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EINLEITUNG
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Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem und ein Verfahren zum Steuern des Aufhängungssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4, wie der Art nach im Wesentlichen aus der
EP 1 571 429 A1 bekannt.
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Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei auf die
WO 01/76897 A1 verwiesen.
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Fahrzeuge können mit einer Luftfederung ausgestattet werden, die über Luftfedern die Fahrhöhe sowie den Fahrkomfort und die Fahrzeugleistung steuert. Die Luftfedern können einen Airbag beinhalten, der mit Druckluft beaufschlagt wird, um die Federrate der Luftfederung zu verändern. Der Druck innerhalb des Airbags kann selektiv gesteuert werden, um variable Federraten und Fahrhöhen zu erzielen.
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Daher ist es wünschenswert, die Federrate und die Fahrhöhe der Luftfeder aktiv zu steuern und anzupassen.
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KURZDARSTELLUNG
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Erfindungsgemäß wird daher ein Aufhängungssystem vorgesehen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Das Aufhängungssystem beinhaltet eine Vielzahl von Luftfederbaugruppen und eine Steuerung. Die Vielzahl an Luftfederbaugruppen beinhaltet jeweils eine Luftfeder, einen Drucksensor zum Überwachen eines Drucks der Luftfeder und einen Aufhängungspositionssensor zum Überwachen einer Gesamtlänge der Luftfeder. Die Steuerung ist mit den einzelnen Luftfederbaugruppen verbunden. Die Steuerung ist so programmiert, dass sie eine geschätzte Gesamtlänge der Luftfeder basierend auf dem Druck der Luftfeder und einer Vielzahl von Luftfedereigenschaften ermittelt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung ferner so programmiert, dass sie eine Luftmasse von mindestens einer Luftfeder aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen variiert, wenn die durchschnittliche Differenz zwischen der Gesamtlänge der Luftfeder und der geschätzten Gesamtlänge der Luftfeder größer als ein Schwellenwert ist.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung ferner so programmiert, dass sie den Druck der Luftfeder vom Drucksensor in Reaktion darauf empfängt, dass die geschätzte Gesamtlänge von einer Sollgesamtlänge der Luftfeder abweicht.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung ferner so programmiert, dass sie die Eckkräfte jeder einzelnen Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen basierend auf dem Druck und einer Wirkfläche der Luftfeder ermittelt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale basieren die mit jeder der mehreren Luftfederbaugruppen verbundenen Eckkräfte weiterhin auf mindestens einem von einem Lenkwinkel, einer aerodynamischen Kraft und einer Fahrzeugbeschleunigung.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung weiterhin so programmiert, dass sie basierend auf den Eckkräften einen Fahrzeugquerprozentsatz ermittelt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung ferner so programmiert, dass sie die Luftmasse von mindestens einer Luftfeder aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen variiert, wenn eine durchschnittliche Differenz zwischen dem Fahrzeugquerprozentsatz und einem vorgegebenen Fahrzeugquerprozentsatz größer als ein Schwellenwert für den Fahrzeugquerprozentsatz ist.
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In einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform ist ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Aufhängungssystem beinhaltet eine Vielzahl von Luftfederbaugruppen, die jeweils eine Luftfeder und einen Aufhängungspositionssensor aufweisen; und eine Steuerung. Die Steuerung ist so programmiert, dass sie die den einzelnen Luftfedern der Vielzahl von Luftfederbaugruppen zugeordneten Eckkräfte basierend auf einem von einem Drucksensor gelieferten Druck und einer Wirkfläche jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen basierend auf einer vom Aufhängungssensor gelieferten Gesamtlänge entsprechend einer Sollgesamtlänge jeder Luftfeder ermittelt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung weiterhin so programmiert, dass sie ein Gesamtfahrzeuggewicht ermittelt und einen Fahrzeugquerprozentsatz basierend auf den Eckkräften jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen ermittelt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung weiterhin so programmiert, dass sie eine Soll-Eckkraft ermittelt, die jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen entsprechend der Sollgesamtlänge, basierend auf dem Fahrzeuggewicht und dem Fahrzeugquerprozentsatz, zugeordnet ist.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung weiterhin so programmiert, dass sie in Reaktion auf eine durchschnittliche Differenz zwischen dem Fahrzeugquerprozentsatz und einem vorgegebenen Fahrzeugquerprozentsatz entsprechend der Sollgesamtlänge jeder Luftfeder, die größer als ein Schwellenwert ist, eine geschätzte Gesamtlänge jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen ermittelt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung weiterhin so programmiert, dass sie in Reaktion auf eine geschätzte Gesamtlänge von mindestens einer Luftfeder, die sich von einer Sollgesamtlänge der mindestens einen Luftfeder unterscheidet, einen Druck und die Gesamtlänge jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen empfängt.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale basiert die geschätzte Gesamtlänge jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen auf dem Druck und einer vorgegebenen Luftfedereigenschaft der einzelnen Luftfedern.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ist die Steuerung weiterhin so programmiert, dass sie in Reaktion auf eine durchschnittliche Differenz zwischen der Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen und der geschätzten Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen, die größer als ein Gesamtlängenschwellenwert ist, eine Luftmasse von mindestens einer Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen ändert.
