DE4135526C2 - Semiaktive Schwingungsdämpfung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur semiaktiven Dämpfung von Schwingungen des Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges, bei dem zwischen dem Fahrzeugaufbau und den jeweiligen Rädern steuerbare Schwingungsdämpfer angeordnet sind.

Im allgemeinen umfaßt das Kraftfahrzeugaufhängungssystem einen zwischen einem gefederten Element (Karosserieseite) und einem ungefederten Element (radseitig) zur Dämpfung der senkrechten Schwingungen eines Rades vorgesehenen Stoßdämpfer. Es gibt verschiedene Arten von Stoßdämpfern (Schwingungsdämpfer). Stoßdämpfer des Typs mit variabler Dämpfung werden z. B. in zwei Gruppen unterteilt, wobei bei der einen Gruppe die Dämpfung zwischen zwei Stufen ("harte" Stufe und "weiche" Stufe) umgeschaltet werden kann und bei der anderen Gruppe die Dämpfung in vielen Stufen oder stufenlos einstellbar ist.

Stoßdämpfer des Typs mit variabler Dämpfung werden zur semiaktiven Dämpfung nach dem sogenannten Skyhook-Prinzip grundsätzlich so betrieben, daß die Dämpfung des Stoßdämpfers auf die WEICHE Einstellung eingestellt wird, wenn die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die senkrechte Schwingung der Karosserie anfachenden Richtung wirken würde, und daß die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers auf die HARTE Einstellung eingestellt wird, wenn die Dämpfungskraft in der die Schwingung dämpfenden Richtung wirkt, so daß die die Schwingung dämpfende Energie einen höheren Wert erhält als die die Schwingung anfachende Energie, die auf das gefederte Element übertragen wird. So werden der Fahrkomfort und die Fahrstabilität verbessert.

Zur Beurteilung, ob die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers in der die Schwingung an­ fachenden oder in der die Schwingung dämpfenden Richtung wirkt, sind bereits die verschiedensten Methoden vorgeschlagen worden.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 60-248419 A wird zum Beispiel eine Methode offenbart, bei der die Richtung der Dämpfungskraft wie folgt bestimmt wird: Es wird festgestellt, ob das Vorzeichen der relativen Bewegung zwischen dem gefederten Element und dem ungefederten Element identisch mit dem Vorzeichen eines differenzierten Werts davon ist, der die relative Geschwindigkeit zwischen dem gefederten Element und dem ungefederten Element darstellt. Wenn die Vorzeichen identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwingung anfachenden Richtung wirken würde. Wenn die Vor­ zeichen nicht identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämp­ fungskraft in der die Schwingung dämpfenden Richtung wirkt.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 61-163011 A wird ein Verfahren offenbart, das die Beurteilung der Richtung der Dämpfungskraft in der folgenden Art und Weise beschreibt: Es wird festgestellt, ob das Vorzeichen der absoluten Geschwindigkeit des gefederten Elements identisch ist mit dem der relativen Geschwindigkeit zwischen dem gefederten Element und dem unge­ federten Element. Wenn die Vorzeichen identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwingung dämp­ fenden Richtung wirkt. Wenn die Vorzeichen nicht identisch sind, wird daraus geschlossen, daß die Dämpfungskraft in der die Schwingungen anfachenden Richtung arbeitet.

Bei einem Fahrzeug mit einem Stoßdämpfer des Typs mit mehrstufig veränderbarer Dämpfungskraftcharakteristik entstehen beim Wechseln und Steuern der Dämpfungseinstellung zur Erzeugung einer annähernd idealen Dämpfungskraft durch große Veränderungen der zwischen Zug- und Druckstufe des Dämpfers wechselnd einzustel­ lenden Dämpfung des Stoßdämpfers laute Geräusche sowie Schwingungen.

