DE69928430T2 - Fahrzeugaufhängungen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Beschleunigungsmeßgeräte, die in aktiven Aufhängungssystemen für Fahrzeuge verwendet werden, und insbesondere ihre Kalibrierung.
• Bekannterweise sind, wie beispielsweise in US-A-5,742,919 erörtert, zum Steuern von Fahrzeugaufhängungen verwendete Beschleunigungsmeßgeräte einer Drift und anderen Quellen der Ungenauigkeit ausgesetzt und müssen kalibriert oder auf andere Weise geprüft werden. Das in US-A-5,742,919 vorgeschlagene Verfahren besteht darin, über verschiedene Sensoren an dem Fahrzeug den gleichen Parameter zu messen und dadurch zu prüfen, daß die Meßwerte korrekt sind. Dies erfordert jedoch das Vorliegen einer großen Anzahl von Sensoren und ein bestimmtes Ausmaß an Duplizierung von Messungen. Aus WO-A-89/00927 ist gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein System bekannt, bei dem über einen Mittelwert eines Signals von einem Beschleunigungsmeßgerät eine Referenz bestimmt wird, die einer Nullbeschleunigung entspricht, wobei die Momentansignale mit der Referenz verglichen werden, um die Momentanseitenbeschleunigung zu messen. Signale, die Seitenbeschleunigungen über einem vorbestimmten Maximalbeschleunigungswert entsprechen, werden nicht in den Mittelwegsbildungsprozeß aufgenommen, während der vorbestimmte Maximalbeschleunigungswert so ausgelegt ist, daß er mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs variiert und für geringe Fahrzeuggeschwindigkeiten Null ist. Dies hilft Störsignale von ungewöhnlichen Situationen auszuschließen, wie etwa, wenn das Fahrzeug an seitlichen Böschungen manövriert oder während einer anhaltenden Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine weitere Kompensation erforderlich ist, um für die Seitenbeschleunigung einen zuverlässigen Wert zu erhalten.
• Die vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeugaufhängungssystem bereit, das folgendes enthält: ein Steuermittel, das so ausgelegt ist, daß es auf Signale von einem Seitenbeschleunigungsmeßgerät reagiert, das so ausgelegt ist, daß es die Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs mißt, wobei das Steuermittel so ausgelegt ist, daß es einen Mittelwert des Signals von dem Beschleunigungsmeßgerät über die Zeit mißt, um ein Referenzsignal zu bestimmen, das einer Seitenbeschleunigung von Null entspricht, und um das Momentansignal mit dem Referenzsignal zu vergleichen, um die Momentanseitenbeschleunigung zu messen, wobei Signale, die Seitenbeschleunigungen über einem vorbestimmten Maximalbeschleunigungswert entsprechen, nicht in den Mittelwertbildungsprozeß aufgenommen werden, wobei der vorbestimmte Maximalbeschleunigungswert so ausgelegt ist, daß er mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs variiert und für Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit Null ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert einen Gewichtungsfaktor aufweist, der bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit am größten ist und bei Geschwindigkeiten über der vorbestimmten Geschwindigkeit und bei Geschwindigkeiten unter der vorbestimmten Geschwindigkeit reduziert wird.
• Der Mittelwert kann erzeugt werden durch zeitliches Integrieren des Werts des Signals von dem Beschleunigungsmeßgerät.
• Die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt bevorzugt etwa 80 km/h.
• Der vorbestimmte Maximalbeschleunigungswert kann so ausgelegt sein, daß er über der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit schnell bis auf einen Maximalwert bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und dann mit einer allmählich abnehmenden Rate bei weiterer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich reduziert wird.
• Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Aufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält.
• 2 und 3 sind grafische Darstellungen, die Null-Lerncharakteristiken eines Beschleunigungsmeßgeräts zeigen, das Teil des Systems von 1 bildet.
• Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Geländefahrzeug mit Vierradantrieb vier Räder 10, 12, 14, 16 auf, die jeweils an der Fahrzeugkarosserie 18 montiert sind. Das Fahrzeug weist eine unabhängige Aufhängung auf, wobei jedes der Räder durch einen Aufhängungslenker 20 an der Karosserie 18 angebracht ist, so daß es sich relativ zu der Karosserie 18 vertikal bewegen kann. Ein Stabilisator 22 ist zwischen den beiden Hinterrädern 14, 16 angebracht, um das Schlingern des Hinterteils des Fahrzeugs zu kontrollieren. Dieser Stabilisator 22 ist in der Mitte in zwei Hälften 22a, 22b unterteilt, die relativ zueinander gesteuert durch eine Steuereinheit 26 von einem Drehsteller 24 gedreht werden können. Dadurch kann das Fahrzeugschlingern aktiv als Reaktion auf Signale gesteuert werden, die in die Steuereinheit von Raddrehzahlsensoren 27, einem ersten und zweiten Seitenbeschleunigungsmeßgerät 29, 30 eingegeben werden, die Signale liefern, die die Beschleunigung von Teilen der Fahrzeugkarosserie in verschiedenen Richtungen anzeigen. Ein ähnlicher Stabilisator, der nicht gezeigt ist, würde ebenfalls normalerweise zwischen den Vorderrädern 10, 12 angebracht sein. Die Steuereinheit 26 kann den Steller 24 so steuern, daß er einem Fahrzeugschlingern im allgemeinen dahingehend Widerstand leistet, daß er ein Drehmoment zwischen den beiden Hälften des Stabilisators aufbringt, dessen Größe von der Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs nach Messung durch die Beschleunigungsmeßgeräte 29, 30 abhängt.
• Damit die Steuereinheit genau arbeiten kann, muß sie eindeutig in der Lage sein, die Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs präzise anhand der Signale zu bestimmen, die sie von den Beschleunigungsmeßgeräten 29, 30 empfängt. Diese Signale driften jedoch im allgemeinen zeitlich und ändern sich mit der Temperatur. Die Steuereinheit ist dementsprechend ausgelegt, die Beschleunigungsmeßgerätsignale über die Zeit hinweg ständig zu überwachen und aus ihnen ein Referenzsignal für jedes. Beschleunigungsmeßgerät entsprechend einer Seitenbeschleunigung von Null zu bestimmen. Während des Gebrauchs. des Fahrzeugs wird dieses Referenzsignal ständig aktualisiert. Zum Messen der Seitenbeschleunigung kann sie dann das Momentsignal von jedem Beschleunigungsmeßgerät mit dem Referenzsignal vergleichen, um die von dem Beschleunigungsmeßgerät erfahrene Momentanseitenbeschleunigung zu messen.
• Das Referenzsignal wird über das Berechnen eines laufenden Mittelwerts des Beschleunigungsmeßgerätsignals im Laufe der Zeit bestimmt oder gelernt. Dies geschieht durch ständiges Integrieren des Beschleunigungsmeßgerätsignals. Der Mittelwert enthält jedoch einen Gewichtungsfaktor in Form einer Signalverstärkung am Eingang zu der Integrierung, die wie in 2 gezeigt mit der Straßengeschwindigkeit variiert. Die Verstärkung ist Null bei Straßengeschwindigkeiten unter 10 mph (16 km/h), von wo aus sie bis zu einer Spitze von 50 mph (80 km/h) zunimmt und dann bei höheren Geschwindigkeiten wieder abfällt. Diese Verstärkungscharakteristik ist so ausgelegt, daß der Mittelwertbildungsprozeß in Richtung auf Geschwindigkeiten voreingestellt ist, wenn sich das Fahrzeug wahrscheinlich in einer geraden Linie bewegt und Seitenbeschleunigungen wahrscheinlich nicht hoch sind. Sie ist Null bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten, wenn sich das Fahrzeug wahrscheinlich im Gelände befindet und hohe Seitenbeschleunigungen erfährt, und niedrig bei hohen Geschwindigkeiten, wenn sogar eine sanfte Kurvenfahrt hohe Seitenbeschleunigungen verursachen kann.
