DE3819837A1 - Lenkungsabhaengige steuerungsvorrichtung fuer charakteristika im fahrverhalten eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lenkungsabhängige Steuerungs­ vorrichtung für Charakteristika im Fahrverhalten eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung bezieht sich im einzelnen auf eine derartige Steuerungsvorrichtung für die Aufhängung bzw. die Stoß­ dämpfer eines Fahrzeugs, für eine Servolenkanlage, für die Steuerung der Hinterräder eines Vierrad-Lenksystems oder dergleichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll die Charakteristika des Fahrverhaltens in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel beeinflussen. Darüber hinaus befaßt sich die Erfindung mit einer derartigen Vorrichtung mit einem Störungssicherheitssystem (Fail-Safe), das einen Fail-Safe-Betrieb bei Ausfallen eines Lenkwinkelsensors oder eines Detektors für die neutrale Lenkungsstellung ermöglicht.

Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung 62-7721 beschreibt ein System zur Überwachung des Lenkwinkels eines Fahrzeugs. Es sind Einrichtungen zur Überwachung von Lenkvorgängen und zur Erzeugung eines entsprechenden Sig­ nals vorgesehen. Aus den entpsrechenden Daten wird die Neutralposition der Lenkung projiziert. Das System umfaßt weiterhin einen Sensor für die Neutralposition, der diese annähernd erfaßt und ein entsprechendes Signal abgibt. Auf der Grundlage des anhand des Lenkwinkels projizierten und des annähernd gemessenen Wertes der Neutralposition wird ein Mittelwert der Neutralposition abgeleitet.

Die Lenkwinkeländerung in bezug auf diesen Mittelwert der Neutralposition wird überwacht und zur Steuerung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs, etwa der Unterdrückung von Rollbewegungen mit Hilfe der Fahrzeugaufhängung, der Ein­ stellung der Lenkkraft in einem Servolenksystem, der Einstellung des Lenkwinkels der Hinterräder bei einem Vierradlenksystem oder dergleichen verwendet.

Bei diesem herkömmlichen Steuerungssystem für das Fahr­ verhalten eines Fahrzeugs ist der Detektor zur Ermitt­ lung der Neutralposition ein wesentliches Element. Wenn der Detektor ausfällt, wird es unmöglich, den Mittelwert des Neutralbereichs annähernd oder genau zu ermitteln. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei der Ermittlung des Lenkausschlages und damit zu Fehlern bei der Steuerung des Fahrverhaltens.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein störungs­ sicheres System zu schaffen, das die Funktionsfähigkeit des Detektors für die Neutralposition überwacht und einen Notbetrieb zur annähernd genauen Steuerung der Fahreigen­ schaften ermöglicht.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeich­ nenden Teil des Hauptanspruchs.

Die erfindungsgemäße, lenkungsabhängige Steuerung führt einen oder mehrere Steuerungsvorgänge durch, die das Fahr­ verhalten eines Fahrzeugs beeinflussen, etwa eine Unter­ drückung von Rollbewegungen, eine Veränderung der Lenk­ kraft in einem Servolenksystem oder eine Beeinflussung der Stellung von gelenkten Hinterrädern in einem Vierrad­ lenksystem. Das Steuerungssystem umfaßt einen Lenkwinkel­ sensor zur Überwachung von Lenkwinkeländerungen und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals. Weiterhin ist ein Detektor für die Neutralposition der Lenkung vorgesehen, der diese Position annähernd erfaßt und ebenfalls ein entsprechendes Signal abgibt. Ein Mittelwert des Neutral­ bereiches wird projiziert aufgrund des Lenkwinkelsignals und des Neutralstellungssignals. Eine lenkwinkelsabhängige Steuerung erfolgt somit durch Vergleich des Lenkwinkel­ signals mit dem erwähnten Mittelwert des Neutralstellungs­ signals. Weiterhin wird die Funktionsfähigkeit des Detek­ tors für die Neutralstellung überwacht, so daß dessen Fehlfunktionen ermittelt werden können. Wenn der Detektor ausfällt, erfolgt ein Sicherheits- oder Notbetrieb (Fail- Safe-Betrieb). In diesem Fall wird der Mittelwert des Neutralstellungsbereichs abgeleitet ohne Verwendung des Signals des Detektors für die Neutralstellung.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Steue­ rungssystem einen ersten Sensor zur Überwachung von Lenk­ winkeländerungen und zur Erzeugung eines ersten Signals, einen zweiten Sensor zur Ermittlung der Neutralstellung der Lenkung und zur Abgabe eines entsprechenden zweiten Signals, eine dritte Einrichtung zur Projektion eines Vergleichssignals für den Lenkwinkel. Im Vergleich zu diesem Vergleichspunkt wird die Größe des Lenkwinkels auf der Basis des ersten und zweiten Sensor-Signals ermittelt bzw. bestätigt. Eine vierte Einrichtung leitet die Größe des Lenkausschlages auf der Basis des ersten Sensorsignals und des Vergleichswertes ab und ermittelt einen Wert des Lenkwinkels. Eine fünfte Einrichtung leitet aus diesem ein Steuersignal zur Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs ab. Eine sechste Einrichtung ermittelt einen Ausfall des zweiten Sensors und leitet den Sicherheits­ betrieb ein, in dem die Lenkwinkeldaten unabhängig von dem Signal des zweiten Sensors ausgewertet werden.