Aus der DE-OS 37 05 508 ist ein Verfahren zur Steuerung der Dämp­ fungskraft eines Schwingungsdämpfers bekannt, bei dem die Dämp­ fungskraft in Abhängigkeit von dem Zustand der Straße durch einen einzigen Sensor gesteuert wird, der die Beschleunigungen erfaßt, die durch die vertikalen, aus der Fahrbahn auf die Fahrzeug­ karosserie wirkenden Anregungen erzeugt werden. Dabei wird die Dämpfung des Schwingungsdämpfers zwischen einer harten, einer normalen und einer weichen Einstellung umgeschaltet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur semiaktiven Dämpfung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das zu einer besseren Dämpfung von Schwingungen des Fahrzeugaufbaus bei den unterschiedlichen Fahrzuständen führt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gat­ tungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Das Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug umfaßt einen Stoß­ dämpfer, der zwischen einem gefederten Element und einem unge­ federten Element vorgesehen ist und dessen Dämpfung zwischen vier oder mehr Kennwerten umschaltbar ist, Schwingungs­ frequenzbereichserfassungsmittel zum Erfassen des Frequenzbereichs der Schwingung des gefederten Elements des Kraft­ fahrzeugs, Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Erfassungsmittel zum Er­ fassen einer holprigen Fahrbahnoberfläche, eine Dämpfungskraftkenn­ wertbegrenzungseinrichtung zum Aufnehmen von Signalen von den Schwin­ gungsfrequenzbereichserfassungsmitteln und den Fahrbahnober­ flächenbeschaffenheit-Erfassungsmitteln zur Wahl und Einstellung der Dämpfung des Stoßdämpfers im höheren Bereich, wenn sich das gefederte Element in einem niedrigen Frequenzschwingungsbereich befindet, im unteren Bereich, wenn sich das gefederte Element in einem höheren Frequenz­ schwingungsbereich befindet, und im mittleren Bereich, wenn die Straße holprig ist, sowie Mittel zum Wechseln der Dämpfung des Stoßdämpfers auf der Basis einer vorgegebenen Steuerregel nur innerhalb der von der Dämpfungskraftkennwertbegrenzungseinrichtung eingegrenzten Bereiche.

Bei dem oben erwähnten Aufbau wird der Schwingungszustand des gefederten Elements des Kraftfahrzeugs von den Schwingungsfre­ quenzbereichserfassungsmitteln erfaßt. Zusätzlich wird eine holprige Straße von den Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Er­ fassungsmitteln erfaßt. Die Dämpfungskraftkennwertbegrenzungs­ einrichtung erhält die Signale von beiden Erfassungsmitteln zur wahlweisen Einstellung der Dämpfung des Stoßdämpfers auf vier oder weniger Werte in Abhängigkeit von der Fahrbahnober­ flächenbeschaffenheit und dem Schwingungszustand des gefeder­ ten Elementes des Kraftfahrzeugs. Wenn sich also das gefederte Element in dem niedrigen Frequenzschwin­ gungsbereich befindet, wird die einzustellende Dämpfung unter Berücksichtigung der Stabilitätserfordernisse aus dem oberen Bereich gewählt. Wenn sich das gefederte Element in dem höheren Fre­ quenzschwingungsbereich befindet, wird die Dämpfung für höheren Fahrkomfort aus dem unteren Bereich gewählt. Wenn die Straße holprig ist, wird die Dämp­ fung unter Berücksichtigung sowohl von Stabilität als auch Fahrkomfort aus dem mittleren Bereich ausgewählt. Die Dämpfung des Stoßdämpfers wird von den die Dämpfung verändernden und steuernden Mitteln auf der Grundlage der vorgegebenen Kontrollregel nur innerhalb der von der Dämpfungskraftkennwertbegrenzungseinrichtung festgelegten Bereiche bzw. Einstellungen ausgewählt und verändert. So kann ein hohes Maß an Fahrkomfort und Stabilität erzielt werden.

Weiter ist es so möglich, das sonst durch große Veränderung der Dämpfungseinstellung bedingte Entstehen von Geräuschen und Schwingungen zu verhindern.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung und ihrer bevorzugten Weiterbildungen werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Anordnung der Bauteile eines Aufhängungssystems,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Hauptteil eines Stoßdämpfers,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Aufbaus eines Stellglieds,

Fig. 4 ein Diagramm des Schwingungsmodells des Aufhän­ gungssystems,

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Steuerteil des Auf­ hängungssystems zeigt, und

Fig. 6 ein Flußdiagramm des Steuerflusses.

