DE4432585A1

DE4432585A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteristik eines Fahrzeug-Schwingungsdämpfers

Info

Publication number: DE4432585A1
Application number: DE4432585A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Sasaki; Toshiro Hirai
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2014-09-14
Also published as: GB2281723B; US5572426A; GB9418430D0; GB2281723A; JPH0781354A; JP3110219B2; DE4432585C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum unabhängigen Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcha rakteristiken von vier den Rädern eines Kraftfahrzeugs zuge ordneten Schwingungsdämpfern auf der Grundlage eines auf das Fahrzeugverhalten bezogenen Steuersignals.

Die Erstveröffentlichung der Japanischen Patentanmeldung Heisei 4-63712 vom 28. Februar 1992 offenbart ein bereits vorgeschlagenes System zur Schwingungsdämpfung an einem Kraftfahrzeug mit einer Steuerung der Dämpfungskraftcharak teristik an den einzelnen Schwingungsdämpfern, die zwischen der von dem Fahrzeugkörper gebildeten gefederten Masse und der von den Rädern gebildeten ungefederten Masse angeordnet sind.

Bei diesem System zur Steuerung der Schwingungsdämpfer wird dann, wenn die vertikale Geschwindigkeit der gefederten Masse positiv, d. h. auf die Straßenoberfläche bezogen nach oben gerichtet ist, die Zugstufenseite jedes Schwingungs dämpfers auf eine harte (hohe) Dämpfungskraftcharakteristik eingestellt, während die Druckstufenseite jedes Schwingungs dämpfers auf eine weiche Dämpfungskraftcharakteristik einge stellt wird. Wenn andererseits die vertikale Geschwindigkeit der gefederten Masse negativ, d. h. auf die Straßenoberfläche bezogen nach unten gerichtet ist, wird die Druckstufenseite in die harte Dämpfungskraftcharakteristik und die Zugstufen seite in die weiche Dämpfungskraftcharakteristik einge stellt. Damit wird die Dämpfungskraftcharakteristik zwischen zwei Einstellungen, nämlich den harten und den weichen Dämp fungskräften verändert.

Eine gleiche, auf der Sky-Hook-Theorie beruhende Steuerung erfolgt auch ohne Erfassen der Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse.

Da die Dämpfungskraftcharakteristiken zwischen den beiden Zuständen der harten und der weichen Charakteristik ver stellt werden, ist der Wechsel beim Umstellen der Dämpfungs kraft zwischen der weichen und der harten Charakteristik ab rupt, wodurch eine hochfrequente Schwingung auftritt und einen unerwünschten Einfluß auf den Fahrkomfort bewirkt.

Dieser Schwierigkeit kann zwar dadurch begegnet werden, daß man die Dämpfungskraftcharakteristiken der jeweiligen Schwingungsdämpfer stufenweise entsprechend den Werten der auftretenden Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse verändert, jedoch tritt dabei folgendes andere Problem auf.

Wenn die Dämpfungskraftcharakteristiken kontinuierlich schrittweise verändert werden, ist es nicht möglich, eine ausreichende Dämpfungskraft zu erzielen, da der Wert jedes einzelnen Geschwindigkeitssignals für die gefederte Masse gegenüber einer von der ungefederten in die gefederte Masse eingeleiteten niederfrequenten Schwingung mit kleiner Ampli tude so klein ist, daß die Unterdrückung der Schwingungen an jedem Schwingungsdämpfer nicht in ausreichendem Maß erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Dämpfungskraft an wenig stens einem Fahrzeugschwingungsdämpfer zu schaffen, wobei mit weniger Sensoren sowohl der Fahrkomfort als auch die Lenkstabilität verbessert werden können, indem bei laufendem Fahrzeug die Dämpfungskraftcharakteristiken jedes Schwin gungsdämpfers in Abhängigkeit vom Zustand der Straßenober fläche verstellt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteristik an einem Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit folgenden Merkmalen: a) wenigstens ein zwischen der gefederten und der ungefederten Masse angeordneter Schwingungsdämpfer mit einer Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik, um den Dämpfungskraftkoeffizienten entweder an der Zugstufen seite oder an der Druckstufenseite eines Kolbens entspre chend einem Eingabesignal abzuwandeln; b) eine Erfassungs einrichtung zum Erfassen der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse gegenüber der Richtung der Schwerkraft; c) eine Ableitungseinrichtung zum Ableiten der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse aufgrund der von der Er fassungseinrichtung erfaßten Vertikalbeschleunigung der ge federten Masse und zum Steuern der Dämpfungskraftcharakte ristik des Schwingungsdämpfers auf der Grundlage von Größe und Richtung der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse mit Hilfe des der Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers zugeführten Eingabesignals; und d) eine Recheneinrichtung zum Sammeln bzw. Abfragen und Speichern mehrerer Spitzen werte der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefeder ten Masse in Abhängigkeit von der Zeit, zum Errechnen eines laufenden bzw. zeitaktualisierten Durchschnittes der abge fragten und gespeicherten Spitzenwerte, und zum Einstellen eines Steuerungsfaktors für das Verstellsignal in Abhängig keit von der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse, wenn die Einrichtung zum Ändern der Dämpfungs kraftcharakteristik die Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers entsprechend dem eingegebenen Signal abwandelt, wobei der Steuerungsfaktor erhöht wird, wenn der errechnete laufende Durchschnitt abnimmt.

Die oben angegebene Aufgabe kann auch mit Hilfe einer Vor richtung zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteristik von Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfern, die zwischen der gefeder ten Masse eines Fahrzeugkörpers und der ungefederten Masse der zugehörigen Räder angeordnet sind, durch folgende Merk male gelöst werden: a) eine Einrichtung zum Abwandeln der Dämpfungskraftcharakteristik entweder der Zugstufenseite oder der Druckstufenseite eines Kolbens an dem jeweiligen Schwingungsdämpfer entsprechend einem Eingabesignal; b) eine Einrichtung zu Erfassen der Vertikalbeschleunigung der gefe derten Masse, um die an der gefederten Masse an der Stelle der Schwingungsdämpfer auftretende Vertikalbeschleunigung zu erfassen und ein die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse angebendes Signal auszugeben; c) eine Bestimmungsein richtung für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse, um auf der Grundlage der erhaltenen Signale für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse die Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse zu bestimmen und den Wechsel in der Dämpfungskraftcharakteristik der jeweiligen Schwingungsdämpfer zu bestimmen, und um die auf der Richtung und der Größe der jeweils ermittelten Vertikalgeschwindig keiten der gefederten Masse basierenden Steuersignale aus zu geben; d) eine Ableitungseinrichtung zum Abfragen mehrerer Spitzenwerte der bestimmten Vertikalgeschwindigkeit und zu deren Speicherung, zum Ableiten laufender Durchschnitte aus den abgefragten und gespeicherten Spitzenwerten für die jeweiligen Schwingungsdämpfer und zum Festlegen von Steue rungsfaktoren für die Verstellsignale in Abhängigkeit von den abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse, wenn die Dämpfungskraftcharakteristiken in der Zug stufe oder der Druckstufe der Kolben der jeweiligen Schwin gungsdämpfer entsprechend dem Steuersignal verändert werden, wobei die Steuerungsfaktoren so gewählt werden, daß dann, wenn einer der laufenden Durchschnitte kleiner wird, der zu gehörige Steuerungsfaktor des Schwingungsdämpfers größer wird.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe dient ferner ein Ver fahren zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteristik einer Fahrzeugaufhängung mit folgenden Schritten: a) Erfassen der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse gegenüber der Richtung der Schwerkraft; b) Ableiten der Vertikalgeschwin digkeit der gefederten Masse aufgrund der erfaßten Vertikal beschleunigung der gefederten Masse; c) Steuern der Dämp fungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers auf der Grundlage von Größe und Richtung der abgeleiteten Vertikal geschwindigkeit der gefederten Masse durch Eingabe eines Verstellsignals in eine Einrichtung zum Abwandeln der Dämp fungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers; und d) Ab fragen und Speichern mehrerer Spitzenwerte in Bezug auf eine Zeit der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse, Errechnen eines laufenden Durchschnittswertes der ab gefragten und gespeicherten Spitzenwerte, und Festlegen eines Steuerungsfaktors für das Verstellsignal der abgelei teten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse, wenn die Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik die Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers ent sprechend dem eingegebenen Signal abwandelt, wobei der Steu erungsfaktor erhöht wird, wenn der errechnete laufende Durchschnitt abnimmt.

