DE4303931C2

DE4303931C2 - Vorrichtung zum Steuern von Dämpfern in einem Fahrzeugaufhängungssystem

Info

Publication number: DE4303931C2
Application number: DE4303931A
Authority: DE
Inventors: Emil M Shtarkman; Andrew F Pinkos
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2013-02-11
Also published as: JPH05338423A; JP2803013B2; US5367459A; DE4303931A1

Description

Die vorliegende Erfindung bildet die Steuerung eines Dämpfers in einem Fahrzeugaufhängungssystem, und insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern eines Drehdämpfers in einem Fahrzeugaufhängungssystem aus.

Steuerbare Dämpfungsvorrichtungen zur Verwendung in Fahrzeugaufhängungssystemen sind bekannt. Eine Art von solchen Dämpfungsvorrichtungen ist ein Drehstoßdämpfer, wie er im US-Patent Nr. 4 942 947 gezeigt ist. Dieser Drehstoßdämpfer arbeitet magnetstriktiv und enthält ein auf ein Feld ansprechendes Strömungsmittel, das in einer Kammer angeordnet ist, die innerhalb des Drehstoßdämpfers definiert ist. Eine Anzahl erregbarer elektromagnetischer Spulen ist vorgesehen, um ein Energiefeld an das Strömungsmittel in der Kammer anzulegen, wenn sie erregt wird. Der Scherwiderstand des Strömungsmittels verändert sich als eine Funktion des auf das Strömungsmittel wirkenden Energiefelds. Entsprechend wird der Winkelbewegung eines Rotorblatts in der Kammer durch das Strömungsmittel Widerstand entgegengesetzt. Der Widerstand gegen Bewegung des Rotorblatts in der Kammer verändert sich als eine Funktion des Scherwiderstands des Strömungsmittels. Daher verändert sich der Widerstand gegen eine Bewegung des Rotorblatts in der Kammer als eine Funktion des an das Strömungsmittel in der Kammer angelegten Energiefelds.

Steuersysteme zum Steuern der Dämpfungsrate einer Dämp fervorrichtung sind auch bekannt. Typischerweise sehen solche Steuerungssysteme ein Dämpfungssteuersignal vor, das sich zu jeder gegebenen Zeit verändert als eine Funktion eines Sensorsignals von einem von einer Vielzahl entfernt angebrachter Sensoren, die an dem Fahrzeug befestigt sind. Die Sensorsignale von den Sensoren bilden eine Anzeige der Straßen- und Fahrzeugbedingungen, die das Fahrzeug antrifft oder antreffen wird.

Beispielsweise kann eine Vielzahl Sensoren einen Beschleunigungsmesser umfassen zum Abfühlen der Beschleunigung des Fahrzeugs relativ zum Boden und zum Vorsehen eines Sensorsignals als eine Anzeige dafür. Eine Steuereinheit, beispielsweise ein Mikroprozessor, empfängt die Sensorsignale von den Sensoren. Der Mikroprozessor verarbeitet die Sensorsignale von den Sensoren gemäß einem vorprogrammierten Ablaufplan, der in einem internen Speicher des Mikroprozessors gespeichert ist, und sieht ein Dämpfungssteuerungsstromsignal zum Steuern der Dämpfungsrate der Dämpfervorrichtung vor.

Zum Stand der Technik sei hier auf die DE 39 39 668 A1, die DE 35 02 334 A1 sowie die US-Patentschriften 28 46 028 und 50 33 770 hingewiesen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern eines Dämpfers vor, wie sie im Patentanspruch angegeben ist.

Im einzelnen ist also vorgesehen, daß eine Vorrichtung einen Dämpfer steuert, der zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Fahrzeugrad angeordnet ist. Dabei werden Signale eines Drosselklappensensors der Motorsteuerung und eines Bremsdrucksensors einbezogen. Ein Positionssensor fühlt die Versetzung zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrzeugrad ab und sieht ein Positionssignal als Anzeige dafür vor. Vorzugsweise entspricht die Versetzungsgröße zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrzeugrad einem Winkelsignal des Sensors. Ein erster Beschleunigungssensor fühlt die vertikale Beschleunigungsgröße des Fahrzeugkörpers ab und sieht ein vertikales Beschleunigungssignal als Anzeige dafür vor. Ein zweiter Beschleunigungssensor fühlt die seitliche Beschleunigungsgröße des Fahrzeugkörpers ab und sieht ein seitliches Beschleunigungssignal als Anzeige dafür vor. Ein Prozessor verarbeitet das Positionssignal, das vertikale Beschleunigungssignal und das seitliche Beschleuni gungssignal, um ein Steuersignal vorzusehen, das sich kontinuierlich ändert als eine Funktion von (i) einer Summierung des Positionssignals und des vertikalen Beschleuni gungssignals, und (ii) einer Summierung des Positionssignals und des seitlichen Beschleunigungssignals. Der Prozessor ist vorzugsweise ein Digitalsignal-Prozessor. Eine Treiberschaltung legt ein Steuersignal von dem Digitalsignal- Prozessor an den Dämpfer an, um die Dämpfungsrate des Dämpfers zu steuern.

