DE4135525C2

DE4135525C2 - Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4135525C2
Application number: DE4135525A
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Butsuen; Yasunori Yamamoto; Tohru Yoshioka
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2011-10-29
Also published as: JP3084054B2; US5172929A; DE4135525A1; JPH04163220A

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahr zeug, insbesondere ein Aufhängungssystem mit einem Stoßdämpfer des Typs mit variabler Dämpfungseinstellung, der zwischen einem gefederten und einem ungefederten Element vorgesehen ist.

Im allgemeinen umfaßt das Kraftfahrzeugaufhängungssystem einen zwischen einem gefederten Element (Karosserieseite) und einem ungefederten Element (radseitig) zur Dämpfung der senkrechten Schwingungen eines Rades vorgesehenen Stoßdämpfer. Es gibt verschiedene Arten von Stoßdämpfern (Schwingungsdämpfer). So werden die Stoßdämpfer des Typs mit variabler Dämpfungseinstellung z. B. in zwei Gruppen unterteilt, wobei bei der einen die Dämpfung in zwei Stufen ("harte" und "weiche" Einstellung) verändert werden kann und bei der anderen Gruppe die Dämpfung in vielen Stufen oder stufenlos verstellbar ist.

Stoßdämpfer des Typs mit variabler Dämpfung werden entsprechend dem Skyhook-Prinzip grundsätzlich so gesteuert, daß die Dämpfung des Stoßdämpfers auf die WEICHE Einstellung eingestellt wird, wenn die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der senkrechte Schwingungen der Karosserie anfachenden Richtung wirkt. Die Dämpfung des Stoßdämpfers wird dann auf die HARTE Einstellung eingestellt, wenn die Dämpfungskraft in der die Schwingung dämpfenden Richtung wirkt, so daß insgesamt der die Schwingung dämpfende Energieumsatz des Schwingungsdämpfers einen höheren Wert erhält als der die Schwingung anfachende. So werden der Fahrkomfort und die Fahrstabilität verbessert.

Es sind bereits die verschiedensten Kriterien zur Beurteilung vorgeschlagen worden, ob die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die Schwingung anfachenden oder in der die Schwingung dämpfenden Richtung wirkt.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 60-248419 A wird die Richtung der Dämpfungskraft wie folgt bestimmt: Es wird festgestellt, ob das Vorzeichen der rela tiven Bewegung zwischen dem gefederten Element und dem ungefe derten Element mit dem Vorzeichen ihres differenzierten Werte identisch ist, der die relative Geschwindigkeit zwischen dem gefederten Element und dem ungefederten Element darstellt. Wenn die Vorzeichen identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwingung anfachenden Rich tung wirkt. Wenn die Vorzeichen nicht identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwin gung dämpfenden Richtung wirkt.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 61-163011 A wird ebenfalls ein Verfahren offenbart, das die Beurteilung der Wirkung der Dämpfungskraft in der folgenden Art und Weise beschreibt: Es wird festgestellt, ob das Vorzeichen der absoluten Geschwindigkeit des gefederten Elements identisch ist mit dem der relativen Geschwindigkeit zwischen dem gefederten Element und dem ungefederten Element. Wenn die Vorzeichen identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwingung dämpfenden Rich tung wirkt. Wenn die Vorzeichen nicht identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwin gungen anfachenden Richtung arbeitet.

Bei einem Fahrzeug mit einem Stoßdämpfer des Typs mit mehrstu fig veränderbarer Dämpfungskraftcharakteristik entstehen je doch beim Wechseln und Steuern des Dämpfungskraftkennwertes zur Erzeugung einer annähernd idealen Dämpfungskraft entsprechend dem Skyhook-Prinzip bei großen vorzunehmenden Veränderungen der Dämpfungseinstellung des Stoßdämpfers laute Geräusche sowie Schwingungen.

Zur Lösung des oben genannten Problems ist für Stoßdämpfer mit drei oder mehr wählbaren Dämpfungseinstellungen bereits vorgeschlagen worden, daß die Anzahl der entsprechend dem Fahrzustand (Fahrzeuggeschwindigkeit, seitliche Beschleunigung etc.) möglichen Dämpfungseinstellungen auf z. B. zwei einem Bereich zugeordnete Werte beschränkt wird und daß die Dämpfung des Stoßdämpfers auf der Grundlage einer vorgegebenen Kontrollregel nur innerhalb der dem Bereich zugeordneten Dämpfungswerte ausgewählt und gewechselt wird.

Dabei wird mit dem Beginn einer Kurvenfahrt, an dem eine seitliche Beschleunigung des Kraftfahrzeugs auftritt, die Dämpfung des Stoßdämpfers einheitlich in den höheren Bereich verstellt, um die Fahrsicherheit in der Kurve zu erhöhen.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben aufgeführten Vorschlag weiter zu verbessern, um so ein hohes Maß an Fahrkomfort und Fahrstabilität zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor.

