DE69218373T2

DE69218373T2 - Pannensicheres Fahrzeugaufhängungssystem

Info

Publication number: DE69218373T2
Application number: DE1992618373
Authority: DE
Inventors: John Michael Miller
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1991-12-23
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2012-10-30
Also published as: EP0549114B1; EP0549114A2; DE69218373D1; EP0549114A3

Description

Die vorliegende Erfindung handelt im allgemeinen von Aufhängungssystemen für Kraftfahrzeuge und besonders von einem Aufhängungssytem, in dem die Dämpfung aktiv von überschalteten Synchronmotoren mit magnetischem Widerstand geregelt wird und das eine ausfailsichere Dämpfung für das Aufhängungssystem im Fall einer Störung im System bestimmt.
Wenn ein Kraftfahrzeug angetrieben wird, drücken sich die Federn in seinem Aufhängungssystem zusammen und dehnen sich aus, um Stösse zu dämpfen, die sonst den Insassen des Fahrzeugs übertragen würden. Wenn die Federn einmal abgelenkt sind, schwingen sie noch weiter, bis sie eventuell in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Da Schwingungen der Federn Handgriffe problematisch machen und den Fahrkomfort des Fahrzeugs reduzieren, werden Stossdämpfer benutzt, um die Schwingungen der Federn zu dämpfen und dadurch das Aufhängungssystem zu stabilisieren und die Federn wesentlich schneller in ihren ursprünglichen Zustand zurückzuführen.
Auf herkömmliche Weise liefern Stossdämpfer Dämpfung durch hydraulische Systeme, in denen hydraulische Flüssigkeit, Kolben, Ventile und ähnliches die Dämpfung bestimmen, die von den Stossdämpfern geliefert wird. In jüngster Zeit wurden Stossdämpfer konstruiert, die elektrische Motore enthalten, um den Dämpfungsvorgang auszuführen. Sowohl lineare Motore, als auch Rotationsmotore wurden gebaut, um Aufhängungsteile oder Stossdämpfer in einem Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge anzutreiben. Bei Rotationsmotoren wird die lineare Bewegung zwischen den jeweils abgefederten und nicht abgefederten Massen des Fahrgestells und der Räder eines Kraftfahrzeugs in eine Rotationsbewegung verwandelt und vom Motor gesteuert. Viele Motore, darunter auch permanent magnetische und überschaltete Synchronmotore mit magnetischem Widerstand sind in Auslegungen für Stossdämpferaufhängungen eingebaut worden.
In jedem beliebigen Dämpfungs-Aufhängungssystem wird überlegt, welche Dämpfungsrate im Fall einer Störung im Aufhängungssystem angewendet wird. Ein ausfallsicheres Funktionieren des Dämpfungs-Aufhängungssystems, das permanente Magnetmotore enthält, kann erreicht werden, indem man die Wicklungen des Motors durch eine Last verbindet, wie es im U.S. Patent No 5 070 284 beschrieben wird, das am 3. Dezember 1991 herausgegeben wurde und dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung erteilt wurde. Aber überschaltete Synchronmotore mit magnetischem Widerstand verfügen, im Gegensatz zu permanent magnetischen Motoren nicht über die erforderlichen Mittel zur Eigenerregung und sind daher nicht geeignet, einen Drehmoment bei ausfallendem Stromfluss in ihren Wicklungen zu entwickeln.
Das U.S. Patent No 5 028 073 handelt von einem dynamischen Aufhängungssystem für Krafffahrzeuge, mit Stossdämpfern, die Rotationsmotore enthalten, die als permanent magnetische und überschaltete Synchronmotore mit magnetischem Widerstand bezeichnet werden. Die Antriebskraft für diese Motore kommt von einer Speisung oder einer Kondensatorfilterbank während des normalen Betriebs des Aufhängungssystems. Im Fall einer Störung im System werden die Wicklungen der Maschine kurzgeschlossen. Leider erfordert, wie schon oben erwähnt, ein überschalteter Synchronmotor mit magnetischem Widerstand eine äussere Erregungsstromquelle, so dass sich aus dem Kurzschluss der Wicklungen in einem überschalteten Synchronmotor mit magnetischem Widerstand ein Verlust der fast vollständigen Dämpfung im Aufhängungssystem ergeben würde.