Die genannten und weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugauf hängungssytems, das eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist:

Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung des Fahrzeugaufhängungssystems von Fig. 1;

Fig. 3 einen Signal-Aufbereitungs- und Verarbeitungs-Laufplan für die Steuervorrichtung von Fig. 2 für die Dämpfungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die Abfolge der Steuer schritte von Fig. 3 gemäß der vorliegenden Erfin dung verdeutlicht;

Fig. 5 eine Wertematrix;

Fig. 6 eine schematische Darstellung weiterer Werte, die in Zusammenhang mit der Darstellung der Fig. 3 stehen;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Drehstoß dämpfers, der mit der Steuervorrichtung von Fig. 2 gesteuert werden kann; und

Fig. 8 einen Schnitt ungefähr entlang der Linie 8-8 von Fig. 7.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvor richtung zum Vorsehen eines Dämpfungssteuerungssignals, um die Dämpfungsrate eines in einem Fahrzeugaufhän gungssystem verwendeten Dämpfers zu steuern, und zwar ansprechend auf eine Vielzahl von entfernten Sensorsigna len, die eine Anzeige bilden für Straßen- und Fahrzeug bedingungen, die das Fahrzeug antrifft oder antreffen wird. Der Steuervorrichtung folgt einer Abfolge von Steuerschritten gemäß der Erfindung, um das Dämpfungs steuerungssignal vorzusehen. Der Dämpfer, der gesteuert wird, kann von jeglicher Bauart sein. Aus Zwecken der Darstellung wird ein Dämpfer in Form eines Drehstoßdämp fers hier beschrieben.

Ein Drehstoßdämpfer, der in den Fig. 7 und 8 mit Bezugs zeichen 900 bezeichnet ist, und der mit der Steuervor richtung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wer den kann, ist im US-Patent Nr. 4 942 947 gezeigt, das von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung angemeldet wurde. Der Drehstoßdämpfer 900 ist verbindbar zwischen einem Fahrzeugkörperteil 915 des Fahrzeugs und einer (nicht ge zeigten) Fahrzeugradanordnung des Fahrzeugs, und zwar über einen Aufhängungsarm 918 und einem weiteren Aufhän gungsarm 920 (nur in Fig. 8 gezeigt). Der Stoßdämpfer 900 umfaßt ein Gehäuse 914, das mit dem Körperteil 915 des Fahrzeugs verbunden ist. Eine drehbare Welle 916 mit einer Längsmittelachse wird von dem Gehäuse 914 getragen und erstreckt sich in der Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs. Der Aufhängungsarm 918 ist verbindbar zwi schen der Radanordnung und einem axialen Ende der Welle 916. Der Aufhängungsarm 920 ist verbunden zwischen der Radanordnung und dem axial gegenüberliegenden Ende der Welle 916 und liegt parallel zu dem Aufhängungsarm 918.

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist der Aufhängungsarm 918 in sei nem Normalzustand. Wenn sich die Radanordnung relativ zu dem Körper 915 vertikal nach oben bewegt, bewegt sich der Aufhängungsarm 918 vertikal nach oben in eine unter schiedliche Position. Die Radanordnung bewegt sich verti kal nach oben, wenn beispielsweise die Radanordnung auf ein Objekt trifft, wie beispielsweise ein Stein in der Straße. In ähnlicher Weise bewegt sich, wenn die Rad anordnung sich relativ zu dem Körperteil 915 vertikal nach unten bewegt, der Aufhängungsarm 918 vertikal nach unten in eine unterschiedliche Position. Die Radanordnung bewegt sich vertikal nach unten, wenn beispielsweise das Rad auf eine Öffnung trifft, wie beispielsweise ein Schlagloch in der Straße. Wenn sich die Radanordnung des Fahrzeugs relativ zu dem Körperteil 915 des Fahrzeugs vertikal bewegt, dreht sich die Welle 916 um ihre Längs mittelachse relativ zu dem Gehäuse 914. Die Drehrichtung der Welle 916 hängt ab von der Richtung der Vertikalbe wegung der Radanordnung relativ zu dem Körperteil 915.

Während des Betriebs des Drehstoßdämpfers 900 der Fig. 7 und 8 bewegt sich die Radanordnung vertikal relativ zu dem Körperteil 915, das mit dem Gehäuse 914 verbunden ist. Wenn sich die Radanordnung relativ zu dem Körperteil 915 vertikal bewegt, dreht sich die Welle 916 um ihre Längsmittelachse relativ zu dem Gehäuse 914. Wenn sich die Welle 916 relativ zu dem Gehäuse 914 um ihre Längsmittelachse dreht, bewegen sich drei Rotorblätter 962, 964, 966 winkelmäßig innerhalb entsprechender (nicht gezeigter) Strömungsmittelkammern relativ zu dem Gehäuse 914. Die Bewegung jedes Rotorblattes 962, 964, 966 wird gedämpft durch den Scherwiderstand des Stömungsmittels in den Strömungsmittelkammern. Da die Bewegung jedes Rotorblattes 962, 964, 966 gedämpft ist, wird die Vertikalbewegung der Radanordnung relativ zu dem Körperteil 915 gedämpft.

Zwei modulare Elektromagnete 948, 950 sind in einer Kon figuration mit gegenüberliegenden Polen angeordnet. Der Scherwiderstand des Strömungsmittels verändert sich als eine Funktion des Stromes, der an die mit den zwei modularen Elektromagneten 948, 950 assoziierten Spulen angelegt wird. Wenn der Strom an die mit den Elektromagneten 948, 950 assoziierten Spulen angelegt wird, wird ein Drehmoment an die Welle 916 angelegt. Dieses Drehmoment wird in eine Vertikalkraft übertragen, die zwischen dem Körperteil 915 und der Radanordnung wirkt.

Der Widerstand gegen Winkelbewegung der Rotorblätter 962, 964, 966 innerhalb ihrer jeweiligen Strömungsmittelkam mern verändert sich als eine Funktion des Scherwider stands des Strömungsmittels. Der Widerstand gegen Verti kalbewegung der Radanordnung relativ zu dem Körperteil 915 hängt von dem Widerstand gegen Winkelbewegung der Rotorblätter 962, 964, 966 innerhalb ihrer jeweiligen Strömungsmittelkammern ab. Somit wird durch Verändern des Stroms, der an die Spulen angelegt wird, die mit zwei modularen Elektromagneten 948, 950 assoziiert sind, der Widerstand gegen Vertikalbewegung der Radanordnung relativ zu dem Körperteil 915 und somit die Dämpfungsrate der Drehstoßdämpfer 900 verändert.