Sie geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine komfort mindernd harte Dämpfung aus Gründen der Fahrsicherheit nur im Kurvenein- und -auslauf (Beginn und Ende der Kurvenfahrt) erforderlich ist, wo dynamische Änderungen der Querbeschleunigung auftreten.

Dagegen ist es in der konstanten Kurvenfahrt, wo die seitliche Beschleunigung gleichmäßig und das Verhalten der Karosserie stabil ist, erwünscht, Dämpfungseinstellungen im unteren Bereich zuzulassen bzw. vorzusehen, um den Fahrkomfort nicht außer Acht zu lassen.

Bei dem oben erwähnten Verfahren wird der vorbestimmte Fahr zustand (z. B. eine Fahrzeugsgeschwindigkeit und eine Quer beschleunigung oder dergleichen) erfaßt. Die Anzahl der Dämpfungseinstellungen, die aus den drei oder mehr Kennwerten des Stoßdämpfers ausge wählt werden sollen, ist entsprechend dem Fahrzustand auf z. B. zwei eingegrenzt. Die Einstellung des Stoßdämpfers wird auf der Grundlage der vorgegebenen Kontrollregel nur innerhalb der vorgegebenen Bereiche ausgewählt und gewechselt. Folglich kann die Dämpfungs einstellung entsprechend dem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs eindeutig zugeordnet werden. Zusätzlich kann auch das sonst durch große Sprünge in der Dämpfungseinstellung bedingte Entstehen von Geräuschen und Schwingung verhindert werden.

Wenn der Dämpfungskraftkennwert des Stoßdämpfers auf der Grund lage der Steuerregel durch die Mittel zum Wechseln und Steuern der Dämpfungskraftkennwerte gewechselt und gesteuert werden soll, wird der Schwellwert der Steuerregel von den Schwellwert wechselmitteln entsprechend dem Maß des Wechsels bei dem vorbe stimmten Fahrzustand des Kraftfahrzeugs verstellt. Folglich kann der Dämpfungskraftkennwert des Stoßdämpfers auf einfache Weise in den oberen oder unteren Bereich verstellt werden. Wenn z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die seitliche Beschleunigung beinahe konstant sind, kann der Dämpfungskraft kennwert des Stoßdämpfers auf einfache Weise in den unteren Bereich gewechselt werden. So läßt sich der Fahrkomfort verbessern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Anordnung der Bauteile eines Aufhängungssystems,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Hauptteil eines Stoßdämpfers,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Aufbaus eines Stellglieds,

Fig. 4 ein Diagramm des Schwingungsmodells des Aufhän gungssystems,

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Steuerteil des Auf hängungssystems zeigt, und

Fig. 6 ein Flußdiagramm des Steuerflusses, und

Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Charakteristikbereich und einem Schwellwert zeigt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Bauteile eines Aufhängungssystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 1 bis 4 vier Stoßdämpfer bezeich net, die zur Dämpfung der senkrechten Schwingung der Räder in den rechten und linken Vorderrädern 5L (nur ein linkes Vorder rad ist gezeigt) und rechten und linken Hinterrädern 6L (nur ein linkes Hinterrad ist gezeigt) vorgesehen sind. Die Stoß dämpfer 1 bis 4 umfassen Stellglieder 25 (siehe Fig. 2 und 3) zum Wechseln der Dämpfungskraftcharakteristiken von verschiede nen Dämpfungskoeffizienten zwischen jeweils drei oder mehr Kennwerten (sechs Kennwerte in der vorliegenden Ausführungs form, wie noch beschrieben wird), und Druckfühler (nicht ge zeigt) als Dämpfungskrafterfassungsmittel zur Erfassung der tatsächlich erzeugten Dämpfungskraft. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet Schraubenfedern, die auf den Außenumfängen der Stoßdämpfer 1 bis 4 an deren oberen Abschnitten vorgesehen sind. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Steuereinheit zum Wech seln und Steuern der Dämpfungskraftkennwerte durch Ausgabe von Steuersignalen an die in den Stoßdämpfern 1 bis 4 vorgesehenen Stellglieder bezeichnet. Erfassungssignale werden an die Steu ereinheit 8 von den Druckfühlern der Stoßdämpfer 1 bis 4 ausge geben.