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Bauteile eines Aufhängungssystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 1 bis 4 vier Stoßdämpfer bezeich­ net, die zur Dämpfung der senkrechten Schwingung der Räder in den rechten und linken Vorderrädern 5L (nur ein linkes Vorder­ rad ist gezeigt) und rechten und linken Hinterrädern 6L (nur ein linkes Hinterrad ist gezeigt) vorgesehen sind. Die Stoß­ dämpfer 1 bis 4 umfassen Stellglieder 25 (siehe Fig. 2 und 3) zum Wechseln der Dämpfungskraftcharakteristiken von verschiede­ nen Dämpfungskoeffizienten zwischen jeweils vier oder mehr Kennwerten (sechs Kennwerte in der vorliegenden Ausführungs­ form, wie noch beschrieben wird), und Druckfühler (nicht ge­ zeigt) als Dämpfungskrafterfassungsmittel zur Erfassung der tatsächlich erzeugten Dämpfungskraft. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet Schraubenfedern, die auf den Außenumfängen der Stoßdämpfer 1 bis 4 an deren oberen Abschnitten vorgesehen sind. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Steuereinheit zum Wech­ seln und Steuern der Dämpfungskraftkennwerte durch Ausgabe von Steuersignalen an die in den Stoßdämpfern 1 bis 4 vorgesehenen Stellglieder bezeichnet. Erfassungssignale werden an die Steu­ ereinheit 8 von den Druckfühlern der Stoßdämpfer 1 bis 4 ausgegeben.

Die Bezugszeichen 11 bis 14 bezeichnen vier Beschleunigungssen­ soren zur Erfassung der Beschleunigung des gefederten Elements in der senkrechten Richtung (Z-Richtung) für jedes Rad. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Fahrzeuggeschwindigkeitssen­ sor, der in dem Meßgerät im Armaturenbrett zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Lenkwinkelsensor zur Erfassung des Lenkwin­ kels der Vorderräder durch die Rotation einer Lenkspindel. Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein Beschleunigungsvorrichtungsöff­ nungssensor zur Erfassung des Öffnens einer Beschleunigungsvor­ richtung bezeichnet. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Bremsdruckschalter zum Prüfen auf der Basis eines Bremsflüssig­ keitsdruckes, ob eine Bremse in Betrieb ist (d. h., ob das Fahrzeug gerade abgebremst wird). Das Bezugszeichen 19 bezeich­ net einen Betriebsmoduswählschalter, durch den ein Fahrer die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf eine der drei Einstellungen HART, WEICH oder KONTROLLIERT einstellt. Diese Sensoren 11 bis 17 und Schalter 18 und 19 geben Erfas­ sungssignale an die Steuereinheit 8 ab.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Stoßdämpfer 1 bis 4, wobei die Druckfühler, die in den Stoßdämpfern vorgesehen sind, nicht gezeigt werden. In Fig. 2 wird ein Zylinder mit dem Bezugszei­ chen 21 bezeichnet. Eine Kolbeneinheit 22 ist einstückig durch einen Kolben gebildet und eine Kolbenstange ist gleitend in dem Zylinder 21 gehalten. Der Zylinder 21 und die Kolbenein­ heit 22 sind mit einer Achse (ungefedertes Element) oder einer Karosserie (gefedertes Element) verbunden.