Obwohl überschaltete Synchronmotore mit magnetischem Widerstand in Aufhängungssystemen von Kraftfahrzeugen verwendet werden können und sogar wegen ihrer einfachen Bauart und dem damit verbundenen niedrigen Kostenaufwand wünschenswert sind, kann im Fall einer Störung in einem derartigen System ein Problem auftreten. Es erweist sich deutlich, dass ein verbessertes Regelsystem für den Betrieb von überschalteten Synchronmotoren mit magnetischem Widerstand gebraucht wird, das in Aufhängungssystemen von Kraftfahrzeugen benutzt werden kann, um eine zufriedenstellende, ausfallsichere Dämpfungsrate in dem Aufhängungssystem im Fall einer Störung im System zu gewährleisten.
Dieser Bedarf wird durch das ausfallsichere Dämpfungssystem für Kraftfahrzeuge nach der vorliegenden Erfindung gedeckt, in dem Schwingfederbewegungen jedes Rads durch eine Rotationsmaschine mit überschaltetem magnetischem Widerstand gedämpft wird, die standardartig aktiv gesteuert wird, um die Dämpfungscharakteristiken des Aufhängungssystems zu bestimmen oder die passiv gesteuert wird, um eine ausfallsichere Dämpfungsrate für das System zu bestimmen.
Rotationsmaschinen mit überschaltetem magnetischem Widerstand eines Aufhängungssystems werden an einen Standardregelkreis oder an einen ausfallsicheren Regelkreis oder einen Fehlersuchkreis durch einen Schalter verbunden, der jeweils normalerweise offene und normalerweise geschlossene Kontakte in einem Relais nach der vorliegenden bevorzugten Auslegung enthält. Im Fall einer Störung im Aufhängungssystem werden Phasen der überschalteten Synchronmaschinen mit magnetischem Widerstand über Monoimpulsgeber geladen, die als Reaktion auf die Rotationsstellungen der Maschinen gesteuert werden, um als Generatore zu funktionieren und Energie vom Aufhängungssystem zu entnehmen und sie an die Dämpfungsvorrichtung zu liefern, die die Form eines parallel angeschlossenen Widerstands und Kondensators für jede Maschine einnimmt.
Energie zum Laden der Phasen der Rotationsmaschinen mit überschaltetem magnetischem Widerstand wird entweder von den Kondensatoren der Dämpfungsvorrichtung oder von einer bevorzugten zweiten Energiezuführung geleistet, die separat von der Zuführung für den Standard-Regelkreis gesichert ist. Obgleich die ausfallsichere Betriebsart in ihrer Wirksamkeit ausreichend reduziert werden sollte, im Verhältnis zur Standardbetriebsart, um beachtenswert zu sein, damit der Fahrer eines Kraftfahrzeugs die Störung erkennen und korrigieren kann, werden vorzugsweise nicht alle Phasen einer überschalteten Rotationsmaschin e mit magnetischem Widerstand in ausfallsicherer Betriebsart betrieben.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein ausfallsicheres Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug angeboten, das abgefederte und nicht abgefederte Massen hat, bestehend aus:
einer Rotationsmaschine mit überschaltetem magnetischem Widerstand, mit einem Rotor und einem Stator;
einem Kugelschrauben- und Mutternapparat, der die abgefederte und nicht abgefederte Masse verbindet und sich mit der besagten Maschine in wechselseitiger, rotierender Richtung dreht, wenn sich die abgefederten und die nicht abgefederten Massen gegenseitig zueinander bewegen;
einer Aufnehmervorrichtung, die an die besagte Maschine angeschlossen ist, um die Rotationsstellung des besagten Rotors der besagten Maschine aufzunehmen;
einer ersten Regelvorrichtung, die an die besagte Maschine und die besagte Aufnehmervorrichtung angeschlossen ist, um Standardbetriebs-Erregungsstrom zur aktiven Steuerung der besagten Maschine zu liefern, um damit das besagte Aufhängungssystem zu steuern; und
einer zweiten Regelvorrichtung, die an die besagte Maschine und die besagte Aufnehmervorrichtung angeschlossen ist, um ausfallsicheren Erregungsstrom zum passiven Steuern der besagten Maschine im Fall einer Störung i m besagten Aufhängungssystem zu liefern, um eine ausfallsichere Dämpfungsrate für das besagte Aushängungssystem zu bestimmen, so dass sich der Betrieb des besagten Aufhängungssystems im wesentlichen von der Standardsteuerung unterscheidet, die vom ersten besagten Regler geliefert wird, um damit dem Fahrer des besagten Kraftfahrzeugs eine Störung im besagten Aufhängungssystem anzuzeigen.
