DE4408292C2

DE4408292C2 - Radaufhängungs-Steuersystem

Info

Publication number: DE4408292C2
Application number: DE4408292A
Authority: DE
Inventors: Akira Kashiwagi; Takao Kohara
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2014-03-12
Also published as: US5522482A; JPH06316212A; DE4408292A1; JP3379024B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Radaufhängungs-Steuersystem mit einem üblicherweise als Stoßdämpfer bezeichneten Schwingungsdämpfer, der zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Rad vorgesehen ist.

Es ist bereits allgemein bekannt, bei einem Radaufhängungs- Steuersystem einen Stoßdämpfer und seine Dämpfungskraft nach dem Skyhook-Prinzip zu steuern und die Dämpfungskraft gezielt zur Bekämpfung von Bewegungen der Fahrzeugkarosserie einzusetzen. Wenn bei einem derartigen Radaufhängungs- Steuersystem die Richtung der Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie nach oben gerichtet ist, wird die Dämpfungskraft so gesteuert, daß die Dämpfungscharakteristik für den Druckhub "weich" ist. Wenn andererseits die Richtung der Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie nach unten gerichtet ist, führt das Steuerungssystem eine darartige Steuerung durch, daß die Zug-Dämpfungscharakteristik "weich" ist, wogegen die Druck-Dämpfungscharakteristik "hart" ist.

Insbesondere ist es aus der Druckschrift DE 42 26 050 A1 bekannt, bei einem Fahrzeug semiaktive Dämpfer allein nach der Größe und Richtung der Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zu steuern. Dabei wird durch eine zwangsweise komplementäre Führung der Dämpfungskennlinien für die Zug- und Druckstufe einerseits erreicht, daß mit der alleinigen Steuerung der Dämpfung nach der vertikalen Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie den Anforderungen der semiaktiven "Skyhook"-Regelung genügt wird und Phasenverschiebungen der Größe der Relativgeschwindigkeit nicht stören. Andererseits wird mit diesen Dämpfungskennlinien für geringe Federbewegungen bzw. Ein- und Ausfederwege ein Übergangsbereich geschaffen, in dem in der Zug- wie auch in der Druckstufe geringe Dämpfungskoeffizienten vorliegen und damit in einer Quasi- Totzone insgesamt eine weiche Dämpfung besteht.

Aus der Druckschrift DE 41 39 711 A1 ist es bekannt, für eine semiaktive Dämpfungssteuerung in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation, welche sich vor allem durch Hubbewegungen, Wanken des Fahrzeuges in Kurven oder Nicken des Fahrzeuges beim Bremsen ergibt, den Kraftbedarf für die Dämpfung allein aus der Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zu bestimmen. Dabei wird der jeweilige Dämpfer als Funktion der Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeugkarosserie und Rad entsprechend eingestellt.

In den Anmeldungsunterlagen einer älteren Anmeldung entsprechend der nachveröffentlichten Druckschrift DE 43 26 227 A1 ist eine semiaktive Dämpfungssteuerung beschrieben, bei der die Umsteuerung der Dämpfung ebenfalls allein nach der Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie und mit Dämpfern erfolgt, deren Kennlinien für die Zug- und Druckstufe komplementär einander fest zugeordnet sind. Liegen dabei die Werte für die Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie niedrig und innerhalb von Grenzwerten einer Totzone, so erfolgt keine Dämpfungsverstellung und die Dämpfung bleibt auf weich eingestellt.

Ein herkömmliches Radaufhängungs-Steuersystem ist auch aus der Druckschrift JP 5-330 325 A bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radaufhängungs steuersystem zu schaffen, das zu weiter verbesserten Fahreigenschaften führt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für entsprechende Bewegungen des Fahrzeugs alternativ nach der Lehre der Patentansprüche 1, 2, 3 oder 4 gelöst.

Dabei ergibt sich der Vorteil, daß eine semiaktive Dämpfungssteuerung mit komplementären Dämpferkennlinien nach der Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie unabhängig von der Lage der Karosserie-Bewegung zu einer durch die Kombination sich überlappender weicher Dämpfungsbereiche in der Zug- und Druckstufe gebildeten Totzone oder Quasi-Totzone dann durch eine abweichende Steuerung nach der Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeugkarosserie und Rad oder der Aufbaubeschleunigung ersetzt wird, wenn diese Relativgeschwindigkeit oder die Aufbaubeschleunigung einen Grenzwert überschreitet, wobei dann die Dämpfung unter Abwendung vom obengenannten "Skyhook"-Prinzip auf einen relativen hohen Wert eingestellt wird, wodurch der Fahrbahnkontakt und damit die Fahrsicherheit verbessert werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Radaufhängungs- Steuersystems nach der Erfindung,

Fig. 2A ein Flußdiagramm zur Darstellung des Steuervorgangs bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1,

Fig. 2B ein Flußdiagramm zur Darstellung eines gegenüber dem Steuervorgang nach Fig. 2A modifizierten Steuervorgangs,