Zwei Öffnungen 23 und 24 sind in der Kolbeneinheit 22 vorgese­ hen. Die Öffnung 23 ist immer offen, und die Drosselung (der Durchflußbereich) der Öffnung 24 kann durch das Stellglied 25 in sechs Stufen verstellt werden. Wie auch in Fig. 3 gezeigt, umfaßt das Stellglied 25 eine Welle 27, die drehbar in der Kolbeneinheit 22 durch eine Gleitbuchse 26 vorgesehen ist, einen Schrittmotor 28 zum Drehen der Welle 27 um einem vorbe­ stimmten Winkel, eine erste Öffnungsplatte 30, die einstückig und drehbar mit der Welle 27 an deren unterem Ende vorgesehen ist und fünf Bohrungen 29 aufweist, die in gleichen Abständen voneinander in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, und eine zweite Öffnungsplatte 32, die in der Öffnung 24 vorgese­ hen ist und ein kreisbogenförmiges Langloch 31 aufweist, das den Bohrungen 29 der ersten Öffnungsplatte 30 zugeordnet ist. Mit Hilfe des Schrittmotors 28 wird die erste Öffnungsplatte 30 gedreht. Folglich liegen die Bohrungen 29 der ersten Öff­ nungsplatte 30 dem Langloch 31 der zweiten Öffnungsplatte 32 gegenüber oder nicht. Zusätzlich variiert die Anzahl der Boh­ rungen 29, die mit dem Langloch 31 fluchten, sequentiell von null bis fünf.

Eine obere Kammer 33 und eine untere Kammer 34 in dem Zylinder 21 und ein in der Kolbeneinheit 22 zur Verbindung der beiden Kammern 33 und 34 vorgesehener hohler Abschnitt werden mit einer Flüssigkeit gefüllt, die eine adäquate Viskosität auf­ weist. Diese Flüssigkeit kann zwischen der oberen Kammer 33 und der unteren Kammer 34 entweder durch die Öffnung 23 oder die Öffnung 24 fließen.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau besitzen die Stoßdämpfer 1 bis 4 sechs Dämpfungskraftkennwerte mit jeweils unterschied­ lichen Dämpfungskoeffizienten. Wenn fünf Bohrungen 29 der Öffnungsplatte 30 dem Langloch 31 der Öffnungsplatte 32 gegen­ überliegen, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen ersten Kennwert mit dem niedrigsten Dämp­ fungskoeffizienten eingestellt. Wenn vier Bohrungen 29 mit dem Langloch 31 fluchten, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen zweiten Kennwert mit einem nied­ rigen Dämpfungskoeffizienten eingestellt. Wenn drei Bohrungen 29 dem Langloch 31 gegenüberliegen, werden die Dämpfungskraft­ kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen dritten Kennwert mit einem nur geringfügig niedrigen Dämpfungskoeffizienten eingestellt. Wenn mit dem Langloch 31 zwei Bohrungen 29 fluch­ ten, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen vierten Kennwert mit einem etwas höheren Dämpfungs­ koeffizienten eingestellt. Wenn dem Langloch 31 nur eine Boh­ rung 29 gegenüberliegt, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf einen fünften Kennwert mit einem höhe­ ren Dämpfungskoeffizienten eingestellt. Wenn keine der Boh­ rungen 29 mit dem Langloch 31 fluchtet, ist die Öffnung 24 ganz geschlossen. So kann die Flüssigkeit nur durch die Öff­ nung 23 fließen, so daß die Dämpfungskraftkennwerte der Stoß­ dämpfer 1 bis 4 auf einen sechsten Kennwert mit dem höchsten Dämpfungskoeffizienten eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt das Schwingungsmodell des Aufhängungssystems, wobei ms für eine Masse des gefederten Elements steht, mu für eine Masse des ungefederten Elements, zs für eine Bewegung des gefederten Elements, zu für eine Bewegung des ungefederten Elements, ks für die Federkonstante einer Schraubenfeder 7, kt für die Federkonstante eines Reifens, und v(t) für den Dämp­ fungskoeffizienten des Stoßdämpfers.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Steuerteil des Aufhän­ gungssystems zeigt. In Fig. 5 entsprechen ein erster Druck­ fühler 41, ein erster Beschleunigungssensor 11 und ein erstes Stellglied 25a einem linken Vorderrad 5L. Ein zweiter Druck­ fühler 42, ein zweiter Beschleunigungssensor 12 und ein zwei­ tes Stellglied 25b entsprechen einem rechten Vorderrad. Ein dritter Druckfühler 43, ein dritter Beschleunigungssensor 13 und ein drittes Stellglied 25c entsprechen einem linken Hinterrad 6L. Ein vierter Druckfühler 44, ein vierter Be­ schleunigungssensor 14 und ein viertes Stellglied 25d ent­ sprechen einem rechten Hinterrad. Die Stellglieder 25a bis 25d sind mit dem Stellgied 25 in Fig. 2 identisch. Die Druckfühler 41 bis 44 sind in den Stoßdämpfern 1 bis 4 vorgesehen.