Um die Betriebsausfallsicherheit des Systems zu steigern, enthält der Stator der überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand vorzugsweise mindestens eine Standardregelwicklung, die an die erste Regelvorrichtung angeschlossen ist und mindestens eine ausfallsichere Regelwicklung, die an die zweite Regelvorrichtung angeschlossen ist. Es ist allerdings zu beachten, dass Schaltanlagen geliefert werden können, die die Standardregel-Betriebsart und die ausfallsichere Regelbetriebsart von einem einzigen Wicklungssatz aus betätigen. Die zweite Regelvorrichtung kann eine Dämpfungsvorrichtung enthalten, um die ausfallsichere Dämpfungsrate für das Aufhängungssystem zu bestimmen. Schaltvorrichtungen werden geliefert, um wahlweise eine der ersten und der zweiten Regelvorrichtung zu betätigen. In der mit Zeichnungen versehenen Auslegung der Erfindung enthält die Dämpfungsvorrichtung einen Kondensator und einen Widerstand, die parallel miteinander verbunden sind.
Nach der vorliegenden Erfindung wird im Fall einer Störung der ersten Regelvorrichtung ausfailsicherer Erregungsstrom an die Maschine geliefert, um diese in der Antriebsart zu betätigen und dadurch eine ausfallsichere Dämpfungsrate für das Aufhängungssystem zu bestimmen. Das System nach der Auslegung der Erfindung kann ausserdem eine Stromaufnahmevorrichtung enthalten, um den Stromfluss durch die Dämpfungsvorrichtung aufzunehmen, wobei die Regel kreisvorrichtung an die Stromaufnahmevorrichtung angeschlossen ist und wobei ausserdem ein begrenzter Stromfluss durch die Dämpfungsvorrichtung als Reaktion auf den Stromfluss durch die Dämpfungsvorrichtung geliefert wird. Vorzugsweise enthält die Regelkreisvorrichtung eine Impulsbreiten-Modulationsvorrichtung, um den Stromfluss durch die Dämpfungsvorrichtung zu begrenzen und die Schaltvorrichtung enthält Feldeffekttransistore.
Ein typischer Faktor der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug zu liefern, in dem eine ausfallsichere Dämpfungsrate für die Aufhängung im Fall einer Störung im System geliefert wird ; ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug zu liefern, in dem die abgefederten und die nicht abgefederten Massen über eine durchgeschaltete Synchronmaschine mit magnetischem Widerstand verbunden sind, letztere rotiert in wechselseitigen rotierenden Richtungen, wenn die Massen sich gegenseitig zueinander bewegen, wobei die Maschine geladen ist, um im Fall einer Störung im System in Antriebsart zu funktionieren und dadurch eine ausfallsichere Dämpfungsrate für die Aufhängung zu bestimmen ; und um ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug zu liefern, in dem die abgefederten und die nicht abgefederten Massen über eine überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand verbunden sind, die sich in wechselseitigen rotierenden Richtungen dreht, wenn die Massen sich gegenseitig zueinander bewegen, wobei die Maschine durch normalerweise geschlossene Kontakte von mindestens einem Relais verbunden ist, um die Maschine mit einem Fehlersuch-Regelkreis im Fall einer Störung im System zu verbinden, um die Maschine für den Betrieb als Generator vorzuladen und dadurch eine ausfallsichere Dämpfungsrate für das Aufhängungssystem zu bestimmen.
Die Erfindung wird jetzt als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, von denen:
Fig. 1 eine Dämpfungseinheit mit einer einzigen Aufhängung oder einem Stossdämpfer darstellt, die eine überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand enthält, welche in ausfallsicherer Betriebsart nach der vorliegenden Erfindung funktioniert;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischen Widerstand ist, die einen achtpoligen Stator und einen sechspoligen Rotor hat, die die bevorzugte Wicklungsstruktur für die vorliegende Erfindung darstellt;
Fig. 3 ein schematischer Plan eines Regelkreises für eine überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand ist, mit einem Standardmaschinen-Regelkreis und einem ausfallsicheren Regelkreis oder einem Fehlersuch-Regelkreis nach der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ein schematischer Plan eines Fehlersuch-Regelkreises nach Fig. 3 ist