Fig. 3 ein Beispiel eines bei der Ausführungsform nach Fig. 1 einsetzbaren Stoßdämpfers mit Umkehr des Dämpfungskoeffizienten im Schnitt,

Fig. 4 eine bewegliche Platte als Teil des Gegenstandes von Fig. 3 in der Aufsicht,

Fig. 5 eine schematische Verdeutlichung des Schrittes S4 im Flußdiagramm nach Fig. 2A,

Fig. 6 eine grafische Darstellung von Eigenschaften eines weiteren Beispiels für einen Stoßdämpfer, der anstelle des Stoßdämpfers nach Fig. 3 verwendet werden kann,

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Steuervorgangs bei einem erfindungsgemäßen Radaufhängungs- Steuersystem unter Verwendung eines Stoßdämpfers mit den in Fig. 6 angegebenen Eigenschaften,

Fig. 8 eine schematische Verdeutlichung des Schrittes S41 im Flußdiagramm nach Fig. 7,

Fig. 9 eine zweite Ausführungsform eines Radaufhängungs- Steuersystems nach der Erfindung,

Fig. 10A ein Flußdiagramm zur Darstellung des Steuervorgangs bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9,

Fig. 10B ein Flußdiagramm zur Darstellung eines gegenüber dem Steuervorgang nach Fig. 10A modifizierten Steuervorgangs.

Fig. 11 eine grafische Darstellung der Dämpfungscharakteristik eines Radaufhängungs- Steuerungssystems und

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Änderung des Zustandes eines Radaufhängungs-Steuerungssystems, wenn das Fahrzeug eine Fahrbahnvertiefung passiert.

In den Zeichnungen sind im Prinzip gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zunächst wird eine erste Ausführungsform eines Radaufhängungs-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschrieben. Dort ist eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einem von vier Rädern 2 schematisch dargestellt. Zur Aufhängung des Rades 2 an der Karosserie 1 dienen ein Stoßdämpfer 3 und eine Feder 4, die zwischen der Karosserie 1 und dem Rad 2 angeordnet sind. Der Stoßdämpfer 3 besitzt ein Betätigungsglied 5 zur jeweiligen Einstellung der Dämpfung. Ein Relativverschiebungssensor 20 erfaßt die jeweilige Relativverschiebung zwischen der Fahrzeugkarosserie 1 und dem Rad 2 bzw. seiner nicht dargestellten Achse als einer in sich ungefederten Masse.

Baugleiche Sätze von Einrichtungen, die dem durch die Teile 3, 4, 5 und 20 gebildeten Teilesatz entsprechen und in Fig. 1 nicht dargestellt sind, befinden sich jeweils auch zwischen den in Fig. 1 nicht gezeigten weiteren drei Rädern des Fahrzeuges und der Karosserie 1.

Eine Steuervorrichtung 21 steht in Verbindung mit einem an der Fahrzeugkarosserie 1 angeordneten Vertikalbeschleunigungssensor 6, dem Betätigungsglied 5 des Stoßdämpfers 3 des jeweiligen Rades 2 und dem Relativverschiebungssensor 20 des jeweiligen Rades 2.

Der Stoßdämpfer (Schwingungsdämpfer) 3 des jeweiligen Rades 2 wirkt vorzugsweise hydraulisch und ist beispielsweise ein Dämpfungskoeffizienten-Umkehrungs-Stoßdämpfer. Er ist nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 erläutert. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist ein freier Kolben 33 gleitbeweglich in einen Zylinder 32 eingepaßt, um das Innere des Zylinders 32 in zwei Kammern zu unterteilen, eine Gaskammer 34 und eine Hydraulikfluidkammer 35. In der Gaskammer 34 ist ein Hochdruckgas abgedichtet enthalten, und in der Hydraulikfluidkammer 35 ist ein Hydraulikfluid abgedichtet enthalten.

Ein Kolben 36 ist gleitbeweglich in die Hydraulikflüssigkammer 35 eingepaßt, um diese in eine untere Kammer R1 und eine obere Kammer R2 zu unterteilen. Mit dem Kolben 36 ist eine Kolbenstange 37 verbunden. Die Kolbenstange 37 erstreckt sich durch die obere Kammer R2 und steht nach außerhalb des Zylinders 32 vor.

Der Kolben 36 ist mit einem ersten und zweiten Verbindungskanal 38 bzw. 39 zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen der unteren und der oberen Kammer R1 bzw. R2 versehen. Ein erstes, normalerweise geschlossenes Dämpfungsventil 40 ist am oberen Ende des Kolbens 36 angebracht. Das erste Dämpfungsventil 40 öffnet den ersten Verbindungskanal 38, wenn die Druckdifferenz zwischen der unteren und oberen Kammer R1 bzw. R2 einen vorbestimmten Wert annimmt, als Ergebnis des Anstiegs des Drucks in der unteren Kammer R1 während des Druckhubes der Kolbenstange 37. Entsprechend ist ein zweites, normalerweise geschlossenes Dämpfungsventil 41 an dem unteren Ende des Kolbens 36 angebracht. Das zweite Dämpfungsventil 41 öffnet den zweiten Verbindungskanal 39, wenn die Druckdifferenz zwischen der unteren und oberen Kammer R1 bzw. R2 einen vorbestimmten Wert erreicht, infolge des Druckanstiegs in der oberen Kammer R2 während des Zughubes der Kolbenstange 37.