Die Bezugszeichen 11 bis 14 bezeichnen vier Beschleunigungssen soren zur Erfassung der Beschleunigung des gefederten Elements in der senkrechten Richtung (Z-Richtung) für jedes Rad. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Fahrzeuggeschwindigkeitssen sor, der in dem Meßgerät im Armaturenbrett zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Lenkwinkelsensor zur Erfassung des Lenkwin kels der Vorderräder durch die Rotation einer Lenkspindel. Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein Beschleunigungsvorrichtungsöff nungssensor zur Erfassung des Öffnens einer Beschleunigungsvor richtung bezeichnet. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Bremsdruckschalter zum Prüfen auf der Basis eines Bremsflüssig keitsdruckes, ob eine Bremse in Betrieb ist (d. h., ob das Fahrzeug gerade abgebremst wird). Das Bezugszeichen 19 bezeich net einen Betriebsmoduswählschalter, durch den ein Fahrer die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf eine der drei Einstellungen HART, WEICH oder KONTROLLIERT einstellt. Diese Sensoren 11 bis 17 und Schalter 18 und 19 geben Erfas sungssignale an die Steuereinheit 8 ab.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Stoßdämpfer 1 bis 4, wobei die Druckfühler, die in den Stoßdämpfern vorgesehen sind, nicht gezeigt werden.

In Fig. 2 wird ein Zylinder mit dem Bezugszeichen 21 bezeich net. Eine Kolbeneinheit 22 ist einstückig durch einen Kolben gebildet und eine Kolbenstange ist gleitend in dem Zylinder 21 gehalten. Der Zylinder 21 und die Kolbeneinheit 22 sind mit einer Achse (ungefedertes Element) oder einer Karosserie (gefe dertes Element) verbunden.

Zwei Öffnungen 23 und 24 sind in der Kolbeneinheit 22 vorgese hen. Die Öffnung 23 ist immer offen, und die Drosselung (der Durchflußbereich) der Öffnung 24 kann durch das Stellglied 25 in sechs Stufen verstellt werden. Wie auch in Fig. 3 gezeigt, umfaßt das Stellglied 25 eine Welle 27, die drehbar in der Kolbeneinheit 22 durch eine Gleitbuchse 26 vorgesehen ist, einen Schrittmotor 28 zum Drehen der Welle 27 um einem vorbe stimmten Winkel, eine erste Öffnungsplatte 30, die einstückig und drehbar mit der Welle 27 an deren unterem Ende vorgesehen ist und fünf Bohrungen 29 aufweist, die in gleichen Abständen voneinander in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, und eine zweite Öffnungsplatte 32, die in der Öffnung 24 vorgese hen ist und ein kreisbogenförmiges Langloch 31 aufweist, das den Bohrungen 29 der ersten Öffnungsplatte 30 zugeordnet ist. Mit Hilfe des Schrittmotors 28 wird die erste Öffnungsplatte 30 gedreht. Folglich liegen die Bohrungen 29 der ersten Öff nungsplatte 30 dem Langloch 31 der zweiten Öffnungsplatte 32 gegenüber oder nicht. Zusätzlich variiert die Anzahl der Boh rungen 29, die mit dem Langloch 31 fluchten, sequentiell von null bis fünf.

Eine obere Kammer 33 und eine untere Kammer 34 in dem Zylinder 21 und ein in der Kolbeneinheit 22 zur Verbindung der beiden Kammern 33 und 34 vorgesehener hohler Abschnitt werden mit einer Flüssigkeit gefüllt, die eine adäquate Viskosität auf weist. Diese Flüssigkeit kann zwischen der oberen Kammer 33 und der unteren Kammer 34 entweder durch die Öffnung 23 oder die Öffnung 24 fließen.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau besitzen die Stoßdämpfer 1 bis 4 sechs Dämpfungskraftkennwerte mit jeweils unterschied lichen Dämpfungskoeffizienten. Wenn fünf Bohrungen 29 der Öffnungsplatte 30 dem Langloch 31 der Öffnungsplatte 32 gegen überliegen, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen ersten Kennwert mit dem niedrigsten Dämp fungskoeffizienten eingestellt. Wenn vier Bohrungen 29 mit dem Langloch 31 fluchten, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen zweiten Kennwert mit einem nied rigen Dämpfungskoeffizienten eingestellt. Wenn drei Bohrungen 29 dem Langloch 31 gegenüberliegen, werden die Dämpfungskraft kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen dritten Kennwert mit einem nur geringfügig niedrigen Dämpfungskoeffizienten eingestellt. Wenn mit dem Langloch 31 zwei Bohrungen 29 fluch ten, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen vierten Kennwert mit einem etwas höheren Dämpfungs koeffizienten eingestellt. Wenn dem Langloch 31 nur eine Boh rung 29 gegenüberliegt, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen fünften Kennwert mit einem höhe ren Dämpfungskoeffizienten eingestellt. Wenn keine der Boh rungen 29 mit dem Langloch 31 fluchtet, ist die Öffnung 24 ganz geschlossen. So kann die Flüssigkeit nur durch die Öff nung 23 fließen, so daß die Dämpfungskraftkennwerte der Stoß dämpfer 1 bis 4 auf einen sechsten Kennwert mit dem höchsten Dämpfungskoeffizienten eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt das Schwingungsmodell des Aufhängungssystems, wobei ms für eine Masse des gefederten Elements steht, mu für eine Masse des ungefederten Elements, zs für eine Bewegung des gefederten Elements, zu für eine Bewegung des ungefederten Elements, ks für die Federkonstante einer Schraubenfeder 7, kt für die Federkonstante eines Reifens, und v(t) für den Dämp fungskoeffizienten des Stoßdämpfers.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Steuerteil des Aufhän gungssystems zeigt. In Fig. 5 entsprechen ein erster Druck fühler 41, ein erster Beschleunigungssensor 11 und ein erstes Stellglied 25a einem linken Vorderrad 5L. Ein zweiter Druck fühler 42, ein zweiter Beschleunigungssensor 12 und ein zwei tes Stellglied 25b entsprechen einem rechten Vorderrad. Ein dritter Druckfühler 43, ein dritter Beschleunigungssensor 13 und ein drittes Stellglied 25c entsprechen einem linken Hinterrad 6L. Ein vierter Druckfühler 44, ein vierter Be schleunigungssensor 14 und ein viertes Stellglied 25d ent sprechen einem rechten Hinterrad. Die Stellglieder 25a bis 25d sind mit dem Stellglied 25 in Fig. 2 identisch. Die Druckfühler 41 bis 44 sind in den Stoßdämpfern 1 bis 4 vorgesehen.