• Unter Bezugnahme auf 3 definiert der Null-Lernalgorithmus auch ein Fenster von niedrigen Seitenbeschleunigungen, die bei dem Mittelwertbildungsprozeß berücksichtigt werden, das heißt die in dem Integrierungsprozeß enthalten sind. Alle größeren Seitenbeschleunigungen, deren Größe außerhalb des Fensters liegt, werden ignoriert und deshalb nicht in die Integrierung aufgenommen. Wie man sehen kann, hängt die Breite des Fensters von der Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Bei niedrigen Geschwindigkeiten unter 10 mph (16 km/h) weist das Fenster eine Breite von Null auf. Dies stimmt mit der Verstärkung von Null bei solchen Geschwindigkeiten überein und stellt sicher, daß bei niedrigen Geschwindigkeiten alle Beschleunigungen ignoriert werden, damit, wenn das Fahrzeug geparkt ist oder sich langsam an einer seitlichen Böschung bewegt, dies nicht den Zentrierungseffekt des Mittelwertbildungsprozesses beeinflußt. Ab 10 mph verbreitet sich das Fenster schnell bis zu einer maximalen Breite von 0,15 g bei 14 mph (22 km/h). Es fällt dann mit einer allmählich abnehmenden Rate ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu 100 mph (160 km/h) zunimmt, wo die Breite des Fensters 0,015 g beträgt. Der Grund dafür besteht darin, daß, wie bei der Verstärkungssteuerung, der Algorithmus hauptsächlich oder ausschließlich bei normaler Geradeausfahrt lernen soll. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten können holperige Straßen und scharfe Kurven während eines derartigen Fahrens relativ hohe Seitenbeschleunigungen erzeugen, deshalb das breite Fenster bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Bei höheren Geschwindigkeiten sind Straßen im allgemeinen glatter und Kurven sanfter, so daß jede Seitenbeschleunigung über einer Untergrenze von der Größenordnung von 0,02 g bei 80 mph (128 km/h) beispielsweise anomale Fahrzustände anzeigt, die nicht in den Mittelwertbildungsprozeß aufgenommen werden sollen.
• Es versteht sich außerdem, daß sich die vorliegende Erfindung für Schlingersteuersysteme eignet, die beliebige einer Vielzahl bekannter Steller verwenden, um das Fahrzeugschlingern zu kontrollieren. Beispielsweise könnten unabhängige Luftaufhängungssysteme, die eine Schlingersteuerstrategie bei der Steuerung des Luftdrucks in den Gasfedern an jedem der Räder enthalten, die vorliegende Erfindung verwenden, wie auch Systeme, die einen Stabilisator mit anderen Formen eines Stellers verwenden, wie etwa solche mit einer hydraulisch betriebenen Feder zum Kontrollieren der Drehung eines Endes des Stabilisators um den zentralen Torsionsteil des Stabs, wie beispielsweise in WO-A-98/26948 gezeigt.

Claims (4)

1. Fahrzeugaufhängungssystem, das folgendes enthält: ein Steuermittel (26), das so ausgelegt ist, daß es auf Signale von einem Seitenbeschleunigungsmeßgerät (29, 30) reagiert, das so ausgelegt ist, daß es die Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs mißt, wobei das Steuermittel (26) so ausgelegt ist, daß es einen Mittelwert des Signals von dem Beschleunigungsmeßgerät (29, 30) über die Zeit mißt, um ein Referenzsignal zu bestimmen, das einer Seitenbeschleunigung von Null entspricht, und um das Momentansignal mit dem Referenzsignal zu vergleichen, um die Momentanseitenbeschleunigung zu messen, wobei Signale, die Seitenbeschleunigungen über einem vorbestimmten Maximalbeschleunigungswert entsprechen, nicht in den Mittelwertbildungsprozeß aufgenommen werden, wobei der vorbestimmte Maximalbeschleunigungswert so ausgelegt ist, daß er mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs variiert und für Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit Null ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert einen Gewichtungsfaktor aufweist, der bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit am größten ist und bei Geschwindigkeiten über der vorbestimmten Geschwindigkeit und bei Geschwindigkeiten unter der vorbestimmten Geschwindigkeit reduziert wird.
2. System nach Anspruch 1, wobei der Mittelwert erzeugt wird durch zeitliches Integrieren des Werts des Signals von dem Beschleunigungsmeßgerät (29, 30).
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit etwa 80 km/h beträgt.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Maximalbeschleunigungswert über der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit schnell auf einen Maximalwert bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und dann mit einer allmählich abnehmenden Rate mit weiterer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich reduziert wird.