann in einer Stufe S4 korrespondierende Signale ₁ bis ₄ für die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse an jedem Dämpfer erhalten. Die Stufen S3 und S4 ergeben eine die relative Geschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse erfassenden Einrichtung 51, welche unter Mitwirkung der Höhensensoren 41 bis 44 an jedem Dämpfer den Unterschied zwischen der vertikalen Geschwindigkeit s1 bis s4 der gefederten Masse ms und der vertikalen Geschwindigkeit u1 bis u4 der ungefeder­ ten Masse mu ermittelt.
In einer folgenden Stufe S5 werden die Signale G1 bis G4 für die mit den Beschleunigungssensoren 11 bis 14 erfaßte vertikale Beschleunigung der gefederten Masse ms jedes Dämpfers berücksichtigt. Durch eine Integration werden in einer nächsten Stufe S6 korrespondierende Signale G1 bis G4 für die vertikale Geschwindig­ keit der gefederten Masse erhalten, die dann in einer Stufe S7 zu Signalen s1 bis s4 für die vertikale Geschwindigkeit der gefederten Masse ms ausgewertet werden, sobald eine Anwesenheit von drei Signalen für die Stufe 6 feststeht und dann für das vierte Signal eine Ersatzgröße berücksichtigt werden kann. Wenn daher bspw. für das Fahrzeug neben der vertikalen Richtung Z ein horizontales x, y-Koordinatensystem gemäß der Verdeutlichung in Fig. 1 berücksichtigt wird, dann können als Koordinaten für die Beschleunigungssensoren 11 bis 13 die Angaben (xG1, yG1) bis (xG3, yG3) und für die Dämpfer 1 bis 4 die Koordina­ ten (xs1, ys1) bis (xs4, ys4) angegeben werden. Für die vertikale Geschwindigkeit s1 bis s4 der gefederten Masse ms der Dämpfer 1 bis 4 ist dann in der Stufe S7 die folgende Formel erfüllt:
wobei zwei berücksichtigte Matrizen und ein Produkt derselben vorbestimmt und als eine Konstante vorgegeben sind.
Die Stufen S5, S6 und S7 ergeben eine weitere Einrichtung 52, mit welcher die vertikale Geschwindigkeit S1 bis S4 der gefederten Masse ms der Dämpfer erfaßt wird. Während bei der die relative Geschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse erfassenden Einrichtung 51 auch die Höhen­ sensoren 41 bis 44 mitwirken, ergibt sich bei der Einrichtung 52 eine Mitwirkung auch der Beschleunigungssensoren 11 bis 14, welche die Steuersignale G1 bis G4 liefern.
In einer folgenden Stufe S8 wird ein Kriterium hi für die vertikale Schwingung der gefederten Masse ms mit der folgenden Formel erhalten:
hi = i × si (i = 1, 2, 3, 4)
Das Kriterium hi ist somit das Produkt aus der Relativgeschwindigkeit i zwischen der gefederten und der ungefederten Masse und der vertikalen Geschwindigkeit si der gefederten Masse, jeweils in Radnähe.
In einer nächsten Stufe S9 werden das Geschwindigkeitssignal VS und das Steuersignal RH für den Lenkeinschlag berücksich­ tigt, und in einer folgenden Stufe S10 wird ein Verstärkungsfaktor g eingestellt. Der Verstärkungsfaktor g ist ein Produkt aus einem Verstärkungsfaktor g1 für die Fahrge­ schwindigkeit Vs und einem Verstärkungsfaktor g2 für den Lenkeinschlag RH. Beide Verstärkungsfaktoren g1 und g2 werden aus den Kennlinien der Fig. 6 und 7 erhalten und ergeben beide eine Abnahme, wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs und der Lenkeinschlag zunehmen. Unter Berücksichtigung des in der Stufe S10 eingestellten Verstärkungs­ faktors g kann damit in der nächsten Stufe S11 ein Kriterium Ki festgelegt werden, welches das Produkt aus dem Verstärkungsfaktor g und dem Quadrat der Relativgeschwindigkeit i zwischen der gefederten und der ungefederten Masse ist und damit die Fahrbahnbeschaffenheit und den Fahrzustand des Fahrzeugs beschreibt.
