DE4226050A1

DE4226050A1 - Aufhaengungssteuersystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4226050A1
Application number: DE4226050A
Authority: DE
Inventors: Makoto Kimura; Toru Takahashi; Hiroyuki Shimizu
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2012-08-07
Also published as: JP3080257B2; DE4226050C2; US5828970A; JPH05124413A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufhängungs-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, welches eine Dämpfungskoeffizienten steuerung für einen oder mehrere Stoßdämpfer durchführt (wobei ein Stoßdämpfer als auch Dämpfer bezeichnet wird, nachfolgend jedoch immer von einem Stoßdämpfer die Rede ist). Die vorliegende Erfindung bezieht sich im speziellen auf das Aufhängungs-Steuersystem für das Kraftfahrzeug, in welchem eine longitudinale Beschleunigung einer gefederten Masse verarbeitet wird, um eine longitudinale Geschwindig keit einer gefederten Masse zu berechnen.

Ein Aufhängungs-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug ist aus der japanischen Patentanmeldung 61-1 63 011 vorbekannt.

Bei dem vorbekannten Aufhängungs-Steuersystem ist ein Sensor zur Ermittlung einer longitudinalen Beschleunigung einer ge federten Masse vorgesehen, wobei die Beschleunigung der ge federten Masse integriert wird, um die Longitudinalgeschwin digkeit der gefederten Masse zu berechnen. Nachfolgend steuert das vorgenannte Aufhängungs-Steuersystem einen Dämp fungskoeffizienten entweder zu einer Position eines niedri gen Dämpfungskoeffizienten oder zur Position eines hohen Dämpfungskoeffizienten, jeweils auf der Basis der Longitudi nalgeschwindigkeit der gefederten Masse.

Das vorbekannte Aufhängungs-Steuersystem integriert nur die Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse. In einem Falle, in welchem Daten, welche durch die Sensoren zur Er mittlung der Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse erhalten werden, eine Verschiebung eines Nulldurchganges wegen des Einflusses der Atmosphäre anzeigen, wird die Ver schiebung auch im Hinblick auf eine Longitudinalgeschwindig keit der gefederten Masse von 0 m/s integriert. Hierdurch kann die Steuereinheit ermitteln, daß eine Longitudinalge schwindigkeit der gefederten Masse erzeugt wurde.

Weiterhin wird in einem Fall, in welchem das Fahrzeug auf einer ansteigenden Bahn fährt oder der Sensor für die Longi tudinalbeschleunigung der gefederten Masse in einer geneig ten Form bezüglich der normalen vertikalen Position, bedingt durch Vibrationen oder durch lockere Anbringung montiert ist, die Longitudinalgeschwindigkeit der Federmasse in einer nach oben gerichteten Richtung oder in einer nach unten ge richteten Richtung versetzt, so daß eine fehlerhafte Dämp fungskoeffizienten-Position errechnet werden kann.

Da weiterhin die Steuerung eine Komponente mit höherer Fre quenz der Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse reflektiert, welche nicht für die Steuerung nötig ist, können die folgenden Fehler auftreten.

In Fig. 21 (Fig. 26) bezieht sich die gestrichelte Linie auf einen Stoßdämpfer, welcher in einer Position eines niedrigen Dämpfungskoeffizienten fixiert ist und die durchgezogene Linie beschreibt die Übertragungsratencharakteristika einer longitudinalen gefederten Masse des vorbeschriebenen bekann ten Aufhängungs-Steuersystemes.

Wie in Fig. 21 gezeigt, kann der Stoßdämpfer des vorbe schriebenen Aufhängungs-Steuersystemes eine Lenkstabilität mit einer Übertragungsrate zu einer Federmasse verbessern, welche in einem niedrigen Frequenzbereich in der Nähe der Resonanzfrequenz n_U der Federmasse unterdrückt ist.

Im Gegensatz hierzu steigt die Übertragungsrate der gefeder ten Masse über vorbestimmte Frequenz und es wird eine hoch frequente Schwingung auf eine Fahrzeugkarosserie aufge bracht. Hierdurch verschlechtert sich der Fahrkomfort des Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Aufhängungs-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, in welchem eine Verschiebung eines Nulldurchgangspunktes einer Longitudinalgeschwindigkeit der gefederten Masse ver hindert wird und bei welchem zusätzlich der Fahrkomfort zum Zeitpunkt der Aufbringung einer hohen Frequenz verbessert werden kann.

Die obenstehende Aufgabe wird durch ein Aufhängungs-Steuer system für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches folgende Bau gruppen umfaßt:

