DE19540161B4

DE19540161B4 - Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung

Info

Publication number: DE19540161B4
Application number: DE19540161A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yokosuka Kimura; Hideo Yokosuka Tobata
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2015-10-28
Also published as: US5740039A; DE19540161A1

Abstract

Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit Fahrzeugkarosserie (10), mit
– einem Radträger (14), der ein Rad (11FL, 11FR, 11RL und 11RR) trägt;
– einer Aufhängungsfeder (36) mit einer Federkonstante (K), die zwischen dem Radträger (14) und der Fahrzeugkarosserie (10) wirkt;
– einem hydraulischen Betätigungsorgan (18), das entsprechend einem Steuersignal betätigbar ist und eine Stützkraft (U*) erzeugt. die zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und dem Radträger (14) wirkt:
– einem Hubsensor (27), der ein erstes Sensorsignal (S) erzeugt, das repräsentativ ist für die Position des Radträgers (14) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie (10);
– einem Vertikalbeschleunigungs-Sensor (28), der ein zweites Sensorsignal (ZG) erzeugt, das repräsentativ ist für die Vertikalkomponente der Beschleunigung, der die Fahrzegkarosserie (10) ausgesetzt ist;
– einer Steuereinrichtung (30), die die ersten und zweiten Sensorsignale aufnimmt und ein Steuersignal entwickelt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) dX/dt berechnet aus der Beziehung dX/dt = dS/dt...

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Bei einer bekannten Fahrzeug-Radaufhängung gemäß der JP-A 61-135811 wird die Straßenoberfläche mit einem Ultraschallsensor abgetastet, dessen Ausgangssignale die Wellen oder Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche repräsentieren. Die Ausgangssignale und ein Ausgangssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, werden in einem Rechner verarbeitet zur Steuerung eines Ventils eines hydraulischen Betätigungsorgans zwischen einem Rad und dem Fahrzeugaufbau, und zwar derart, daß die relative Position des Rades zur Fahrzeugkarosserie variiert entsprechend den abgetasteten Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche.
Die JP-A 61-166715 beschreibt eine Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung, bei der ein Vertikal-Beschleunigungssensor vorgesehen ist, der die Vertikalkomponente der Beschleunigung feststellt. Das Ausgangssignal des Sensors wird verwendet zur Steuerung des Aufhängungssystems eines Hinterrades auf der gleichen Seite des Fahrzeugs.
Ferner beschreibt die DE 41 16 839 A1 ein Verfahren und ein Schaltungssystem zur Aufbereitung von Sensorsignalen zur Fahrwerkregelung. Die dem Signal eines einfach konstruierten Aufbaubeschleunigungssensors fehlenden niederfrequenten Informationen sollen hier durch eine definierte Überlagerung mit den Sensorsignalen des Einfederwegs und/oder der Einfedergeschwindigkeit aufgeprägt werden. Hierzu werden die zu überlagernden Sensorsignale in Filtereinheiten bearbeitet, deren Übertragungsfunktionen in einem bestimmten funktonalen Zusammenhang stehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung zu schaffen, die eine von der Straßenoberfläche abhängige Steuerung derart ermöglicht, daß die zwischen dem Radträger und der Fahrzeugkarosserie wirkende Kraft optimal in bezug auf Schwingungen im Bereich der Resonanz der Karosserie als auch in bezug auf Schwingungen im Bereich der Re sonanz des Radträgers unter allen vorhersehbaren Fahrbedingungen eingestellt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich im einzelnen aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 bis 5.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspüchen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert:
1 ist eine schematische Darstellung einer Aufhängungsanordnung eines Fahrzeugs;
2 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Aufhängungsanordnung der 1;
3 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des hydraulisches Drucks des Druckregelventils der 1 von dem elektrischen Steuerstrom zeigt;
4 zeigt in einem Diagramm das Signal des Hubsensors der
1 in Abhängigkeit von dem Hub des Radträgers in bezug auf die Fahrzeugkarosserie;
5 ist ein Diagramm, das das Sensorsignal der Vertikal-Beschleunigungssensoren gemäß 1 in Abhängigkeit von der Vertikal-Beschleunigungskomponente der Fahrzeugkarosserie in der Nähe des Rades zeigt;
6 ist eine schematische Darstellung einer einzelnen Radaufhängungsanordnung gemäß der Erfindung;
7 ist ein Flußdiagramm des Steuerprogramms des Steuersystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
8 ist ein Flußdiagramm des Steuerprogramms des Steuersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt in einem Diagramm zwei Kurven, die die Abhängigkeit des Steuergewinns oder der Steuerverstärkung von der Frequenz wiedergeben;
10 zeigt drei unterschiedliche Kurven zur Wiedergabe der Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz;
11 zeigt drei weitere Kurven gleicher Art;
12 ist ein Flußdiagramm des Steuerprogramms für das Steuersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
13 ist ein Flußdiagramm des Steuerprogramms für ein Steuersystem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
14 zeigt weitere zwei Kurven zur Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz ähnlich 9;
15 zeigt zwei weitere Kurven der Art der 9;
16 zeigt weitere zwei Kurven zusätzlich zu den in 15 gezeigten Kurven;
17 zeigt eine Kurve über die Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz gemäß 9;
18 zeigt zwei weitere Kurven dieser Art zusätzlich zu der Kurve der 9;
19 zeigt eine weitere, von 9 abweichende Kurve;
20 zeigt eine modfizierte Aufhängungsanordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
21 zeigt ein Flugdiagramm des Steuerprogramms für das Steuersystem der fünften Ausführungsform;
22 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Aufhängungsanordnung der 20.
In 1 ist eine einzelne Radaufhängungsanordnung schematisch dargestellt, die sich auf ein System mit zwei Massen bezieht. Die Radaufhängungsanordnung gemäß 6 umfaßt ein Rad 11, einen Radträger 14 als ungefederte Masse und eine Fahrzeugkarosserie 10 als gefederte Masse. Der Radträger 14 ist so an der Fahrzeugkarosserie 10 angebracht, daß die Fahrzeugkarosserie 10 aufwärts und abwärts in bezug auf das Rad 11 bewegt werden kann. Eine Feder 36 mit einer Federkonstante K wirkt zwischen der Karosserie 10 und dem Radträger 14. Die Karosserie 10 und der Radträger 14 sind ferner durch ein hydraulisches Betätigungsorgan mit einem hydraulischen Dämpfer 18 verbunden. Der hydraulische Dämpfer 18 weist einen Dämpfungswiderstand oder -koeffizienten C auf und umfaßt ein Zylinderrohr 18a, eine Kolbenstange 18b und einen Kolben 18c, der mit einem Drosselkanal versehen ist, der einen Ölstrom zwischen den beiden Kammern durch den Kolben 18c hindurch gestattet. Der Kolben 18c ist in dem Zylinderrohr 18a hin- und hergehend beweglich. Die Kolbenstange 18b erstreckt sich aufwärts von der obe ren Endfläche des Kolbens 18c. Der Kolben 18c weist eine untere Oberfläche auf, die eine unter Druckkammer LP begrenzt. Diese Druckkammer LP steht mit einem Speicher über ein Drosselventil in der in 1 dargestellten Weise in Verbindung, wie später genauer beschrieben werden soll.
Ein Druckregelventil 20 dient zur Steuerung der Ölzufuhr zu der Druckkammer LP und zum Ablassen des Öls aus der Kammer entsprechend einem elektrischen Strom, der dem Ventil zugeführt wird. Das Druckregelventil 20 ist ein elektromagnetisches Druckreduzierventil mit drei Auslässen und einem Proportionalmagneten. Ein derartiges elektromagnetisches Ventil wird beschrieben in der am 03. Juli 1990 ausgegebenen US-PS 4 938 499 . Auf dieses US-Patent wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Das elektromagnetische Ventil 20 weist ein Ventilgehäuse mit drei Anschlüssen auf, nämlich einem Einlaß, einem Auslaß und einem Rücklaufauslaß, die in das Ventilgehäuse eintreten, in dem sich ein Ventilkörper gleitend bewegt. Ein Proportionalmagnet dient zur Steuerung der Position des Ventilkörpers. Die Position des Ventilkörpers wird bestimmt entsprechend einem Strom i, der durch eine Spule des Proportionalmagneten hindurchgeht. Der Einlaß des Ventils 20 ist mit einer Öldruckquelle verbunden, und der Auslaß steht mit der Druckkammer LP in Verbindung.