Nach der Festlegung des Kriteriums Ki wird in einer Stufe S12 eine Einstellung der Steuersignale vi entweder auf den Zahlenwert (1) für eine harte Schwingungsdämpfung oder auf den Zahlenwert (0) für eine weiche Dämpfung vorgenommen, sofern der in der Stufe S8 für das Kriterium hi erhaltene Wert größer bzw. gleich oder kleiner als das Kriterium Ki ist. Die Steuersignale v1 bis v4 werden dann in der Stufe S13 an die Stellorgane 25a bis 25d übergeben. Durch die Stufen S8, S12 und S13 ist eine Rechnereinrichtung 53 ausgebildet, die das Produkt aus der Relativgeschwindigkeit i und der vertikalen Geschwindigkeit si der gefederten Masse berechnet, welches das Kriterium hi ergibt, und die Umschaltung zwischen der harten und der weichen Schwingungsdämpfung steuert. Bei einer Gleichheit der bei dieser Umschaltung befaßten Kriterien hi und Ki wird die aktuelle Einstellung für die Dämpfungs­ kraft beibehalten.
Wenn mittels des Wählschalters 19 die Einstellung CONTROL für eine veränderliche und voneinander unabhängige Steuerung der Dämpfungs­ kraft aller Schwingungsdämpfer ausgewählt ist, und dabei das Kriterium hi mit einem Wert größer als das Kriterium Ki ermittelt wird, dann wird eine harte Schwingungsdämpfung vorgenommen.
Die Dämpfungskraft wirkt dabei nach unten, wenn die gefederte Masse nach oben bewegt wird, sodaß sich die Dämpfer strecken, oder es wirkt die Dämpfungskraft nach oben, wenn die gefederte Masse nach unten ausweicht, wobei dann jeder Dämpfer zusammengedrückt wird. Wenn andererseits das Kriterium hi gleich oder kleiner als das Kriterium Ki ist, erfolgt dann eine weiche Schwingungsdämpfung. Die von jedem Stoßdämpfer erzeugte Dämpfungskraft wirkt dabei in der schwingungsanfachenden Richtung in Bezug auf die vertikale Schwingung der gefederten Masse. Die schwin­ gungsdämpfende Energie wird somit in jedem Fall größer als die schwingungsanfachende Energie, die an die gefederte Masse über­ geben wird, womit eine bequeme Fahrweise und gleich­ zeitig eine stabile Laufeigenschaft des Fahrzeuges erhalten ist.
Im hohen Schwingungs­ bereich der gefederten Masse ergibt das Kriterium Ki einen größeren Wert, weshalb dabei kaum auf eine harte Schwingungsdämpfung gewechselt und somit eine unnötige Verände­ rung der Dämpfungskraft verhindert wird. Es ist damit auch eine wichtige Voraussetzung für eine bequeme Fahrweise und ein stabiles Fahrverhalten selbst bei einer sehr schlechten Fahrbahnbeschaffenheit getroffen.
Weil die zur Festlegung des Kriteriums Ki vorgesehene Einrichtung 54 für die damit vorgenommene Beschreibung des Fahrzustandes und der Fahrbahnbeschaffenheit ohne besondere Sensoren für deren Erfassung auskommt, ist hier eine Einsparung von Kosten möglich. Wegen der abnehmenden Tendenz der beiden Verstärkungsfaktoren g1 und g2 bei der zunehmenden Fahrgeschwindigkeit Vs und zunehmendem Lenkeinschlages RH, ergibt sich eine harte Schwingungsdämpfung bei einer schnellen Fahrweise und bei jeder Kurvenfahrt mit einem größeren Lenkeinschlag erhält, was ebenfalls eine Verbesserung des Fahrverhaltens ergibt.
