DE4135526A1 - Aufhaengungssystem fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Aufhaengungssystem fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahr
zeug, insbesondere ein Aufhängungssystem mit einem Stoßdämpfer
des Typs mit variablem Dämpfungskraftkennwert, der zwischen
einem gefederten und einem ungefederten Element vorgesehen
ist.
Im allgemeinen umfaßt das Kraftfahrzeugaufhängungssystem einen
zwischem 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 variablem Dämpfungskraft
kennwert z. B. in zwei Gruppen unterteilt, wobei bei der einen
der Dämpfungskraftkennwert (Kennwert eines unterschiedlichen
Dämpfungskoeffizienten) in zwei Stufen (obere Stufe und untere
Stufe) verändert werden kann, und wobei bei der anderen Gruppe
der Dämpfungskraftkennwert in viele Stufen oder stufenlos
einstellbar ist.
Der Stoßdämpfer des Typs mit variablem Dämpfungskraftkennwert
wird grundsätzlich dadurch beeinflußt, daß die Dämpfungskraft
des Stoßdämpfers auf den unteren Bereich (d. h., die WEICHE
Einstellung) eingestellt wird, wenn die Dämpfungskraft des
Stoßdämpfers in der die Schwingung anfachenden Richtung hin
sichtlich der senkrechten Schwingung der Karosserie wirkt, und
daß die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers auf den oberen Bereich
(d. h., die HARTE Einstellung) eingestellt wird, wenn die Dämp
fungskraft in der die Schwingung dämpfenden Richtung wirkt, so
daß die die Schwingung dämpfende Energie einen höheren Wert
erhält als die die Schwingung anfachende Energie, die auf das
gefederte Element übertragen wird. So werden der Fahrkomfort
und die Fahrstabilität verbessert.
Es sind bereits die verschiedensten Methoden zur Beurteilung,
ob die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die Schwingung
anfachenden oder in der die Schwingung dämpfenden Richtung
wirkt, vorgeschlagen worden. In der japanischen Offenlegungs
schrift Nr. 60-2 48 419 wird zum Beispiel eine Methode offen
bart, bei der die Richtung der Dämpfungskraft wie folgt be
stimmt wird: Es wird festgestellt, ob das Vorzeichen der rela
tiven Bewegung zwischen dem gefederten Element und dem ungefe
derten Element identisch mit dem Vorzeichen eines differenzier
ten Werts davon 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 Offenle
gungsschrift Nr. 61-1 63 011 wird ebenfalls ein Verfahren offen
bart, das die Beurteilung der Richtung 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 durch
große Veränderungen des Dämpfungskraftkennwerts des Stoßdämp
fers laute Geräusche sowie Schwingungen.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu ver
hindern, daß durch die große Veränderung des Dämpfungskraft
kennwertes Geräusche und Schwingungen entstehen, und gleich
zeitig zweckmäßigerweise die Dämpfungsfunktion eines Stoß
dämpfers vorzusehen, dessen Dämpfungskraftkennwert je nach
Fahrbahnoberfläche und Schwingung des gefederten Elements
eines Kraftfahrzeugs in mehreren Stufen verändert werden kann.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe sieht die vorliegende
Erfindung ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit dem
nachfolgend aufgeführten Aufbau vor.
Das Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug umfaßt einen Stoß
dämpfer, der zwischen einem gefederten Element und einem unge
federten Element zum Wechseln eines Dämpfungskraftkennwertes
zwischen vier oder mehr Kennwerten vorgesehen ist, Schwingungs
frequenzbereichserfassungsmittel zum Erfassen des Schwingungs
frequenzbereichs des gefederten Elements des Kraftfahrzeugs,
Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Erfassungsmittel zum Erfas
sen einer holprigen Fahrbahnoberfläche, Dämpfungskraftkennwert
begrenzungsmittel zum Aufnehmen von Signalen von den Schwin
gungsfrequenzbereichserfassungsmitteln und den Fahrbahnober
flächenbeschaffenheit-Erfassungsmitteln zur Begrenzung der
Dämpfungskraftkennwerte des Stoßdämpfers auf den höheren Be
reich, wenn sich das gefederte Element in einem niedrigen
Frequenzschwingungsbereich befindet, auf den unteren Bereich,
wenn sich das gefederte Element in einem höheren Frequenz
schwingungsbereich befindet, und auf einen mittleren Bereich,
wenn die Straße holprig ist, und Mittel zum Wechseln und Steu
ern der Dämpfungskraftcharakteristik des Stoßdämpfers auf der
Basis einer vorgegebenen Steuerregel nur innerhalb der von den
Dämpfungskraftkennwertbegrenzungsmitteln eingegrenzten Dämp
fungskraftkennwerte.