Das Lenkwinkelsignal des ersten Sensors kann ein Impuls- Signal sein, aus dem sich der Betrag und die Richtung der Lenkungsänderung ergibt. Der zweite Sensor kann ebenfalls ein Impuls-Signal abgeben, dessen Spannung sich zwischen einem ersten Wert im Neutralbereich und einem zweiten Wert außerhalb des Neutralbereichs ändert. Die dritte Einrich­ tung zum Ermitteln einer Winkel-Vergleichsposition, in bezug auf die die Größe des Lenkausschlages zu messen ist, berücksichtigt die ersten und zweiten Sensorsignale. Eine vierte Einrichtung zur Ermittlung der Größe des Lenkausschlages auf der Basis des ersten Signals und der Winkel-Vergleichsposition erzeugt die Lenkwinkeldaten. Die fünfte Einrichtung tastet eine Fehlfunktion des zweiten Sensors ab und leitet den Sicherheitsbetrieb ein, in dem die Lenkwinkelwerte unabhängig von dem Spannungs­ zustand des zweiten Sensors ausgewertet werden.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine durch die Steuerung beeinflußbare Fahrzeugaufhängung vor­ gesehen, die sich zwischen der Karosserie und dem Fahr­ werk befindet. Die Aufhängung ermöglicht zumindest zwei Betriebszustände, nämlich "HART" und "WEICH". Ein Betä­ tigungsorgan ermöglicht eine Umschaltung zwischen diesem ersten und zweiten Betriebszustand. Ein erster Sensor über­ wacht die Lenkwinkeländerung und erzeugt ein erstes, ge­ pulstes Sensorsignal. Ein zweiter Sensor tastet die Neu­ tralposition der Lenkung ab und erzeugt ein entsprechendes gepulstes zweites Signal. Die Auswertung der Signale zur Optimierung des Fahrverhaltens und insbesondere zur Un­ terdrückung der Rollbewegungen mit Hilfe der Aufhängung erfolgt dann in der bereits beschriebenen Weise.

Die dritte Einrichtung kann periodisch aktiviert werden und einen gleitenden Mittelwert auf der Basis des ersten Sensorsignals und des Vergleichswertes im vorangegangenen Zyklus als Vergleichswert liefern, während der zweite Sensor unter normalen Bedingungen arbeitet.

Im Sicherheits- oder Fail-Safe-Betrieb kann die dritte Einrichtung die Vergleichswinkelsposition aus dem unmittel­ bar vorangegangenen Zyklus als Vergleichswert ausnutzen. Die Einrichtung zur Überwachung des zweiten Sensors kann dessen Signalspannung sowie die Lenkungsbewegungen gemäß dem ersten Signal überwachen und auf diese Weise einen Fehler des zweiten Sensors ermitteln. Eine Funktions­ störung des zweiten Sensors zur Ermittlung der Neutral­ stellung kann dadurch erfaßt werden, daß die eine Stellung außerhalb der Neutralstellung anzeigende Spannung über 360° beibehalten wird, daß diese Spannung über eine vor­ gegebene Fahrstrecke beibehalten wird, oder daß die die Neutralstellung anzeigende erste Signalspannung über einen Winkelbereich beibehalten wird, der größer als der Winkelbereich der Neutralstellung ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische Darstellung eines Fahrzeug-Aufhängungs­ systems als Beispiel für die erfindungs­ gemäße Steuervorrichtung;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Veranschau­ lichung einer bevorzugten Ausführungs­ form des lenkungsabhängigen Steue­ rungssystems in Verbindung mit einer Fahrzeugaufhängung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 veranschaulicht die Überwachung des Lenkwinkels mit einem Lenkwinkel­ sensor und einem Detektor für die Neutralstellung zur Verwendung in Verbindung mit einem Steuerungs­ systems in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm der Lenkwinkel­ impulse zweier optischer Sensoren eines Lenkwinkelüberwachungssystems gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen Stoß­ dämpfer mit verstellbarer Dämpfungs­ kraft für eine Fahrzeugaufhängung gemäß Fig. 1;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm zur Veranschau­ lichung eines Programms zur Verarbei­ tung eines Lenkungsimpulses gemäß Fig. 5 und zur Ermittlung der für Lenkrichtung und den Lenkwinkel re­ präsentativen Daten;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Verarbei­ tung der Richtung und der Größe der Lenkausschläge und zur Ableitung des Lenkausschlages in bezug auf eine Neutralposition;

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm zur Veranschau­ lichug des Programms zur Unter­ drückung von Rollbewegungen mit Hilfe der Fahrzeugaufhängung bzw. zur Ab­ leitung eines Steuersignals zur Um­ schaltung des Stoßdämpfers gemäß Fig. 5 auf der Basis der Lenkwinkel­ signale des Programms gemäß Fig. 7;

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm eines Zeitpro­ gramms zur Überprüfung des Betriebs­ zustandes des Stoßdämpfers gemäß Fig. 5 bei Auslösung des Programms und zur Ermittlung der weichen Ein­ stellung des Stoßdämpfers;

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm eines Sicherheits­ programms des Steuersystems gemäß Fig. 2;

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Sicherheits­ programms für die Steuerung gemäß Fig. 2.

