DE4430364A1 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Dämpfung des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Dämpfung des Fahrwerks eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Steuerung der Dämpfung des Fahrwerks eines
Kraftfahrzeugs.
Der Aufbau eines Kraftfahrzeugs bildet zusammen mit der
Federung ein schwingfähiges System, das durch
Schwingungsdämpfer bedämpft wird. Dabei führt eine niedrige
Dämpfung zu einem größeren Fahrkomfort, während eine höhere
Dämpfung den Fahrkomfort zwar verringert, jedoch die
Fahrsicherheit erhöht. Bei den üblichen Kraftfahrzeugen
führt die Auslegung der Schwingungsdämpfer stets zu einem
Kompromiß zwischen Fahrsicherheit und Fahrkomfort.
Mit zunehmender Einführung von elektronischen Schaltungen im
Kraftfahrzeug sind Systeme zur Steuerung der
Fahrwerksdämpfung bekanntgeworden, bei welchen die Dämpfung
den jeweiligen Erfordernissen angepaßt wird. Insbesondere
erfolgt eine Erhöhung der Dämpfung bei kritischen
Fahrzuständen.
Ein derartiges System ist beispielsweise in
DE 41 05 937 A1 beschrieben. Dort werden Schwingungsdämpfer
verwendet, die eine gestufte Dämpfungsverstellung gestatten,
wodurch unerwünschte Schaltübergänge entstehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerung
der Dämpfung des Fahrwerks ohne Schaltübergänge zu
ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus
mehreren Eingangsgrößen, welche am Kraftfahrzeug gemessene
Beschleunigungen kennzeichnen, mit Hilfe gespeicherter
Kennfelder, denen als weitere Eingangsgrößen die
Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt wird, mehrere
Dämpfkraftvorgaben abgeleitet werden und daß die jeweils
größte Dämpfkraftvorgabe als Dämpfkraftsollwert für
Stellglieder von Schwingungsdämpfern benutzt wird. Dabei ist
vorzugsweise vorgesehen, daß die Eingangsgrößen die
Vertikalbeschleunigung des Aufbaus, die
Vertikalbeschleunigung von Rädern, die Querbeschleunigung
und die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs kennzeichnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine
kontinuierliche Verstellung der Dämpfkraft. Die Kennfelder
sind dabei an die Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugtyps
anzupassen. Obwohl eine Messung der Vertikalbeschleunigung
des Aufbaus und gegebenenfalls der Räder an einer
repräsentativen Stelle des Kraftfahrzeugs erfolgen kann, ist
gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen, daß je eine Eingangsgröße die
Vertikalbeschleunigung des Aufbaus und von Rädern im
hinteren und im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs
kennzeichnet. Diese Weiterbildung ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn die Lastverteilung des Kraftfahrzeugs
starken Veränderungen unterworfen ist, wie beispielsweise
bei Lieferwagen.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß ferner eine
Eingangsgröße den Lenkwinkel und/oder die
Lenkwinkelgeschwindigkeit kennzeichnet. Hierdurch ist eine
noch bessere Anpassung der Dämpfkraft an die jeweiligen
Fahrzustände möglich.
Um dem Fahrer eine Möglichkeit zur Beeinflussung des
Verhalten des Fahrwerks zu geben, ist gemäß einer anderen
Weiterbildung vorgesehen, daß in Abhängigkeit von einem
zugeführten Umschaltsignal jeweils eines von mehreren
Kennfeldern auswählbar ist. Hierbei kann beispielsweise der
Umschalter zwei Stellungen aufweisen, die mit "Komfort" und
"Sport" bezeichnet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können ein oder
gegebenenfalls zwei Sensoren eingespart werden, wenn ein die
Beschleunigung von Rädern kennzeichnendes Eingangssignal
durch Bandpaßfilterung des Ausgangssignals eines Sensors für
die Vertikalbeschleunigung des Aufbaus abgeleitet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die Dämpfkraft an
den jeweiligen Fahrzustand angepaßt werden, was an sich
keine Regelung der Dämpfkraft, sondern eine adaptive
Steuerung bedeutet. Vorzugsweise ist deshalb vorgesehen, daß
die Eingangsgrößen im wesentlichen den Amplituden von
gemessenen bzw. abgeleiteten Beschleunigungen entsprechen.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ermöglicht eine feinstufige, praktisch stufenlose Steuerung
bei begrenztem Speicherbedarf für die Kennfelder dadurch,
daß die Dämpfkraft der Schwingungsdämpfer im wesentlichen
stufenlos steuerbar ist, daß die Kennfelder in Form von
Stützwerten gespeichert sind und daß bei der Ableitung der
Dämpfkraftvorgaben eine Interpolation erfolgt.