Für die vorliegende Erfindung ist eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeugaufhän gungssystem 10 ausgeführt, das vier Drehstoßdämpfer 11, 12, 13, 14 besitzt, wie in Fig. 1 gezeigt. Jeder der Drehstoßdämpfer 11, 12, 13, 14 ist verbindbar zwischen relativ bewegbaren Teilen des Fahrzeugs, wie beispiels weise zwischen dem Fahrzeugkörper und einem Fahrzeugrad, zum Dämpfen relativer Bewegung zwischen den Teilen. Ein Drehstoßdämpfer ist mit jedem Rad des Fahrzeugs asso ziiert. Eine (nicht gezeigte) Schraubenfeder ist auch mit jedem Rad des Fahrzeugs assoziiert.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Vielzahl von entfernten Sensoren mit jedem der Drehstoßdämpfer 11, 12, 13, 14 assoziiert. Aus Gründen der Einfachheit wird nur die Vielzahl entfernter Sensoren beschrieben, die mit dem Drehstoßdämpfer 11 assoziiert ist. Die entfernten Senso ren, die mit dem Drehstoßdämpfer 11 assoziiert sind, sind in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 20, 30 einzeln bezeich net.

Eine weitere Vielzahl entfernter Sensoren ist auch mit dem Fahrzeugaufhängungssystem 10 assoziiert, ist aber nicht mit irgendeinem der Drehstoßdämpfer assoziiert. Diese entfernten Sensoren sind in Fig. 1 einzeln bezeichnet mit Bezugszeichen 40, 50, 60, 70, 80. Die Ausgangssignale der entfernten Sensoren 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 sind als Eingangssignale mit einer elektronischen Steuereinheit (electronic control unit = ECU) 15 verbunden. Obwohl nur die entfernten Sensoren 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 in Fig. 1 gezeigt sind, könnte doch jegliche zusätzliche Art und Anzahl von Sensoren verwendet werden.

Der entfernte Sensor 20 ist ein Einzelachsenbeschleuni gungsmesser vom Abfühlen vertikaler Beschleunigung des Fahrzeugkörpers relativ zum Boden. Signalaufbereitungs elektronik einschließlich Temperaturkompensierung und Skalierungsschaltungen ist innerhalb des Beschleuni gungsmessers 20 umschlossen. Der Beschleunigungsmesser 20 ist sicher oberhalb der Schraubenfeder an der jeweiligen Ecke des Fahrzeugkörpers befestigt. Vorzugsweise ist der Beschleunigungsmesser 20 von der Bauart eines Spannungs- oder Zug-Meßgerätes, wie beispielsweise Modell Nr. QA- 700-2, das von Sundstrand Data Control, Inc. aus Redmond, Washington, hergestellt wird.

Der entfernte Sensor 30 ist ein Positionsversetzungs sensor zum Abfühlen einer relativen Winkelversetzung in Grad zwischen dem Fahrzeugrad und dem Fahrzeugkörper und zum Vorsehen eines entsprechenden Signals als Anzeige dafür. Vorzugsweise besitzt der Positionsversetzungssen sor 30 eine Anordnung von der Bauart eines drehveränder baren Differenztransformers (rotary variable differential transformer = RVDT), beispielsweise Modell Nr. R30A, das von Schaevitz Engineering aus Pennsauken, New Jersey hergestellt wird. Ein Signalaufbereiter, beispielsweise Modell Nr. AD598, hergestellt von Analog Devices, liefert das primäre Erregungssignal für den RVDT und wandelt das sekundäre Signal des RVDT in ein skaliertes Gleichstrom ausgangssignal um. Der Positionsversetzungssensor 30 ist in der Nähe des Drehstoßdämpfers 11 an der jeweiligen Ecke des Fahrzeugkörpers sicher befestigt.

Der entfernte Sensor 40 ist ein Fahrzeug-Vorwärtsge schwindigkeits-Sensor zum Liefern eines Ausgangssignals mit einer Frequenz, die proportional zu der Fahrzeug- Vorwärtsgeschwindigkeit ist. Eine Signalverarbeitungs schaltung, die innerhalb der ECU 15 vorgesehen ist, wan delt das Frequenzausgangssignal des Fahrzeuggeschwindig keitssensors in ein proportionales Spannungssignal um.

Der entfernte Sensor 50 ist ein Steuerradpositions-Dreh sensor zum Liefern eines Gleichstromausgangssignals, das der tatsächlichen Position des Hand- oder Steuerrads ent spricht. Vorzugsweise weist der Steuerradpositions-Dreh sensor 50 ein Potentiometer auf, das das Ausgangssignal für 2,5 Volt Gleichstrom skaliert, wenn das Steuerrad in seiner Null-Position ist. Das skalierte Ausgangssignal des Steuerradpositions-Drehsensors 50 kann zwischen 0 und 5,0 Volt Gleichstrom schwingen, entsprechend dem vollen Ausschlag des Steuerrades.

Der entfernte Sensor 60 ist ein Einzelachsen-Beschleuni gungsmesser, der am Schwerpunkt des Fahrzeugs angebracht ist, zum Abfühlen der seitlichen Beschleunigung am Schwerpunkt des Fahrzeugs. Vorzugsweise ist der Beschleu nigungsmesser 60 von der gleichen Bauart wie der oben be schriebene Beschleunigungsmesser 20.

Der entfernte Sensor 70 ist ein Bremsdruckschalter zum Vorsehen eines diskreten Signals, das gepuffert und ska liert wird für ein maximales Ausgangssignal von 5 Volt Gleichspannung. Obwohl das Ausgangssignal des Bremsdruck schalters ein diskretes Signal ist, ist es denkbar, daß das Ausgangssignal ein lineares Signal sein könnte.

