DE4432587C2

DE4432587C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Dämpfungscharakteristik bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4432587C2
Application number: DE4432587A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Sasaki; Toshiro Hirai
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2014-09-14
Also published as: DE4432587A1; GB2281722B; JPH0781348A; GB9418429D0; GB2281722A; US5485377A; KR950008180A; KR0127676B1; JP3075501B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum verbesserten Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscha rakteristiken eines Kraftfahrzeugs entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 11.

Die JP 4-232111 A vom 20. August 1992 offenbart ein System zur Schwingungsdämpfung an einem Kraftfahrzeug mit einer Steuerung der Dämpfungscharak teristik an den einzelnen Schwingungsdämpfern, die zwischen der von dem Fahrzeugkörper gebildeten gefederten Masse und der von den Rädern gebildeten ungefederten Masse angeordnet sind.

Bei dem bekannten Steuersystem für Schwingungsdämpfer werden eine Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse und eine Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der unge federten Masse erfaßt. Wenn die Richtungen der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse und der Relativgeschwin digkeit übereinstimmen, wird die Dämpfungscharakteris tik des zugehörigen Schwingungsdämpfers in die harte Charak teristik eingestellt. Wenn die Richtungen der Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse und der Relativgeschwin digkeit nicht übereinstimmen, wird die Dämpfungscharak teristik in die weiche Charakteristik eingestellt. Dies stellt die auf der Sky-Hook-Theorie beruhende Regelung der Dämpfungscharakteristik dar.

Bei der in der genannten Veröffentlichung offenbarten Vorrichtung erfolgt jedoch keine Unterscheidung zwischen einer Wank- bzw. Rollbewegung, die auf einer von dem Fahrer willentlich vorgenommenen Lenkbetätigung beruht, und einer anderen, durch den Einfluß der Straßenoberfläche verursachten Roll bewegung, vielmehr wird ein Steuerungsfaktor allein ent sprechend der Größe der Vertikalgeschwindigkeit der gefe derten Masse festgelegt.

Der Fahrer spürt jedoch sehr genau, daß die durch einen Lenkvorgang bewirkte Rollbewegung größer ist als die Rüttel-, Nick- und Rollbewegung durch von der Straßen oberfläche bewirkte Schwingungen aufgrund des Trägheits momentes. Wenn somit ein Wert zur Unterdrückung der Roll bewegung bei einem Lenkvorgang höher angesetzt wird, wird der auf die Rüttel, Nick- und Rollbewegung aus der Straßen oberfläche bezogene Steuerungsfaktor ebenfalls höher, wodurch der Fahrkomfort verschlechtert werden kann, weil der Steuerungsfaktor allein aus der Größe der Vertikalgeschwin digkeit der gefederten Masse abgeleitet wird. Hieraus ist ersichtlich, daß nur ein kleiner Spielraum zum Einstellen des Steuerungsfaktors vorhanden ist.

Die gattungsbildende Druckschrift DE 42 42 788 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeugaufhängungssystem mit Antirollsteuerung. Bei diesem Kraftfahrzeugaufhängungssystem erfaßt ein Lenkwinkel sensor die Lenkwinkelverstellung des Kraftfahrzeuglenk systems und gibt ein Lenkwinkelverstellungssignal und ein Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal aus.

Eine Steuereinheit vergleicht das Lenkwinkelverstellungssignal mit einem ersten Schwellenwert und das Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal mit einem zweiten Schwellenwert.

Wenn die beiden Vergleichsergebnisse zeigen, daß das Lenkwinkelverstellungssignal und das Lenkwinkelgeschwin digkeitssignal den ersten bzw. zweiten Schwellenwert über steigen, gibt anschließend die Steuereinheit das Steuersignal aus, um die Dämpfungscharakteris tik eines entsprechenden Schwingungsdämpfers auf harte Dämpfung einzustellen und die Rollbewegung des Fahr zeugs zu unterdrücken.

Die DE 42 25 755 A1 beschreibt ein Aufhängungssteuer- bzw. Regelsystem zum Verhindern des Wankens bei Kraftfahrzeugen. Bei diesem System wird eine Wankunterdrückungssteuerung durchgeführt, wenn ein eine vorgegebene Lenkgeschwindigkeit übersteigender Lenkungsvorgang stattfindet. Hierbei wird das Wankgeschwindigkeitssignal aus der Differenz zwischen den linken und rechten Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse abgeleitet.

Die DE 41 17 897 A1 beschreibt ein System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewe gungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahrwerks. Bei diesem System werden aus den Signalen von radweise zugeord neten Beschleunigungssensoren am Fahrzeugaufbau die lokalen Aufbaubewegungen ermittelt und daraus die Bewegung des Auf baus insgesamt in ihren einzelnen Bewegungsmodi (Hub-, Nick- und Wankbewegungen) bestimmt. Zur Erzeugung des Stellsignals für die einzelnen Schwingungsdämpfer an den jeweiligen Rad aufhängungen werden die zu den einzelnen Bewegungsmodi ge hörenden Komponenten unterschiedlich gewichtet und die ge wichteten Anteile zum Gesamtsignal zusammengefaßt. Damit kann unterschiedlichen Strategien hinsichtlich der Berück sichtigung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts ebenso Rechnung getragen, wie etwa den unterschiedlichen Trägheits- und Steifigkeitsverhältnissen eines Fahrzeugs für Bewegung in den verschiedenen Freiheitsgraden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscha rakteristik bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche der Spielraum für die Bemes sung eines Steuerungsfaktors bei einem Lenkvorgang ver größert wird, so daß eine befriedigende Unterdrückung der Wankbewegung während eines Lenkvorgangs erzielt wird, ohne den Fahrkomfort beim Fahren des Fahrzeugs auf einer geraden Straße zu verschlechtern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombina tion des Patentanspruchs 1 oder 11 gelöst; die Unteransprü che zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscharak teristik bei einem Kraftfahrzeug beschrieben, bei welchen für Bewegungen um die Längsachse (Wanken, Rollen) die Fälle der Gerade ausfahrt mit Anregung einerseits aus der Fahrbahngestalt und andererseits aus der Kurvenfahrt mit Bewegungsanregung (auch) aus einer dann wirkenden Querbeschleunigung unter schieden und durch unterschiedliche Gewichtung des Wankbe wegungs-Anteils berücksichtigt werden, wobei die jeweiligen Gewichtungsfaktoren unter Einbeziehung des Lenkwinkels und der Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Übersichtsdarstellung eines Kraftfahrzeuges mit einer darin eingebauten Vorrich tung zum Steuern der Dämpfungskräfte der Schwin gungsdämpfer,

Fig. 2 ein Blockschaltbild für eine erste Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungskraft der Schwingungsdämpfer,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Steuereinheit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungskraft der Schwingungsdämpfer,

Fig. 4 einen Teilschnitt eines in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 eingesetzten Schwingungsdämpfers,

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt des in Fig. 3 gezeig ten Schwingungsdämpfers,

Fig. 6 eine charakteristische Kurvendarstellung der Dämp fungkräfte in Abhängigkeit von der Kolbengeschwin digkeit des in Fig. 3 und 4 gezeigten Schwingungs dämpfers,

Fig. 7 eine Kurve der Dämpfungscharakteristik zur Dar stellung einer Dämpfungskraftregion entsprechend der Stufeneinstellung eines Einstellers entsprechend der Drehung eines Schrittmotors gemäß Fig. 2,