3 zeigt den Druck P am Auslaß, bezogen auf den Steuerstrom i. Der Mindeststrom i_min wird zur Berücksichtigung des Rauschens festgelegt. Der Druck P nimmt den niedrigsten Wert P_min bei dem Mindeststrom i_min an und erhöht sich proportional mit Zunahme des Stromes i. Bei dem Maximalstrom i_max nimmt der Druck den Maximalwert P_max an, der so hoch ist wie der Druck in der Druckölquelle. In 3 repräsentieren i_N und P_N einen neutralen Strom und einen neutralen Druck.
Das hydraulische Betätigungsorgan 18 erzeugt eine Abstützkraft für die Karosserie, die bestimmt wird durch den Druck P innerhalb des Zylinderrohres 18a und die Differenz zwischen der dem Druck ausgesetzten Fläche auf der Oberseite des Kolbens 18c und der Unterseite des Kolbens. Diese Kraft wirkt zwischen der Karosserie 10 und dem Radträger 14 und stützt die Fahrzeugkarosserie 10 ab.
Ein Hubsensor 27 liefert ein Ausgangssignal S in der Form eines elektrischen Signals, das dem Hub des Kolbens 18c entspricht. Dieses elektrische Signal entspricht der Position des Radträgers 14 in bezug auf die Fahrzeugkarosserie. 4 zeigt das Sensorsignal des Hubsensors 27 im Verhältnis zu dem Hub des Kolbens 18c. Die Einstellung des hydraulischen Betätigungsorgans 18 erfolgt derart, daß bei dem neutralen Druck P_N der Kolben 18c seine neutrale Position einnimmt und die Fahrzeugkarosserie in einer vorgegebenen Zielhöhe hält. Der Hubsensor 27 erzeugt ein Signal von 0 Volt, wenn der Kolben 18c die neutrale Position einnimmt. Wenn die Fahrzeugkarosserie 10 über die Zielhöhe angehoben wird, erzeugt der Hubsensor 27 ein negatives Spannungssignal, und umgekehrt erzeugt der Hubsensor beim Absenken der Fahrzeugkarosserie ein positives Spannungssignal. Das Vorzeichen des elektrischen Signals des Hubsensors 27 gibt die Richtung der Abweichung der Höhe der Fahrzeugkarosserie von der Zielhöhe an, und die Größe dieses elektrischen Signals entspricht dem Ausmaß der Abweichung.
Ein Vertikal-Beschleunigungssensor 28 ist an der Fahrzeugkarosserie 10 in der Nähe der Radposition angeordnet und erzeugt ein Sensorsignal ZG als elektrisches Signal, das der Vertikalkomponente der Beschleunigung entspricht. Gemäß 5 erzeugt der Vertikal-Beschleunigungssensor 28 eine Nullspannung, wenn die Vertikalkomponente der Beschleunigung Null ist. Wenn die Fahrzeugkarosserie 10 einer Vertikalbeschleunigung in Aufwärtsrichtung ausgesetzt wird, erzeugt der Vertikal-Beschleunigungssensor 28 ein positives elektrisches Signal, dessen Größe der Größe der Vertikalbeschleunigungskomponente entspricht. Wenn die Fahrzeugkarosserie einer Abwärtsbeschleunigung in Vertikalrichtung ausgesetzt wird, erzeugt der Vertikal-Beschleunigungssensor 28 ein negatives elekrisches Signal, dessen Größe der Größe der abwärts gerichteten Vertikalbeschleunigung entspricht.
Die Sensorsignale S und ZG werden einer Steuerung 30 zugeleitet, die den Steuerstrom i steuert, der dem Druckregelventil 20 zugeführt wird.
Bei der Anordnung der 6 wird die Vertikalbewegung des Radträgers 14 gegenüber einer Bezugshöhe, die dem Achsabstand über der Straße entspricht, mit X, und die Vertikalbewegung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber der Zielhöhe mit Y bezeichnet.
Unter Verwendung von X und Y kann das Ausgangssignal S des Hubsensors 27 wie folgt ausgedrückt werden: S = X – Y (1).
Eine Differenzierung beider Seiten der Gleichung (1) nach der Zeit ergibt folgendes: dS/dt = dX/dt – dY/dt (2).
Eine Integration des Sensorsignals ZG (Karosseriebeschleunigung) des Vertikal-Beschleunigungssensors 28 ergibt die senkrechte Geschwindigkeit ZV der Karosserie, die als dY/dt ausgedrückt wird. Dies läßt sich wie folgt ausdrücken: dY/dt = ZV = ∫ZGdt (3).
Durch Einsetzen der Gleichung (3) in die Gleichung (2) und Auflösen von dX/dt ergibt sich die folgende Beziehung für die ungefederte Vertikalgeschwindigkeit aufgrund von Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche: dX/dt = dS/dt + ∫ZGdt (4).
Die Bewegung X kann ausgedrückt werden durch das Integral der senkrechten Geschwindigkeit der ungefederten Massen über die Zeit: X = ∫(dX/dt)dt (5).
Die kombinierter Kraft F, die auf die Karosserie 10 einwirkt, kann ausgedrückt werden als die Summe einer ersten Kraftkomponente Fs, die durch die Feder 36 entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, und eine zweite Kraftkomponente Fd, die durch das hydraulische Betätigungsorgan 18 entsprechend den Straßenunebenheiten gebildet wird. Die erste und zweite Kraftkomponente Fs und Fd können wie folgt ausgedrückt: Fs = KX (6), Fd = C(dX/dt) (7),in diesen Gleichungen ist K die Federkonstante und C der Dämpfungskoeffizient.
Die Kraft UP, die der kombinierten Kraft F das Gleichgewicht hält, läßt sich wie folgt ausdrücken: UP = –F (8).
Wenn eine Kraft UN erforderlich ist, die zwischen der Fahrzeugkarosserie 10 und dem Radträger 14 wirkt und die Fahrzeugkarosserie in einer statischen Situation in der Zielhöhe hält, läßt sich die Kraft U, die erforderlich ist unter Berücksichtigung der Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche, wie folgt darstellen: U = UN – KBZV + UP (9),in dieser Gleichung ist K_B der Rückprallkoeffizient.
Bei der Aufhängungsanordnung gemäß 6 berechnet die Steuerung 30 die Kraft U. Sodann bestimmt die Steuerung 30 den erforderlichen Strom i für die ermittelte Kraft U, beispielsweise durch Aufsuchen in einer Tabelle gemäß 3, nachdem die festgelegte Kraft in einen hydraulischen Druck umgewandelt worden ist. Entsprechend dem erforderlichen Strom i stellt das Druckregelventil 20 den hydraulischen Druck in der Druckkammer LP so ein, daß das hydraulische Betätigungsorgan 18 die Kraft U erzeugt.
Zur Bestätigung der Richtigkeit des dritten Term UP in der Gleichung (9) ist in 9 ein Diagramm wiedergegeben, das die Abhängigkeit der Verstärkung von der Frequenz darstellt. Die Kurve A repräsentiert Schwingungen, wenn der dritte Term UP aus der Gleichung (9) fortgelassen wird, während die Kurve B Schwingungen wiedergibt, die sich einstellen, wenn der dritte Term UP in der Gleichung (9) belassen wird.
Vergleicht man die Kurve B mit der Kurve A, so zeigt sich, daß die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz von 1 bis 2 Hz auf Kosten einer schlechteren Isolierung der Karosserie 10 oberhalb 5 oder 6 Hz verbessert wird.
Aufgrund der Verzögerung durch den Rechenvorgang und die Hydraulik führt der dritte Term UP der Gleichung (9) zu schlechten Ergebnissen im Falle von Schwingungen im Bereich der Resonanz des Radträgers.
Erfindungsgemäß wird die Kraft F modifiziert zu einer modifizierten kombinierten Kraft F*, und es wird die Kraft UP* bestimmt, die die modifizierte kombinierte Kraft F* aufhebt. Die Kraft UP* kann wie folgt ausgedrückt werden: UP* = –F*(10).
Unter Verwendung von UP* kann die Kraft U*, die notwendig ist zur Berücksichtigung von Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche wie folgt ausgedrückt werden: U* = UN – KBZV + UP* (11),in dieser Gleichung ist ZV das Integral von ZG über die Zeit.
Die modifizierte kombinierte Kraft F* kann wie folgt ausgedrückt werden: F* = αF (12),in dieser Gleichung ist α die Steuerverstärkung.