Der entfernte Sensor 80 umfaßt einen Drosselpositions sensor. Der Drosselpositionssensor 80 bildet einen Teil einer Elektronik- Motor-Steuerung (Electronics Engine Controller = EEC) des Fahrzeugs. Der Drosselpositions sensor 80 liefert ein Ausgangssignal, das eine Anzeige der Drosselposition des Fahrzeugmotors bildet. Eine Sig nalverarbeitungsschaltung innerhalb der ECU 15 puffert und skaliert das Ausgangssignal, das eine Anzeige der Drosselposition des Fahrzeugmotors bildet.

Mit Bezug auf Fig. 2 wird das Ausgangssignal jedes ent fernten Sensors 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 innerhalb eines jeweiligen aus einer Anzahl von Analog/Digital- ("A/D")-Wandlern 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 digita lisiert, die in der ECU 15 angeordnet sind. Die Struktur und Betriebsweise von A/D-Wandlern ist bekannt und wird daher nicht beschrieben. Die digitalisierte Darstellung des Ausgangssignals jedes der Sensoren 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 erscheint auf Leitungen 22 bzw. 32 bzw. 42 bzw. 52 bzw. 62 bzw. 72 bzw. 82. Ein Digitalsignalprozes sor 16 empfängt das digitalisierte Ausgangssignal jedes der A/D-Wandler 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81. Vorzugsweise ist der Digitalsignalprozessor 16 ein Modell Nr. TMS320C25 (ROM Version) oder Modell Nr. TMS320E25 (EPROM Version), hergestellt von Texas Instruments.

Ein Systemspeicher 17 umfaßt einen Programmspeicherteil, einen Datenspeicherteil und einen I/O-Speicherteil (I/O = input/output = Eingabe/Ausgabe). Der Programmspeicherteil ist eine permanente oder nicht-flüchtige Speicherart, wie beispielsweise ein EPROM. Der Programmspeicherteil ent hält alle Systemprogrammsteuerungen, Nachrichten (messages) und permanente bzw. nicht-flüchtige Systempa rameter. Der Datenspeicherteil ist eine nicht-permanente bzw. flüchtige Speicherart, wie beispielsweise ein RAM. Der I/O-Speicherteil ist über Schnittstellen mit Analog- Digital-Wandlern, Digital-Analog-Wandlern und jeglichen diskreten I/O verbunden. Ein Systemtaktgeber (clock) 18 sieht ein Zeitsteuer- oder Timingsignal, vorzugsweise bei 40, 96 MHz, für den Digitalsignalprozessor 16 vor zum Betrieb des Digitalprozessors 16 gemäß den Steuer schritten der vorliegenden Erfindung. Der Systemtaktgeber 18 ist vorzugsweise ein parallel schwingender Drittober tonoszillator.

Ein wahlweise vorhandener MS-DOS kompatibler Laptop- Computer 97 ist über eine RS-323C-Verbindung mit dem Di gitalsignalprozessor 16 verbindbar. Der Laptop-Computer 97 überwacht graphisch die Echtzeit-System-Aktivität und sieht ein Mittel vor zum Verändern der Betriebseigen schaften des Systems, beispielsweise durch Verändern von Filterkonstanten. Der Laptop-Computer 97 sieht eine in teraktive Schnittstelle vor zwischen dem Verwender und dem Digitalsignalprozessor 16 während Systemausführungs tests. Außerdem fragt der Laptop-Computer 97 das System nach Fehlern ab während der Systemdiagnostik.

Der Digitalsignalprozessor 16 verarbeitet die digita lisierte Darstellung des Ausgangssignals von jedem der Sensoren 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 und liefert die di gitalisierte Darstellung eines Dämpfungssteuerungssignals auf einer Leitung 90 um den Drehstoßdämpfer 11 zu steu ern. Der Digitalsignalprozessor 16 verarbeitet die Aus gangssignale von den Sensoren 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 gemäß den Steuerschritten, die in Übereinstimmung mit der Erfindung aufeinanderfolgen, um das digitalisierte Dämp fungsteuerungssignal auf der Leitung 90 vorzusehen. Der spezielle Wert des digitalisierten Dämpfungssteuerungs signals auf der Leitung 90 zu jedem gegebenen Zeitpunkt hängt von den Steuerschritten des Algorithmus ab, der Parameter der besonderen Drehstoßdämpferkonstruktion um faßt.

Insbesondere berechnet der Digitalsignalprozessor 16 die für den Drehstoßdämpfer 11 benötigte Strommenge und liefert ein proportionales digitales Wort als Anzeige dafür als ein Ausgangssignal auf der Leitung 90. Ein Digital-Analog ("D/A")-Wandler 91 transformiert das digitale Ausgangssignal auf der Leitung 90 in ein entsprechendes Spannungsausgangssignal auf der Leitung 90a, das seinerseits mit einem Einheitsverstärker 92 gepuffert wird, um das Dämpfungssteuerungssignal zu liefern, das auf der Leitung 93 erscheint. Eine Treiberschaltung 94, die in der Nähe des Drehstoßdämpfers 11 angebracht ist, empfängt das Dämpfungssteuerungssignal auf der Leitung 93 und liefert ein proportionales Dämpfungsstromausgangssignal auf einer Leitung 95. Das Dämpfungsstromausgangssignal auf der Leitung 95 wird an das Paar von Elektromagneten 948, 950 (in Fig. 2 nicht gezeigt) angelegt, das innerhalb des Drehstoßdämpfers 11 angeordnet ist. Die Dämpfungsrate des Drehstoßdämpfers 11 verändert sich als eine Funktion des Stroms, angelegt an das Paar von Elektromagneten 948, 950, die innerhalb des Drehstoßdämpfers 11 angeordnet ist.

Die Quelle für den an das Paar von Elektromagneten 948, 950 angelegten Strom ist vorzugsweise die Fahrzeugbat terie. Auch umfaßt die Treiberschaltung 94 vorzugsweise einen pulsbreiten-modulierten (pulse-width-modulated = PMW) Leistungs-MOSFET als strombegrenzenden Treiber für jeden Elektromagneten, der innerhalb des Drehstoßdämpfers 11 angeordnet ist.