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In noch einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Aufhängungssystems vorgesehen, das die Merkmale des Anspruchs 4 aufweist. Das Verfahren empfängt einen Druck und eine Gesamtlänge jeder Luftfeder einer Vielzahl von Luftfederbaugruppen, wenn sich eine geschätzte Gesamtlänge von mindestens einer Luftfeder von einer Soll-Gesamtlänge von mindestens einer Luftfeder unterscheidet. Das Verfahren ermittelt die Eckkräfte, die jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen zugeordnet sind, basierend auf dem Druck und einer Wirkfläche jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale basiert die geschätzte Gesamtlänge auf dem Druck und einer Vielzahl von Luftfedereigenschaften der einzelnen Luftfedern.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ermittelt das Verfahren einen Fahrzeugquerprozentsatz basierend auf den Eckkräften jeder Luftfeder der Vielzahl von Luftfederbaugruppen.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale basiert der Fahrzeugquerprozentsatz weiterhin auf mindestens einer aus einer aerodynamischen Kraft, einer Fahrzeugbeschleunigung und einem Lenkwinkel.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ordnet das Verfahren mindestens einer Luftfeder aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen eine Anpassungspriorität zu.
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Neben einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale variiert das Verfahren eine Luftmasse von mindestens einer Luftfeder aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen gemäß der zugeordneten Anpassungspriorität.
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Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
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Figurenliste
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Andere Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:
- 1 ist ein Schaubild eines Fahrzeugs mit einem Aufhängungssystem; und
- 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Aufhängungssystems.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform ein Fahrzeug 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise ein Raupenfahrzeug, ein LKW, ein Bus, ein Landmaschinenfahrzeug, ein Militärtransportfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug sein. Das Fahrzeug kann einen Antriebsstrang 20 und ein Aufhängungssystem 22 beinhalten.
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Der Antriebsstrang 20 stellt einer oder mehreren Radgruppen 30 Drehmoment zur Verfügung, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Jede Radgruppe der mehreren Radgruppen 30 kann mindestens einen Reifen 32 beinhalten, der auf einem Rad 34 montiert ist. Ein Paar der einen oder mehreren Radgruppen 30, die benachbart zur Vorderseite 36 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, kann als lenkbare Räder und ein Paar Radgruppen der einen oder mehreren Radgruppen 30, die benachbart zur Hinterseite 38 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, als Antriebsräder angeordnet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Paar der einen oder mehreren Radgruppen 30, die benachbart zur Vorderseite 36 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, sowohl als Antriebsräder als auch als lenkbare Räder angeordnet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Paar der einen oder mehreren Radgruppen 30, die benachbart zur Hinterseite 38 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, als Antriebsräder und/oder als lenkbare Räder angeordnet sein.
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Der Antriebsstrang 20 kann eine Antriebsquelle 40 und ein Getriebe 42 beinhalten. Die Antriebsquelle 40 kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor oder eine Kombination davon sein, die so angeordnet ist, dass sie Leistung oder Antriebsdrehmoment liefert, mit dem ein oder mehrere Radgruppen 30 gedreht werden können, um das Fahrzeug 10 über das Getriebe 42 und eine Antriebswelle 44 anzutreiben. Das Getriebe 42 kann mit der Antriebsquelle 40 gekoppelt oder von dieser angetrieben werden. Das Getriebe 42 ist über die Antriebswelle 44 mit einem Achsaggregat 46 antriebsmäßig verbunden.
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Das Achsaggregat 46 ist drehbar für eine oder mehrere Radgruppen 30 gelagert. Das Achsaggregat 46 kann als Antriebsachse konfiguriert werden, die ein Drehmoment liefert, um eine zugeordnete Radgruppe 30 zu drehen und das Fahrzeug 10 anzutreiben. Ein Ausgang des Getriebes 42 ist mit einem Eingang des Achsaggregats 46 mit der Antriebswelle 44 verbunden.
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Das Aufhängungssystem 22 verbindet jedes Rad 34 der einen oder mehreren Radgruppen 30 mit einem Rahmen oder Fahrgestell (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10. Das Aufhängungssystem 22 ist zur Dämpfung von Vibrationen oder Schwingungen, zum Steuern von Radbewegungen und/oder zum Steuern von Achsbewegungen ausgelegt. Das Aufhängungssystem 22 ist außerdem so angeordnet, dass es eine vordefinierte Fahrqualität, eine kontrollierte Fahrhöhe oder den Abstand zwischen Rahmen oder Fahrgestell und einer Aufstandsfläche bereitstellt, in welche die Radgruppen 30 eingreifen und/oder die Handhabung und das Fahrgefühl des Fahrzeugs 10 beeinflussen können.