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 enthält eine Dämpfungseinheit mit nur einer Aufhängung oder einem Stossdämpfer 100 einen Wandler 102 für eine Wandlung einer linearen in eine rotative Bewegung und eine rotativ durchgeschaltete, mit magnetischem Widerstand versehene Rotationsmaschine 104. Der Wandler 102 für eine Wandlung einer linearen in eine rotative Bewegung enthält einen Apparat zum Setzen von Kugelschrauben- und Muttern, in dem ein Kugelschraubenkäfig 106 durch ein hohles, steifes Steckerrohr 108 mit einer unteren Befestigungsöse 110 verbunden ist, die mit einem unteren Regelarm eines Kraftfahrzeug- Ersatzradhalters (nicht dargestellt) auf bekannte Weise verbunden sein kann.
Eine Gewindeachse 11 2 ist rotierend durch Lagervorrichtungen 114 an einer oberen Montageöse 11 6 befestigt, die auf bekannte Weise mit einer Kraftfahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) verbunden sein kann. Der Kugelschraubenkäfig 106 wird dazu gebracht, sich axial mit dem Fahrzeug- Ersatzradhalter im Verhältnis zur Fahrzeugkarosserie zu bewegen und bewegt sich dadurch, mit der Bewegung der Aufhängung axial nach vorne und nach hinten. Da sich die Gewinde auf der Welle 112 durch den Kugelschraubenkäfig 106 bewegen, wird die Welle 112 dazu gebracht, in wechselseitigen rotativen Richtungen zu rotieren, wenn sich der Ersatzradhalter und die Kraftfahrzeugkarosserie im Verhältnis zueinander bewegen, wobei die Rotationsrichtung der Welle 112 von der Richtung der linearen Bewegung bestimmt wird.
Das obere Ende der Gewindewelle 112 trägt den Rotor der überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand 104. Wenn die Maschine 104 in einer Antriebsart betrieben wird, wie zum Beispiel in der ausfallsicheren Betriebsart der vorliegenden Erfindung, werden elektrische Ströme durch die Rotation des Rotors durch die Wechselwirkung des Gewindes der Welle 112 mit dem Kugelschraubenkäfig 106 erzeugt. Elektrische Ströme werden zu oder von der Maschine 104 über die Leiter 118 geleitet, die die Statorphasenwicklungen der Maschine 104 mit der ersten Regelvorrichtung verbinden, um den Stossdämpfer 100 aktiv unter normalen Betriebsvoraussetzungen zu regeln oder um den Stossdämpfer 100 passiv für ein ausfallsicheres Funktionieren nach der vorliegenden Erfindung zu regeln.
Ausfallsicheres Funktionieren der Aufhängungs-Dämpfungseinheiten oder der Stossdämpfer mit rotativen mehrphasigen permanent magnetischen elektrischen Maschinen wurde im früheren Fachwissen abgehandelt. Das U.S. Patent No 5 070 284 liefert für den Betrieb einer permanent magnetischen Maschine als einem Wechselstromerzeuger in einer gewählten Last, um eine ausfallsichere Dämpfung für ein Aufhängungssystem zu bestimmen. Die ausfallsichere Last wird nach Aufspüren einer Fehlerursache mit dem Aufhängungssystem verbunden, das in diesem Patent erörtert wird.
Wegen ihrer einfachen Bauart und dem damit verbundenen niedrigen Kostenaufwand und der stabilen Gestaltung, ist es wünschenswert, überschaltete Rotationsmaschinen mit magnetischem Widerstand in Aufhängungssystemen für Kraftfahrzeuge zu benutzen. Wenn ein angeschlossenes Aufhängungs-Regelsystem ausfällt, so dass keine Energie mehr an die überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand in einem Aufhängungssystem gelangt, werden die Dämpfungscharakteristiken des Systems drastisch auf die Dämpfung, die von den begrenzten Reibungs- und mechanischen Widerständen geliefert wird, auf eine Bewegung in den Maschinen und den Verbindungsteilen des Aufhängungssystems reduziert. Diese Probleme werden durch die vorliegende Erfindung behoben, die Dämpfung für ein Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem liefert, das Rotationsmaschinen mit überschaltetem magnetischem Widerstand enthält für den Fall einer Störung im ursprünglichen Aufhängungs-Regelsystem.
Auf Fig. 2 wird eine schematische Darstellung einer überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand 120 gezeigt, mit einem achtpoligen Stator, Si bis S&sub8; und einem sechspoligen Rotor R&sub1; bis R&sub6;, die die bevorzugte Wicklungsstruktur für ei ne Phase eines durchgeschalteten Synchronmotors mit magnetischem Widerstand ist, der in der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Jede Phase einer überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand enthält Wicklungen auf gegenüberliegenden Statorpolen des Stators der Maschine. Wie auf Fig. 2 dargestellt wird, enthält eine Standard-Regelwicklung 122 für eine Phase der Maschine 120 eine erste Wicklung 122A, die auf den Statorpol S&sub3; und eine zweite Wicklung 122B, die auf den Statorpol S&sub7; gewickelt ist, der dem Statorpol S&sub3; gegenüberliegt. Die Wicklung 122, die zum Beispiel als ein Paar Leiter 122C aus der Maschine 120 kommt, könnte eines der beiden Paare der auf Fig. 1 dargestellten Leiter 118A sein. Die Wicklung 122 ist an die erste Regelvorrichtung angeschlossen, die einen Teil eines Motorregelkreises, wie er auf Fig. 3 dargestellt wird, bildet und eine Standardregelung der Maschine 120 auf eine Weise liefert, die im Fachwissen bekannt ist