a) zumindest einen Stoßdämpfer, welcher zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Rad zwischenge schaltet ist, welcher ein Positionselement und Mittel zur Änderung des Dämpfungskoeffizienten aufweist, wobei die Mittel zur Änderung des Dämpfungskoeffizienten operativ dessen Position in Abhängigkeit zu einem Steuersignal ver ändern, so daß ein Dämpfungskoeffizient von zumindest einer oder beiden Hubseiten, nämlich dem Ausfahrhub oder dem Ein fahrhub des Kolbenelementes auf eine Stellung eines Ziel-Dämpfungskoeffizienten eingestellt wird;
b) zumindest ein Mittel zur Feststellung einer Beschleunigung der gefederten Masse zur Bestimmung einer Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse und zur Ausgabe eines Signales, welches eine Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse wieder gibt;
c) zumindest ein Detektormittel für die Geschwindig keit der gefederten Masse zur Integration des Longitudinal-Be schleunigungssignales der gefederten Masse zur Ableitung eines Longitudinal-Geschwindigkeitssignales der gefederten Masse, welches diese wiedergibt;
d) ein Bandpaßfilter zur Durchleitung nur einer Frequenzkomponente entweder des Longitudinal-Beschleunigungssignales der gefederten Masse oder des Longitudinal-Geschwindigkeitssignales der gefeder ten Masse, dessen Frequenz in einen vorbestimmten Frequenz bereich fällt, welcher auf diese Weise mit einer Eigen-Reso nanzfrequenz der gefederten Masse als Zentrum definiert ist;
e) Einstellmittel zur Berechnung eines Schwellenwertes für den Signalwert der Longitudinalgeschwindigkeit der gefeder ten Masse;
f) Bestimmungsmittel zur Bestimmung, ob der Sig nalwert der Longitudinalgeschwindigkeit der gefederten Masse, welcher durch das Bandpaßfilter erhalten wurde, unter dem vorbestimmten Schwellenwert ist; und
g) Steuermittel zur Abgabe des Steuersignales an die Dämpfungskoeffi zient-Variationsmittel gemäß einem Ergebnis der Bestimmung der Bestim mungsmittel, um den Dämpfungskoeffizienten auf den Ziel-Dämpfungs koeffizienten zu steuern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines für ein Kraftfahrzeug verwendbaren Aufhängungs-Steuer- oder Regel systemes,

Fig. 2 ein Schaltungs-Blockdiagramm eines Aufhängungs-Steu ersystemes gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Stoßdämp fers SA zur Verwendung in dem ersten Ausführungs beispiel gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Kolbenteiles des in Fig. 3 gezeigten Stoßdämpfers,

Fig. 5 eine charakteristische grafische Darstellung mehrerer Stufen eines variabel veränderten Dämp fungskoeffizienten in Bezug auf die Kolbenge schwindigkeit des in Fig. 4 gezeigten Stoßdämp fers,

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung der veränderten Dämpfungskoeffizienten auf den Ausfahrhub- und Einfahrhubseiten gemäß der Drehstellung eines Einstellelementes in dem Stoßdämpfer,

Fig. 7(A) bis 9(C) Draufsichten auf das Einstellelement und die Ver bindungsausnehmungen zur Erklärung der Stellungen eines Einstellelementes bezüglich einer Verbin dungsausnehmung,

Fig. 10 bis 12 charakteristische grafische Darstellungen der Dämpfungskoeffizienten bezüglich der Kolbenge schwindigkeit,

Fig. 13 ein Teil-Schaltungsblockdiagramm eines longitudi nalen Beschleunigungssignales der gefederten Masse in dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 14 eine charakteristische grafische Darstellung einer Übertragungsrate in Abhängigkeit von der Frequenz des Longitudinal-Beschleunigungssignales der gefederten Masse,

Fig. 15 ein Betriebs-Flußdiagramm, ausgeführt durch eine Steuereinheit im ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 ein Betriebs-Flußdiagramm einer Subroutine eines Schrittes 105, ausgeführt durch die Steuereinheit des ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 17 eine Zeitkarte einer Serie von Betriebsweisen der wichtigen Teiles des Aufhängungs-Steuersystemes des ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 18 eine charakteristische grafische Darstellung der Übertragungsrate einer gefederten Masse über die Frequenz der Longitudinalbeschleunigung der ge federten Masse,

Fig. 19 eine Zeitkarte der Beschleunigung der gefederten Masse, der Geschwindigkeit der gefederten Masse und der Steuerung der Geschwindigkeit der gefe derten Masse bei dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 20 ein Teil-Schaltungsblockdiagramm eines Hochpaß filters, eines Integrators und eines Tiefpaß filters in einem zweiten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel des Erfindung,

Fig. 21 eine charakteristische grafische Darstellung der Übertragungsrate der gefederten Masse bezüglich der Frequenz der Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse,

Fig. 22 ein Schaltungsblockdiagramm eines wichtigen Teiles des Aufhängungs-Steuersystemes nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 23(A) bis 23(C) charakteristische grafische Darstellungen der Verstärkungen und der Phasen in den jeweiligen Filtern gemäß Fig. 22,

Fig. 24(A) Wellenform-Darstellungen extrem niedriger Fre quenzen der Resonanzfrequenzen der gefederten Masse und Komponenten hoher Frequenz in dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 25 ein Vergleich des Schwingungsverhaltens, und

Fig. 26 eine Darstellung ähnlich Fig. 21.

Zum Verständnis der Erfindung ist darauf hinzuweisen, daß der Begriff Ausfahrhub sich auf eine Ausdehnung oder Ver längerung des Stoßdämpfers bezieht, während der Begriff Einfahrhub eine Kompression oder Verkürzung des Stoßdämpfers beschreibt.

Im nachfolgenden wird das erste Ausführungsbeispiel der Er findung beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt die Ausgestaltung eines Systemes eines Fahrzeugaufhängungs-Steuer- oder Regelsystemes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind vier Stoßdämpfer SA zwischen einer Fahrzeugkarosserie und jeweiligen Rädern angeordnet. Ein Beschleunigungssensor für eine longitudinale Beschleuni gung einer gefederten Masse (aufwärts und abwärts bezüglich der Fahrzeugkarosserie), welcher nachfolgend als "vertikaler G-Sensor" bezeichnet wird, ist an einem Teil der Fahrzeug karosserie benachbart zu jedem Stoßdämpfer SA angeordnet. Zusätzlich ist ein Steuerwinkelsensor 2 an einem Lenkrad ST angebracht.