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Das Aufhängungssystem 22 kann einen Stabilisator und einen Stoßfänger (nicht dargestellt) beinhalten. Der Stabilisator kann allgemein als Stabilisator bezeichnet werden. Der Stabilisator verbindet die gegenüberliegenden Räder des Fahrzeugs 10 miteinander. Der Stabilisator stellt eine Kraft oder Reaktionskraft zur Verfügung, um die Seitenneigung des Fahrzeugs 10 zu reduzieren. Der Stoßfänger oder Anschlagdämpfer ist vorgesehen, um zu verhindern, dass das Aufhängungssystem 22 während einer Druckbelastung durchschlägt. Der Stoßfänger bietet eine Widerstandskraft, wenn das Aufhängungssystem 22 zusammengepresst wird.
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Das Aufhängungssystem 22 ist als ein Luftfederungssystem konfiguriert, das eine Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 verwendet, die jeweils benachbart zu einer Ecke des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Das Aufhängungssystem 22 beinhaltet die Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50, eine Druckgasquelle 52, einen Ventilblock 54 und eine Steuerung 56.
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Es sind Halterungen vorgesehen, um die einzelnen Luftfederbaugruppen der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 an einem Achsaggregat und dem Rahmen oder Fahrgestell des Fahrzeugs 10 zu befestigen. Die Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 kann in Verbindung mit einem Stoßdämpfer (nicht dargestellt) eingesetzt werden, der zur Dämpfung von Stößen oder Impulsen und zur Ableitung kinetischer Energie ausgelegt ist. Der Stoßdämpfer kann jeder Radgruppe der einen oder mehreren Radgruppen 30 zugeordnet werden und kann sich zwischen der Radgruppe und dem Rahmen oder Fahrgestell erstrecken.
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Die Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 kann jeweils mit einer Luftfeder 60, einem Drucksensor 62 und einem Aufhängungspositionssensor 64 versehen werden.
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Die Luftfeder 60 ist so angeordnet, dass sie Stöße und Vibrationen, die die Fahrqualität beeinträchtigen, absorbiert und zumindest teilweise eine Fahrhöhe des Fahrzeugs 10 einstellt. Jede Luftfeder 60 ist benachbart zu einer Ecke des Fahrzeugs 10 angeordnet und trägt den Rahmen oder das Fahrgestell des Fahrzeugs 10. Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass eine abweichende Anzahl an Luftfedern oder Luftfederkonfigurationen vorgesehen sein kann.
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Die Luftfeder 60 ist über einen Anschluss, der mit dem Ventilblock 54 verbunden ist, fluidisch mit der Druckgasquelle 52 verbunden. Eine Luftmasse einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 kann durch die Druckgasquelle 52 variiert werden. Die Luftfeder 60 kann zum Steuern der Fahrqualität, zum Steuern der Kurvenkräfte und zum Steuern der Fahrhöhe aufgebläht oder entlüftet werden.
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Der Drucksensor 62 und der Aufhängungspositionssensor 64 können als Teil eines Sensormoduls 70 vorgesehen werden, das jeder Luftfederbaugruppe der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 zugeordnet ist. In mindestens einer Ausführungsform kann der Drucksensor 62 vollständig von der Luftfeder 60 beabstandet sein und ist im Ventilblock 54 angeordnet. Die Verbindung zwischen der Steuerung 56 und dem Sensormodul 70 wird durch die Verbindungsknoten M1-M4 in 1 dargestellt. So wird beispielsweise die Verbindung zwischen dem der Luftfeder 60 zugeordneten Sensormodul 70 und der rechten Vorderradgruppe durch den Verbindungsknoten M1 dargestellt. Die Verbindung zwischen dem der Luftfeder 60 zugeordneten Sensormodul 70 und der linken Vorderradgruppe ist durch den Verbindungsknoten M2 dargestellt. Die Verbindung zwischen dem der Luftfeder 60 zugeordneten Sensormodul 70 und der linken Hinterradgruppe ist durch den Verbindungsknoten M3 dargestellt. Die Verbindung zwischen dem der Luftfeder 60 zugeordneten Sensormodul 70 und der rechten Hinterradgruppe ist durch den Verbindungsknoten M4 dargestellt.
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Die Drucksensoren 62 sind so positioniert, dass sie einen Druck der Luftfedern 60 überwachen oder messen. Die Drucksensoren 62 sind benachbart zu den Luftfedern 60 angeordnet und von einem Drucksensor getrennt, der mit dem Ventilblock 54 zur Überwachung eines Ventilblock-Förderdrucks ausgestattet ist. Die Drucksensoren 62 liefern der Steuerung 56 Daten oder ein Signal, das den Druck der Luftfedern 60 anzeigt.
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Die Aufhängungspositionssensoren 64 sind so positioniert, dass sie die Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 überwachen. Die Aufhängungspositionssensoren 64 liefern der Steuerung 56 Daten oder ein Signal, das die Gesamtlänge der Luftfedern 60 anzeigt. Die Gesamtlänge der Luftfeder 60 kann mit einer Fahrhöhe des Fahrzeugs 10 korrelieren. Die Fahrhöhe des Fahrzeugs 10 kann sich verringern, wenn sich eine Radgruppe dem Rahmen oder Fahrgestell des Fahrzeugs 10 nähert, und die Fahrhöhe des Fahrzeugs 10 kann zunehmen, wenn sich eine Radgruppe weiter vom Rahmen oder Fahrgestell des Fahrzeugs 10 entfernt. Da die Luftmasse der Luftfedern 60 variiert wird, kann auch die Gesamtlänge der Luftfedern 60 variieren, um die Fahrhöhe sowie die mit der Luftfeder 60 verbundene Eckkraft anzupassen. In mindestens einer Ausführungsform kann aus den Daten oder Signalen, die die Gesamtlänge der Luftfeder 60 anzeigen, eine Federgeschwindigkeit abgeleitet werden.