Da Rotationsmaschinen mit überschaltetem magnetischem Widerstand keine dementsprechende Eigenerregungsvorrichtung haben, worüber permanent magnetische Maschinen verfügen, muss darauf geachtet werden, dass die Maschine 120 angeregt wird, falls der erste Regler die Maschine 120 nicht regeln kann. In der bevorzugten Auslegung nach der vorliegenden Erfindung enthält eine separate ausfallsichere Regelwicklung 124 für eine Phase der Maschine 120 eine erste Wicklung 124A, die auf den Statorpol S&sub3; und eine zweite Wicklung 124B, die auf den Statorpol S&sub7; gewickelt ist, der dem Statorpol S&sub3; gegenüberliegt. Die Wicklung 124 kommt aus der Maschine 120 als ein Paar Leiter 124C, die zum Beispiel eines der beiden Paare Leiter 118A, das auf Fig. 1 dargestellt wird, sein könnte.
Ähnliche Standard-Regelwicklungspaare und ausfallsichere Wicklungspaare (zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt) werden für jedes andere Paar Statorpole geliefert : S&sub1;, S&sub5;, S&sub2;, S&sub6;, und S&sub4;, S&sub8;. Während separate Standard- Regelwicklungen und ausfallsichere Regelwicklungen wegen ihrer erhöhten Betriebsausfallsicherheit bevorzugt werden, wird bemerkt, dass Schaltmontagen geliefert werden können, so dass die gleichen Wicklungen sowohl für Standard-Regelung und für ausfallsicheres Regeln der Maschine 120 benutzt werden können, wie es Fachleute auf diesem Gebiet aus der vorliegenden Entdeckung entnehmen können.
Der Betrieb eines Aufhängungssystems, das der vorliegenden Erfindung entspricht wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, die ein schematischer Plan des Regelkreises zum Regeln einer überchalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand ist, die einen Standard- Maschinenregelkreis und einen ausfallsicheren oder Fehlersuch-Regelkreis nach der vorliegenden Erfindung hat. Für den Betrieb einer überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand wird ein Rotorachsen- Stellungsaufnehmer 126 geliefert, der auf den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt wird. Obgleich eine grosse Anzahl Rotorachsen-Stellungsaufnehmer benutzt werden kann, enthält der auf der dargestellten Auslegung gezeigte Rotorachsen- Stellungsaufnehmer ein Magnetrad 128, das auf die Rotorachse montiert ist und einen oder mehrere Aufnehmer 130, der/die montiert ist/sind, um das Magnetrad 128 aufzunehmen. Signale, die die Rotationsstellung der Rotorachse des überschalteten Rotationsmotors mit magnetischem Widerstand 104 darstellen, werden an den Regelkreis zur Steuerung des Motors 104 weitergegeben, sowohl für Standardbetrieb, als auch für ausfallsicheren Betrieb.
Für normalen Betrieb des Stossdämpfers 100 wird ein Relais 132 über ein die Aufhängung auslösendes Signal betätigt, das von einem Fahrzeugregelsystem 134 erzeugt wird und das Aufhängungssystem des Fahrzeugs überwacht. Im Fachwissen sind viele Fahrzeugregelsysteme bekannt. Da Struktur und Prinzip des Fahrzeugregelsystems 134 für die vorliegende Erfindung unwesentlich sind, ausser der Erzeugung eines Signals, das die Aufhängung ermöglicht, werden Einzelheiten eines solchen Systems hier nicht näher erörtert. Diejenigen, die weitere Informationen über Fahrzeugregelsysteme wollen, werden auf das U.S. Patent No 5 027 048 hingewiesen, auf das hier Bezug genommen wird.