Der Kolben 36 ist mit einem dritten und vierten Verbindungskanal 42 bzw. 43 versehen, die einander über die Achse der Kolbenstange 37 gegenüberliegen. Der dritte und vierte Verbindungskanal 42, 43 steht jeweils mit der oberen bzw. unteren Kammer R₁, R₂ in Verbindung. Der dritte und vierte Verbindungskanal 42 und 43 ist jeweils mit einem Rückschlagventil 44 bzw. 45 versehen. Das Rückschlagventil 44 läßt den Fluß von Hydraulikfluid nur von der unteren Kammer R₁ zur oberen Kammer R₂ zu, wogegen das Rückschlagventil 45 den Fluß von Hydraulikfluid nur von der oberen Kammer R₂ zur unteren Kammer R₁ zuläßt.

In dem Kolben 36 ist eine scheibenförmige, bewegliche Platte 46 gehaltert, so daß sich die bewegliche Platte 46 um die Achse der Kolbenstange 37 drehen kann. Die Ebene der beweglichen Platte 46 kreuzt den dritten und vierten Verbindungskanal 42 und 43. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist die bewegliche Platte 46 mit einem Paar konzentrischer Langlöcher 47 und 48 versehen, welche einander über die Achse der beweglichen Platte 46 gegenüberliegen. Die Langlöcher 47 und 48 erstrecken sich in Umfangsrichtung der beweglichen Platte 46. Ein Langloch 47 weist eine solche Form auf, daß seine Breite allmählich von seinem einen Ende im Uhrzeigersinn zunimmt, in der Darstellung von Fig. 4, bis zu einer Halbwegsposition (die in Fig. 4 durch b₁ bezeichnet ist), und seine Breite auf dem vergrößerten Wert von der Position b₁ zum anderen Ende hin konstant bleibt. Das andere Langloch 48 weist eine solche Form auf, daß seine Breite auf einem relativ hohen Wert von seinem einen Ende im Uhrzeigersinn konstant bleibt, in der Darstellung von Fig. 41 bis zu einer Halbwegsposition (die in Fig. 4 durch b₂ bezeichnet ist), und seine Breite von der Position b₂ aus in Richtung auf das andere Ende allmählich abnimmt. Die bewegliche Platte 46 bildet ein Kanalflächensteuerteil zum Steuern der Kanalflächen des dritten und vierten Verbindungskanals 42 bzw. 43. In Reaktion auf die Drehung der beweglichen Platte 46 um ihre Achse liegen daher die Langlöcher 47 und 48 dem dritten und vierten Verbindungskanal 42 und 43 an ihren ausgewählten Positionen gegenüber. Daher können die Kanalflächen, welche durch die Langlöcher 47 und 48 und den dritten und vierten Verbindungskanal 42 und 43 festgelegt werden, kontinuierlich variiert werden.

Die Steuervorrichtung 21 führt die nachstehend erläuterte Arithmetikverarbeitung durch, und steuert die an sie angeschlossenen Geräte auf der Grundlage des Ergebnisses der arithmetischen Verarbeitung. Der Inhalt der arithmetischen Verarbeitung, welche von der Steuervorrichtung 21 ausgeführt wird, wird nachstehend erläutert.

Fig. 2A zeigt ein Hauptprogramm (Hauptroutine), welches von der Steuervorrichtung 21 ausgeführt wird. Zuerst wird eine Initialisierung durchgeführt (Schritt S1). Im Schritt S2 gibt die Steuervorrichtung 21 Sensorwerte von dem Vertikalsteuerungssensor 6 und dem Relativverschiebungssensor 20 ein, und erhält eine Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse, aus dem Wert des Relativverschiebungssensors 20.

In dem folgenden Schritt S3 beurteilt die Steuervorrichtung 21, ob oder nicht die Größe der Relativgeschwindigkeit (dX1/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse in der Zugrichtung einen vorbestimmten Bezugswert (L₁) überschreitet [also (dX₁/dt-dX₀/dt)L₁]. Ist die Antwort NEIN, dann führt die Steuervorrichtung 21 eine normale halbaktive Steuerung auf der Grundlage der nachstehend geschilderten grundlegenden Steuerlogik (Schritt S4) durch.