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In mindestens einer Ausführungsform kann ein aerodynamischer Kraftsensor 80, ein Beschleunigungssensor 82 und/oder ein Lenkwinkelsensor 84 vorgesehen werden. Der aerodynamische Kraftsensor ermittelt aerodynamische Kräfte basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und einer aerodynamischen Karte, um der Steuerung 56 Daten oder ein Signal zu liefern, das den aerodynamischen Anpressdruck auf das Fahrzeug 10 anzeigt. Der Beschleunigungssensor 82 überwacht die Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung. Der Beschleunigungssensor 82 kann ein Beschleunigungssensor sein, welcher der Steuerung 56 Daten oder ein Signal zur Anzeige der Fahrzeugbeschleunigung bereitstellt. Die Lenkwinkelsensoren 84 messen einen Lenkwinkel des Fahrzeugs 10. Der Lenkwinkelsensor 84 liefert der Steuerung 56 Daten oder ein Signal, das den Lenkwinkel anzeigt.
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Die Druckgasquelle 52 speichert und liefert ein Gasvolumen an den Ventilblock 54 und schließlich an jede Luftfeder 60 der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50. Die Druckgasquelle 52 beinhaltet einen Kompressor 90, einen Speicher 92 und einen Speicherdrucksensor 94. Der Kompressor 90 kann von der Antriebsquelle 40, dem Getriebe 42 oder einer separaten Stromquelle angetrieben werden.
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Der Kompressor 90 ist so angeordnet, dass das Gas unter Druck in den Speicher 92 geleitet wird. Das im Speicher 92 gespeicherte Gas kann einen Druck aufweisen, der größer oder gleich einem Soll-Luftfederdruck ist. Der Speicherdrucksensor 94 überwacht einen Druck des im Speicher 92 gespeicherten Gases. Die Verbindung zwischen dem Speicherdrucksensor 94 und der Steuerung 56 wird durch den Verbindungsknoten RP dargestellt.
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Der Speicher 92 der Druckgasquelle 52 versorgt den Ventilblock 54 mit druckbeaufschlagtem Gas. Der Ventilblock 54 ist so angeordnet, dass er das druckbeaufschlagte Gas an eine oder mehrere der Luftfedern 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 über Leitungen 100 abgibt. Die Leitung 100 kann eine Leitung, ein Rohr oder ein Schlauch sein. Der Ventilblock 54 beinhaltet ein Einlassventil 102, ein Auslassventil 104, ein Auslassventil 106, einen Verteiler 108 und einen Ventilblockdrucksensor 110. Der Verteiler 108 erstreckt sich zwischen dem Einlassventil 102, dem Auslassventil 104 und dem Auslassventil 106 und verteilt das Druckgas auf die mehreren Leitungen 100.
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Das Einlassventil 102 ist so angeordnet, dass der Durchfluss des Druckgases vom Speicher 92 zum Auslassventil 104 erleichtert oder verhindert wird. Das Einlassventil 102 beinhaltet oder kann von einem Stellglied, wie beispielsweise einem Magneten (nicht dargestellt), gesteuert werden, der das Einlassventil 102 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betätigen kann. Das druckbeaufschlagte Gas kann aus dem Speicher 92 der Druckgasquelle 52 strömen, während sich das Einlassventil 102 in geöffneter Position befindet. Das druckbeaufschlagte Gas wird daran gehindert, aus dem Speicher 92 der Druckgasquelle 52 zu strömen, während sich das Einlassventil 102 in der geschlossenen Position befindet.
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Das Auslassventil 104 ist so angeordnet, dass es den Durchfluss des druckbeaufschlagten Gases vom Verteiler 108 des Ventilblocks 54 zu mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 erleichtert oder verhindert. Jedes Auslassventil 104 ist einer anderen Leitung und einer anderen Luftfeder aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 zugeordnet. Jedes Auslassventil 104 wird unabhängig vom Einlassventil 102, dem Auslassventil 106 und voneinander betätigt, um das Aufblasen, Entlüften oder die Druckbewertung verschiedener Luftfedern der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 unabhängig voneinander zu steuern.
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Das Auslassventil 104 beinhaltet oder kann von einem Stellglied, wie beispielsweise einem Magneten, gesteuert werden, der das Auslassventil 104 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betätigen kann. Das druckbeaufschlagte Gas kann vom Verteiler 108 durch das Auslassventil 104 und zu einer Luftfeder 60 strömen, während sich das Auslassventil 104 in der geöffneten Position befindet. Das druckbeaufschlagte Gas wird daran gehindert, vom Verteiler 108 durch das Auslassventil 104 und zu einer Luftfeder 60 zu strömen, während sich das Auslassventil 104 in der geschlossenen Position befindet.