Eine vorteilhafte Einrichtung zur Steuerung der Dämpfung des
Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs besteht darin, daß in einem
Mikrocomputer und einem nichtflüchtigen Speicher mindestens
je ein Kennfeld für die Abhängigkeit einer ersten
Dämpfkraftvorgabe von der Vertikalbeschleunigung des Aufbaus
und der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer zweiten
Dämpfkraftvorgabe von der Vertikalbeschleunigung von Rädern
und der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer dritten
Dämpfkraftvorgabe von der Querbeschleunigung und der
Fahrzeuggeschwindigkeit und einer vierten Dämpfkraftvorgabe
von der Längsbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit
ablegbar sind.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei
davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer
Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels und
Fig. 3 verschiedene Beispiele für bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendbare Kennfelder.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Fig. 1 und 2 erläutern zwei
Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren in
Form von Blockschaltbildern. Obwohl eine Ausführung einer
Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens an sich mit diskreten Schaltungen möglich ist,
wird vorzugsweise die gesamte Signalverarbeitung in einem
Mikrocomputer oder digitalen Signalprozessor erfolgen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden mit Hilfe von
an sich bekannten Sensoren bei 1 die Vertikalbeschleunigung,
bei 2 die Querbeschleunigung und bei 3 die
Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen. Außerdem werden die
Ausgangssignale eines Bremslichtschalters 4 und eines
Wahlschalters 5 verarbeitet. Der Sensor für die
Vertikalbeschleunigung ist mit dem Aufbau verbunden, so daß
er an sich die vertikale Aufbaubeschleunigung mißt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß durch Auswertung von
höherfrequenten Spektralkomponenten dieses Signals auch eine
Messung der Radbeschleunigung möglich ist. Dazu wird das
Ausgangssignal des Vertikalbeschleunigungssensors 1 über
zwei Bandpässe 6, 7 geleitet, wobei der Bandpaß 6 auf eine
niedrigere Frequenz als der Bandpaß 7 abgestimmt ist. Diese
Frequenzen sind vom Fahrzeugtyp abhängig. Bei verschiedenen
Fahrzeugtypen haben sich Durchlaßfrequenzen im Bereich von
1,5 Hz im Falle des Bandpasses 6 und etwa 10 Hz im Falle des
Bandpasses 7 bewährt. Außer der Trennung der
Aufbaubeschleunigung von der Radbeschleunigung erfolgt mit
Hilfe der Bandpässe 6 und 7 eine Störbefreiung des
jeweiligen Signals.
Auf beide Bandpässe 6, 7 folgt jeweils eine Betragsbildung
8, 9 (Gleichrichtung) und eine Mittelwertbildung 10, 11,
welche jeweils durch Integralzeichen symbolisiert ist.
Dadurch stehen ein Signal VBAUFB, das die
Vertikalbeschleunigung des Aufbaus kennzeichnet, und ein
Signal VBRAD zur Verfügung, welches die vertikale
Radbeschleunigung beschreibt.
Aus der Querbeschleunigung wird mit Hilfe einer
Betragsbildung 12 und einer Mittelwertbildung 13 ein Signal
QB abgeleitet. Ein Signal LB, das die Längsbeschleunigung
des Kraftfahrzeugs darstellt, wird aus der
Fahrzeuggeschwindigkeit gewonnen, die mit einem elektrischen
Tachometer oder gegebenenfalls mit Gebern eines ABS-Systems
gemessen wird. Das Geschwindigkeitssignal VCAR wird bei 14
differenziert, was die Beschleunigung ergibt. Diese wird
dann bei 15 gleichgerichtet und bei 16 gemittelt, so daß das
Signal LB entsteht.