Eine Steuereinheit 4 ist in der Fahrzeugkarosserie benach bart zu einem Fahrersitz angebracht, um Signale, welche von jedem der Sensoren 1 und 2 abgegeben werden, zu empfangen und um ein Treibersignal für einen Schrittmotor 3 jedes Stoßdämpfers SA abzugeben.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltungs-Blockdiagramm des Aufhän gungs-Steuersystemes nach dem ersten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel.

Die Steuereinheit 4 umfaßt folgende Bauelemente: Eine Inter faceschaltung 4a, eine Zentralrechnereinheit (CPU) 4b, sowie eine Treiberschaltung 4c. Die Interfaceschaltung 4a empfängt Sensorsignale von einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 5 und einem Bremssensor 6, zusätzlich zu jedem der anderen Sensoren 1 und 2.

Zusätzlich umfaßt die Interfaceschaltung 4a einen Hochpaß filter 4d. Jedes Sensorsignal von dem vertikalen G-Sensor 1 wird direkt über die Interfaceschaltung 4a der CPU eingege ben, andererseits erfolgt die Eingabe zur CPU über die Hoch paßfilterschaltung 4d der Interfaceschaltung 4a. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Hochpaßfilter 4d dazu dient, nur hohe harmonische Frequenzkomponenten, inklusive der Reso nanzfrequenzkomponenten der ungefederten Masse aus den ver tikalen Beschleunigungssignalen, welche von dem longitudina len G-Sensor 1 ermittelt wurden, durchzulassen.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnittansicht des Aufbaues des Stoß dämpfers SA.

Der in Fig. 3 gezeigte Stoßdämpfer SA umfaßt folgende Bau elemente: Einen Zylinder 30, einen Kolben 31 zur Definierung einer oberen und einer unteren Kammer A bzw. B, eine äußere Ummantelung 33, welche eine Reservoirkammer 32 an dem äuße ren Umfang des Zylinders 30 bildet, eine Basis (oder Boden basis) 34 zur Definierung einer unteren Kammer B und einer Reservoirkammer 32, ein Führungselement 35 zur Definierung der unteren Kammer B und der Reservoirkammer 32, ein Füh rungselement 35 zur Führung einer Verschiebebewegung einer Kolbenstange 7, welche mit dem Hauptkörper 32 des Kolbens verbunden ist, eine Aufhängungsfeder 36, welche zwischen der äußeren Ummantelung 32 und der Fahrzeugkarosserie zwischen geschaltet ist, sowie ein Prellgummielement (oder eine Buchse) 37.

Die Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Kolbens 31.

Wie in Fig. 4 dargestellt, sind in dem Kolben 31 Durchgangs ausnehmungen 31a, 31b ausgebildet. Zusätzlich sind ein Dämp fungsventil 12 der Ausfahrhubseite und ein Dämpfungsventil 20 der Einfahrhubseite eingebaut, welche jeweils die jewei ligen Durchgangsausnehmungen 31a, 31b öffnen oder schließen.

Eine Verbindungsausnehmung 39 ist an einer Spitze einer Kolbenstange 7 ausgebildet, die Kolbenstange 7 erstreckt sich durch den Kolben 31. Die Verbindungsausnehmung 39 dient zur Verbindung der oberen Kammer A und der unteren Kammer B. Weiterhin dient das Einstellelement 40 in Fig. 4 zur Ein stellung des Strömungsdurchlaßbereiches in der Verbindungs ausnehmung 39. Ein Rückschlagventil 17 der Ausfahrhubseite und ein Rückschlagventil 22 der Einfahrhubseite sind einge baut, um die Strömung in der Verbindungsausnehmung 39 gemäß der Richtung der Strömung des Fluides zu ermöglichen oder zu unterdrücken. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Einstellelement 40 gemäß dem Antrieb des Schrittmotors 3 drehbar fixiert.

Zusätzlich sind an der Spitze oder dem oberen Bereich der Kolbenstange 7 ein erster Auslaß 21, ein zweiter Auslaß 13, ein dritter Auslaß 18, ein vierter Auslaß 14 und ein fünfter Auslaß 16 ausgebildet. Das Bezugszeichen 38 in Fig. 4 be zeichnet einen Rückhalter, an welchem das Rückschlagventil 22 der Einfahrhubseite gelagert ist.

Andererseits ist das Einstellelement 40 mit einem hohlen Bereich 19, einer ersten seitlichen Ausnehmung 24 und einer zweiten seitlichen Ausnehmung 25 versehen. Weiterhin ist eine Längsnut 23 an dem äußeren Umfang des Einstellelementes 14 ausgebildet. Die erste seitliche Ausnehmung 24 und die zweite seitliche Ausnehmung 25 dienen zur Verbindung zwischen dem inneren Bereich des Einstellelementes 40 und dessen äußerem Bereich.

Somit sind vier Fluidströmungsdurchlässe zwischen der oberen Kammer A und der unteren Kammer B als Verbindungsdurchlässe für eine Fluidströmung in dem Ausfahrhub vorgesehen:

1. Ein erster Strömungsdurchlaß D für die Ausfahrhubseite von der Durchgangsausnehmung 31b zu der unteren Kammer B über eine innere Seite des geöffneten Ausfahrseiten-Dämp fungsventiles 12.
2. Ein zweiter Strömungsdurchlaß E der Ausfahrhubseite von dem zweiten Auslaß 13, der Längsnut 23 und dem vierten Auslaß 14 zu der unteren Kammer B über den äußeren Um fang des Dämpfungsventiles 12 für den Ausfahrseitenhub.
3. Ein dritter Strömungsdurchlaß F für die Ausfahrhubseite von dem zweiten Auslaß 13, der Längsnut 23 und dem fünf ten Auslaß 16 zu der unteren Kammer B über das geöffnete Rückschlagventil 17 der Ausfahrhubseite.
4. Und ein Bypass-Strömungsdurchlaß G von dem dritten Auslaß 18, der zweiten seitlichen Ausnehmung 25 und einem hohlen Bereich 19 zu der unteren Kammer B.