Bei dem oben erwähnten Aufbau wird der Schwingungszustand des
gefederten Elements des Kraftfahrzeugs von den Schwingungsfre
quenzbereichserfassungsmitteln erfaßt. Zusätzlich wird die
holprige Straße von den Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Er
fassungsmitteln erfaßt. Das Dämpfungskraftkennwertbegrenzungs
mittel erhält die Signale von beiden Erfassungsmitteln zur
Beschränkung der Dämpfungskraftkennwerte des Stoßdämpfers auf
vier oder weniger Werte in Abhängigkeit von der Fahrbahnober
flächenbeschaffenheit und dem Schwingungszustand des gefeder
ten Elementes des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten, wenn
sich das gefederte Element in dem niedrigen Frequenzschwin
gungsbereich befindet, ist der Dämpfungskraftkennwert unter
Berücksichtigung der Stabilität auf den oberen Bereich be
grenzt. Wenn sich das gefederte Element in dem höheren Fre
quenzschwingungsbereich befindet, ist der Dämpfungskraftkenn
wert unter Berücksichtigung des Fahrkomforts auf den unteren
Bereich beschränkt. Wenn die Straße holprig ist, ist der Dämp
fungskraftkennwert unter Berücksichtigung von sowohl Stabili
tät als auch Fahrkomfort auf den mittleren Bereich beschränkt.
Der Dämpfungskraftkennwert des Stoßdämpfers wird von den den
Dämpfungskraftkennwert verändernden und steuernden Mitteln auf
der Grundlage der vorgegebenen Kontrollregel nur innerhalb der
von den Dämpfungskraftkennwertbegrenzungsmitteln festgelegten
Dämpfungskraftkennwerten ausgewählt und verändert. So kann ein
hohes Maß an Fahrkomfort und Stabilität erzielt werden. Zusätz
lich ist es möglich, das durch die große Veränderung des Dämp
fungskraftkennwerts bedingte Entstehen von Geräuschen und
Schwingung zu verhindern.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung
und ihrer bevorzugten Weiterbildungen werden im folgenden
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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.
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 vier 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 Bezugszei
chen 21 bezeichnet. Eine Kolbeneinheit 22 ist einstückig durch
einen Kolben gebildet und eine Kolbenstange ist gleitend in
dem Zylinder 21 gehalten. Der Zylinder 21 und die Kolbenein
heit 22 sind mit einer Achse (ungefedertes Element) oder einer
Karosserie (gefedertes 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 Stellgied 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 nega
tiv.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS, ein Lenkwinkelsignal RH
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 RH 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.
Stellgliedsteuersignale v1 bis v4 werden von der Steuereinheit
8 an die Stellglieder 25a bis 25d ausgegeben und nehmen je
weils die beiden Werte "Is" bis "Ih" an. "Is" bedeutet, daß
die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die
WEICHE Einstellung eingestellt sind. "Ih" bedeutet, daß die
Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die HARTE
Einstellung eingestellt sind. Beide Kennwerte der WEICHEN und
HARTEN Einstellungen nehmen entsprechend den aus den jeweils
sechs Dämpfungskraftkennwerten (erste bis sechste Kennwerte)
der Stoßdämpfer 1 bis 4 wie oben beschrieben auszuwählenden
Kennwerte Werte von "1" bis "6" 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 Geschwindigkeiten
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 S1 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 horizontalen
Ebene dargestellt. Die Koordinaten für die Beschleunigungssensoren
11 bis 13 und für die Stoßdämpfer 1 bis 4 werden
jeweils durch (xG1, yG1) zu (xG3, yG3) und (xS1, yS1) zu (xS4,
yS4) 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 eine absolute Geschwindigkeit S des gefe
derten Elements (oder sein Integralwert, d. h. eine absolute
Bewegung zs des gefederten Elements) kontinuierlich gemessen,
um die Frequenz der Schwingung des gefederten Elements zu
berechnen. Bei Schritt S7 wird festgestellt, ob der niedrige
Frequenzschwingungsbereich ausgewählt ist. Schritte S6 und S7
und die Beschleunigungssensoren 11 bis 14 stellen Schwingungs
frequenzbereichserfassungsmittel 53 zum Erfassen des Schwin
gungsfrequenzbereichs des gefederten Elements des Kraftfahr
zeugs dar.
