DE4333379A1

DE4333379A1 - Aufhängungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4333379A1
Application number: DE4333379A
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Butsuen; Yasunori Yamamoto; Tohru Yoshioka
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: JPH06106938A; DE4333379C2; US5598337A; JP3131049B2; KR940006820A; KR970000622B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug- Aufhängungsvorrichtung und insbesondere eine Aufhängungsvor richtung, die eine Schwingung einer vorgegebenen Frequenz von einer Straßenoberfläche wirkungsvoll beseitigt.

Zum Verbessern der Fahrstabilität und der Bequemlichkeit ist eine aktive Aufhängungsvorrichtung vorgeschlagen worden. Da die aktive Aufhängung zuviel kostet, ist statt der aktiven Aufhängung eine sogenannte semi-aktive Aufhängungsvorrichtung vorgeschlagen worden. Bei der semi-aktiven Aufhängungsvor richtung unterdrückt eine Hydraulikvorrichtung den Lageversatz einer Kraftfahrzeugkarosserie im unteren Frequenzband und ein Stoßdämpfer (Dämpfer) dämpft einen Lageversatz im höheren Frequenzband.

Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift mit der Nr. 60-248419 und die japanische Patentanmeldungs- Offenlegungsschrift mit der Nr. 3-72415 offenbaren die semi- aktive Aufhängungsvorrichtung, die einen Stoßdämpfer (eine Dämpfungsvorrichtung) zwischen einer gefederten Masse an der Kraftfahrzeugkarosserieseite und einer ungefederten Masse an der Radseite zum Dämpfen einer vertikalen Schwingung der Räder aufweist. Bei dem Stoßdämpfer gibt es Varianten wie bei spielsweise einen Dämpfer, der einen Dämpfungskoeffizienten, der eine Dämpfungskraft darstellt, stufenweise in zwei Stufen (groß/klein) ändert, einen Dämpfer, der den Dämpfungskoeffi zienten in vielen Stufen ändert und einen Dämpfer, der den Dämpfungskoeffizienten kontinuierlich stufenlos ändert.

Ein grundsätzliches Steuerverfahren für dieser Stoßdämpfer mit variablem Dämpfungskoeffizienten ist wie folgt. Der Dämp fungskoeffizient wird derart geändert, daß eine Dämpfungs kraft, die durch den Stoßdämpfer erzeugt wird, die Soll- Dämpfungskraft (die "Sky-hook-Dämpfungskraft" genannt wird) wird, damit ein Versatz der gefederten Masse in einer vertika len Richtung verhindert wird. Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift mit der Nr. 60-248419 offenbart ein Überprüfen eines positiven/negativen Vorzeichens der Differenz zwischen der Position der gefederten Masse und der Position der ungefederten Masse und eins positiven/negati ven Vorzeichens der Differenz zwischen der Geschwindigkeit der gefederten Masse und der Geschwindigkeit der ungefederten Mas se, um zu bestimmen, ob die Vorzeichen miteinander überein stimmen oder nicht. Wenn die Vorzeichen miteinander überein stimmen, wird der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers er höht, damit die Dämpfungskraft angehoben wird; wenn nicht, wird der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers erniedrigt, damit die Dämpfungskraft abgesenkt wird.

Fig. 1 zeigt Frequenzkennlinien eines Beschleunigungssignals der gefederten/ungefederten Masse in bezug auf Straßenoberflächen-Eingangssignale bei dem herkömmlichen Mo dell einer semi-aktiven Aufhängungsvorrichtung.

In Fig. 1 zeigt eine durchgezogene Linie die Frequenzlinie für den Fall an, in dem die Einstellung des Stoßdämpfers "hart" ist; eine strichpunktierte Linie zeigt die Frequenzkennlinie für den Fall, in dem die Einstellung "weich" ist; eine unter brochene Linie zeigt die Frequenzkennlinie für den Fall, in dem die Einstellung "normal" ist. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, tritt bei der normalen Einstellung des Stoßdämpfers eine Beschleunigungsspitze bei etwa 4-7 Hz auf, und bei diesem Zeitpunkt spürt ein Fahrer einen "Ruck". Eine Spitze bei etwa 10-12 Hz führt dazu, daß der Fahrer ein "Zittern" oder "Rüt teln" bemerkt. Wenn die Dämpfungseinstellung weich ist, wie es durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, werden die "Ruck-" und "Zitter-"Gefühle vergrößert/erhöht. Anderer seits zeigt die Beschleunigungskennlinie bei der harten Dämp fungseinstellung einen hohen Wert, und zwar von einer niedri gen Frequenz bis zu einer hohen Frequenz mit einer Spitze bei etwa 10-12 Hz, wie es durch die durchgezogene Linie darge stellt ist. Änderungen bezüglich der Beschleunigung treten weder bei der weichen noch bei der normalen Dämpfungseinstel lung auf, treten aber bei der harten Dämpfungseinstellung auf und führen dazu, daß der Fahrer ein "Schwingen" spürt.

