DE69929725T2 - Auf das Rollen eines Fahrzeugs ansprechende Vorrichtung - Google Patents

Auf das Rollen eines Fahrzeugs ansprechende Vorrichtung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf aktive Aufhängungssysteme für Fahrzeuge und insbesondere auf Systeme, die eine aktive Rollsteuerung enthalten.
  • Aus der US-A-5487006 ist die Bereitstellung eines Fahrzeugaufhängungssystems bekannt, 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, die von der von einer unebenen Fahrdecke erzeugten Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie hervorgerufen wird, unterscheiden kann.
  • Die US-A-5322320 offenbart ein Steuersystem für Fahrzeugaufhängungsdämpfer, bei dem die Dämpfung in Abhängigkeit von der Amplitude der hochfrequenten senkrechten Bewegungen einzelner Räder variiert.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeugaufhängungssystem mit einem Rollsteuerungsmittel zur Steuerung der Rollsteifigkeit des Fahrzeugs, einem Unebenheitsmessmittel zur Messung der Unebenheit der Oberfläche, über die das Fahrzeug fährt, einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmessmittel zur Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bereit, wobei das Rollsteuerungsmittel dazu angeordnet ist, Ausgangssignale von dem Unebenheitsmessmittel und dem Geschwindigkeitsmessmittel zur Erzeugung eines zeitlichen Integrals, das als Reaktion auf eine verstärkte Straßenunebenheit zunimmt, aber als Reaktion auf eine erhöhte Straßengeschwindigkeit abnimmt, zu kombinieren, und dass das Rollsteuerungsmittel dazu angeordnet ist, die Rollsteifigkeit als Reaktion auf eine Verringerung des Integrals zu erhöhen, aber die Rollsteifigkeit als Reaktion auf eine Vergrößerung des Integrals zu verringern.
  • Vorzugsweise umfasst das Unebenheitsmessmittel mindestens einen Beschleunigungsmesser.
  • Das Rollsteuerungsmittel kann einen Verstärker mit niedrigem Verstärkungsgrad und einen Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad enthalten und zum Empfang eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals von dem Geschwindigkeitsmessmittel und zu dessen Eingabe in jeden der Verstärker angeordnet sein. Des Weiteren kann es dazu angeordnet sein, das Ausgangssignal von dem Verstärker mit niedrigem Verstärkungsgrad zur Erzeugung des Integrals zu verwenden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit liegt, und das Ausgangsignal von dem Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad zur Erzeugung des Integrals zu verwenden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über der vorbestimmten Geschwindigkeit liegt.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Aufhängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 und 3 schematisch Endansichten des Fahrzeugs aus 1 in der Ebene bzw. bei einer Rollbewegung,
  • 4 eine graphische Darstellung, die die Ausgangssignale 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 Ausgangssignale zeigt.
  • Auf 1 Bezug nehmend, hat ein Fahrzeug vier Räder 10, 12, 14, 16, die jeweils an der 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 vertikal bewegen kann. Ein Stabilisator 22 ist zwischen den beiden Hinterrädern 14, 16 verbunden, um die Rollbewegung des Fahrzeughecks zu steuern. Der Stabilisator 22 ist in der Mitte in zwei Hälften 22a, 22b geteilt, die von einem Drehsteller 24 unter Steuerung durch eine Steuereinheit 26 bezüglich einander gedreht werden können. Dadurch kann das Rollen des Fahrzeugs aktiv als Reaktion auf Signale gesteuert werden, die von Radgeschwindigkeitssensoren 27 und mehreren Beschleunigungsmessern, die Signale liefern, welche die Beschleunigung von Teilen der Fahrzeugkarosserie in verschiedenen Richtungen anzeigen, in die Steuereinheit eingegeben werden. Ein ähnlicher Stabilisator, der nicht gezeigt ist, wäre normalerweise auch zwischen den Vorderrädern 10, 12 verbunden.
  • Auf 2 Bezug nehmend, enthalten die oben erwähnten Beschleunigungsmesser zwei seitliche Beschleunigungsmesser 28, 30, die an der Fahrzeugkarosserie 18 starr befestigt sind und die seitliche Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie messen. Die seitlichen Beschleunigungsmesser 28, 30 sind vertikal voneinander beabstandet, wobei der untere 28 sich nahe der Rollachse 32 des Fahrzeugs befindet, d.h. der Längsachse, um die das Fahrzeug die Tendenz hat, sich bei Rollbewegungen zu drehen. Der obere Beschleunigungsmesser 30 ist nahe der Oberseite der Fahrzeugkarosserie 18 weiter von der Rollachse 32 entfernt befestigt. Daher führt eine Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie 18 um die Rollachse 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 rollt. Unter diesen Bedingungen erfasst der obere Beschleunigungsmesser 30 relativ hohe Beschleunigungen, da der obere Teil der Karosserie, der relativ weit von der Rollachse entfernt ist, typischerweise 1,0 bis 1,5 Meter, sich über relativ große Entfernungen bewegt, während die Karosserie um die Rollachse rollt. Der untere Beschleunigungsmesser 28 andererseits, der näher zur Rollachse liegt, ungefähr 0,1 oder 0,2 Meter darüber, erfasst viel geringere Beschleunigungen aufgrund der geringeren seitlichen Verschiebungen, die er erfährt. Es versteht sich jedoch, dass, wie in 4 gezeigt, die Schwingungen in den beiden Signalen phasengleich sind, vorausgesetzt, die Beschleunigungsmesser befinden sich beide oberhalb der Rollachse (wenn der untere Beschleunigungsmesser sich unter der Rollachse befände, wären die Signale in Gegenphase). Die Signale von den beiden Beschleunigungsmessern können daher von der Steuereinheit analysiert werden, um den Rollbetrag des Fahrzeugs zu bestimmen.
  • Auf 5 Bezug nehmend, 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 Karosserierollbetrags 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 Straßengeschwindigkeitssignal 58, das sich mit der Straßengeschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, wird durch einen Verstärker 60 mit geringem Verstärkungsgrad und einen Verstärker 62 mit hohem Verstärkungsgrad geschickt, um Signale 64, 66 niedrigen Verstärkungsgrads und hohen Verstärkungsgrads 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 weist ein Ausgangssignal 74 auf 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 dauerhaft das Ausgangssignal der Schwellwertvorrichtung damit.
  • Die Ausgangssignale der Schaltvorrichtung werden mit dem Modulsignal verglichen und die Differenz in einen Integrator 76 eingegeben. Die Ausgangssignale des Integrators 76 sind zu jedem beliebigen Zeitpunkt t das Integral über dem vorhergehenden Intervall 6 der Differenz zwischen dem Modulsignal und dem Ausgangssignal von der Schaltvorrichtung.
  • Das Ergebnis ist, dass sich das Ausgangssignal R vom Integrator 76 allgemein mit der Straßenunebenheit erhöht, aber mit der Straßengeschwindigkeit abnimmt, wie in 6 dargestellt, und die Steuereinheit kann als Reaktion die Rollsteifigkeit des Fahrzeugs steuern. Zum Zeitpunkt t0 startet das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit auf einer unebenen Oberfläche. Dies erzeugt ein hohes Ausgangssignal vom Integrator 76, was die Steuereinheit 26 veranlasst, die Rollsteifigkeit 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 Ausgangssignal vom Integrator 76 ab. Die Steuereinheit erhöht daher die Rollsteifigkeit. Zum Zeitpunkt t2 wird die Straßenoberfläche ebener, wodurch das Ausgangssignal vom Integrator wieder abnimmt, und wieder wird die Rollsteifigkeit erhöht. Zum Zeitpunkt t3 überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwellwertgeschwindigkeit. Das Ausgangssignal von der Schwellwertvorrichtung wird daher in den Integrator 76 eingegeben, dessen Ausgangssignal schnell abnimmt. Die Rollsteifigkeit wird daher schnell erhöht, wie es für ein schnelleres Fahren auf der Straße geeignet ist.