Wenn die Antwort in Schritt S7 JA lautet, d. h., wenn der niede
re Frequenzschwingungsbereich ausgewählt ist, werden im
Schritt S8 "5" und "6" jeweils auf "Is" und "Ih" eingestellt.
Wenn die Antwort NEIN lautet, d. h., wenn der höhere Frequenz
schwingungsbereich ausgewählt ist, werden in Schritt S9 "1"
und "2" jeweils auf "Is" und "Ih" eingestellt.
Bei Schritt S10 wird in Abhängigkeit von der Schwankung der
absoluten Geschwindigkeit ZS des gefederten Elements festge
stellt, ob eine Straße holprig ist. Wenn die Antwort JA lau
tet, d. h., wenn die Straße holprig ist, werden in Schritt S11
"3" und "4" jeweils auf "Is" und "Ih" eingestellt. Dann geht
die Routine weiter zu Schritt S12. Wenn die Antwort NEIN lau
tet, d. h., wenn die Straße nicht holprig ist, geht diese Rou
tine weiter zu Schritt S12. Schritt S10 und die Beschleuni
gungssensoren 11 bis 14 bilden Fahrbahnoberflächenbeschaffen
heit-Erfassungsmittel 54 zum Erfassen einer holprigen Straße.
Die Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Erfassungsmittel 54
können anstelle der Schwankung der Absolutgeschwindigkeit ZS
des gefederten Elements den Schlag der Stoßdämpfer 1 bis 4
erfassen (d. h., die relative Bewegung zwischen dem gefederten
Element und dem ungefederten Element (zs-zu)), um so ent
sprechend die holprige Straße zu erfassen.
Schritte S7 bis S11 stellen Dämpfungskraftkennwertbegrenzungs
mittel 55 zum Begrenzen der Dämpfungskraftkennwerte der Stoß
dämpfer 1 bis 4 auf die fünften und sechsten Kennwerte des
oberen Bereichs dar, wenn sich das gefederte Element im niede
ren Frequenzschwingungsbereich befindet, auf die ersten und
zweiten Kennwerte im unteren Bereich, wenn sich das gefederte
Element in dem höheren Frequenzschwingungsbereich befindet,
und auf den dritten und vierten Kennwert in dem mittleren
Bereich, wenn die Straße holprig ist.
Bei Schritt S12 erhält man die Funktion hi (= fsi·fai) als
das Produkt aus einer tatsächlichen Dämpfungskraft fsi und der
"Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai für die Stoßdämpfer 1 bis 4.
Wenn bei Schritt S13 die Funktion hi gleich oder größer Null
ist (hi 0), wird vi Ih gleichgesetzt. Wenn die Funktion hi
kleiner Null ist (hi<0), wird vi Is gleichgesetzt. Bei Schritt
S14 werden die Stellgliedsteuersignale v1 bis v4 ausgegeben.