Es wird dem Fachmann deutlich sein, daß das Ausführen der Steuerschritte des Algorithmus der vorliegenden Erfindung durch äquivalente Mittel, wie beispielsweise einen Mikro prozessor oder eine Kombination diskreter Analog-Schal tungen oder diskreter Digital-Schaltungen erreicht werden kann.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist ein Software- oder Programm- Flußdiagramm gezeigt, das die gemäß der vorliegenden Er findung ausgeführten Steuerschritte zeigt. Diese Steuer schritte werden jedes vorbestimmte Zeitintervall wieder holt ausgeführt, nachdem der Digitalsignalprozessor 16 betätigt und initialisiert worden ist. Mit Bezug auf Fig. 4 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das die Abfolge der Steuerschritte in dem Software-Flußdiagramm von Fig. 3 zeigt. Aus Zwecken der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird die Abfolge der Steuerschritte in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.

Im Schritt 100 wird die Elektronik einschließlich des Digitalsignalprozessors 16 und des Speichers 17 ini tialisiert. Der Digitalsignalprozessor 16 führt eine Vielzahl von Speichertests durch, bestimmt, ob alle Schaltkreise vorhanden und funktionsfähig sind, und bestimmt, ob der Programmspeicherteil des Speichers 17 richtig funktioniert. Solche Vortests sind in der Technik bekannt und werden als Systemselbstdiagnose-Tests be zeichnet. Im Schritt 101 wird festgestellt, ob ein Vor test versagt hat. Wenn ein Vortest-Versagen im Schritt 101 aufgetreten ist, wird eine Fehlernachricht über den Laptop-Computer 97 angezeigt, wie im Schritt 102 gezeigt ist. Das Programm fährt dann fort zum Schritt 103. Wenn kein Vortest-Versagen im Schritt 101 aufgetreten ist, geht das Programm direkt zum Schritt 103 weiter. Im Schritt 103 werden die Ausgangssignale der Sensoren 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 mit ihren jeweiligen A/D-Wandlern 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 digitalisiert, um ihre jeweiligen Signale auf jeweiligen Leitungen 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82 vorzusehen.

Im Schritt 104 wird das Ausgangssignal des Positionsver setzungssensors 30, als Θ_RVDT bezeichnet, differenziert, um ein Signal zu liefern als Anzeige der relativen Win kelgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrzeugrad. Das differenzierte Signal wird als _RVDT bezeichnet. Im Schritt 106 wird das differenzierte Aus gangssignal _RVDT von Schritt 104 mit einer Steuerver stärkungskonstanten gleich K_RVSCALE skaliert und dann invertiert, um ein erstes Produkt gleich -K_RVSCALE _RVDT vorzusehen. Im Schritt 108 wird das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers 20 als bezeichnet, integriert, um ein Signal vorzusehen als Anzeige der vertikalen Ab solutgeschwindigkeit des Körpers relativ zu einem Träg heitsbezugswert. Das integrierte Signal ist mit be zeichnet. Im Schritt 110 wird das integrierte Ausgangs signal vom Schritt 108 mit einer Steuerverstärkungs konstanten gleich K_AVSCALE skaliert, um ein zweites Pro dukt gleich K_AVSCALE vorzusehen. Im Schritt 112 wird das erste Produkt gleich -K_RVDT _RvDT mit dem zweiten Pro dukt gleich -K_AVSCALE multipliziert, um ein drittes Pro dukt gleich -K_RVSCALEK_AVSCALE _RVDT vorzusehen.

Im Schritt 114 wird ein Vergleich angestellt, um zu be stimmen, ob das dritte Produkt größer als Null ist. Wenn die Bestimmung im Schritt 114 zutreffend ist, wird ein Software-Schalter, der mit dem Bezugszeichen 800 bezeich net ist, im Schritt 116 in eine erste Position bewegt, wie in Fig. 3B gezeigt. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 121. Im Schritt 121 wird das Ausgangssignal Θ_RVDT von dem Positionsversetzungssensor 30 mit einer Steuer verstärkungskonstanten gleich K_RVDTC_RVDT skaliert, um ein viertes Produkt gleich K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT vorzusehen. Im Schritt 122 wird das vierte Produkt des Schrittes 121 mit einer Einheitsverstärkungskonstanten skaliert und dann invertiert, um ein invertiertes viertes Produkt gleich -K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT vorzusehen. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 123, in dem das Ausgangssignal von dem Beschleunigungsmesser 20 mit einer Steuerverstärkungs konstanten gleich K_BODYC_BODY skaliert wird, um ein fünftes Produkt gleich K_BODYC_BODY vorzusehen. Im Schritt 124 wird das vierte Produkt vom Schritt 121 und das fünfte Produkt vom Schritt 122 addiert, um eine erste Summe gleich K_RVDTV_RVDTΘ_RVDT + K_BODYC_BODY vorzusehen.

Das Programm geht dann weiter zum Schritt 126, bei dem ein erster adaptiver Verstärkungssteuerungswert, bezeich net als F1(V), bestimmt wird. Im Schritt 126 wird der er ste adaptive Verstärkungssteuerungswert F1(V) bestimmt, basierend auf dem Ausgangssignal von dem Beschleuni gungsmesser 20, dem Ausgangssignal Θ_RVDT von dem Posi tionsversetzungssensor 30 und dem Ausgangssignal von dem Fahrzeug-Vorwärtsgeschwindigkeits-Sensor 40. Der erste adaptive Verstärkungssteuerungswert F1(V), der auf diesen drei Ausgangssignalen basiert, ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, besitzt der erste adaptives Verstärkungssteuerungswert F1(V) einen Wert gleich einer niedrigen Verstärkung, einer mittleren Ver stärkung oder einer hohen Verstärkung, abhängig von dem speziellen Wert jedes der drei Ausgangssignale. Im Schritt 128 wird die erste Summe des Schrittes 124 mit dem ersten adaptiven Verstärkungssteuerungswert F1(V) des Schritts 126 multipliziert, um ein sechstes Produkt gleich F1(V) [K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT + K_BODYC_BODY] vorzusehen. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 132.