Als Fluidströmungsdurchlässe des Fluides in der Einfahrhub seite sind andererseits die folgenden drei Durchlässe vorge sehen:

1. Ein erster Strömungsdurchlaß H der Einfahrhubseite von der Durchgangsausnehmung 31a zu der oberen Kammer A über das geöffnete Dämpfungsventil 20 der Einfahrhubseite.
2. Ein zweiter Strömungsdurchlaß J der Einfahrhubseite von dem hohlen Bereich 19, der ersten seitlichen Ausnehmung 24 und dem ersten Auslaß 21 zu der oberen Kammer A über das geöffnete Rückschlagventil der Einfahrhubseite.
3. Und ein Bypass-Strömungsdurchlaß G von dem hohlen Bereich, 19, der zweiten seitlichen Ausnehmung 25 und dem dritten Auslaß 18 zu der oberen Kammer A.

Es ist darauf hinzuweisen, daß jeder Stoßdämpfer SA so aus gebildet ist, daß sein Dämpfungskoeffizient in vielen Schritten von einer Stellung eines niedrigsten Dämpfungsko effizienten (nachfolgend auch als weiche Stellung bezeich net) auf der Basis der Drehbewegung des Einstellelementes 40, welches mittels des Schrittmotors (Servomotors) an beiden Hubseiten, nämlich dem Ausfahrhub und dem Einfahrhub, wie in Fig. 5 gezeigt, veränderbar ist. Es ist zu erwähnen, daß der Ausdruck einfahren auch als Kompression (COMP) und der Ausdruck ausfahren auch als Entspannen bezeichnet werden kann.

Wenn weiterhin, wie in Fig. 6 gezeigt, das Einstellelement 40 in Gegenuhrzeigerrichtung, wie aus Fig. 4 ersichtlich, gedreht wird, wobei sich sowohl die Ausfahrhubseite als auch die Einfahrhubseite des Dämpfungskoeffizienten in der weichen Stellung (S) befinden, wird nur der Dämpfungskoeffi zient an der Ausfahrhubseite zu der harten Stellung (H) ver ändert. Wenn im Gegensatz hierzu das Einstellelement 40 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wird der Dämpfungskoeffi zient an der Einfahrhubseite zu der harten Position (H) ver ändert.

Wenn, bezogen auf Fig. 6, das Einstellelement 40 gedreht und in einer der drei Positionen 1, 2 und 3 festgehalten wird, die Querschnittszustände des Einstellelementes 40, geschnit ten an den Linien K-K, M-M und N-N in den Fig. 7(A), 8(A) und 9(A), den Fig. 7(B), 8(B) und 9(B) und den Fig. 7(C), 8(C) und 9(C) jeweilig dargestellt sind.

Zusätzlich sind die Dämpfungskraftcharakteristika für jede Stellung des Einstellelementes 40 in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigt.

Die Fig. 13 zeigt ein Schaltungs-Blockdiagramm einer Verar beitungsschaltung eines longitudinalen Beschleunigungssigna les einer gefederten Masse vor der Steuereinheit 4b in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

In Fig. 13 ist ein Integrator 4e installiert, welcher das longitudinale Beschleunigungs-g-Signal der gefederten Masse von jedem longitudinalen G-Sensor 1 empfängt, sowie ein Bandpaßfilter 4f, welcher das Signal von dem longitudinalen Beschleunigungssensor g der gefederten Masse in eine Signal komponente filtert, welche nur in einem Frequenzbereich von 0,5 Hz bis 3 Hz liegt. Die Charakteristika des Bandpaßfil ters 4f sind in Fig. 14 gezeigt.

Die Longitudinalgeschwindigkeit der gefederten Masse in dem Frequenzbereich zwischen 0,5 HZ und 3 Hz ist als "Steuerlon gitudinalgeschwindigkeit V_O der gefederten Masse" bezeich net, die Steuereinheit 4 steuert den Dämpfungskoeffizienten auf der Basis der Steuerlongitudinalgeschwindigkeit V_O der gefederten Masse. Zusätzlich kann der Bandpaßfilter 4f erster Ordnung, alternativ zweiter Ordnung oder dritter Ordnung sein.

Nachfolgend wird unter Bezug auf Fig. 15 und 16 der Betrieb der Steuereinheit 4 zur Steuerung des Dämpfungskoeffizienten jedes Stoßdämpfers SA auf die Stellung eines Ziel-Dämpfungs koeffizienten beschrieben.

In einem Schritt 101 initialisiert die Steuereinheit 4.

In einem Schritt 102 liest die CPU 4b der Steuereinheit 4 die Längsbeschleunigung g der gefederten Masse.

In einem Schritt 103 berechnet die CPU 4b die Longitudinal geschwindigkeit v der gefederten Masse aus dem Longitudinal beschleunigungswert g der gefederten Masse. Das heißt, die CPU 4b integriert die Longitudinalbeschleunigung g der gefe derten Masse durch den Integrator 4e, welcher beispielsweise durch ein digitales Tiefpaßfilter von 0,1 Hz gebildet sein kann, so daß der integrierte Wert in die Longitudinalge schwindigkeit V_n der gefederten Masse umgewandelt wird.

In einem Schritt 104 berechnet die CPU 4b die Steuer-Longi tudinalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse nach der Ver arbeitung durch den Bandpaßfilter 4f.