Nachstehend wird die grundlegende Steuerlogik erläutert. Die grundlegende Steuerlogik wird auf der Grundlage der Karnopp′schen Steuerregel durchgeführt. Zuerst wird die Karnopp′sche Steuerregel erklärt (Vergleich ASME, Journal of Engineering for Industry, Nr. 96-2, Seiten 619-626, Mai 1974). Grob gesagt ist die Karnopp′sche Steuerregel so ausgelegt, daß sie einen Dämpfungskraftpegel (und daher einen Dämpfungskoeffizienten) so bestimmt, daß dieser entsprechend dem Vorzeichen des Produktes die Absolutgeschwindigkeit (dX₁/dt) der gefederten Masse (der Fahrzeugkarosserie) und der Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse erhalten wird. Das Konzept der Karnopp′schen Steuerregel läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

Falls (dX₁/dt) (dX₁/dt-dX₀-dt) < 0 (1)

F = -C₅(dX₁/dt) = -C(dX₁/dt-dX₀/dt) (2)

Daher C = C_s(dX₁/dt)/(dX₁/dt-dX₀/dt) (3)

Falls (dX₁/dt) (dX₁/dt-dX₀/dt) < 0 (4)

F = 0 (5)

Daher

C = 0 (6)

Hierbei bezeichnet
X₁ Verschiebung der gefederten Masse (der Fahrzeugkarosserie 1);
X₀ Verschiebung der ungefederten Masse (Straßenoberfläche); Dämpfungskraft des Stoßdämpfers;
C_s Dämpfungskoeffizient eines imaginären Stoßdämpfers, der zwischen der gefederten Masse und dem absoluten Koordinatensystem vorgesehen ist; und
C Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers, der zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse vorgesehen ist.

In bezug auf den Ausdruck (3) kann (dX₁/dt-dX₀/dt) als durchschnittlicher, konstanter Wert angesehen werden, so daß sich nachstehende Approximation ergibt:

C = K_VdX₁/dt (7)

wobei K_V eine Konstante ist.

Gemäß der grundsätzlichen Steuerlogik bei dieser Ausführungsform wird ein Dämpfungskoeffizient dadurch erhalten, daß der Ausdruck (7) statt des Ausdrucks (3) der Karnopp′schen Steuerregel verwendet wird. Obwohl im Ausdruck (6) der Karnopp′schen Steuerregel C = 0 gilt, da es bei einer Änderung der Schwingung eine Steuerverzögerung gibt, definiert die grundlegende Steuerlogik gemäß der vorliegenden Ausführungsform C wie folgt:

C = C_min (≠ 0) (8)

Gemäß der grundlegenden Steuerlogik dieser Ausführungsform wird daher, wenn die Bedingung des Ausdrucks (1) erfüllt ist, ein Dämpfungskoeffizient (entsprechend Ausdruck (7)) eingestellt, wogegen dann, wenn die Bedingung des Ausdruckes (4) erfüllt ist ein Dämpfungskoeffizient entsprechend dem Ausdruck (8) eingestellt wird.

In einem Fall, in welchem der Dämpfungskoeffizient-Umkehrungs- Stoßdämpfer 3, der in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, verwendet wird, kann die Aufhängungssteuerung auf die in Fig. 11 gezeigte Weise durchgeführt werden. Wenn die Richtung der Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie nach oben gerichtet ist (dX₁/dt<0), so wird daher die Position des Kanalflächensteuerteils entsprechend dieser Absolutgeschwindigkeit gesteuert, so daß es in dem in Fig. 11 gezeigten harten Zugbereich bleibt. Daher stimmt der Dämpfungskoeffizient für den Zughub mit dem Wert des Ausdrucks (7) überein, und stimmt der Dämpfungskoeffizient für den Druckhub mit dem Wert des Ausdruckes (8) überein. Ist die Richtung der Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie nach unten gerichtet (dX₁/dt<0), so wird die Position des Kanalflächensteuerteils entsprechend dieser Absolutgeschwindigkeit gesteuert, so daß es in dem in Fig. 11 gezeigten "weichen" Zugbereich bleibt. Daher stimmt der Dämpfungskoeffizient für den Zughub mit dem Wert des Ausdruckes (8) überein, und stimmt der Dämpfungskoeffizient für den Druckhub mit dem Wert des Ausdrucks (7) überein. Bei dem Vorgang, der durch die grundlegende Steuerlogik der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, kann daher eine halbaktive Steuerung dadurch durchgeführt werden, daß nur die Absolutgeschwindigkeit verwendet wird, ohne daß die Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse verwendet wird.

Daher wird im Schritt S4 die in Fig. 5 gezeigte Steuerung durchgeführt. Es wird daher ein Vertikalbeschleunigungssignal von dem Vertikalbeschleunigungssensor 6 integriert (Schritt S30), um eine vertikale Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zu erhalten. Die Absolutgeschwindigkeit wird mit einer Verstärkung K (Schritt S31) multipliziert, um ein Signal C zu erhalten, und ein Steuersignal θ zum Steuern des Drehwinkels des Betätigungsgliedes 6 wird aus dem Signal C erhalten und an das Betätigungsglied 5 abgegeben (Schritt S32), wodurch die Position des Kanalflächensteuerteils gesteuert wird.