Nunmehr soll auf die Zeichnung und zunächst insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen werden. Fig. 1 ist eine Teildar­ stellung eines Fahrzeug-Aufhängungssystems, auf das die bevorzugte Ausführungsform eines lenkungsabhängigen Steue­ rungssystems anwendbar ist. Das Aufhängungssystem mit der im folgenden erläuterten, vom Lenkungsverhalten abhängigen, Rollbewegungen unterdrückenden Steuerungssystems sollte als Anwendungsbeispiel der bevorzugten, lenkungsabhängigen Steuerung verstanden werden. Darüber hinaus ist die erfin­ dungsgemäße Steuerung für alle Steuerungsvorgänge anwend­ bar, bei denen der Lenkwinkel als ein Steuerparameter ver­ wendet wird.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt das Aufhängungssystem Aufhängungsorgane zwischen einem nicht gezeigten Fahrzeug- Aufbau und vorne links und rechts sowie hinten links und rechts befindlichen Straßenräder 10 FL, 10 FR, 10 RL und 10 RR. Dieses Aufhängungsorgan umfaßt einen Stoßdämpfer 20 mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik. Die Stoßdämpfer 20 sind mit einer Steuereinheit 100 verbunden und nehmen von dieser ein Rollbewegungen unterdrückendes Steuersignal auf.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die Steuereinheit 100 auch mit einem Lenkwinkelsensor 102 und einem Detek­ tor 104 zur Ermittlung der Lenkungs-Neutralstellung ver­ bunden. Diese Fühler sind einer Fahrzeug-Lenkung 12 zuge­ ordnet, die ein Lenkrad 14 umfaßt. Die Steuereinheit 100 ist im übrigen mit einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 106 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Geschwindigkeitssensor 106 einem Getriebe 16 zugeordnet, das ein Antriebs-Drehmoment einer Brennkraftmaschine 18 auf die angetriebenen Räder 10 RL und 10 RR über eine Kardanwelle 22, ein Differentialgetriebe 24 und Halb­ wellen 26 überträgt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann auch auf andere Weise, beispielsweise über die Drehzahl der Kardanwelle 22 ermittelt werden. Der Geschwindigkeits­ sensor 106 kann einen elektromagnetischen, einen optischen oder einen anderen geeigneten Fühler aufweisen. Der Geschwindigkeitssensor 106 der dargestellten Ausführungs­ form erzeugt einen für die Geschwindigkeit repräsentativen Impuls bei jeder Umdrehung der Ausgangswelle des Ge­ triebes 16.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die insgesamt mit 40 bezeichnete Abtasteinheit für die Lenkung eine drehbare Scheibe 402, die auf einer Lenksäule 404 befestigt und mit dieser drehbar ist. Die drehbare Scheibe 402 weist eine Anzahl von im Umfang verteilten Schlitzen 406 auf. Diese Schlitze 406 liegen in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt. Die drehbare Scheibe 402 besitzt im übrigen einen bogenförmigen, in Umfangsrichtung gerichteten Schlitz 408. Optische Sensoren, wie etwa Lichtschranken, die als Detektor 104 für die neutrale Lenkposition dienen, und der Lenkwinkelsensoren 102 sind gegenüber der dreh­ baren Scheibe 402 angeordnet. Der Detektor 104 umfaßt ein licht-emittierendes Element 410 und ein nicht gezeigtes Licht aufnehmendes Element zur Bildung einer Lichtschranke. Das Licht aussendende Element 410 ist gegenüber dem bogen­ förmigen Schlitz 408 angeordnet, wenn sich die Lenkung in der neutralen Position befindet. Die Umfangslänge des bogenförmigen Schlitzes 408 wird entsprechend dem Spiel der Lenksäule 404 in der neutralen Position festgelegt. Bei dieser Anordnung liefert der Detektor 404 ein Signal S R₀ in der neutralen Lenkposition, während sich das Licht aussendende Element 410 gegenüber dem bogenförmigen Schlitz 408.