In einem Schritt 105 berechnet die CPU 4b den Ziel-Dämp fungskoeffizienten n gemäß dem Steuerpunkt des Schrittmotors 3.

In einem Schritt 106 berechnet die CPU 4b den Steuerpunkt des Schrittmotors 3 gemäß dem Ziel-Dämpfungskoeffizienten n.

In einem Schritt 107 treibt die CPU 4b den Schrittmotor 3 in Richtung auf den Steuerpunkt, welcher in dem Schritt 106 berechnet wurde.

Eine Subroutine, welche die Berechnung des Ziel-Dämpfungsko effizienten n auf der Basis der Steuer-Longitudinalgeschwin digkeit V_n der gefederten Masse, wie in Schritt 105 be schrieben, durchführt, wird mit Bezug auf Fig. 16 beschrie ben.

Wie in Fig. 16 gezeigt, bestimmt die CPU 4b, ob die derzei tige Steuer-Longitudinalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse positiv ist oder nicht.

Wenn sich JA in dem Schritt 111 ergibt, geht die Routine auf einen Schritt 112. Wenn das Ergebnis in dem Schritt 111 NEIN ist, geht die Routine auf einen Schritt 117 über. Im einzel nen bestimmt der Bestimmungsschritt 111 die Hubrichtung, d. h. ob sich der Kolbenhub des Stoßdämpfers SA an der Aus fahrhubseite oder an der Einfahrhubseite befindet. Wenn JA, bestimmt die CPU 4b, daß der Kolbenhub auf der Ausfahrhub seite ist, wenn sich in dem Schritt 111 NEIN ergibt, ist der Kolbenhub auf der Einfahrseite und umfaßt keinen Kolbenhub.

In einem Schritt 112 bestimmt die Steuereinheit 4, ob die vorherige Steuer-Longitudinalgeschwindigkeit V_n-1 der gefederten Masse negativ ist. Wenn sich im Schritt 112 JA ergibt, geht die Routine auf einen Schritt 113 über, wenn NEIN in dem Schritt 112, geht die Routine auf einen Schritt 114 über. In den Schritten 111 und 112 bestimmt die CPU 4b, ob die Bewegungsrichtung der gefederten Masse nahe dem korrespondierenden Stoßdämpfer SA verändert ist.

In dem Schritt 113 initialisiert die CPU 4b der Steuerein heit 4 einen Schwellenwert V_S für die Longitudinalgeschwin digkeit der gefederten Masse, nachfolgend geht die Routine auf den Schritt 114 weiter.

In dem Schritt 114 bestimmt die CPU 4b, ob die vorliegende Steuergeschwindigkeit V_S der gefederten Masse über dem lon gitudinalen Schwellenwert V_S der gefederten Masse ist. Wenn JA, geht die Routine auf einen Schritt 115 weiter, wenn NEIN, geht die Routine auf einen Schritt 116 weiter.

In dem Schritt 115 ändert die CPU 4b den longitudinalen Ge schwindigkeits-Schwellenwert V_S auf den vorliegenden Steuer- Longitudinal-Geschwindigkeitswert V_n der gefederten Masse.

Nachfolgend geht die Routine auf den Schritt 116 weiter.

In dem Schritt 116 setzt die CPU 4b den Ziel-Dämpfungsko effizienten n an der Ausfahrhubseite, um die Dämpfungsko effizientensteuerung durchzuführen. Der Ziel-Dämpfungsko effizient an der Ausfahrhubseite n errechnet sich wie folgt:

n = (N_t/V_s)×V_n.

Es ist zu erwähnen, daß der Ziel-Dämpfungskoeffizient n so bestimmt wird, daß die Stellung des Einstellelementes 40 sich in einer vorbestimmten Position befindet. Es ist darauf hinzuweisen, daß N_t eine ausfahrhubseitige maximale Dämp fungsposition bezeichnet.

Im Detail bestimmt die CPU 4b in den Schritten 114 bis 116, wenn die Steuer-Longitudinal-Geschwindigkeit V_n der gefeder ten Masse eine longitudinale Geschwindigkeit V_S der gefeder ten Masse überschreitet, daß die Position des Ziel-Dämp fungskoeffizienten auf der Position des maximalen Dämpfungs koeffizienten plaziert ist. Wenn andererseits die longitudi nale Steuergeschwindigkeit V_S der gefederten Masse unter dem Geschwindigkeitsschwellenwert V_S der gefederten Masse ist, bestimmt die CPU 4b den Ziel-Dämpfungskoeffizienten n (Dämp fungskoeffizienten) gemäß einer Rate desselben auf den Geschwindigkeitsschwellenwert V_S der gefederten Masse mit einem Bezug auf den maximalen Dämpfungskoeffizienten.

In dem Schritt 117 bestimmt die CPU 4b, ob die Steuerge schwindigkeit V_n der gefederten Masse 0 ist. Falls JA in dem Schritt 117, ist der Durchlauf beendet, falls NEIN in dem Schritt 117, geht die Routine auf einen Schritt 118 über.

In dem Schritt 118 bestimmt die CPU 4b, ob die vorherige longitudinale Steuergeschwindigkeit V_n-1 der gefederten Masse positiv ist. Falls JA im Schritt 118, geht die Routine auf einen Schritt 119 über, falls NEIN, geht die Routine auf einen Schritt 120 über.

In dem Schritt 120 bestimmt die CPU 4b in gleicher Weise wie in dem Schritt 115, ob die vorliegende Steuergeschwindigkeit V_n der gefederten Masse über dem Schwellenwert V_S für die longitudinale Geschwindigkeit der gefederten Masse ist. Falls JA im Schritt 120, geht die Routine auf einen Schritt 121 über, falls NEIN, geht die Routine auf einen Schritt 122 über.