Bei der in den Fig. 8 und 9 mit einem Blockdiagramm und mit einem Flußdiagramm gezeigten zweiten Ausführungsform der Steuereinrich­ tung 8 besteht als einziger Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 der Ersatz der Höhensen­ soren 41 bis 44 durch Drucksensoren 61 bis 64. Anstelle der Steuersignale für eine relative Bewegung zwischen der gefeder­ ten und der ungefederten Masse an jedem Laufrad werden entsprechende Steuersignale fs1 bis fs4 für die Dämpfungskraft der Dämpfer berücksichtigt. Diese Signale erhalten ein positives Vorzeichen bei einer Wirkung der Dämpfungskraft nach oben und ein negatives Vorzeichen bei einer Wirkung der Dämpfungskraft nach unten. Das Flußdiagramm der Fig. 9 kann daher unter Berücksichtigung der Gleichheit aller übrigen Steuersignale, die mit der Steuereinrichtung 8 berücksichtigt werden, wie folgt erläutert werden.
Das Steuerprogramm der Steuereinrichtung 8 wird wieder in einem vorbestimmten Zeitintervall zwischen etwa 1 ms und 10 ms ständig wiederholt, sobald der Startvorgang ausgelöst wurde. In einer ersten Stufe S21 wird überprüft, ob mit dem Wählschalter die Einstellung HARD vorgewählt wurde, was bei der Feststellung YES eine Einstellung aller Steuer­ signale v1 bis v4 auf den Zahlenwert (1) in der Stufe S34 auslöst.
Unter Vermittlung der Stufe S33 werden daher die Dämpfer 1 bis 4 auf eine harte Schwingungsdämpfung eingestellt. Wenn andererseits mit dem Wählschalter 19 die Einstellung SOFT vor­ gewählt wurde, ergibt dann die Stufe S35 unter Vermittlung der Stufe S22 eine Einstellung der Steuersignale v1 bis v4 auf den Zahlenwert (0), sodaß unter Vermittlung wieder der Stufe S33 die Dämpfer auf eine weiche Schwingungsdämpfung eingestellt werden.
Bei einer Vorwahl der Einstellung CONTROL an dem Wählschalter 19 wird das entsprechende Steuersignal erstmals in der Stufe S23 berücksichtigt. In dieser Stufe findet die Auswertung der von den Drucksensoren 41 bis 44 gelieferten Steuersignale fs1 bis fs4 statt. In einer folgenden Stufe S24 werden die Steuersignale G1 bis G4 der vertikalen Beschleunigung der gefederten Masse ms berücksichtigt, die dann in der näch­ sten Stufe S25 integriert werden, um korrespondierende Steuer­ signale G1 bis G4 für die vertikale Geschwindigkeit zu erhalten. Diese Steuersignale werden in der nächsten Stufe S26 zu Steuersignalen s1 bis s4 der vertikalen Geschwindigkeit der gefederten Masse umgewandelt, wobei diese Umwand­ lung analog wie bei der ersten Ausführungsform der Steuereinrich­ tung stattfindet. Somit ist eine entsprechende Analogie auch für das Vorhandensein einer mit den Stufen S24, S25 und S26 gebildeten Einrichtung 65 voraussetzbar, welche an den Dämpfern die vertikale Geschwindigkeit s1 bis s4 der gefederten Masse ms erfaßt.
Unterschiedlich zu der ersten Ausführungsform wird in der folgenden Stufe S27 ein Kriterium fai für eine ideale Dämpfungskraft als ein Produkt aus einem negativen Verstärkungsfaktor g und der vertikalen Geschwindigkeit si der gefederten Masse. Eine Rechnereinrichtung 66 berechnet dieses Produkt in der Stufe S27.
In der folgenden Stufe S28 wird wieder ein Kriterium hi festgelegt, welches sich als ein Produkt aus der idealen Dämpfungskraft fai und der an jedem Dämpfer vorhandenen Dämpfungskraft fsi darstellt. In der nächsten Stufe S29 werden wieder das Signal der Fahrgeschwin­ digkeit VS und das Signal des Lenkeinschlags RH ausgewertet. In der Stufe S30 wird der Verstärkungsfaktor g eingestellt, der ein Produkt aus den beiden Verstärkungsfaktoren g1 für die Fahrgeschwindigkeit VS und g2 für den Lenkeinschlag Rs ist. In der folgenden Stufe S31 wird das Kriterium Ki festgelegt, wobei es sich dabei um das Produkt aus dem Verstärkungsfaktor g und dem Quadrat der relativen Geschwindigkeit i zwischen der gefederten und der ungefederten Masse handelt.