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Das Auslassventil 106 ist so angeordnet, dass das druckbeaufschlagte Gas in Reaktion auf die Signale der Steuerung 56 an die Atmosphäre abgegeben wird.
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Der Ventilblockdrucksensor 110 überwacht oder misst den Fluiddruck im Verteiler 108. Der Ventilblockdrucksensor 110 ist so angeordnet, dass er Daten oder ein Signal liefert, das einen Verteilerdruck anzeigt. Die Verbindung zwischen dem Ventilblockdrucksensor 110 und der Steuerung 56 wird durch den Verbindungsknoten VP dargestellt.
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Die Steuerung 56 überwacht und steuert den Betrieb des Aufhängungssystems 22. Die Steuerung 56 ist konfiguriert, um die Betätigung des Einlassventils 102, der Auslassventile 104, des Auslassventils 106 und eines mit jeder Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 versehenen variablen Volumenventils zu steuern, das ein Gesamtvolumen jeder Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 steuert. Die Steuerung 56 steht mit jeder Luftfeder 60 der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 in Verbindung und steht auch mit jedem Drucksensor 62, jedem Aufhängungspositionssensor 64, dem Speicherdrucksensor 94 und dem Ventilblockdrucksensor 110 in Verbindung. Die Steuerung 56 kann eine Luftmasse jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 variieren, um eine Fahrhöhe und/oder ein Quergewicht des Fahrzeugs 10 zu steuern.
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Die Steuerung 56 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Medien in Verbindung steht. Computerlesbare Speichergeräte oder Medien können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Aufrechterhaltungsspeicher („Keep-Alive-Memory, KAM“) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl an bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung 56 beim Steuern des Aufhängungssystems 22 verwendet werden.
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Die Steuerung 56 ist so angeordnet, dass sie für jede Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 für eine gegebene Betriebsart des Aufhängungssystems Schwankungen der Eigenschaften überwacht. Die Steuerung 56 ist so angeordnet, dass sie eine Luftfedermasse jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 individuell variiert, um Schwankungen auszugleichen, die durch thermische Veränderungen, dynamische Effekte oder Gewichtsänderungen des Fahrzeugs 10 verursacht werden können.
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Jede Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 kann eine vorgegebene Vielzahl von Luftfedereigenschaften aufweisen, die im Speicher der Steuerung 56 gespeichert sind. Die vorgegebene Vielzahl von Luftfedereigenschaften kann eine Federdruck-Verschiebungskurve oder eine Federdruck-Verschiebungstabelle sein, die für die Fahrhöhenkontrolle oder die Fahrzeugquersteuerung für eine bestimmte Betriebsart des Aufhängungssystems verwendet werden kann. Wenn sich die Temperatur einer Luftfeder 60 ändert, kann sich die Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 ändern.
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Die Steuerung 56 ist so programmiert, dass sie einen Soll-Federdruck oder einen Basis-Federdruck jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 ermittelt. Der Soll-Federdruck oder Basis-Federdruck kann mit einem Federdruck korrelieren, wenn sich das Fahrzeug 10 auf einer flachen oder ebenen Fläche befindet. Eine Stabilisator-Basiskraft für jede Ecke wird unter Verwendung einer vorgegebenen Stabilisator-Kraftkarte berechnet, die durch die Grundfederlänge aller mit dem Stabilisator verbundenen Ecken des Fahrzeugs 10 indiziert wird. Eine Basis-Stoßfängerkraft wird unter Verwendung einer vorgegebenen Stoßfängerkraft-Verschiebungskennlinie berechnet, wobei die Stoßfängerverschiebung unter Verwendung der Basis-Gesamtfederlänge ermittelt wird. Die Basisfederkraft wird aus der Basiseckkraft unter Berücksichtigung der Stabilisator-, Stoßfänger- und Aufhängungsbuchsenkräfte ermittelt. Der Basisfederdruck errechnet sich aus der Basisfederkraft und einer Wirkfläche jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50, die sich auf eine Gesamtlänge aus der Basisgesamtfederlänge bezieht. Die Wirkfläche jeder Luftfeder 60 basiert auf einem Luftfedervolumen und einer Luftfedergesamtlänge.
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Die Steuerung 56 ist so programmiert, dass sie eine Fahrhöhenkontrolle durchführt, um die Soll-Fahrhöhe des Fahrzeugs beizubehalten. Eine Basisfeder-Gesamtlänge vs. Federdruckkurve wird durch die Steuerung 56 aus mindestens einer vorgegebenen Feder-Gesamtlänge vs. Federdruckkurve ausgewählt. Eine Federgesamtlänge vs. Federdruckkurve wird basierend auf der Basisfedergesamtlänge und dem Basisfederdruck gewählt.