In dem Schritt 122 setzt die CPU 4b in gleicher Weise wie im Schritt 116 den Ziel-Dämpfungskoeffizienten n, um die Dämp fungskoeffizienten-Steuerung durchzuführen. Der Ziel-Dämp fungskoeffizient n berechnet sich wie folgt:

n = (N_c/V_s)×V_n.

Es ist zu erwähnen, daß N_C die maximale Dämpfungsstellung an der Einfahrhubseite wiedergibt.

Fig. 17 zeigt eine Zeitkarte einer Serie von Betriebsweisen jedes wichtigen Teiles des Aufhängungs-Steuersystemes des ersten Ausführungsbeispieles, wenn das Flußdiagramm der Fig. 16 ausgeführt wird.

Wie in Fig. 17 gezeigt, wird die Steuerrichtung für den Stoßdämpfer SA gemäß der Longitudinalgeschwindigkeit V der gefederten Masse umgeschaltet.

Da, wie oben beschrieben, die Beschleunigung g der gefeder ten Masse integriert wird, um die Longitudinalgeschwindig keit V der gefederten Masse zu berechnen und in dem Bandpaß filter 4f in ein charakteristisches Longitudinal-Steuer signal V_n der gefederten Masse konvertiert wird, wie in Fig. 15 gezeigt, um den Dämpfungskoeffizienten zu steuern, sind die Komponenten der höheren Frequenzen abgeschnitten, so daß die korrespondierende Steuerung nicht ausgeführt wird. Deshalb tritt, wie in Fig. 19 gezeigt, eine niedrige Über tragungsrate in gleicher Weise auf, wie bei dem Stoßdämpfer mit einem niedrigen Dämpfungskoeffizienten in einem relativ höheren Frequenzbereich, als der Resonanzfrequenzbereich n_U der gefederten Masse. Daraus ergibt sich, daß der Fahrkom fort verbessert wird.

Wie in Fig. 19 dargestellt, bezeichnet eine gestrichelte Linie die Übertragungsrate der Charakteristika der gefeder ten Masse des Stoßdämpfers, wobei der niedrige Dämpfungsko effizient festgelegt ist, und wobei eine durchgezogene Linie die Übertragungsrate der Charakteristika der gefederten Masse des Stoßdämpfers SA in dem ersten Ausführungsbeispiel wiedergibt.

Andererseits kann eine hohe Steuerstabilität sichergestellt werden, da eine Resonanz unterdrückt wird, verglichen mit dem Stoßdämpfer SA, welcher bei einem niedrigen Dämpfungsko effizient bei einem niedrigen Frequenzbereich, welcher die Resonanzfrequenz n_u der gefederten Masse umfaßt, plaziert ist.

Die Fig. 19 zeigt eine Zeitkarte jedes Signales oder jedes Zustandes des Stoßdämpfers des ersten Ausführungsbeispieles.

Die Zeitkarte der Fig. 19 gibt hierbei insbesondere folgen des wieder: Die Longitudinalbeschleunigung g der gefederten Masse korrespondierend zu dem Longitudinal-G-Sensor 1; die durch Integrierung der longitudinalen Beschleunigung g der gefederten Masse durch den Integrator E errechnete Geschwin digkeit V der gefederten Masse; und die Steuergeschwindig keit V_n der gefederten Masse nach Verarbeitung durch das Bandpaßfilter 4f. Wie in Fig. 19 gezeigt, berechnet die CPU 4b, wenn durch den Longitudinal-G-Sensor 1 ermittelt wurde, daß der Nulldurchgang der Longitudinalbeschleunigung g der gefederten Masse verschoben oder in eine nach unten gerich tete Richtung (oder eine nach oben gerichtete Richtung) wegen einer ansteigenden oder abfallenden Fahrbahn versetzt ist, die Beschleunigung g zu der Steuergeschwindigkeit V_n der gefederten Masse. Es ergibt sich kein Effekt auf die Steuergeschwindigkeit der gefederten Masse. Die Steuerge schwindigkeit V_n der gefederten Masse in einem vorbestimmten Frequenzbereich wird in oben beschriebener Weise exakt er mittelt, so daß eine exakte Dämpfungskoeffizienten-Steuerung durchgeführt werden kann.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin dung anhand des Stoßdämpfers SA, welcher in Fig. 20 gezeigt wird, beschrieben.

Die Fig. 20 zeigt einen wesentlichen Teil eines Schaltungs-Block diagrammes des Aufhängungs-Steuersystemes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Bandpaßfilter durch einen Hochpaßfilter 4m und einen Tiefpaßfilter 4n gebildet.

Dies bedeutet, daß ein Hochpaßfilter 4m, welcher eine Be grenzungsfrequenz von 0,5 Hz hat, und ein Tiefpaßfilter 4n, welcher eine Begrenzungsfrequenz von 3 Hz hat, so angeordnet sind, daß ein Integrator 4e zwischengeschaltet ist. Im Be trieb des zweiten Ausführungsbeispieles ergibt sich glei ches, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Folglich kann auf eine Beschreibung des Betriebes verzichtet werden.

In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die Steuerung für jeden Stoßdämpfer SA durchgeführt, wobei die Steuerung für die Stoßdämpfer der Hinterräder und die Steuerung für die Stoßdämpfer der Vorderräder unabhängig ausgeführt werden kann.

In diesem Falle werden die Signale, welche für die Steuerung verwendet werden, auf der Basis eines der Vorder- oder Hin terräder ausgeführt.