In der nächsten Stufe S32 wird für die einzelnen Steuer­ signale vi entweder der Zahlenwert (1) oder der Zahlenwert (0) eingestellt, wenn entweder das in der Stufe S28 festgelegte Kriterium hi größer als das in der Stufe S31 festgelegte Kriterium Ki bzw. auch gleich oder kleiner als dieses Kriterium ist. Die Stufen S28, S32 und S33 ergeben wieder eine Rechnereinrichtung 67, die durch die Gegenüberstellung der Kriterien hi und Ki die einzelnen Dämpfer entweder auf ein hartes oder ein weiches Schwingungsverhalten einstellt. Wenn das Kriterium hi größer ist als das Kriterium Ki, dann wirkt die an jedem Dämpfer erzeugte Dämpfungskraft in der schwingungsdämpfenden Richtung in Bezug auf die vertikale Schwingung der gefederten Masse. Wenn das Kriterium hi gleich oder kleiner als das Kriterium Ki ist, wirkt die an jedem Dämpfer erzeugte Däm­ pfungskraft in der schwingungsanfachenden Richtung in Bezug auf die vertikale Schwingung der gefederten Masse. Die schwingungsdämpfende Energie wird daher größer als die an die gefederte Masse übermittelte schwingungsanfachende Energie, sodaß eine ver­ besserte Stabilität der Laufeigenschaften des Fahrzeuges und ein bequemeres Fahrverhalten erreicht wird. Wegen der Berücksichtigung des Verstärkungs­ faktors g bei dem Kriterium Ki findet bei einer großen Schwingungshäufigkeit der gefederten Masse kaum einen Wechsel auf eine harte Schwingungsdämpfung statt, weshalb auch bei einer schlechten Fahrbahnbeschaffenheit ein bequemes Fahrverhalten bei stabilen Laufeigenschaften erhalten wird.
Bei der dritten Ausführungsform der Steuereinrichtung gemäß den Fig. 10 und 11 ist gegenüber der ersten Ausführungsform ein Verzicht auf die einzelnen Beschleunigungssensoren 11 bis 14 realisiert. Daraus ergibt sich für das Flußdiagramm der Fig. 11 die folgende Erläuterung für das dabei realisierte Steuerprogramm, das nach einem ausgelösten Startvorgang wieder in vorbestimmten Zeitintervallen von etwa 1 ms bis 10 ms wiederholt wird.
Zunächst wird in einer ersten Stufe S41 geprüft, ob die Einstellung HARD vorgewählt wurde. Bei der Feststellung YES wird in einer Stufe S49 eine Einstellung der Steuersignale v1 bis v4 für die Stellorgane 25a bis 25d auf den Zahlenwert (1) vorgenommen, um die Dämpfer unter Vermittlung der Stufe S48 auf eine harte Schwingungsdämpfung einzustellen. Wenn bei der Einstellung SOFT das entsprechende Steuersignal erst durch die Stufe S42 festgestellt wird, dann wird unter Vermittlung der Stufe S50 eine Einstellung der Steuersignale v1 bis v4 auf den Zahlenwert (0) vorgenommen, und unter Vermittlung der Stufe S48 die weiche Schwingungsdämpfung an den Schwingungsdämpfern eingestellt.
Wenn mit dem Wählschalter 19 die Einstellung CONTROL vorgewählt ist, wird mit dem betreffenden Steuersignal in einer Stufe S43 eine Berücksichtigung der Steuersignale r1 bis r4 für die relative Bewegung zwischen der gefederten und der ungefeder­ ten Masse an jedem Dämpfer vorgenommen. Die Steuer­ signale ri werden in einer nachfolgenden Stufe S44 differenziert, um entsprechende Werte für die relative Geschwindigkeit i zu erhalten. In einer Stufe S45 wird das Kriterium hi als ein Produkt aus der relativen Bewegung ri zwischen der gefederten und der ungefederten Masse der relativen Geschwindigkeit i festgelegt. In einer folgenden Stufe S46 wird das Kriterium Ki als ein Produkt aus dem Verstärkungsfaktor g und dem Quadrat der relativen Geschwindigkeit i festgelegt. Der Verstär­ kungsfaktor g ist ein Produkt aus den beiden Verstärkungs­ faktoren g1 für die Fahrgeschwindigkeit Vs und g2 für den Lenk­ einschlag RH.