Fig. 8A, 8B und 8C Querschnitte in der Linie K-K von Fig. 5 zur Darstellung eines wesentlichen Teils des Schwin gungsdämpfers gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 9A, 9B und 9C Querschnitte in den Linien L-L und M-M von Fig. 5 zur Darstellung eines wesentlichen Teils des Schwingungsdämpfers gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 10A, 10B und 10C Querschnitte in der Linie N-N von Fig. 5 zur Darstellung eines wesentlichen Teils des Schwingungsdämpfers gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 11 eine Kurve der Dämpfungscharakteristik, wenn die Zugstufenseite des Kolbens des Schwingungsdämp fers gemäß Fig. 4 auf die harte Dämpfungkraft ein gestellt ist,

Fig. 12 eine Kurve der Dämpfungscharakteristik, wenn die Zugstufenseite und die Druckstufenseite beide auf die weiche Dämpfungkraft eingestellt sind,

Fig. 13 eine Kurve der Dämpfungscharakteristik, wenn die Druckstufenseite auf die harte Dämpfungkraft eingestellt ist,

Fig. 14 eine grafische Darstellung des "Steuerung-EIN"- Schwellenwertes des "Steuerung-AUS"-Schwellenwertes während eines Lenkvorgangs bei einer auf die Fahr zeuggeschwindigkeit bezogenen Lenkwinkelgeschwindig keit,

Fig. 15 eine grafische Darstellung der wechselnden Charakte ristik des "Steuerung-EIN"-Schwellenwertes während eines Lenkvorgangs bei einem auf die Fahrzeugge schwindigkeit bezogenen Lenkwinkel,

Fig. 16 eine grafische Darstellung der wechselnden Charakte ristik des Aufteilungsfaktors bezogen auf die Fahr zeuggeschwindigkeit,

Fig. 17 einen Ablaufplan des Steuervorgangs für die Dämp fungskraftcharakteristik in der Steuereinheit gemäß Fig. 2,

Fig. 18A, 18B, 18C und 18D zeitabhängige Kurven bei der Steuerung der Dämpfungscharakteristik mit der in Fig. 2 gezeigten Steuereinheit.

Zur Verdeutlichung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen.

Fig. 1 zeigt den Systemaufbau einer Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungscharakteristik an Fahrzeugschwingungsdämp fern nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Zwischen den Teilen eines die gefederte Masse bildenden Fahrzeugkörpers und den entsprechenden, die ungefederte Masse bildenden Fahrzeugrädern sind vier Schwingungsdämpfer SA₁, SA₂, SA₃ und SA₄ angeordnet, von denen ein einzelner Schwingungsdämpfer nachfolgend lediglich mit SA bezeichnet wird. Die Räder bilden das linke Vorderrad, das rechte Vor derrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad des Fahrzeugs.

Sämtliche Schwingungsdämpfer SA₁ bis SA₄ sind an dafür vor gesehenen Teilen des Fahrzeugkörpers angebracht, und dicht bei den den Rädern zugeordneten Teilen des Fahrzeugkörpers sind drei Sensoren 1 für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse, auch als G-Sensoren bezeichnet, ange bracht, und zwar bei dem linken Vorderrad FL, dem rechten Vorderrad FR und dem rechten Hinterrad RR, um die Vertikal beschleunigung der gefederten Masse als Höhenveränderung des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugverhaltens zu erfassen.

Ferner ist ein Lenkwinkelsensor 2 vorgesehen, um die Stel lung des Lenkrades, die Lenkwinkelverstellung und die Lenk winkelgeschwindigkeit zu erfassen.

In der Nähe des Fahrersitzes ist in das Fahrzeug eine Steu ereinheit 4 eingebaut, die die Signale von den Sensoren 1 und 2 aufnimmt und ein Verstellsignal an Schrittmotore 3 ausgibt, die den Schwingungsdämpfern SA zugeordnet sind und um ein gewähltes Maß in einer gewählten Richtung gedreht werden. Die Funktion der Schrittmotore 3 wird später er läutert.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen der Schwingungs dämpfer SA.

Der in Fig. 4 gezeigte Schwingungsdämpfer weist folgende Bauteile auf: einen Zylinder 30, einen Kolben 31 zum Bilden einer oberen Teilkammer A und einer unteren Teilkammer B, einen Außenmantel 33 mit einer an der Außenseite des Zylin ders 30 gebildeten Vorratskammer 32, eine Basis 34 zum Be grenzen der unteren Kammer B und der Vorratskammer 32, ein Führungsteil 35 zum Führen der Gleitbewegung einer am ande ren Endes des Kolbens 31 angelenkten Kolbenstange 7, eine Aufhängungsfeder 36 zwischen dem Außenmantel 33 und dem Fahrzeugkörper, und einen Gummipuffer 37.

Oben auf dem Schwingungsdämpfer SA ist ein Schrittmotor 3 angebracht, der auf ein Signal von dem zugehörigen Treiber 4c hin über eine Steuerstange 70 einen Einsteller 40 ver dreht.

Fig. 5 zeigt in einem vergrößerten Längsschnitt einen Teil der Kolbenanordnung 31 des Schwingungsdämpfers SA.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Kolben 31 mit Durch gangsöffnungen 31a und 31b versehen. Der Kolben weist ferner ein Druckstufen-Dämpfungsventil 20 und ein Zugstufen-Dämp fungsventil 12 auf, die die Durchgangsöffnungen 31a bzw. 31b öffnen und schließen. Ein Bolzen 38 steht in Schraubeingriff mit einem Begrenzungsanschlag 41, der seinerseits in Schraubeingriff mit dem Ende der Kolbenstange 7 steht. Der Bolzen 38 durchsetzt den Kolben 31 und weist eine Verbin dungsöffnung 39 auf, die die obere Teilkammer A und die untere Teilkammer B miteinander verbindet. Außerdem dient in der Kolbenanordnung ein Einsteller 40 zum Ändern des Strö mungsquerschnittes in der Verbindungsöffnung 39.

Außerdem sind ein Zugstufenrückschlagventil 17 und ein Druckstufenrückschlagventil 22 vorgesehen, die in Abhängig keit von der Strömungsrichtung des Fluids eine Fluidströmung durch die Verbindungsöffnung ermöglichen oder sperren. Der Einsteller 40 wird gemäß Fig. 4 über eine Steuerstange 70 von dem Schrittmotor 3 gedreht.

In dem Bolzen 38 sind übereinander eine erster Durchlaß 21, ein zweiter Durchlaß 13, ein dritter Durchlaß 18, ein vier ter Durchlaß 14 und ein fünfter Durchlaß 16 ausgebildet.

Demgegenüber sind in dem Einsteller 40 ein hohler Bereich 19, eine erste seitliche Öffnung 24 und eine zweite seit liche Öffnung 25 ausgebildet, die beide den inneren und den äußeren Bereich des Einstellers 40 miteinander verbinden. In den äußeren Umfangsbereich ist eine Längsvertiefung 23 ein geformt. Dadurch werden beim Zughub des Kolbens zwischen der oberen Teilkammer A und der unteren Teilkammer B vier Strö mungswege für den Fluiddurchgang gebildet: 1) ein erster Zugstufenströmungsweg D, bei dem das Fluid durch die Durch gangsöffnung 31b und die geöffnete Innenseite des Zugstu fen-Dämpfungsventils 12 tritt und die untere Teilkammer B erreicht, 2) ein zweiter Zugstufenströmungsweg E, bei dem das Fluid durch den zweiten Durchlaß 13, die Längsvertiefung 23, den vierten Durchlaß 14 und die geöffnete Außenseite des Zugstufen-Dämpfungsventils 12 tritt, um die untere Teilkam mer B zu erreichen, 3) ein dritter Zugstufenströmungsweg F, bei dem das Fluid durch den zweiten Durchlaß 13, die Längs vertiefung 23 und den fünften Durchlaß 16 tritt, und 4) ein Bypass-Strömungsweg G, bei dem das Fluid durch den dritten Durchlaß 18, die zweite seitliche Öffnung 25 und den hohlen Teil 19 tritt, um die untere Teilkammer B zu erreichen.