Zum Verbessern der Aufhängungskennlinien in allen Frequenzbän dern kann ein hartes Einstellen der Stoßdämpfer-Dämpfung be züglich einer Straßenoberflächen-Schwingungseingabe in dem niedrigen Frequenzband (die hydraulische Vorrichtung wird für die niederfrequente Eingabe verwendet) und ein weiches Ein stellen der Dämpfung bezüglich einer Straßenoberflächen- Schwingungseingabe in dem Hochfrequenzband (hinsichtlich der Kosten, wenn die teure völlig aktive Aufhängung für eine Hoch geschwindigkeitsantwort auf die hochfrequente Schwingung verwendet wird) vorgeschlagen werden. Beispielsweise kann das Dämpfen in Fig. 1 in bezug auf die Frequenzbänder I und III als "normal" eingestellt werden, und das Dämpfen in bezug auf das Frequenzband II kann als "hart" eingestellt werden.

Jedoch kann dieser Aufbau keine vergleichsweise hohe Beschleu nigung in dem Frequenzband II verhindern, weshalb eine weitere Präventivmaßnahme nötig ist. Hinzu kommt, daß das Phänomen, daß der Fahrer ein "Zittern" bezüglich der Straßenoberflächen- Schwingungseingabe in dem Frequenzband von 10-12 Hz spürt, auch in der vollständig aktiven Aufhängungsvorrichtung auf tritt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Da sich eine Schwingungseingabe übergangsmäßig ändert, ist eine Vorhersage derartiger Schwingungseingaben schwierig. Aus die sem Grund hat es keine effektive Lösung bezüglich der Resonanz in bezug auf eine Schwingungseingabe eines spezifischen Fre quenzbandes gegeben. Ungeachtet dessen, ob die Aufhängung völlig aktiv oder semi-aktiv ist, haben die herkömmlichen Auf hängungsvorrichtungen hauptsächlich eine Rückführsteuerung durchgeführt, wobei die hydraulische Steuerung und eine Stoß dämpfersteuerung basierend auf einer übergangsmäßig variablen Straßenoberflächenschwingung durchgeführt werden. Jedoch in duziert eine Zeitverzögerung, die bei dieser Rückführsteuerung aufgetreten ist, eher eine Resonanz.

Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der obigen Probleme der herkömmlichen Vorrichtungen gemacht worden und hat als ihre Aufgabe, eine Kraftfahrzeug-Aufhängungsvorrichtung zu schaffen, die eine Resonanz effektiv beseitigt, die durch eine Straßenoberflächen-Schwingungseingabe eines vorbestimmten Fre quenzbandes verursacht wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Aufhängungsvorrichtung zu schaffen, die eine Vorwärts steuerung unter Verwendung eines Referenzsignals durchführt, das einer Straßenoberflächen-Schwingungseingabe entspricht, die eine Resonanz einer ungefederten Masse induzieren würde, aber die Resonanz effektiv reduzieren kann.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beige fügten Zeichnungen klar, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen.

Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 ist ein Liniendiagramm, das die Frequenzkennlinien einer Übertragungsfunktion der Beschleunigung der gefederten/ungefederten Masse zeigt, wobei die Dämp fungskraft des Stoßdämpfers in der herkömmlichen semi-aktiven Aufhängungsvorrichtung variiert wird;

Fig. 2 ist ein Liniendiagramm zum Zeigen desselben Problems der herkömmlichen semi-aktiven Aufhängungsvorrich tung wie jenes der völlig aktiven Aufhängungsvorrichtung;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahr zeugs, bei dem ein Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung angewendet ist;

Fig. 4 ist eine Querschnittansicht, die einen Stoßdämpfer zeigt, der in dem Kraftfahrzeug in Fig. 3 benutzt wird;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären des Prinzips zum Ändern der Dämpfungskraft des Stoßdämp fers in Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Verbindung zwischen einer Steuerung 8 des Kraftfahrzeugs in Fig. 3 mit verschiedenen Sensoren zeigt;

Fig. 7 ist ein Einzelradmodell eines Aufhängungssystems des Ausführungsbeispiels;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuerprinzip des Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer völlig aktiven Aufhängungsvorrichtung zeigt, die bei einer Abänderung des Ausführungsbeispiels benutzt wird; und

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Abänderung des Ausführungsbeispiels zeigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird detail liert in Übereinstimmung mit den beigefügten Zeichnungen be schrieben. Bei dem Ausführungsbeispiel kann ein Stoßdämpfer die Dämpfungskennlinie in vielen Stufen ändern und ist an je dem Rad vorgesehen.