In Fig. 5 sind fs1 bis fs4 Dämpfungskraftsignale, die von den ersten bis vierten Druckfühlern 41 bis 44 an die Steuereinheit 8 abgegeben werden. Wenn die Dämpfungskraft nach oben wirkt, ist das Signal positiv. Wenn die Dämpfungskraft nach unten wirkt, ist das Signal negativ.

_G1 bis _G4 sind Signale der absoluten Beschleunigung des gefederten Elements in senkrechter Richtung (Z-Richtung), die von den ersten bis vierten Beschleunigungssensoren 11 bis 14 an die Steuereinheit 8 abgegeben werden. Wenn das gefederte Element die nach oben gerichtete Beschleunigung entgegennimmt, ist das Signal positiv. Wenn das gefederte Element die nach unten gerichtete Beschleunigung aufnimmt, ist das Signal nega­ tiv.

Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS, ein Lenkwinkelsignal ΘH und ein Beschleunigungsvorrichtungsöffnungssignal TVO (Dros­ selklappenöffnungsgrad) werden jeweils von dem Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor 15, dem Lenkwinkelsensor 16 und dem Be­ schleunigungsvorrichtungsöffnungssensor 17 an die Steuerein­ heit 8 abgegeben. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS ist positiv, wenn sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt, und es ist negativ, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Das Lenkwinkelsi­ gnal ΘH ist positiv, wenn sich ein Lenkrad vom Gesichtspunkt des Fahrers aus im Gegenuhrzeigersinn dreht (d. h. nach links dreht), und es ist negativ, wenn sich das Lenkrad im Uhrzeiger­ sinn dreht (d. h., nach rechts dreht).

Ein Bremsdrucksignal BP wird von dem Bremsdruckschalter 18 an die Steuereinheit 8 abgegeben und kann die beiden Werte EIN und AUS annehmen. "EIN" bedeutet, daß die Bremse betätigt wird. "AUS" bedeutet, daß die Bremse nicht betätigt wird.

Stellgliedsteuersignale v1 bis v4 werden von der Steuereinheit 8 an die Stellglieder 25a bis 25d ausgegeben und nehmen je­ weils die beiden Werte "Is" bis "Ih" an. "Is" bedeutet, daß die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die WEICHE Einstellung eingestellt sind. "Ih" bedeutet, daß die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die HARTE Einstellung eingestellt sind. Beide Kennwerte der WEICHEN und HARTEN Einstellungen nehmen entsprechend den aus den jeweils sechs Dämpfungskraftkennwerten (erste bis sechste Kennwerte) der Stoßdämpfer 1 bis 4 wie oben beschrieben auszuwählenden Kennwerte Werte von "1" bis "6" an.

Darüber hinaus werden Betriebsartauswahlsignale von dem Be­ triebsartauswahlschalter 19 an die Steuereinheit 8 abgegeben. Die Betriebsartauswahlsignale stellen eine Vielzahl von paral­ lelen Signalen dar und nehmen in der vorliegenden Ausführungs­ form die drei Werte HART, WEICH und KONTROLLIERT an. "HART" bedeutet, daß ein Fahrer die HARTE Betriebsart ausgewählt hat. "WEICH" bedeutet, daß ein Fahrer die WEICHE Betriebsart ausge­ wählt hat. Und "KONTROLLIERT" bedeutet, daß der Fahrer die Betriebsart KONTROLLIERT ausgewählt hat. Wenn die HARTE Be­ triebsart ausgewählt ist, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf HART eingestellt. Wenn die WEICHE Betriebsart ausgewählt ist, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf WEICH eingestellt. Wenn die Be­ triebsart KONTROLLIERT ausgewählt ist, werden die Dämpfungs­ kraftkennwerte der Stoßdämpfer entweder auf HART oder WEICH geschaltet, was automatisch und unabhängig entsprechend den Fahrbedingungen, der Fahrbahnoberfläche etc. ausgeführt wird.