Andererseits umfaßt der Lenkwinkelsensor 102 zwei Foto- Sensoren 412 und 414. Die Foto-Sensoren 412 und 414 weisen ein Licht aussendendes und ein Licht aufnehmendes Element auf, die über die drehbare Scheibe 402 hinweg ausgerichtet sind. Diese Sensoren 412 und 414 sind in Radialrichtung gegenüber den Schlitzen 406 angeordnet und ermitteln die Schlitzposition. Die Sensoren 412 und 414 weisen in Umfangsrichtung einen Abstand auf. Der Abstand entspricht einem Viertel der Teilung P der nebeneinander­ liegenden Schlitze 106 oder ein Vielfaches eines Viertels der Teilung. Durch diese Anordnung der beiden Foto-Sensoren 412 und 414 ergibt sich eine Phasen-Differenz der Impuls- Signale des Licht aufnehmenden Elements. Die Wellenform des Impulses, die durch die Licht aufnehmenden Elemente abgegeben wird, ist in Fig. 4 gezeigt. Wenn der Abstand der Sensoren 412 und 414 ein Viertel der Teilung P beträgt, besitzen das Impuls-Signal D₁ des Foto-Sensors 412 und das Impuls-Signal D₂ des Foto-Sensors 414 eine Phasenverschiebung von einem Viertel der Teilung. Bei der gezeigten Aus­ führung läuft bei einer Linksdrehung der Lenksäule die Phase des Sensors 412 voraus, und diejenige des Sensors 414 folgt nach, während bei einer Rechtsdrehung der Lenk­ säule die Phase des Sensors 414 vorausläuft und diejenige des Sensors 412 folgt. In Abhängigkeit von der Lenkrichtung ändert sich die Phasenverschiebung zwischen den Signalen D₁ und D₂. Bei der Linksdrehung erscheint zunächst das Signal D₁, bei der Rechtsdrehung das Signal D₂. Somit kann durch Überwachung der Phasenverschiebung die Lenkrichtung ermittelt werden.

Da andererseits die Schlitze 406 in gleichförmigen Abständen angeordnet sind, kann die Größe des Lenkausschlages durch Zählen der Impulse der Sensoren 412 und 414 ermittelt werden.

Fig. 5 zeigt den bevorzugten Aufbau des Stoßdämpfers 20 mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik. Der Stoßdämpfer kann eingestellt werden zwischen "HART" und "WEICH". Ob­ gleich es sich bei der dargestellten Ausführungsform um einen zweifach variablen Stoßdämpfer handelt, kann auch ein dreifach variabler Stoßdämpfer mit den Stufen "HART", "MIITEL" und "WEICH" verwendet werden. Derartige dreifach variable Stoßdämpfer sind in dem US-Patent 4 56 401 be­ schrieben, dessen Inhalt hier einbezogen werden soll. Im übrigen kann jede Art von Stoßdämpfer mit variabler Dämp­ fungscharakteristik hier eingesetzt werden, sofern eine automatische, elektrische, elektromechanische, hydrauliche oder sonstige Steuerung mit Hilfe des Steuersignals der Steuereinheit 50 möglich ist.

Der in Fig. 5 gezeigte variable Stoßdämpfer 212 umfaßt einen hohlen Zylinder 220 und einen Kolben 224 innerhalb des Zylinders. Der Kolben 224 begrenzt obere und untere Fluidkammern 226 und 228 innerhalb des Zylinders 220. Ferner enthält der Zylinder einen freien Kolben 266, der eine Pneumatik-Kammer 268 unterhalb der unteren Fluid­ kammer 228 begrenzt.

Der Kolben 224 ist mit der nicht gezeigten Fahrzeug- Karosserie über eine insgesamt mit 232 bezeichnete Kol­ benstange verbunden. Die Kolbenstange umfaßt obere und untere Segmente 234 und 236. Das obere Segment 234 besitzt einen axialen Kanal 238, der in eine Ausnehmung 240 am unteren Ende des oberen Segments 234 mündet. Andererseits besitzt das untere Segment 236 einen oberen Abschnitt 242, der in die Ausnehmung 240 eintritt und dort einen Hohlraum 244 bildet. Ein Betätigungsorgan liegt inner­ halb des Hohlraums 244. Das Betätigungsorgan 246 ist mit einer später beschriebenen Treiberschaltung über eine Leitung 248 verbunden, die sich durch den Kanal 238 erstreckt. Das Betätigungsorgan 246 ist einem beweglichen Ventilkörper 250 zugeordnet, der einen unteren Ansatz 252 besitzt, der in eine Führungsöffnung 254 in dem unteren Segment 236 eintritt. Die Führungsöffnung 254 erstreckt sich quer über einen Fluidkanal 256 in dem unteren Segment 236, der zur Fluidverbindung zwischen der oberen und un­ teren Fluidkammer 226, 228 dient.

Der Fluidkanal 256 bildet einen Bypass für Drosselkanäle 258 und 260 in dem Kolben 224. Das obere Ende des Drossel­ kanals 258 wird durch ein elastisches, strömungsbegrenzendes Ventil 262 geschlossen. In ähnlicher Weise wird das untere Ende des Fluidkanals 260 durch ein strömungsbegren­ zendes Ventil 264 geschlossen. Die Ventile 262 und 264 dienen als Rückschlagventile zur Herstellung einer Einweg­ verbindung in entgegengesetzte Richtung. Da im übrigen die Ventile 262 und 264 in Richtung der Kanäle 258 und 260 vorgespannt sind, stellen sie nur dann eine Ver­ bindung zwischen den oberen und unteren Fluidkammern 226 und 228 her, wenn der Fluiddruck-Unterschied den Stell­ druck der Ventile überschreitet.

Die Querschnittsfläche der Drosselkanäle 258 und 260 und die Stelldrücke der Ventile 262 und 264 bestimmen die Dämpfungskraft in der Einstellung auf harte Dämpfung. Die Querschnittsfläche des Fluidkanals 256 bestimmt den Ab­ fall der Dämpfungskraft in der weichen Stellung.