Ist im Schritt S3 in Fig. 2A die Antwort JA, also falls beurteilt wird, daß die Größe der Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse in der Zug- oder Ausdehnungsrichtung den Bezugswert überschreitet, so wird die Verarbeitung im Schritt S5 durchgeführt. Im Schritt S5 führt die Steuervorrichtung 21 die nachstehend erläuterte Steuerung statt der Steuerung auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit durch, die im Schritt S4 durchgeführt wird: Die Steuervorrichtung 21 stellt das Kanalflächensteuerteil auf einem Bereich jenseits des voranstehend erwähnten, vorbestimmten Bereiches ein, und gibt θ_max als ein Steuersignal θ für das Betätigungsglied 5 aus, so daß ein realtiv hoher Wert als Dämpfungskoeffizient für den Zughub erhalten wird, und ein relativ kleiner Wert als ein Dämpfungskoeffizient für den Druckhub erhalten wird.

Wenn bei dem wie voranstehend erläutert ausgebildeten Aufhängungssteuersystem die Größe der Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse in der Zugrichtung den Bezugswert während des Fahrens des Fahrzeuges überschreitet, beispielsweise da das betreffende Rad in eine Vertiefung herunterfällt, wie in Fig. 12 gezeigt, wird der Dämpfungskoeffizient für den Zughub relativ groß. Daher arbeitet das Aufhängungssteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführung in der Wirkung so, daß es keinen vollen Rückprall hervorruft, wie dies bei einem konventionellen Aufhängungssteuersystem der Fall ist, wenn das Rad in eine Vertiefung herunterfällt. Daher kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Die in Fig. 2A gezeigte Ausführungsform kann so abgeändert werden, daß ein vollständiger Stoß verhindert wird, der sonst auftreten könnte, wenn das betreffende Rad auf einen relativ hohen Vorsprung bei hoher Geschwindigkeit auftrifft, und zwar durch Abänderung der Schritte S3 und S5 in Fig. 2A in Schritte S3′ und S5′, die in Fig. 2B gezeigt sind. Im einzelnen wird der Schritt S3 in Fig. 2A durch den Schritt S3′ ersetzt, in welchem beurteilt wird, ob oder nicht die Größe der Relativgeschwindigkeit in der Druck- oder Zusammenziehrichtung einen vorbestimmten Bezugswert |L₂| überschreitet (L₂ ist ein negativer Wert, da die vertikale Absolutgeschwindigkeit einen positiven Wert annimmt, wenn ihre Richtung nach oben gerichtet ist) (also (dX₁/dt-dX₀/dt) L₂).

Ist die Antwort JA, so geht der Vorgang zum Schritt S5′ statt zum Schritt S5 in Fig. 2 über, wobei O_min als ein Betätigungsglied-Steuersignal O ausgegeben wird, so daß der Dämpfungskoeffizient für den Zughub relativ klein ist, wogegen der Dämpfungskoeffizient für den Druckhub relativ groß ist. Unter Vorrang der voranstehend beschriebenen Steuerung auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit wird daher das Kanalflächensteuerteil in den "weichen" Zugbereich eingestellt, so daß ein relativ hoher Wert als Dämpfungskoeffizient für den Druckhub erhalten werden kann, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, beispielsweise dann, wenn das betreffende Rad auf einen Vorsprung auf läuft. Daher arbeitet das Aufhängungssteuersystem gemäß dieser Modifikation in der Wirkung so, daß es keinen sogenannten vollständigen Stoß hervorruft, welcher bei dem konventionellen Aufhängungssteuersystem ähnlicher Art auftritt, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, beispielsweise dann, wenn das Rad bei hoher Geschwindigkeit auf einen Vorsprung auftrifft. Daher kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Zwar wurde bei der voranstehenden Beschreibung der ersten Ausführungsform unabhängig voneinander ein Beispiel zur Verhinderung eines vollen Rückpralls, wenn das Rad in eine Vertiefung herunterfällt, und ein Beispiel zur Verhinderung eines vollständigen Stoßes, wenn das Rad auf einen Vorsprung auf läuft, beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß das Aufhängungssteuersystem entsprechend dem Konzept jedes bestimmten Fahrzeugs ausgebildet werden kann, bei welchem es eingesetzt wird. Daher kann das Aufhängungssteuersystem so ausgebildet werden, daß es entweder einen vollen Rückprall oder einen vollen Stoß verhindert. Alternativ hierzu kann das Aufhängungssteuersystem so ausgebildet sein, daß dann, wenn die Relativgeschwindigkeit einen Bezugswert überschreitet, beurteilt wird, ob die Richtung der Relativgeschwindigkeit die Zugseite oder die Druckseite ist, und der Schritt S5 oder S5′ entsprechend der Richtung der Relativgeschwindigkeit ausgewählt wird, wodurch sowohl ein voller Rückprall als auch ein voller Stoß verhindert werden.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer Abänderung der ersten Ausführungsform, bei welcher die vorliegende Erfindung bei einem Stoßdämpfer eingesetzt wird, der die in Fig. 6 gezeigte Dämpfungskoeffizientencharakteristik aufweist. Dieser Stoßdämpfer kann den Dämpfungskoeffizienten für den Zughub entsprechend der Position eines Kanalflächensteuerteils steuern, welches durch das Betätigungsglied 5 angetrieben wird. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, weist der Stoßdämpfer eine solche Charakteristik auf, daß der Dämpfungskoeffizient für den Zughub proportional zur Bewegung des Kanalflächensteuerteils in einer Richtung zunimmt, wogegen der Dämpfungskoeffizient für den Druckhub konstant ist, unabhängig von der Bewegung des Kanalflächensteuerteils.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, führt die Steuervorrichtung gemäß dieser Abänderung eine Verarbeitung in Schritten S1 bis S3 durch, die gleich den Schritten S1 bis S3 in Fig. 2A sind, welche die erste Ausführungsform zeigt. Ist im Schritt S3 die Antwort NEIN, so geht der Vorgang zum Schritt S41 über, in welchem eine normale, halbaktive Steuerung ausgeführt wird. Im Schritt S41 wird eine Steuerung durchgeführt, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Es wird daher ein Vertikalbeschleunigungssignal von dem Vertikalbeschleunigungssensor 6 integriert, um eine vertikale Absolutgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zu erhalten (Schritt S411). Daten, die proportional zur Absolutgeschwindigkeit sind, werden erhalten (Schritt S412), und die Daten werden mit einer Verstärkung K multipliziert (Schritt S413), um ein Signal C zu erhalten. Dann wird ein Steuersignal O zum Steuern des Drehwinkels des Betätigungsgliedes 5 an das Betätigungsglied 5 ausgegeben (Schritt S414), wodurch die Position des Kanalflächensteuerteils gesteuert wird. Ist im Schritt S3 die Antwort JA, also falls im Schritt S3 beurteilt wird, daß die Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) in der Zugrichtung den Bezugswert überschreitet, so verzweigt die Verarbeitung zum Schritt S51, in welchem θ_max als ein Steuersignal θ ausgegeben wird, so daß ein relativ hoher Wert als Dämpfungskoeffizient für den Zughub erhalten wird.