Der Betrieb des Relais 136 schliesst einen normalerweise offenen Kontakt 136 und öffnet einen normalerweise geschlossenen Kontakt 138 des Relais 132, wie es auf Fig. 3 dargestellt wird. Dadurch wird im normalen Betrieb Energie aus der Fahrzeugbatterie 140 an einen Kondensator 142 angeschlossen, der zwischen einem positiven Energiebus 144 und einem negativen Energiebus 146 angeschlossen ist. Ein Schaltungs- und Regelkreis 148 erzeugt Regelsignale für die Schalter 150 und 152 zum Phasenantrieb, um den überschalteten Rotationsmotor 104 mit magnetischem Widerstand jeder Aufhängungs- Dämpfungseinheit oder den Stossdämpfer 100 eines Kraftfahrzeug- Aufhängungssystems aktiv zu betätigen. Ein Regelkreis zur Reglung eines mehrphasigen, überschalteten Synchronmotors mit magnetischem Widerstand wird auf Fig. 3 dargestellt. Auf ihr werden die Regelmodule 154a bis 154x dargestellt. Jedes der Regelmodule von 154a bis 154x ist mit den anderen identisch, so dass hier nur das Regelmodul 154a dargestellt und in seinen Einzelheiten beschrieben wird.
Wie auf Fig. 3 dargestellt ist, wird das Regelmodul 154a an eine Standard- Regelwicklung und an eine ausfallsichere Regelwicklung angeschlossen. Aus Gründen, die die Darstellung betreffen, wird die Standard-Regelwicklung, die an das Regelmodul 1 54a angeschlossen ist, als die Standard-Regelwicklung 122 der Fig. 2 dargestellt und die ausfallsichere Regelwicklung, die an das Regelmodul 154a angeschlossen ist, wird als die ausfallsichere Regelwicklung 124 der Fig. 2 dargestellt. Um den Regelkreis der Fig. 3 ganz dem überschalteten Synchronmotor mit magnetischem Widerstand der Fig. 2 anzupassen, wäre das letzte Regelmodul auf der rechten Seite von Fig. 3, 154d. und wäre an die mit den Statorpolen S&sub4;, S&sub8; verbundenen Wicklungen angeschlossen, wie es vorab beschrieben wurde.
Auf jeden Fall regelt der Schaltungs- und Regelkreis 148 die Schalter 150 und 152 zur Betätigung der Phasen auf bekannte Weise als Reaktion auf Signale, die die Rotationsstellung des Rotors einer überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand darstellen, die an den Schaltungs- und Regelkreis 148 und ebenfalls an einen Verkeilungs- und Phasenregelkreis 156 geleitet werden, der Verkeilung und Phasenregelsignale an den Schaltungs- und Regelkreis 148 abgibt. Der Schaltungs- und Regelkreis 148 empfängt ebenfalls ein Kraftsignal F * vom Fahrzeugregelsystem 134.
Wie bis zu diesem Punkt beschrieben wurde, entspricht der Betrieb eines Aufhängungssystems mit dem Stossdämpfer 100 der bekannten Technologie von Aufhängungssystemen für Kraftfahrzeuge. jedoch kann im Fall einer Störung in dieser Standard-Regelauslegung die überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand 104 nicht an einen oder mehrere ausgewählte Dämpfungswiderstände angeschlossen werden, wie es im U.S. Patent No 5 070 284 beschrieben wurde, da die überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand nicht eigenerregend wirkt.
Statt dessen wird der Betrieb eines Aufhängungssystems nach der vorliegenden Erfindung vollzogen, um ausfallsicheren Betrieb bei einem derartigen Systemausfall zu liefern.
Nach der Feststellung eines Ausfalls des Aufhängungssystems oder nach einem Ausfall, aus dem sich das Auslösen des Relais 132 ergibt, wird der normalerweise offene Kontakt 136 geöffnet und der normalerweise geschlossene Kontakt 138 geschlossen, um den Betrieb des Systems von der Standardaufhängungs-Regelbetriebsart auf die ausfallsichere Regelbetriebsart umzuschalten. Ausser der Erstellung separater Standard-Regelwicklungen und ausfallsicherer Regelwicklungen werden der Standard-Regelkreis und der ausfallsichere Regelskreis vorzugsweise von zwei separaten Kreisen, jeweils 158 und 1 60 mit Energie versorgt.
In der ausfallsicheren Betriebsart wird die überschaltete Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand 104 in einer Antriebsart betätigt, wobei jede Phase ursprünglich geladen wird, indem ihr zur Erregung Energie zugeführt wird, um die von den Magneten in einer permanenten Magnetmaschine geleistete Funktion zu beenden. Am Anfang eines Phasenleitungsintervalls wird ein Schalter 162 von einem Fehlersuch-Regelkreis 164 betätigt. Ein Schalter 166 der entsprechenden Phase wird ebenfalls betätigt, um Energie vom Kreis 160 an die ausfallsichere Wicklung 124 für diese Phase zu leiten. Strom durch den Schalter 162 kommt von der Batterie 140 und/oder von einem Kondensator 168, der parallel an einen Widerstand 170 angeschlossen ist, um eine Dämpfungsvorrichtung zu bilden, die eine ausfallsichere Dämpfungsrate für ein Aufhängungssystem bestimmt, das die vorliegende Erfindung enthält. Nachdem der Schalter 1 62 abgeschaltet wurde, nachdem die intensiv ausgewählte Phase geladen wurde, wird einer der entsprechenden Schalter 166 betätigt, um den Stromfluss durch diese Phase zu regeln, siehe den Schalter 166a auf Fig. 3.