Wenn die Bestimmung im Schritt 114 negativ ist, wird der Software-Schalter 800 im Schritt 117 zu einer zweiten Po sition bewegt, die die Position unterschiedlich von der in Fig. 3B gezeigten ist. Ein Vergleich wird dann im Schritt 118 angestellt, um zu bestimmen, ob das differen zierte Signal _RVDT größer ist als ein zweiter vorbe stimmter Wert "b". Der vorbestimmte Wert "b" ist gleich einer Konstanten. Wenn die Bestimmung im Schritt 118 zu treffend ist, geht das Software-Programm weiter zum Schritt 119. Im Schritt 119 wird ein mit dem Bezugs zeichen 810 bezeichneter Software-Schalter in eine ge schlossene Position bewegt, wie in Fig. 3B gezeigt. Wenn die Bestimmung im Schritt 118 negativ ist, geht das Pro gramm weiter zum Schritt 120. Im Schritt 120 ist der Software-Schalter 110 in der offenen Position, die die Position unterschiedlich zu der in Fig. 3B gezeigten ist. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 130. Im Schritt 130 wird das Ausgangssignal Θ_RVDT des Positionsverset zungssensors 30 mit einer Steuerungsverstärkungskon stanten gleich K_BIAS skaliert, um ein siebtes Produkt gleich K_BIASΘ_RVDT vorzusehen. Das Programm geht dann wei ter zum Schritt 132.

Im Schritt 132 wird das als Θ_HND bezeichnete Ausgangssig nal von dem Handrad- oder Steuerradpositionssensor 40 verglichen, um zu bestimmen, ob das Ausgangssignal einen Wert größer als ein dritter vorbestimmter Wert "c" besitzt. Der vorbestimmte Wert "c" ist gleich einer Konstanten. Wenn die Bestimmung im Schritt 132 zustimmend ist, dann wird ein erstes Logiksignal hochgesetzt wie im Schritt 134. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 148. Wenn die Bestimmung im Schritt 132 negativ ist, dann wird das erste Logiksignal niedrig gesetzt, wie im Schritt 136. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 138. Im Schritt 138 wird das Ausgangssignal von dem Steuerradpositionssensor 40 differenziert, um ein als _HND- bezeichnetes Signal vorzusehen. Im Schritt 140 wird das differenzierte Signal vom Schritt 138 skaliert mit einer Steuerverstärkungskonstanten gleich K_HND, um ein achtes Produkt gleich K_HND _HND vorzusehen.

Das Programm geht dann weiter zum Schritt 142, um zu be stimmen, ob das achte Produkt K_HND _HND größer ist als ein vierter vorbestimmter Wert "d". Der vorbestimmte Wert "d" ist gleich einer Konstanten. Wenn die Bestimmung im Schritt 142 zutreffend ist, dann wird ein zweites Logik signal hochgesetzt wie im Schritt 144, andernfalls wird das zweite Logiksignal niedrig gesetzt wie im Schritt 146. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 148. Im Schritt 148 wird eine Bestimmung gemacht, um zu bestim men, ob entweder das erste oder das zweite Logiksignal hochgesetzt ist. Wenn die Bestimmung im Schritt 148 ne gativ ist, geht das Programm weiter zum Schritt 151. Im Schritt 151 wird ein mit dem Bezugszeichen 820 bezeich neter Software-Schalter in eine offene Position bewegt, die die andere Position ist wie die in Fig. 3B gezeigte. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 160.

Wenn die Bestimmung im Schritt 148 zutreffend ist, wird der Software-Schalter 820 im Schritt 150 in eine ge schlossene Position bewegt, welche die in Fig. 3B gezeigte Position ist. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 152. Im Schritt 152 wird ein zweiter adaptiver Verstärkungssteuerungswert, als F2(V) bezeichnet, bestimmt. Der zweite adaptive Verstärkungssteuerungswert F2(V) wird bestimmt basierend auf dem Ausgangssignal von dem Fahrzeugvorwärtsgeschwindigkeitssensor 40. Der zweite adaptive Verstärkungssteuerungswert F2(V) basierend auf diesem Signal ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Wie in Fig. 5 gezeigt, hat der zweite adaptive Verstärkungssteu erungswert F2(V) einen Wert gleich einer niedrigen Verstärkung, einer mittleren Verstärkung oder einer hohen Verstärkung, abhängig von dem spezifischen Wert des Anfangssignals von dem Fahrzeugvorwärtsgeschwindigkeits sensor 40. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 154. Im Schritt 154 wird das als bezeichnete Ausgangssignal von dem Beschleunigungsmesser 60 skaliert mit einer Steuerungsverstärkungskonstante gleich K_LATC_LAT, um ein neuntes Produkt gleich K_LATC_LAT vorzusehen. Im Schritt 156 wird das invertierte vierte Produkt des Schritts 122 summiert mit dem neunten Produkt des Schritts 154, um ein zweites Summensignal gleich [K_LATC_LAT - K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT] vorzusehen. Im Schritt 158 wird die zweite Summe des Schrittes 156 multipliziert mit dem zweiten adaptiven Verstärkungssteuerungswert F2(V), der im Schritt 152 berechnet wurde, um ein zehntes Produkt gleich F2(V) [K_LATC_LAT - K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT] vorzusehen. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 160.