Die Kriterien hi und Ki werden in einer Stufe S47 miteinander verglichen, um für die Steuersignale v1 bis v4 den Zahlenwert (1) einzustellen, wenn hi größer ist als Ki, während der Zahlenwert (0) eingestellt wird, wenn hi gleich oder kleiner als Ki ist. Unter Mitwirkung der Stufe S48 kann damit wieder entweder die harte oder die weiche Schwingungsdämpfung an den Schwingungsdämpfern eingestellt werden. Mit den Stufen S43, S44 und S45 sowie S47 ist wieder eine Rechnerein­ richtung 71 ausgebildet, mit welcher diese unterschied­ liche Einstellung der einzelnen Dämpfer gesteuert wird. Eine Änderungseinrichtung 72 ist zur Veränderung des vorbe­ stimmten Wertes der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Fahrbahngeschaffenheit vorgesehen. Die Steuereinrichtung gemäß dieser dritten Ausführungsform ergibt damit im Ergebnis wieder dieselben Vorteile eines bequemeren Fahrverhaltens bei einer stabilen Laufeigenschaft des Fahrzeuges, wobei hier durch den Wegfall der Beschleunigungssensoren eine entsprechende Verbilli­ gung der gesamten Radaufhängung erreicht wird, deren Vorhandensein bei der ersten Ausführungsform andererseits eine entsprechend differenziertere Beeinflussung der Dämpfungskraft-Kennlinie der einzelnen Stoßdämpfer ergibt.
Abschließend soll noch darauf hingewiesen sein, daß neben den alternativen Ausbildungen der Steuereinrichtung noch weitere Abwandlungen der Radaufhängung denkbar sind. So kann bei der ersten Ausführungsform ein Wechsel der Dämpfungskraft auch von der Festlegung eines Kriteriums hi als einem Produkt aus der vertikalen Geschwindigkeit u der ungefederten Masse mu und der relativen Geschwin­ digkeit i der gefederten und der ungefederten Masse und dessen Vergleich mit demselben Kriterium Ki anvisiert werden. Die Gleichheit dieser beiden Möglichkeiten ist damit zu begründen, daß auch die beiden Funktionsgrößen F1 und F2 gemäß der beiden folgenden Formeln gleich sind.
F1 = s (s-u) - g (s-u)²
= (s-u) [s - g (s-u)]
= (s-u) [(1-g) s + gu]
F2 = u (s-u) - g (s-u)²
= (s-u) [u - g (s-u)]
= (s-u) [-gs + (1+g) u]
In diesen Formeln wird also die Differenz zwischen dem vorbe­ stimmten Wert Ki und dem Produkt aus der vertikalen Geschwin­ digkeit s der gefederten Masse ms und der relativen Geschwindigkeit i der gefederten und der ungefederten Masse bei der Formel F1 angesprochen, und gleichartig wird bei der Formel F2 die Differenz ebenfalls zwischen dem vorbestimmten Wert Ki und einem Produkt aus der vertikalen Geschwindigkeit o der ungefederten Masse mu und der relativen Ge­ schwindigkeit i der gefederten und der ungefederten Masse angesprochen.