Der bewegliche Ventilkörper 250 wird normalerweise durch eine Schraubenfeder 251 nach oben vorgespannt. Wenn daher das Betätigungsorgan 246 nicht eingeschaltet ist, wird der untere Ansatz 252 des Ventilkörpers 250 aus dem Fluid­ kanal 256 zurückgezogen, so daß eine Verbindung zwischen der oberen und unteren Fluidkammer besteht. Wenn das Betä­ tigungsorgan 246 erregt wird, bewegt sich der Ventilkörper 250 entgegen der Kraft der Schraubenfelder 251 nach unten, so daß der Fluidkanal 256 mit Hilfe des Ansatzes 252 un­ terbrochen wird. Folglich wird die Verbindung zwischen der oberen und unteren Fluidkammer 226 und 228 über den Fluid­ kanal 256 blockiert. Wenn der Fluidkanal 256 offen ist, bleibt die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers 20 weich. Wenn der Fluidkanal 256 geschlossen ist, verringert sich der Fluiddurchsatz, so daß die Dämpfungskraft erhöht wird. In der unteren Stellung des Ventilkörpers 250 ist der Stoß­ dämpfer daher auf hohe Dämpfungskraft in bezug auf senk­ rechte Stöße eingestellt.

In der normalen Stellung, in der das Steuersignal der Steuereinheit 100 niedrig bleibt, wird der Ventilkörper 50 durch die Schraubenfeder 251 in der oberen Position gehalten, so daß der Ansatz 25 nicht in den Fluidkanal 256 eintritt. Daher entsteht eine Fluidverbindung sowohl durch den Fluidkanal 256 als auch durch die Drosselkanäle 258 und 260. Der Widerstand ist daher insgesamt verhält­ nismäßig gering und der Stoßdämpfer auf weich eingestellt.

Bei einem hohen Steuersignal der Steuereinheit 100 wird das Betätigungsorgan 246 des Stoßdämpfers 20 betätigt. Diese bewegt den Ventilkörper 250 nach unten. Diese Ab­ wärtsverschiebung bringt das untere Ende des Ansatzes 252 des Ventilkörpers 250 in den Fluidkanal 256, so daß die Fluidverbindung zwischen der oberen und unteren Fluid­ kammer 226 und 228 über den Fluidkanal 256 verschlossen ist. Das Fluid kann daher nur durch Drosselkanäle 258 und 260 zwischen den Fluidkammern 226 und 228 hin- und herströmen. Der Strömungswiderstand wird auf diese Weise erhöht, so daß der Stoßdämpfer auf "HART" eingestellt ist.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Steuereinheit 100 einen Mikro­ prozessor mit Eingangs/Ausgangs-Interface 110, CPU 112, ROM 114 und RAM 116. Das Interface 110 ist mit einer Treiberschaltung 180 verbunden, die ihrerseits mit dem Betätigungsorgan 246 des Stoßdämpfers 20 in Verbindung steht.

Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform nur eine Treiberschaltung 118 zur Steuerung der Umschaltung des Stoßdämpfers vorgesehen ist, können unabhängige Treiber­ schaltungen für entsprechende Betätigungsorgane 246 zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik der Stoßdämpfer verwendet werden. Eine derartige Steuerung ist vorteil­ haft, wenn die Aufhängung zur Regelung der Fahrzeugstel­ lung und Fahrstabilität verwendet werden soll.

Die Steuereinheit 100 führt eine Rollbewegungen unter­ drückende Steuerung anhand der in Fig. 6 bis 11 darge­ stellten Programme durch.

Fig. 6 zeigt ein Programm zur Verarbeitung der Lenkwinkel­ impulse D₁ und D₂ des Lenkwinkelsensors 102. Das Programm wird ausgelöst durch die vorauslaufende Flanke des auf hohem Wert befindlichen Lenkwinkelimpulses D₁ oder D₂. Wie angegeben wurde, ermöglicht es der in Fig. 3 gezeigte Lenkwinkelsensor 102, die Richtung der Lenkwinkeländerung durch Ermittlung der Phasendifferenz der Impulse festzu­ stellen. Daher wird unmittelbar nach Beginn des Programm­ ablaufs gemäß Fig. 6 geprüft, welcher der Lenkwinkelim­ pulse D₁ und D₂ das Programm ausgelöst hat (Schritt 1002). Wenn der auslösende Impuls D₁ ist, wird der Wert des Lenk­ winkelimpulses D₂ in dem Schritt 1004 daraufhin geprüft, ob D₂ auf der hohen Spannung ist oder nicht. Wenn der auslösende Impuls D₂ ist, geschieht dies im Schritt 1006 mit dem Impuls D₁.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann die Beziehung der Signal­ werte der Impuls D₁ und D₂ und der Lenkrichtung gemäß folgender Tabelle wiedergegeben werden:

Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Lenkwinkel- Zählwert R₀ eines Lenkwinkelzählers 120 in dem RAM 116 erhöht entsprechend einer Zunahme des Lenkausschlages nach rechts bei einem Lenkauschlag nach links er­ niedrigt. Wenn der Lenkwinkelimpuls D₁ der Trigger-Impuls ist, wie in Schritt 102 ermittelt worden ist, und wenn der Wert des Lenkwinkelimpulses D₂ hohe Spannung aufweist, wie sich in Schritt 1004 ergibt, wird auf einen Lenkein­ schlag nach rechts geschlossen. Daher wird der Lenkwin­ kel-Zählerwert R₀ im Schritt 1008 um 1 erhöht. Wenn anderer­ seits der Lenkwinkelimpuls D₂ der Trigger-Impuls ist und der Lenkwinkelimpuls D₁ auf hohem Wert steht (Schritt 1006), läßt dies auf einen Lenkeinschlag nach links schließen. In diesem Falle wird der Lenkwinkel-Zählwert R₀ um 1 erhöht im Schritt 1010 verringert.

Wenn andererseits die Spannung des Lenkwinkelimpulses D₂ gemäß Schritt 1004 niedrig ist, geht das Programm weiter zu Schritt 1008 und erhöht den Zählwert R₀ um 1. Wenn andererseits die Spannung des Lenkwinkelimpulses D₁ gemäß Schritt 1006 niedrig ist, rückt das Programm vor zu Schritt 1010 und verringert den Zählwert um 1.

Nach einem der Schritte 1008 oder 1010 kehrt der Ablauf zu einem Hauptprogramm als Hintergrund-Steuerung zurück.

Fig. 7 zeigt ein Programm zur Ermittlung des Ausmaßes des Lenkausschlages (Wert R) entsprechend der Entfernung der Lenksäulenstellung nach links oder rechts in bezug auf die neutrale Position. Das Programm gemäß Fig. 7 wird in vorgegebenen Abständen der Fahrzeugbewegung ausgelöst. Im dargestellten Beispiel wird die zurückgelegte Strecke überwacht durch Zählung der Geschwindigkeitsimpulse des Geschwindigkeitssensors 106.

Unmittelbar nach dem Auslösen des Programms wird eine Größe R _CA entsprechend einer projizierten Neutralstellung der Lenkung und eine Größe R _C als angenommener Mittelwert des Neutralpositionsbereichs, die in Speicherblöcken 122 und 124 des RAM 106 gespeichert sind, in den Schritt 1102 ausgelesen. Der Lenkwinkel-Zählwert R₀ wird sodann in Schritt 1104 ausgelesen. Auf der Grundlage der erwähnten Daten R _CA , R _C und R₀ wird der projizierte Neutralstellungs­ wert R _CA in Schritt 1106 jeweils auf den Stand gebracht. In der Praxis wird der projizierte Neutralstellungswert R _CA als laufender Durchschnittswert entsprechend der folgenden Gleichung ermittel:

R _CA = R _CA (ALT) - R _C /100 + R₀/100

in dieser Gleichung ist R _CA der in Schritt 1102 aus­ gelesene Wert.

Sodann wird in Schritt 1108 geprüft, ob eine Flagge FLFS in einem Flaggen-Register 126 entsprechend einer Beschä­ digungssicherheit-(fail-safe) Bedingung gesetzt ist. Wenn die Flagge gemäß Schritt 1108 nicht gesetzt ist, wird das Signal des Detektors 104 für die neutrale Lenkposition in Schritt 1110 geprüft.

Wenn das Signal des Detektors 104 auf niedrigem Wert ist, wird der ausgelesene Mittelpositionswert R _C in Schritt 1112 als Mittelpositionswert gesetzt. Wenn andererseits die Flagge gemäß Schritt 1108 gesetzt ist oder wenn das Signal DN des Detektors 104 auf hohem Wert gemäß Schritt 1110 steht, wird das projizierte Neutralpositionsdatum R _CA gemäß Schritt 1106 als Mittelpositionswert R _C des Lenkungs-Neutralbereichs in Schritt 1114 gesetzt.

Nach einem der Schritte 1112 und 1114 werden der proji­ zierte Neutralpositionswert R _CA und der Neutralpositions­ wert R _C des Lenkungs-Neutralbereichs in den Speicher­ blöcken 122 und 124 gespeichert, so daß die aus dem voran­ gegangenen Zyklus stammenden Werte in Schritt 1116 ak­ tualisiert werden.

Sodann wird in Schritt 1120 die Lenkwinkelposition in bezug auf die Neutralposition gemäß Mittelwert R _C durch Abziehen des Mittelwertes R _C von dem Lenkungs-Zählwert R₀ im Schnitt 1122 ermittelt. Die Lenkwinkelposition R, die in Schritt 1122 festgestellt worden ist, wird in einem Speicherblock 128 in Schritt 1124 festgehalten.

Fig. 8 zeigt ein Programm zur Steuerung der Fahrzeugauf­ hängung zur Unterdrückung von Rollbewegungen. Das Programm wird in vorgegebenen regelmäßigen Zeitabständen, beispiels­ weise von 50 ms, ausgelöst.