Im Schritt 160 wird das als P_BR bezeichente Ausgangs signal von dem Bremsdrucksensor 70 skaliert mit einer Steuerungsverstärkungskonstante gleich K_BR, um ein elftes Produkt gleich K_BRP_BR vorzusehen. Im Schritt 162 wird ein dritter adaptiver Verstärkungsteuerungswert, als F3(V) bezeichnet, bestimmt. Der dritte adaptive Verstär kungssteuerungswert F3(V) basiert auf dem Ausgangssignal von dem Fahrzeugvorwärtsgeschwindigkeitssensor 40. Der dritte adaptive Verstärkungssteuerungswert F3(V), der auf diesem Signal basiert, ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, besitzt der dritte adaptive Ver stärkungssteuerungswert F3(V) einen Wert gleich einer niedrigen Verstärkung, einer mittleren Verstärkung oder einer hohen Verstärkung, abhängig von dem spezifischen Wert des Ausgangssignals von dem Fahrzeugvorwärtsge schwindigkeitssensor 40. Im Schritt 164 wird das elfte Produkt des Schritts 160 multipliziert mit dem dritten adaptiven Verstärkungssteuerungswert F3(V) des Schritts 162, um ein zwölftes Produkt gleich F3(V) K_BRP_BR vorzu sehen.

Im Schritt 166 wird das als Θ_THR bezeichnete Ausgangs signal von dem Drosselpositionssensor 80 skaliert mit einer Steuerungsverstärkungskonstanten gleich K_THR, um ein dreizehntes Produkt gleich K_THRΘ_THR vorzusehen. Im Schritt 168 wird ein vierter adaptiver Verstärkungssteu erungswert, als F4(V) bezeichnet, bestimmt. Der vierte adaptive Verstärkungssteuerungswert F4(V) basiert auf dem Ausgangssignal von dem Fahrzeugvorwärtsgeschwindigkeits sensor 40. Der vierte adaptive Verstärkungssteuerungswert F4(V), der auf diesem Signal basiert, ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, hat der vierte adaptive Verstärkungssteuerungswert F4(V) einen Wert gleich einer niedrigen Verstärkung, einer mittleren Ver stärkung oder einer hohen Verstärkung, abhängig von dem spezifischen Wert des Ausgangssignals von dem Fahrzeug vorwärtsgeschwindigkeitssensor 40. Das Programm geht dann weiter zum Schritt 170, in dem das dreizehnte Produkt des Schritts 166 mit dem vierten adaptiven Verstärkungswert F4(V) des Schrittes 168 multipliziert wird, um ein vier zehntes Produkt gleich F4(V) K_THRΘ_THR vorzusehen.

Im Schritt 180 werden das zwölfte Produkt F3(V) K_BRP_BR des Schrittes 164 und das vierzehnte Produkt F4(V) K_THRΘ_THR des Schrittes 170 werden summiert, und zwar mit dem zehnten Produkt F2(V) [K_LATC_LAT - K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT] des Schrittes 158, wenn der Software-Schalter 820 in seiner geschlossenem Position, wie in Fig. 3B gezeigt, ist, und mit entweder dem sechsten Produkt F1(V) [K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT + K_BODYC_BODY] des Schrittes 128, wenn der Software-Schalter 800 in seiner ersten Position, wie in Fig. 3B gezeigt, ist, oder mit dem siebten Produkt K_BIASΘ_RVDT des Schritts 130, wenn der Software-Schalter 800 in seiner zweiten Po sition ist und der Software-Schalter 810 in seiner ge schlossenen Position, wie in Fig. 3B gezeigt, ist, um eine Gesamtsumme vorzusehen. Wenn der Software-Schalter 820 in seiner offenen Position ist, dann wird das zehnte Produkt F2(V) [K_LATC_LAT - K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT] des Schrittes 158 nicht zu der Gesamtsumme hinzugefügt. Wenn der Software- Schalter 800 in seiner zweiten Position ist und der Software-Schalter 810 in seiner offenen Position ist, dann wird weder das sechste noch das siebte Signal zu der Gesamtsumme hinzugefügt. Die Gesamtsumme wird als die dritte Summe bezeichnet. Wie im Schritt 182 gezeigt, ist der Spitzenwert der dritten Summe des Schrittes 180 durch einen vorbestimmten Wert begrenzt, um das Dämpfungs steuerungssignal auf der Leitung 93 vorzusehen, um die in Fig. 2 gezeigte Treiberschaltung 94 zu treiben und dadurch den Drehstoßdämpfer 11 zu steuern. Nachdem das Programm den Schritt 182 durchlaufen hat, geht das Pro gramm weiter zum Schritt 184. Zu dieser Zeit geht das Programm zurück zum Schritt 103, um den Verarbeitungs zyklus zu wiederholen.

Es sollte deutlich sein, daß das Dämpfungssteuerungssignal auf der Leitung 93 sich als eine Funktion der dritten Summe aus dem Schritt 180 verändert, die sich ihrerseits als eine Funktion der vier Signalkomponenten verändert. Die vier Signalkomponenten sind das Signal von dem Schritt 170, welches das vierzehnte Produkt ist, das Sig nal von dem Schritt 164, welches das zwölfte Produkt ist, das Signal von dem Software-Schalter 820 und das Signal von dem Software-Schalter 800. Zum Zwecke der Beschrei bung der vier Signalkomponenten wird das Signal aus Schritt 170 als I_ACCEL, das Signal aus dem Schritt 164 als I_BRAKE, das Signal von dem Software-Schalter 820 als I_CORNER und das Signal von dem Software-Schalter 800 als I_RIDE bezeichnet. Auch wird die dritte Summe aus dem Schritt 180 als I_SUM bezeichnet. Somit ist I_SUM = I_ACCEL + I_BRAKE + I_CORNER + I_RIDE. Jede der vier Signalkomponenten wird später noch in Einzelheiten beschrieben.

Die Signalkomponente I_ACCEL wird mathematisch ausgedrückt als:

I_ACCEL = F4(V) K_THRΘ_THR

wobei:

F4(V) der vierte adaptive Verstärkungs steuerungswert ist, wie oben im Schritt 168 beschrieben.
K_THR ist die Steuerungsverstärkungskonstante, die mit dem Drosselpositionssensor im Schritt 166 oben assoziiert wird; und
Θ_THR ist das Ausgangssignal von dem Drossel positionssensor 80.

