DE4111303C2

DE4111303C2 - Verfahren zum Steuern der Charakteristik der Dämpfkraft eines Stoßdämpfers

Info

Publication number: DE4111303C2
Application number: DE4111303A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Shimizu
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-04-07
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2011-04-09
Also published as: US5323319A; DE4111303A1; JPH03128506U; GB2246184B; GB9107347D0; GB2246184A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Dämpfkraftcharakteristik eines Stoßdämpfers, der zwischen einer ungefederten Masse und einer gefederten Masse eines Fahrzeuges angeordnet ist, und insbesondere auf eine Dämpfkraft-Kontrolleinrichtung mit ausfallsicherer Funktion.

Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung 64-60 411 offenbart ein System zum Steuern einer Dämpfkraft eines Stoßdämpfers, der zwischen einer ungefederten Masse und einer gefederten Masse eines Fahrzeuges angeordnet ist. Bei diesem bekannten System ist ein piezoelektrischer Lastsensor zwischen einem Stoßdämpfer und einer oberen Aufhängungsabstützung eines Schwingungsisolators angeordnet. Das Ausgangssignal des Lastsensors wird zu einer Steuereinrichtung geführt, in welcher die Charakteristik der Dämpfkraft in bezug auf die Kolbengeschwindigkeit des Stoßdämpfers gespeichert ist. Das Ausgangssignal des Lastsensors wird dazu verwendet, um die gespeicherte Charakteristik aufzusuchen und dem Stoßdämpfer eine Kolbengeschwindigkeit zu verleihen. Die erhaltene Geschwindigkeit wird integriert, um eine relative Verschiebung zu ergeben. Die derart berechnete relative Verschiebung wird dazu verwendet, um zu bestimmen, welcher einer Vielzahl von Dämpfkraftbereichen gewählt werden soll. In Übereinstimmung mit diesem Ergebnis wird der Stoßdämpfer auf den gewählten Dämpfkraftbereich eingestellt. Dieses System ist insoweit nicht befriedigend, da bei einem Ausfall des Lastsensors oder seiner Verkabelung, die einen normalen Betrieb unmöglich macht, der Stoßdämpfer weiterhin eine geringe Dämpfkraft erzeugt, was zu einer verminderten Fahrstabilität des Fahrzeuges führt.

Die DE 33 12 899 A1 zeigt einen selbstregelnden Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge, bei welchem die Kolbenstange eine Längsbohrung aufweist, sowie eine Querbohrung, die mittels eines elektrisch gesteuerten Steuerschiebers verschließbar ist. Der Steuerschieber ist ein Drehschieber, der als Rotor eines Schrittmotors ausgebildet ist. Durch die Betätigung des Schrittmotors wird der Durchlaßquerschnitt der Querbohrung verändert und damit die Dämpfung des Stoßdämpfers beeinflußt. Die Steuerung des Stoßdämpfers erfolgt über einen Mikroprozessor in Abhängigkeit von der Temperatur und der Viskosität des Dämpfungsmediums, dem Verschiebeweg und der Beschleunigung sowie der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.

Das US-Patent 4 526 401 zeigt ein Kontrollsystem für elektrisch einstellbare Stoßdämpfer, welches mit einem Wahlschalter verbunden ist, durch den der Fahrer die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers zwischen "weich" und "hart" umstellen kann. Mit der Einrichtung wird weiterhin eine abnorme Funktion eines dieser Stoßdämpfer erfaßt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine Dämpfkraft-Kontrollvorrichtung für Stoßdämpfer zu schaffen, welches eine einfache und zuverlässige Steuerung der Dämpfcharakteristik erlaubt und welches so beschaffen ist, daß bei Ausfall des Lastsensors die erforderliche Fahrstabilität des Fahrzeuges aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2.

Die Erfindung wird nun nachfolgend in bezug auf die Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Dämpfkraft-Kontrollvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm eines Feldes von Datenbereichen, welche im Speicher einer mikrocomputer-gesteuerten Kontrollvorrichtung abgespeichert sind;

Fig. 3 ein Diagramm, welches den Inhalt von einem dieser Datenbereiche zeigt;

Fig. 4 eine Grafik, welche acht verschiedene Charakteristiken eines Stoßdämpfers darstellt, welche für die Dämpfkraftsteuerung verwendet werden;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Hauptprogrammes, welches in der Steuervorrichtung abgespeichert und durch dieses ausgeführt wird;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Unterprogrammes, welches in der Steuereinrichtung abgespeichert ist und von dieser ausgeführt wird; und

Fig. 7 ein Zeitschaubild, welches einen aktuellen Verlauf der Dämpfkraft während eines Federvorganges zeigt und das Ausgangssignal eines Lastsensors, wenn der Sensor nicht mehr normal funktioniert.

In bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel einer Dämpfkraft-Kontrollvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Stoßdämpfer, 2 einen Puls- oder Schrittmotor, 3 einen vertikalen Beschleunigungsmesser, 4 einen Lastsensor und 6 eine mikrocomputergestützte Kontrolleinrichtung.

Der Dämpfer 1 ist betriebsmäßig zwischen einer ungefederten Masse (einer Fahrzeugkarosserie) und einer gefederten Masse eines Fahrzeuges in herkömmlicher Weise angeordnet. Der Stoßdämpfer ist mit einer Einstelleinrichtung 7 versehen, die durch den Schrittmotor 2 betätigt werden kann, um acht verschiedene Winkelpositionen einzunehmen, und um acht verschiedene Verläufe der Dämpfkraft über der Kolbengeschwindigkeit zu ergeben, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Der Schrittmotor 2 ist so gestaltet, daß er sich zwischen acht verschiedenen Winkelpositionen gemäß der Steuerung durch die Steuereinheit 6 drehen kann.

Der vertikale Beschleunigungsmesser 3 ist fest an der ungefederten Masse befestigt, d. h. an der Fahrzeugkarosserie, und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, welches die vertikale Beschleunigung anzeigt, der der Fahrzeugkörper unterworfen ist.

Der Lastsensor 4 ist auf einem Schwingungsisolator eines Stoßdämpfers 1 montiert, um die Last zu erfassen, die auf den Fahrzeugkörper durch den Dämpfer ausgeübt wird und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, welches der erfaßten Belastung entspricht.

Die Ausgangssignale des Beschleunigungsmessers 3 und des Lastsensors 4 werden der Kontrolleinrichtung 6 zugeführt. Gestützt auf diese Signale bestimmt die Kontrolleinrichtung eine Dämpfkraftcharakteristik und erzeugt ein Ausgangssignal, welches dem Schrittmotor 2 zugeführt wird. Dieses bewirkt, daß der Schrittmotor 2 in eine seiner acht verschiedenen Winkelpositionen dreht, was die Einstelleinrichtung 7 veranlaßt, eine entsprechende seiner acht Winkelpositionen einzunehmen, so daß der Dämpfer entsprechend einer der acht unterschiedlichen Dämpfkraftcharakteristiken betrieben wird, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind.

Die Steuereinrichtung 6 beinhaltet eine Interfaceschaltung 61, der die Ausgangssignale des Beschleunigungsmessers 3 und des Lastsensors 4 zugeführt werden, einen Analog-Digital (A/D)-Konverter 62, der die analogen Signale in digitale Signale umwandelt, einen Speicher 63, der Daten in Bereichen speichert, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sowie Haupt- und Unterprogramme, wie dies in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, eine zentrale Recheneinrichtung (CPU) 64, und eine Treibereinrichtung 65.

Bezug nehmend auf die Fig. 2 und 3 werden nun die Datenbereiche beschrieben, die allgemein durch das Bezugszeichen DM gezeichnet sind. Acht Datenbereiche DM₁ bis DM₈ sind in dem Speicher 63 abgespeichert. Jeder dieser Datenbereiche DM₁ bis DM₈ beinhaltet Winkelpositionen des Schrittmotors 2 gegenüber verschiedenen Sätzen von vertikalen Beschleunigungsdaten und Lastdaten.

Zum Beispiel zeigt Fig. 3 den fünften Datenbereich DM₅. Wie in Fig. 3 zu sehen, ist an der linken oberen Ecke eine Identifizierungsnummer dargestellt. In diesem Fall ist die Nummer 5 angesprochen. Unterschiedliche Nummern 1 bis 8 sind gegenüber unterschiedlichen Sätzen von Werten A₁ bis A₇ von verschiedenen Vertikalbeschleunigungen und Werten D₁ bis D₇ der Belastung angeordnet. Jede der Zahlen bezeichnet eine Winkelposition, die der Schrittmotor 2 einnehmen soll. Die Beziehung ist A₁ < A₂ < A₃ < A₄ < A₅ < A₆ < A₇ und D₁ < D₂ < D₃ < D₄ < D₅ < D₆ < D₇.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt wird, wird bei einem Schritt 101 eine Initialisierung durchgeführt, indem das Vorzeichen der Belastung D und der Beschleunigung A positiv gesetzt wird und indem die Datenbereiche DM, die in einem Nur-Lesespeicher (ROM) abgespeichert sind, in einen Bereich des Speichers 63 in einen Wahlweise-Zugriffsspeicher (RAM) kopiert werden, welcher ein Bereich des Speichers 63 ist, und in dem sie in der Reihenfolge von DM₁, DM₂, DM₃, DM₄, DM₅, DM₆, DM₇ und DM₈ sortiert werden.