Wenn bei dem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Aufhängungssteuersystem die Größe der Relativgeschwindigkeit (dX₁/dt-dX₀/dt) zwischen der Fahrzeugkarosserie und der ungefederten Masse in der Richtung des Zuges oder der Ausdehnung den Bezugswert während der Fahrt des Fahrzeuges überschreitet, beispielsweise weil das betreffende Rad in eine Fahrbahnvertiefung 8 herunterfällt, wie in Fig. 12 gezeigt, wird der Dämpfungskoeffizient für den Zughub relativ groß. Daher arbeitet das Aufhängungssteuersystem gemäß dieser Modifikation in der Wirkung so, daß es keinen vollen Rückprall hervorruft, welcher bei einem konventionellen Aufhängungssteuersystem auftritt, wenn das Rad in eine Vertiefung herunterfällt. Daher kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10A eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, daß der Relativverschiebungssensor 20 bei der ersten Ausführungsform weggelassen ist, und daß die Steuerung auf die in Fig. 10A gezeigte Weise von der Steuervorrichtung 21 bei der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, wogegen die Steuervorrichtung 21 bei der ersten Ausführungsform die in Fig. 2 gezeigte Steuerung durchführt. Da die übrigen Teile und Steuervorgänge ebenso sind wie bei der ersten Ausführungsform, wird auf ihre erneute Beschreibung verzichtet.

Zuerst führt die Steuervorrichtung 21 eine Initialisierung durch, gibt dann Sensorwerte ein und berechnet Daten aus den Sensorwerten (Schritte S1 und S2), auf dieselbe Weise wie bei den Schritten S1 und S2 in der ersten Ausführungsform.

Bei dem darauffolgenden Schritt S11 wird beurteilt, ob oder nicht der Wert (Absolutbeschleunigung) des Vertikalbeschleunigungssensors 6 nach unten gerichtet ist und einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet. Ist die Antwort NEIN, so wird eine übliche halbaktive Steuerung auf der Grundlage der grundlegenden Steuerlogik auf dieselbe Weise wie im Schritt S4 bei der ersten Ausführungsform durchgeführt (Schritt S4).

Ist im Schritt S11 die Antwort JA, also falls im Schritt S11 festgestellt wird, daß der nach unten gerichtete Wert (Absolutbeschleunigung) des Vertikalbeschleunigungssensors 6 den vorbestimmten Bezugswert überschreitet, so wird die Verarbeitung des Schrittes S5 ausgeführt. Im Schritt S5 führt die Steuervorrichtung 21 die nachstehende Steuerung statt der auf der Absolutgeschwindigkeit beruhenden Steuerung durch, die im Schritt S4 ausgeführt wird: Die Steuerung 21 stellt das Kanalflächensteuerteil in einen Bereich jenseits des voranstehend erwähnten, vorbestimmten Bereiches ein, und gibt θ_max als ein Steuersignal θ für das Betätigungsglied 5 aus, so daß ein relativ hoher Wert als Dämpfungskoeffizient für den Zughub erhalten wird, und ein relativ kleiner Wert als Dämpfungskoeffizient für den Druckhub erhalten wird.