In Fig. 5 sind fs1 bis fs4 Dämpfungskraftsignale, die von den ersten bis vierten Druckfühlern 41 bis 44 an die Steuereinheit 8 abgegeben werden. Wenn die Dämpfungskraft nach oben wirkt, ist das Signal positiv. Wenn die Dämpfungskraft nach unten wirkt, ist das Signal negativ.

_G1 bis _G4 sind Signale der absoluten Beschleunigung des gefederten Elements in senkrechter Richtung (Z-Richtung), die von den ersten bis vierten Beschleunigungssensoren 11 bis 14 an die Steuereinheit 8 abgegeben werden. Wenn das gefederte Element die nach oben gerichtete Beschleunigung entgegennimmt, ist das Signal positiv. Wenn das gefederte Element die nach unten gerichtete Beschleunigung aufnimmt, ist das Signal negativ.

Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS, ein Lenkwinkelsignal ΘH und ein Beschleunigungsvorrichtungsöffnungssignal TVO (Dros selklappenöffnungsgrad) werden jeweils von dem Fahrzeugge schwindigkeitssensor 15, dem Lenkwinkelsensor 16 und dem Be schleunigungsvorrichtungsöffnungssensor 17 an die Steuerein heit 8 abgegeben. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS ist positiv, wenn sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt, und es ist negativ, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Das Lenkwinkelsi gnal ΘH ist positiv, wenn sich ein Lenkrad vom Gesichtspunkt des Fahrers aus im Gegenuhrzeigersinn dreht (d. h. nach links dreht), und es ist negativ, wenn sich das Lenkrad im Uhrzeiger sinn dreht (d. h., nach rechts dreht).

Ein Bremsdrucksignal BP wird von dem Bremsdruckschalter 18 an die Steuereinheit 8 abgegeben und kann die beiden Werte EIN und AUS annehmen. "EIN" bedeutet, daß die Bremse betätigt wird. "AUS" bedeutet, daß die Bremse nicht betätigt wird.

Mit dem Bezugszeichen 45 ist ein Seitenbeschleunigungssensor zur Erfassung der seitlichen Beschleunigung, die auf die Karos serie (gefedertes Element) einwirkt, bezeichnet. Der Sensor 45 gibt ein Seitenbeschleunigungssignal g an die Steuereinheit 8 ab.

Stellgliedsteuersignale v1 bis v4 werden von der Steuereinheit 8 an die Stellglieder 25a bis 25d ausgegeben und nehmen Werte von "1" bis "6" entsprechend den jeweiligen sechs Dämpfungs kraftcharakteristiken (erste bis sechste Charakteristiken) der Stoßdämpfer 1 bis 4 an.

Darüber hinaus werden Betriebsartauswahlsignale von dem Be triebsartauswahlschalter 19 an die Steuereinheit 8 abgegeben. Die Betriebsartauswahlsignale stellen eine Vielzahl von paral lelen Signalen dar und nehmen in der vorliegenden Ausführungs form die drei Werte HART, WEICH und KONTROLLIERT an. "HART" bedeutet, daß ein Fahrer die HARTE Betriebsart ausgewählt hat. "WEICH" bedeutet, daß ein Fahrer die WEICHE Betriebsart ausge wählt hat. Und "KONTROLLIERT" bedeutet, daß der Fahrer die Betriebsart KONTROLLIERT ausgewählt hat. Wenn die HARTE Be triebsart ausgewählt ist, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf HART eingestellt. Wenn die WEICHE Betriebsart ausgewählt ist, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf WEICH eingestellt. Wenn die Be triebsart KONTROLLIERT ausgewählt ist, werden die Dämpfungs kraftkennwerte der Stoßdämpfer entweder auf HART oder WEICH geschaltet, was automatisch und unabhängig entsprechend den Fahrbedingungen, der Fahrbahnoberfläche etc. ausgeführt wird.