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Die Steuerung 56 ermittelt eine geschätzte Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 basierend auf der vorbestimmten Vielzahl von Luftfedereigenschaften und dem gemessenen Druck jeder Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50, die von den Drucksensoren 62 bereitgestellt werden. Die Differenz zwischen der geschätzten Gesamtlänge und der gemessenen Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 ist der Federweg jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50. Die Steuerung 56 ermittelt eine Durchschnittsdifferenz zwischen der geschätzten Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 und einer gemessenen Gesamtlänge jeder Luftfeder aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50, die von den Aufhängungspositionssensoren 64 bereitgestellt werden.
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Die Steuerung 56 vergleicht die Durchschnittsdifferenz zwischen der geschätzten Gesamtlänge und der gemessenen Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 mit einer durchschnittlichen Schwellenwertdifferenz. Die Durchschnittsdifferenz zwischen der geschätzten Gesamtlänge und der gemessenen Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 kann als Federlängenfehler und die durchschnittliche Schwellenwertdifferenz als Federlängenabweichung betrachtet werden. In Reaktion auf die Durchschnittsdifferenz (Federlängenfehler), die größer ist als die Schwellenwertdurchschnittsdifferenz (Federlängen-Fehlerschwellenwert), kann die Steuerung 56 die Druckgasquelle 52 und/oder den Ventilblock 54 betätigen, um eine Luftmasse von mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen50 zu variieren, bis die Durchschnittsdifferenz (Federlängenfehler) zwischen der geschätzten Gesamtlänge und der gemessenen Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 innerhalb der Schwellenwertdurchschnittsdifferenz (Federlängenfehlerschwellenwert) liegt.
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Die Steuerung 56 kann die Anpassung einer Luftmasse von mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 so priorisieren, dass die Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 mit der größten Durchschnittsdifferenz (größter Federlängenfehler) die höchste Priorität aufweist und die Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 mit der kleinsten Durchschnittsdifferenz (kleinster Federlängenfehler) die niedrigste Priorität aufweist. Die Steuerung 56 kann dann die Luftmasse der Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 mit der höchsten Priorität vor der Anpassung der Luftmasse der Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 mit der niedrigsten Priorität einstellen, bis alle Federlängenfehler unter dem Federlängen-Fehlerschwellenwert liegen.
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Die dynamischen und aerodynamischen Kraftdaten, die von mindestens einem der aerodynamischen Kraftsensoren 80, 82 und/oder 84 bereitgestellt werden können, können von der Steuerung 56 verwendet werden, um eine Luftmasse von mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 einzustellen. Die Steuerung 56 kann neben der Fahrhöhenverstellung oder anstelle der Fahrhöhenverstellung das Einstellen einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 priorisieren, die die Aerodynamik des Fahrzeugs am stärksten beeinflussen kann. So kann beispielsweise die Steuerung 56 das Einstellen oder Variieren einer Luftmasse von Luftfedern, die der Vorderseite 36 des Fahrzeugs 10 zugeordnet sind, vor dem Einstellen oder Variieren einer Luftmasse von Luftfedern, die der Rückseite 38 des Fahrzeugs zugeordnet sind, priorisieren. Die Steuerung 56 kann eine höhere Priorität dem Halten der Vorderseite 36 des Fahrzeugs 10 und auf einer gewünschten Fahrhöhe zuweisen und die Steuerung 56 kann eine niedrigere Priorität dem Halten der Rückseite 38 des Fahrzeugs 10 und auf einer gewünschten Fahrhöhe zuweisen.
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Die Steuerung 56 ist so programmiert, dass sie eine Seitenlastkontrolle durchführt, um einen Sollwert für den Fahrzeugquerprozentsatz beizubehalten oder zu erreichen. Der Fahrzeugquerprozentsatz drückt die Gewichtsverteilung des Fahrzeugs 10 aus, die sich aus der Eckkraft der rechten vorderen Ecke plus der Eckkraft der linken hinteren Ecke dividiert durch die Summe der Eckkräfte ergibt.
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Die Steuerung 56 ist so programmiert, dass sie bei Änderungen des Fahrzeuggewichts oder des Quergewichts eine Masseneinstellung der Luftfeder vornimmt. Mit zunehmendem Fahrzeuggewicht kann sich der Federweg verringern und der Federdruck erhöhen, sodass die Handhabung und Leistung des Fahrzeugs beeinträchtigt werden kann. Ansprechend auf eine geschätzte Gesamtlänge von mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50, die sich von einer Soll-Gesamtlänge der mindestens einen Luftfeder 60 basierend auf dem gewählten Modus des Aufhängungssystems 22 unterscheidet, empfängt die Steuerung 56 einen gemessenen Druck und eine gemessene Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 vom Drucksensor 62 und vom Aufhängungspositionssensor 64.
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Die Steuerung 56 ermittelt die Eckkräfte jeder Luftfeder 60 an jeder Ecke des Fahrzeugs 10 (z. B. rechte vordere Ecke, linke vordere Ecke, rechte hintere Ecke und linke hintere Ecke) aus dem Druck und der Gesamtlänge (Wirkfläche) jeder Luftfeder 60. Die dynamischen und aerodynamischen Kräfte, die von mindestens einem der aerodynamischen Kraftsensoren 80, 82 und/oder 84 an die Steuerung 56 geliefert werden können, können von der Steuerung 56 zum Ermitteln der Eckkräfte verwendet werden.