Die Signale VBAUFB, VBRAD, LB, QB und VCAR werden
Kennfeldern 17, 18, 19, 20 zugeleitet. Ferner erhalten die
Kennfelder das Signal WS des Wahlschalters 5. Dem Kennfeld
20 wird außerdem das Signal BS des Bremslichtschalters 4
zugeleitet. In den Kennfeldern werden Signale F1, F2, F3, F4
als Funktionen der den jeweiligen Kennfeldern zugeführten
Größen abgeleitet. Die Größen F1 bis F4 stellen
Dämpfkraftvorgaben dar, von denen bei 21 die größte
ermittelt und als Dämpfkraftsollwert F von 22 geeigneten
Stellgliedern der Schwingungsdämpfer zugeleitet wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist jeweils ein
Sensor im vorderen und im hinteren Teil des Fahrzeugs zur
Messung der Querbeschleunigung angeordnet. Die Teile 1, 6
bis 11, 17 und 18 dienen zur Messung bzw. Aufbereitung der
mit dem vorderen Sensor gemessenen Vertikalbeschleunigung,
woraus Dämpfkraftvorgaben F1V und F2V entstehen. In gleicher
Weise wird mit Hilfe der Teile 1′, 6′ bis 11′, 17′ und 18′
das Signal eines hinteren Vertikalbeschleunigungssensors
aufbereitet und daraus die Sollwertvorgaben F1H und F2H
abgeleitet. Danach wird bei 21 und 21′ jeweils der höchste
Wert aus F1V, F2V, F3, F4 bzw. F1H, F2H, F3 und F4 gebildet.
Bei 22 und 22′ steht dann jeweils ein Dämpfkraftsollwert FV
und FH für die vorderen bzw. hinteren Schwingungsdämpfer zur
Verfügung.
Fig. 3 zeigt Beispiele für die Kennfelder 17 bis 20, wobei
jeweils die Dämpfkraftvorgabe F1, F2, F3 oder F4 in
Abhängigkeit der jeweils zugeführten Beschleunigungsgröße
für verschiedene Geschwindigkeiten VCAR dargestellt sind.
Die Abhängigkeit der Dämpfkraftvorgaben von dem Schaltsignal
WS ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Wie
die anderen im folgenden erläuterten Abhängigkeiten können
alle oder einige Dämpfkraftvorgaben in jeweils für den
individuellen Kraftfahrzeugtyp ermittelter Weise von dem
Schaltsignal WS abhängig sein. Grundsätzlich werden die
Dämpfkraftvorgaben in der Stellung Sport des Wahlschalters 5
(Fig. 1, 2) höhere Werte annehmen als in der Stellung
Komfort.
Im einzelnen zeigt Fig. 3a) das Kennfeld 17, das heißt die
Abhängigkeit der Dämpfkraftvorgabe F1 von der Größe VBAUFB
und der Geschwindigkeit VCAR, nämlich für eine niedrige,
eine mittlere und eine hohe Geschwindigkeit. Dabei sind die
Stützwerte der Kurve für die niedrige Geschwindigkeit durch
Quadrate, diejenigen für die mittlere Geschwindigkeit mit
Punkten und diejenigen für die hohe Geschwindigkeit mit
Kreuzen dargestellt. Je höher die Geschwindigkeit, desto
steiler ist der Anstieg, das heißt bereits bei kleinen
vertikalen Aufbaubeschleunigungen wird die Dämpfkraftvorgabe
F1 erhöht.
Fig. 3b) zeigt das Kennfeld 18. Bei diesem Beispiel ist die
Dämpfkraftvorgabe F2 lediglich von der vertikalen
Radbeschleunigung VBRAD und nicht von der Geschwindigkeit
VCAR abhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße Einrichtung gestatten jedoch auch eine
Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, was bei manchen
Fahrzeugtypen vorteilhaft sein kann.