Im Schritt 102 wird das elektrische Ausgangssignal des Belastungssensors 4 in ein Digital-Signal umgewandelt und als Datenwert D abgespeichert. Im folgenden Schritt 103 holt die CPU 64 diesen Lastwert D.

Im Schritt 104 wird das elektrische Ausgangssignal des vertikalen Beschleunigungsmessers 3 in ein digitales Signal umgewandelt und als Datenwert A abgespeichert. Im folgenden Schritt 105 liest die CPU 64 diesen Beschleunigungswert A ein.

Nach diesem Schritt 105 führt das Programm eine Unterroutine 200 aus, die in Fig. 6 dargestellt ist. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, wird bestimmt, ob das Ausgangssignal des Lastsensors 4 in einen Bereich zwischen zwei Grenzen a und b liegt (wie in Fig. 7 zu sehen ist). Fig. 7 ist ein Schaubild, welches über der Zeitachse den Verlauf der Dämpfkraft während eines Federvorganges darstellt. In dieser Figur zeigt der gebrochene Linienzug die Ausgangswelle des Lastsensors 4, wenn der Lastsensor 4 nicht normal arbeitet. Wenn die Frage beim Schritt 201 in Fig. 6 positiv beantwortet wird, wird das Programm mit einem Schritt 202 fortgesetzt, während, wenn die Abfrage zu einem negativen Ergebnis führt, das Programm mit einem Schritt 203 fortgesetzt wird.

Beim Schritt 202 wird ein Zeitbaustein TIMER zurückgesetzt oder auf Null gesetzt. Das Programm führt dann den Schritt 106 aus (s. Fig. 5).

Beim Schritt 203 setzt der Zeitbaustein TIMER das Zählen fort. Das Programm wird dann mit einem Entscheidungsschritt 204 weitergeführt.

Beim Schritt 204 wird bestimmt, ob das Zählergebnis des Zeitbausteins TIMER größer ist als ein vorbestimmter Wert FF. Wenn die Abfrage im Schritt 204 negativ ist, fährt das Programm mit dem Schritt 201 fort. Wenn die Abfrage zu einer positiven Bestätigung führt, fährt das Programm mit einem Schritt 205 fort. Die Auswahl des vorbestimmen Wertes FF ist derart, daß dieser Wert einer Zeitdauer entspricht, die länger ist als die Resonanzzeit der ungefederten Masse.

Beim Schritt 205 setzt die CPU 64 die Winkelposition, die der Schrittmotor 2 annehmen soll, auf 8 fest. In der Reaktion auf die Ausgabe der Steuereinheit 6 nimmt der Dämpfer 1 die höchste Amplitudenkraft-Charakteristik an.

In Fig. 5, beim Schritt 106, wird einer von den acht Datenbereichen, der der Nummer der Winkelposition, welche der Schrittmotor 2 annimmt, entspricht, ausgewählt und es wird eine Tabellenauswahl des Datenbereiches DM₁ ausgeführt, wobei der Beschleunigungswert A und der Lastwert D verwendet werden, um eine Nummer zu bestimmen, die einer geeigneten Winkelposition des Schrittmotors 2 entspricht.

Im nachfolgenden Schritt 107 erzeugt die Kontrolleinrichtung 6 ein Ausgangssignal, das der Nummer entspricht, die im Schritt 106 festgelegt wurde. In der Reaktion auf dieses Ausgangssignal nimmt der Schrittmotor 2 die geeignete Winkelposition an, die der Nummer entspricht, die im Schritt 106 festgelegt wurde. Dann fährt das Programm mit einem Schritt 108 fort, wobei einer der Datenbereiche, die dieser Winkelposition entsprechen, welche der Schrittmotor 2 annimmt, ausgelesen wird. Mit diesem Schritt ist ein Zyklus abgeschlossen. Die Ausführung dieser Hauptroutine und dieser Unterroutine wird wiederholt.

Es wird nun die Betriebsweise beschrieben.