Fig. 6 zeigt den Steuerfluß der Steuereinheit 8, wenn die Betriebsart KONTROLLIERT durch den Betriebsartauswählschalter 19 ausgewählt ist. Die Steuerfunktion wird durch das Steuerpro­ gramm der Steuereinheit 8 durchgeführt. Das Steuerprogramm wird in regelmäßigen Abständen (1 bis 10 ms) von dem separat vorgesehenen Startprogramm wiederholt. Der Steuerbetrieb wird im folgenden anhand des Flußdiagramms beschrieben.

Bei Schritt S1 werden die Dämpfungskraftsignale fs1 bis fs4 eingegeben. Bei Schritt S2 werden die Signale _G1 bis _G4 der absoluten Beschleunigung des gefederten Elementes eingegeben. Bei Schritt S3 werden die Signale _G1 bis _G4 durch numerische Integration oder dergleichen integriert, um so die absoluten Geschwindigkeiten _G1 bis _G4 der Karosserie in senkrechter Richtung zu erhalten. Da _G1 bis _G4 absolute Geschwindigkeiten des gefederten Elements in senkrechter Richtung an den Beschleunigungssensoren 11 bis 14 sind, werden sie in Schritt 4 an den Stoßdämpfern 1 bis 4 in absolute Geschwindigkeiten _S1 bis _S4 des gefederten Elements in senkrechter Richtung umgewandelt. Wenn drei Werte von _G1 bis _G4 vorhanden sind, kann man _S1 bis _S4 berechnen. Deshalb werden weiter unten _G1 bis _G3 benutzt und _G4 wird als Ersatz verwendet. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Koordinatensystem in einer horizontalen Ebene dargestellt. Die Koordinaten für die Beschleunigungssensoren 11 bis 13 und für die Stoßdämpfer 1 bis 4 werden jeweils durch (x_G1, y_G1) zu (x_G3, y_G3) und (x_S1, y_S1) zu (x_S4, y_S4) ausgedrückt. Dann erhält man _S1 bis _S4 durch die folgende Gleichung:

wobei zwei Koeffizientenmatrizen und ein Produkt daraus vorher festgelegt und als Konstanten vorgegeben sind.

Schritt S2 bis S4 und die Beschleunigungssensoren 11 bis 14 bilden Mittel 51 zur Erfassung der absoluten Geschwindigkeiten _S1 bis _S4 des gefederten Elements in senkrechter Richtung an den Stoßdämpfern 1 bis 4.

Bei Schritt S5 wird eine "Himmelshaken"-Dämpfungskraft (skyhook damper force) fai als eine ideale Dämpfungskraft durch die folgende Gleichung erhalten.

fai = -c · si (i = 1, 2, 3, 4)

Mit anderen Worten, die "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai ist ein Wert mit negativem Vorzeichen, der durch Multiplizieren eines Verstärkungswertes c mit einer absoluten Geschwindigkeit Zsi des gefederten Elements an jedem Rad zusammen erhalten wird. Schritt S5 bildet Mittel 52 zur Berechnung der "Himmels­ haken"-Dämpfungskraft fai.

Bei Schritt S6 wird eine absolute Geschwindigkeit _S des gefe­ derten Elements (oder sein Integralwert, d. h. eine absolute Bewegung zs des gefederten Elements) kontinuierlich gemessen, um die Frequenz der Schwingung des gefederten Elements zu berechnen. Bei Schritt S7 wird festgestellt, ob der niedrige Frequenzschwingungsbereich ausgewählt ist. Schritte S6 und S7 und die Beschleunigungssensoren 11 bis 14 stellen Schwingungs­ frequenzbereichserfassungsmittel 53 zum Erfassen des Schwin­ gungsfrequenzbereichs des gefederten Elements des Kraftfahr­ zeugs dar.