Außerdem sind beim Druckhub des Kolbens 31 folgende Strö mungswege für das Fluid vorhanden: 1) ein erster Drucksei tenströmungsweg H, bei dem das Fluid durch die Durchgangs öffnung 31a und das geöffnete Druckstufen-Dämpfungsventil 20 strömt, 2) ein zweiter Druckstufenströmungsweg I, bei dem das Fluid durch den hohlen Bereich 19, die erste seitliche Öffnung 24, den ersten Durchlaß 21 und das geöffnete Druck seitenrückschlagventil 22 in die obere Teilkammer A strömt, und 3) ein Bypass-Strömungsweg G, bei dem das Fluid durch den hohlen Bereich 19, die zweite seitliche Öffnung 25 und den dritten Durchlaß 18 strömt.

Zusammengefaßt ermöglicht die Bauart des Schwingungsdämpfers SA es, die Dämpfungscharakteristik gemäß Fig. 6 stufen weise entweder in der Zugstufenseite oder in der Druckstu fenseite zu ändern, wenn der Einsteller 40 von dem Schritt motor 30 verdreht wird.

Wie ersichtlich, wird in Fig. 6 der Begriff "Dämpfungskoef fizient" verwendet, da die Dämpfungscharakteristik be züglich der Kolbengeschwindigkeit mit unterschiedlichen Gradienten abgewandelt wird.

Wenn, wie im einzelnen in Fig. 7 gezeigt, der Einsteller 40 aus einer Stellung, in der sowohl die Zugstufenseite als auch die Druckstufenseite sich in der weichen Einstellung befinden (nachfolgend als weiche Einstellung SS bezeichnet), im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird, kann der Dämpfungskoef fizient an der Zugstufenseite schrittweise geändert werden, während die Druckstufenseite im weichen Bereich festgelegt ist (nachfolgend als harter Zugstufenbereich HS bezeichnet). Wenn andererseits der Einsteller 40 im Uhrzeigersinn ver dreht wird, ist nur der Dämpfungskoeffizient an der Druck stufenseite stufenweise in den harten Bereich veränderbar, während er an der Zugstufenseite im weichen Bereich festge legt ist (nachfolgend als harter Druckstufenbereich SH bezeichnet).

Für die Stellung des Einstellers in einer der Stellungen (1), (2) oder (3) gemäß Fig. 7 sind die Querschnitte in den Linien K-K, L-L, M-M und N-N der Fig. 5 jeweils in den Fig. 8A, 8B, 8C, 9A, 9B, 9C, 10A, 10B und 10C dargestellt. Die Dämpfungskraftcharakteristiken in den Stellungen (1), (2) und (3) sind in den Fig. 11, 12, und 13 gezeigt.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltdiagramm der Signalverarbei tungsschaltung in der Steuereinheit 4 zum Erzeugen des Steuersignals.

Jeder Vertikal-G-Sensor 1 gibt ein Signal FR_r, FL_l bzw. RR_r für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an einen Stellungskorrekturblock 4a ab. Der Stellungskorrekturblock 4a korrigiert die Signale für die Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse in Signale für die den jeweiligen Rädern zugeordneten Fahrzeugteile, d. h. dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad, entsprechend FL/l, FR/r, RL/l und RR/r.

Ein Geschwindigkeitswandlerblock 4b weist ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 0,05 Hz auf und dient als Inte grator zum Ableiten der vier Signale für die Vertikalge schwindigkeit der gefederten Masse auf der Grundlage der korrigierten Signale für die Vertikalbeschleunigung der ge federten Masse Ein Komponententrennungsblock 4c dient zum Ableiten von Hub- bzw. Rüttelkomponenten (Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse) bei den jeweiligen Schwingungsdämpfern, einer Nickkomponente (Differenz zwischen den beiden Verti kalgeschwindigkeiten der gefederten Masse über die Längs richtung des Fahrzeugs) und einer Rollkomponente (Differenz zwischen den beiden Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse in der Breitenrichtung des Fahrzeugs).

Ein Bandpaßfilter (BPF) 4d dient zum Ableiten der jeweiligen Rüttelkomponentensignale VB, die in einen vorbestimmten Fre quenzbereich mit einer Resonanzfrequenz VB₁, VB₂, VB₃, VB₄ der gefederten Masse fallen, wobei die tiefgesetzten Ziffern 1 bis 4 den zugehörigen Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 1 be zeichnen (vorn rechts, vorn links, hinten rechts, hinten links). Ferner dient das Bandpaßfilter 4d zum Ableiten von Nickkomponentensignalen VP (VP₁, VP₂, VP₃, VP₄), die in einen vorbestimmten Frequenzbereich mit einer Nickresonanz frequenz fallen, und zum Ableiten von Wank- bzw. Rollkomponentensig nalen VR (VR₁, VR₂, VR₃, VR₄), die in einen vorbestimmten Frequenzbereich mit einer Rollresonanzfrequenz fallen zum Ableiten des Rollkomponentensignals VR weist das Bandpaß filter 4d einen Hochpaßfilter (HPF) mit einer Grenzfrequenz von 0,1 Hz und einen Tiefpaßfilter (LPF) mit einer Grenz frequenz von 3,0 Hz auf.

Der anschließende Verstärkungsfaktorblock 4e dient zum Mul tiplizieren des Rüttelkomponentensignals VB, des Nickkom ponentensignals VP, und des Rollkomponentensignals VR mit einem Verstärkungsfaktor α, β bzw. γ und zum Ausgeben eines Rüttelgeschwindigkeitssignals α.VB, eines Nickgeschwindigkeitssignals ß•VP und eines Rollgeschwindigkeitssignals γ.VR an den nachfolgenden Block 4f zur Bestimmung der normalen Lenk steuerung.

Andererseits wird jede in dem Komponententrennungsblock 4c abgeleitete Rollkomponente an einen weiteren Bandpaßfilter 4g geleitet, um die Rollkomponente zu verarbeiten. Der Band paßfilter 4g leitet Rollkomponentensignale θ'_G ab, die in einen eine Rollresonanzfrequenz einschließenden Frequenzbe reich fallen, und er leitet ein Versetzungssignal G₂.θ_G ab, indem er einen Rollwinkelverstärkungfaktor G₂ mit einem Rollversetzungssignal θ_G multipliziert, das durch einen Block 4h zum Wandeln der Rollwinkelversetzung und durch einen Block 4j zum Festlegen des Verstärkungsfaktors G₂ gegangen ist, die beide parallel zu dem Bandpaßfilter 4g liegen.