Die Signalkomponente I_BRAKE wird mathematisch ausgedrückt als:

I_BRAKE = F³(V)K_BRΘ_BR

wobei

F3(V) der dritte adaptive Verstärkungs steuerungswert ist, wie im Schritt 162 be schrieben;
K_BR ist die Steuerungsverstärkungskonstante, die mit dem Bremsdrucksensor 70 im Schritt 160 oben assoziiert wird, und
Θ_BR ist das Ausgangssignal von dem Bremsdruck sensor 70.

Die Signalkomponente I_CORNER wird mathematisch ausgedrückt als:

I_CORNER = F2(V) [K_LATC_LAT - K_RVDTC_RVDTΘ_RVDT]

wobei

F2(V) der zweite adaptive Verstärkungs steuerungswert ist wie in Schritt 152 be schrieben;
K_RVDTC_RVDT ist die Steuerverstärkungskonstante, die mit dem Positionsversetzungssensor 30 im Schritt 120 oben assoziiert wird;
Θ_RVDT ist das Ausgangssignal von dem Positions versetzungssensor 30;
K_LATC_LAT ist die Steuerungsverstärkungskon stante, die mit dem Beschleunigungsmesser 60 im Schritt 154 oben assoziiert wird; und
ist das Ausgangssignal von dem Beschleuni gungsmesser 60.

Die Steuerungsverstärkungskonstante K_RVDTC_RVDT kann ferner ausgedrückt werden wie folgt:

wobei:

K₂ eine Konstante ist; und
a ist die horizontale Dimension von der Welle 916 des Drehstoßdämpfers 11 zu der Mittel linie seiner Schraubenfeder (nicht gezeigt).

Die Steuerungsverstärkungskonstante K_LATC_LAT kann ferner ausgedrückt werden wie folgt:

wobei:

K₁ eine Konstante ist;
h ist die Vertikaldimension von der Rollmitte des Fahrzeugs zu dem Schwerpunkt des Fahrzeugs;
W₁ ist das Gesamtgewicht des Fahrzeugs;
g ist die Beschleunigung der Schwerkraft;
a ist die horizontale Dimension, wie oben beschrieben mit Bezug auf die Steuerverstärkungskonstante K_RVDTC_RVDT, und
d ist die horizontale Seite-an-Seite- Dimension zwischen den Wellen zweier Drehstoßdämpfer, wie im Schritt 142 oben beschrieben.

Die Signalkomponente I_RIDE wird mathematisch ausgedrückt als:

wobei:

K₃ und K₄ Konstanten sind;
ist das Ausgangssignal von dem Beschleuni gungsmesser 20;
Θ_RVDT ist das Ausgangssignal von dem Positions versetzungssensor 30;
a ist die Horizontaldimension wie oben beschrieben mit Bezug auf die Steuer verstärkung K_RVDTC_RVDT;
_RVDT- ist das differenzierte Ausgangssignal des Positionsversetzungssensor 30, wie im Schritt 104 beschrieben;
K_BIAS ist die Steuerungsverstärkungskonstante, die mit dem Positionsversetzungssensor 30 im Schritt 130 oben assoziiert wird;
b ist eine vorbestimmte Konstante, wie im Schritt 118 oben beschrieben;
F1(V) ist der erste adaptive Verstärkungs steuerungswert, der im Schritt 126 oben beschrieben wurde;
K₅ und K₆ sind Konstanten; und
W₂ ist das Fahrzeugeckengewicht.

Durch Steuern des Drehstoßdämpfers 11 ansprechend auf das Dämpfungssteuerungssignal auf der Leitung 93, das auf die eben beschriebene Weise erzeugt wird, ergeben sich eine Anzahl von Vorteilen. Ein Vorteil ist der, daß die Dämpfungseigenschaften des Drehstoßdämpfers 11 einge stellt und dynamisch gesteuert werden unter jeglichen Fahrzeugzuständen und/oder Straßenbedingungen. Ein wei terer Vorteil ist der, daß eine komfortablere Fahrzeug fahrt und bessere Fahrzeughandhabung (handling) erreicht werden. Verbesserte Fahrzeugsicherheit ergibt sich, wenn eine bessere Fahrzeughandhabung erreicht wird. Noch ein weiterer Vorteil ist der, daß der Betrieb der Drehstoß dämpfer 11 geschwindigkeitsunabhängig ist, d. h. keine relative Einschwingbewegung zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrzeugrad auftreten muß, damit der Drehstoßdämpfer 11 arbeitet.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines Dämpfers, der zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Fahrzeugrad angeordnet ist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Drosselklappensensor zum Abfühlen der Drosselklappenstellung und zum Vorsehen eines Signals (QTHR) als Anzeige dafür;
einen Bremsdrucksensor zum Abfühlen des Bremsdrucks und zum Vorsehen eines Signals (PBR) als Anzeige dafür;
einen Positionssensor zum Abfühlen der Versetzung zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrzeugrad und zum Vorsehen eines Signals (QR_yDT) als Anzeige dafür;
einen ersten Beschleunigungssensor zum Abfühlen vertikaler Beschleunigung des Fahrzeugkörpers und zum Vorsehen eines Signals () als Anzeige dafür;
einen zweiten Beschleunigungssensor zum Abfühlen seitlicher Beschleunigung des Fahrzeugkörpers und zum Vorsehen eines Signals () als Anzeige dafür;
Mittel zum Liefern eines Fahrgeschwindigkeits-Signals (V_v);
einen Prozessor zum Verarbeiten dieser Signale in der in den Fig. 4A bis 4D angegebenen Weise zu einem Steuersignal;
eine Treiberschaltung zum Anlegen des Steuersignals von dem Prozessor an den Dämpfer.