DE69923465T2 - Beschränkung der wankbewegung eines fahrzeugs - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf aktive Aufhängungssysteme für Fahrzeuge, und insbesondere auf Systeme, die eine aktive Wanksteuerung enthalten.
  • Aus der US-A-5487006, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegt, ist es bekannt, ein Fahrzeugaufhängungssystem zu liefern, bei dem ein einziger seitlicher Beschleunigungsmesser verwendet wird, um eine Angabe über die Beschaffenheit der Oberfläche zu liefern, über die das Fahrzeug fährt. Dieses System hat aber den Nachteil, dass es nicht klar zwischen einer seitlichen Beschleunigung des ganzen Fahrzeugs und einer seitlichen Beschleunigung unterscheiden kann, die von der von einer unebenen Fahrdecke erzeugten Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie hervorgerufen wird.
  • US-A-5322320 offenbart ein Steuersystem für Fahrzeugaufhängungsdämpfer, bei dem die Dämpfung abhängig von der Amplitude der hochfrequenten senkrechten Bewegungen einzelner Räder variiert.
  • Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung zum Erfassen der Unebenheit einer Oberfläche, über die ein Fahrzeug fährt, wobei die Vorrichtung eine Wankerfassungseinrichtung zum Messen von Wankbewegungen des Fahrzeugs, eine Filtereinrichtung zum Erfassen hochfrequenter Wankbewegungen, und eine Steuereinrichtung aufweist, die ausgelegt ist, um die Unebenheit durch Messen des Pegels der hochfrequenten Wankbewegungen zu messen, wobei die Wankerfassungseinrichtung ein Paar von Beschleunigungsmessern aufweist, die auf dem Federungsteil des Fahrzeugs in verschiedenen Entfernungen von der Wankachse des Fahrzeugs angeordnet sind, und die Steuereinrichtung ausgelegt ist, um die von jedem der Beschleunigungsmesser gemessene Beschleunigung zu überwachen, um ein Wanksignal zu erzeugen, das von der Differenz zwischen den beiden gemessenen Beschleunigungen abhängt, wobei das Wanksignal ein augenblickliches Fahrzeugwanken anzeigt.
  • Vorzugsweise sind die Beschleunigungsmesser senkrecht beabstandet, und jeder Beschleunigungsmesser ist. ausgelegt, um die Beschleunigung in einer Richtung seitlich zum Fahrzeug zu erfassen.
  • Vorzugsweise ist die Differenz ein zeitliches Integral der augenblicklichen Differenz zwischen den gemessenen Beschleunigungen, oder die Differenz zwischen zeitlichen Integralen der beiden gemessenen Beschleunigungen.
  • Die vorliegende Erfindung liefert weiter ein Fahrzeugaufhängungssystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, um die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs zu steuern, und ausgelegt ist, um die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs als Reaktion auf die Erfassung einer stärkeren Oberflächenunebenheit zu reduzieren.
  • Vorzugsweise weist das System weiter Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel auf, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, um die Wanksteifigkeit als Reaktion auf eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Aufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die 2 und 3 schematisch Endansichten des Fahrzeugs aus 1 in der Ebene bzw. bei einer Wankbewegung,
  • 4 eine graphische Darstellung, die die Ausgabesignale von Sensoren im Fahrzeug der 1 beim Fahren auf einer unebenen Straße zeigt,
  • 5 eine schematische Darstellung des Erfassungsalgorithmus für eine unebene Straße im System der 1, und
  • 6 eine graphische Darstellung, die die vom Algorithmus der 5 erzeugten Ausgabesignale zeigt.
  • In 1 hat ein Fahrzeug vier Räder 10, 12, 14, 16, die je an die Fahrzeugkarosserie 18 montiert sind. Das Fahrzeug hat eine unabhängige Aufhängung, wobei jedes Rad an der Karosserie 18, die den Federungsteil des Fahrzeugs bildet, über einen Aufhängungsarm 20 befestigt ist, damit es sich senkrecht bezüglich der Karosserie 18 bewegen kann. Eine Wankstange 22 ist zwischen den beiden Hinterrädern 14, 16 verbunden, um die Wankbewegung des Fahrzeughecks zu steuern. Die Wankstange 22 ist in der Mitte in zwei Hälften 22a, 22b geteilt, die von einem drehenden Stellglied 24 unter Steuerung durch eine Steuereinheit 26 zueinander gedreht werden können. Dadurch kann das Wanken des Fahrzeugs aktiv als Reaktion auf Signale gesteuert werden, die in die Steuereinheit von Radgeschwindigkeitssensoren 27 und mehreren Beschleunigungsmessern eingegeben werden, die Signale liefern, welche die Beschleunigung von Teilen der Fahrzeugkarosserie in verschiedene Richtungen anzeigen. Eine ähnliche Wankstange, die nicht gezeigt ist, wäre normalerweise auch zwischen den Vorderrädern 10, 12 verbunden.