Systemaufbau

Fig. 3 zeigt eine Teil-Anordnung eines Kraftfahrzeugs, beste hend aus der Aufhängungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

In Fig. 3 sind Stoßdämpfer 1 bis 4 jeweils an einem rechten und einem linken Vorderrad 5 (nur das linke Rad ist gezeigt) und an einem rechten und linken Hinterrad 6 (nur das linke Rad ist gezeigt) zum Dämpfen einer vertikalen Schwingung der Rä der vorgesehen. Die Stoßdämpfer 1 bis 4 enthalten jeweils ein Stellglied (in den Fig. 4 und 5 gezeigt) zum Ändern eines Dämpfungskoeffizienten zu einer von zehn Stufen. Weiterhin enthalten die Stoßdämpfer 1 bis 4 einen Drucksensor (nicht gezeigt) zum Erfassen eines aktuellen Dämpfungskraft-Werts. Eine Schraubenfeder ist um den oberen äußeren Umfang der je weiligen Stoßdämpfer 1 bis 4 vorgesehen; eine Steuereinheit 8 ändert den Dämpfungskoeffizienten der Stellglieder in den Stoßdämpfern 1 bis 4 durch Ausgeben eines Steuersignals zu den Stellgliedern bzw. Schaltern. Die Steuereinheit 8 empfängt Erfassungssignale, die von den Drucksensoren in den Stoßdämp fern 1 bis 4 ausgegeben werden.

Beschleunigungssensoren 11 bis 14 erfassen eine Beschleunigung y_m in einer vertikalen Richtung der gefederten Masse an den jeweiligen Rädern; ein Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitssensor 15 erfaßt eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V von der Drehge schwindigkeit des Vorderrads 5 als ein folgendes Rad; ein Lenkwinkelsensor 16 erfaßt einen Lenkwinkel R_S des Vorderrads 5 aus einer Drehung einer Lenkwelle; Beschleunigungssensoren 17 bis 20 erfassen y_L der ungefederten Masse an den jeweiligen Rädern; ein Gierratensensor 35 erfaßt eine Drehgeschwindigkeit ϕ der Kraftfahrzeugkarosserie um eine vertikale Achse (Gierrate).

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Stoßdämpfer 1 bis 4. In Fig. 4 ist der Drucksensor, der in dem Stoßdämpfer enthalten ist, der Vereinfachung halber weggelassen.

In Fig. 4 ist in einem Zylinder 21 eine Kolbeneinheit 22 inte gral durch einen Kolben ausgebildet, und eine Kolbenstange ist gleitbar vorgesehen. Der Zylinder 21 und die Kolbeneinheit 22 sind jeweils mit der gefederten Masse und der ungefederten Masse über einen Verbindungsaufbau verbunden.

Die Kolbeneinheit 22 hat zwei Öffnungen 23 und 24. Die Öff nung 23 ist immer offen, und der Öffnungsbereich (Öffnung) der Öffnung 24 ist durch ein Stellglied bzw. einen Schalter 25 in zehn Stufen variabel. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, hat das Stellglied 25 ein Rohr 26, das in der Kolbeneinheit 22 ange bracht ist, einen Schaft 27, der sich durch das Rohr 26 er streckt und der in dem Rohr 26 drehbar ist; einen Schrittmotor 28, der den Schaft 27 um einen vorbestimmten Winkel dreht, eine erste Öffnungsplatte 30 mit neun kreisförmigen Löchern 29 bei vorbestimmten Intervallen in ihrer umfangsmäßigen Rich tung, eine zweite Öffnungsplatte 32 mit einem länglichen Loch 31 entlang der umfangsmäßigen Richtung. Die erste Öffnungs platte 30 ist integral und drehbar mit dem unteren Ende des Schaftes 27 verbunden, und die zweite Öffnungsplatte 32 ist an dem unteren Ende des Rohrs 26 angebracht. Wenn der Schrittmo tor 28 startet und die erste Öffnungsplatte 30 dreht, überlap pen die kreisförmigen Löcher 29 der ersten Öffnungsplatte mit dem länglichen Loch 31 der zweiten Öffnungsplatte 32 und über lappen nicht mit dem länglichen Loch 31. Die Anzahl der kreisförmigen Löcher 29, die mit dem länglichen Loch 31 über lappen, ändert sich aufeinanderfolgend von null bis neun.