Zunächst wird der Betriebszustand beschrieben, in dem der Lastsensor 4 normal funktioniert:
Wenn der Lastsensor 4 normal funktioniert und somit ein Ausgangssignal erzeugt, welches der Resonanzperiode der Dämpfkraft entspricht, wie dies durch die voll ausgezogene Kurve in Fig. 7 dargestellt ist, kehrt das Ausgangssignal des Lastsensors 4 unmittelbar zu einem Wert zurück, der innerhalb des Bereiches a und b liegt, bevor die Resonanzzeitdauer T der ungefederten Masse verstrichen ist, nachdem es über diesen Bereich hinaus abgewichen ist. Somit wird das Programm mit dem Schritt 202 weitergeführt und die Dämpfkraft wird eingestellt gemäß einer geeigneten Charakteristik, die im Schritt 106 festgelegt wird.

Nun wird die Betriebsweise beschrieben, wenn der Lastsensor 4 ausfällt und nicht mehr normal funktioniert:
Wenn der Lastsensor 4 ausfällt und nicht mehr normal funktioniert und somit ein Ausgangssignal erzeugt, das variiert, wie dies in dem gebrochenen Linienzug in Fig. 7 dargestellt ist, weicht das Ausgangssignal vom Bereich a und b über eine vorbestimmte Zeitdauer ab, die dem vorbestimmten Wert FF entspricht. Das Programm wird somit mit dem Schritt 205 weitergeführt, wobei der Stoßdämpfer so gesteuert wird, daß er die höchste oder zumindest eine höhere Dämpfkraftcharakteristik aufweist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß, da der Dämpfer auf die höchste oder zumindest auf eine höhere Dämpfkraftcharakteristik geschaltet wird, wenn der Lastsensor ausfällt, die Fahrstabilität des Fahrzeuges aufrechterhalten wird.

Bei dieser Ausführung werden die Datenbereiche, die in dem Speicher abgespeichert sind, verwendet, um die geeignete Dämpfkraftcharakteristik für die vertikale Beschleunigung und Belastung zu bestimmen. Dieses führt zu einer verbesserten Funktionsweise des Systems.

Bei der Ausführung wird eine geeignete Dämpfkraftcharakteristik aus acht verschiedenen Dämpfcharakteristiken ausgewählt. Die Anzahl von Dämpfcharakteristiken ist aber selbstverständlich nicht auf diese Zahl beschränkt.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Charakteristik der Dämpfkraft eines Stoßdämpfers, der zwischen einer ungefederten Masse und einer gefederten Masse eines Fahrzeuges angeordnet ist, wobei der Stoßdämpfer eine Einrichtung zur Verstellung seiner Dämpfcharakteristik aufweist, die durch einen Schrittmotor betätigt wird, und wobei Sensoren vorgesehen sind, welche den Betriebszustand des Stoßdämpfers erfassen, sowie eine eine Mikroprozessor-Einrichtung umfassende Steuereinrichtung, welche aufgrund der mit den Sensoren erfaßten Daten Steuersignale an den Schrittmotor der Einstelleinrichtung ausgibt,
bei dem der Steuereinrichtung ein Signal zugeführt wird, welches die vertikale Beschleunigung anzeigt, der der Fahrzeugkörper unterworfen ist, und welches mit einem an der Fahrzeugkarosserie angeordneten Beschleunigungsmesser erfaßt wird,
der Steuereinrichtung weiterhin ein Lastsignal zugeführt wird, welches für die auf den Stoßdämpfer wirkende Last repräsentativ ist, und welches durch einen Lastsensor (4) erfaßt wird, der an der Aufhängung des Stoßdämpfers (1) angeordnet ist,
die Steuereinrichtung aus diesem Lastwert und aus diesem Beschleunigungswert ermittelt, in welche Schrittposition der Schrittmotor (2) einzustellen ist, wobei die jeweiligen Einstellwerte für die Schrittposition einem Datenspeicher entnommen werden, in welchem allen möglichen Schrittpositionen des Schrittmotors (2) zugeordnete Sätze von Beschleunigungsdaten und Lastdaten abgespeichert sind, und
die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum wiederholten Vergleichen eines sich in Abhängigkeit von dem Lastsignal ändernden Signals mit einem vorbestimmten, nach oben und unten begrenzten Bereich (a, -b) für dieses Signal umfaßt, die für den Fall, daß das genannte Signal über eine vorbestimmte Zeitdauer außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, ein die Einstellung einer stärker dämpfenden Charakteristik bewirkendes Steuersignal an den Schrittmotor abgibt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese vorbestimmte Zeitdauer länger ist als die Resonanzzeitdauer der ungefederten Masse.