Ausfallsicherer Betrieb der überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand 104 wird jetzt ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Strom, der durch die Dämpfungsvorrichtung fliesst, wird durch einen Stromaufnehmer 172 überwacht, der ein Stromsignal über einen Leiter 173 an den Wechselrichtungs- oder negativen Eingang eines Betriebsverstärkers 174 gibt. Der aufgenommene Strom wird mit einem maximalen gewünschten Stromniveau verglichen, das von einer Zenerdiode 176 bestimmt wird, die parallel mit einem Kondensator 178 und zu einer Spannungsquelle +V verbunden ist, deren Spannungswert grösser als der Wert der Zenerspannung ist. Der Betriebsverstärker funktioniert als Komparator, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das an einen Regeleingang eines Impulsbreiten- Modulationskreises (PWM) 180 geleitet wird, zum Beispiel ein integrierter Schaltkreis, der von Motorola Gorporation vertrieben wird und als MC33034 gekennzeichnet ist, kann verwendet werden.
Der PWM-Schaltkreis 180 dekodiert auch Eingangssignale vom Stellungsaufnehmer der Rotorwelle 126, so dass die eigene Phase der Maschine 104 über den entsprechenden Schalter 166 betätigt werden kann. Die sich daraus ergebenden Regelsignale zum mit Strom betriebenen Phasenregelschalter 166a - 166x werden, wie erforderlich in ihrer Impulsbreite moduliert, um Strom auf ein akzeptierbares Niveau zu begrenzen. Die Dekodierung, die im PWM-Kreis 180 stattfindet, interpretiert auch die Rotorwinkelsignale vom Rotorwellen-Stellungsaufnehmer 126, um die Schalter 166 in Eigensequenz in Uhrzeigersinn- und Gegenuhrzeigersinn-Rotation zu betätigen.
Der Schalter 1 62 wird durch einen Mono-Impulskreis 182 betätigt, der durch Dekodierungs-Eingangssignale vom Rotorwellen-Stellungsaufnehmer 126 über die exklusiven oder (XOR) Schaltführungen 184, 186 betätigt wird. Vom Mono- Impulskreis 182 gelieferte Impulszeit wird so geregelt, dass sie der höchsten vorbekannten Betriebsfrequenz der überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand 104 entspricht. Als Alternative könnte ein Frequenz/Spannungswandler (F/V) für den Fehlersuchkreis 164 geliefert werden, der vom Mono-lmpulskreis 182 gelieferte Impulszeiten auswählt.
Die ausfallsichere Betriebsart des Aufhängungssystems sollte sich wesentlich von der Standardregelung des Aufhängungssystems unterscheiden, so dass ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs eine problematische Situation über das Umschalten in die ausfallsichere Betriebsart finden würde. jedoch um zu gewährleisten, dass ein Fahrer wirklich eine ausfallsichere Aufhängungsbetriebsart ausfindig macht und nach der korrekten Reparatur des Systems sucht, könnte es vorteilhaft sein, nicht alle Phasen des überschalteten Rotationsmotors mit magnetischem Widerstand 104 zu betätigen, so dass eine klar erkennbare aber ausfallsichere Betriebsart geliefert würde. Zu diesem Zweck werden eine oder mehrere Regelvorei lungen für die Schalter 166a bis 166x nicht geliefert und/oder werden nicht an den oder die entsprechenden Schalter angeschlossen. Um das Aufsuchen der ausfallsicheren Aufhängungs-Betriebsart weiter zu erleichtern, kann es vorteilhaft sein, den oben erwähnten F/V-Wandler nicht als Verbesserung zum Betrieb des ausfallsicheren Regelkreises oder Fehlersuch- Regelkreises 164 zu liefern.
Da ein Ausfall sowohl der Standardreglung, als auch der ausfallsicheren Reglung einen Doppelfehler erfordert, wie zum Beispiel einen Energieverlust in beiden der zwei separaten Regelkreise 158 und 160, sollten beide Systeme überwacht werden, so dass ein Ausfall jedes Systems dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs angezeigt werden kann, das ein Aufhängungssystem hat, das nach der Erfindung geregelt wird. Dadurch könnte ein Fehler, sei es i m Standardregelsystem oder im ausfallsicheren Regelsystem schnell korrigiert werden, um ein zufriedenstellendes Fahren des Kraftfahrzeugs zu gewährrleisten.