Der Zylinder 21 hat eine obere Kammer 33 und eine untere Kam mer 34, die mit einem Fluid mit geeigneter Viskosität gefüllt sind. Ein Hohlraum innerhalb der Kolbeneinheit 22, der mit der oberen und der unteren Kammer 33 und 34 in Verbindung steht, ist auch mit dem viskosiösen Fluid gefüllt. Dieses Fluid bewegt sich durch jede der Öffnungen 23 und 24 zwischen der oberen und der unteren Kammer 33 und 34. Wenn sich die Anzahl der kreisförmigen Löcher 29 erhöht, die mit dem längli chen Loch 31 überlappen, erniedrigt sich die Dämpfungskraft, d. h. die Aufhängungskennlinie wird weich, während sich die Dämpfungskraft erhöht, wenn die Anzahl der Löcher 29 abnimmt, die mit dem Loch 31 überlappen, d. h. die Aufhängungskennlinie wird hart.

Demgemäß bedeutet ein Ändern der Aufhängungskennlinie des Kraftfahrzeugs in Fig. 3 in Übereinstimmung mit einem Antriebszustand ein Steuern des Schrittmotors 28 der Stell glieder 25a bis 25d in Übereinstimmung mit dem Antriebszustand.

Fig. 6 zeigt den Aufbau des Steuersystems der Aufhängungsvor richtung. In Fig. 6 sind ein erster Drucksensor 51, der Be schleunigungssensor 11 und das Stellglied 25a entsprechend dem linken Vorderrad 5 vorgesehen; ein zweiter Drucksensor 52, der Beschleunigungssensor 12 und das Stellglied 25b sind entspre chend dem rechten Vorderrad 5 vorgesehen; ein dritter Druck sensor 53, der Beschleunigungssensor 13 und das Stellglied 25c sind entsprechend dem linken Hinterrad 6 vorgesehen; und ein vierter Drucksensor 54, der Beschleunigungssensor 14 und das Stellglied 25d sind entsprechend dem rechten Hinterrad 6 vor gesehen. Man beachte, daß die Stellglieder 25a bis 25d dem Stellglied 25 in Fig. 4 entsprechen, und daß die Drucksensoren 51 bis 54 jeweils in den Stoßdämpfern 1 bis 4 enthalten sind.

Der zuvor erwähnte Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitssensor und der zuvor erwähnte Lenkwinkelsensor ist mit 15 und 16 bezeich net; ein Straßenoberflächen-µ-Sensor 56 erfaßt einen Reibungs koeffizienten (µ) der Straßenoberfläche basierend auf einem bekannten Verfahren, z. B. einer Berechnung aus einer Kraft fahrzeuggeschwindigkeit und ihrem Differenzierungswert (Kraftfahrzeugkarosserie-Beschleunigung). Erfassungssignale von diesen Sensoren werden alle in die Steuereinheit 8 einge geben, die ein Steuersignal zu den jeweiligen Stellgliedern 25a bis 25d ausgibt. Die Operationen der Stellglieder 25a bis 25d, die auf den Steuersignalen basieren, ändern die jeweili gen Dämpfungskoeffizienten der Stoßdämpfer 1 bis 4.

Steuerprinzip

Als nächstes wird nachfolgend das Steuerprinzip für das Stell glied 25 durch die Steuereinheit 8 beschrieben.

Fig. 7 zeigt ein Einzelradmodellsystem. Unter der Vorausset zung, daß ein Quantitätszustand des Systems mit x(k) bezeich net ist, eine Steuerkraft des Stellglieds 25 mit f_a(k); und eine Straßenoberflächeneingabe mit z′_r(k), ergibt sich die Zu standsquantität x dieses Einzelradmodells zu:

x(k+1) = Φ·(k)+Γ₁·f_a(k)+Γ₂·z′_r(k) (1)

Φ, Γ₁ und Γ₂ sind vorbestimmte Steuerverstärkungen. k ist ein Argument einer diskreten Zeit t_k. Wenn die Abtastperiode T ist, ergibt sich

t_k = k·T.