In 10 sind Kurven C, D und E zusätzlich zu den Kurven A und B in 9 wiedergegeben, die das Verhältnis von Steuerverstärkung zu Frequenz zeigt. Die Kurve C repräsentiert Schwingungen bei einer Steuerverstärkung α = 0,75; die Kurve D bezieht sich auf Schwingungen bei einer Steuerverstärkung von α = 0,5 und die Kurve D bezieht sich auf Schwingungen bei einer Steuerverstärkung α = 0,25.
Wie aus diesen Kurven C, D und E hervorgeht, wird die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 schlechter bei Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz (1 bis 2 Hz), wenn die Steuerverstärkung α kleiner wird, während die Isolierung der Fahrzeugkarosserie gegenüber Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz (oberhalb von 5 oder 6 Hz) besser wird. Wenn der Steuergewinn α größer wird, wird die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 besser in bezug auf Schwingungen im Bereich der Karosserie, während die Isolierung der Fahrzeugkarosserie schlechter wird bei Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz.
Daher schlägt die vorliegende Erfindung einen abnehmenden Steuergewinn α vor, wenn Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschen. In diesem Falle ergibt sich ein nachteiliger Effekt von Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz, die bei abnehmendem Steuergewinn zunehmen. Da jedoch die Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanzen vorherrschend sind, können sie auf niedrigem Niveau gehalten werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, den Steuergewinn α zu erhöhen, wenn Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen. In diesem Falle wird der nachteilige Effekt von Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz aufgrund des erhöhten Steuergewinns verstärkt. Da jedoch die Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz nicht vorherrschen, können diese Einflüsse auf niedrigem Niveau gehalten werden.
Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nimmt der Steuergewinn α zwei Werte a1 und a2 an, bei denen a2 nicht kleiner als a1 ist. Die Werte a1 und a2 liegen nicht unter 0 und sind nicht größer als 1. Wenn Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen, wird der Steuergewinn α auf a2 gesetzt, während, wenn Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschen, der Steuergewinn auf a1 gesetzt wird. Der Wert a1 beträgt beispielsweise 0,2 und der Wert a2 0,7.
Zur Bestimmung des Steuergewinns α bildet die Steuerung 30 die Spektraldichte oder das Leistungsspektrum der Signale ZG des Vertikal-Beschleunigungssensors 28. Sodann rechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 0,5 bis 5 Hz (im Bereich der Karosserieresonanz) aus, bewertet das berechnete Ergebnis und setzt das bewertete Ergebnis als Plow. Die Steuerung 30 berechnet die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 6 bis 10 Hz (Bereich der Radträgerresonanz), bewertet das berechnete Ergebnis und setzt das gewertete Ergebnis als Phigh. Das ermittelte Ergebnis im Bereich von 6 bis 10 Hz wird stärker gewichtet als das Ergebnis im Bereich von 0,5 bis 5 Hz. Dies beruht auf dem üblichen menschlichen Empfinden für Schwingungen.
Die Steuerung 30 vergleicht Plow und Phigh und setzt den Steuergewinn α auf a1 (= 0,2) oder a2 (= 0,7) entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs. Wenn Plow größer als Phigh ist, wird der Steuergewinn α auf a2 (0,7) gesetzt. Ist Phigh größer als Plow, wird der Steuergewinn α auf a1 (0,2) gesetzt.
Das Flugdiagramm der 7 veranschaulicht einen Programmdurchlauf eines bevorzugten Einsatzes der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung. Die Steuerung 30 führt das Steuerprogramm gemäß 7 in regelmäßigen Intervallen Ts, beispielsweise in Abstanden von 20 ms durch.
Gemäß Schritt 100 werden in die Steuerung 30 die Information über den Hub S von dem Hubsensor 27 und die Information über die Vertikalbeschleunigung ZG der Karosserie von dem Vertikal-Beschleunigungssensor 28 eingegegen.
In Schritt 102 integriert die Steuerung 30 die Vertikalbeschleunigung ZG der Karosserie über die Zeit und differenziert den Hub F nach der Zeit. Die Summe des integrierten und differenzierten Ergebnisses liefert die Vertikalgeschwindigkeit dX/dt der ungefederten Masse.
In Schritt 104 integriert die Steuerung 30 die Vertikalgeschwindigkeit dX/dt der ungefederten Masse über die Zeit und liefert als Ergebnis X, die Summe von KX (= Fs) und CdX/dt (= Fd), die die kombinierte Kraft F ergeben.
In Schritt 106 bestimmt die Steuerung 30 den Steuergewinn α entsprechend dem Ergebnis des Leistungsspektrum der Vertikalbeschleunigung ZG der Karosserie. Insbesondere berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 0,6 bis 5 Hz, bewertet das berechnete Ergebnis und setzt das bewertete Ergebnis als Plow. Sodann berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 6 bis 10 Hz, bewertet das berechnete Ergebnis und setzt das bewertete Ergebnis als Phigh. Die Steuerung 30 vergleicht Plow mit Phigh und setzt den Steuergewinn α gleich a2 (= 0,7), wenn Plow größer ist als Phigh, andererseits auf a1 (= 0,2), wenn Phigh größer ist als Plow.
In Schritt 108 berechnet die Steuerung 30 das Produkt von α und F zur Ermittlung der modifizierten kombinierten Kraft F*, und sie bestimmt UP*, das ausgedrückt wird als –F*.
In Schritt 110 berechnet die Steuerung 30 die Kraft U*, die ausgedrückt wird als U* = UN – K_BZV + UP*.
In Schritt 112 bestimmt die Steuerung 30 einen hydraulischen Druckwert P, bei dem die Druckkammer LP bewirkt, daß das hydraulische Betätigungsorgan 18 die Kraft U* erzeugt. Die Steuerung 30 bestimmt sodann einen Stromwert i für den angegebenen hydraulischen Druck P und stellt den Strom, der durch den Proportionalmagneten des Druckregelventils 20 fließt, auf den Regelwert i ein, so daß der Druck innerhalb der Druckkammer LP den ermittelten Wert P annimmt (3) und das hydraulische Betätigungsorgan 18 die festgelegte Kraft U* erzeugt.
Das oben erwähnte Flußdiagramm veranschaulicht eine Anwendung der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung des Leistungsspektrums von ZG bei der Bestimmung des Steuergewinns α beschränkt. Eine Abwandlung besteht darin, daß zwei Bandfilter verwendet werden, mit einem Bandfilter mit einem einzigen durchlassenden Band, bei dem nach unten Frequenzen ab 0,5 Hz und nach oben Frequenzen ab 5 Hz abgeschnitten werden, und einem zweiten Bandfilter, das zwischen 6 und 10 Hz durchläßt. Die Signale ZG werden diesen Bandfiltern zugeführt. Die Steuerung 30 integriert die Ausgangssignale des ersten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das integrierte Ergebnis, bewertet das quadrierte Ergebnis und setzt das bewertete Ergebnis als Jlow. In ähnlicher Weise integriert die Steuerung das Signal des zweiten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das integrierte Ergebnis, bewertet dieses quadrierte Ergebnis und setzt es als Jhigh. Das quadrierte Ergebnis des zweiten Bandfiltersignals wird stärker gewichtet als das quadrierte Ergebnis des ersten Bandfilters, da dies dem menschlichen Empfinden entgegenkommt und der größeren Bandbreite des zweiten Bandfilters Rechnung trägt. Die Steuerung 30 vergleich Jlow mit Jhigh und setzt den Steuergewinn α als a2 (= 0,7), wenn Jlow größer als Jhigh ist, andererseits α auf a1 (= 0,2), wenn Jhigh größer als Jlow ist.
Nach der vorangehenden Beschreibung nimmt der Steuergewinn α jeweils einen von zwei bestimmten Werten a1 und a2 an. Auf die Verwendung derartiger bestimmter Werte a1 und a2 als Steuergewinn α ist die Erfindung nicht beschränkt. Eine Abwandlung besteht darin, den Steuergewinn α kontinuierlich zwischen 1 und 0 zu variieren, und in diesem Falle kann der Steuergewinn α wie folgt ausgedrückt werden: α = Plow/(Phigh + Plow) (13).
Die Steuerung 30 berechnet die obige Gleichung (13) unter Verwendung der Werte Plow und Phigh und liefert den Steuergewinn α. Gemäß der Gleichung (13) nähert sich der Steuergewinn α dem Wert 1, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschend wird, und dem Wert 0, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrscht.
Die Verwendung der Werte Jlow und Jhigh in Verbindung mit dem Steuergewinn α kann wie folgt dargestellt werden: α = Jlow/(Jhigh + Jlow) (14).