Wenn bei dem wie voranstehend beschrieben ausgebildeten Aufhängungssteuersystem der Wert (Absolutbeschleunigung) des Vertikalbeschleunigungssensors 6 den vorbestimmten Bezugswert während des Fahrens des Fahrzeuges überschreitet, beispielsweise weil das betreffende Rad in eine Vertiefung herunterfällt, wie in Fig. 12 gezeigt, wird der Dämpfungskoeffizient für den Zughub relativ hoch. Daher arbeitet das Aufhängungssteuersystem gemäß dieser Ausführungsform in der Wirkung so daß es keinen vollen Rückprall erzeugt, der bei einem konventionellen Aufhängungssteuersystem auftritt, wenn das Rad in eine Vertiefung herunterfällt. Daher kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Die zweite Ausführungsform kann so abgeändert werden, daß sie einen vollständigen Stoß verhindert, der anderenfalls auftreten könnte, wenn das betreffende Rad bei hoher Geschwindigkeit auf einen relativ großen Vorsprung aufläuft, und zwar durch Änderung der Schritte S11 und S5 in Fig. 10A in Schritte S11′ und S5′, die in Fig. 10B gezeigt sind. Im einzelnen wird der Schritt S11 in Fig. 10A durch den Schritt S11′ ersetzt, in welchem beurteilt wird, ob die Größe der nach oben gerichteten Absolutbeschleunigung einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet oder nicht. Ist die Antwort JA, so geht die Verarbeitung zum Schritt S5′ über, statt zum Schritt S5 in Fig. 10A, wobei θ_min als ein Betätigungsgliedsteuersignal θ ausgegeben wird, so daß der Dämpfungskoeffizient für den Zughub relativ klein ist, wogegen der Dämpfungskoeffizient für den Druckhub relativ groß ist. Unter Vorrang der voranstehend beschriebenen Steuerung auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit wird daher das Kanalflächensteuerteil in den "weichen" Zugbereich eingestellt, so daß ein relativ hoher Wert als Dämpfungskoeffizient für den Druckhub erhalten werden kann, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, beispielsweise dann, wenn das betreffende Rad auf einen Vorsprung auf läuft. Daher arbeitet das Aufhängungssteuersystem gemäß dieser Abänderung in der Wirkung so, daß es keinen sogenannten vollständigen Aufprall hervorruft, der bei dem konventionellen Aufhängungssteuersystem ähnlicher Art auftritt, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, beispielsweise dann, wenn das Rad bei hoher Geschwindigkeit auf einen Vorsprung auf läuft. Daher kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Zwar wurden bei der voranstehenden Ausführungsform unabhängig voneinander ein Beispiel zur Verhinderung eines vollständigen Rückpralls, wenn das Rad in eine Vertiefung herunterfällt, und ein Beispiel der Verhinderung eines vollständigen Aufpralls, wenn das Rad auf einen Vorsprung aufläuft, beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß das Aufhängungssteuersystem entsprechend dem Konzept jedes bestimmten Fahrzeuges ausgebildet werden kann, bei welchem es eingesetzt wird. Daher kann das Aufhängungssteuersystem auch so ausgebildet werden, daß es entweder einen vollständigen Rückprall oder einen vollständigen Stoß verhindert. Alternativ hierzu kann das Aufhängungssteuersystem so ausgebildet sein, daß dann, wenn die Absolutbeschleunigung einen Bezugswert überschreitet, beurteilt wird, ob die Richtung der Absolutbeschleunigung aufwärts oder abwärts gerichtet ist, und der Schritt S5 oder S5′ entsprechend der Richtung der Absolutbeschleunigung ausgewählt wird, wodurch sowohl ein vollständiger Rückprall oder auch ein vollständiger Aufprall verhindert wird.

Claims

1. Radaufhängungs-Steuersystem, umfassend

- einen hydraulischen Stoßdämpfer (3), der zwischen einer Fahrzeugkarosserie (1) und einem Rad (2) vorgesehen ist und dessen Dämpfungskoeffizient über eine Betätigungseinrichtung (5) zumindest für einen Zughub des Stoßdämpfers steuerbar ist,
- eine Absolutgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung mit einem Beschleunigungssensor (6) zum Bestimmen einer Absolutgeschwindigkeit (δX₁/δt) der Karosserie (1) in vertikaler Richtung,
- eine Relativgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung mit einem Federwegsensor (20) zum Bestimmen einer Relativgeschwindigkeit (δX₁/δt-δX₀/δt) der Karosserie (1) in vertikaler Richtung relativ zur Fahrbahn und
- eine mit der Absolutgeschwindigkeits- Bestimmungseineinrichtung und der Relativgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung (21) zur Steuerung der Betätigungseinrichtung (5) des Stoßdämpfers (3) in der Weise, daß der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers für dessen Zughub
- in Abhängigkeit von der Größe der erfaßten Absolutgeschwindigkeit der Karosserie (1) zunimmt, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach oben gerichtet ist (δX₁/δt < 0),
- auf einen relativ geringen Wert eingestellt wird, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach unten gerichtet ist (δX₁/δt < 0), und
- so lange auf einen relativ hohen Wert eingestellt wird, wie die Größe der erfaßten Relativgeschwindigkeit der Karosserie (1) in Richtung des Zughubes einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet.