Wenn die Antwort in Schritt S7 JA lautet, d. h., wenn der niede­ re Frequenzschwingungsbereich ausgewählt ist, werden im Schritt S8 "5" und "6" jeweils auf "Is" und "Ih" eingestellt. Wenn die Antwort NEIN lautet, d. h., wenn der höhere Frequenz­ schwingungsbereich ausgewählt ist, werden in Schritt S9 "1" und "2" jeweils auf "Is" und "Ih" eingestellt.

Bei Schritt S10 wird in Abhängigkeit von der Schwankung der absoluten Geschwindigkeit Z_S des gefederten Elements festge­ stellt, ob eine Straße holprig ist. Wenn die Antwort JA lau­ tet, d. h., wenn die Straße holprig ist, werden in Schritt S11 "3" und "4" jeweils auf "Is" und "Ih" eingestellt. Dann geht die Routine weiter zu Schritt S12. Wenn die Antwort NEIN lau­ tet, d. h., wenn die Straße nicht holprig ist, geht diese Rou­ tine weiter zu Schritt S12. Schritt S10 und die Beschleuni­ gungssensoren 11 bis 14 bilden Fahrbahnoberflächenbeschaffen­ heit-Erfassungsmittel 54 zum Erfassen einer holprigen Straße. Die Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit-Erfassungsmittel 54 können anstelle der Schwankung der Absolutgeschwindigkeit Z_S des gefederten Elements den Schlag der Stoßdämpfer 1 bis 4 erfassen (d. h., die relative Bewegung zwischen dem gefederten Element und dem ungefederten Element (zs-zu)), um so ent­ sprechend die holprige Straße zu erfassen.

Schritte S7 bis S11 stellen Dämpfungskraftkennwertbegrenzungs­ mittel 55 zum Begrenzen der Dämpfungskraftkennwerte der Stoß­ dämpfer 1 bis 4 auf die fünften und sechsten Kennwerte des oberen Bereichs dar, wenn sich das gefederte Element im niede­ ren Frequenzschwingungsbereich befindet, auf die ersten und zweiten Kennwerte im unteren Bereich, wenn sich das gefederte Element in dem höheren Frequenzschwingungsbereich befindet, und auf den dritten und vierten Kennwert in dem mittleren Bereich, wenn die Straße holprig ist.

Bei Schritt S12 erhält man die Funktion hi (= fsi·fai) als das Produkt aus einer tatsächlichen Dämpfungskraft fsi und der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai für die Stoßdämpfer 1 bis 4. Wenn bei Schritt S13 die Funktion hi gleich oder größer Null ist (hi 0), wird vi Ih gleichgesetzt. Wenn die Funktion hi kleiner Null ist (hi<0), wird vi Is gleichgesetzt. Bei Schritt S14 werden die Stellgliedsteuersignale v1 bis v4 ausgegeben.

Dann kehrt die Routine zurück. Schritte S12 und S13 stellen Mittel 56 zum Berechnen der Funktion hi dar, die das Produkt aus der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai und der tatsächli­ chen Dämpfungskraft fsi ist, um so ausgehend von der Funktion hi quantitativ zu beurteilen, ob die Dämpfungskraft der Stoß­ dämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung hemmenden Richtung oder in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der senkrechten Schwingung des gefederten Elements wirkt. Schritte S13 und S14 stellen Mittel 57 zum Verstellen und Steuern der Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 zwischen zwei Dämpfungskraftkennwerten dar, die von den Dämpfungskraftkenn­ wertbegrenzungsmitteln 55 entsprechend der Wirkrichtung der Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4, die von den Mitteln 56 festgestellt wird, begrenzt werden.

Nach der oben genannten Steuerung erhält man die Funktion hi als ein Produkt der "Himmelshaken"-Dämpfungskraft fai und der tatsächlichen Dämpfungskraft fsi für die Stoßdämpfer 1 bis 4. Wenn die Funktion hi gleich oder größer Null ist (hi 0), d. h., wenn die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung dämpfenden Richtung hinsichtlich der senkrech­ ten Schwingung des gefederten Elements wirkt, werden die Dämp­ fungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die Einstel­ lung HART gewechselt. Wenn die Funktion hi kleiner Null ist (hi < 0), d. h., wenn die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 1 bis 4 in der die Schwingung anfachenden Richtung hinsichtlich der senkrechten Schwingung des gefederten Elements wirkt, werden die Dämpfungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 auf die Einstellung WEICH verstellt. Folglich kann die die Schwingung dämpfende Energie mit einem höheren Wert als die die Schwin­ gung anfachende Energie versehen werden, die auf das gefederte Element übertragen wird. Dadurch ist es möglich, den Fahrkom­ fort und die Fahrstabilität zu verbessern.