Der anschließende Block 4k zum Festlegen der Aufteilungsrate ist von dem Status des Signals θ'_G + G₂.θ_G abhängig, das die Addition des Rollkomponentensignals θ'_G und des Versetzungs signals G₂.θ_G darstellt. Das Verhältnis des erzeugten Sig nals wird von dem Block 4k zum Festlegen der Aufteilungsrate verarbeitet, um einen Signalwert |1-η| (θ'_G + G₂.θ_G) zu erhalten, der der festgelegten Aufteilungsrate entspricht. Der folgende Block 4m zum Festlegen des Verstärkungsfaktors K₂ empfängt das vorgenannte Signal des Blockes 4f zur Be stimmung der normalen Lenksteuerung und multipliziert es mit einem konstanten Verstärkungsfaktor K₂ zum Erzeugen eines Rollgeschwindigkeitssignals während des Lenkvorgangs ent sprechend K₂ (1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) für den Block 4f zur Bestimmung der normalen Lenksteuerung. Der Block 4h zum Wandeln der Rollwinkelversetzung weist ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 0,1 Hz auf. Das Bandpaßfilter 4g für die Rollverarbeitung enthält ein Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 0,3 Hz und ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 3,0 Hz.

Der Block 4f zur Bestimmung der normalen Lenksteuerung führt einen Auswahlprozeß für den Signalausgang zu dem nachfolgen den Steuersignal-Verarbeitungsblock 4n durch, indem er aus den jeweiligen Eingangssignalen bestimmt, ob ein Lenkvorgang erfolgt.

Im einzelnen werden beispielsweise bei der Bestimmung, daß der Lenkvorgang aus einer neutralen Stellung des Fahrzeug lenksystems heraus ausgeführt wird, sowohl das Rüttelratensignal α.VB, das Nickgeschwindigkeitssignal β.VP als auch das Rollge schwindigkeitssignal γ.VR abgegeben. Ferner wird bei der Bestimmung, daß der Lenkvorgang erfolgt, das durch K₂(1-η)(θ'_G + G₂.θ_G) bezeichnete Lenkrollratensignal anstelle des Rüttel- und des Nickgeschwindigkeitssignals α.VB und β.VP sowie des Rollgeschwindigkeits signals γ.VR abgegeben.

Die Bestimmung, ob ein Lenkvorgang erfolgt und den Einsatz der Dämpfungscharakteristik-Steuerung erfordert, beruht dabei auf einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, dem Lenkwin kel und Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal.

Fig. 14 zeigt eine grafische Darstellung des variablen "Steuerung-EIN"-Schwellenwertes (ausgezogene Linie) der Lenkwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrzeug geschwindigkeit und dem "Steuerung-AUS"-Schwellenwert (ge strichelte Linie) der Lenkwinkelgeschwindigkeit in Abhängig keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Ferner zeigt Fig. 15 eine grafische Darstellung des variab len "Steuerung-EIN"-Schwellenwertes des Lenkwinkels in Ab hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Auf der Grundlage der beiden Darstellungen in Fig. 14 und 15 wird die Steuerung während des Lenkvorgangs auf EIN geschal tet, wenn sowohl die Lenkwinkelgeschwindigkeit als auch der Lenkwinkel während des Lenkvorgangs ihre jeweilige EIN-Stel lung der Schwellenwertsteuerung überschreiten. Wenn danach eine Zeitspanne, während der die Lenkwinkelgeschwindigkeit unterhalb des "Steuerung-AUS"-Schwellenwertes beim Lenkvor gang liegt, einen bestimmten Zeitwert T_STR (ms) eines Zeit setzers unterschreitet, wird ein Schaltvorgang eingeleitet, durch den die Steuerung während des Lenkvorgangs auf AUS geschaltet und in eine Steuerung ohne Lenkungseinfluß zurückgegangen wird. Wenn dabei das von dem Lenkvorgang herrührende Ausmaß des Rollens bzw. Wankens im Verhältnis zur Fahrzeugge schwindigkeit größer wird, obwohl Lenkverstellung gering ist, werden sowohl der "Steuerung-EIN"- als auch "Steuerung-AUS"-Schwel lenwert während des Lenkvorgangs schrittweise herabge setzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird.

Unter neuerlicher Bezugnahme auf Fig. 3 wird das Lenkwinkel verstellsignal θ_STR des Lenkwinkelsensors 2 in einem Block 4p zum Wandeln der Geschwindigkeit in das Lenkwinkelge schwindigkeitssignal θ'_STR umgewandelt. Danach geht das um gewandelte Geschwindigkeitssignal durch einen Tiefpaßfilter (LPF) 4r zur Verarbeitung des Lenkwinkelgeschwindigkeitssig nals, in dem ein hoher Frequenzbereich von 0,8 Hz und mehr abgeschnitten wird. Ferner durchläuft das umgewandelte Ge schwindigkeitssignal einen Tiefpaßfilter 4s zur Verarbeitung des Lenkwinkelsignals und einen Block 4t zum Festsetzen eines Verstärkungsfaktors G₁, um ein mit G₁.θ_STR bezeich netes Signal zu erhalten. Dieses Signal G₁.θ_STR ist ein Signal, bei dem das Lenkwinkelverstellsignal θ_STR mit dem Lenkwinkel-Verstärkungsfaktor G₁ multipliziert ist. Ein sich aus der Addition des Lenkwinkelgeschwindigkeitssignals θ'_STR und des Signals G₁.θ_STR ergebendes Signal wird in einen Block 4u zum Festsetzen der Aufteilungsrate eingege ben. Dieser Block 4u arbeitet in folgender Weise: ein Sig nalwert η(θ'_STR + G₁.θ_STR), der mit einem Verstärkungsfaktor (η) der Aufteilungsrate und dem Rollgeschwindigkeitssignal K1 . η(θ'_STR + G₁.θ_STR) ohne Lenkvorgang übereinstimmt, wird von einem Block 4v zum Festsetzen eines konstanten Verstär kungsfaktors K₁ in den Steuersignal-Verarbeitungsblock 4n eingegeben.

Anschließend leitet der Steuersignal-Verarbeitungsblock 4n unter Anwendung der nachfolgenden Gleichungen das Steuersig nal V (V₁, V₂, V₃ und V₄) ab, das die Addition aus dem Ein gangssignal des Blockes 4v zum Festsetzen eines konstanten Verstärkungsfaktors K₁ und dem Signal aus dem Block 4f zur Bestimmung der normalen Lenksteuerung angibt. Die Steuerung der Dämpfungscharakteristik an den einzelnen Schwin gungsdämpfern SA (SA₁, SA₂, SA₃ und SA₄) erfolgt auf der Grundlage der entsprechenden abgeleiteten Steuersignale V. Dabei ist zu beachten, daß die Steuersignale V (V₁, V₂, V₃ und V₄) positiv sind, wenn die zugehörigen Vertikalbeschleu nigungen der gefederten Masse aufwärts gerichtet sind, und negativ sind, wenn sie abwärts gerichtet sind.

1. Berechnungsformel ohne Lenkvorgang:
V = α.VB + β.VP + γ.VR + K1 . η(θ'_STR + G₁.θ_STR).
2. Berechnungsformel während des Lenkvorgangs:
V = α.VB + β.VP + K2(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) + K1. η(θ'_STR + G₁.θ_STR).

Die beiden Blöcke 4k und 4u zur Festsetzung der Auftei lungsrate erhalten das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5.