Dann kehrt die Routine zurück. Schritte S12 und S13 stellen
Mittel 56 zum Berechnen der Funktion hi dar, die das Produkt
aus der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai und der tatsächli
chen Dämpfungskraft fsi ist, um so ausgehend von der Funktion
hi quantitativ zu beurteilen, ob die Dämpfungskraft der Stoß
dämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung hemmenden Richtung oder
in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der
senkrechten Schwingung des gefederten Elements wirkt. Schritte
S13 und S14 stellen Mittel 57 zum Verstellen und Steuern der
Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 zwischen zwei
Dämpfungskraftkennwerten dar, die von den Dämpfungskraftkenn
wertbegrenzungsmitteln 55 entsprechend der Wirkrichtung der
Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4, die von den Mitteln 56
festgestellt wird, begrenzt werden.
Nach der oben genannten Steuerung erhält man die Funktion hi
als ein Produkt der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai und der
tatsächlichen Dämpfungskraft fsi für die Stoßdämpfer 1 bis 4.
Wenn die Funktion hi gleich oder größer Null ist (hi 0),
d. h., wenn die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4 in der
die Schwingung dämpfenden Richtung hinsichtlich der senkrech
ten Schwingung des gefederten Elements wirkt, werden die Dämp
fungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die Einstel
lung HART gewechselt. Wenn die Funktion hi kleiner Null ist
(hi < 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 Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die
Einstellung WEICH verstellt. Folglich kann die die Schwingung
dämpfende Energie mit einem höheren Wert als die die Schwin
gung anfachende Energie versehen werden, die auf das gefederte
Element übertragen wird. Dadurch ist es möglich, den Fahrkom
fort und die Fahrstabilität zu verbessern.
Aus den sechs Dämpfungskraftkennwerten der verschiedenen Dämp
fungskoeffizienten werden der fünfte und der sechste Kennwert
aus dem oberen Bereich ausgewählt, wenn sich das gefederte
Element in dem niedrigen Frequenzschwingungsbereich befindet,
der erste und der zweite Kennwert des unteren Bereich wird
dann ausgewählt, wenn sich das gefederte Element in dem höhe
ren Frequenzschwingungsbereich befindet, und der dritte und
der vierte Kennwert aus dem mittleren Bereich werden dann
ausgewählt, wenn die Straße holprig ist. Die Dämpfungskraft
kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 werden in Abhängigkeit von
dem Wert der Funktion hi zwischen den oben genannten beiden
Kennwerten verstellt. Dadurch kann das Entstehen von Geräu
schen und Schwingung verhindert werden, ohne daß die Dämpfungs
kraftkennwerte in großem Maße verstellt werden müssen. In dem
niedrigen Frequenzschwingungsbereich, in dem das Fahrzeug
aufgrund von Störungen wie Lenken leicht instabil wird, werden
die Charakteristiken aus dem höheren Bereich ausgewählt, wo
durch die Stabilität verbessert werden kann. Im höheren Fre
quenzschwingungsbereich, in dem Straßengeräusche und ähnliches
übertragen werden, wenn geradeaus gefahren wird, werden die
Kennwerte aus dem unteren Bereich ausgewählt, wodurch der
Fahrkomfort verbessert werden kann. Bei einer holprigen Straße
ist es notwendig, die von den Stößen der konvexen Teile der
Straßenunebenheiten verursachten Schläge zu schlucken. Außer
dem kann es noch leicht zum Überschwingen und ähnlichem kom
men. Es werden jedoch die Kennwerte aus dem mittleren Bereich
ausgewählt, um den Fahrkomfort und die Stabilität zu verbes
sern.
In dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel können die Dämp
fungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 jeweils zwischen
sechs Kennwerten verstellt werden. Aber die vorliegende Erfin
dung kann auch dann verwendet werden, wenn die Dämpfungskraft
kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 zwischen vier oder mehr
Kennwerten verstellt werden können.
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 oben genannten Aufbau ausgelegt werden.