Bei dieser Rückführsteuerung des "Sky-hook"-Modellsystems ist die Steuerkraft f_a(k):

f_a(k) = -G·y_m (2)

G ist eine Steuerverstärkung, die ein bezeichnender Parameter ist. y_m ist eine Absolutgeschwindigkeit der gefederten Masse, die bezeichnet ist mit:

y_m = C_m·x(k) (3).

Die Rückführsteuerung in der Gleichung (2) wird bei dem vor liegenden Ausführungsbeispiel nicht angewandt. Alternativ wird eine Resonanzfrequenz f_u der ungefederten Masse als be reits bekannt angesehen, und die Steuereinheit 8 erzeugt ein Pseudo-Referenzsignal q_r(k), da eine Straßenoberflächen- Schwingungseingabe, die der Resonanzfrequenz f_u·q_r(k) ent spricht, ein Sinuswellensignal mit der Frequenz 10-12 Hz sein kann. Weiterhin erzeugt die Steuereinheit 8 eine Steuerkraft f_a zum Beseitigen der Straßenoberflächeneingabe, die dem Pseudo-Referenzsignal q_r(k) entspricht. Die Steuerkraft f_a wird -G·y_m in der Gleichung (2) überlagert. Das heißt, daß das Pseudo-Referenzsignal q_r(k) sich ergibt zu:

q_r(k) = |q|·sin(2πf_ukT) (4)

|q| ist ein bezeichnender Parameter. Die Resonanzfrequenz f_u der ungefederten Masse entspricht der Frequenz von 10-12 Hz, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 als die Frequenz beschrieben ist, die einen Fahrer veranlaßt, ein "Rütteln" zu spüren.

Wenn die Absolutgeschwindigkeit des Systems der ungefederten Masse y_L(k) ist, ist eine Übertragungsfunktion zum Umwandeln von f_a(k) zu y_L(k) durch einen FIR-(finite Impulsantwort) -Filteraufbau:

y_L(k) = Σg_i·f_a(k-1) (5).

In Gleichung (5) wird die ungefederte Masse als ein Abschätz punkt benutzt, d. h. die ungefederte Masse wird als ein dynami scher Dämpfer zum Unterdrücken einer Schwingung der gefederten Masse benutzt. Gleichung (5) wird für i = 0 ∼ N - 1 summiert. In Fig. 7 kann, wenn eine Schwingung von der Straßenoberfläche in der Größenordnung von 100 Hz eingegeben wird, die Summie rung über etwa 20 Abtastungen durchgeführt werden. Soweit die Reifen des Kraftfahrzeugs unverändert sind, ändern sich andere Faktoren wie beispielsweise das Kraftfahrzeuggewicht nicht, weshalb g_i experimentell bestimmt werden kann. Die Steuerkraft f_a(k) wird dargestellt durch:

f_a(k) (-G·y_m + Σh1 q_r(k-1) (6).

Die Summierung der Gleichung (6) wird über l = 0 ∼ J - 1 durchgeführt. In der Gleichung (6) ist der erste Ausdruck ein Rückführsteuer-Ausdruck, der auf dem Beschleunigungssignal y_m der gefederten Masse durch die "Sky-hook"-Steuerung basiert, und der zweite Ausdruck ist ein Vorwärtssteuer-Ausdruck, der auf dem Pseudo-Referenzsignal q_r(k) basiert.

h₁ kann durch verschiedene Verfahren wie beispielsweise das Verfahren des kleinsten Fehlerquadrats (LSM) erhalten werden. Bei diesem Verfahren wird h₁ derart bestimmt, daß der Anteil des zweiten Ausdrucks in der Gleichung (6) solange wie möglich Null gelassen wird. Wenn der ideale Steuerbetrag, der dem Pseudo-Referenzsignal q_r(k) entspricht, beispielsweise Q_R(k) ist, wird

Q_r(k) = Σg_i·q_r(k-i) (7)

aus der Gleichung (6) erhalten. Unter der Annahme, daß ein Vektor R_r(k) von Q_r als

R_r(k) = [Q_r(k), Q_r(k-1), . . . , Q_r(k-J+1)]^T (8)

dargestellt wird, und ein Vektor H(k) von h₁ bezeichnet wird als

H(k) = [h₀, h₁, . . . h_J-1]^T (9)

H(k+1) = H(k) + 2µ·y_L(k)·R_r(k) (10)

kann erhalten werden. In Gleichung (8) zeigt T eine Transpo sition an.