Das in Fig. 3c) dargestellte Kennfeld umfaßt die
Abhängigkeit der Dämpfkraftvorgabe F3 von der
Querbeschleunigung QB und der Fahrzeuggeschwindigkeit VCAR.
Sowohl bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit als auch bei
steigender Querbeschleunigung wird die Dämpfkraftvorgabe F3
größer.
Das Kennfeld 20 ist in zwei Diagrammen dargestellt, nämlich
in Fig. 3d) für den Fall der Beschleunigung des
Kraftfahrzeugs und Fig. 3e) beim Bremsen. Der Teil des
Kennfeldes, der für die Beschleunigung (Gasgeben) gilt,
zeigt eine Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei
niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ist in einem unteren
Beschleunigungsbereich eine Dämpfkraftvorgabe 0 vorgesehen,
um bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten und geringem
Beschleunigen ein besonders komfortables Fahren zu
ermöglichen, sofern keine der anderen Dämpfkraftvorgaben F1
bis F3 eine höhere Dämpfkraft zur Folge haben.
Die in Fig. 3e) dargestellte Abhängigkeit der
Dämpfkraftvorgabe F4 von der Dämpfbeschleunigung beim
Bremsen ist derart ausgelegt, daß bereits beim Betätigen des
Bremspedals (Signal BS) die Dämpfkraftvorgabe F4 einen
deutlich von 0 abweichenden Wert (beim Beispiel 40%)
einnimmt. Damit ist sichergestellt, daß bei einem
plötzlichen gegebenenfalls starken Bremsen die Bremskraft
einen hohen, sicherheitsbetonten Wert einnimmt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Steuerung der Dämpfung des Fahrwerks
eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß aus
mehreren Eingangsgrößen, welche am Kraftfahrzeug gemessene
Beschleunigungen kennzeichnen, mit Hilfe gespeicherter
Kennfelder, denen als weitere Eingangsgrößen die
Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt wird, mehrere
Dämpfkraftvorgaben abgeleitet werden und daß die jeweils
größte Dämpfkraftvorgabe als Dämpfkraftsollwert für
Stellglieder von Schwingungsdämpfern benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Eingangsgrößen die Vertikalbeschleunigung des Aufbaus,
die Vertikalbeschleunigung von Rädern, die
Querbeschleunigung und die Längsbeschleunigung des
Kraftfahrzeugs kennzeichnen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß je eine Eingangsgröße die
Vertikalbeschleunigung des Aufbaus und von Rädern im
hinteren und im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs
kennzeichnet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Eingangsgröße den
Lenkwinkel und/oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit
kennzeichnet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einem
zugeführten Umschaltsignal jeweils eines von mehreren
Kennfeldern auswählbar ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein die Beschleunigung von
Rädern kennzeichnendes Eingangssignal durch Bandpaßfilterung
des Ausgangssignals eines Sensors für die
Vertikalbeschleunigung des Aufbaus abgeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgrößen im
wesentlichen den Amplituden von gemessenen bzw. abgeleiteten
Beschleunigungen entsprechen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfkraft der
Schwingungsdämpfer im wesentlichen stufenlos steuerbar ist,
daß die Kennfelder in Form von Stützwerten gespeichert sind
und daß bei der Ableitung der Dämpfkraftvorgaben eine
Interpolation erfolgt.
9. Einrichtung zur Steuerung der Dämpfung des Fahrwerks
eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch einen
Mikrocomputer und einen nichtflüchtigen Speicher, in dem
mindestens je ein Kennfeld für die Abhängigkeit einer ersten
Dämpfkraftvorgabe von der Vertikalbeschleunigung des Aufbaus
und der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer zweiten
Dämpfkraftvorgabe von der Vertikalbeschleunigung von Rädern
und der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer dritten
Dämpfkraftvorgabe von der Querbeschleunigung und der
Fahrzeuggeschwindigkeit und einer vierten Dämpfkraftvorgabe
von der Längsbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit
ablegbar sind.
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