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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf, eine
verbesserte Fahrzeugaufhängevorrichtung zu schaffen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
unten nur beispielsweise mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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Figur 1 ein schematisches Diagramm eines
Motorfahrzeuges ist, an dem ein
Ausführungsbeispiel der Aufhängungsvorrichtung
angebracht ist;
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Figur 2 eine Querschnittsansicht eines
variablen Dämpfers zum Gebrauch als ein
Aufhängungsbetätiger in der
Aufhängungsvorrichtung von Figur 1 ist;
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Figur 3 ein typischer Satz von
Kraft-/Geschwindigkeitskurven für den variablen
Dämpfer von Figur 2 ist;
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Figur 4 ein Blockdiagramm eines Reglers zum
Gebrauchen der Aufhängungsvorrichtung von
Figur 1 ist;
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Figur 5 ein mathematisches Modell des Fahrzeugs
von Figur 1 zeigt; und
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Figuren 6 - 10 Flußdiagramme sind, die den Betrieb der
Aufhängevorrichtung von Figur 1
veranschaulichen.
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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.
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Die Vorrichtung 12 ist einfach als ein Dämpfer gezeigt,
obwohl es einzusehen ist, daß eine Feder wie eine
Standardschraubenaufhängefeder parallel damit verbunden
ist.
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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.
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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.
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Der Signalausgang von jedem Sensor 13 kann
differenziert werden, um ein
Karosserie-/Rad-Vertikalgeschwindigkeitssignal zu erzeugen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Fi = GdiDi + Gwix'i + GhiH' + GriR' + GpiP' (1)
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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.
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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:
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Fi = Gwix'i + GhiH' + GriR' + GpiP' (2)
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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.
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Eine andere Version der Regelgleichung für eine
halbaktive Aufhängung kann in der folgenden Gleichung
ausgedrückt werden:
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Fi = Gwix'i + Summe[GyiY'i] (3)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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H' = (1/4)y'&sub1; + (1/4)y'&sub2; + (1/4)y'&sub3; + (1/4)y'&sub4; (4)
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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)
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.