Wenn die Resonanzfrequenz f_u der ungefederten Masse bestimmt ist, wird das Pseudo-Referenzsignal q_r(k) aus der Gleichung (4) bestimmt. Wenn g_i experimentell bestimmt ist, kann der ideale Steuerbetrag Q_r(k) aus der Gleichung (7) bestimmt werden. Dann kann h₁ aus den Gleichungen (8), (9) und (10) bestimmt werden, und die Steuerkraft kann aus der Gleichung (6) bestimmt wer den. Das heißt, daß eine Straßenoberflächeneingabe als ein Pseudo-Referenzsignal betrachtet wird, und die Schwingung auf diesem Pseudo-Signal basierend beseitigt werden kann.

Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild für das System in Überein stimmung mit dem obigen Steuerprinzip. Das System besteht aus einer Durchführung für eine Rückführsteuerung des Beschleuni gungssignals y_m der gefederten Masse und einer Durchführung zum Einführen des Beschleunigungssignals y_L der ungefederten Masse in einen Einstellschaltkreis 71 zum Einstellen einer Verstär kung des oben angegebenen FIR-Filters. Bei diesem System wird eine Einstellung in dem Schaltkreis 71 derart durchgeführt, daß die Straßenoberflächeneingabe y_m nahe einer Referenzfre quenz (bei etwa 10-12 Hz) beseitigt wird. Als Ergebnis wirkt die gefederte Masse als dynamischer Dämpfer auf die Straßen oberflächeneingabe y_m nahe der Referenzfrequenz (bei etwa 10-12 Hz), jedoch empfangen Frequenzbänder, die anders als das Refe renzfrequenzband sind, den Anteil des zweiten Ausdrucks in der Gleichung (6) nicht. Das heißt, daß eine Ausgabe von dem Ein stellschaltkreis 71 zu einem Addierer 62 fast Null wird und eine normale "Sky-hook"-Steuerung durchgeführt wird. Obwohl die gefederte Masse als ein dynamischer Dämpfer wirkt, über schreitet die ungefederte Masse die gefederte Masse massenmä ßig und daher tritt keine exzessive Resonanz auf.

Abänderungen

Verschiedene Abänderungen des vorliegenden Ausführungsbei spiels können innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung durchgeführt werden.

Erste Abänderung

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfin dung auf eine Aufhängungsvorrichtung angewendet, die einen Stoßdämpfer verwendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auf eine vollständig aktive Aufhängungsvorrichtung anwendbar, die eine hydraulische Steuerung für eine gefederte Masse und eine ungefederte Masse benutzt, und auf eine semi-aktive Aufhängungsvorrichtung, die eine Hydraulikzylinder-Steuerung für eine Straßenoberflächeneingabe niedriger Geschwindigkeit und einen Stoßdämpfer für eine Straßenoberflächeneingabe hoher Geschwindigkeit benutzt.

Fig. 9 zeigt den Aufbau eines Aushängungssystems, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine vollständig aktive Aufhängungs vorrichtung angewendet ist.

Obwohl Fig. 9 nur die linke Seite einer Kraftfahrzeugkarosse rie 100 zeigt, hat die rechte Kraftfahrzeugkarosserieseite einen ähnlichen Aufbau. In Fig. 9 ist ein Hydraulikzylinder 103 zwischen der Kraftfahrzeugkarosserie 100 und einem linken Vorderrad 102FL und zwischen der Kraftfahrzeugkarosserie 100 und einem linken Hinterrad 102RL angeordnet. Der Zylinder 103 enthält eine Hydraulikkammer 103c, die durch einen Kolben 103b gebildet ist, der in den Zylinder-Hauptkörper 103a eingefügt ist. Eine Kolbenstange 103d, die mit dem Kolben 103b verbun den ist, hat ein oberes Ende, das mit der Kraftfahrzeugkaros serie 100 verbunden ist, und der Zylinder-Hauptkörper 103a ist mit dem linken Vorderrad 102FL oder dem linken Hinterrad 102RL verbunden.

Die Hydraulikkammer 103c des jeweiligen Hydraulikzylinders 103 ist über einen Verbindungspfad 104 mit einer pneumatischen Feder 105 verbunden. Die pneumatische Feder 105 ist durch ein Diaphragma 105e in eine Gaskammer 105f und eine Hydraulikkam mer 105g aufgeteilt. Die Hydraulikkammer 105g ist über den Verbindungspfad 104 und den Kolben 103b des Hydraulikzylinders 103 mit der Hydraulikkammer 103c des Hydraulikzylinders 103 verbunden. Ein Proportional-Strömungssteuerventil 109 zum Steuern einer Strömungsmenge des zu dem Hydraulikzylinder 103 zugeführten Fluids und einer aus dem Hydraulikzylinder 103 entladenen Strömungsmenge ist bei einer Fluiddurchführung 110 vorgesehen, die eine Hydraulikpumpe 108 und den Hydraulikzy linder 103 in einem fluidfördernden Zustand verbindet.