Fig. 6 zeigt den Steuerfluß der Steuereinheit 8, wenn die Betriebsart KONTROLLIERT durch den Betriebsartauswählschalter 19 ausgewählt ist. Die Steuerfunktion wird durch das Steuerpro gramm der Steuereinheit 8 durchgeführt. Das Steuerprogramm wird in regelmäßigen Abständen (1 bis 10 ms) von dem separat vorgesehenen Startprogramm wiederholt. Der Steuerbetrieb wird im folgenden anhand des Flußdiagramms beschrieben.

Bei Schritt S1 werden die Dämpfungskraftsignale fs1 bis fs4 eingegeben. Bei Schritt S2 werden die Signale _G1 bis _G4 der absoluten Beschleunigung des gefederten Elementes eingegeben. Bei Schritt S3 werden die Signale _G1 bis _G4 durch numerische Integration oder dergleichen integriert, um so die absoluten Geschwindigkeiten _G1 bis _G4 der Karosserie in senkrechter Richtung zu erhalten. Da _G1 bis _G4 absolute Geschwindigkei ten des gefederten Elements in senkrechter Richtung an den Beschleunigungssensoren 11 bis 14 sind, werden sie in Schritt 4 an den Stoßdämpfern 1 bis 4 in absolute Geschwindigkeiten _S1 bis _S4 des gefederten Elements in senkrechter Richtung umgewandelt. Wenn drei Werte von _G1 bis _G4 vorhanden sind, kann man _S2 bis _S4 berechnen. Deshalb werden weiter unten _G1 bis _G3 benutzt und _G4 wird als Ersatz verwendet. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Koordinatensystem in einer horizonta len Ebene dargestellt. Die Koordinaten für die Beschleunigungs sensoren 11 bis 13 und für die Stoßdämpfer 1 bis 4 werden jeweils durch (x_G1, y_G1) zu (x_G3, y_G3) und (x_S1, y_S1) zu (x_S4, y_S4) ausgedrückt. Dann erhält man _S1 bis _S4 durch die folgende Gleichung:

wobei zwei Koeffizientenmatrizen und ein Produkt daraus vorher festgelegt und als Konstanten vorgegeben sind.

Schritt S2 bis S4 und die Beschleunigungssensoren 11 bis 14 bilden Mittel 51 zur Erfassung der absoluten Geschwindigkeiten _S1 bis _S4 des gefederten Elements in senkrechter Richtung an den Stoßdämpfern 1 bis 4.

Bei Schritt S5 wird eine "Himmelshaken"-Dämpfungskraft (skyhook damper force) fai als eine ideale Dämpfungskraft durch die folgende Gleichung erhalten.

fai = -c · si (i = 1, 2, 3 ,4)

Mit anderen Worten, die "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai ist ein Wert mit negativem Vorzeichen, der durch Multiplizieren eines Verstärkungswertes c mit einer absoluten Geschwindigkeit Zsi des gefederten Elements an jedem Rad zusammen erhalten wird. Schritt S5 bildet Mittel 52 zur Berechnung der "Himmels haken"-Dämpfungskraft fai.

Bei Schritt S6 wird die seitliche Beschleunigung g eingegeben. Bei Schritt S7 wird festgestellt, ob die seitliche Beschleuni gung g größer als ein vorbestimmter Wert gh ist. Der vorbe stimmte Wert gh ist das kleinste Signal, das bei einer Seiten beschleunigung erzeugt wird. Wenn die seitliche Beschleunigung g größer als ein vorbestimmter Wert gh ist, befindet sich das Fahrzeug im Zustand des Kurvenfahrens. Demgemäß arbeitet der Seitenbeschleunigungssensor 45 (siehe Fig. 5) als Fahrzustands erfassungsmittel. Der Seitenbeschleunigungssensor 45 dient zur Erfassung der seitlichen Beschleunigung g des Fahrzeugs. Die Fahrzustandserfassungsmittel dienen zur Erfassung eines Kurven fahrzustands des Kraftfahrzeugs.

Wenn die Antwort in Schritt S7 JA lautet, d. h., wenn sich das Fahrzeug in einem Kurvenfahrzustand befindet, werden die unte ren und oberen Schwellwerte der Dämpfungskraft, Is und Ih, im Schritt S8 jeweils auf den dritten und sechsten Kennwert einge stellt. Wenn die Antwort NEIN lautet, d. h., wenn sich das Fahrzeug nicht in einem Kurvenfahrzustand befindet, werden die unteren und oberen Schwellwerte der Dämpfungskraft, Is und Ih, im Schritt S9 jeweils auf den ersten und vierten Kennwert eingestellt. Schritte S7 bis S9 bilden Dämpfungskraftkennwert begrenzungsmittel 53 zur Eingrenzung der Anzahl der aus den sechs Dämpfungskraftcharakteristiken der Stoßdämpfer 1 bis 4 auszuwählenden Kennwerte auf vier, je nachdem, ob sich das Fahrzeug im Kurvenfahrzustand befindet.