Claims (3)

  1. Fahrzeugaufhängungssystem mit einem Rollsteuerungsmittel (22, 24, 26) zur Steuerung der Rollsteifigkeit des Fahrzeugs, einem Unebenheitsmessmittel (28, 30) zur Messung der Unebenheit der Oberfläche, über die das Fahrzeug fährt, einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmessmittel (27) zur Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollsteuerungsmittel (26) dazu angeordnet ist, Ausgangssignale von dem Unebenheitsmessmittel (28, 30) und dem Geschwindigkeitsmessmittel (27) zur Erzeugung eines zeitlichen Integrals (R), das als Reaktion auf eine verstärkte Straßenunebenheit zunimmt, aber als Reaktion auf eine erhöhte Straßengeschwindigkeit abnimmt, zu kombinieren, und dass das Rollsteuerungsmittel (22, 24, 26) dazu angeordnet ist, die Rollsteifigkeit als Reaktion auf eine Verringerung des Integrals zu erhöhen, aber die Rollsteifigkeit als Reaktion auf eine Vergrößerung des Integrals zu verringern.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem das Unebenheitsmessmittel mindestens einen Beschleunigungsmesser (28, 30) umfasst.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Rollsteuerungsmittel einen Verstärker mit niedrigem Verstärkungsgrad (60) und einen Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad (62) enthält und zum Empfang eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals (58) von dem Geschwindigkeitsmessmittel (27) und zu dessen Eingabe in jeden der Verstärker (60, 62) angeordnet ist und weiterhin dazu angeordnet ist, das Ausgangssignal von dem Verstärker mit niedrigem Verstärkungsgrad (60) zur Erzeugung des Integrals zu verwenden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit liegt, und das Ausgangsignal von dem Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad (62) zur Erzeugung des Integrals zu verwenden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über der vorbestimmten Geschwindigkeit liegt.
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