Die Hydraulikpumpe 108 hat einen Entladedrucksensor 112 zum Erfassen eines Entladedrucks des Fluids, und der jeweilige Hydraulikzylinder 103 hat einen Hydraulikdrucksensor 113 zum Erfassen eines Hydraulikdrucks in der Hydraulikkammer 103c.

Weiterhin sind jeweils Kraftfahrzeughöhenversatzsensoren 114 vorgesehen, die einen Zylinderhubbetrag der jeweiligen Zylin der 103 erfassen, und einen Versatz der Kraftfahrzeugkarosse rie in einer vertikalen Richtung in bezug auf die jeweiligen Räder 102FL und 102RL erfassen, und einen Kraftfahrzeughöhen versatz erfassen. Vertikalbeschleunigungssensoren 115a bis 115c zum Erfassen einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs in der vertikalen Richtung, d. h. einer Beschleunigung der gefe derten Masse in der vertikalen Richtung der Räder 102FL und 102RL, sind an einer im wesentlichen horizontalen Oberfläche des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Genauer ausgedrückt sind die Vertikalbeschleunigungssensoren 115a und 115b jeweils über dem rechten und dem linken Vorderrad 102FR und 102FL angeordnet, und der Vertikalbeschleunigungssensor 115c ist an der zentra len Position in der Kraftfahrzeugbreitenrichtung über dem rechten und dem linken Hinterrad angeordnet. Ein Lateralbe schleunigungssensor 116 zum Erfassen einer Lateralbeschleuni gung wirkt in der lateralen Richtung des Kraftfahrzeugs bei einer Position des Schwerkraftzentrums, und weiterhin sind dort ein Lenkwinkelsensor 118 und ein Kraftfahrzeuggeschwin digkeitssensor 119 vorgesehen. Ein Sensor 192 erfaßt eine Öltemperatur T.

Erfassungssignale von dem Entladedrucksensor 112, den Hydrau likdrucksensoren 113, den Kraftfahrzeughöhenversatzsensoren 114, den Vertikalbeschleunigungssensoren 115a bis 115c, dem Lateralbeschleunigungssensor 116, dem Lenkwinkelsensor 118 und dem Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 119 werden in eine Steuereinheit 117S eingegeben, die eine CPU enthält. Die Steuereinheit 117S führt Berechnungen basierend auf diesen Erfassungssignalen in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm zum Steuern der Proportional-Strömungs-Steuerventile 109 für eine gewünschte variable Steuerung der Aufhängungs kennlinie durch.

Die vorliegende Erfindung kann durch Steuern eines Strömungs steuersignals zu dem Hydraulikzylinder 103 bei dem in Fig. 8 gezeigten System auf eine vollständig aktive Aufhängung ange wendet werden. In der vollständig aktiven Aufhängungsvorrich tung kann das Strömungssteuersignal positiver gesteuert werden als in dem System, das die Stoßdämpfer in Fig. 3 benutzt, und die vorliegende Erfindung kann effektiver angewendet werden.

Zweite Abänderung

Bei dem bisherigen Ausführungsbeispiel arbeitet der Einstell schaltkreis 71 immer. Jedoch verursacht die Schwingung bei etwa 10-12 Hz bei bestimmten Fahrbedingungen ein "Rüttel" -Problem.

Die zweite Abänderung kann vorgeschlagen werden, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Bei dieser Abänderung besteht das System aus einem Entscheidungsschaltkreis 72 zum Freigeben oder Sper ren des Einstellschaltkreises 71. Der Entscheidungsschalt kreis 72 empfängt ein Lenkwinkelsignal R_S und ein Gierraten signal ϕ, und nur dann, wenn er beurteilt, daß die Kraftfahr zeuggeschwindigkeit hoch ist, oder er basierend auf dem Lenk winkelsignal R_S beurteilt, daß eine überflüssige Handlung durchgeführt worden ist, und andererseits, wenn er basierend auf dem Gierratensignal ϕ beurteilt, daß die Kraftfahrzeugka rosserie gedreht ist, gibt der Entscheidungsschaltkreis 72 ein Freigabesignal zu dem Einstellschaltkreis 71 aus. Der Ein stellschaltkreis 71 gibt ein Signal zu dem Addierer 62 nur dann aus, wenn er das Freigabesignal empfängt. Unter einer Fahrbedingung, bei der Fahrer kein "Rütteln" spürt, d. h. die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit nicht hoch ist, die Handhabung weich ist und die Kraftfahrzeugkarosserie sich nicht dreht, führt das System die obige Steuerung nicht durch. Auf diese Weise ist die Steuerung effizienter.