Die Steuerung 30 rechnet die obige Gleichung (14) aus und liefert den Steuergewinn α. Gemäß der Gleichung (14) nähert sich der Steuergewinn α der Zahl 1, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrscht, und dem Wert 0, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschend ist.
Nach der vorangegangenen Beschreibung wird der Steuergewinn α entsprechend den Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz und der Radträgerresonanz variiert. Alternativ kann der Steuergewinn α variiert werden entsprechend Änderungen des Absolutwertes des Signals ZG für Vibrationen im Bereich der Karosserieresonanz und der Radträgerresonanz.
Bei der Aufhängungsanordnung nach 6 wird das Signal F des Hubsensors 27 verwendet zur Bestimmung der Vertikalbeschleunigung dX/dt der ungefederten Masse. Wenn ein Vertikal-Beschleunigungssensor an dem Radträger 14 vorgesehen ist, kann die Vertikalgeschwindigkeit dX/dt der ungefederte Masse als Integral des Signals des Vertikal-Beschleunigungssensors am Radträger 14 ermittelt werden.
In der zuvor wiedergegebenen Gleichung (12) erscheint die kombinierte modifizierte Kraft F* als das Produkt α·F. Gewünschtenfalls kann die modifizierte kombinierte Kraft F* erhalten werden durch Ausfiltern der Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz fc mit Hilfe eines Tiefpaßfilters LPF. Zum besseren Verständnis läßt sich die modifizierte kombinierte Kraft F* wie folgt ausdrücken: F* = fc(F) (15).
Die Kurven F, G und I in 11 zeigen zusätzlich zu den Kurven A und B in 9 die Abhängigkeit des Steuergewinns α von der Frequenz. Die Kurve F entspricht Schwingungen, wenn die Grenzfrequenz fc des Tiefpaßfilters 8 Hz beträgt, die Kurve G entspricht Schwingungen, wenn die Grenzfrequenz fc 4 Hz beträgt, die Kurve I repräsentiert Schwingungen bei einer Grenzfrequenz bis Filter von 2,0 Hz.
Wie die Kurven F, G und I zeigen, wird die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 schlechter bei Vibrationen im Bereich der Karosserieresonanz (1 bis 3 Hz), wenn die Grenzfrequenz fc niedriger wird, während die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz (oberhalb 5 oder 6 Hz) besser wird. Wenn die Grenzfrequenz fc höher liegt, wird die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz besser, während die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz schlechter wird.
Die Erfindung führt daher zu der Erkenntnis, daß die Grenzfrequenz fc des Tiefpaßfilters zu senken ist, wenn die Vibrationen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschen. In diesem Falle ergeben sich Nachteile für Schwingungen im Bereich der Fahrzeugkarosserie, die bei niedriger Grenzfrequenz zunehmen. Da jedoch Schwingungen im Bereich der Fahrzeugresonanz nicht vorherrschen, können diese Schwingungen auf niedrigem Niveau gehalten werden.
Die Erfindung schlägt weiter vor, die Grenzfrequenz fc des Tiefpaßfilters anzuheben, wenn Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen. In diesem Falle ergibt sich der nachteilige Effekt, daß Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz zunehmen. Da jedoch die Schwingungen in diesem Bereich nicht vorherrschen, können die Schwingungen der Fahrzeugkarosserie insgesamt auf niedrigem Wert gehalten werden.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung nimmt die Grenzfrequenz fc zwei Werte von beispielsweise 8 Hz und 2 Hz an. Wenn Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen, wird die Grenzfrequenz beispielsweise auf 8 Hz gesetzt, während bei vorherrschenden Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz die Grenzfrequenz fc bei 2 Hz liegt.
In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform berechnet die Steuerung 30 Plow und Phigh und vergleicht die beiden Werte. Die Steuerung 30 setzt die Grenzfrequenz fc auf 8 Hz, wenn Plow größer als Phigh ist, und umgekehrt auf 2 Hz, wenn Phigh größer als Plow ist.
Das Flugdiagramm gemäß 8 zeigt einen Programmablauf bei einer bevorzugten Anwendung der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Steuerung 30 führt das Steuerungsprogramm gemäß 8 in regelmäßigen Intervallen von beispielsweise 20 ms durch.
Das Steuerprogramm gemäß 8 entspricht im wesentlichen demjenigen, das bei 7 vorausgesetzt wurde, mit der Ausnahme, daß zwei Schritte 114 und 116 anstelle der Schritte 106 und 108 vorgesehen sind.
In Schritt 114 bestimmt die Steuerung 30 die Grenzfrequenz fc entsprechend dem Ergebnis des Leistungsspektrums der Vertikal-Karosseriebeschleunigung ZG. Insbesondere berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich 0,6 bis 5 Hz, bewertet das Ergebnis und setzt das bewertete Ergebnis als Plow. Sodann berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 6 bis 10 Hz, bewertet dieses Ergebnis und setzt das bewertete Ergebnis als Phigh. Die Steuerung 30 vergleicht Plow und Phigh und setzt die Grenzfrequenz fc auf 8 Hz, wenn Plow größer als Phigh ist, umgekehrt auf 2 Hz, wenn Phigh größer als Plow ist.
In Schritt 116 filtert die Steuerung 30 Frequenzen von F oberhalb der Grenzfrequenz aus und liefert die modifizierte kombinierte Kraft F*, aus der UP* bestimmt wird als –F*.
Das obige Flußdiagramm zeigt nur eine Anwendung der zweiten Ausführungsform. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung des Leistungsspektrums von ZG bei der Bestimmung der Grenzfrequenz fc beschränkt. Eine mögliche Abwandlung besteht darin, zwei Bandfilter zu verwenden, nämlich ein Filter mit einem einzigen Übertragungsband mit Tiefgrenzfrequenz 0,5 Hz und Obergrenze von 5 Hz und ein zweites Bandfilter mit Übertragungsband mit Tiefgrenze von 6 Hz und Obergrenze von 10 Hz. Die Signale ZG werden diesen Bandfiltern zugeleitet. Die Steuerung 30 integriert das Ausgangssignal des ersten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das Ergebnis, bewertet dieses und setzt das bewertete Ergebnis als Jlow. In ähnlicher Weise integriert die Steuerung 30 das Signal des zweiten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das integrierte Ergebnis, bewertet dieses und setzt dieses Ergebnis als Jhigh. Das quadrierte Ergebnis des zweiten Bandfilters wird stärker gewichtet als das des ersten Bandfilters, da dies dem menschlichen Empfinden und der größeren Bandbreite des zweiten Bandfilters entspricht. Die Steuerung 30 vergleicht Jlow mit Jhigh und setzt die Grenzfrequenz fc auf 8 Hz, wenn Jlow größer als Jhigh ist, umgekehrt jedoch auf 2 Hz, wenn Jhigh größer als Jlow ist.
Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß die Grenzfrequenz fc einen der beiden bestimmten Werte 8 Hz und 2 Hz annimmt. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung solcher fester Werte von 8 Hz und 2 Hz als Grenzfrequenz beschränkt. Eine Abwandlungsmöglichkeit besteht in einer kontinuierlichen Variierung der Grenzfrequenz. In diesem Falle kann der Steuergewinn wie folgt ausgedrückt werden: fc = (2Phigh + 8Plow)/(Phigh + Plow) (16).
Die Steuerung 30 rechnet die obige Gleichung (16) aus unter Verwendung der Werte Plow und Phigh und ermittelt die Grenzfrequenz fc. Gemäß der Gleichung (16) nähert sich die Grenzfrequenz 8 Hz, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschend wird, während die Grenzfrequenz 2 Hz beträgt, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrscht.
Bei der Verwendung der Werte Jlow and Jhigh kann die Grenzfrequenz fc wie folgt ausgedrückt werden: fc = (2Jigh + 8Jlow)/(Jhigh + Jlow) (17).
Die Steuerung 30 rechnet die obige Gleichung (17) aus und liefert die Grenzfrequenz fc. Entsprechend dieser Gleichung (17) nähert sich die Grenzfrequenz 8 Hz, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrscht, während sich die Grenzfrequenz 2 Hz nähert, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz gewichtiger ist.
In der vorangegangenen Beschreibung wird die Grenzfrequenz fc variiert entsprechend Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz und der Radträgerresonanz. Alternativ kann die Grenzfrequenz fc variiert werden entsprechend Änderungen des Absolutwertes des Signals ZG für Schwingungen im Bereich entweder der Karosserieresonanz oder der Radträgerresonanz.
In der Gleichung (8) wird die Kraft UP ausgedrückt als UP = –F. Die kombinierte Kraft F wird definiert als Summe der ersten Kraftkomponente Fs und der zweiten Kraftkomponente Fd.