Wenn das Fahrzeug auf einer ebenen gepflasterten Straße fährt, ist die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse klein. Das auf der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse beruhende Steuersignal stellt deshalb ein niederfre quentes Signal mit kleiner Amplitude dar. Wenn das Steuer signal eine niedrige Frequenz und kleine Amplitude aufweist, wird jeder in dem Speicher gespeicherte und in einer Steuer einheit zu verarbeitende Spitzenwert entsprechend klein, so daß auch sein laufender Durchschnitt klein und dementspre chend der Steuerungsfaktor groß wird.

Somit wird der Steuerungsfaktor hinsichtlich der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse hoch und die Dämpfungs kraftcharakteristik wird auf einen höheren Wert hin gere gelt. Infolgedessen wird eine zufriedenstellende Dämpfung der Schwingungen erreicht und die Lenkstabilität sicherge stellt.

Wenn andererseits das Fahrzeug auf einer ungepflasterten schlechten Straße fährt, ist das Signal der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse ein hochfrequentes Signal mit großer Amplitude und jeder Spitzenwert des Signals der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse sowie der lau fende Durchschnittswert werden groß, so daß der Steuerungs faktor herabgesetzt wird. Damit wird der Steuerungsfaktor für das Signal der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse erniedrigt und dementsprechend wird die Dämpfungs kraftcharakteristik weicher. Eine von der ungefederten Masse in die gefederte Masse eingeleitete Schwingung wird deshalb unterdrückt, so daß der Fahrkomfort beim Befahren einer un gepflasterten Straße sichergestellt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeuges mit einer darin eingebauten Einrichtung zum Steuern der Dämpfungskräfte der Schwingungsdämpfer entspre chend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungs form;

Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm für die Einrichtung zum Steuern der Dämpfungskräfte bei der ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 3 einen Teilschnitt des bei der in Fig. 1 und 2 ge zeigten Ausführungsform eingesetzten Schwingungs dämpfers SA;

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt des in Fig. 3 darge stellten Schwingungsdämpfers SA;

Fig. 5 eine charakteristische Kurvendarstellung der Dämp fungskräfte in Abhängigkeit von der Kolbengeschwin digkeit des in Fig. 3 und 4 dargestellten Schwin gungsdämpfers;

Fig. 6 eine Kurvendarstellung der Dämpfungskraftcharakte ristik entsprechend der Schrittstellung eines in Fig. 2 gezeigten Schrittmotors;

Fig. 7A, 7B und 7C Querschnitte in der Linie K-K in Fig. 4 zur Darstellung eines wesentlichen Teils des in Fig. 3 gezeigten Schwingungsdämpfers SA;

Fig. 8A, 8B und 8C Querschnitte in den Linien L-L und M-M in Fig. 4 zur Darstellung eines wesentlichen Teils des in Fig. 3 gezeigten Schwingungsdämpfers SA;

Fig. 9A, 9B und 9C Querschnitte in der Linie N-N in Fig. 4 zur Darstellung eines wesentlichen Teils des in Fig. 3 gezeigten Schwingungsdämpfers SA;

Fig. 10 eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik an der Zugstufenseite bezüglich des Kolbens bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Schwingungsdämpfer;

Fig. 11 eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik, wenn sowohl die Zugstufenseite als auch die Druckstufen seite sich in der Stellung der weichen Dämpfungs kraft befinden;

Fig. 12 eine Kurve der Dämpfungskraftcharakteristik, wenn die Druckstufenseite sich in der Stellung der harten Dämpfungskraft befindet;

Fig. 13 eine Signalverarbeitungsschaltung zum Durchführen eines Signalverarbeitungsprozesses in der Eingangs schnittstelle einer Steuereinheit bei der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform zum Ableiten eines Signals V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse;

Fig. 14 einen Ablaufplan für die in Fig. 2 gezeigte Steuer einheit;

Fig. 15 eine Darstellung der Signalwellenform zur Erläute rung des von der Steuereinheit gemäß Fig. 2 durchge führten Steuervorgangs;

Fig. 16a, 16B, 16C und 16D Darstellungen integraler Wellen formen zur Erläuterung der variablen Einstellung des Steuerungsfaktors bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2;

Fig. 17 eine grafische Darstellung zum Ableiten der Bezie hung eines Gewichtungskoeffizienten f_m gegenüber einer Frequenzbestimmungszeit t_m bei einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 18 eine grafische Darstellung zum Ableiten der Bezie hung eines Korrekturwertes V_m gegenüber einer Fre quenzbestimmungszeit t_m bei einer vierten erfin dungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 19 eine grafische Darstellung für eine Setzcharakte ristik für einen Proportionalbereich V_H-T (und einen weiteren Proportionalbereich V_H-C) bei der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 18.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung einer Einrichtung zum Steuern der Dämpfungskraftcharakteristik an einem Schwin gungsdämpfer eines Kraftfahrzeuges gemäß einer ersten Aus führungsform der Erfindung.

Zwischen Teilen eines die gefederte Masse bildenden Fahr zeugkörpers und den entsprechenden, die ungefederte Masse bildenden Fahrzeugrädern sind vier Schwingungsdämpfer SA₁, SA₂, SA₃ und SA₄ angeordnet, von denen ein einzelner Schwin gungsdämpfer nachfolgend lediglich mit SA bezeichnet wird. Die Räder bilden das linke Vorderrad, das rechte Vorderrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad des Fahrzeugs.

Sämtliche Schwingungsdämpfer SA₁ bis SA₄ sind an dafür vor gesehenen Teilen des Fahrzeugkörpers angebracht, und dicht bei diesen Teilen des Fahrzeugkörpers sind Sensoren 1₁, 1₂, 1₃ und 1₄ für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse angeordnet, die auch als G-Sensoren für die gefederte Schwerkraftmasse bezeichnet werden und von denen ein ein zelner nachfolgend lediglich mit der Bezugsziffer 1 benannt wird. Die Sensoren 1₁ bis 1₄ sind dabei derart angeordnet, daß sie die vertikale Beschleunigung der gefederten Masse bei einer Höhenveränderung des Fahrzeugs erfassen, d. h. das Fahrzeugverhalten in Bezug auf die vertikalen Geschwindig keiten der gefederten Masse.

Eine Steuereinheit 4 erhält die Signale von den jeweiligen G-Sensoren 1 und dient zur Abgabe eines Steuersignals an jeden Schrittmotor 3, der dem jeweiligen Schwingungsdämpfer SA zugeordnet ist. Die Arbeitsweise jedes der Schrittmotoren 3 wird weiter unten erläutert.

Fig. 2 zeigt ein systematisches Blockdiagramm für eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungs kraft von Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfern.

Die Steuereinheit 4 weist eine Eingangsschnittstelle 4a, eine CPU (Central Processing Unit - Zentralrecheneinheit) 4b, vier Treiber 4c, eine Busleitung, einen Speicher (ROM und RAM) und eine Ausgangsschnittstelle auf. Die Eingangs schnittstelle 4a empfängt die Sensorsignale von den jewei ligen Sensoren 1 für die Vertikalbeschleunigung der gefe derten Masse.

Fig. 3 stellt einen Längsschnitt durch einen Schwingungs dämpfer SA dar.

Der in Fig. 3 gezeigte Schwingungsdämpfer SA weist folgende Bauteile auf: einen Zylinder 30, einen Kolben 31 zum Bilden einer oberen Teilkammer A und einer unteren Teilkammer B, einen Außenmantel 33 mit einer an der Außenseite des Zylin ders 30 gebildeten Vorratskammer 32, eine Basis 34 zum Be grenzen der unteren Kammer B und der Vorratskammer 32, ein Führungsteil 35 zum Führen der Gleitbewegung einer am ande ren Ende des Kolbens 31 angelenkten Kolbenstange 7, eine Aufhängungsfeder 36 zwischen dem Außenmantel 33 und dem Fahrzeugkörper, und einen Gummipuffer 37. Oben auf dem Schwingungsdämpfer SA ist ein Schrittmotor 3 angebracht, der auf ein Signal von dem zugehörigen Treiber 4c hin über eine Steuerstange 70 einen Einsteller 40 verdreht.

Fig. 4 zeigt in einem vergrößerten Längsschnitt einen Teil der Kolbenanordnung 31 des Schwingungsdämpfers SA.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der Kolben 31 mit Durch gangsöffnungen 31a und 31b versehen. Der Kolben weist ferner ein Druckseiten-Dämpfungsventil 20 und ein Zugseiten-Dämp fungsventil 12 auf, die die Durchgangsöffnungen 31a bzw. 31b öffnen und schließen. Ein Bolzen 38 steht in Schraubeingriff mit einem Begrenzungsanschlag 41, der seinerseits in Schraubeingriff mit dem Ende der Kolbenstange 7 steht. Der Bolzen 38 durchsetzt den Kolben 31 und weist eine Verbin dungsöffnung 39 auf, die die obere Teilkammer A und die untere Teilkammer B miteinander verbindet. Außerdem dient in der Kolbenanordnung der Einsteller 40 zum Ändern des Strö mungsquerschnittes in der Verbindungsöffnung 39.

Außerdem sind ein Zugseitenrückschlagventil 17 und ein Druckseitenrückschlagventil 22 vorgesehen, die in Abhängig keit von der Strömungsrichtung des Fluids eine Fluidströmung durch die Verbindungsöffnung ermöglichen oder sperren. Der Einsteller 40 wird gemäß Fig. 4 über eine Steuerstange 70 von dem Schrittmotor 3 gedreht.

In dem Bolzen 38 sind übereinander eine erster Durchlaß 21, ein zweiter Durchlaß 13, ein dritter Durchlaß 18, ein vierter Durchlaß 14 und ein fünfter Durchlaß 16 ausgebildet.

Demgegenüber sind in dem Einsteller 40 ein hohler Bereich 19, eine erste seitliche Öffnung 24 und eine zweite seit liche Öffnung 25 ausgebildet, die beide den inneren und den äußeren Bereich des Einstellers 40 miteinander verbinden. In den äußeren Umfangsbereich ist eine Längsvertiefung 23 eingeformt. Dadurch werden beim Zughub des Kolbens zwischen der oberen Teilkammer A und der unteren Teilkammer B vier Strömungswege für den Fluiddurchgang gebildet: 1) ein erster Zugseitenströmungsweg D, bei dem das Fluid durch die Durch gangsöffnung 31b und die geöffnete Innenseite des Zugsei ten-Dämpfungsventils 12 tritt und die untere Teilkammer B erreicht, 2) ein zweiter Zugseitenströmungsweg E, bei dem das Fluid durch den zweiten Durchlaß 13, die Längsvertiefung 23, den vierten Durchlaß 14 und die geöffnete Außenseite des Zugseiten-Dämpfungsventils 12 tritt, um die untere Teilkam mer B zu erreichen, 3) ein dritter Zugseitenströmungsweg F, bei dem das Fluid durch den zweiten Durchlaß 13, die Längs vertiefung 23 und den fünften Durchlaß 16 tritt, und 4) ein Bypass-Strömungsweg G, bei dem das Fluid durch den dritten Durchlaß 18, die zweite seitliche Öffnung 25 und den hohlen Teil 19 tritt, um die untere Teilkammer B zu erreichen.

Außerdem sind beim Druckhub des Kolbens 31 folgende Strö mungswege für das Fluid vorhanden: 1) ein erster Drucksei tenströmungsweg H, bei dem das Fluid durch die Durchgangs öffnung 31a und das geöffnete Druckseiten-Dämpfungsventil 20 strömt, 2) ein zweiter Druckseitenströmungsweg I, bei dem das Fluid durch den hohlen Bereich 19, die erste seitliche Öffnung 24, den ersten Durchlaß 21 und das geöffnete Druck seitenrückschlagventil 22 in die obere Teilkammer A strömt, und 3) ein Bypass-Strömungsweg G, bei dem das Fluid durch den hohlen Bereich 19, die zweite seitliche Öffnung 25 und den dritten Durchlaß 18 strömt.

Zusammengefaßt ermöglicht die Bauart des Schwingungsdämpfers SA es, die Dämpfungskraftcharakteristik gemäß Fig. 5 stufen weise entweder in der Zugstufenseite oder in der Druckstu fenseite zu ändern, wenn der Einsteller 40 von dem Schritt motor 30 verdreht wird.

Wie ersichtlich, wird in Fig. 5 der Begriff "Dämpfungskoef fizient" verwendet, da die Dämpfungskraftcharakteristik be züglich der Kolbengeschwindigkeit mit unterschiedlichen Gradienten abgewandelt wird.

Wenn, wie im einzelnen in Fig. 6 gezeigt, der Einsteller 40 aus einer Stellung, in der sowohl die Zugstufenseite als auch die Druckstufenseite sich in der weichen Einstellung befinden (nachfolgend als weiche Einstellung SS bezeichnet), im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird, kann der Dämpfungskoef fizient an der Zugstufenseite schrittweise geändert werden, während die Druckstufenseite im weichen Bereich festgelegt ist (nachfolgend als harter Zugstufenbereich HS bezeichnet). Wenn andererseits der Einsteller 40 im Uhrzeigersinn ver dreht wird, ist nur der Dämpfungskoeffizient an der Druck stufenseite stufenweise in den harten Bereich veränderbar, während er an der Zugstufenseite im weichen Bereich festge legt ist (nachfolgend als harter Druckstufenbereich SH be zeichnet).

Für die Stellung des Einstellers in einer der Stellungen (1), (2) oder (3) gemäß Fig. 6 sind die Querschnitte in den Linien K-K, L-L, M-M und N-N der Fig. 4 jeweils in den Fig. 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C, 9A, 9B und 9C dargestellt. Die Dämp fungskraftcharakteristiken in den Stellungen (1), (2) und (3) sind in den Fig. 10, 11, und 12 gezeigt.

Arbeitsweise der ersten Ausführungsform

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 13, 14 und 15 die in Fig. 2 gezeigte Steuereinheit 4 näher erläutert.

Der in Fig. 14 gezeigte Steuerungsablauf erfolgt unabhängig für jeden einzelnen Schwingungsdämpfer SA.

Im Schritt 101 gemäß Fig. 14 liest die CPU 4b das Signal V_n der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse (Steuersig nal) als die Rüttel- bzw. Stoßkomponente der gefederten Masse in der Nähe jedes Rades. Wie aus Fig. 13 ersichtlich, wird das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse von dem Signal für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse abgeleitet. Dieses von dem G-Sensor 1 stammende Signal durchläuft mehrere Filter, nämlich einen Tiefpaßfilter LPF1, der nur eine Frequenz unterhalb 30 Hz durchläßt, einen Tiefpaßfilter LPF2, der zum Integrieren der durch den LPF1 gegangenen Frequenzkomponente zum Ableiten des Signals für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse dient, und einen Bandpaßfilter BPF. Das Signal V_n der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse ist positiv, wenn die Richtung der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse nach oben gerichtet ist, und es ist negativ, wenn die Vertikalbeschleunigung abwärts gerichtet ist.

Im Schritt 102A bestimmt die CPU 4b, ob das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse gleich oder größer als ein erster vorgegebener Schwellenwert einer positiven Seite V_NC-T ist, die eine in Fig. 15 dargestellte vorgegebene tote bzw. neutrale Zone (d. h. eine Unempfind lichkeitszone) definiert. Bei einer NEIN-Antwort im Schritt 102A bestimmt die CPU 4b in einem Schritt 102B, ob das Sig nal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse über einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert einer negati ven Seite V_NC-C liegt. Wenn eine JA-Antwort im Schritt 102B ergibt, daß das Signal für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse in dem Bereich zwischen V_NC-T und V_NC-C liegt, geht die Routine zu einem Schritt 103, in dem der zugehörige Schwingungsdämpfer SA in den weichen Dämpfungsbe reich SS geregelt wird, in dem sowohl die Zugstufen- als auch die Druckstufenbereiche des Kolbens relativ weiche Dämpfungskraftcharakteristiken aufweisen. Wenn eine JA-Ant wort im Schritt 102A ergibt, daß V_n V_NC-T, geht die Routi ne zu einem Schritt 105. Bei NEIN im Schritt 102B geht die Routine zu einem Schritt 107.

Im Schritt 105 leitet die CPU einen Proportionalbereich V_H-T der Zugstufenseite nach der folgenden Gleichung ab.

V_H-T = η_T · (K₁ · V_n1 + K₂ · V_n2 + . . . + K_n · V_nn) / (K₁ + K₂ + . . . K_n).

In der vorstehenden Gleichung bedeuten η_T einen Einstellko effizienten für den Proportionalbereich der Zugstufenseite, V_n1, V_n2, . . . , V_nn jeden Spitzenwert für jede halbe Periode des Signals V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefeder ten Masse, jede tiefgesetzte Indexzahl 1 bis n einen ganz zahligen Wert, um den der numerische Wert größer wird als der vorherige, ältere Wert des Spitzenwertes, K₁, K₂, . . . , K_n die Gewichtskomponenten der Zugstufenseite, und deren tiefgesetzte Indexzahlen entsprechen den Spitzenwerten V_n1, V_n2, . . . , V_nn der jeweiligen Signale V_n für die Vertikal geschwindigkeit der gefederten Masse.

Das bedeutet, daß der Proportionalbereich V_H-T der Zugstu fenseite dem Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse entspricht, welches einer Stellung P_max-T der maximalen Dämpfungskraftcharakteristik an der Zugstufen seite zugeordnet ist, d. h. in der Stellung (1) in Fig. 6. Der Proportionalbereich V_H-T wird von dem laufenden Durch schnittswert der letzten vier Spitzenwerte V_nn (V_n1, V_n2, V_n3 und V_n4) abgeleitet.

Im Schritt 106 wird der Schwingungsdämpfer SA auf eine harte Charakteristik an der Zugstufenseite eingestellt, die Ein stellung P_T der Dämpfungskraftcharakteristik an der Zug stufenseite, d. h. der Dämpfungskoeffizient wird nach der folgenden Gleichung abgeleitet, und die Steuerungseinheit 4 steuert den zugehörigen Treiber 4c zur Aktivierung des Schrittmotors 3 an, um den Einsteller 40 des Schwingungs dämpfers SA in die Stellung P_T zu bringen.

P_T = P_max-T · (V_n - V_NC-T) / (V_H-T - V_NC-T).

Das bedeutet, daß dann, wenn der Proportionalbereich V_H-T der Zugstufenseite groß wird, der Steuerungsfaktor ernie drigt wird. Wenn andererseits der Proportionalbereich V_H-T der Zugstufenseite niedriger wird, wird der Steuerungsfaktor größer. Da der Proportionalbereich V_H-T der Zugstufenseite proportional zu dem laufenden Durchschnitt der jeweiligen Spitzenwerte V_nn der Vertikalgeschwindigkeit V_n der gefeder ten Masse gewählt wird, ist die Wellenamplitude bzw. der Spitzenwert der Vertikalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse klein, und der Steuerungsfaktor wird auf einen größeren Wert gesetzt. Wenn umgekehrt die Wellenamplitude groß wird, wird der Steuerungsfaktor verringert.

Da im Schritt 107 die gegenwärtige Vertikalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse unter dem negativen Schwellenwert V_NC-C der toten Zone liegt, geht die Routine zum Schritt 108.

Im Schritt 108 wird ein Proportionalbereich V_H-C der Druckstufenseite nach folgender Gleichung abgeleitet:

V_H-C = η_C · (K₁ · V_n1 + K₂ · V_n2 + . . . + K_n · V_nn) / (K₁ + K₂ + . . . K_n).

η_C bezeichnet einen Einstellkoeffizienten für den Proportio nalbereich der Druckstufenseite und V_n1, V_n2, . . . , V_nn be zeichnen die Spitzenwerte. K₁, K₂, . . . , K_n bezeichnen die Gewichtungskomponenten der Druckstufenseite, und deren tiefgesetzte Indexzahlen entsprechen den Spitzenwerten V_nn (V_n1, V_n2, . . . , V_nn).

Das besagt, daß der Proportionalbereich V_H-C der Druckstu fenseite die Vertikalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse bei der Einstellung P_max-C der maximalen Dämpfungskraftcha rakteristik an der Druckstufenseite bezeichnet (entsprechend der Einstellung (3) in Fig. 6) und aus dem laufenden Durch schnitt der letzten vier Spitzenwerte V_nn (V_n1, V_n2, V_n3, V_n4) abgeleitet wird.

Im Schritt 109 stellt die CPU 4b den Schwingungsdämpfer SA in die harte Druckstufencharakteristik SH und bringt den Schrittmotor 3 über den Treiber in die Stellung P_C (Dämp fungskoeffizient) des Einstellers an der Druckstufenseite unter Verwendung der folgenden Gleichung:

P_C = P_max-C · (|V_n| - |V_NC-C|) / (|V_H-C| - |V_NC-C|).

Wenn hiernach der oben genannte Proportionalbereich V_H-C der Druckstufenseite groß wird, wird der Steuerungsfaktor ver ringert. Wenn andererseits der Druckstufenseitenbereich V_H-C klein wird, wird der Steuerungsfaktor hoch. Der Proportio nalbereich V_H-C der Druckstufenseite wird proportional zum laufenden Durchschnittswert jedes Spitzenwertes V_nm der Ver tikalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse angesetzt. Wenn die Wellenamplitude (der Spitzenwert) der Vertikalgeschwin digkeit V_n der gefederten Masse klein ist, wird der Steue rungsfaktor erhöht. Wenn andererseits die Wellenamplitude groß wird, wird der Steuerungsfaktor reduziert.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Steuerungseinheit 4 beim variablen Einstellen des Steuerungsfaktors bei der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

1. Das Fahrzeug fährt auf einer gepflasterten Straße mit ebener Oberfläche:
Wenn das Fahrzeug auf einer gepflasterten Straße mit einer ebenen, glatten Oberfläche fährt, weist das Signal für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse eine niedrige Frequenz und eine kleine Amplitude auf, und dementsprechend verringert sich der laufende Durchschnittswert der Spitzen werte V_nm dieses Signals. Da hiermit die Proportionalbe reiche V_H-T und V_H-C in entsprechender Weise reduziert werden, wird der Steuerungsfaktor größer gemacht. Dadurch werden die Einstellungen P_T und P_C für die Dämpfungskraft charakteristiken in Bezug auf die Vertikalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse auf eine höhere Dämpfungskraftcharakte ristik eingestellt. Auch wenn somit das Fahrzeug auf einer gepflasterten Straße mit ebener oder glatter Oberfläche fährt und die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse das niederfrequente Signal mit kleiner Amplitude erzeugt, kann eine zufriedenstellende Unterdrückung von Schwingungen aus der Straßenoberfläche erzielt und die Lenkstabilität sichergestellt werden.

Sollte beim Passieren einer Straßeneinmündung und/oder einer Erhöhung in der Straßenoberfläche ein starker impulsartiger Eingangswert auftreten, so erfolgt dennoch keine starke Ver änderung des laufenden Durchschnittswertes der jeweiligen Spitzenwerte V_nm. Es tritt deshalb nicht der Fall auf, daß der Steuerungsfaktor aufgrund des starken impulsartigen Ein gangswertes abrupt herabgesetzt wird und die Dämpfungskraft charakteristik sich dementsprechend verringert. Damit kann die Lenkstabilität verbessert werden.

2. Das Fahrzeug fährt auf einer ungepflasterten Straße mit unebener Oberfläche:
Wenn das Fahrzeug eine unebene Straßenoberfläche befährt, tendiert das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse zu einer hohen Frequenz mit großer Ampli tude, so daß der laufende Durchschnitt der Spitzenwerte V_nm entsprechend ansteigt. Dadurch sind die Proportionalbereiche V_H-T und V_H-C groß und der Steuerungsfaktor wird reduziert. Im Vergleich zu der oben beschriebenen Situation beim Befah ren der gepflasterten Straße werden die Einstellungen P_T und P_C für die Dämpfungskraftcharakteristiken auf die niedrige ren Dämpfungskraftcharakteristiken hin geregelt. Damit wird die Übertragung der Schwingungen von der ungefederten Masse auf die gefederte Masse unterdrückt, so daß der Fahrkomfort beim Fahren des Fahrzeugs auf der unebenen Straße erhalten bleibt.

Die Fig. 16A bis 16D zeigen den Wellenformverlauf für jeden Teil des Aufhängungssteuersystems gemäß Fig. 1.

Es sei angenommen, daß das Signal V_n für die Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse entsprechend der in Fig. 16A gezeigten Wellenform verändert wird.

Wenn das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse in die tote Zone zwischen V_NC-T und V_NC-C fällt, wird der Schwingungsdämpfer SA, wie aus Fig. 16C er sichtlich, in den Bereich der weichen Charakteristik SS (Region e in Fig. 16B) gestellt.

Wenn das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse den positiven Schwellenwert V_NC-T der toten Zone übersteigt, wird die Stellung des Einstellers 40 in die Charakteristik des harten Zugstufenbereiches HS hin abgewan delt und die Druckstufenseite wird auf dem maximalen Dämp fungskraftkoeffizienten festgelegt.

Wenn andererseits das Signal V_n für die Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse unterhalb des negativen Schwellen wertes V_NC-C der toten Zone liegt, wird die Stellung des Einstellers 40 in die Charakteristik des harten Druckstufen bereiches SH hin abgewandelt und die Zugstufenseite wird auf dem minimalen Dämpfungskraftkoeffizienten festgelegt.

In der Region a in Fig. 16B hat sich das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse von der (nega tiven) Abwärtsrichtung in die (positive) Aufwärtsrichtung umgekehrt, wobei die relative Geschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse noch den negativen Wert gemäß Fig. 16B aufweist. Nach der Sky-Hook-Theorie wird die Druckstufenseite zur Seite des niedrigen Dämpfungskoef fizienten hin geschaltet. Dabei wird der Schwingungsdämpfer SA in eine solche Einstellung gebracht, daß er aufgrund der Richtung des Signals V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse die Charakteristik des harten Zugstufenbe reiches HS aufweist. Die Druckstufenseite als die Hubrich tung des Schwingungsdämpfers SA wird nach der Sky-Hook- Theorie auf den minimalen Dämpfungskoeffizient gebracht.

Die Region b in Fig. 16B ist eine Region, in der das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse positiv (aufwärts) ist und die Relativgeschwindigkeit von der negativen in die positive Richtung gewechselt hat (die Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA ist die Zugstufen seite), d. h. eine Region, in der der Schwingungsdämpfer SA auf die Zugstufenseite hin gewechselt hat, und nach der Sky-Hook-Theorie muß die Zugstufenseite auf die hohe Dämp fungskraftcharakteristik geschaltet werden. Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird hierbei der Schwin gungsdämpfer SA auf der Grundlage der Vertikalgeschwindig keit V_n der gefederten Masse auf den harten Zugstufenbereich HS gebracht. Nach der Sky-Hook-Theorie wird die Zugstufen seite der Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA in die Ein stellung des hohen Dämpfungskraftkoeffizienten gesteuert, ohne Änderung in dem Steuerungsbereich der Einstellung.

Die Region c ist eine Region, in der das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse von der posi tiven Richtung (aufwärts) in die negative Richtung (abwärts) umgekehrt ist und die Relativgeschwindigkeit noch positiv ist, so daß die Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA die Zugstufenseite ist. Die Sky-Hook-Theorie lehrt, daß zu diesem Zeitpunkt die Zugstufenseite in die Einstellung des niedrigen Dämpfungskraftkoeffizienten gesteuert wird.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Schwingungsdämpfer SA in die Einstellung der harten Druck stufencharakteristik SH gebracht. Die Zugstufenseite, die Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA, weist den minimalen Dämpfungskoeffizient auf, wie es der Sky-Hook-Theorie ent spricht.

Die Region d ist die Region, in der die Vertikalgeschwindig keit V_n der gefederten Masse noch negativ (abwärts) ist und die Relativgeschwindigkeit vom Positiven in das Negative ge wechselt hat. Der Schwingungsdämpfer SA befindet sich im Druckhub. Die Sky-Hook-Theorie lehrt, daß die Druckstufen seite in den hohen Dämpfungskraftkoeffizienten gesteuert wird. In der ersten Ausführungsform wird der Schwingungs dämpfer SA auf der Grundlage der Vertikalgeschwindigkeit V_n der gefederten Masse in die Einstellung der harten Druckstu fencharakteristik SH gebracht. Der Druckhub, die Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA, wird auf den hohen Dämpfungs kraftkoeffizienten eingestellt, wie es der Sky-Hook-Theorie entspricht.

Wenn hiernach die Richtung des Signals der Vertikalgeschwin digkeit der gefederten Masse und desjenigen der Relativge schwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse dieselbe ist (Regionen b und d), wird der aktuelle Hub des Schwingungsdämpfers SA in die weiche Charakteristik ein gestellt. Damit kann dieselbe Steuerung wie nach der Sky- Hook-Theorie erfolgen, ohne die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse zu er fassen.

Ferner kann bei der ersten Ausführungsform der Wechsel zwischen den Dämpfungskraftcharakteristiken ohne Betätigung des Schrittmotors 3 erfolgen, wenn die Region von der Region a zur Region b und von der Region c zur Region d übertragen wird.

Mit der ersten Ausführungsform können die folgenden Vorteile erzielt werden.

1) Es wird eine weitgehende Wechselwirkung zwischen der Lenkstabilität und dem Fahrkomfort erreicht.
Wenn das Fahrzeug auf einer gepflasterten Straße mit ebener oder flacher Oberfläche fährt, wird die Vertikalgeschwindig keit V_n der gefederten Masse klein, so daß der Steuerungs faktor auf einen höheren Wert eingestellt wird. Damit wird die Lenkstabilität gesichert und eine zufriedenstellende Charakteristik der Schwingungsunterdrückung erhalten.
Wenn andererseits das Fahrzeug auf einer ungepflasterten, rauhen Straße fährt, entsteht ein Signal der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse mit hoher Frequenz und großer Amplitude, und der Steuerungsfaktor wird niedriger eingestellt. Damit wird die Einleitung der Schwingungen in die gefederte Masse unterdrückt, und der Fahrkomfort kann erhalten bleiben.
2) Da der Steuerungsfaktor auf der Basis des laufenden Durchschnitts der Spitzenwerte eingestellt wird, ändert sich die Dämpfungskraftcharakteristik auch dann nicht wesentlich, wenn ein impulsartiger Eingangswert entsteht.
3) Die Zahl der Umschaltungen für die Dämpfungskraftkoeffi zienten wird reduziert. Die Reaktionscharakteristik der Steuerung kann verbessert und die Standzeit der Schritt motoren 3 verlängert werden.
4) Zum Erfassen des Fahrzeugverhaltens in Abhängigkeit vom Straßenzustand braucht lediglich die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse erfaßt und zur Steuerung der Dämpfungs kraftcharakteristik entsprechend der Sky-Hook-Theorie einge setzt zu werden, ohne daß eine Erfassung der Relativge schwindigkeit erforderlich ist.

Zweite Ausführungsform

Bei der Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Spitzenwerte in der Berechnungsformel (Schritte 105 und 108 in Fig. 14), die die Proportionalbe reiche V_H-T und V_H-C aus dem Inhalt der Steuereinheit 4 ab leiten, entsprechend der Frequenz des gegenwärtigen Signals V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse (Steuerungssignal) eingestellt. Hierin besteht der Unter schied gegenüber der ersten Ausführungsform.

Im einzelnen erfolgt bei der zweiten Ausführungsform eine Messung der Frequenzbestimmungszeit t_m (t₁, t₂, . . . , t_n) zwischen einem Zeitpunkt, bei dem das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse den Nullpunkt kreuzt, und dem Zeitpunkt, in dem dieses Signal den Null punkt das nächste Mal kreuzt, d. h. eine halbe Periode. Wenn jede Frequenzbestimmungszeit t_m unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes T₀ ist entsprechend der halben Periode der Resonanzfrequenz der gefederten Masse (t_m T₀), wird der aktuelle Spitzenwert V_nm abgewandelt und auf Korrekturwerten V_0-T oder V_0-C gehalten, die relativ groß sind.

Da somit bei der zweiten Ausführungsform der Steuerungsfak tor unabhängig von den aktuellen Spitzenwerten reduziert wird, wenn die Frequenz der von der Straßenoberfläche einge leiteten Schwingungen eine vorgegebene Frequenz übersteigt, kann der Fahrkomfort verbessert werden.

Dritte Ausführungsform

Bei einer dritten Ausführungsform werden in der Berechnungs formel (Schritte 105 und 108 in Fig. 14) zum Ableiten der Proportionalbereiche V_H-T und V_H-C aus dem Inhalt der Steuereinheit 4 auf der Frequenz basierende Gewichtungskoef fizienten f_m (f₁, f₂, . . . , f_n) mit den Spitzenwerten V_nm multipliziert, wie aus der folgenden Gleichung ersichtlich.

V_H-T = η_T · (K₁·f₁·V_n1 + K₂·f₂·V_n2 + K_n·f_n·V_nn) / (K₁ + K₂ + . . . + K_n).

V_H-C = η_C · (K₁·f₁·V_n1 + K₂·f₂·V_n2 + K_n·f_n·V_nn) / (K₁ + K₂ + . . . + K_n).

Die Gewichtungskoeffizienten f_m werden auf der Grundlage der in Fig. 17 gezeigten grafischen Darstellung festgelegt, in der die Beziehung zwischen der Frequenzbestimmungszeit t_m und dem Gewichtungskoeffizient f_m festgelegt ist. Wie in der grafischen Darstellung von Fig. 17 gezeigt, beträgt der Ge wichtungskoeffizient 1, wenn die Frequenzbestimmungszeit t_m oberhalb des vorbestimmten Schwellenwertes T₀ liegt, wobei die Zeit einer halben Periode der Resonanzfrequenz der gefe derten Masse entspricht. Wenn dagegen t_m kleiner als T₀ ist, steigt der Gewichtungskoeffizient f_m linear an.

Bei der dritten Ausführungsform wird der Steuerungsfaktor proportional und feiner abgestuft reduziert sowie entspre chend einer die vorgegebene Frequenz übersteigenden höheren Eingangsfrequenz von der Straßenoberfläche korrigiert. Der Fahrkomfort kann dementsprechend weiter verbessert werden.

Vierte Ausführungsform

Bei der vierten Ausführungsform werden die Spitzenwerte V_nm (V_n1, V_n2, . . . , V_nm) in Korrekturwerte V_m (V₁, V₂, . . . , V_n) entsprechend der gegenwärtigen Frequenz abgewandelt, wie aus der folgenden Gleichung hervorgeht, die an die Stelle der Gleichungen in den Schritten 105 und 108 in Fig. 14 tritt.

V_H-T = η_T · (K₁·f₁·V_n1 + K₂·f₂·V_n2 + K_n·f_n·V_nn) (K₁ + K₂ + . . . + K_n).

Der Korrekturwert V_m ergibt sich aus folgenden Gleichung:

V_m = (T_r / T_m) L · V_nm.

Darin bezeichnet T_r einen festen Wert für die Zeit einer halben Periode (1/2f_r) in der Wellenform der Resonanzfre quenz f_r der gefederten Masse, und L bezeichnet eine reale Zahl.

Wenn, wie aus Fig. 18 ersichtlich, die Frequenzbestimmungs zeit t_m unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes t_min liegt, wird der Korrekturwert V_m auf einen vorbestimmten Maximalwert V₀ festgelegt. Wenn ferner der genannte Korrek turwert V_m oberhalb des Maximalwertes V₀ liegt, ist V_m = V₀.

Da gemäß Fig. 19 der Maximalwert V_H-max und der Minimalwert V_H-min entsprechend dem Proportionalbereich V_H-T und dem Proportionalbereich V_H-C angesetzt werden, werden die er rechneten Werte auf den Maximal- oder den Minimalwert fest gelegt, wenn sie den entsprechenden Maximal- oder Minimal wert übersteigen.

Da somit in der vierten Ausführungsform der Steuerungsfaktor bei der Reduzierung proportional zu der höheren Frequenz feinstufiger angepaßt wird, wird der Fahrkomfort weiterhin verbessert.

Obwohl in dem Beispiel nur der Wert der Rüttelgeschwindig keit auf der Basis der Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse als Steuersignal verwendet wird, können auch die Werte der Nickgeschwindigkeit und/oder der Rollgeschwin digkeit in das Steuersignal eingehen.

Anstelle der für die Ausführungsformen beschriebenen Anord nung der G-Sensoren 1 unabhängig voneinander bei den einzel nen Rädern kann auch bei der Rüttelsteuerung lediglich ein G-Sensor zum Regeln der Dämpfungskoeffizienten eingesetzt werden. Bei der Stampf- und der Rollsteuerung reichen drei G-Sensoren aus.

Zusammengefaßt wird bei einer Vorrichtung und einem Verfah ren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik an den Schwingungsdämpfern eines Kraftfahrzeuges das Signal V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Vertikalgeschwindig keitssensors als Steuersignal festgelegt. Wenn eine Steuer einheit die Dämpfungskraftcharakteristik entweder an der Druckstufenseite oder an der Zugstufenseite des Kolbens eines Schwingungsdämpfers entsprechend dem Steuersignal ver ändert, wird ein Steuerungsfaktor erhöht, sofern ein laufen der Durchschnitt der Spitzenwerte des Signals V_n für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse reduziert wird.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungs kraftcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug-Aufhängungs system, gekennzeichnet durch:

a) wenigstens einen zwischen der gefederten und der unge federten Masse des Fahrzeug eingesetzten Schwingungsdämpfer mit einer Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharak teristik in der Weise, daß der Dämpfungskraftkoeffizient entweder an der Zugstufenseite oder an der Druckstufenseite eines Kolbens in Abhängigkeit eines eingegebenen Stellsig nals verändert wird,
b) wenigstens eine Einrichtung zum Erfassen der Vertikalbe schleunigung der gefederten Masse in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft,
c) eine Einrichtung zum Ableiten der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse aus der von der Einrichtung zum Er fassen der Vertikalbeschleunigung erfaßten Vertikalbeschleu nigung und zum Einstellen der Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers auf der Grundlage von Größe und Richtung der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse über das der Einrichtung zum Ändern der Dämp fungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfer zugeführte Signal, und
d) eine Einrichtung zum zeitlichen Abfragen und Speichern mehrerer Spitzenwerte der abgeleiteten Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse, zum Berechnen eines laufenden Durchschnitts der abgefragten und gespeicherten Spitzen werte, und zum Festlegen eines Steuerungsfaktors für das Einstellsignal aus dem abgeleiteten Wert der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse, wenn die Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik entsprechend dem ihr zugeführten Signal die Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers abwandelt, wobei der Steuerungsfaktor erhöht wird, wenn der berechnete laufende Durchschnitt ab nimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Spitzenwerten vorbestimmte Gewichtungen hinzuge fügt werden, die nach einer abgeleiteten Reihenfolge der Spitzenwerte bestimmt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den abgefragten und gespeicherten Spitzenwerten Gewichtungen hinzugefügt werden, die einer Frequenz des die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse angebenden abgeleiteten Signals entsprechen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Spitzenwerten Gewichtungen hinzugefügt werden, die einem reellen Zahlenwert des Verhältnisses zwischen der Frequenz der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse und der Resonanzfrequenz der gefederten Masse des Fahrzeugs entsprechen.

5. Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungskraft charakteristik von Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfern, die zwischen der gefederten Masse eines Fahrzeugkörpers und der ungefederten Masse der zugehörigen Räder eingesetzt sind, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakterik entweder an der Zugstufenseite oder an der Druckstufenseite des Kolbens des jeweiligen Schwingungsdämpfers entsprechend einem eingegebenen Signal,
b) eine angrenzend an jeden Schwingungsdämpfer angeordnete Einrichtung zum Erfassen der Vertikalbeschleunigung der ge federten Masse und zum Ausgeben von die Vertikalbeschleuni gung der gefederten Masse anzeigenden Signalen,
c) eine Einrichtung zum Bestimmen der Vertikalgeschwindig keiten der gefederten Masse auf der Grundlage der erfaßten Signale für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse und zum Bestimmen des Wechsels in der Dämpfungskraftcharak teristik des jeweiligen Schwingungsdämpfers, um die Steuer signale auf der Grundlage von Richtung und Größe der jeweils bestimmten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse aus zugeben,
d) eine Einrichtung zum Abfragen und Halten mehrerer Spitzenwerte der bestimmten Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse, zum Ableiten laufender Durchschnitte aus den abgefragten und gespeicherten Spitzenwerten für die je weiligen Schwingungsdämpfer und zum Festsetzen von Steue rungsfaktoren für die Stellsignale in Bezug auf die Verti kalgeschwindigkeiten der gefederten Masse, wenn die Dämp fungskraftcharakteristiken an der Zugstufenseite oder der Druckstufenseite des Kolbens des jeweiligen Schwingungsdämp fers verändert werden, wobei die Steuerungsfaktoren so fest gesetzt werden, daß dann, wenn einer der abgeleiteten lau fenden Durchschnitte kleiner wird, der zugehörige Steue rungsfaktor für den jeweiligen Schwingungsdämpfer größer wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen der Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse mehrere Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) aufweist, die so ausgelegt sind, daß sie die eingeleiteten Signale für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse über die Zeit integrieren und die Signale für die Vertikal geschwindigkeit der gefederten Masse als die Steuersignale (V_n) für die Einrichtung zum Ableiten ausgeben, und daß die Einrichtung mehrere Bandpaßfilter (BPF) aufweist, die so ausgelegt sind, daß sie aus den eingegebenen Signalen für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse einen Frequenzbereich ausfiltern, der die Resonanzfrequenz der gefederten Masse einschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vergleichen der Richtung und der Größe der Signale für die Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse mit einem oberen und einem unteren Schwellen wert (V_NC-T, V_NC-C) vorgesehen ist, die eine tote Zone bzw. Neutralzone definieren, und daß die Steuersignale an die Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik in Abhängigkeit von dem Ergebnis des von der Einrichtung durchgeführten Vergleichs ausgegeben werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eines der Signale für die Vertikalgeschwin digkeit der gefederten Masse in einen Bereich der toten Zone fällt, der zugehörige Schwingungsdämpfer über das Steuersig nal so eingestellt wird, daß sowohl die Zugstufenseite als auch die Druckstufenseite eine relativ weiche Dämpfungs kraftcharakteristik (SS) aufweisen, und daß dann, wenn eines der Signale für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse den positiven Schwellenwert (V_NC-T) übersteigt, der Proportionalbereich für die Zugstufe nach folgender Gleichung abgeleitet wird: V_H-T = η_T · (K₁·V_n1 + K₂·V_n2 + . . . + K_n · V_nn) / (K₁ + K₂ + . . . K_n),worin η_T einen Koeffizienten zur Einstellung des Proportio nalbereiches der Zugstufenseite bezeichnet, V_n1, V_n2, . . . , V_nn die Spitzenwerte für jede Halbperiode des zugehörigen Signals für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse bezeichnen, die Indizes 1, 2, . . . , n die abgelaufene Anzahl bezeichnen, in der die numerischen Werte größer geworden sind, und K₁, K₂, . . . , K_n die Gewichtungskoeffizienten für die Zugstufenseite bezeichnen, und daß der zugehörige Schwingungsdämpfer in der Weise eingestellt wird, daß die Stellung der Einrichtung zum Ändern des Dämpfungskraftkoef fizienten nach der GleichungP_T = P_max-T · (V_N - V_NC-T) / (V_H-T - V_NC-T)erfolgt und der Dämpfungskraftkoeffizient des Zughubes in eine relativ harte Dämpfungskraftcharakteristik an der Zug stufenseite und in eine relativ weiche Dämpfungskraftcharak teristik an der Druckstufenseite eingestellt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eines der Signale für die Vertikalgeschwin digkeit der gefederten Masse unter dem negativen Schwellen wert (V_NC-C) liegt, der Proportionalbereich (V_H-C) für die Druckstufenseite nach folgender Gleichung abgeleitet wird: V_H-C = η_C · (K_{1 ·}V_n1 + K₂ · V_n2 + . . . + K_n · V_nn) / (K₁ + K₂ + . . . K_n),worin η_C einen Koeffizienten zur Einstellung des Proportio nalbereiches der Druckstufenseite bezeichnet, V_n1, V_n2, . . . , V_nn die Spitzenwerte für jede Halbperiode des zugehörigen Signals für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse bezeichnen, die Indizes 1, 2, . . . , n die abgelaufene Anzahl bezeichnen, in der die numerischen Werte größer geworden sind, und K₁, K₂, . . . , K_n die Gewichtungskoeffizienten für die Druckstufenseite bezeichnen,
und wobei die Einstellung der Dämpfungskraftcharakteristik wie folgt abgeleitet wird:P_C = P_max-C · (|V_n| - |V_NC-C|) / (|V_H-C| - |V_NC-C|),und wobei der zugehörige Schwingungsdämpfer in eine relativ harte Dämpfungskraftcharakteristik der Druckstufenseite und in eine relativ weiche Dämpfungskraftcharakteristik der Zug stufenseite eingestellt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spitzenwerte vier beträgt (V_nm = V_n1, V_n2, V_n3, V_n4).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenwerte in Abhängigkeit von der Frequenz jedes aktuellen Signals für die Vertikalgeschwin digkeit der gefederten Masse festgelegt werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenwerte unter Verwendung von Multiplikations-Koeffizienten (f_m = f₁, f₂, . . . , f_n) fest gelegt werden.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenwerte entsprechend der ak tuellen Frequenz des zugehörigen bzw. herausragenden Signals für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse modifi ziert werden (V_m = V₁, V₂, . . . , V_n).

14. Verfahren zum Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik an einer Kraftfahrzeugaufhängung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Erfassen der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse unter Berücksichtigung der Richtung,
b) Ableiten der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse aus der erfaßten Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse,
c) Regeln der Dämpfungskraftcharakteristik eines Schwin gungsdämpfers (SA) auf der Grundlage von Größe und Richtung der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse durch Eingabe eines Stellsignals in eine Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungs dämpfers, und
d) Abfragen und Speichern mehrerer Spitzenwerte der abgelei teten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse über eine Zeit, Berechnen eines laufenden Durchschnittes der abgefrag ten und gespeicherten Spitzenwerte, und Festsetzen eines Steuerungsfaktors für das Stellsignal aus der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse, so daß die Einrichtung zum Ändern der Dämpfungskraftcharakteristik die Dämpfungskraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers ent sprechend dem eingegebenen Signal abändert, wobei der Steuerungsfaktor erhöht wird, wenn der berechnete laufende Durchschnitt sich verringert.