Nachdem die oberen und unteren Schwellwerte der Dämpfungskraft eingestellt sind, wird festgestellt, ob der absolute Wert der Differenz zwischen der momentanen, in Schritt 6 eingegebenen seitlichen Beschleunigung g und einer seitlichen Beschleuni gung go eines Zyklus davor, d. h., ob die Schwankung oder der Maß des Wechsels der seitlichen Beschleunigung größer ist als ein vorgegebener Wert ε im Schritt S10. Wenn die Antwort JA lautet, wird die momentane seitliche Beschleunigung g im Schritt S11 durch die seitliche Beschleunigung go eines Zyklus davor ersetzt. Bei Schritt S12 werden αs und βs jeweils durch α und β ersetzt. Wenn die Antwort NEIN lautet, wird die momen tane seitliche Beschleunigung g im Schritt S13 durch die seit liche Beschleunigung go eines Zyklus davor ersetzt. Bei Schritt S14 werden αn und βn jeweils durch α und β ausge tauscht.

α und β sind obere und untere Grenzschwellenwerte in einem vorbestimmten Dämpfungskraftkennwertbereich auf der Grundlage der Kontrollregel, die die Dämpfungskraftkennwerte der Stoß dämpfer 1 bis 4 in der unten beschriebenen Art und Weise wech selt und steuert. Zwischen αn und αs und zwischen βn und βs besteht folgende Beziehung.

αn < αs, βn < βs

Wenn der Maß des Wechsels der seitlichen Beschleunigung klein ist, d. h., wenn sich das Fahrzeug in einem Zustand der konstan ten Kurvenfahrt befindet, werden der obere und der untere Grenzschwellwert αn und βn, wie in Fig. 7(a) gezeigt, in einem etwa gleichen Winkel zu einer Bezugslinie l in dem Dämp fungskraftkennwertbereich angeordnet. Ein Wechselbereich Sh zur HARTEN Einstellung wird fast genauso eingestellt wie ein Wechselbereich Ss zur WEICHEN Einstellung. Wenn das Maß des Wechsels der seitlichen Beschleunigung groß ist, d. h. wenn sich das Fahrzeug in einem vorübergehenden Zustand der Kurven fahrt befindet, wird, wie in Fig. 7(b) gezeigt, der obere Grenzschwellwert αs in dem Dämpfungskraftkennwertbereich nahe der Bezugslinie l und der untere Grenzschwellwert βs beabstan det von der Bezugslinie l positioniert. Der Wechselbereich Sh zur HARTEN Einstellung wird größer eingestellt als der Wechsel bereich Ss zur WEICHEN Einstellung. Folglich bilden die Schritte S10 bis S14 Schwellwertwechselmittel 54 zum Wechseln des Schwellwerts der Steuerregel in der Art, daß die Dämpfungs kraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 zum Zeitpunkt der kon stanten Kurvenfahrt im Vergleich zu dem vorübergehenden Kurven fahrzustand auf einfache Weise auf den unteren Bereich gewech selt werden können.

Bei einem der Schritte S12 oder S14 wird der Schwellwert einge stellt. Bei Schritt S15 wird das Stellgliedsteuersignal vi erkannt, das an die Stoßdämpfer zu diesem Zeitpunkt ausgegeben wird. Bei Schritt S16 erhält man eine Funktion hαi durch die folgende Gleichung.

hαi = fsi · (fai - α · fsi)

Bei Schritt S17 wird festgestellt, ob die Funktion hβi eine positive Zahl ist. Wenn die Antwort JA lautet, wird das Stell gliedsteuersignal vi im Schritt S18 um 1 erhöht. Dann geht die Routine weiter zu Schritt S22.

Wenn die Antwort NEIN lautet, erhält man im Schritt S19 eine Funktion hβi durch die folgende Gleichung.

hβi = fsi · (fai - β · fsi)

Bei Schritt S20 wird festgestellt, ob die Funktion hβi eine negative Zahl ist. Wenn die Antwort JA lautet, wird das Stell gliedsteuersignal vi im Schritt S21 um 1 verkleinert. Dann geht die Routine weiter zu Schritt S22. Wenn die Antwort NEIN lautet, geht die Routine weiter zu Schritt S22.