  • In 2 enthalten die oben erwähnten Beschleunigungsmesser zwei seitliche Beschleunigungsmesser 28, 30, die steif an der Fahrzeugkarosserie 18 befestigt sind und die seitliche Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie messen. Die seitlichen Beschleunigungsmesser 28, 30 sind senkrecht zueinander beabstandet, wobei der untere 28 sich nahe der Wankachse 32 des Fahrzeugs befindet, d.h. der Längsachse, um die das Fahrzeug die Tendenz hat, bei Wankbewegungen zu drehen. Der obere Beschleunigungsmesser 30 ist nahe der Oberseite der Fahrzeugkarosserie 18 weiter von der Wankachse 32 entfernt befestigt. Daher führt eine Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie 18 um die Wankachse zu größeren seitlichen Bewegungen des oberen Beschleunigungsmessers 30 als des unteren Beschleunigungsmessers 28.
  • 4 zeigt die Signale, die erzeugt werden, wenn das Fahrzeug über unebenen Boden fährt und die Karosserie mit relativ hohen Frequenzen in der Größenordnung von 10 Hz wankt. Unter diesen Bedingungen erfasst der obere Beschleunigungsmesser 30 relativ hohe Beschleunigungen, da der obere Teil der Karosserie, der relativ weit von der Wankachse entfernt ist, typischerweise 1,0 bis 1,5 Meter, sich über relativ große Entfernungen bewegt, während die Karosserie um die Wankachse wankt. Der untere Beschleunigungsmesser 28 andererseits, der näher zur Wankachse liegt, ungefähr 0,1 oder 0,2 Meter darüber, erfasst viel geringere Beschleunigungen aufgrund der geringeren seitlichen Verschiebungen, die er erfährt. Es ist aber klar dass, wie in 4 gezeigt, die Schwingungen in den beiden Signalen phasengleich sind, vorausgesetzt, die Beschleunigungsmesser befinden sich beide oberhalb der Wankachse (wenn der untere Beschleunigungsmesser sich unter der Wankachse befände, wären die Signale in Gegenphase). Die Signale von den beiden Beschleunigungsmessern können daher von der Steuereinheit analysiert werden, um den Wankbetrag des Fahrzeugs zu bestimmen.
  • In 5 wird zur Bestimmung der Unebenheit der Oberfläche oder Straße, über die das Fahrzeug fährt, die Differenz zwischen den Signalen vom oberen und vom unteren Beschleunigungsmesser 28, 30 verwendet, um ein Differenzsignal 50 zu erzeugen. Dieses Signal wird dann unter Verwendung eines Hochpassfilters 52 gefiltert, und der Modul des gefilterten Signals in 54 erzeugt. Dieses Modulsignal ist daher eine Anzeige des augenblicklichen Karosserieswankbetrags bei den hohen Frequenzen, die im Allgemeinen eine unebene Oberfläche anzeigen. Diese Frequenzen hängen von der Art der Oberfläche ab, die von Interesse ist, und betragen im Allgemeinen 10 bis 100 Hz.
  • Ein Reisegeschwindigkeitssignal 58, das sich mit der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, wird durch einen Verstärker mit geringem Verstärkungsgrad 60 und einen Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad 62 geschickt, um Signale niedrigen Verstärkungsgrads und hohen Verstärkungsgrads 64, 66 zu erzeugen. Eine Schwellwertvorrichtung 68 überwacht das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und liefert ein relativ hohes Schwellwertsignal 70, falls das Geschwindigkeitssignal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Eine Schalteinheit 72 hat ein Ausgabesignal 74 und verbindet das Signal niedrigen Verstärkungsgrads damit, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit V1 liegt, verbindet das Signal hohen Verstärkungsgrads damit, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit über der vorbestimmten Geschwindigkeit V1 liegt, und verbindet durchgehend das Ausgabesignal der Schwellwertvorrichtung damit.