In 14 sind Kurven J und K zur Wiedergabe der Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz dargestellt. Die Kurve J repräsentiert die Schwingungen, wenn in der Gleichung (9) die Kraft UP durch –Fd wiedergegeben wird, während die Kurve K die Schwingungen repräsentiert, wenn in Gleichung (9) die Kraft UP durch –Fs wiedergegeben wird.
Wie aus der Kurve K ersichtlich ist, ist die Kraft UP notwendig zum Ausgleichen der ersten Kraftkomponente Fs, die durch die Feder 36 aufgrund von Unregelmäßigkeiten der Fahrbahnoberfläche erzeugt wird. Diese Kraft ist notwendig zur Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen im niedrigen Frequenzbereich unterhalb von 5 Hz. Die Kurve J zeigt, daß eine Reduzierung der Kraft UP, die die zweite Kraftkomponente Fd des hydraulischen Betätigungsorgans 18 in Folge von Straßenunebenheiten ausgleicht, den Nachteil von Schwingungen im hohen Frequenzbereich ausgleicht.
Auf der Basis dieser Erkenntnis läßt sich die modifizierte kombinierte Kraft F* durch folgende Gleichung wiedergeben: F* = Fs + αFd (18),in dieser Gleichung ist α < 1, beispielsweise 0,50.
Durch Kombination der Gleichung (18) mit der Gleichung (9) ergibt sich folgende Beziehung: UP* = –(Fs + αFd) (19).
In 15 ist eine Kurve L zur Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz ähnlich den Kurven A und B wiedergegeben. Die Kurve L repräsentiert die Schwingungen bei einem Steuergewinn α von 0,5.
Die Kurve L zeigt, daß die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen im Bereich oberhalb 6 Hz verbessert wird gegenüber der Kurve A.
Das Flußdiagramm gemäß 12 zeigt einen Programmdurchlauf bei der bevorzugten Anwendung der dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Steuerung 30 führt das in 12 gezeigte Programm in regelmäßigen Intervallen von beispielsweise 20 ms durch.
Das Steuerprogramm gemäß 12 ist im wesentlichen dasselbe wie das Steuerprogramm gemäß 7, mit der Ausnahme, daß die Schritte 118 und 120 anstelle der Schritte 104, 106 und 108 vorgesehen sind.
In Schritt 118 berechnet die Steuerung 30 die erste Kraftkomponente Fs und die zweite Kraftkomponente Fd.
In Schritt 120 berechnet die Steuerung das Produkt oder die zweite Kraftkomponente Fd und den Steuergewinn α und sodann die Summe des Produkts und die erste Kraftkomponente Fs zur Bildung der modifizierten kombinierten Kraft F*. Sodann bestimmt die Steuerung 30 die Kraft UP*, die als –F* ausgedrückt wird.
Der Steuergewinn α beträgt weniger als 1, beispielsweise 0,5.
Bei diesem Beispiel ist der Steuergewinn α festgelegt. Der Steuergewinn α kann jedoch auch variiert werden.
Die Kurven M und N in 16 beziehen sich zusätzlich zu den Kurven A, L und K in 15 und 14 auf die Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz. Die Kurve A repräsentiert die Schwingung bei einem Steuergewinn α von 1. Die Kurve M bezieht sich auf eine Schwingung bei einem Steuergewinn α von 0,75, und die Kurve L bezieht sich auf Schwingungen bei einem Steuergewinn α von 0,50, Die Kurve N zeigt das Schwingungsverhalten bei einem Steuergewinn α von 0,25, und die Kurve K repräsentiert die Vibrationen bei einem Steuergewinn α von 0.
Wie aus den Kurven der 16 hervorgeht. wird bei einem Steuergewinn α unterhalb von 1 bis hin zu 0 das Schwingungsverhalten im Bereich von Frequenzen von 6 bis 10 Hz, das heißt im Resonanzbereich der Radträger unterdrückt. Die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen in Bereichen von Frequenzen von 1 bis 5 Hz. das heißt im Bereich der Resonanz der Karosserie, wird schlechter. Ein Vergleich der Kurve K und der Kurve A (siehe 15) zeigt, daß die Stärke der Isolierung der Fahrzeugkarosserie gegenüber Schwingungen im Resonanzbereich der Karosserie zufriedenstellend ist und Schwingungen im Bereich der Resonanzfrequenz des Radträgers nahezu ausgeschaltet werden.
Daher kann der Steuergewinn α zwei Werte b1 und b2 annehmen. von denen b2 nicht kleiner als b1 ist. Diese Werte b1 und b2 sind nicht kleiner als 0 und nicht größer als 1. Die Werte b1 und b2 werden manuell durch den Fahrer, beispielsweise mit Hilfe eines Drehschalters eingestellt. Der Wert b1 beträgt beispielsweise 0,2 und der Wert b2 0,8. Gewünschtenfalls kann der Steuergewinn α kontinuierlich zwischen 0 und 1 entsprechend der Betätigung eines Schalters durch den Fahrer geändert werden.
In der vorangegangenen Beschreibung ist davon ausgegangen worden, daß der Steuergewinn α fest ist oder variabel entsprechend der Betätigung eines Schalters durch den Fahrer des Fahrzeugs. Die dritte Ausführungsform ist auf die Verwendung eines festen Steuergewinns oder eines manuell wählbaren Steuergewinns nicht festgelegt.
Eine Möglichkeit besteht in der automatischen Variierung des Steuergewinns α. In diesem Falle bestimmt die Steuerung 30 den Steuergewinn α entsprechend dem Ergebnis des Leistungsspektrums der Vertikalbeschleunigung ZG, wie es bereits im Zusammenhang mit Schritt 100 des Flußdiagramms der 7 beschrieben wurde. Insbesondere berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 1 bis 5 Hz, das heißt im Bereich der Karosserieresonanz, wertet das berechnete Ergebnis aus und setzt das Ergebnis als Plow. Sodann berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 6 bis 10 Hz, wertet das Ergebnis aus und setzt das Ergebnis als Phigh. Das berechnete Ergebnis für den Bereich von 6 bis 10 Hz wird stärker gewichtet als das Ergebnis für den Bereich von 1 bis 5 Hz, da dies dem menschlichen Empfinden entgegenkommt. Die Steuerung 30 vergleicht Plow und Phigh und setzt den Steuergewinn α auf c2, wenn Plow größer als Phigh ist, andererseits auf c1, wenn Phigh größer als Plow ist. Der Wert c2 ist größer als der Wert c1, und die Werte c1 und c2 sind nicht kleiner als 0 und nicht größer 1.
Entsprechend dieser Ausführung wird der Steuergewinn α auf c2, beispielsweise 1 gesetzt, wenn Plow größer als Phigh ist, das heißt, wenn Vibrationen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen, während der Steuergewinn α auf c1, beispielsweise 0 gesetzt wird, wenn Phigh größer als Plow ist, das heißt, wenn Vibrationen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschen.
Die dritte Ausführungsform der Erfindung ist nicht begrenzt auf die Verwendung des Leistungsspektrums von ZG bei der Bestimmung des Steuergewinns α. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform besteht eine Möglichkeit in der Verwendung von zwei Bandfiltern mit einem ersten Bandfilter mit Durchlaß zwischen einer unteren Grenzfrequenz von 1 Hz und einer oberen Grenzfrequenz von 5 Hz und einem zweiten Filter mit einem Durchlaßband zwischen einer unteren Grenzfrequenz von 6 Hz und einer oberen Grenzfrequenz von 10 Hz. Die Signale ZG werden diesen Bandfiltern zugeleitet. Die Steuerung 30 integriert das Signal des ersten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das Ergebnis, wertet es aus und setzt das ausgewertete Ergebnis als Jlow. In ähnlicher Weise integriert die Steuerung 30 das Signal des zweiten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das Ergebnis und setzt das quadrierte und ausgewertete Ergebnis als Jhigh. Das quadrierte Signal des zweiten Bandfilters wird stärker gewichtet als das quadrierte Signal des ersten Bandfilters. Dies entspricht dem menschlichen Empfinden und der Tatsache, daß die Bandbreite des zweiten Filters größer ist. Die Steuerung 30 vergleicht Jlow und Jhigh und setzt den Steuergewinn α auf c2 (= 1), wenn Jlow größer als Jhigh ist und auf c1 (= 0), wenn Jhigh größer als Jlow ist.