Bei Schritt S22 wird festgestellt, ob das Stellgliedsteuersi gnal vi gleich oder größer als der untere Schwellwert Is der Dämpfungskraft ist. Wenn die Antwort JA lautet, geht die Rou tine sofort weiter zu Schritt S24. Wenn die Antwort NEIN lau tet, wird der Wert ("1" oder "3") des unteren Schwellwert Is der Dämpfungskraft im Schritt S23 an die Stelle des Stellglied steuersignals vi gesetzt. Dann geht die Routine weiter zu Schritt S24.

Bei Schritt S24 wird festgestellt, ob das Stellgliedsteuersi gnal vi gleich oder kleiner als der obere Schwellwert Ih der Dämpfungskraft ist. Wenn die Antwort JA ist, geht die Routine sofort weiter zu Schritt S26. Wenn die Antwort NEIN lautet, wird der Wert ("4" oder "6") des oberen Schwellwerts Ih der Dämpfungskraft im Schritt S25 an die Stelle des Stellglied steuersignals vi gesetzt. Dann geht die Routine weiter zu Schritt S26. Bei Schritt S26 wird das Stellgliedsteuersignal vi ausgegeben. Dann kehrt die Routine zurück.

Die Schritte S16 bis S21 bilden Mittel 55 zum Berechnen des Produkts aus der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai und der Dämpfungskraft fsi der Stoßdämpfer 1 bis 4, um so quantitativ zu beurteilen, ob die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung dämpfenden Richtung oder in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der senkrechten Schwingung des gefederten Elements wirkt. Die Schritte S22 bis S26 bilden Mittel 56 zum Wechseln und Steuern der Dämpfungs kraftcharakteristiken der Stoßdämpfer 1 bis 4, je nachdem, ob die Funktionen hαi und hβi positiv oder negativ sind, d.h, entsprechend der Wirkrichtung der Dämpfungskraft der Stoßdämp fer 1 bis 4, die von den Mitteln 55 nur innerhalb der Dämp fungskraftkennwerte, die durch die Dämpfungskraftkennwertbe grenzungsmittel 53 eingegrenzt sind, beurteilt wird. Die Funk tionen hαi und hβi sind Steuerregelfunktionen, die den Dämp fungskraftkennwert nicht zwischen den oberen und unteren Grenz schwellwerten α und β wie in Fig. 7 gezeigt wechseln, sondern den Dämpfungskraftkennwert auf die HARTE Einstellung um eine Stufe in dem Bereich Sh verstellen, in dem ein Schwellwert größer als der obere Grenzschwellwert αist, und den Dämpfungs kraftkennwert auf die WEICHE Einstellung um eine Stufe in dem Bereich Ss verstellen, in dem der Schwellwert gleich oder kleiner als der untere Grenzschwellwert β ist.

Nach der oben genannten Steuerung werden die Dämpfungskraft kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 gewechselt und gesteuert in Abhängigkeit davon, ob die Funktionen hαi und hβi, die die Steuerregelfunktionen darstellen, positiv oder negativ sind. In diesem Fall werden die Funktionen hαi und hβi in Überein stimmung mit dem Produkt (fsi fai) aus der tatsächlichen Dämpfungskraft fsi der Stoßdämpfer 1 bis 4 und der "Himmels haken"-Dämpfungskraft fai bestimmt, die erste Faktoren sind. Wenn die Funktion hαi positiv ist (hαi<0), d. h., wenn die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung hemmenden Richtung hinsichtlich der senkrechten Schwingung des gefederten Elements wirkt, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die HARTE Einstellung gewechselt, Wenn die Funktion hβi negativ ist (hβi<0), d. h., wenn die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der senkrechten Schwingung des gefederten Elements wirkt, werden die Dämpfungskraftkenn werte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die WEICHE Einstellung ge wechselt. Folglich ist es möglich, die die Schwingung hemmende Energie mit einem größeren Wert zu versehen als die die Schwin gung anfachende Energie, die an das gefederte Element übertra gen wird. Auf diese Art und Weise kann der Fahrkomfort und die Fahrstabilität verbessert werden.

Aus den sechs Dämpfungskraftkennwerten der verschiedenen Dämp fungskoeffizienten werden zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt vier Kennwerte (dritte bis sechste Kennwerte) in der HARTEN Einstel lung ausgewählt, und vier Kennwerte (erste bis vierte Kennwer te) werden dann, wenn keine Kurvenfahrt vorliegt, in der WEI CHEN Einstellung ausgewählt. Ein Wechsel wird nur innerhalb der so ausgewählten vier Kennwerte durchgeführt. So ist es möglich, das durch den Wechsel der Dämpfungskraftkennwerte bedingte Entstehen von Geräuschen und Schwingung zu verhindern und gleichzeitig ein hohes Maß an Verbesserung der Fahrstabili tät bei der Kurvenfahrt und des Fahrkomforts zu dem Zeitpunkt, an dem kein Kurvenfahrzustand vorliegt, zu gewährleisten.