Claims (7)
1. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug,
gekennzeichnet durch
einen Stoßdämpfer, der zwischen einem gefederten Element und einem ungefederten Element zum Wechseln eines Dämp fungskraftkennwertes zwischen vier oder mehr Kennwerten vorgesehen ist,
Schwingungsfrequenzbereichserfassungsmittel zum Erfassen des Schwingungsfrequenzbereichs des gefederten Elements des Kraftfahrzeugs,
Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Erfassungsmittel zum Erfassen einer holprigen Fahrbahnoberfläche,
Dämpfungskraftkennwertbegrenzungsmittel zum Aufnehmen von Signalen von den Schwingungsfrequenzbereichserfas sungsmitteln und den Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit- Erfassungsmitteln zur Begrenzung der Dämpfungskraftkenn werte des Stoßdämpfers auf den oberen Bereich, wenn sich das gefederte Element in einem niedrigen Frequenzschwin gungsbereich befindet, auf den unteren Bereich, wenn sich das gefederte Element in einem höheren Frequenz schwingungsbereich befindet, und auf einen mittleren Bereich, wenn die Straße holprig ist, und
Mittel zum Wechseln und Steuern des Dämpfungskraftkenn wertes des Stoßdämpfers auf der Basis einer vorgegebenen Steuerregel nur innerhalb der von den Dämpfungskraftkenn wertebegrenzungsmitteln eingegrenzten Dämpfungskraftkenn werte.
einen Stoßdämpfer, der zwischen einem gefederten Element und einem ungefederten Element zum Wechseln eines Dämp fungskraftkennwertes zwischen vier oder mehr Kennwerten vorgesehen ist,
Schwingungsfrequenzbereichserfassungsmittel zum Erfassen des Schwingungsfrequenzbereichs des gefederten Elements des Kraftfahrzeugs,
Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Erfassungsmittel zum Erfassen einer holprigen Fahrbahnoberfläche,
Dämpfungskraftkennwertbegrenzungsmittel zum Aufnehmen von Signalen von den Schwingungsfrequenzbereichserfas sungsmitteln und den Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit- Erfassungsmitteln zur Begrenzung der Dämpfungskraftkenn werte des Stoßdämpfers auf den oberen Bereich, wenn sich das gefederte Element in einem niedrigen Frequenzschwin gungsbereich befindet, auf den unteren Bereich, wenn sich das gefederte Element in einem höheren Frequenz schwingungsbereich befindet, und auf einen mittleren Bereich, wenn die Straße holprig ist, und
Mittel zum Wechseln und Steuern des Dämpfungskraftkenn wertes des Stoßdämpfers auf der Basis einer vorgegebenen Steuerregel nur innerhalb der von den Dämpfungskraftkenn wertebegrenzungsmitteln eingegrenzten Dämpfungskraftkenn werte.
2. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerregel der Mittel
zum Wechseln und Steuern der Dämpfungskraftkennwerte den
Dämpfungskraftkennwert des Stoßdämpfers auf den oberen
Bereich verstellt, wenn die Dämpfungskraft des Stoß
dämpfers in der die Schwingung hemmenden Richtung hin
sichtlich der senkrechten Schwingung des gefederten
Elements wirkt, und den Dämpfungskraftkennwert des Stoß
dämpfers auf den unteren Bereich wechselt, wenn die
Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die Schwingung
anfachenden Richtung hinsichtlich der senkrechten Schwin
gung des gefederten Elements wirkt.
3. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
Mittel zum Erfassen einer absoluten Geschwindigkeit eines gefederten Elements,
"Himmelshaken"-Dämpfungskraftberechnungsmittel zum Auf nehmen eines Signals von den Mitteln zur Erfassung einer absoluten Geschwindigkeit des gefederten Elements, um so eine "Himmelshaken"-Dämpfungskraft als den Funktionswert der absoluten Geschwindigkeit des gefederten Elements zu berechnen,
Dämpfungskrafterfassungsmittel zur Erfassung der Dämp fungskraft des Stoßdämpfers, und
Mittel zum Aufnehmen von Signalen von jeweils den "Him melshaken"-Dämpfungskraftberechnungsmitteln und den Dämpfungskrafterfassungsmitteln und zur Berechnung des Produkts aus der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft und der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers, um so quantitativ zu beurteilen, ob die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die Schwingung hemmenden Richtung oder in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der senk rechten Schwingung des gefederten Elements wirkt.