Bei der beschriebenen Variante der dritten Ausführungsform nimmt der Steuergewinn α einen von zwei bestimmten Werten c1 und c2 an. Diese Einschränkung auf bestimmte Werte c1 und c2 ist jedoch nicht notwendig. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Steuergewinn α kontinuierlich zwischen 1 und 0 zu variieren. Unter Verwendung der Werte Plow und Phigh kann der Steuergewinn α durch die oben aufgeführte Gleichung (13) wiedergegeben werden.
Die Steuerung 30 rechnet die Gleichung (13) aus unter Verwendung der Werte Plow und Phigh und liefert den Steuergewinn α. Gemäß Gleichung (13) nähert sich der Steuergewinn α dem Wert 1, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrscht, während sich der Steuergewinn α dem Wert 0 nähert, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz vorherrscht.
Im Falle der Verwendung der Werte Jlow und Jhigh kann der Steuergewinn α entsprechend der vorgenannten Gleichung (14) ausgedrückt werden.
Die Steuerung 30 rechnet die Gleichung (14) aus und ermittelt den Steuergewinn α. Entsprechend der Gleichung (14) nähert sich der Steuergewinn α dem Wert 1, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz vorherrscht. Andererseits nähert sich der Steuergewinn α dem Wert 0, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Bereich der Radträgerresonanz gewichtiger ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Variante der dritten Ausführungsform wird der Steuergewinn α variiert entsprechend Vibrationen im Bereich der Karosserieresonanz und Vibrationen im Bereich der Radträgerresonanz. Alternativ kann der Steuergewinn α variiert werden entsprechend Änderungen des Absolutwertes des Signals ZG für Vibrationen im Bereich entweder der Karosserieresonanz oder der Radträgerresonanz.
In 14 fällt die Kurve J unter die Kurve B im Bereich von Frequenzen oberhalb von 2,2 Hz ab. Das bedeutet, daß die Aufhebung der ersten Kraftkomponente Fs bei der Bestimmung der Gegenkraft UP zu einer besseren Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Vibrationen im Bereich von Frequenzen oberhalb von 2,2 Hz führt, als die Verwendung der Summe der ersten und zweiten Kraftkomponente Fs und Fd bei der Bestimmung der Gegenkraft UP.
Auf der Basis dieser Erkenntnis wird die modifizierte kombinierte Kraft F* ermittelt durch Ausfiltern von Frequenzen der ersten Kraftkomponente Fs oberhalb einer Frequenzgrenze fc mit Hilfe eines Tiefpaßfilters LPF. Zur Vereinfachung der Erläuterung läßt sich die kombinierte modifizierte Kraft F* wie folgt ausdrücken: F* = fc(Fs) + Fd (20).
In 17 ist eine Kurve O wiedergegeben, die das Verhältnis von Steuergewinn zu Frequenz ähnlich wie bei den Kurven A und B darstellt. Die Kurve O repräsentiert Schwingungen. wenn die Grenzfrequenz 4,0 Hz beträgt und Frequenzen oberhalb von 4,0 Hz bei Berechnung der Gleichung (20) und Bestimmung von UP* entsprechend UP* = –F* ausgefiltert werden.
Vergleicht man die Kurve O mit der Kurve B, so zeigt es sich, daß die Spitze der Schwingungen in der Nähe von 8 Hz gesenkt wird, so daß störende Schwingungen im Bereich von 3 bis 8 Hz unterdrückt werden.
Das Flußdiagramm gemäß 13 veranschaulicht einen Programmdurchlauf einer bevorzugten Anwendung einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Steuerung 30 fuhrt das in 13 gezeigte Steuerungsprogramm in regelmäßigen Intervallen von beispielsweise 20 ms durch.
Das Steuerungsprogramm gemäß 13 entspricht im wesentlichen dem Steuerungsprogramm gemäß 12 mit der Ausnahme, daß ein Schritt 122 anstelle des Schrittes 120 vorgesehen ist.
In dem Schritt 122 filtert die Steuerung 30 Frequenzen der ersten Kraftkomponente Fs oberhalb der Grenzfrequenz, beispielsweise 4,0 Hz aus, und sie berechnet sodann die Summe der ersten Kraftkomponente Fs nach dem Filtervorgang und der zweiten Kraftkomponente Fd zur Lieferung der modifizierten kombinierten Kraft F*. Sodann bestimmt die Steuerung 30 die Kraft UP*, die der Kraft –F* entspricht.
In diesem Beispiel ist die Grenzfrequenz fc festgelegt. Die Grenzfrequenz kann jedoch auch variieren.
In 18 sind Kurven P und Q dargestellt, die die Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz zum Vergleich zu den Kurven A und B zeigen. Die Kurve P entspricht den Schwingungen, wenn die Frequenz der ersten Kraftkomponente Fs oberhalb der Grenzfrequenz von 7,0 Hz ausgefiltert werden, und die Kurve Q entspricht den Schwingungen, wenn die Frequenz der ersten Kraftkomponente Fs oberhalb einer Grenzfrequenz von 3,0 Hz ausgefiltert werden.
Diese Kurven P und Q zeigen, daß, wenn die Grenzfrequenz fc hoch ist, das heißt fc = 7,0 Hz beträgt, eine gute Isolierung der Fahrzeugkarosserie gegenüber Schwingungen im Bereich von Frequenzen von 1 bis 2 Hz erreicht wird, während, wenn die Grenzfrequenz niedrig ist, das heißt fc = 3,0 Hz beträgt, eine gute Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 bei Schwingungen im Bereich der Frequenzen von 3 bis 7 Hz erzielt wird.
Dabei wird bei dieser Variante der vierten Ausführungsform die Grenzfrequenz fc variiert entsprechend dem variablen Vibrationsverhalten der Fahrzeugkarosserie 10.
Wenn die Grenzfrequenz fc niedriger angesetzt wird, wird die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 bei Schwingungen mit Frequenzen oberhalb 2,2 Hz wirkungsvoller, während die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 bei Schwingungsfrequenzen im Bereich von 1 bis 2 Hz nachläßt. Wenn die Grenzfrequenz fc höher wird und sich 1 nähert, wird die Isolierung der Fahrzeugkarosserie 10 gegenüber Schwingungen mit Frequenzen oberhalb von 2,2 Hz weniger wirksam, jedoch die Isolierung bei Schwingungen mit Frequenzen im Bereich von 1 bis 2 Hz wirkungsvoller.
Daher kann die Grenzfrequenz fc zwei Werte von beispielsweise 3 Hz und 7 Hz annehmen. Diese Werte können manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs, beispielsweise mit Hilfe eines Schalters gewählt werden. Gewünschtenfalls kann die Grenzfrequenz fc kontinuierlich zwischen 3 Hz und 7 Hz entsprechend der Betätigung eines Schalters durch den Fahrer variiert werden.
Bei der vorstehenden Beschreibung der vierten Ausführungsform ist angenommen worden, daß die Grenzfrequenz fc fest oder variabel ist entsprechend der Betätigung eines Schalters oder Drehknopfs durch den Fahrer. Insoweit ist die vierte Ausführungsform jedoch nicht beschränkt.
Entsprechend einer Variante der vierten Ausführungsform kann die Grenzfrequenz fc automatisch variiert werden. In diesem Falle bestimmt die Steuerung 30 die Grenzfrequenz fc entsprechend dem Ergebnis des Leistungsspektrums der Vertikalbeschleunigung ZG in der bereits im Zusammenhang mit Schritt 106 des Flußdiagramms der 7 beschriebenen Art und. Weise. Insbesondere berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 1 bis 2 Hz, wertet das berechnete Ergebnis und setzt anschließend das Ergebnis als Plow. Sodann berechnet die Steuerung 30 die Amplitude des Spitzenwertes im Bereich von 3 bis 7 Hz, wertet das Ergebnis und setzt das bewertete Endergebnis als Phigh. Das berechnete Ergebnis für den Bereich von 3 bis 7 Hz ist wichtiger als das Ergebnis für 1 bis 2 Hz im Hinblick auf das menschliche Empfinden und die Tatsache, daß der zweite Bandbereich größer ist. Die Steuerung 30 vergleicht Plow und Phigh und setzt die Grenzfrequenz fc auf 7 Hz, wenn Plow größer als Phigh ist, und auf 3 Hz, wenn Phigh größer als Plow ist.
Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist nicht auf die Verwendung des Leistungsspektrums von ZG bei der Bestimmung der Grenzfrequenz fc beschränkt. In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, zwei Bandfilter zu verwenden mit einem ersten Bandfilter mit einem einzigen Übertragungsband mit unterer Grenzfrequenz von 1 Hz und oberer Grenzfrequenz von 2 Hz und einem zweiten Filter mit einem Übertragungsband mit unterer Grenzfrequenz von 3 Hz und oberer Grenzfrequenz von 7 Hz. Die Signale ZG werden diesen Bandfiltern zugeleitet. Die Steuerung 30 integriert die Signale des ersten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das Ergebnis und wertet das Quadrat und setzt das Endergebnis als Jlow. In ähnlicher Weise integriert die Steuerung 30 das Signal des zweiten Bandfilters über eine Zeiteinheit, quadriert das Ergebnis, wertet das Quadrat und setzt das gewertete Endergebnis als Jhigh. Das quadrierte Resultat des zweiten Bandfiltersignals wird stärker gewichtet als das quadrierte Resultat des ersten Bandfiltersignals, da dies dem menschlichen Empfinden entspricht und das zweite Filterband breiter ist als das erste. Die Steuerung 30 vergleicht Jlow und Jhigh und setzt die Grenzfrequenz fc auf 7 Hz, wenn Jlow größer als Jhigh ist, dagegen auf 3 Hz, wenn Jhigh größer als Jlow ist.
In der vorangegangenen Beschreibung der Varianten der vierten Ausführungsform nimmt die Grenzfrequenz zwei bestimmte Werte an. Eine weitere Variante der vierten Ausführungsform, die auf das vorgenannte Verfahren nicht beschränkt ist, besteht in einer kontinuierlichen Variierung der Grenzfrequenz zwischen 3 Hz und 7 Hz. Unter Verwendung der Werte Plow und Phigh kann die Grenzfrequenz wie folgt ausgedrückt werden: fc = (3Phigh + 7Plow)/(Phigh + Plow) (21).
Die Steuerung 30 rechnet die Gleichung (21) unter Verwendung der Werte Plow und Phigh aus und liefert die Grenzfrequenz fc. Entsprechend der Gleichung (21) nähert sich die Grenzfrequenz dem Wert von 7 Hz, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Frequenzbereich von 1 bis 2 Hz vorherrscht, während die Grenzfrequenz fc sich dem Wert von 3 Hz nähert, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Frequenzbereich von 3 bis 7 Hz überwiegt.
Bei Verwendung der Werte Jlow und Jhigh kann die Grenzfrequenz fc wie folgt ausgedrückt werden: fc = (3Jhigh + 7Jlow)/(Jhigh + Jlow) (22).
Die Steuerung 30 rechnet die Gleichung (22) aus und liefert die Grenzfrequenz fc. Gemäß der Gleichung (22) nähert sich die Grenzfrequenz fc dem Wert von 7 Hz, wenn der Spitzenwert der Schwingungen des Frequenzbereichs von 1 bis 2 Hz vorherrscht, während sich die Grenzfrequenz fc dem Wert von 3 Hz nähert, wenn der Spitzenwert der Schwingungen im Frequenzbereich von 3 bis 7 Hz vorherrschend wird.
In der vorgenannten Beschreibung einer der Varianten der vierten Ausführungsform wird angegeben, daß die Grenzfrequenz entsprechend den Schwingungen im Frequenzbereich von 1 bis 2 Hz und der Schwingungen im Bereich von 3 bis 7 Hz variiert wird. Alternativ kann die Grenzfrequenz fc variiert werden entsprechend Änderungen des Absolutwertes des Signals ZG für Schwingungen in einem der beiden Frequenzbereiche.
Bei der dritten Ausführungsform (siehe 12) und deren Ausführungsvarianten wird die erste Kraftkomponente Fs unmodifiziert verwendet, und bei der vierten Ausführungsform (13) und deren Varianten wird die zweite Kraftkomponente Fd unmodifiziert verwendet. Gewünschtenfalls können die Steuerungen gemäß der dritten und vierten Ausführungsform kombiniert werden zur Ermittlung der modifizierten kombinierten Kraft F* in folgender Weise: F* = fc(Fs) + αFd (23).
19 zeigt eine Kurve R, die die Abhängigkeit des Steuergewinns von der Frequenz darstellt und mit den Kurven A und B verglichen wird. Die Kurve R repräsentiert die Schwingungen, wenn die Grenzfrequenz 3 Hz beträgt und der Steuergewinn α 0,75 beträgt. Es ergibt sich aus der Kurve R, daß bei einer zufriedenstellenden Isolierung der Fahrzeugkarosserie gegenüber Schwingungen im Bereich der Karosserieresonanz die Schwingungsspitze in der Nähe von 8 Hz im wesentlichen gesenkt wird.
Das zuvor beschriebene System kann ausgedehnt werden zur Lieferung einer individuellen Steuerung jeder Ecke der Fahrzeugkarosserie durch Verwendung eines Vertikal-Beschleunigungssensors an jeder Ecke oberhalb des jeweiligen Rades und eines Hubsensors zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie. In diesem Falle können nicht nur Schwellenwerte für die Geradeausfahrt, wie oben angegeben wurde, sondern auch eine Wanksteuerung und eine Tauchsteuerung mit den eigenen bestimmten Schwellenwerten und Frequenzgrenzen vorgesehen sein. Das kann eine Anwendung bedeuten auf Wank- und Tauchbewegungen bei der Fahrt oder aufgrund von Bremsungen, Beschleunigungen oder Lenkmanövern. In den letztgenannten Fällen sind geeignete Sensoren vorgesehen, die die Bewegungen abtasten, insbesondere die Änderungsgeschwindigkeit der Bewegung.
Im folgenden sollen zwei Anwendungsfälle einer derartigen individuellen Steuerung beschrieben werden.
1 zeigt eine Radaufhängungsanordnung 12 für ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie 10 und vier Rädern, nämlich einem vorderen linken Rad 11FL, einem vorderen rechten Rad 11FR, einem hinteren linken Rad 11RL und einem hinteren rechten Rad 11RR. Bei der Anordnung gemäß 1 sind vier Radträger 14 für die vier genannten Räder vorgesehen. Die Radträger 11 besitzen hydraulische Betätigungsorgane 18FL, 18FR, 18RL und 18RR in Verbindung mit den Radträgern sowie Aufhängungsfedern 36 in Verbindung mit diesen. Die hydraulischen Betätigungsorgane und Aufhängungsfedern entsprechen im wesentlichen denjenigen der 6, die bereits beschrieben wurden. Die Radträger 14 weisen jeweils ein Druckregelventil 20FL, 20FR, 20RL und 20RR auf. Die Druckregelventile sind ähnlich aufgebaut und wirken ähnlich wie diejenigen der 6. Die Radträger 14 besitzen Hubsensoren 27FL, 27FR, 27RL und 27RR und Vertikal-Beschleunigungssensoren 28FL, 28FR, 28RL und 28RR in Verbindung mit diesen. Die Hubsensoren und die Vertikal-Beschleunigungssensoren entsprechen ebenfalls denen der 6. Jeder der Vertikal-Beschleunigungssensoren ist an der Fahrzeugkarosserie 10 oberhalb des jeweiligen Radträgers 14 angeordnet und mißt die Vertikalkomponente der Karosseriebeschleunigung an diesem Punkt.
Jedes hydraulische Betätigungsorgan kann eine die Karosserie abstützende Kraft erzeugen, die zwischen dem jeweiligen Radträger und der Fahrzeugkarosserie 10 wirkt. Diese Kraft wird bestimmt durch Druck in der Druckkammer LP und die Differenz der Druckfläche der unteren Stirnfläche und der oberen Stirnfläche des Kolbens. Jedes der Zylinderrohre 18a ist verbunden mit einem zugehörigen Radträger 14, und eine Kolbenstange 18b, die zu dem Zylinderrohr 18a gehört, ist mit der Fahrzeugkarosserie 10 verbunden. Die Druckkammern LP sind über zugehörige Drosselventile 32 mit den zugehörigen Speichern 34 verbunden. Diese Speicher 34 sind vorgesehen zur Aufnahme von Schwingungen der ungefederten Massen. Die Druckkammern LP sind über Leitungen 38 verbunden mit den Auslässen der zugehörigen Druckregelventile 20FL, 20FR, 20RL und 20RR. Jede der Aufhängungsfedern 36 ist in bekannter Weise zwischen dem Zylinderrohr 18a und dem Kolben 18b angeordnet und wirkt zwischen der Fahrzeugkarosserie 10 und dem Radträger 14.