Zum Zeitpunkt der konstanten Kurvenfahrt, bei dem die seit liche Beschleunigung fast konstant ist, wird das Fahrzeugver halten stabiler als in dem vorübergehenden Kurvenfahrzustand, in dem sich die seitliche Beschleunigung verändert. Nach der vorliegenden Erfindung werden die Werte α und β, die die Schwellwerte der Funktionen hαi und hβi darstellen, in Abhän gigkeit von dem Maß des Wechsels der seitlichen Beschleunigung geändert. Im Vergleich zu dem vorübergehenden Kurvenfahrtzu stand lassen sich die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 zum Zeitpunkt der konstanten Kurvenfahrt auf einfache Weise in die WEICHE Einstellung verstellen. So läßt sich der Fahrkomfort und die Fahrstabilität in dem oberen Bereich ver bessern.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben aufgeführte Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt viele Varianten.

Nach der obengenannten Ausführungsform wird der Kurvenfahrzu stand des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dessen seitlicher Beschleunigung erfaßt. Zusätzlich wird in Abhängigkeit von dem Maß an Wechsel der seitlichen Beschleunigung festgestellt, ob sich das Fahrzeug in einem Zustand der vorübergehenden Kurven fahrt oder der konstanten Kurvenfahrt befindet. Nach der vor liegenden Erfindung kann das Gierverhältnis des Fahrzeugs anstelle der seitlichen Beschleunigung erfaßt werden. Der Kurvenfahrzustand kann auf der Grundlage des so erfaßten Gier verhältnisses beurteilt werden. Zusätzlich kann in Abhängig keit von dem Maß des Wechsels des Gierverhältnisses oder eines Rollwinkels festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug in dem Zustand der vorübergehenden Kurvenfahrt oder der konstanten Kurvenfahrt befindet.

Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann als der Fahrzustand des Fahr zeugs erfaßt werden, um so aus jeweils drei oder mehr Kennwer ten der Stoßdämpfer zwei oder mehr Kennwerte in der HARTEN Einstellung auszuwählen, die bei niedrigen und höheren Fahr zeuggeschwindigkeiten der Stabilität Rechnung tragen, und zwei oder mehr Kennwerte in der WEICHEN Einstellung auszuwählen, die bei einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit dem Fahrkom fort Rechnung tragen. Die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämp fer lassen sich auf der Grundlage einer vorgegebenen Steuer regel nur innerhalb der so ausgewählten Dämpfungskraftkennwer ten wechseln und steuern. Zusätzlich kann der Schwellwert der Steuerregel derart verstellt werden, daß die Dämpfungskraft kennwerte der Stoßdämpfer auf einfache Weise in die WEICHE Einstellung verstellt werden können, wenn das Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit aufweist, in der das Maß des Wech sels der Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. der Beschleunigung fast Null ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt worden ist, ist dies so zu verstehen, daß die Fachleute erkennen werden, daß verschiedene Abänderungen und Verbesserungen möglich sind. Deshalb sollten solche Abän derungen und Verbesserungen, solange sie nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, in Übereinstimmung mit dem obengenannten Aufbau ausgelegt werden.

Claims

Verfahren zur semiaktiven Dämpfung von Schwingungen des Fahr zeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges, bei dem zwischen dem Fahrzeug aufbau und den jeweiligen Rädern steuerbare Schwingungsdämpfer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswahl zwischen mindestens drei einstellbaren, definierten Bereichen zugeordneten Dämpfungswerten die auf den Fahrzeugaufbau wirkende Dämpfungskraft (fsi) nach Betrag und Richtung gemessen und aus der vertikalen Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus unter Berück sichtigung von deren Größe und Richtung die erwünschten Dämp fungskräfte (fai) ermittelt und zur Bestimmung, ob die Dämp fungskraft der Schwingungsdämpfer in der die Schwingung hem menden Richtung oder in der die Schwingung anfachenden Richtung wirkt, das Produkt aus der gemessenen Dämpfungskraft (fsi) und der Differenz aus der erwünschten (fai) und der mit Parametern (alpha, beta) gewichteten, gemessenen Dämp fungskraft (fsi) gebildet wird, wobei durch Messung der Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus bestimmt wird, ob sich das Fahrzeug im Zustand der Kurvenfahrt befindet, und bei Kurvenfahrt mit sich verändernder Querbeschleunigung (z. B. im Kurvenein- oder -auslauf) eine Verschiebung des in der Steuerung der Dämpfer berücksichtigten Bereichs der Dämp fungswerte auf hohe Dämpfung und bei Kurvenfahrt mit im wesentlichen konstanter Querbeschleunigung (konstante Kurven fahrt) eine Verschiebung des berücksichtigten Bereichs der Dämpfungswerte auf niedrige Dämpfung erfolgt, wie es in Verbindung mit den Fig. 6a, 6b, 7a, 7b im einzelnen beschrieben ist.