Unmittelbar nach dem Beginn werden die Lenkwinkeldaten R in Schritt 1202 ausgelesen. Der absolute Wert der Lenk­ winkelposition |R| wird verglichen in Schritt 1204 mit einem vorgegebenen Rollbewegungs-Schwellenwert R _ref . Wenn der Lenkwinkel |R| größer oder gleich dem Schwellen­ wert R _ref ist, wird eine Lenkgeschwindigkeit in Schritt 1202 ermittelt. In der Praxis wird die Lenkgeschwindigkeit ermittelt durch Feststellung der Änderung der Lenkwinkel­ position innerhalb von 100 ms.

Die Lenkgeschwindigkeit , die in Schritt 1206 ermittelt worden ist, wird in Schritt 1208 mit einem Schwellenwert für die Lenkgeschwindigkeit verglichen. Wenn die Lenk­ geschwindigkeit gemäß Schritt 1208 größer oder gleich dem Schwellenwert ist, wird ein Steuersignal zur Unterdrückung einer Rollbewegung durch Umschalten des Stoßdämpfers 20 auf "HART" in Schritt 1210 abgegeben. So­ dann wird ein Zeitglied 130 in der Steuereinheit 100 in dem Schritt 1212 zur Messung der ablaufenden Zeit getrig­ gert. Nach dem Schritt 1212 kehrt der Vorgang zu dem Haupt­ programm zurück.

Wenn andererseits der absolulte Wert in |R| der Lenkwin­ kelzählung R kleiner als der Schwellenwert R _ref gemäß Schritt 1204 ist, oder wenn die Lenkgeschwindigkeit kleiner als der entsprechende Schwellenwert gemäß Schritt 1208 ist, ist der Vorgang beendet, so daß zum Hauptprogramm zurückgekehrt wird.

Wenn der Zeitwert des in Schritt 1212 ausgelösten Zeit­ gliedes 130 länger als eine vorgegebene Zeit ist, wird das Progamm gemäß Fig. 9 ausgelöst. Unmittelbar nach dem Beginn des in Fig. 9 gezeigten Programms wird in Schritt 1302 die Einstellung des Stoßdämpfers geprüft. Wenn der Stoßdämpfer auf "WEICH" eingestellt ist, ist der Vorgang beendet, so daß zum Hauptprogramm zurückgekehrt wird. Wenn andererseits der Stoßdämpfer auf "HART" steht, wird ein Steuersignal zur Umstellung auf "WEICH" in Schritt 1304 abgegeben. Nach dem Schritt 1304 kehrt das Programm zum Hauptprogramm zurück.

Fig. 10 zeigt ein Programm zur Prüfung des Neutralposi­ tions-Detektors und zur Auslösung des Störungsfrei-Be­ triebes (fail-safe) bei Ausfallen des Detektors.

Gemäß Fig. 10 wird die Position des Neutralpositions-De­ tektors in Schritt 1404 geprüft. Wenn in Schritt 1402 festgestellt ist, daß der Detektor 104 eingeschaltet ist, wird die Störungsfrei-Flagge FLFS in Schritt 1404 zurückgesetzt.

Wenn andererseits der Detektor 104 ausgeschaltet ist, wird in Schritt 1406 die Lenkwinkelzählung R₀ daraufhin überprüft, ob der Wert R₀ einem Lenkwinkel von größer oder kleiner 360° entspricht. Wenn der Zählwert weniger als 360° entspricht, wird zum Hauptprogramm zurückgekehrt. Wenn andererseits der Zählerwert gleich oder größer 360° ist, wird die Störungsfrei- oder Fail-Safe-Flagge FLFS in Schritt 1408 gesetzt.

Bei der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird der oben erwähnte Schritt 1406 dadurch modifiziert, daß die Fahrstrecke des Fahrzeugs ermittelt wird. In einem modifizierten Schritt 1406′ wird die zurückgelegte Fahr­ strecke mit einer vorgegebenen Fahrstrecke, beispielsweise 2 km verglichen. Zu diesem Zweck ist ein Fahrzeuggeschwin­ digkeitszähler in der Steuereinheit 100 vorgesehen, der zurückgestellt wird, wenn der Neutralpositions-Detektor 104 eingeschaltet ist. Dies geschieht in einem zusätzlichen Schritt 1410 im Anschluß an den Schritt 1404.

Die beschriebene Ausführungsform erlaubt eine annähernd genaue Rollbewegungs-Unterdrückung durch das Aufhängungs­ system, wenn der Detektor für die neutrale Position der Lenkung ausfällt.

Obgleich zuvor erläutert wurde, daß das Ausfallen des Detektors für die neutrale Lenkposition anhand der Stel­ lung "Aus" ermittelt wird, wenn der überwachte Lenkvor­ gang mit Hilfe des Lenkwinkelsensors zu erkennen gibt, daß die Lenkung über die Neutralstellung hinweggeht, ist es ebenfalls möglich, das Ausfallen des Detektors für die neutrale Position zu erfassen, wenn der Detektor ein­ geschaltet ist, während die Lenkung über einen Winkel er­ folgt, der zum Ausschalten des Detektors ausreichen müßte. Die jeweilige Ermittlung des Lenkwinkels bietet die Möglichkeit, in beiden Fällen die Funktionsfähigkeit des Detektors für die neutrale Position zu kontrollieren.