Es ist offensichtlich, daß sehr unterschiedliche Ausführungs beispiele der Erfindung gemacht werden können, ohne von ihrem Geist und Schutzbereich abzuweichen. Es soll verstanden wer den, daß die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungs beispiele davon beschränkt ist, außer darauf, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Aufhängungssteuersystem, bestehend aus einem Verfahren zum Rückführsteuern eines Beschleunigungssignals einer gefederten Masse und einem Verfahren zum Einführen eines Beschleunigungs signals einer ungefederten Masse in einen Einstellschaltkreis zum Einstellen einer Verstärkung eines FIR-Filters. Bei die sem System wird eine Einstellung derart durchgeführt, daß eine Straßenoberflächeneingabe nahe einer Referenzfrequenz (bei etwa 10-12 Hz) beseitigbar ist. Als Ergebnis wirkt die gefe derte Masse als ein dynamischer Dämpfer bezüglich der Straßen oberflächeneingabe nahe der Referenzfrequenz (bei etwa 10-12 Hz), jedoch empfangen Frequenzbänder, die andere als das Fre quenzband sind, nicht den Anteil eines zweiten Ausdrucks in einer Gleichung, was bedeutet, daß eine Ausgabe von dem Ein stellschaltkreis zu einem Addierer fast Null wird und eine normale "Sky-hook"-Steuerung durchgeführt wird. Obwohl das System der gefederten Masse als ein dynamischer Dämpfer wirkt, übersteigt das System der ungefederten Masse das System der gefederten Masse massenmäßig, und es tritt keine exzessive Resonanz auf.

Claims

1. Aufhängungsvorrichtung, die ein Fahrzustandssignal rück führt, das einen Fahrzustand eines Kraftfahrzeugs einer Stoßdämpfereinheit anzeigt, die zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs zum Verändern einer Aufhängungskennlinie vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung besteht aus:
einer Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Referenzsi gnals entsprechend einer Schwingung von einer Straßenober fläche, die eine Resonanz der ungefederten Masse induziert;
einer Filtereinrichtung zum Eingeben des Referenzsignals und des Fahrzustandssignals; und
einer Vorwärtsregeleinrichtung zum Vorwärtsregeln eines Ausgangssignals von der Filtereinrichtung zu der Stoßdämp fereinheit zum Minimieren der Schwingung entsprechend dem Referenzsignal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fahrzustandssignal ein Kraftfahrzeughöhenbeschleunigungssignal ist, und wobei die Aufhängungsvorrichtung weiterhin aus einer Rückführ regeleinrichtung besteht zum Eingeben des Beschleunigungs signals und zum Erzeugen eines Steuersignals, das vergli chen mit dem Beschleunigungssignal von entgegengesetzter Phase ist, und ein Ausgangssignal von der Vorwärtsregel einrichtung wird mit einer Ausgabe von der Rückführregel einrichtung überlappt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Referenzsignal ein periodisches Signal ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das periodische Signal eine Sinuswelle ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das periodische Signal eine Frequenz von 10-12 Hz hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Operation der Fil tereinrichtung durch das eingegebene Fahrzustandssignal gesteuert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin besteht aus einer Verbietungseinrichtung zum Verbieten einer Operation der Vorwärtsregeleinrichtung, wenn das Fahrzustandssignal eine vorbestimmte Bedingung anzeigt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stoßdämpfereinheit einen Hydraulikzylinder und einen Steuerschaltkreis zum Steuern eines zu dem Hydraulikzylinder geführten Hydrau likdruckbetrags hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stoßdämpfereinheit besteht aus einem Fluidzylinder und einem Element zum Steuern eines Widerstands eines Fluids, das in dem Zylin der fließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Filtereinrichtung aus einen Schaltkreis besteht zum Eingeben eines Beschleu nigungssignals einer ungefederten Masse und des Referenz signals, und zum Erzeugen eines Einstellsignals, und die Vorwärtsregeleinrichtung das Einstellsignal und ein Ge schwindigkeitssignal einer gefederten Masse empfängt und eine Vorwärtsregelung zum Beseitigen einer Geschwindig keitskomponente einer gefederten Masse durchführt.