Mittel zum Erfassen einer absoluten Geschwindigkeit eines gefederten Elements,
"Himmelshaken"-Dämpfungskraftberechnungsmittel zum Auf nehmen eines Signals von den Mitteln zur Erfassung einer absoluten Geschwindigkeit des gefederten Elements, um so eine "Himmelshaken"-Dämpfungskraft als den Funktionswert der absoluten Geschwindigkeit des gefederten Elements zu berechnen,
Dämpfungskrafterfassungsmittel zur Erfassung der Dämp fungskraft des Stoßdämpfers, und
Mittel zum Aufnehmen von Signalen von jeweils den "Him melshaken"-Dämpfungskraftberechnungsmitteln und den Dämpfungskrafterfassungsmitteln und zur Berechnung des Produkts aus der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft und der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers, um so quantitativ zu beurteilen, ob die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die Schwingung hemmenden Richtung oder in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der senk rechten Schwingung des gefederten Elements wirkt.
4. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfrequenzbe
reichserfassungsmittel zum kontinuierlichen Messen der
absoluten Geschwindigkeit oder der absoluten Bewegung
des gefederten Elements des Fahrzeugs dienen, um so den
Schwingungsfrequenzbereich des gefederten Elements zu
erfassen.
5. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahnoberflächenbe
schaffenheit-Erfassungsmittel zum kontinuierlichen Mes
sen der absoluten Geschwindigkeit des gefederten Ele
ments des Fahrzeugs oder der relativen Bewegung zwischen
dem gefederten Element und dem ungefederten Element
dienen, um so in Abhängigkeit von der Schwankung der
absoluten Geschwindigkeit oder der relativen Bewegung
eine holprige Fahrbahn zu erfassen.
6. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
in der der Stoßdämpfer des weiteren gekennzeichnet ist
durch
einen Zylinder,
eine in den Zylinder eingefügte Kolbeneinheit,
eine in der Kolbeneinheit ausgebildete Öffnung, und
ein Stellglied zum Verstellen der Drosselung der Öffnung in mehrere Stufen.
einen Zylinder,
eine in den Zylinder eingefügte Kolbeneinheit,
eine in der Kolbeneinheit ausgebildete Öffnung, und
ein Stellglied zum Verstellen der Drosselung der Öffnung in mehrere Stufen.
7. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6,
in der das Stellglied gekennzeichnet ist durch
eine in der Kolbeneinheit drehbar vorgesehene Welle,
einen Schrittmotor zum Drehen der Welle um einem vorbe stimmten Winkel,
eine erste Öffnungsplatte, die einstückig und drehbar mit der Welle an deren unterem Ende vorgesehen ist und
eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, die in gleichen Abständen voneinander in einer Umfangsrichtung ausgebil det sind, und
eine zweite in der Öffnung vorgesehenen Öffnungsplatte, die ein kreisbogenförmiges Langloch aufweist, das den Bohrungen der ersten Öffnungsplatte zugeordnet ist, wobei die Drosselung der Öffnung durch das von dem Schrittmotor bewirkte Drehen der ersten Öffnungsplatte sowie durch das Ändern der Anzahl der Bohrungen der ersten Öffnungsplatte, die mit dem Langloch der zweiten Öffnungsplatte fluchten, in verschiedene Stufen ver stellt werden kann.
eine in der Kolbeneinheit drehbar vorgesehene Welle,
einen Schrittmotor zum Drehen der Welle um einem vorbe stimmten Winkel,
eine erste Öffnungsplatte, die einstückig und drehbar mit der Welle an deren unterem Ende vorgesehen ist und
eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, die in gleichen Abständen voneinander in einer Umfangsrichtung ausgebil det sind, und
eine zweite in der Öffnung vorgesehenen Öffnungsplatte, die ein kreisbogenförmiges Langloch aufweist, das den Bohrungen der ersten Öffnungsplatte zugeordnet ist, wobei die Drosselung der Öffnung durch das von dem Schrittmotor bewirkte Drehen der ersten Öffnungsplatte sowie durch das Ändern der Anzahl der Bohrungen der ersten Öffnungsplatte, die mit dem Langloch der zweiten Öffnungsplatte fluchten, in verschiedene Stufen ver stellt werden kann.
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