Anstelle einer voneinander unabhängigen Beeinflussung der Däm­ pfungskraft aller vier Schwingungsdämpfer kann auch eine paarweise Beeinflussung der Dämpfungskraft einerseits der beiden Dämpfer der Vorderräder und andererseits der beiden Däm­ pfer der Hinterräder vorgesehen sein. Bei einer solchen paar­ weisen Beeinflussung wird dann der Wechsel zwischen den beiden Einstellungen HARD und SOFT über eine entsprechend zusammenfas­ sende Berücksichtigung der einzelnen Produkte vorgenommen, die in den verschiedenen Stufen sonst für jeden Dämpfer gebildet werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen:
  • - Ableitung der Relativgeschwindigkeit (i) radweise aus der Relativbewegung (ri) zwischen gefederter (ms) und ungefederter (mu) Masse,
  • - Bestimmung der vertikalen Geschwindigkeit (si) der gefederten Masse (ms) jeweils in Radnähe aus der dort gemessenen vertikalen Beschleunigung (Gi) der gefederten Masse (ms),
  • - Festlegung eines Kriteriums (hi) für die vertikale Schwingung der gefederten Masse (ms) oder der ungefederten Masse (mu) als Produkt aus der Relativgeschwindigkeit (i) und der vertikalen Geschwindigkeit (si oder ui),
  • - Festlegung eines den Fahrzustand des Fahrzeugs und die Fahrbahnbeschaffenheit beschreibenden Kriteriums (Ki) als Produkt des Quadrates der Relativgeschwindigkeit (i) und eines Verstärkungsfaktors (g), der von der Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Fahrzeugs und/oder dem Lenkeinschlag (RH) abhängt und mit zunehmenden Werten dieser Parameter abnimmt,
  • - wechselnde Steuerung der Schwingungsdämpfer bei der vertikalen Schwingung der gefederten Masse (ms) oder der ungefederten Masse (mu) auf eine harte Einstellung, wenn für die beiden Kriterien (hi, Ki) die Beziehung (hi < Ki) erhalten wird, und auf eine weiche Einstellung, solange für die beiden Kriterien (hi, Ki) die Beziehung (hiKi) vorliegt.
2. Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen:
  • - Messung der Dämpfungskraft (fsi) der gefederten Masse (ms) jeweils in Radnähe,
  • - Bestimmung der vertikalen Geschwindigkeit (si) der gefederten Masse (ms) jeweils in Radnähe aus der dort gemessenen vertikalen Beschleunigung (Gi) der gefederten Masse (ms),
  • - Festlegung eines Kriteriums (hi) für die vertikale Schwingung der gefederten Masse (ms) als Produkt aus der radweise gemessenen Dämpfungskraft (fsi) und einem Kriterium (fai) für eine ideale Dämpfungskraft an jedem Rad als Produkt der vertikalen Geschwindigkeit (si) der gefederten Masse (ms) und eines mit negativem Vorzeichen versehenen Verstärkungsfaktors (-g), der von der Fahrgeschwindigkeit (Vi) des Fahrzeuges und/oder dem Lenkeinschlag (RH) abhängt und mit zunehmenden Werten dieser Parameter abnimmt,
  • - Festlegung eines den Fahrzustand des Fahrzeuges und die Fahrbahnbeschaffenheit beschreibenden Kriteriums (Ki) als Produkt des Quadrates der gemessenen Dämpfungskraft (fsi) und des von der Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Fahrzeuges und/oder dem Lenkeinschlag (RH) abhängenden Verstärkungsfaktors (g),
  • - wechselnde Steuerung der Schwingungsdämpfer bei der vertikalen Schwingung der gefederten Masse (ms) auf eine harte Einstellung, wenn die Beziehung (hi<Ki) erhalten wird, und auf eine weiche Einstellung, solange die Beziehung (hiKi) vorliegt.
3. Verfahren zur Steuerung semiaktiver hydraulischer Schwingungsdämpfer der Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen:
  • - Ableitung der Relativgeschwindigkeit (i) radweise aus der Relativbewegung (ri) zwischen gefederter (ms) und ungefederter (mu) Masse,
  • - Festlegung eines Kriteriums (hi) für die vertikale Schwingung der gefederten Masse (ms) als Produkt aus der Relativbewegung (ri) und der Relativgeschwindigkeit (i),
  • - Festlegung eines den Fahrzustand des Fahrzeuges und die Fahrbahnbeschaffenheit beschreibenden Kriteriums (Ki) als Produkt des Quadrats der Relativgeschwindigkeit (i) und eines Verstärkungsfaktors (g), der von der Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Fahrzeuges und/oder dem Lenkeinschlag (RH) abhängt und mit zunehmenden Werten dieser Parameter abnimmt,
  • - wechselnde Steuerung der Schwingungsdämpfer bei der vertikalen Schwingung der gefederten Masse (ms) auf eine harte Einstellung, wenn für die beiden Kriterien (hi, Ki) die Beziehung (hi<Ki) erhalten wird, und auf eine weiche Einstellung, solange die Beziehung (hiKi) vorliegt.
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