  • Die Ausgabesignale der Schaltvorrichtung werden mit dem Modulsignal verglichen und die Differenz in einen Integrator 76 eingegeben. Die Ausgabesignale des Integrators 76 sind zu jedem beliebigen Zeitpunkt t das Integral über dem vorhergehenden Intervall δ der Differenz zwischen dem Modulsignal und dem Ausgabesignal von der Schaltvorrichtung.
  • Das Ergebnis ist, dass sich das Ausgabesignal R vom Integrator 76 allgemein mit der Straßenunebenheit erhöht, aber mit der Reisegeschwindigkeit abnimmt, wie in 6 dargestellt, und die Steuereinheit kann als Reaktion die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs steuern. Zum Zeitpunkt t0 startet das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit auf einer unebenen Oberfläche. Dies erzeugt ein hohes Ausgabesignal vom Integrator 76, was die Steuereinheit 26 veranlasst, die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren, um es der Aufhängung zu ermöglichen, die von der unebenen Oberfläche erzeugten Schwingungen zu absorbieren. Zum Zeitpunkt t1 steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit über die vorbestimmte Geschwindigkeit V1 an, und somit nimmt das Ausgabesignal vom Integrator 76 ab. Die Steuereinheit erhöht daher die Wanksteifigkeit. Zum Zeitpunkt t2 wird die Straßenoberfläche ebener, wodurch das Ausgabesignal vom Integrator wieder abnimmt, und wieder wird die Wanksteifigkeit erhöht. Zum Zeitpunkt t3 überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwellwertgeschwindigkeit. Das Ausgabesignal von der Schwellwertvorrichtung wird daher in den Integrator 76 eingegeben, dessen Ausgabesignal schnell abnimmt. Die Wanksteifigkeit wird daher schnell erhöht, wie es für ein schnelleres Fahren auf der Straße geeignet ist.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Erfassen der Unebenheit einer Oberfläche, über die ein Fahrzeug fährt, wobei die Vorrichtung eine Wankerfassungseinrichtung (28, 30) zum Messen von Wankbewegungen des Fahrzeugs, eine Filtereinrichtung (52) zum Erfassen hochfrequenter Wankbewegungen und eine Steuereinrichtung (26) aufweist, die ausgelegt ist, um die Unebenheit durch Messen des Pegels der hochfrequenten Wankbewegungen zu messen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wankerfassungseinrichtung ein Paar von Beschleunigungsmessern (28, 30) aufweist, die auf dem Federungsteil (18) des Fahrzeugs in verschiedenen Entfernungen von der Wankachse des Fahrzeugs angeordnet sind, und die Steuereinrichtung (26) ausgelegt ist, um die von jedem der Beschleunigungsmesser (28, 30) gemessene Beschleunigung zu überwachen, um ein Wanksignal (50) zu erzeugen, das von der Differenz zwischen den beiden gemessenen Beschleunigungen abhängt, wobei das Wanksignal ein augenblickliches Fahrzeugwanken anzeigt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschleunigungsmesser (28, 30) senkrecht beabstandet sind und jeder Beschleunigungsmesser ausgelegt ist, um die Beschleunigung in einer Richtung seitlich zum Fahrzeug zu erfassen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Differenz ein zeitliches Integral der augenblicklichen Differenz zwischen den gemessenen Beschleunigungen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Differenz die Differenz zwischen zeitlichen Integralen der beiden gemessenen Beschleunigungen ist.
  5. Fahrzeugaufhängungssystem mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erfassung der Oberflächenunebenheit, wobei die Wanksteuereinrichtung (26) ausgelegt ist, um die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs zu steuern, und ausgelegt ist, um die Wanksteifigkeit des Fahrzeugs als Reaktion auf die Erfassung einer stärkeren Oberflächenunebenheit zu reduzieren.
  6. System nach Anspruch 5, das weiter Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (27) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (26) ausgelegt ist, um die Wanksteifigkeit als Reaktion auf eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen.
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