Aus den sechs Dämpfungskraftkennwerten der verschiedenen Dämp­ fungskoeffizienten werden der fünfte und der sechste Kennwert aus dem oberen Bereich ausgewählt, wenn sich das gefederte Element in dem niedrigen Frequenzschwingungsbereich befindet, der erste und der zweite Kennwert des unteren Bereich wird dann ausgewählt, wenn sich das gefederte Element in dem höhe­ ren Frequenzschwingungsbereich befindet, und der dritte und der vierte Kennwert aus dem mittleren Bereich werden dann ausgewählt, wenn die Straße holprig ist. Die Dämpfungskraft­ kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 werden in Abhängigkeit von dem Wert der Funktion hi zwischen den oben genannten beiden Kennwerten verstellt. Dadurch kann das Entstehen von Geräu­ schen und Schwingung verhindert werden, ohne daß die Dämpfungs­ kraftkennwerte in großem Maße verstellt werden müssen. In dem niedrigen Frequenzschwingungsbereich, in dem das Fahrzeug aufgrund von Störungen wie Lenken leicht instabil wird, werden die Charakteristiken aus dem höheren Bereich ausgewählt, wo­ durch die Stabilität verbessert werden kann. Im höheren Fre­ quenzschwingungsbereich, in dem Straßengeräusche und ähnliches übertragen werden, wenn geradeaus gefahren wird, werden die Kennwerte aus dem unteren Bereich ausgewählt, wodurch der Fahrkomfort verbessert werden kann. Bei einer holprigen Straße ist es notwendig, die von den Stößen der konvexen Teile der Straßenunebenheiten verursachten Schläge zu schlucken. Außer­ dem kann es noch leicht zum Überschwingen und ähnlichem kom­ men. Es werden jedoch die Kennwerte aus dem mittleren Bereich ausgewählt, um den Fahrkomfort und die Stabilität zu verbessern.

In dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel können die Dämp­ fungskraftkennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 jeweils zwischen sechs Kennwerten verstellt werden. Aber die vorliegende Erfin­ dung kann auch dann verwendet werden, wenn die Dämpfungskraft­ kennwerte der Stoßdämpfer 1 bis 4 zwischen vier oder mehr Kennwerten verstellt werden können.

Claims (1)

1. Verfahren zur semiaktiven Dämpfung von Schwingungen des Fahr­ zeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges, bei dem zwischen dem Fahr­ zeugaufbau und den jeweiligen Rädern steuerbare Schwingungs­ dämpfer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswahl zwischen mindestens vier einstellbaren Dämp­ fungswerten die auf den Fahrzeugaufbau wirkende Dämpfungskraft (fsi) nach Betrag und Richtung gemessen, aus der vertikalen Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus unter Berück­ sichtigung von deren Größe und Richtung die erwünschte Dämp­ fungskraft (fai) ermittelt und die Richtung der gemessenen (fsi) und erwünschten Dämpfungskräfte (fai) miteinander ver­ glichen werden, daß bei niedriger Frequenz der Bewegung des Fahrzeugaufbaus (glatte Fahrbahn und hohe Fahrgeschwin­ digkeit) ein Bereich harter Dämpfung, bei hoher Frequenz der Bewegung des Fahrzeugaufbaus ein Bereich weicher Dämpfung und bei für eine holprige Fahrbahn typischen Schwingungswerten ein Bereich mittlerer Dämpfung ausgewählt wird und daß in den jeweiligen Bereichen eine hohe Dämpfung eingestellt wird, wenn die gemessenen (fsi) und die gewünschten (fai) Dämpfungskräfte in ihrer Richtung übereinstimmen und sonst eine niedrige Dämpfung (Fig. 6).