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Die Eckkräfte können auch durch eine Stoßfängerkraft und eine Stabilisatorkraft beeinträchtigt werden. Die Stoßfängerkraft kann für jede Ecke des Fahrzeugs 10 unter Verwendung einer vorgegebenen Stoßfängerkraft vs. Verschiebungskurve berechnet werden. Die Stoßfängerverschiebung kann mithilfe des Aufhängungspositionssensors 64 ermittelt oder gemessen werden. Die Stabilisatorkraft kann für jede Ecke des Fahrzeugs 10 mithilfe einer vorgegebenen Stabilisatorkraftkarte berechnet werden, die durch die Gesamtfederlänge jeder Ecke des Fahrzeugs 10, die mit dem Stabilisator verbunden ist, indiziert wird. Die Gesamtfederlänge kann mithilfe des Aufhängungspositionssensors 64 ermittelt oder gemessen werden. Eine Federkraft kann aus der Basiseckkraft unter Berücksichtigung der Stabilisator-, Stoßfänger- und Stabilisatorkräfte ermittelt werden. Somit kann jede Eckkraft eine Summe aus der Luftfederkraft, der Stoßfängerkraft und der Stabilisatorkraft für jede Ecke des Fahrzeugs 10 sein.
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Die Steuerung 56 ermittelt mithilfe der Eckkräfte den Fahrzeugquerprozentsatz.
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Die Steuerung 56 kann das Gesamtgewicht des Fahrzeugs aus der Summe aller Eckkräfte schätzen. Das geschätzte Gesamtgewicht des Fahrzeugs kann ein Mittelwert aus mindestens einer Probe sein und kann mit mindestens einem der Aufhängungspositionssensoren 64 und einem Beschleunigungsmesser gefiltert werden (Vertrauensfaktor).
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Ein Soll-Eckgewicht wird von der Steuerung 56 für jede Ecke des Fahrzeugs 10 unter Verwendung einer vorgegebenen oder einer ausgewählten Fahrzeug-Soll-Frontgewichtsverteilung und eines vorgegebenen oder ausgewählten Fahrzeugquergewichts berechnet. Die Soll-Frontgewichtsverteilung und das Soll-Fahrzeugquergewicht korrelieren mit einer Frontgewichtsverteilung und dem Fahrzeugquergewicht, wenn das Fahrzeug 10 auf einer ebenen Fläche steht.
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Basierend auf einem Soll-Fahrzeugquerprozentsatz oder einem vorgegebenen Fahrzeugquerprozentsatz kann die Steuerung 56 eine Durchschnittsdifferenz zwischen einem geschätzten Fahrzeugquerprozentsatz und dem vorgegebenen Fahrzeugquerprozentsatz ermitteln.
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Die Durchschnittsdifferenz zwischen einem geschätzten Fahrzeugquerprozentsatz und dem vorgegebenen Fahrzeugquerprozentsatz kann als Fahrzeugquerfehler betrachtet werden. Die Durchschnittsdifferenz (Fahrzeugquerfehler) kann mit einer Schwellwertdifferenz verglichen werden. Die Schwellenwertdifferenz kann als Fahrzeugquerschwellenwert betrachtet werden. In Reaktion auf die Durchschnittsdifferenz (Fahrzeugquerfehler), die größer als die Schwellenwertdifferenz (Fahrzeugquerfehler-Schwellenwert) ist, kann die Steuerung 56 einen Soll-Federdruck einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 ermitteln, um den Soll- oder vorgegebenen Fahrzeugquerprozentsatz zu erreichen.
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Die Steuerung 56 kann auch eine geschätzte Gesamtlänge jeder Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 basierend auf einem gemessenen Luftfederdruck und einer Luftfedereigenschaften ermitteln. In Reaktion auf eine Durchschnittsdifferenz zwischen der gemessenen Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 und der geschätzten Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50, die größer als eine Schwellenwertdifferenz ist, kann die Steuerung 56 eine Luftfedermasse von mindestens einer Luftfeder 60 der Vielzahl von Luftfederbaugruppen 50 variieren.
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Die Steuerung 56 kann das Einstellen einer Luftmasse einer einzelnen Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 mit dem größten Federlängenfehler priorisieren, wobei das Einstellen zum Reduzieren des Fahrzeugquerfehlers auch die Federlängenfehlerfeder, die die höchste Priorität aufweist, und die Luftfeder 60 mit dem kleinsten Federlängenfehler, die die niedrigste Priorität aufweist, reduzieren. Wenn eine Anpassung der Luftmasse nicht in der Lage ist, den Fahrzeugquerfehler und auch den Federlängenfehler für diese Feder zu reduzieren, kann der Feder mit dem kleinsten Federlängenfehler die höchste Priorität zugewiesen werden. Die Steuerung 56 kann dann die Luftmasse der Luftfedern mit der höchsten Priorität vor dem Einstellen der Luftmasse der Luftfedern mit der niedrigsten Priorität einstellen, bis der Fahrzeugquerfehler innerhalb des Fahrzeugquerfehler-Schwellwerts liegt. Diese Priorisierungsstrategie sorgt für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Fahrhöhe und Fahrzeugquerprozentsatz, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Fahrhöhe durch eine Fahrzeugqueranpassung außerhalb der Toleranz liegt.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Flussdiagramm eines veranschaulichenden Verfahrens zum Steuern des Aufhängungssystems 22 dargestellt. Das Flussdiagramm stellt eine Steuerlogik dar, die in Hardware, Software oder einer Kombination aus Hard- und Software, die von der Steuerung 56 ausgeführt werden kann, implementiert oder beeinflusst werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird das Verfahren nachfolgend im Zusammenhang mit einer einzelnen Verfahrensiteration beschrieben.