Wie aus Fig. 16 ersichtlich, wird der mit η bezeichnete Verstärkungsfaktor für die Aufteilungsrate (gemischter Faktor), der die prozentuale Aufteilung in den jeweiligen Blöcken 4k und 4u bestimmt, in Abhängigkeit von der Fahr zeuggeschwindigkeit variabel angesetzt.

Wenn im einzelnen, gemäß Fig. 16, die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem relativ niedrigen Bereich liegt, beispielsweise bis zu 20 km/h, ist das Rollgeschwindigkeitssignal K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) während des Lenkvorgangs Null, und die Addi tionsrate des Rollgeschwindigkeitssignals ohne Lenkvorgang K₁ . η(θ'_STR + G₁.θ_STR) ist auf einem Maximalwert. Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit den genannten niedrigen Geschwindigkeitsbereich P übersteigt, wird der Verstärkungsfaktor η für die Aufteilungsrate umso niedriger, je mehr die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

Wenn somit gemäß Fig. 16 die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird, wird die Additionsrate des Rollgeschwindigkeitssignals ohne Lenkvorgang (K₁ . η (θ'_STR + G₁.θ_STR)) verringert, während die Additionsrate des Rollgeschwindigkeitssignals beim Lenkvorgang (K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G)) erhöht wird.

Im folgenden wird anhand des in Fig. 17 dargestellten Ab laufplanes der Steuervorgang der Steuereinheit 4 für den Antrieb der Schrittmotoren 3 mittels des Steuersignals V beschrieben.

Die in Fig. 17 gezeigte Steuerroutine läuft für jeden Schwingungsdämpfer SA ab.

Gemäß Fig. 17 prüft die CPU 4B in einem Schritt 101, ob das Steuersignal V gleich oder größer wie ein vorgege bener Schwellenwert δ_T ist, der eine tote Zone definiert. Bei einer JA-Antwort im Schritt 101 geht die Routine zu einem Schritt 102, in dem die CPU 4B ein Kommando an einen zugehörigen Treiber 4C abgibt, um den Schwingungsdämpfer SA in den harten Bereich HS der Zugstufenseite zu stellen.

Bei NEIN im Schritt 101 geht die Routine zu einem Schritt 103, in dem die CPU bestimmt, ob das Steuersignal in der toten Zone zwischen δ_T und -δ_C liegt. Bei einer JA-Antwort im Schritt 103, d. h. wenn δ_T < V < -δ_C ist, geht die Routine zu einem Schritt 104, in dem die CPU 4B ein Kommando an einen zugehörigen Treiber 4C abgibt, um den Schwingungsdämp fer SA in die weichen Bereiche SS der Zugstufenseite und der Druckstufenseite zu stellen. Bei NEIN im Schritt 103 geht die Routine zu einem Schritt 105, in dem die CPU 4B be stimmt, ob V ≦ -δ_C. Bei einer JA-Antwort im Schritt 105 geht die Routine zu einem Schritt 106, dem die CPU 4B ein Komman do an den Treiber 4C abgibt, um den Einsteller so zu verdre hen, daß der Schwingungsdämpfer SA in den harten Bereich SH der Druckstufenseite kommt.

Als nächstes soll der Ablauf in der Steuerung der Dämpfungs charakteristik entsprechend dem Ablaufplan von Fig. 17 unter Bezugnahme auf die zeitbezogenen Kurvendarstellungen in Fig. 18A bis Fig. 18D beschrieben werden.

In einem Zustand, bei dem das auf der Vertikalgeschwindig keit der gefederten Masse beruhende Steuersignal V in dem in Fig. 18A gezeigten Umfang geändert wird, kommt der Schwin gungsdämpfer SA in die weichen Bereiche SS an der Zugstufen- und der Druckstufenseite, sofern das Steuersignal in der toten Zone zwischen δ_T und -δ_C liegt.

Wenn das Steuersignal V gleich oder über dem vorgegebenen positiven Schwellenwert δ_T ist, wird der Schwingungsdämpfer SA an der Zugstufenseite in den harten Bereich HS gestellt und die Druckstufenseite wird in der niedrigen Dämpfungs charakteristik festgelegt. Außerdem wird die Dämpfungs charakteristik an der Zugstufenseite proportional zu dem Steuersignal V abgewandelt.

Wenn das Steuersignal V unter dem vorgegebenen negativen Schwellenwert -δ_C liegt, kommt der Schwingungsdämpfer SA an der Druckstufenseite in den harten Bereich SH, d. h. die Zug stufenseite wird in der niedrigen Dämpfungskraftcharakte ristik festgelegt und die Dämpfungscharakteristik an der Druckstufenseite wird proportional zu dem Steuersignal V abgewandelt.

In Fig. 18B bezeichnet die Region a einen Zustand, in dem das auf der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse beruhende Steuersignal von dem negativen Wert (abwärts) in den positiven Wert (aufwärts) übergeht. In dieser Region a ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse noch negativ, d. h. die Hubrichtung in dieser Region ist der Druckhub. Deshalb wird in diesem Zeit punkt der Schwingungsdämpfer SA aufgrund der Richtung des Steuersignals V in den harten Bereich der Zugstufenseite ge stellt. Dementsprechend liegt der Druckhub in der weichen Dämpfungscharakteristik, welches in diesem Zeitpunkt die Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA ist.

Die Region b in Fig. 18B bezeichnet eine Region, in der das auf der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse beru hende Steuersignal V noch positiv (aufwärts) ist und die oben genannte Relativgeschwindigkeit von dem negativen in den positiven Wert übergeht, d. h. die Hubrichtung in dieser Region ist an der Zughubseite. Da zu diesem Zeitpunkt der Schwingungsdämpfer SA aufgrund der Richtung des Steuersig nals V in den harten Bereich HS der Zughubseite gestellt wird und die Hubrichtung der Zughub ist, bekommt die Zughub seite des Schwingungsdämpfers in dieser Region b die harte Dämpfungscharakteristik proportional zu dem Wert des Steuersignals V.

Weiterhin ist in Fig. 18B die Region c eine Region, in der das auf der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse be ruhende Steuersignal vom positiven Wert (aufwärts) in den negativen Wert (abwärts) wechselt und die Relativgeschwin digkeit noch positiv ist, d. h. die Hubrichtung des Schwin gungsdämpfers SA ist der Zughub. In dieser Region c wird der Schwingungsdämpfer aufgrund der Richtung des Steuersignals V in den harten Bereich SH der Druckstufenseite gestellt. Dem entsprechend weist die Zugstufe, die in der Region c die Hubrichtung bildet, die weiche Dämpfungscharakteristik auf.

Schließlich ist in Fig. 18B die Region d eine Region, in der das auf der Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse be ruhende Steuersignal noch negativ (abwärts) und die genannte Relativgeschwindigkeit noch positiv ist, d. h. die Hubrich tung des Schwingungsdämpfers SA ist die Zugstufenseite. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schwingungsdämpfer SA aufgrund der Richtung des Steuersignals V in den harten Bereich SH der Druckstufenseite gestellt und die Hubrichtung des Schwin gungsdämpfers SA ist die Druckstufenseite. Dementsprechend weist in der Region d die Druckstufenseite die harte Dämp fungscharakteristik proportional zum Wert des Steuer signals V auf.