In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist vorge sehen, daß der Stoßdämpfer so ausgebildet ist, daß, wenn der Dämpfungskoeffizient an einem der Ausfahrhub- oder Einfahr hubseiten auf eine Position eines hohen Dämpfungskoeffizien ten eingestellt ist, derjenige an der anderen Hubseite auf eine Position eines niedrigen Dämpfungskoeffizienten einge stellt ist. Es ist jedes möglich, die Dämpfungskoeffizienten sowohl an der Ausfahrhubseite als auch an der Einfahrhub seite einzustellen.

Im Zusammenhang mit Fig. 22 wird ein drittes Ausführungsbei spiel der Erfindung beschrieben, wobei Fig. 22 einen wesent lichen Teil eines Schaltungs-Blockdiagrammes des Aufhän gungs-Steuersystemes zeigt.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel weist der Integrator 4e die gleiche Ausgestaltung auf, wie in dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel und ist zwischen dem Longitudinal-Beschleuni gungssensor 1 der gefederten Masse und einem Hoch paßfilter zwischengeschaltet, wobei sowohl der Hochpaßfilter 51 als auch ein Tiefpaßfilter 52 die gleiche Begrenzungsfre quenz aufweisen, wie die Longitudinal-Resonanzfrequenz der gefederten Masse, und ein Verstärkungs-Einstellelement 53 vorgesehen ist, welches eine Verstärkung, welche mit n² multipliziert wird, multipliziert.

In dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel dient der Integrator 4e zur Umwandlung der Longitudinalbeschleunigung g der gefederten Masse in die Longitudinalgeschwindigkeit V der gefederten Masse. Nachfolgend dienen der Hochpaßfilter 51 und der Tiefpaßfilter 52 dazu, nur die longitudinalen Resonanzfrequenzkomponenten der Geschwindigkeit V der gefe derten Masse durchzulassen. Somit wandeln sie die Longitudi nalgeschwindigkeit V_HL der gefederten Masse um, von welcher höhere und niedrigere Frequenzkomponenten abgetrennt sind. Somit dient das Verstärkungs-Einstellelement 53 dazu, die Verstärkung in die Verstärkung n² multipliziert mit der Steuergeschwindigkeit V₀ der gefederten Masse umzuwandeln.

Die Fig. 23(A) bis 23(C) zeigen beispielhafte Darstellun gen, welche die Verarbeitungscharakteristiken sowohl des Hochpaßfilters 51 als auch des Tiefpaßfilters 52 verdeut lichen.

In Fig. 23(A) bis 23(C) geben die oberen Zustände Verstär kungscharakteristika wieder, während die unteren Zustände Phasencharakteristika zeigen.

Die Fig. 23(A) zeigt die Charakteristika des Hochpaßfilters 51, die Fig. 23(B) zeigt die des Tiefpaßfilters 52, und die Fig. 23(C) zeigt die sowohl des Hochpaßfilters 51 als auch des Tiefpaßfilters 52.

Wie in Fig. 23(A) bis 23(C) dargestellt, ist die Verstär kung in der Nähe des Hochpaßfilters 51 und des Tiefpaßfil ters 52 auf 1/n² reduziert. Folglich dient das Verstär kungs-Einstellelement 53 dazu, die Verstärkung n² zu multi plizieren, so daß eine Reduktion der Verstärkung erzielt werden kann. Deshalb werden beide Komponenten der extrem hohen und extrem niedrigen Frequenz abgeschnitten und die Steuergeschwindigkeit V₀ der gefederten Masse verbleibt ohne Reduzierung der Verstärkung und ohne Phasenverschiebung.

Die Fig. 24(A) bis 24(C) zeigen Charakteristika (darge stellt durch gestrichelte Linien) von der Verarbeitung des longitudinalen Beschleunigungssignales der gefederten Masse und Charakteristika (dargestellt durch durchgezogene Linien) nach der Verarbeitung des longitudinalen Beschleunigungs signales der gefederten Masse. Wie sich aus den Fig. 24(A) bis 24(C) ergibt, können nur Resonanzfrequenzkomponenten der gefederten Masse der longitudinalen Resonanzfrequenzkom ponenten der gefederten Masse extrahiert werden.

Folglich wird die Geschwindigkeit V der gefederten Masse, welche von dem Integrator 4e berechnet wurde, aus der Longi tudinalbeschleunigung der gefederten Masse abgeleitet, von welcher die Komponente der niedrigen Frequenz und der Kompo nente der hohen Frequenz, außer der longitudinalen Resonanz frequenzkomponente der Fahrzeugkarosserie abgeschnitten sind.

Zusätzlich wird die Verstärkung in der Nähe der longitudina len Beschleunigungs-Resonanzfrequenz der gefederten Masse, welche den Filtervorgang reduziert hat, mittels des Verstär kungs-Einstellelementes 53 eingestellt. Die Steuerung für den Dämpfungskoeffizienten für jeden oder einen der Stoß dämpfer SA kann ohne Reduzierung der Verstärkung und Phasen verschiebung durchgeführt werden.