2. Radaufhängungs-Steuersystem, umfassend

- einen hydraulischen Stoßdämpfer (3), der zwischen einer Fahrzeugkarosserie (1) und einem Rad (2) vorgesehen ist und dessen Dämpfungskoeffizient über eine Betätigungseinrichtung (5) zumindest für einen Druckhub des Stoßdämpfers steuerbar ist,
- eine Absolutgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung mit einem Beschleunigungssensor (6) zum Bestimmen einer Absolutgeschwindigkeit (δX₁/δt) der Karosserie (1) in vertikaler Richtung,
- eine Relativgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung mit einem Federwegsensor (20) zum Bestimmen einer Relativgeschwindigkeit (δX₁/δt-δX₀/δt) der Karosserie (1) in vertikaler Richtung relativ zur Fahrbahn und
- eine mit der Absolutgeschwindigkeits- Bestimmungseinrichtung und der Relativgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung (21) zur Steuerung der Betätigungseinrichtung (5) des Stoßdämpfers (3) in der Weise, daß der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers für dessen Druckhub
- in Abhängigkeit von der Größe der erfaßten Absolutgeschwindigkeit der Karosserie (1) zunimmt, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach unten gerichtet ist (δX₁/δt < 0),
- auf einen relativ geringen Wert eingestellt wird, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach oben gerichtet ist (δX₁/δt < 0), und
- so lange auf einen relativ hohen Wert eingestellt wird, wie die Größe der erfaßten Relativgeschwindigkeit der Karosserie (1) in Richtung des Druckhubes einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet.

3. Radaufhängungs-Steuersystem, umfassend

- einen hydraulischen Stoßdämpfer (3), der zwischen einer Fahrzeugkarosserie (1) und einem Rad (2) vorgesehen ist und dessen Dämpfungskoeffizient über eine Betätigungseinrichtung (5) zumindest für einen Zughub des Stoßdämpfers steuerbar ist,
- eine Absolutgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung mit einem Beschleunigungssensor (6) zum Bestimmen einer Absolutgeschwindigkeit (δX₁/δt) der Karosserie (1) in vertikaler Richtung,
- eine Beschleunigungs-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer vertikalen Beschleunigung der Karosserie (1) aus dem Signal des Beschleunigungssensors (6) und
- eine mit der Absolutgeschwindigkeits- Bestimmungseinrichtung und der Beschleunigungs- Bestimmungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung (21) zur Steuerung der Betätigungseinrichtung (5) des Stoßdämpfers (3) in der Weise, daß der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers für dessen Zughub
- in Abhängigkeit von der Größe der erfaßten Absolutgeschwindigkeit der Karosserie (1) zunimmt, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach oben gerichtet ist (δX₁/δt < 0),
- auf einen relativ geringen Wert eingestellt wird, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach unten gerichtet ist (δX₁/δt < 0), und
- so lange auf einen relativ hohen Wert eingestellt wird, wie die Größe der erfaßten Beschleunigung der Karosserie (1) in Richtung nach unten einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet.

4. Radaufhängungs-Steuersystem, umfassend

- einen hydraulischen Stoßdämpfer (3), der zwischen einer Fahrzeugkarosserie (1) und einem Rad (2) vorgesehen ist und dessen Dämpfungskoeffizient über eine Betätigungseinrichtung (5) zumindest für einen Druckhub des Stoßdämpfers steuerbar ist,
- eine Absolutgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung mit einem Beschleunigungssensor (6) zum Bestimmen einer Absolutgeschwindigkeit (δX₁/δt) der Karosserie (1) in vertikaler Richtung,
- eine Beschleunigungs-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer vertikalen Beschleunigung der Karosserie (1) aus dem Signal des Beschleunigungssensors (6) und
- eine mit der Absolutgeschwindigkeits- Bestimmungseinrichtung und der Beschleunigungs- Bestimmungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung (21) zur Steuerung der Betätigungseinrichtung (5) des Stoßdämpfers (3) in der Weise, daß der Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers für dessen Druckhub
- in Abhängigkeit von der Größe der erfaßten Absolutgeschwindigkeit der Karosserie (1) zunimmt, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach unten gerichtet ist (δX₁/δt < 0),
- auf einen relativ geringen Wert eingestellt wird, wenn die Absolutgeschwindigkeit nach oben gerichtet ist (δX₁/δt < 0), und
- so lange auf einen relativ hohen Wert eingestellt wird, wie die Größe der erfaßten Beschleunigung der Karosserie (1) in Richtung nach oben einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet.