DE69018009T2 - Vorrichtung zur Fahrzeugaufhängung. - Google Patents

Vorrichtung zur Fahrzeugaufhängung.

Info

Publication number
DE69018009T2
DE69018009T2 DE1990618009 DE69018009T DE69018009T2 DE 69018009 T2 DE69018009 T2 DE 69018009T2 DE 1990618009 DE1990618009 DE 1990618009 DE 69018009 T DE69018009 T DE 69018009T DE 69018009 T2 DE69018009 T2 DE 69018009T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
speed
gain values
wheel
suspension
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1990618009
Other languages
English (en)
Other versions
DE69018009D1 (de
Inventor
Kamal Naif Majeed
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Motors Liquidation Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motors Liquidation Co filed Critical Motors Liquidation Co
Publication of DE69018009D1 publication Critical patent/DE69018009D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69018009T2 publication Critical patent/DE69018009T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/018Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/40Type of actuator
    • B60G2202/41Fluid actuator
    • B60G2202/413Hydraulic actuator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/40Type of actuator
    • B60G2202/42Electric actuator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/10Acceleration; Deceleration
    • B60G2400/102Acceleration; Deceleration vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/10Acceleration; Deceleration
    • B60G2400/106Acceleration; Deceleration longitudinal with regard to vehicle, e.g. braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/20Speed
    • B60G2400/204Vehicle speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/20Speed
    • B60G2400/206Body oscillation speed; Body vibration frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/25Stroke; Height; Displacement
    • B60G2400/252Stroke; Height; Displacement vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/40Steering conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/60Load
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/10Damping action or damper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/02Retarders, delaying means, dead zones, threshold values, cut-off frequency, timer interruption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/14Differentiating means, i.e. differential control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/16Integrating means, i.e. integral control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/18Automatic control means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/60Signal noise suppression; Electronic filtering means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/60Signal noise suppression; Electronic filtering means
    • B60G2600/604Signal noise suppression; Electronic filtering means low pass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/70Computer memory; Data storage, e.g. maps for adaptive control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/76Digital systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/01Attitude or posture control
    • B60G2800/014Pitch; Nose dive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugaufhängevorrichtung von zum Beispiel dem Typus, in welchem ein Betätiger in Echtzeit geregelt wird, um eine variable Kraft zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Rad auszuüben. Die Erfindung sieht zum Beispiel Echtzeitregelung von Fahrzeugaufhängungsabstimmung während des Fahrzeugbetriebs vor.
  • In aktiven oder halbaktiven geregelten Aufhängungen kann eine Betätigerkraft im Ansprechen auf Regelsignale geregelt werden, die als Linearkombination von einem oder mehreren Zustandsvariablen-Signalen hergeleitet werden, welche selbst aus erfaßten Fahrzeugvariablen hergeleitet werden. Derartige lineare Regelungen haben verstärkungen, die den relativen Beitrag von jeder Zustandsvariablen zu jeder Ausgangskraft bestimmen. Verschiedene Kombinationen oder Sätze von Verstärkungen können entwickelt werden, um Aufhängungsregelungen zu erzeugen, welche verschiedene Aufhängungsleistungsqualitäten betonen. Zum Beispiel könnte ein erster Satz von Verstärkungen die Isolation des Körpers, d.h. der Karosserie von der Straßenoberfläche betonen, um eine sanfte, komfortable Fahrt zu erzeugen. Ein zweiter Satz von Verstärkungen könnte Radregelung betonen, um außergewöhnliche Traktion auf unebenen Straßen vorzusehen. Noch ein anderer Satz von Verstärkungen könnte die Karosserieregelung betonen, um Karosseriehaltung während Fahrzeugwenden, Beschleunigungen und Abbremsen aufrechtzuerhalten. Die präzisen Werte der Verstärkungen differieren für jeden Satz und werden durch die Physik des Fahrzeugs in Hinsicht auf das gewünschte Fahrzeugaufhängeverhalten diktiert.
  • Es ist Fachleuten lange bekannt gewesen, daß diese wünschenswerten Fahr- und Handhabungsziele nicht in irgendeiner Aufhängung von fester Charakteristik simultan maximiert sind; und Konstrukteure sind daher gezwungen worden, Kompromiß-Aufhängesysteme zu erzeugen. Diese begrenzen das Maß, zu welchem irgendeines der Fahr- und Handhabungsqualitätsziele erreicht werden können.
  • Der Stand der Technik hat Dämpfersysteme gezeigt, welche auf das erfaßte Straßenprofil ansprechen, um die Dämpfer zwischen festen und weichen Einstellungen zu ändern. Diese Systeme verwenden Dämpfer, die variable Öffnungsglieder aufweisen, welche physikalisch zwischen verschiedenen Positionen bewegt werden müssen, und zwar mit Trägheit, Reibung und oft der Notwendigkeit, sich gegen einen hohen Fluiddruck zu bewegen, der die Verzögerungen bezüglich des Ansprechens vorsieht. Die Regler dieser Systeme wählen, wenn sie auf Straßeneingänge ansprechen, Dämpfereinstellungen auf der Grundlage von Straßenprofilen, die aus einem Mittel des Straßeneingangs über der Zeit erzeugt werden. Jene Systeme, welche schneller auf Stop- und Wendesignale ansprechen, um die Karosserielage aufrechtzuerhalten, sehen einen festen Regelalgorithmus vor. Der Bereich der Aufhängungsregelung derartiger Systeme ist im allgemeinen darauf begrenzt, zwischen einigen festen Dämpfereinstellungen zu schalten, welche für eine signifikante Zeit gehalten werden, bis ein neues Straßenprofil bestimmt werden kann.
  • JP-A-1/111,515 offenbart einen variablen Dämpfungskrafttypusaufhängeregler entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1, in welchem die Bewegung der Aufhängung und des Fahrzeugs als ein Ganzes nachgewiesen werden, um die Variationen bezüglich des Zustandes des Fahrzeuges vorherzusagen, um dadurch eine Zielregelkraft zu berechnen. Die Zielregelkraft wird verwendet, um optimale Rückkopplungsregelverstärkungen zum Regeln der Aufhängecharakteristiken auszuwählen.
  • Ein Regler zum Vorsehen automatischen variablen Dämpfens in einem Fahrzeug wurde der IEEE von dem Erfinder Kamal N Majeed in einem Artikel präsentiert, der "Dual Processor Automatic Controller" betitelt war, veröffentlicht in den Proceedings of the IEEE/Applications of Automotive Electronics, Dearborn, Michigan, am 19. Oktober 1988. Weitere Details dieses Reglers werden in der folgenden Beschreibung dargestellt.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf, eine verbesserte Fahrzeugaufhängevorrichtung zu schaffen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Aufhängevorrichtung geschaffen, die über den Stand der Technik durch die Merkmale in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
  • Einer Fahrzeugaufhängung können verschiedene Charakteristiken erteilt werden, indem verschiedene Sätze von Verstärkungswerten gewählt werden. Fahrzeugaufhängungsabstimmung kann durch den Regler Software-gesteuert sein, welcher zwischen den alternativen Sätzen von Verstärkungswerten schaltet.
  • Der Regler kann einen Satz von Isolationsverstärkungen verwenden, bis das Fahrzeug ein Straßenprofil antrifft, das die Reifenkontrolle herabsetzt, worauf der Regler zu Radverstärkungen geschaltet werden kann, um die Radregelung zu verbessern. Wenn die Straße wieder eben wird, kann der Regler zu den Isolationsverstärkungen zurückgeschaltet werden. Das System kann derartige Änderungen innerhalb einer Millisekundenregelschleife erfassen und anfordern und eine breite Vielzahl von Software-geregelten Aufhängungsabstimmungen oder Verhalten mit dem Gebrauch von aktiven Betätigern, kontinuierlich variablen Dämpfern oder An/Aus-Dämpfern erzeugen.
  • Der Aufhängungsbetätiger kann ein hydraulischer oder elektrischer Betätiger sein, der fähig ist, Leistung an der Aufhängung vorzusehen, wie in einem vollständig aktiven Aufhängungsregler verwendet. In alternativer Weise kann er ein variabler Dämpfer sein, der nur fähig ist, Leistung zu dissipieren, wie in einem halbaktiven Aufhängungsregler, in welchem Fall er Dämpfungsreglung entweder in einer kontinuierlichen oder einer diskreten Weise vorsehen kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unten nur beispielsweise mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • Figur 1 ein schematisches Diagramm eines Motorfahrzeuges ist, an dem ein Ausführungsbeispiel der Aufhängungsvorrichtung angebracht ist;
  • Figur 2 eine Querschnittsansicht eines variablen Dämpfers zum Gebrauch als ein Aufhängungsbetätiger in der Aufhängungsvorrichtung von Figur 1 ist;
  • Figur 3 ein typischer Satz von Kraft-/Geschwindigkeitskurven für den variablen Dämpfer von Figur 2 ist;
  • Figur 4 ein Blockdiagramm eines Reglers zum Gebrauchen der Aufhängungsvorrichtung von Figur 1 ist;
  • Figur 5 ein mathematisches Modell des Fahrzeugs von Figur 1 zeigt; und
  • Figuren 6 - 10 Flußdiagramme sind, die den Betrieb der Aufhängevorrichtung von Figur 1 veranschaulichen.
  • Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der Aufhängevorrichtung. Das Fahrzeug umfaßt eine Karosserie 10, welche als eine gefederte Masse gedacht werden kann, und vier Räder 11, welche zusammen mit etwas der Fahrzeugaufhängeeinheiten einen ungefederten Teil des Fahrzeugs bilden. Die Karosserie 10 ist im allgemeinen in der Gestalt rechteckig und auf jeder Ecke oder jedem Aufhängepunkt getragen, und zwar auf einem Rad 11 vermittels der Aufhängevorrichtung 12. Die Aufhängevorrichtung umfaßt für jeden Aufhängungspunkt eine gewichttragende Aufhängefeder, die parallel zu einem Aufhängebetätiger geschaltet ist. Jeder Betätiger ist angeordnet, um eine regelbare Kraft auf die Karosserie 10 und das Rad 11 an seinem jeweiligen Aufhängepunkt auszuüben, und zwar parallel zu der Feder.
  • Die Vorrichtung 12 ist einfach als ein Dämpfer gezeigt, obwohl es einzusehen ist, daß eine Feder wie eine Standardschraubenaufhängefeder parallel damit verbunden ist.
  • Die Aufhängevorrichtung 12 umfaßt weiter eine Achse zum drehbaren Tragen von Rad 11 und derartige andere Aufhängekomponenten, zum Beispiel Regelarme, wie sie in Aufhängesystemen verbreitet verwendet werden. Diese Komponenten werden hier nicht im Detail beschrieben.
  • An jedem Aufhängepunkt ist ein Aufhängepositionssensor 13 zwischen die Karosserie und die Räder geschaltet, um die relative vertikale Position zwischen ihnen zu messen und ist dazu angepaßt, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das für diese Messung für Eingabe an einen Regler 15 indikativ ist. Ein Positionssensor, der für einen derartigen Zweck geeignet ist, ist der als der LVDT- Sensor bekannte Sensor, der unter anderem von der Nartron Corporation of Reed City, Michigan erhältlich ist.
  • Der Signalausgang von jedem Sensor 13 kann differenziert werden, um ein Karosserie-/Rad-Vertikalgeschwindigkeitssignal zu erzeugen.
  • Ein Beschleunigungsmesser 16 ist auch an jedem Aufhängepunkt von Karosserie 10 positioniert, um ein vertikales Beschleunigungssignal bezüglich seines jeweiligen Aufhängepunktes zu erzeugen und ist in diesem Fall ein absolutes Beschleunigungssignal. Dieses wird in den Regler 15 eingegeben. Ein Beschleunigungsmesser, der für den Gebrauch in diesem System geeignet ist, wird von der First Inertia Corporation aus Hampshire, England, hergestellt. Dieser Beschleunigungsmesser ist von dem Typus, welcher ein absolutes Maß der Beschleunigung ergibt, und sollte wie derartige Beschleunigungsmesser mit Sorgfalt angebracht werden, um die Querachsenempfindlichkeit zu minimieren, welche das vertikale Beschleunigungssignal mit horizontaler Beschleunigungsinformation kontaminieren könnte. Die Integration des absoluten vertikalen Beschleunigungssignals durch den Regler 15 schafft ein vertikales Karosserieeckengeschwindigkeitssignal für jeden Aufhängepunkt. Aus der Differenz dieser Signale kann der Regler 15 die vertikale Radgeschwindigkeit berechnen.
  • Der Aufhängungsregler dieses Ausführungsbeispiels ist ein halbaktiver An/Aus-Regler, der einen diskreten variablen dämpfenden Betätiger des Typus verwendet, der als Dämpfer 20 gezeigt ist, detaillierter in Figur 2 gezeigt, und weist eine duale Kraft-/Geschwindigkeitskurve des Typus auf, der in Figur 3 gezeigt ist. Der Dämpfer 20 ist ein Standard-Fahrzeugstoßdämpfer oder eine Strebe, die durch den Zusatz eines Umgehungsdurchtrittes modifiziert ist, der dazu angepaßt ist, durch ein Umgehungsventil geöffnet oder geschlossen zu werden, welches zum Hochfrequenzbetrieb für Echtzeit-An/Aus- Dämpfungsregelung fähig ist. Bei offenem Umgehungsventil weist der Dämpfer eine niedrige Dämpfungskraftkurve wie Kurve 21 in Figur 3 auf; während bei geschlossenem Umgehungsventil der Dämpfer eine hohe Dämpfkraftkurve wie Kurve 22 von Figur 3 aufweist.
  • Wie in Figur 2 gesehen werden kann, umfaßt der variable Dämpfer 20 innere und äußere Reservoirröhren 25 und 26 respektive, die dazwischen ein Reservoir 27 festlegen. Ein zentraler Druckzylinder 28 ist axial innerhalb der inneren Reservoirröhre 25 angeordnet und legt damit einen ringförmigen Durchtritt 29 fest. Der Raum innerhalb des zentralen Druckzylinders 28 ist in obere und untere Kammern 30 bzw. 31 geteilt, die voneinander durch einen axial gleitfähigen Kolben 32 abgedichtet sind. Die obere Kammer 30 und der ringförmige Durchtritt 29 werden an ihren oberen Enden durch ein Druckverschlußglied 33 verschlossen, welches relativ unbeschränkte Kommunikation zwischen Kammer 30 und Durchtritt 29 durch eine Öffnung 35 vorsieht. Das Reservoir 27 ist an seinem oberen Ende durch ein Reservoirverschlußglied 36 und eine obere Endabdeckung 37 verschlossen.
  • Der Kolben 32 ist an dem unteren Ende eines hin- und hergehenden Kolbenstabes 38 angebracht, welcher sich aufwärts durch Öffnungen in Gliedern 33, 36 und Endabdeckungen 37 für die Anbringung an einem Aufhängepunkt in der für Stützen oder Streben normalen Weise erstreckt. Hochdruck- und Nacheildichtungen sind in Gliedern 33 bzw. 36 vorgesehen; und eine Dichtung niedrigeren Drucks ist in Endabdeckungen 37 um Kolbenstab 38 vorgesehen. Da es etwas Fluidlecken hinter die Hochdruck- und Nacheildichtungen geben wird, ist ein Rückführdurchtritt 39 durch Reservoirverschlußglied 36 zu Reservoir 27 vorgesehen.
  • Das untere Ende vom Dämpfer 20 umfaßt eine äußere Verschlußabdeckung 40, die starr an Reservoirröhren 25 und 26 und Druckzylinder 28 angebracht ist und in der normalen Weise mit einem Glied des ungefederten Teils des Fahrzeugs verbunden ist, spezifischer zu Regelungsarm 44, an welchem ein Rad 11 angebracht ist, und zwar vermittels einer Standardanbringung 41. Eine innere Verschlußabdeckung 42 schließt den Boden der unteren Kammer 31 und legt eine untere Reservoirkammer 43 zwischen den Verschlußabdeckungen 40 und 42 fest, welche mit Reservoir 27 verbunden ist.
  • Ein unteres Verschlußglied 45 schließt das untere Ende von Reservoir 27 und dem ringförmigen Durchtritt 29 und sieht weiter die Anbringung für eine elektrisch aktivierte Umgehungsventilvorrichtung 46 vor, welche im Ansprechen auf ein Signal aus Regler 15 die Kommunikation zwischen dem ringförmigen Durchtritt 29 und dem Reservoir 27 vermittels der unteren Reservoirkammer 43 regelt. Da Dämpfer 20 auf den Regler in Echtzeit ansprechen soll, um genauso Rad- wie Körperbewegungen zu regeln, muß Ventil 46 fähig sein, sich zwischen seinen geschlossenen und offenen Positionen mit einer Frequenz signifikant größer als die resonante Rad-(ungefederte Masse-)Vibrationsfrequenz zu bewegen, vorzugsweise zumindest zweimal der Vibrationsfrequenz und vorzugsweise höher. Zum Beispiel beträgt eine typische resonante Radvibrationsfrequenz 12 Hz. So sollte das Ventil von Dämpfer 20 zumindest bis zu 24 Hz und vorzugsweise bis zu 50 Hz ansprechen. Ein zum Gebrauch als Ventil 46 geeignetes Ventil ist ein Solenoidpatronenventil wie das Waterman Hydraulics (R) Serie 12, ein normalerweise geschlossenes Ventil mit einer Leistungsfähigkeit von 19 Litern pro Minute.
  • Kolben 32 enthält Standardstoßdämpfer-Kolbenventil- und Öffnungsvorrichtung 47 einschließlich einer oder mehrerer drosselnder Öffnungen, eines Rückschlagabblaseventils und eines Kompressionsrückschlagventils. Die innere Verschlußabdeckung 42 enthält eine Standardstoßdämpferbasisventilvorrichtung 48 einschließlich einer oder mehrerer drosselnder Öffnungen, eines Kompressionsabblasventils und eines Prellrückschlagventils. Diese Ventile und Öffnungen sehen Kompressions- und Aufpralldämpfungskraftcharakteristiken des in der Technik wohlbekannten Typus vor und sind insbesondere dazu angepaßt, die hohe Dämpfungskraftkurve 22 von Figur 3 zu erzeugen, wenn die Umgehungsventilvorrichtung 46 geschlossen ist, um so direkte Kommunikation zwischen dem ringförmigen Durchtritt 29 und dem Reservoir 27 zu verhindern.
  • Typischerweise veranlaßt, ausgefahren oder zurückgeprallt, die Aufwärtsbewegung von Kolben 32 den gedrosselten Fluß durch die Öffnung und bei hoher Geschwindigkeit Bewegung des Abblasventils von Kolben 32. Dieser Fluß ist der Abnahme des ringförmigen Volumens der oberen Kammer 30 gleich; und ein Fluidfluß, um auf das Volumen des verschobenen Kolbenstabes 38 zu kompensieren, wird in die untere Kammer 31 aus dem Reservoir 27 in einer relativ unbeschränkten Weise durch das Rückschlagventil der Basisventilvorrichtung 48 gezogen. So wird Fluid in die untere Kammer 31 aus sowohl der oberen Kammer 30 als auch dem Reservoir 27 fließen.
  • In ähnlicher Weise treibt bei der Kompression die Abwärtsbewegung von Kolben 32 Fluid aus der unteren Kammer 31 in einer relativ unbeschränkten Weise durch das Rückschlagventil der Kolbenventil- und Öffnungsvorrichtung 47. Der Fluidfluß umfaßt eine Komponente gleich dem Anstieg des ringförmigen Volumens der oberen Kammer 30 durch die Öffnungsvorrichtung 47 plus eine Komponente gleich dem Volumen des verschobenen Kolbenstabes 38 durch die Basisventilvorrichtung 48. Bei hoher Geschwindigkeit wird das Abblasventil der Basisventilvorrichtung 48 weg von dem Ventilsitz gegen die Wirkung seiner zugehörigen Feder gedrückt, um die Fluidflußrate zu erhöhen.
  • Bei offener Umgehungsventilvorrichtung 46 wird, um direkte Kommunikation zwischen dem ringförmigen Durchtritt 29 und Reservoir 27 zu erlauben, die Vorrichtung die niedrige Dämpfungskraftkurve 21 von Figur 3 erzeugen. In der Erweiterung findet das verschobene Fluid aus der oberen Kammer 30 einen vergleichsweise unbeschränkten Flußweg durch das offene Ventil von Vorrichtung 46 in Reservoir 27 hinein; und der volle Anstieg bezüglich des Volumens der unteren Kammer 31 fließt relativ unbeschränkt aus Reservoir 27 durch das Rückschlagventil der Basisventilanordnung 48 in die untere Kammer 31. In der Kompression findet ein Fluidfluß gleich der vollen Abnahme bezüglich des Volumens der unteren Kammer 31 einen relativ unbeschränkten Durchtritt durch das Rückschlagventil der Kolbenventil- und Öffnungsanordnung 47; und ein Fluß gleich dem Volumen des verschobenen Stabes 38 findet relativ unbeschränkten Durchtritt von der oberen Kammer 30 durch das offene Ventil von Vorrichtung 46 in Reservoir 27 hinein.
  • Die Hardwareanordnung von Regler 15 ist in schematischer und Blockdiagrammform in Figur 4 gezeigt. Die analogen Eingänge von Sensoren 13, 16 und 17 bis 19 werden in der Eingangsvorrichtung 60 verarbeitet, welche Sensorschnittstellenbeschaltung, Antirückfaltungsfilter d.h. Antialiasingfilter und jedwede zusätzliche analoge Signalverarbeitungsbeschaltung wie Beschaltung zum Differenzieren der relativen Positionssignale aus Sensoren 13, um relative Geschwindigkeitssignale zu bilden, umfassen. Die Integration der Karosserieeckbeschleunigungssignale aus Sensoren 16 kann auch durch diese Beschaltung durchgeführt werden, wird aber vorzugsweise in der Software innerhalb der digitalen Schaltung durchgeführt, die zu beschreiben ist.
  • Mit Bezug auf die Eingangssignale sollte es bemerkt werden, daß gefunden worden ist, daß der Regler zumindest in dem Fall eines An-/Aus-Dämpfungsbetätigers mit einer Schleifenfrequenz von 1 kHz gut arbeitet, was bedeutet, daß, um Rückfaltungsverzerrung zu vermeiden, die Eingangssignale durch einen Tiefpaßfilter gefiltert werden sollten, um irgendwelche signifikanten Eingangssignale bei Frequenzen oberhalb von 500 Hz zu vermeiden.
  • Insbesondere der Differentiator sollte mit Sorgfalt entworfen sein, da die Differenzierung ihrer Natur nach die hohen Frequenzen in dem Signal betont und gravierendes Filtern dazu neigt, Phasenverzögerungen einzuführen, welche das Systemansprechen verlangsamen können.
  • Die verarbeiteten und gefilterten Eingangssignale werden in das System durch einen Multiplexer 61 gelesen, welcher jedes Signal nacheinander an einen Abtast-und- Halteschaltkreis 62 und an einen Analog-Zu-Digital- (A/D-)Wandler 63 speist. Die Signale können durch diesen Teil der Vorrichtung pipelineartig verarbeitet werden, um das Dateneinlesen zu beschleunigen.
  • Der Ausgang des A/D-Wandlers 63 wird an einen Acht- Bit-Datenbus gespeist, welcher mit einem Mikroprozessor 64, RAM 65 und Ausgangspuffern 66 verbunden ist. Ein getrennter 16 Bit-Datenbus verbindet das Dualport-RAM 65 mit einem digitalen Signalprozessor 67.
  • Der Mikroprozessor 64, welcher zum Beispiel einer aus der 68HC11 Familie sein kann, die von der Motorola (R)-Corporation hergestellt wird, enthält die grundlegende Systembetriebssoftware und regelt die Datenhandhabung und die Entscheidungsdurchführungsaufgaben des Reglers. Der Signalprozessor 67, welcher ein TMS320C15 oder TMS320C17 Prozessor sein kann, der von der Texas Instruments (R) Corporation hergestellt wird, ist für mathematische Berechnungen wie Multiplikation optimiert, welche einen Vielzweckmikroprozessor 64 in großem Maß verlangsamen würden. Derartige Multiplikationen werden sowohl in der Lösung der Regelgleichungen als auch in einer digitalen Integrationsroutine verwendet.
  • Ausgangspuffer 66 bilden die Schnittstelle des Signalprozessors mit den vier Betätigern 12 und können weiter digitale Tiefpaßfilterung umfassen, um Ausgabe von Signalen bei Frequenzen, die höher als jene sind, auf welche die Betätiger 12 angepaßt sind, anzusprechen, zu verhindern. Für das gezeigte Ausführungsbeispiel müssen die Ausgangspuffer 66 nur digitale Puffer sein, da die Ausgangsregelsignale an die Betätiger Einzelbit-Digital- Signale sind, die hohes oder niedriges Dämpfen auswählen. In einem kontinuierlichen aktiven oder halbaktiven System wären geeignete Digital-zu-Analog-Wandler jedoch vor den Eingangspuffern 66 eingeschoben.
  • Eine vollständigere Beschreibung der Vorrichtung kann in dem Artikel "Dual Processor Automotive Controller" von Kamal N. Majeed gefunden werden, der in den Proceedings der IEEE/Applications of Automotive Electronics, Dearborn, Michigan, Okt. 19, 1988 veröffentlicht ist. Jedoch können Kostenersparnisse in einem massenerzeugten System durch den Austausch des Dualport-RAMs 65 gegen ein herkömmliches RAM und die Verwendung eines Software-gesteuerten Schnittstellenbusses zwischen dem Mikroprozessor und dem Signalprozessor 67 und einer seriellen Dreileitungsschnittstelle für Eingang und Ausgang erreicht werden.
  • Die Regelung, die durch Regler 15 implementiert wird, kann besser mit Bezug auf das in Figur 5 gezeigte Modell und die Flußdiagramme der Figuren 6 - 10 verstanden werden. Bezug nehmend auf Figur 5 ist eine Fahrzeugkarosserie oder gefederte Masse 10' mit einer Masse M ein idealisiertes Modell der Fahrzeugkarosserie 10, die in Figur 1 gezeigt ist. Die Bewegung des Körpers 10' wird mit Bezug auf einen Punkt 10h' und Achsen 10p' und 10r' festgelegt. Vertikale Bewegung des Punktes 10h' wird als Heben und Senken H dargestellt. Die Rotationsbewegung der Karosserie 10' um Achse 10r', welche durch Punkt 10h' führt und von vorne nach hinten mit Bezug auf Karosserie 10' ausgerichtet ist, wird als Rollen R dargestellt. Die Drehbewegung von Karosserie 10' um Achse 10p', welche durch Punkt 10h' führt und von der rechten Seite zur linken Seite mit Bezug auf Karosserie 10' ausgerichtet ist, und zwar senkrecht zur Achse 10r', wird als Neigen P dargestellt.
  • An jeder Ecke von Karosserie 10' weist eine im wesentlichen ungefederte Masse 11i' (i = 1, 2, 3, 4), welche ein idealisiertes Modell von Rad 11 von Figur 1 (in Kombination mit den anderen Elementen, die zu der ungefederten Masse beitragen) ist, eine Masse mi auf. Jede ungefederte Masse 11i' ruht auf der Erde und hat eine Federkonstante kti, die die Reifenfederkraft darstellt. Sie ist auch mit ihrem jeweiligen Aufhängepunkt auf der Karosserie 10' mit einer Federkonstante ksi verbunden, die die Aufhängungsfederkraft repräsentiert, wobei eine Dämpfungskonstante csi den Aufhängungsdämpfer repräsentiert und eine externe Betätigungskraft Ui die Kraft repräsentiert, die durch die Aufhängevorrichtung 12 angelegt wird.
  • Die Position von jeder ungefederten Masse 11i' mit Bezug auf ein Intertialbezugssystem wird als xi bezeichnet, während die Position des jeweiligen Aufhängungspunktes von Karosserie 10' mit Bezug auf das gleiche Bezugssystem als yi repräsentiert wird. Figur 5 zeigt auch die Position ri der Straße bei jeder ungefederten Masse 11i' mit Bezug auf das gleiche Inertialbezugssystem.
  • Die effektive Länge L&sub2; von Karosserie 10 ist der Abstand parallel zur Achse 10r' zwischen den tragenden Punkten der vorderen und hinteren ungefederten Massen auf der gleichen Seite von Karosserie 10. In ähnlicher Weise ist die effektive Breite L&sub1; der Karosserie 10 der Abstand parallel zur Achse 10p' zwischen tragenden Punkten von entsprechenden linken und rechten ungefederten Massen.
  • Ein Fahrzeugmodell, das dazu ausgewählt ist, sieben Freiheitsgrade aufzuweisen, erfordert 14 Zustände, welche hier als sechs Körperzustände beschrieben sind, einschließlich der Hebe- und Senk-, Roll- und Neigeposition und -geschwindigkeiten (H, R, P, H', R', P') und für jeden Aufhängepunkt, Radposition und Geschwindigkeit (xi, x'i) Der Regler verwendet jedoch nicht alle 14 Zustände. Statt dessen verwendet er hauptsächlich die Geschwindigkeiten als Rückkopplungsvariablen und in dem halbaktiven Fall nur die Geschwindigkeiten.
  • Auf der Grundlage davon kann die Kraft auf jedem Rad (i = 1, 2, 3, 4) in dem Fall einer vollständig aktiven Aufhängung gegeben werden als
  • Fi = GdiDi + Gwix'i + GhiH' + GriR' + GpiP' (1)
  • wobei Di die Aufhängungsverschiebung (yi - xi) ist, x'i die Radgeschwindigkeit ist, H' die Hebe- und Senkgeschwindigkeit ist, R' die Rollgeschwindigkeit ist, P' die Neigegeschwindigkeit ist und Gdi, Gwi, Ghi, Gri und Gpi die Verstärkungen für den Beitrag der jeweiligen Zustandsvariablen zur Kraft Fi sind.
  • Für halbaktive Aufhängungsregelung mit Betätigern, die nur eine dämpfende Kraft vorsehen, kann der erste Term von Gleichung (1) eliminiert werden, da er einem dominanten Teil der aktiven Leistung, die erforderlich ist, entspricht. Die Kraft auf jedem Rad in dem Fall der halbaktiven Regelung kann gegeben werden als:
  • Fi = Gwix'i + GhiH' + GriR' + GpiP' (2)
  • Der Regler kombiniert so eine lokale Zustandsvariable, die für die Radgeschwindigkeit indikativ ist, mit zentralisierten Zustandsvariablen, die für Karosseriegeschwindigkeiten in den relevantesten drei Moden von Heben und Senken, Rollen und Neigen indikativ sind, und nur in dem Fall einer vollständig aktiven Aufhängungsregelung einer Zustandsvariablen, die für die Aufhängungsverschiebung indikativ ist, welche hilft, die resonante Schwingungsfrequenz der Aufhängevorrichtung zu regeln (insbesondere, um zu erlauben, die Karosseriemodusfrequenz von 1 Hz nach ungefähr 0,3 Hz zu erniedrigen). Mit einer derartigen Regelung ist die gewünschte Kraft zwischen der Karosserie und jedem Rad im wesentlichen von den Geschwindigkeiten der anderen Räder unabhängig und sieht lokale Regelung von Radspringen oder Vibration vor. Zusätzlich werden die Beiträge der Karosseriegeschwindigkeiten in Hebe- und Senk-, Roll- und Neigemoden getrennt, um die präzise Abstimmung der Aufhängung für die Karosserie genauso wie der Radbewegung zu unterstützen.
  • Eine andere Version der Regelgleichung für eine halbaktive Aufhängung kann in der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:
  • Fi = Gwix'i + Summe[GyiY'i] (3)
  • wobei der erste Term dem Radgeschwindigkeitsterm in Gleichung (2) identisch ist, aber die Hebe- und Senk-, Roll- und Neigegeschwindigkeitsterme durch eine Linearkombination von Karosserieeckgeschwindigkeiten y'i ersetzt worden sind, wobei Verstärkungen Gyi verwendet werden.
  • Für eine absolut starre Fahrzeugkarosserie wären drei der vier Karosserieeckgeschwindigkeiten hinreichend, um ein Äquivalent für Roll-, Neige- und Senk- und Hebegeschwindigkeiten vorzusehen. Jedoch wird, weil keine Fahrzeugkarosserie absolut starr ist, eine größere Akkuranz erhalten werden, indem alle vier Karosserieeckgeschwindigkeiten verwendet werden. Zusätzlich wäre es möglich, nur zwei diagonale Karosserieeckgeschwindigkeiten in einem Regelsystem mit einer zusätzlichen Verringerung bezüglich der Akkuranz zu verwenden.
  • Es wird in einem späteren Punkt in dieser Beschreibung gesehen werden, daß die Hebe- und Senk-, Roll- und Neigegeschwindigkeiten mathematisch aus den Karosserieeckgeschwindigkeiten berechnet werden können; jedoch eliminiert die Verwendung der Gleichungen 1, 2, 3 den Bedarf nach einer derartigen mathematischen Berechnung, wodurch Computer-Berechnungszeit und Hardware eingespart wird.
  • Für den halbaktiven Regler hat die Verwendung der Geschwindigkeitsrückkopplung nur zur Folge, daß die Nachfrageleistung aufgrund der einbezogenen Zeiger- das Phasor-Beziehungen weitgehend (90 % der Zeit) dissipativ ist. Der Regler ist so auf natürliche Weise für die halbaktive Aufhängungsregelung wie jene dieses Ausführungsbeispiels gut geeignet.
  • Bezug nehmend auf Figur 8, sieht die Hauptregelsequenz das Lesen der Eingänge (70) vor, gefolgt von der Herleitung der Zustandsvariablen (71). Die Zustandsvariablen x'i, H', R' und P' werden dann aus den erfaßten Eingängen wie folgt hergeleitet.
  • Das Eingangssignal aus dem Beschleunigungssensor 16 bei einem speziellen Aufhängungspunkt des Fahrzeuges wird integriert, um die vertikale Karosserieeckgeschwindigkeit y'i vorzusehen. Das Eingangssignal aus dem relativen Aufhängungsverschiebungssensor 13 an dem Aufhängungspunkt wird differenziert, um die relative Karosserie-/Rad-Vertikalgeschwindigkeit y'i - x'i vorzusehen. Die Differenz zwischen der vertikalen Karosserieeckgeschwindigkeit y'i und der relativen Karosserie-/Radgeschwindigkeit y'i - x'i ergibt die vertikale Radgeschwindigkeit x'i an diesem Aufhängungspunkt.
  • Es sollte bemerkt werden, daß sowohl die vertikale Karosserieeckgeschwindigkeit y'i als auch die vertikale Radgeschwindigkeit x'i absolute Geschwindigkeiten sind, die auf ein Intertialbezugssystem und nicht auf die Straße bezogen sind.
  • Die Hebe- und Senk-, Roll- und Neigegeschwindigkeiten H', R' und P' werden aus den vertikalen Karosserieeckgeschwindigkeiten y'i an den vier Aufhängungspunkten gemäß den folgenden Gleichungen hergeleitet, worin alle Variablen Geschwindigkeiten darstellen:
  • H' = (1/4)y'&sub1; + (1/4)y'&sub2; + (1/4)y'&sub3; + (1/4)y'&sub4; (4)
  • R' = -(1/2)L&sub1;y'&sub1; - (1/2)L&sub1;y'&sub2; + (1/2)L&sub1;y'&sub3; +(1/2)L&sub1;y'&sub4; (5)
  • P' = -(1/2)L&sub2;y'&sub1; + (1/2)L&sub2;y'&sub2; + (1/2)L&sub2;y'&sub3; - (1/2)L&sub2;y'&sub4; (6)
  • Mit dem Flußdiagramm von Figur 8 fortfahrend, wählt die Schleife als nächstes die Systemverstärkungen. Da keine Fahrzeugaufhängung simultan alle Aspekte des Fahrzeugfahrens und der Fahrzeughandhabung maximieren kann, werden die Verstärkungen Gwi, Ghi, Gri und Gpi herkömmlicherweise während der Systementwicklung für ein spezielles gewünschtes Aufhängungsverhalten berechnet. Zum Beispiel kann ein Satz von Verstärkungen für ein spezielles Fahrzeug die Radsteuerung für maximale Reifentraktion auf unebenen Straßenoberflächen betonen; wohingegen ein verschiedener Satz von Verstärkungen die Karosseriebewegungs- und Lagesteuerung während des Fahrzeugwendens oder Bremsens betonen kann. Noch eine andere Möglichkeit ist ein Satz von Verstärkungen, welche eine sehr weiche, komfortable Fahrt erzeugen, wenn die Straßenoberfläche vergleichsweise eben ist, mit Straßeneingang nur kleiner Amplitude und hoher Frequenz an die Aufhängung.
  • Ein einfaches Beispiel derartigen Verstärkungsschaltens ist in dem Flußdiagramm von Figur 6 gezeigt. In diesem Beispiel werden zwei Sätze von Verstärkungen permanent im Systemspeicher abgelegt: (1) ein Satz von Isolationsverstärkungen, die dafür bekannt sind, eine sanfte Fahrt für maximalen Komfort zu erzeugen; und (2) ein Satz von Radverstärkungen, die dafür bekannt sind, maximale Radspringsteuerung für Traktion auf Waschbrett- oder anderen unebenen Straßenoberflächen zu erzeugen, welche das Rad bei seiner Resonanzvibrationsfrequenz erregen.
  • Das Flußdiagramm von Figur 6 zeigt VERSTÄRKUNGSSCHALTER 1 (Elemente 100 - 105), welcher einen Teil des Steuerprogramms darstellt, der bestimmt, welcher Satz von Verstärkungen in der Berechnung gewünschter Radkräfte verwendet werden wird. VERSTÄRKUNGSSCHALTER1 wählt Isolationsverstärkungen außer, wenn eine Radgeschwindigkeit hinreichend groß wird, um den Bedarf nach Radverstärkungen anzudeuten, um so die Radbewegung zu steuern. Spezifischer beginnt VERSTÄRKUNGSSCHALTER1, indem ein Vorgabesatz von Isolationsverstärkungen (100) angenommen wird. Wenn die Radzeitsteuerung nicht läuft (101) und die Geschwindigkeiten x'i aller Räder innerhalb eines äußeren Radschaltbandes OWS (102) liegen, werden die Vorgabeisolationsverstärkungen als die gewählten Verstärkungen behalten. Wenn die Radzeitsteuerung nicht läuft (101), aber die Geschwindigkeit von irgendeinem Rad außerhalb des äußeren Radschaltbandes OWS (102) liegt, wird die Radzeitsteuerung zurückgesetzt (103) und der Satz von Radverstärkungen wird anstelle der Isolationsverstärkungen gewählt (104).
  • VERSTÄRKUNGSSCHALTER1 verwendet eine Radzeitsteuerung, um den Gebrauch der gewählten Radverstärkungen für eine vorbestimmte minimale Zeit zu befehlen und, während jedem sukzessiven Zyklus des Steuerprogramms, anzudeuten, ob derartige Radverstärkungen in Gebrauch gewesen sind. Die notwendige Zeitsteuerung kann erzeugt werden, indem ein Zähler dekrementiert wird, welcher ein Register wie ein RAM-Speicherort sein kann, welcher mit einer Zahl, wie 4, geladen worden ist, um das erforderte Intervall vorzusehen.
  • Das System sieht Hysterese vor, so daß, wenn eine Radgeschwindigkeit einmal außerhalb des äußeren Radschaltbandes OWS tritt, alle Radgeschwindigkeiten innerhalb eines inneren Radschaltbandes IWS fallen müssen, bevor die Steuerung zu den Isolationsverstärkungen zurückschaltet. Zusätzlich gibt es eine Zeitverzögerung, bevor die Steuerung zu den Isolationsverstärkungen zurückschaltet, selbst nachdem alle Radgeschwindigkeiten sich ändern, um in das innere Radschaltband IWS zu fallen. So wird, wenn die Radzeitsteuerung läuft (101) und irgendeine Radgeschwindigkeit außerhalb des inneren Radschaltbandes (105) liegt, die Radzeitsteuerung zurückgesetzt (103) und die Radverstärkungen werden gewählt. Wenn die Radzeitsteuerung läuft (101), aber alle Radgeschwindigkeiten innerhalb des inneren Radschaltbandes (105) liegen, werden die Radverstärkungen gewählt (104), aber die Zeitsteuerung wird nicht zurückgesetzt und ihr wird so erlaubt, dekrementiert zu werden. Daher werden, wenn alle Radgeschwindigkeiten in das innere Radschaltband IWS treten, die Radverstärkungen noch für die Radzeitsteuerungsperiode verwendet werden, bevor die Steuerung zu den Isolationsverstärkungen zurückschaltet.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel mit einem anspruchsvolleren Verfahren ist in Figur 7 gezeigt, in welcher ein Satz von Karosserieverstärkungen hinzugefügt ist, um maximale Karosserielageregelung vorzusehen, wenn große Karosseriegeschwindigkeiten nachgewiesen werden. Flußdiagramm VERSTÄRKUNGSSCHALTER2 (Elemente 110 - 125) von Figur 7 beginnt, indem ein Vorgabesatz von Isolationsverstärkungen angenommen wird (110). Die Regelung bestimmt dann, ob eine Karosseriezeitsteuerung des Typus, der im Schritt 101 von Figur 6 verwendet wird, läuft (111), um zu überprüfen, ob der Satz von Karosserieverstärkungen schon in Benutzung ist. Wenn die Karosseriezeitsteuerung nicht läuft, werden die Hebe- und Senk-, Roll- und Neigegeschwindigkeiten mit äußeren Hebe- und Senk- (112), Roll- (113) bzw. Neige-(114)- Schaltbandwerten verglichen. Wenn sie alle innerhalb dieser äußeren Schaltbänder liegen, bestimmt die Regelung dann, ob die Radzeitsteuerung läuft (115). Falls nicht, bestimmt die Regelung, ob eine Radgeschwindigkeit außerhalb eines äußeren Radschaltbandes (116) liegt, wie in dem Beispiel von Figur 6. Wenn alle Radgeschwindigkeiten innerhalb des äußeren Radschaltbandes liegen, wird dieser Teil der Schleife verlassen, wobei die Isolationsverstärkungen gewählt sind.
  • Wenn irgendwelche der Hebe- und Senk-, Roll- oder Neigegeschwindigkeiten außerhalb ihrer jeweiligen äußeren Schaltbandwerte (112, 113, 114) liegen, wird die Karosseriezeitsteuerung zurückgesetzt (117) und die Karosserieverstärkungen werden gewählt (118). Dann wird, wenn die Radzeitsteuerung nicht läuft (115) und die Radgeschwindigkeit innerhalb ihrer äußeren Schaltbandwerte (116) liegt, dieser Teil der Regelschleife verlassen, wobei der Karosseriesatz von Verstärkungen gewählt ist. Wenn die Karosseriezeitsteuerung läuft (111) und eine oder mehrere der Hebe- und Senk-, Roll- oder Neigegeschwindigkeiten außerhalb ihrer jeweiligen inneren Hebe- und Senk-, Roll- oder Neige-Schaltbänder liegen, wird die Karosseriezeitsteuerung zurückgesetzt (117) und die Karosserieverstärkungen werden gewählt (118). Wenn die Karosseriezeitsteuerung läuft (111), aber keine der Hebe- und Senk-, Roll- oder Neige-Geschwindigkeiten außerhalb ihres jeweiligen inneren Schaltbandes (120, 121, 122) liegt, werden die Karosserieverstärkungen gewählt (118), ohne die Karosseriezeitsteuerung dekrmentiert.
  • Jedoch werden, unabhängig davon, ob Karosserie- oder Isolationsverstärkungen wie oben beschrieben gewählt worden sind, wenn die Radzeitsteuerung läuft (115) oder irgendeine Radgeschwindigkeit außerhalb des äußeren Radschaltbandes OWS liegt (116), die Radverstärkungen über die Karosserie- oder Isolationsverstärkungen in einer Weise ähnlich zu jener, die in dem Beispiel von Figur 6 beschrieben worden ist, gewählt. Wenn die Radzeitsteuerung nicht läuft (115), aber eine Radgeschwindigkeit außerhalb des äußeren Radschaltbandes OWS (116) liegt, oder wenn die Radzeitsteuerung läuft (115) und irgendeine Radgeschwindigkeit das innere Radschaltband IWS (123) überschreitet, wird die Radzeitsteuerung zurückgesetzt (124) und die Radverstärkungen werden gewählt (125). Wenn die Radzeitsteuerung läuft (115), aber keine Radgeschwindigkeit das innere Radschaltband IWS (123) überschreitet, werden die Radverstärkungen ohne Zurücksetzen der Radzeitsteuerung gewählt, was der Radzeitsteuerung erlaubt, dekrementiert zu werden.
  • In dem Beispiel von Figur 7 werden die Karosserie- und Radzeitsteuerungen unabhängig voneinander, aber in einer einander ähnlichen Weise betrieben. Radverstärkungen nehmen, wenn sie gewählt sind, immer die höchste Priorität ein; und Karosserieverstärkungen, die in der Abwesenheit von Radverstärkungen gewählt sind, nehmen Priorität über Isolationsverstärkungen ein.
  • Wieder auf Figur 8 Bezug nehmend kann, wenn einmal die Verstärkungen gewählt sind (71) und die Zustandsvariablen aus den Eingangssensorsignalen (72) berechnet sind, die gewünschte Kraft Fi bei jedem Aufhängepunkt des Fahrzeuges durch den Gebrauch der Regelgleichungen, die vorhingehend beschrieben worden sind, berechnet werden (73). Als nächstes bestimmt das Programm die Betätigerbefehle aus den gewünschten Kräften Fi (74) und gibt die Betätigerbefehle an die Betätiger aus. In dem Fall einer vollständig aktiven Aufhängung, worin ein Betätiger in der Lage ist, Leistung an der Aufhängung vorzusehen, kann der Betätigerbefehl veranlassen, daß die gewünschte Kraft selbst an das Rad an dem jeweiligen Aufhängungspunkt angelegt wird.
  • Jedoch kann eine Dämpfungsregelung nur eine Dämpfung oder Energie-dissipierende Kraft anlegen; und das System muß daher spezifizieren, was zu tun ist, wenn die gewünschte Kraft aktiv ist: das heißt, es fordert Leistungseingang an die Aufhängevorrichtung, welche ein Dämpfer nicht vorsehen kann.
  • Das Verfahren für eine kontinuierliche halbaktive (nur dämpfende) Regelung ist in dem Flußdiagramm von Figur 9 gezeigt. Um zu bestimmen, ob die gewünschte Kraft in einer dissipativen oder aktiven Weise angelegt wird, überprüft die Regelung das Vorzeichen der angeforderten Leistung, wie durch das Vorzeichen des Produktes der gewünschten Kraft Fd und der relativen Karosserie-/Radgeschwindigkeit y'i-x'i bestimmt. Es ist nicht notwendig, irgendeine numerische Multiplikation durchzuführen: die Regelung muß nur die Vorzeichen vergleichen (80, 81). Wenn die Vorzeichen dieselben sind, soll die angeforderte Leistung dissipativ sein und kann durch einen Dämpfer angelegt sein. So wird die gewünschte Kraft gewählt (82) und der Betätigerbefehl dementsprechend erzeugt. Wenn die Vorzeichen einander entgegengesetzt sind, ist die Leistung jedoch aktiv und kann nicht durch einen Dämpfer geliefert werden. Daher gibt für einen kontinuierlichen variablen Dämpfungsbetätiger die Regelung einen Betätigerbefehl an den Betätiger aus, der die minimale Dämpfungskraft spezifiziert (83). Die minimale Dämpfungskraft wird möglicherweise nicht Null sein, da der Betätiger selbst dann etwas Beschränkung für Fluidfluß vorsieht, wenn sein Dämpfungsauswahlventil 46 vollständig offen ist.
  • Die minimale Dämpfungskraft kann sogar zu einem höheren Nicht-Null-Wert aus anderen Gründen eingestellt werden, wie Systemstabilität oder Glätte des Betriebes. Dieses Verfahren wird von Dean Karnopp in "Active Damping in Road Vehicle Suspension Systems", Vehicle System Dynamics, 12 (1983), Seiten 293 - 316, genauso wie in seinem früheren US-Patent Nr. 3 807 678 an Karnopp et al beschrieben, das am 30. April 1974 ausgegeben wurde.
  • Eine An-/Aus-Dämpfungsregelung verwendet einen Betätiger wie einen Betätiger 20, der ein Dämpfungsregelventil 42 mit zwei Positionen aufweist: eine erste, die eine minimale Dämpfungskraft erzeugt, und eine zweite, die eine maximale Dämpfungskraft erzeugt. In einem derartigen System fordert aktive Energie die minimale Dämpfungskraft an, wie in dem kontinuierlichen Dämpfungskraftsystem. Jedoch kann für eine dissipative Kraft entweder die minimale oder maximale Dämpfungskraft ausgewählt werden, abhängig davon, welche der gewünschten Dämpfungskraft Fi am nächsten liegt. Aus diesem Grund kann eine Schwellkurve zwischen den minimalen und maximalen Kraftkurven festgelegt sein; und die gewünschte Kraft Fi wird mit dieser dazwischenliegenden Kraft verglichen. Wenn sie größer (hinsichtlich des absoluten Wertes) als die Schwelle ist, wird die maximale Kraft gewählt; falls nicht, wird die minimale Kraftkurve gewählt. So beginnt, wie in dem Flußdiagramm von Figur 10 gezeigt, die Bestimmung der Ausgangskraft für ein derartiges System wie in dem Fall kontinuierlicher Dämpfung von Figur 9, indem zuerst das Vorzeichen der Nachfrageleistung (90) hergeleitet wird, und dann aus diesem Vorzeichen bestimmt wird, ob die Nachfrageleistung dissipativ oder aktiv ist (91). Wenn sie aktiv ist, wird die minimale Kraft gewählt (92); aber, wenn sie dissipativ ist, wird die gewünschte Kraft mit einer Schwelle verglichen (93), die im Speicher abgelegt ist.
  • Diese Schwelle, die durch Kurve 23 in Figur 3 dargestellt ist, kann als eine Reihe von Punkten (zum Beispiel neun) in einem Speicher abgelegt sein. Für eine gegebene gewünschte Kraft und relative Karosserie-/Radgeschwindigkeit y'i - x'i wird der tatsächliche Schwellwert durch Interpolation zwischen den nächsten zwei der abgelegten Punkte berechnet. Wenn die gewünschte Kraft die Schwelle überschreitet, wird die maximale Dämpfung für den Betätigerbefehl ausgewählt; jedoch wird, wenn sie die Schwelle nicht überschreiten, minimale Dämpfung ausgewählt.
  • So ist die Dämpfungskraft, die verwendet wird, wenn die Leistung dissipativ ist, nicht auf die maximale Dämpfungskraft beschränkt, sondern wird dazu gewählt, die am besten geeignete der maximalen und minimalen Dämpfungskräfte zu sein, abhängig von der gewünschten Kraft. Dies neigt dazu, Rauhigkeit des Fahrens insbesondere auf relativ guten Straßen zu verringern, wo Aufhängungskräfte und -beschleunigungen relativ klein sind und für die meiste Zeit eine gewünschte Aufhängungskraft erzeugen, die niedriger als die Schwelle ist. Zusätzlich erlaubt die Schwelle ein zusätzliches Freiheitsmaß bezüglich der Aufhängungsabstimmung, da sie die Einstellung der Durchschnittsdämpfung ermöglicht, indem die Schwelle in der Software geändert wird, ohne das maximale Dämpfungsniveau zu ändern, welches durch die Öffnungen und Ventile des Dämpfers bestimmt ist.
  • Mit Bezug auf die Beispiele der Figuren 6 und 7 können einsichtigerweise andere detaillierte Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Prioritäten innerhalb der allgemeinen Form des Verstärkungsschaltverfahrens und der Vorrichtung, die gezeigt sind, in Erwägung gezogen werden. Zusätzlich können andere erfaßte oder hergeleitete Rad- oder Karosserieeingaben, wie vertikale Karosserieeckgeschwindigkeiten oder Hebe- und Senk-, Roll-, Neige- oder vertikale Eckbeschleunigungen als entscheidungstreffende Eingaben statt der Rad- oder der Karosseriegeschwindigkeiten wie gezeigt verwendet werden.
  • Zusätzliche Signale, welche optionell erzeugt werden können, sind ein Fahrzeugverzögerungs- oder Bremssignal durch Bremssensor 17, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aus Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 und ein Fahrzeuglenksignal aus Fahrzeuglenksensor 19. Diese letzteren Signale werden in dem Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Aufhängungsregelung nicht verwendet, und so werden sie nicht detailliert beschrieben werden. Jedoch sind viele Beispiele derartiger Sensoren und ihre Verwendungen für die Aufhängungsregelung in der Technik bekannt und ihre Anwendung in einem Aufhängungsregelsystem des beschriebenen Typus wird einem Fachmann ersichtlich sein.
  • In der Praxis ist es gefunden worden, daß das oben beschriebene System exzellente Regelung der Aufhängungsbewegung vorsieht, ohne die Phasenverzögerungs- und Inakkuranzprobleme eines Kalman-Filters oder Luenberger-Beobachters einzuführen, um nicht gemessene Zustände abzuschätzen. Zusätzlich hat der verringerte Bedarf nach Verarbeitungsdurchgang aufgrund der Abwesenheit derartiger Filter oder Beobachter schnellere Verarbeitungszeiten und verringerte Kosten bezüglich der Prozessor-Hardware zur Folge
  • Die Regelung kann ein großes Ausmaß an Flexibilität im Maßanpassen des "besten" Aufhängungsverfahrens für den Anklang bei einem speziellen Fahrzeugbetätiger erlauben. Jedoch ist, da das Aufhängungsverhalten vollständig software-definierbar ist, einer der Vorteile dieses Systems die Einfachheit, mit welcher die Aufhängungsleistungsfähigkeit in Echtzeit bloß durch den Austausch von einem Satz von Verstärkungen gegen einen anderen in den Steuergleichungen modifiziert werden kann.

Claims (6)

1. Aufhängungsvorrichtung zum Gebrauch in einem Motorfahrzeug mit einer Karosserie (10), die auf jedem einer Vielzahl von Aufhängungspunkten auf einem Träger (11) getragen ist, wobei die Vorrichtung aufweist eine Vielzahl von Betätigern (12), von denen jeder dazu angepaßt ist, eine variable, im wesentlichen vertikale Kraft zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und einem respektiven Träger (11) im Ansprechen auf ein Regelsignal auszuüben; einen Regler (15), der dazu angepaßt ist, ein Regelsignal für die Betätiger (12) aus einer Linearkombination von Fahrzeugzustandsvariablen zu erhalten, die aus erfaßten Fahrzeugvariablen erhalten sind und eine vertikale Trägergeschwindigkeit (x'i) eines respektiven Rades und eine oder mehrere auf die Karosserie bezogene Variable umfassen, wobei der Beitrag von jeder Zustandvariablen zu dem Regelsignal durch einen respektiven Verstärkungswert bestimmt ist, der dazugehört; einen Speicher, der eine Vielzahl von alternativen Sätzen von Verstärkungswerten enthält; wobei der Regler ein Mittel umfaßt, das auf zumindest eine der erfaßten Fahrzeugvariablen anspricht, um zwischen den alternativen Sätzen von Verstärkungswerten auszuwählen, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Trägergeschwindigkeit (x'i) eine absolute Geschwindigkeit ist, jeder der alternativen Sätze von Verstärkungswerten ein vollständiger Satz von Verstärkungswerten für die Linearkombination ist, welcher eine separate vordefinierte individuelle Aufhängungsleistung erzeugt, die Straßenisolation, Fahrzeugkarosserieregelung oder Fahrzeugradregelung betont, und die Auswahl zwischen den alternativen Sätzen von Verstärkungswerten auf einem oder mehreren der vertikalen Trägergeschwindigkeit (x'i) für das jeweilige Rad, der Karosserie-Hebe- und Senkgeschwindigkeit (H'), der Karosserie-Rollgeschwindigkeit (R') und/oder der Karosserie-Neigegeschwindigkeit (P') basiert.
2. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Speicher (64, 65) einen Satz von Isolationsverstärkungswerten enthält, die zum Minimieren der Fahrzeugkarosseriebewegungen für eine komfortable Fahrqualität geeignet sind, und einen Satz von Trägerverstärkungswerten, die zum Minimieren der vertikalen Trägerbewegung geeignet sind; und die Regelung ein Mittel umfaßt, das auf die vertikale Trägergeschwindigkeit anspricht, um den Satz von Trägerverstärkungswerten auszuwählen, wenn die vertikale Trägergeschwindigkeit einen Trägergeschwindigkeitsreferenzwert überschreitet, und um den Satz von Isolationsverstärkungswerten auszuwählen, wenn die Trägergeschwindigkeit kleiner als der Trägergeschwindigkeitsreferenzwert ist.
3. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Speicher (64, 65) einen Satz von Karosserieverstärkungswerten enthält, die zum Aufrechterhalten der Karosserielage geeignet sind, und einen Satz von Trägerverstärkungswerten, die zum Minimieren der vertikalen Trägerbewegung geeignet sind, und die Regelung ein Mittel umfaßt, das auf die vertikale Trägergeschwindigkeit anspricht, um den Satz von Trägerverstärkungswerten auszuwählen, wenn die vertikale Trägergeschwindigkeit einen Trägergeschwindigkeitsreferenzwert überschreitet, und den Satz von Karosserieverstärkungswerten auszuwählen, wenn die Radgeschwindigkeit niedriger als der Trägergeschwindigkeitsreferenzwert ist.
4. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 3, worin der Speicher (64, 65) einen Satz von Isolationsverstärkungswerten enthält, die für die Fahrzeugkarosseriebewegung für eine komfortable Fahrqualität geeignet sind, und die Regelung ein Mittel umfaßt, das auf die Karosseriegeschwindigkeit anspricht, um den Satz von Isolationsverstärkungswerten auszuwählen, wenn die Karosseriegeschwindigkeit niedriger als eine Referenzkarosseriegeschwindigkeit ist und die Trägergeschwindigkeit niedriger als die Bezugsträgergeschwindigkeit ist.
5. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Regler dazu angepaßt ist, einen ersten Satz von Verstärkungswerten auszuwählen, der zum Regeln einer erfaßten Fahrzeugvariable geeignet ist, wenn eine der erfaßten Fahrzeugvariablen einen ersten vorbestimmten Referenzwert überschreitet, und einen zweiten Satz von Verstärkungswerten auszuwählen, wenn eine erfaßte Fahrzeugvariable niedriger als ein zweiter vorbestimmter Referenzwert unterhalb des ersten vorbestimmten Referenzwertes ist.
6. Aufhängungsvorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin jeder Träger ein im wesentlichen ungefedertes Rad ist.
DE1990618009 1989-11-02 1990-10-19 Vorrichtung zur Fahrzeugaufhängung. Expired - Lifetime DE69018009T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US43085989A 1989-11-02 1989-11-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69018009D1 DE69018009D1 (de) 1995-04-27
DE69018009T2 true DE69018009T2 (de) 1995-07-20

Family

ID=23709366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1990618009 Expired - Lifetime DE69018009T2 (de) 1989-11-02 1990-10-19 Vorrichtung zur Fahrzeugaufhängung.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0426338B1 (de)
JP (1) JPH03217313A (de)
DE (1) DE69018009T2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2944148B2 (ja) * 1990-06-07 1999-08-30 マツダ株式会社 車両のサスペンション装置
DE4126731C2 (de) * 1991-08-13 2001-03-01 Continental Teves Ag & Co Ohg Fahrwerksregelungssystem für Kraftfahrzeuge
KR970000619B1 (ko) * 1992-09-18 1997-01-16 미쯔비시지도오샤고오교오 가부시기가이샤 유체액티브서스펜션장치 및 그 작동제어방법
GB2294554A (en) * 1994-10-27 1996-05-01 Automotive Products Plc Suspension system
DE102004024951A1 (de) * 2004-05-21 2005-12-08 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Ermittlung der Bewegung des Aufbaus eines Fahrzeugs sowie entsprechendes Fahrzeug
FR2899845B1 (fr) 2006-04-14 2008-05-23 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de commande de suspension pour vehicule automobile et systeme integrant le procede de commande
FR2899844B1 (fr) * 2006-04-14 2010-09-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de commande de suspension pour vehicule automobile minimisant la sensibilite a l'aquaplanning et systeme integrant le procede de commande
CN108725523B (zh) * 2018-08-09 2023-09-22 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种电网架设用电杆推车
CN111231595B (zh) * 2020-03-09 2022-08-02 哈尔滨工业大学 一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5923786A (ja) * 1982-07-29 1984-02-07 ヤマハ発動機株式会社 自動二輪車の緩衝装置
JPH07100404B2 (ja) * 1983-01-21 1995-11-01 グループ ロータス リミテッド 車両用サスペンション装置
GB8610842D0 (en) * 1986-05-02 1986-06-11 Bl Tech Ltd Suspension system
JP2551786B2 (ja) * 1987-10-24 1996-11-06 株式会社豊田中央研究所 減衰力可変式サスペンション制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0426338A1 (de) 1991-05-08
JPH03217313A (ja) 1991-09-25
DE69018009D1 (de) 1995-04-27
EP0426338B1 (de) 1995-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69131595T2 (de) Verfahren und gerät zur dynamischen niveauregulierung
DE69608345T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Radaufhängung
DE4025309C2 (de) Aktives Aufhängungssystem für Fahrzeuge mit Steuervorrichtung zur Unterdrückung von Stellungsänderungen des Fahrzeugaufbaus
DE69021188T2 (de) Aufhängungsregler.
DE69737958T2 (de) Rechengerät für die relative Geschwindigkeit zwischen gefederter und nicht gefederter Struktur eines Fahrzeuges.
DE69010327T2 (de) Fahrzeugaufhängungssystem.
DE69605985T2 (de) Steuerung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs
DE4447039C2 (de) Aufhängungssteuervorrichtung
EP0428649B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur dämpfung von bewegungsabläufen
DE69015355T2 (de) Steuersystem für die steuerung der aufhängung eines landfahrzeuges.
DE69400721T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Dämpfungskrafteigenschaft eines Fahrzeugstossdämpfers
DE60026015T2 (de) Steuerung für eine radaufhängung mit kurvenstabilitätsverbesserung
DE69028995T2 (de) Vibrationsdämpfung mittels eines stufenlos verstellbaren, halbaktiven Dämpfers
US5062658A (en) Vehicle suspension control with real time gain switching
DE69001882T2 (de) Vorrichtung zur fahrzeugaufhaengung.
DE69019349T2 (de) Einrichtung für die aufhängung eines fahrzeuges.
DE4333347C2 (de) Dämpfungskraft-gesteuertes bzw. geregeltes Aufhängungssystem für ein Fahrzeug
DE4115481C2 (de) System zur Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit
DE4137712C2 (de) Dämpfungssteuerung für semiaktive Fahrzeugschwingungsdämpfer
EP0541735A1 (de) System zur erzeugung von signalen zur steuerung oder regelung eines in seinen bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren fahrwerkes
DE69606895T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Radaufhängung
DE19943112A1 (de) Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus wie einen Federungsmechanismus eines Fahrzeugs
DE112005000954T5 (de) Modellfreies semiaktives Fahrzeug-Fahrwerksystem
DE4136224A1 (de) Verfahren und einrichtung zur steuerung eines schwingungsdaempfers
DE69710811T2 (de) Rechengerät für die relative Geschwindigkeit zwischen gefederter und nicht gefederter Struktur eines Fahrzeuges

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DELPHI TECHNOLOGIES, INC., TROY, MICH., US