Wenn sich die vorangegangene Erläuterung darauf be­ schränkt, die Steuerung der Rollbewegungs-Unterdrückung mit Hilfe der Aufhängung darzustellen, kann die Überwachung der Lenkwinkeländerung in bezug auf die zu erwartende neutrale Position in Verbindung mit dem Fail-Safe- Betrieb bei Ausfallen des Detektors für die neutrale Po­ sition auch für andere Steuerungssysteme angewendet werden, etwa für die Lenkkraftverstärkung in einem Servolenksystem oder die Steuerung der Hinterradlenkung bei einer Vierrad­ lenkung. Im übrigen ist das System anwendbar auf ein ABS- Bremssystem, das den Bremsdruck bei Kurvenfahrten steuert.

Das beschriebene System zur Winkelabtastung und Ermitt­ lung des Lenkwinkels und die Merkmale der Steuerung der Rollbewegungs-Unterdrückung sind wesentliche Gesichts­ punkte der Erfindung und von selbständiger Bedeutung.

Claims (9)

1. Lenkungsabhängige Steuerungsvorrichtung für Charakteri­ stika im Fahrverhalten eines Fahrzeuges, mit
einem ersten Sensor (102) zur Überwachung von Lenkwinkelän­ derungen und Erzeugung eines entsprechenden ersten Signals, einem zweiten Sensor (104) zur Abtastung eines vorgegebenen Neutralbereichs der Lenkstellung und zur Erzeugung eines entsprechenden zweiten Signals,
gekennzeichnet durch
eine dritte Einrichtung zur Ermittlung einer Vergleichs- Winkelstellung, in bezug auf die die Größe des Lenkaus­ schlages festgelegt wird, auf der Basis des ersten und zweiten Sensorsignals,
eine vierte Einrichtung zur Ermittlung der Größe des Lenkausschlages auf der Basis des ersten Sensorsignals und der Vergleichs-Winkelposition zur Erzeugung der Lenk­ winkeldaten,
eine fünfte Einrichtung zur Ableitung eines Steuersignals auf der Basis der Lenkwinkeldaten zur Steuerung der Fahrzeug-Charakteristika und zur Optimierung des Fahr­ verhaltens und
eine sechste Einrichtung zur Ermittlung einer Fehlfunk­ tion des zweiten Sensors (104) und zur Einleitung eines Notbetriebes, bei dem die Lenkwinkeldaten unabhängig von dem zweiten Sensorsignal projiziert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Einrichtung periodisch aktivierbar ist zur Ableitung eines laufenden Mittelwertes auf der Basis des Wertes des ersten Sensorsignals und der Daten der Vergleichsposition des unmittelbar vorange­ gangenen Zyklus als Vergleichs-Winkelstellungswert während des normalen Betriebs des zweiten Sensors (104).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß, wenn die sechste Einrichtung die dritte Einrichtung im Notbetrieb betreibt, die dritte Einrichtung die Vergleichs-Winkelsposition des unmittelbar vorangegangenen Zyklus als Vergleichswinkelsposition ver­ wendet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sechste Einrichtung die Signal­ spannung des zweiten Sensors und die Lenkvorgänge gemäß dem Signal des ersten Sensors überwacht und Fehlfunktionen des zweiten Sensors erfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sechste Einrichtung eine Fehlfunk­ tion des zweiten Sensors (104) ermittelt, wenn der zweite Sensor über einen Lenkwinkel von 360° auf einer Signal­ spannung verbleibt, die einer Stellung außerhalb des neu­ tralen Lenkungsbereichs entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sechste Einrichtung eine Fehl­ funktion des zweiten Sensors (104) ermittelt, wenn die Signalspannung des zweiten Sensors (104) über eine vorge­ gebene Fahrstrecke auf einem Wert verbleibt, der einer Position außerhalb der Neutralstellung entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sechste Einrichtung eine Fehl­ funktion des zweiten Sensors (104) ermittelt, wenn die Signalspannung des zweiten Sensors auf einem der Neutral­ position entsprechenden Wert über einen Lenkausschlag verbleibt, der größer als der vorgegebene Winkelbereich der Neutralstellung ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des ersten Sensors (102) zur Überwachung der Lenkausschläge ein gepulstes Signal ist, das repräsentativ ist für den Lenkausschlag und die Ausschlagsrichtung, daß das Signal des zweiten Sensors (104) ein gepulstes Signal ist, das zwischen unterschiedlichen Signalspannungen veränderlich ist und sich innerhalb der Neutralposition auf einem ersten und außerhalb der Neutralposition auf einem zweiten Wert befindet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Steuerung der Charakteristika einer Fahrzeugaufhängung, mit einer wenigstens zwischen "hart" und "weich" umstell­ baren Aufhängung (20) und einem der Aufhängung zugeordneten Betätigungsorgan (246) zur Bewirkung dieser Umstellung, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungs­ organ (246) mit der fünften Einrichtung verbunden ist und deren Steuersignal aufnimmt.