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Bei Block 200 beurteilt das Verfahren, ob die geschätzte Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder 60 unterschiedlich zur Soll-Gesamtlänge mindestens einer weiteren Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 ist. Sollte die geschätzte Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder 60 nicht unterschiedlich zur Soll-Gesamtlänge mindestens einer weiteren Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 sein, endet das Verfahren. Wenn die geschätzte Gesamtlänge mindestens einer Luftfeder 60 unterschiedlich zur Soll-Gesamtlänge mindestens einer weiteren Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 sein, kann das Verfahren mit Block 202 fortfahren.
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Bei Block 202 empfängt das Verfahren einen gemessenen Druck und die Gesamtlänge jeder Luftfeder 60.
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Bei Block 204 ermittelt das Verfahren die Eckkräfte jeder Luftfeder 60.
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Bei Block 206 ermittelt das Verfahren einen Fahrzeugquerprozentsatz basierend auf den Eckkräften.
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Bei Block 208 ermittelt das Verfahren eine Differenz zwischen der Gesamtlänge und der geschätzten Gesamtlänge und/oder das Verfahren ermittelt eine Differenz zwischen dem Fahrzeugquerprozentsatz und einem Soll-F ah rzeugquerprozentsatz.
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Bei Block 210 vergleicht das Verfahren eine Durchschnittsdifferenz zwischen der Gesamtlänge und der geschätzten Gesamtlänge der mindestens einen Luftfeder 60 mit einem Gesamtlängenschwellenwert und/oder das Verfahren vergleicht eine Durchschnittsdifferenz zwischen dem Fahrzeugquerprozentsatz und einem Soll-Fahrzeugquerprozentsatz zum Fahrzeugquerprozentsatz.
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Sollte die Durchschnittsdifferenz zwischen der Gesamtlänge und der geschätzten Gesamtlänge der mindestens einen Luftfeder 60 kleiner als der Gesamtlängenschwellenwert und/oder die Durchschnittsdifferenz zwischen dem Fahrzeugquerprozentsatz und einem Soll-Fahrzeugquerprozentsatz kleiner als der Fahrzeugquerprozentsatz-Schwellenwert sein, kann das Verfahren zu Block 202 zurückkehren oder enden. Wenn die Durchschnittsdifferenz zwischen der Gesamtlänge und der geschätzten Gesamtlänge der mindestens einen Luftfeder 60 größer als der Gesamtlängenschwellenwert und/oder die Durchschnittsdifferenz zwischen dem Fahrzeugquerprozentsatz und einem Soll-Fahrzeugquerprozentsatz größer als der Fahrzeugquerprozentsatz-Schwellenwert sein, fährt das Verfahren mit Block 212 fort.
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Bei Block 212 ermittelt oder ordnet das Verfahren die Priorität für das Einstellen einer Luftmasse mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 zu. Die Luftfeder 60 mit der größten Durchschnittsdifferenz (größter Federlängenfehler) kann die höchste Priorität aufweisen und die Luftfeder 60 mit der kleinsten Durchschnittsdifferenz (kleinster Federlängenfehler) kann die niedrigste Priorität aufweisen. Die Luftfeder 60 mit dem größten Federlängenfehler und mit dem größten Fahrzeugquerfehler kann die höchste Priorität aufweisen, wobei die Luftfeder 60 mit dem kleinsten Federlängenfehler und mit dem kleinsten Federlängenfehler die niedrigste Priorität aufweisen kann.
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Bei Block 214 variiert oder stellt das Verfahren eine Luftmasse von mindestens einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 gemäß der in Block 212 festgelegten Einstellpriorität ein. So kann beispielsweise das Verfahren die Luftmasse der Luftfeder 60 mit der höchsten Priorität einstellen, bevor die Luftmasse der Luftfeder 60 mit der niedrigsten Priorität eingestellt wird, bis alle Fehler unter ihren jeweiligen Fehler-Schwellenwerten liegen.
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Bei Block 216 setzt das Verfahren nach dem Einstellen von mindestens einer Luftfeder 60 alle Durchschnittsdifferenzen zurück. So kann beispielsweise die Durchschnittsdifferenz (Federlängenfehler) und die Durchschnittsdifferenz (Fahrzeugquerfehler) durch das Verfahren zurückgesetzt werden, da das Einstellen einer Luftfeder 60 aus der Vielzahl der Luftfederbaugruppen 50 alle anderen Luftfedern beeinträchtigen kann.