Claims

1. Ein ausfallsicheres Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen, bestehend aus:

einer überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand (104) mit einem Stator und einem Rotor;

einem Apparat zum Setzen von Kugelschrauben und Muttern (102), der die abgefederten und die nicht abgefederten Massen verbindet und mit der besagten Maschine in wechselseitigen Rotationsrichtungen rotiert, da die abgefederten und nicht abgefederten Massen sich gegenseitig zueinander bewegen;

Aufnehmervorrichtungen (128, 130), die an die besagte Maschine (104) angeschlossen sind, um die Rotationsstellung des besagten Rotors der besagten Maschine aufzunehmen;

einer ersten Regelvorrichtung (148), die an die besagte Maschine (104) und die besagten Aufnehmervorrichtungen (128, 130) angeschlossen ist, um Standardbetriebs-Erregungsstrom zur aktiven Reglung der besagten Maschine zu liefern, um dadurch das besagte Aufhängungssystem zu regeln ; und

einer zweiten Regelvorrichtung (164), die an die besagte Maschine (104) und die besagten Aufnehmervorrichtungen (,128, 130) angeschlossen ist, um ausfallsicheren Erregungsstrom zur passiven Reglung der besagten Maschine im Fall einer Störung des besagten Aufhängungssystems zu liefern, um eine ausfallsichere Dämpfungsrate fur das besagte Aufhängungssystem zu bestimmen, so dass der Betrieb des besagten Aufhängungssystems sich wesentlich von der Standardreglung, die vom besagten ersten Regler geliefert wird, unterscheidet, um dem Fahrer des besagten Kraftfahrzeugs einen Ausfall des besagten Aufhängungssystems anzuzeigen.

2. Ein ausfallsicheres Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 1, in dem der besagte Stator der besagten überschalteten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand mindestens eine Standardregelwicklung hat, die an die besagte erste Regelvorrichtung angeschlossen ist und mindestens eine ausfallsichere Regelwicklung hat, die an die besagte zweite Regelvorrichtung angeschlossen ist.

3. Ein ausfallsicheres Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 1, mit Schaltvorrichtungen zur wahlweisen Betätigung einer der besagten ersten Regelvorrichtung und der besagten zweiten Regelvorrichtung und in der die besagte zweite Regelvorrichtung enthält:

eine Dämpfungsvorrichtung zur Bestimmung der ausfallsicheren Dämpfungsrate für das besagte Aufhängungssystem.

4. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 2, in dem die besagte zweite Regelvorrichtung enthält:

eine Dämpfungsvorrichtung zum Liefern der besagten ausfallsicheren Dämpfungsrate für das besagte Aufhängungssystem ; und

eine Stromreglungsvorrichtung zur Reglung des Stromflusses durch mindestens eine besagte ausfal Isichere Regelwicklung während des ausfallsicheren Betriebs des besagten Aufhängungssystems.

5. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach den Ansprüchen 3 oder 4, in dem die besagte Dämpfungsvorrichtung einen Kondensator und einen Widerstand enthält.

6. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 4, in dem die besagte Stromreglungsvorrichtung enthält:

Schaltvorrichtungen zum Anschluss der besagten Dämpfungsvorrichtung an die besagte Maschine; und

eine Regelkreisvorrichtung, die an die besagte Rotationsaufnehmer- Vorrichtung angeschlossen ist, zum Regeln der besagten Schaltvorrichtung aufgrund der besagten Rotationsstellung des besagten Rotors der besagten Rotationsmaschine mit magnetischem Widerstand, um das besagte Aufhängungssystem zu regeln.

7. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 6, das ausserdem eine Stromaufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Stromflusses durch die besagte Dämpfungsvorrichtung enthält und in dem die besagte Regel kreisvorrichtung an die besagte Stromaufnahmevorrichtung angeschlossen ist und die ausserdem den Stromfluss durch die besagte Dämpfungsvorrichtung als Reaktion auf den Stromfluss durch die besagte Dämpfungsvorrichtung begrenzt.

8. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 7, in dem die besagte Regel kreisvorrichtung eine Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung enthält, um den Stromfluss durch die besagte Dämpfungsvorrichtung zu begrenzen.

9. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 6, in dem die besagte Schaltvorrichtung Feldeffekttransistore enthält.

10. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 1, in dem der besagte Stator der besagten Maschine eine Vielzahl erster Wicklungen enthält, die an die besagte erste Regelvorrichtung angeschlossen sind und eine ähnliche Vielzahl zweiter Wicklungen, die an die besagte zweite Regelvorrichtung angeschlossen sind, wobei die Vielzahl der ersten und zweiten Wicklungen eine Vielzahl von Phasen der besagten Maschine bestimmt.

11. Ein ausfallsicheres Dämpfungs-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit abgefederten und nicht abgefederten Massen nach Anspruch 10, in dem der besagte ausfallsichere, von der besagten zweiten Regelvorrichtung gelieferte Erregungsstrom nicht an alle Phasen der besagten Vielzahl der besagten Maschine geliefert wird, so dass sich der Betrieb des besagten Aufhängungssystems wesentlich von der, vom besagten ersten Regler gelieferten Standardreglung unterscheidet, um dadurch dem Fahrer des besagten Kraftfahrzeugs einen Ausfall der besagten ersten Reglungsvorrichtung anzuzeigen.