Wie hieraus hervorgeht, weist die Hubrichtung des Schwin gungsdämpfers dann, wenn die Vertikalgeschwindigkeit der ge federten Masse und die Relativgeschwindigkeit gemäß Region b und d dieselbe Richtung haben, die harte Dämpfungscha rakteristik auf. Wenn andererseits die genannten Richtungen in den Regionen a und c unterschiedliche Vorzeichen haben, wird die Hubrichtung des Schwingungsdämpfers SA in die weiche Charakteristik eingestellt. Damit kann dieselbe Rege lung der Dämpfungscharakteristik wie mit der Sky-Hook- Theorie erfolgen, ohne die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Masse zu erfassen. Fer ner kann auf diese Weise beim Übergang von der Region a in die Region b und von der Region c in die Region d die Um stellung der Dämpfungscharakteristik ohne Betätigung des Schrittmotors bzw. der Schrittmotoren 3 erfolgen.

Als nächstes soll die Arbeitsweise der Steuereinheit 4 bei der Geradeausfahrt und bei einem Lenkvorgang des Fahrzeugs beschrieben werden.

A) Beim Fahren des Fahrzeugs auf einer geraden Straße ohne Lenkwinkelverstellung

Wenn das Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt, liegen die von dem Lenkwinkelsensor 2 erfaßte Lenkwinkelverstellung bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit unter dem "Steuerung- EIN"-Schwellenwert während des Lenkvorgangs. Hierbei erfolgt die Steuerung der Dämpfungscharakteristik durch das Steuersignal V auf der Grundlage der obigen Berechnungs formel (1) für den Zustand ohne Lenkvorgang.

Das besagt, daß bei einer vollständigen Geradeausfahrt des Fahrzeugs das Rollgeschwindigkeitssignal ohne Lenkvorgang, das in der Formel (1) als K₁ . η(θ'_STR + G₁.θ_STR) ausge drückt ist, Null beträgt. Das Steuersignal V wird deshalb aus dem Rüttelgeschwindigkeitssignal α.VB, dem Nickgeschwin digkeitssignal β.VP und dem Rollgeschwindigkeitssignal γ.VR abgeleitet. Damit wird eine befriedigende Stellkraft gegen Rüttel-, Nick- und Rollbewegungen des Fahrzeugs aufgrund von aus der Straßenoberfläche eingeleiteten Schwingungen er zielt.

Wenn ferner eine Lenkungsbetätigung in einem Umfang erfolgt, bei dem von dem Lenkwinkelverstellsignal und dem Lenkwinkel geschwindigkeitssignal wenigstens eines den zugehörigen "Steuerung-EIN"-Schwellenwert bei dem Lenkvorgang nicht überschreitet, erfolgt keine Regelung während des Lenkvor ganges. Da jedoch der Wert des Rollgeschwindigkeitssignals ohne Lenkvorgang (K₁ . η(θ'_STR + G₁.θ_STR)) größer wird, kann das von der Lenkerbetätigung herrührende Rollen des Fahr zeugs unterdrückt werden.

Darüber hinaus erfolgt auch dann kein Umschalten auf die Steuerung bei einem Lenkvorgang, wenn bei der Geradeausfahrt des Fahrzeugs der erfaßte Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit den "Steuerung-EIN"-Schwellenwert überschreitet, weil eine Lenkerbetätigung infolge eines durch Radflattern bewirkten Schwimmens des Fahrzeugköpers und/oder infolge des Rück schlages eines Rades beim Fahren über einen Stein o. dgl. auftritt, sofern nicht der erfaßte Wert des Lenkwinkelver stellsignals gleichzeitig bei der Lenkerbetätigung den "Steuerung-EIN"-Schwellenwert überschreitet.

B) Beim Lenken des Fahrzeugs durch den Fahrer durch Betätigen des Lenkrades

Wenn bei einer Lenkerbetätigung durch den Fahrer sowohl das Lenkwinkelverstellsignal als auch das Lenkwinkelgeschwindig keitssignal den in Fig. 14 gezeigten "Steuerung-EIN"-Schwel lenwert überschreiten, wird auf die Steuerung mit Lenkerbe tätigung umgeschaltet, bei der das Steuersignal V aus der Berechnungsformel (2) für den Zustand während des Lenkvor gangs abgeleitet wird. Das besagt, daß das Rollgeschwindig keitssignal beim Lenkvorgang K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) an stelle des Rollgeschwindigkeitssignals γ.VR aus der Formel (1) ohne Lenkvorgang zu dem Steuersignal V hinzuaddiert wird. Die Additionsrate für das Rollgeschwindigkeitssignal mit und ohne Lenkvorgang gemäß K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) wird entsprechend dem Verstärkungsfaktor η für die Aufteilungs rate in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert.

Das besagt gemäß Fig. 16, daß dann, wenn die Fahrzeugge schwindigkeit in dem Bereich zwischen Null und der vorgege benen Grenze P für den niedrigen Geschwindigkeitsbereich liegt, der Verstärkungsfaktor η für die Aufteilungsrate auf 1,0 festgelegt wird, das Rollgeschwindigkeitssignal mit Lenkvorgang K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) Null beträgt, und die Additionsrate des Rollgeschwindigkeitssignals ohne Lenk vorgang gemäß K1 . η(θ'_STR + G₁.θ_STR) maximiert wird. Da durch wird der Wert des Steuersignals V entsprechend dem Anwachsen der Lenkwinkelverstellung und der Lenkwinkelge schwindigkeit erhöht. Dementsprechend kann das aus der Lenkerbetätigung herrührende Rollen des Fahrzeugs mit Hilfe der gewichteten Dämpfungscharakteristik des Schwin gungsdämpfers bzw. der Schwingungsdämpfer SA wirkungsvoll unterdrückt werden.

Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit die in Fig. 16 gezeigte vorgegebene Grenze P für den niedrigen Geschwindig keitsbereich überschreitet, wird der Wert des Verstärkungs faktors η für die Aufteilungsrate im umgekehrten Verhältnis zum Anwachsen der Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner. Wenn da her die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nimmt das Rollge schwindigkeitssignal ohne Lenkvorgang gemäß K₁ . η (θ'_STR + G₁.θ_STR) ab und das Rollgeschwindigkeitssignal mit Lenkvor gang gemäß K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) nimmt zu. Das besagt, daß bei einer Zunahme des durch das Fahrzeug erzeugten Rollens der Wert des Steuersignal V erhöht wird. Dementsprechend kann das aus der Lenkerbetätigung herrührende Rollen des Fahrzeugs mit Hilfe der gewichteten Dämpfungscharakte ristik des Schwingungsdämpfers bzw. der Schwingungsdämpfer SA wirkungsvoll unterdrückt werden.

C) Bei gleichbleibender Kurvenfahrt

Nachdem die Lenkerbetätigung erfolgt ist, geht das Fahrzeug in eine gleichbleibende Kurvenfahrt über. Dabei bleibt die Lenkwinkelverstellung über dem "Steuerung-EIN"-Schwellenwert während des Lenkvorgangs, jedoch wird die Lenkwinkelge schwindigkeit niedriger als dieser "Steuerung-EIN"-Schwel lenwert. In diesem Zustand wechselt die Steuerung vom Zu stand mit Lenkvorgang in den Zustand ohne Lenkvorgang, nach dem der Zeitwert T_STR (ms) des Zeitgebers abgelaufen ist. Wenn ferner die Lenkwinkelgeschwindigkeit innerhalb einer vorbestimmten Zeit von beispielsweise 100 ms unterhalb eines vorbestimmten Wertes von beispielsweise 40°/sec liegt, wird die Lenkwinkelverstellung auf Null gesetzt und die Steuerung wird in den Zustand ohne Lenkvorgang umgeschaltet.