Da, wie oben beschrieben, der Bandpaßfilter so angeordnet ist, daß er nur Frequenzkomponenten durchläßt, welche einen Frequenzbereich aufweisen, der die Longitudinal-Resonanzfre quenz der gefederten Masse umfaßt, jedoch niedrige und hohe Frequenzkomponenten ausschließt, können Einflüsse eliminiert werden, welche beispielsweise die Verschiebung des Null durchganges wegen einer Temperaturveränderung und eine Ver setzung wegen einer Fahrt auf einer abschüssigen oder an steigenden Fahrbahn bewirken. Folglich kann die reale Longi tudinalgeschwindigkeit der gefederten Masse abgeleitet werden. Da die hohen Frequenzkomponenten, welche höher sind, als die Longitudinalbeschleunigung der gefederten Masse, abgeschnitten werden, wird keine Antwort auf die Hochfre quenzkomponente, welche nicht für die Steuerung benötigt wird, erhalten. Hierdurch kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Eine Verschlechterung jedes Schrittmotors und Einstellele mentes wird somit verhindert. Weiterhin kann eine Reduzie rung der verbrauchten Energie erhalten werden.

Es können bei den erfindungsgemäßen Aufhängungs-Steuersyste men vielfältige Vorteile erzielt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbei spiele beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifika tionsmöglichkeiten.

Die Erfindung beschreibt ein Aufhängungs-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, in welchem ein Bandpaßfilter vorgesehen ist, welcher nur eine Frequenzkomponente entweder eines Longitudinal-Beschleunigungssignales der gefederten Masse, welches von einem Longitudinal-G-Sensor abgeleitet wurde, oder ein Longitudinal-Geschwindigkeitssignal der gefederten Masse, welches von einem Integrator abgeleitet wurde, welcher das Longitudinal-Beschleunigungssignal der gefeder ten Masse integriert, durchläßt, wobei sowohl das Longitu dinal-Beschleunigungssignal der gefederten Masse als auch das Longitudinal-Geschwindigkeitssignal der gefederten Masse in einen vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich, beispiels weise 0,5 Hz bis 3,0 Hz fallen. Die Steuereinheit gibt ein Steuersignal an ein Betätigungselement ab, um die Stellung eines Einstellelementes jedes oder eines der Stoßdämpfer zu steuern, wodurch ein Dämpfungskoeffizient auf eine Ziel- Dämpfungskoeffizienten-Position gemäß der Longitudinalge schwindigkeit der gefederten Masse eingestellt wird.

Claims

1. Aufhängungs-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, gekenn zeichnet durch:

a) zumindest einen Stoßdämpfer (SA), welcher zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Rad zwischenge schaltet ist und welcher ein Kolbenelement (31) und Mittel (40) zur Veränderung eines Dämpfungskoeffi zienten beinhaltet, wobei die Mittel (40) zur Ver änderung des Dämpfungskoeffizienten operativ dessen Position in Abhängigkeit von einem Steuersignal ver ändern, so daß ein Dämpfungskoeffizient von zumin dest einer der Einfahr- und Ausfahrhubseiten des Kurvenelementes auf eine Ziel-Dämpfungskoeffizien ten-Position eingestellt ist,
b) zumindest ein Beschleunigungs-Detektionsmittel zur Ermittlung einer Longitudinalbeschleunigung der ge federten Masse und zur Abgabe eines Longitudinal-Be schleunigungssignales der beschleunigten Masse,
c) zumindest ein Geschwindigkeits-Detektionsmittel für die gefederte Masse zur Integrierung des Longitudi nal-Beschleunigungssignales der gefederten Masse zur Ableitung eines Longitudinal-Geschwindigkeitssig nales der gefederten Masse,
d) ein Bandpaßfilter zur Durchleitung nur einer Fre quenzkomponente entweder des Longitudinal-Beschleu nigungssignales der gefederten Masse oder des Longi tudinal-Geschwindigkeitssignales der gefederten Masse, dessen Frequenz in einen vorbestimmten Fre quenzbereich fällt, welche durch dieses mit einer Eigenresonanzfrequenz der gefederten Masse als Mittelpunkt definiert ist,
e) Einstellmittel zur Berechnung eines Schwellenwertes für den Longitudinal-Geschwindigkeits-Signalwert der gefederten Masse,
f) Bestimmungsmittel zur Bestimmung, ob der Longitudi nal-Geschwindigkeits-Signalwert der gefederten Masse, welcher durch das Bandpaßfilter abgeleitet wurde, unterhalb des vorbestimmten Schwellenwertes ist,
g) Steuermittel zur Abgabe des Steuersignales an die Veränderungsmittel des Dämpfungskoeffizienten gemäß einem Ergebnis einer Bestimmung der Bestimmungs mittel, um den Dämpfungskoeffizienten auf den Ziel-Dämpfungs koeffizienten zu steuern oder zu regeln.

2. Aufhängungs-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Integriermittel einen Integrator der Bauweise eines digitalen Tiefpaßfilters umfassen.

3. Aufhängungs-Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaßfilter an einer Stelle nach dem Integrator eingebaut ist.

4. Aufhängungs-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaßfilter durch einen Hochpaßfilter und einen Tiefpaßfilter gebildet wird.

5. Aufhängungs-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Fre quenzbereich 0,5 Hz bis 3 Hz beträgt.

6. Aufhängungssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaßfilter an einer Stelle vor dem Integrator eingebaut ist und daß der Tiefpaßfilter an einer Stelle nach dem Integrator installiert ist.

7. Aufhängungs-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaßfilter und der Tiefpaßfilter in Serie zueinander und an einer Stelle nach dem Integrator angeordnet sind.

8. Aufhängungs-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Verstärkungs-Einstellele ment, welches zur Korrektur der Verstärkung des gefil terten Bandpaßsignales, welches die Geschwindigkeit der gefederten Masse anzeigt, dient.

9. Aufhängungs-Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verstärkung als n² ausgedrückt ist.

10. Aufhängungs-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer (SA) vier Stoßdämpfer umfaßt, welche jeweils zwischen einer Fahr zeugkarosserie und Vorderrädern bzw. Hinterrädern zwischengeschaltet sind.