Im Zustand der gleichmäßigen Kurvenfahrt sind somit die Werte θ'_STR für die Lenkwinkelgeschwindigkeit und θ_STR für den Lenkwinkel aus der Gleichung (1) ohne Lenkvorgang (K₁.η (θ'_STR + G₁.θ_STR)) gleich Null. Bei einer gleichbleibenden Rollbewegung aufgrund eines Lenkvorgangs erfolgen dabei die Rüttelsteuerung, die Nicksteuerung und die Rollsteuerung auf der Grundlage der Sky-Hook-Theorie in Abhängigkeit von den aus der Straßenoberfläche eingeleiteten Schwingungen, so daß bei gleichbleibender Kurvenfahrt keine Verschlechterung des Fahrkomforts auftritt.

Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, daß die er findungsgemäße Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungs charakteristik eine gute Stellkraft gegen die Rüttel-, Nick- und Rollbewegungen des Fahrzeugs bewirkt und damit den Fahrkomfort und die Lenkstabilität bei der Geradeausfahrt sicherstellt.

Die Rollbewegung des Fahrzeugs während einer Lenkbewegung kann entsprechend der Dämpfungscharakteristik unter drückt werden, die unter Berücksichtigung des Fahrzeugrol lens und der Rollverlagerung gewichtet wird. Damit kann die Lenkstabilität während eines Lenkvorgangs verbessert werden, ohne den Fahrkomfort bei der Geradeausfahrt zu beeinträch tigen.

Da der EIN-Zustand der Steuerung beim Lenkvorgang auf einer UND-Bedingung von Lenkwinkelgeschwindigkeit und Lenkwinkel verstellung beruht, wird nicht auf die Steuerung mit Lenk vorgang umgeschaltet, auch wenn die Lenkwinkelgeschwindig keit den "Steuerung-EIN"-Schwellenwert wegen eines Radflat terns und/oder wegen des Rückschlages eines Rades beim Fahren über einen Stein oder ein anderes Hindernis über schreitet, es sei denn, daß der Fahrer einen Lenkvorgang vornimmt. Infolgedessen kann keine Verschlechterung des Fahrkomforts aufgrund einer Fehlfunktion der Steuereinheit 4 auftreten.

Da der AUS-Zustand der Steuerung beim Lenkvorgang nur von der Lenkwinkelgeschwindigkeit abhängig ist, tritt keine Ver schlechterung des Fahrkomforts bei gleichmäßiger Kurvenfahrt auf.

Die auf der Lenkwinkelverstellung und der Lenkwinkelge schwindigkeit beruhende gewichtete Addition ergibt sich aus den Berechnungsformeln (1) und (2) zur Ableitung des Steuer signals V mit und ohne Lenkvorgang. Damit kann ein abrupter Wechsel in der Dämpfungscharakteristik beim Wechsel der Steuerung auf den Lenkvorgang verhindert werden, so daß ein weicher Übergang erfolgt.

Gegenüber einer herkömmlichen, auf der Sky-Hook-Theorie be ruhenden Dämpfungscharakteristik-Steuerung wird die Frequenz des Wechselns zwischen der weichen und der harten Dämpfungscharakteristik herabgesetzt. Dadurch wird die Ansprechcharakteristik der Steuerung verbessert und die Standzeit des Schrittmotors bzw. der Schrittmotoren 3 ver längert.

Der Aufbau der Vorrichtung ist nicht auf die vorstehend be schriebene Ausführungsform beschränkt.

So können anstelle der beschriebenen drei G-Sensoren 1 vier G-Sensoren, jeder bei einem der Schwingungsdämpfer SA₁, SA₂, SA₃ und SA₄ eingesetzt werden.

Es kann auch zur Dämpfungssteuerung der Rüttel- und der Rollbewegung ein Paar aus zwei G-Sensoren an den beiden vorderen oder den beiden hinteren Schwingungsdämpfern (SA₁ und SA₂ oder SA₃ und SA₄) angeordnet werden.

Alternativ können die Schwingungsdämpfer SA auch so aufge baut sein, daß die Dämpfungscharakteristiken an der Zugstufenseite und der Druckstufenseite gleichzeitig abge wandelt werden.

Zusammengefaßt wird bei einer Vorrichtung und einem Verfah ren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscharakteristik von Schwingungsdämpfern an einem Kraftfahrzeug ein Steuer signal in Abhängigkeit vom Zustand einer Lenkerbetätigung erzeugt, und das Steuersignal wird in ein Verstellsignal um gewandelt und einem aus Schrittmotor und Einsteller beste henden Bauteil zugeleitet, um die Dämpfungscharakte ristik des zugehörigen Schwingungsdämpfers auf den gewünsch ten Wert einzustellen. Das Steuersignal setzt sich nach einem vorbestimmten Aufteilungssschlüssel zusammen aus einem Nickgeschwindigkeitssignal, das auf einem Signal für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse beruht, einem Rollgeschwindigkeitssignal, das aus der Differenz zwischen dem rechten und dem linken Signal für die Vertikal geschwindigkeit der gefederten Masse bestimmt wird, einem Rollgeschwindigkeits-Verstellsignal, das aus der vorstehend genannten Differenz bestimmt wird, einem Lenkwinkelverstell signal, und einem Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal. Der vor bestimmte Aufteilungsschlüssel (Signalsynthese) wird in Ab hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert.

Im übrigen sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche weitere Ausgestaltungen möglich.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscharak teristik bei einem Kraftfahrzeug, mit:

a) mehreren Schwingungsdämpfern, (SA), die jeweils zwischen die gefederte und die ungefederte Masse und benachbart dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad angeordnet sind;
b) Stellgliedern (3) zum Ändern der Dämpfungscha rakteristik, die jeweils einem entsprechendem Schwin gungsdämpfer zugeordnet sind, um entsprechend einer Treibersignal-Eingabe die Dämpfungscharakteristik eines Kolbens in der Zugstufe oder der Druckstufe eines entsprechenden Schwingungsdämpfers (SA) auf eine gewünsch te Dämpfungscharakteristik einzustellen;
c) Sensoren (1) zum Erfassen der Vertikalbeschleunigung der gefederten Masse an linken und rechten Vorderrad positionen und an der linken oder rechten Hinterrad position des Fahrzeugs und zum Ausgeben von entspre chenden Vertikalbeschleunigungssignalen;
d) einem Lenkzustandsensor (2) zum Erfassen einer Lenkwinkelstellung und einer Lenkwinkelgeschwin digkeit des Fahrzeuglenksystems und zum Ausgeben ei nes hierauf bezogenen Signals; und
e) einer Steuereinheit (4), welche ein Steuersignal (V) für jeden Schwingungsdämpfer (SA) derart ausbildet, daß die Dämpfungscharakteristik jedes Schwingungs dämpfers (SA) entsprechend der Größe des jeweiligen Steu ersignals (V) mittels des entsprechenden Stellgliedes (3) zum Ändern der Dämpfungscharakteristik gesteuert bzw. geregelt wird, wobei das Steuersignal (V) als Funk tion der Vertikalbeschleunigungssignale der gefeder ten Masse, des Lenkwinkelsignals und des Lenk winkelgeschwindigkeitssignals erzeugt und in das Treibersignal umgewandelt wird.

dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (4) die jeweiligen Vertikalbeschleu nigungssignale der gefederten Masse integriert, um Ver tikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse abzu leiten, und jedes Steuersignal (V) aus Signalanteilen für die Hub-, Wank- und Nickbewegung der gefederten Masse für den entsprechenden Schwingungsdämpfer (SA) erzeugt wird, wobei

1. - ein Hubgeschwindigkeitssignal (α . VB) als Funktion der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse berechnet wird,
2. - ein Nickgeschwindigkeitssignal (β . VP) für die Bewe gung um eine Querachse des Fahrzeugs als Funktion der Differenz der an den Vorder- und Hinterradpositionen abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse berechnet wird, und
3. - ein Signal für die Bewegung des Fahrzeugs um eine Längsachse bestimmt wird, das als Funktion der Differenz zwischen den an den entsprechenden linken und rechten Radpositionen abgeleiteten Vertikalge schwindigkeitssignalen der gefederten Masse (Wankgeschwindigkeitssignal γ .VR) und/oder variabel als Funktion des Lenkwinkels und der Lenk winkelgeschwindigkeit berechnet wird (Lenkwinkelverstellsignal G₁.θ_STR; Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal _STR).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß ein Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und zum Ausgeben eines hierauf bezogenen Signals vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) eine Ein richtung aufweist, mittels derer bestimmt wird, ob der Wert des Lenkwinkelgeschwindigkeitssignals einen ersten, auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal beruhenden vorge gebenen Schwellenwert ("Steuerung-EIN"-Schwellenwert) übersteigt, und ob der Wert des Lenkwinkelverstellsig nals einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert ("Steue rung-EIN"-Schwellenwert) übersteigt, und daß die Steuer einrichtung (4) das Steuersignal (V) auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmungen dieser Einrichtung er zeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrich tung zum Bestimmen einer Gewichtung einen Faktor (η) in Übereinstimmung mit dem Wert des Geschwindigkeitssignals festlegt und daß das Steuersignal V in folgender Weise erzeugt wird:

1. wenn das Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal und das Lenkwinkelverstellsignal den ersten bzw. den zweiten vorgegebenen Schwellenwert nicht übersteigen:
V = α.VB + β.VP + γ.VR + K₁.η (θ'_STR + G₁.θ_STR),
worin K₁ einen vorgegebenen Faktor und K₁.η(θ'_STR + G₁.θ_STR) das Rollgeschwindigkeitssignal ohne Vor liegen eines Lenkvorgangs bezeichnen,
2. wenn sowohl das Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal als auch das Lenkwinkelverstellsignal den ersten bzw. den zweiten vorgegebenen Schwellenwert übersteigen:
V = α.VB + β.VP + K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) + K₁.η (θ'_STR + G_1.θ_STR),
worin G₁ und G₂ jeweils vorbestimmte Faktoren be zeichnen, K₁ einen vorbestimmten Faktor bezeichnet, und K₁.η(θ'_STR + G₁.θ_STR) das Rollgeschwindigkeits signal während eines Lenkvorgangs wiedergibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Aufteilungsfaktor η = 1,0 beträgt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem bestimmten niedrigen Bereich liegt, und daß der Wert von η im umgekehrten Verhältnis zum Wert der Fahrzeugge schwindigkeit unter 1,0 erniedrigt wird, wenn die Fahr zeuggeschwindigkeit ansteigt und einen bestimmten Grenz wert (P) des niedrigen Geschwindigkeitsbereiches über schreitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinrichtung (4) eine weitere Einrich tung aufweist, mittels derer bestimmt wird, ob der Wert des Lenkwinkelgeschwindigkeitssignals abnimmt und einen dritten vorgegebenen Schwellenwert ("Steuerung-AUS"- Schwellenwert) übersteigt, und daß die Steuereinrichtung (4) eine Zeiterfassungeinrichtung aufweist, mittels derer eine Zeitmessung erfolgt und bestimmt wird, ob ei ne bestimmte Zeit (T_STR) abgelaufen ist, nachdem der Wert des Lenkwinkelgeschwindigkeitssignals abgenommen und den dritten vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat, woraufhin die Steuereinrichtung (4) das Steuersig nal nach der Formel (1) gemäß Anspruch 5 erzeugt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der dritte bestimmte Schwellenwert in Ab hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert wer den.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der dritte bestimmte Schwellenwert schrittweise im umgekehrten Verhältnis zum Wert des Ge schwindigkeitssignals verringert werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubgeschwindigkeitssignal aus einem Hubkomponentensignal VB aus jedem Signal für die Vertikalgeschwindigkeit der gefederten Masse abge leitet wird, das durch einen ersten Bandpaßfilter gegan gen und mit einem Faktor α multipliziert worden ist, daß das Nickgeschwindigkeitssignal aus einem Nickkomponen tensignal VP abgeleitet wird, das durch einen zweiten Bandpaßfilter gegangen und mit einem Faktor β multipli ziert worden ist, daß das Wankgeschwindigkeitssignal aus einem Rollkomponentensignal VR abgeleitet wird, das durch einen dritten Bandpaßfilter gegangen und mit einem Faktor γ multipliziert worden ist, und daß das Rollge schwindigkeitssignal in Abhängigkeit vom Lenkzustand nach einem der Werte K₁.η(θ'_STR + G₁.θ_STR) oder K₂(1-η) (θ'_G + G₂.θ_G) gemäß Anspruch 4 berechnet wird.

10. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscharak teristik von Kraftfahrzeugschwingungsdämpfern (A) mit den folgenden Schritten:

a) Erfassen der Vertikalbeschleunigungen der gefederten Masse an den linken und rechten Vorderradpositionen und an der linken oder rechten Hinterradposition des Fahrzeugs und Abgeben von entsprechenden Signalen für die Vertikalbeschleunigung;
b) Erfassen einer Lenkwinkelstellung und einer Lenk winkelgeschwindigkeit des Fahrzeuglenksystems und Ausgeben eines entsprechenden Lenkwinkelverstell signals und Lenkgeschwindigkeitsignals; und
c) Erzeugen eines Steuersignals (V) für jeden Stoßdämp fer so, daß die Dämpfungscharakteristik jedes Stoß dämpfers entsprechend dem Umfang des jeweiligen Steuersignals mittels eines Stellgliedes zum Ändern der Dämpfungscharakteristik gesteuert bzw. geregelt wird, wobei das Steuersignal (V) als Funktion der Vertikalbeschleunigungssignale der gefederten Masse, des Lenkwinkelverstellsignals und des Lenkwinkelge schwindigkeitssignals erzeugt wird,

dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt c. die jeweiligen Vertikalbeschleuni gungssignale der gefederten Masse integriert werden, um Vertikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse ab zuleiten, und jedes Steuersignal (V) aus Komponenten von Hub-, Wank- und Nickbewegung für den entsprechenden Stoßdämpfer (A) erzeugt wird; und
daß im Schritt c. ein Hubgeschwindigkeitssignal als Funktion des entsprechenden Vertikalgeschwindigkeitssig nals der gefederten Masse, ein Nickgeschwindigkeitssig nal für die Bewegung um die Querachse als Funktion der für die Vorder- und Hinterradpositionen abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse und ein Signal für die Bewegung um eine Längsachse eines Fahrzeuges, das als Funktion der Differenz zwischen den von den entsprechenden linken und rechten Radpositionen abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeitssignalen der gefe derten Masse und/oder variabel als Funktion des Lenkwin kels und der Lenkwinkelgeschwindigkeit berechnet wird.