Jedes der Druckregelventile 20FL, 20FR, 20RL und 20RR ist mit einer Ölzufuhrleitung 21S und mit einer Ölrückleitung 21R verbunden. Durch die Zufuhrleitung 21S wird Öl unter Druck von einer Druckölquelle 22 den Druckregelventilen 20FL, 20FR, 20RL und 20RR zugeführt, und das von den Druckregelventilen abgegebene Öl kann zu der Druckölquelle über die Rückleitung 21R zurückströmen. Jedes der Druckregelventile ist für sich bekannt und wird im Zusammenhang mit 2 der US-PS 4 938 499 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird.
Ein vorderer Druckspeicher 24F ist mit der Zufuhrleitung 21S angrenzend an die Druckregelventile 21FL und 21FR der Vorderräder 11FL und 11FR verbunden, während ein hinterer Druckspeicher 24R verbunden ist mit der Zufuhrleitung 21S angrenzend an die Druckregelventile 20RL und 20RR der Hinterräder 11RL und 11RR.
Im folgenden soll, soweit ohne Mißverständnis möglich, jeweils nur die generelle Bezugsziffer ohne Index für die vier identischen Elemente an den vier Rädern verwendet werden.
Das Sensorsignal S der vier Hubsensoren 27 und das Sensorsignal ZG der vier Vertikal-Beschleunigungssensoren 28 gelangen an eine Steuerung 30, die den Steuerstromwert i für die vier Druckregelventile 20 bestimmt und entsprechend einstellt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt die Steuerung 30 Analog/Digital-Wandler (A/D) 43, die mit den Vertikal-Beschleunigungssensoren 28, den Hubsensoren 27 und einem Mikroprozessor mit Eingangs/Ausgangs-Interface-Schaltung 44a, einem Zentralrechner (CPU) 44b und einem Speicher 44c verbunden sind. Der Speicher 44c weist RAM- und ROM-Speicher und -Register auf. Die Steuerung 30 umfaßt weiterhin Digital/Analog-Wandler (D/A) 45, die mit Ventiltreiberschaltungen 46FL, 46FR, 46RL und 46RR für die jeweiligen Druckregelventile 20 verbunden sind.
Sensorsignale S_FL, S_FR, S_RL und S_RR der vier Hubsensoren 27 und Sensorsignale ZG_FL, ZG_FR, ZG_RL und ZG_RR der vier Vertikal-Beschleunigungssensoren 28 werden in Digitalsignale durch die zugehörigen A/D-Wandler 43 umgewandelt. Die Digitalsignale der Wandler 43 gelangen an die Eingangs/Aus gangs-Interface-Schaltung 44a. Der Mikroprozessor 44 bestimmt die Drucksteuerwerte P_FL, P_FR, P_RL und P_RR, die über die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 44a den zugehörigen D/A-Wandlern 45 zugeleitet und in Analogsignale umgewandelt werden. Die Analogsignale der D/A-Wandler 45 werden in den Treiberschaltungen 46 in Stromsteuerwerte i_FL, i_FR, i_RL und i_RR für die zugehörigen Druckregelventile 20 umgewandelt.
Die Steuerung 30 ist ausgelegt auf einen Steuerungsbeginn beim Drehen des Zündschlüssels des Fahrzeugs.
Auf der Radaufhängung mit mehreren Rädern gemäß 1 sind die Steuersysteme für hydraulische Betätigungsorgane 18 unabhängig, so daß das Ausgangssignal S_FL des vorderen linken Hubsensors 27FL und das Ausgangssignal ZG_FL des vorderen linken Vertikal-Beschleunigungssensors 28FL berücksichtigt werden bei der Bestimmung des Steuerstromwertes i_FL für das vordere linke Drucksteuerventil 20FL. Für die drei anderen Räder gilt dies entsprechend.
Die Steuerung 30 führt für jedes der vorderen und hinteren Radaufhängungssysteme ein Steuerprogramm ähnlich demjenigen durch, das bei den zuvor geschilderten Ausführungsformen und deren Varianten angewendet worden ist. Bei jedem Radaufhängungssystem bestimmt die Steuerung die modifizierte kombinierte Kraft F* durch Rechenvorgang auf der Basis einer Information, die aus den Sensorsignalen S und ZG des zugehörigen Hubsensors und Vertikal-Beschleunigungssensors abgeleitet wird. Sodann bestimmt die Steuerung 30 die Kraft UP* durch Invertieren von F*, wie es in Gleichung (10) gezeigt ist, und die Karosserie-Abstützkraft U* durch Ausrechnen der Gleichung (11). Die Steuerung 30 bestimmt ferner einen Drucksteuerwert P für die festgelegte Karosserie-Abstützkraft U* für jedes der vier Räder und wandelt in der zugehörigen Ventiltreiberschaltung den Drucksteuerwert P in einen Stromsteuerwert i für das zugehörige Drucksteuerventil um. Der Strom, der durch die entsprechende Spule der Drucksteuerventile fließt, wird entsprechend dem vorgegebenen Stromsteuerwert i eingestellt.
Es soll nun angenommen werden, _daß die Steuerung 30 ein ähnliches Steuerungsprogramm durchläuft, wie es in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben und in 7 durch eine Flußdiagramm dargestellt ist.
Die Steuerung 30 nimmt Hubsignale S_FL, S_FR, S_RL und S_RR der vier Hubsensoren 27 und Vertikal-Beschleunigungssignale ZG_FL, ZG_FR, ZG_RL und ZG_RR der Vertikal-Beschleunigungssensoren 28 auf.
Sodann bestimmt die Steuerung 30 die Vertikalgeschwindigkeit dX_FL/dt, dX_FR/dt, dX_RL/dt und dX_RR/dt der ungefederten Massen durch Ausrechnen der folgenden Gleichungen: dXFL/dt = dSFL/dt + ∫ZGFLdt (24) dXFR/dt = dSFR/dt + ∫ZGFRdt (25) dXRL/dt = dSRL/dt + ∫ZGRLdt (26) dXRR/dt = dSRR/dt + ∫ZGRRdt (27).
Die Steuerung 30 bestimmt die ersten und zweiten Kraftkomponenten Fs_FL & Fd_FL, Fs_FR & Fd_FR, Fs_RL & Fd_RL und Fs_RR & Fd_RR durch Ausrechnen der folgenden Gleichungen: FsFL = KFL ∫(dXFL/dt)dt (28) FsFR = KFR ∫(dXFR/dt)dt (29) FsRL = KRL ∫(dXRL/dt)dt (30) FsRR = KRR ∫(dXRR/dt)dt (31),in diesen Gleichungen bedeuten K_FL, K_FR, K_RL und K_RR Federkonstanten. FdFL = CFL(dXFL/dt) (32) FdFR = CFR(dXFR/dt) (33) FdRL = CRL(dXRL/dt) (34) FdRR = CRR(dXRR/dt) (35),in diesen Gleichungen bedeuten C_FL, C_FR, C_RL und C_RR Dämpfungskonstanten.
Die Steuerung 30 bestimmt die kombinierte Kraft F_FL, F_FR, F_RL und F_RR durch Ausrechnen der folgenden Gleichungen: FFL = FsFL + FdFL (36) FFR = FsFR + FdFR (37) FRL = FsRL + FdRL (38) FRR = FsRR + FdRR (39).
Die Steuerung 30 bestimmt den Steuergewinn α_FL, α_FR, α_RL und α_RR auf der Basis des Leistungsspektrums von ZG_FL, ZG_FR, ZG_RL und ZG_RR in derselben Weise, wie es zuvor in Verbindung mit dem Schritt 106 des Flußdiagramms in 7 beschrieben wurde.
Sodann bestimmt die Steuerung 30 modifizierte kombinierte Kräfte F*_FL, F*_FR, F*_RL und F*_RR, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: F*FL = αFLFFL (40) F*FR = αFRFFR (41) F*RL = αRLFRL (42) F*RR = αRRFRR (43).
Die Steuerung 30 bestimmt die Kräfte UP*_FL, UP*_FR, UP*_RL und UP*_RR, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: UP*FL = –F*FL (44) UP* FR = –F*FR 45) UP*RL = –F*RL (46) UP*RR = –F*RR (47).
Die Steuerung 30 bestimmt die Kräfte U*_FL, U*_FR, U*_RL und U*_RR durch Berechnung der folgenden Gleichungen: U*FL = UNF – KBZVFL + UP*FL (48) U*FR = UNF – KBZVFR + UP*FR (49) U*RL = UNR – KBZVRL + UP*RL (50) U*RR = UNR – KBZVRR + UP*RR (51), in diesen Gleichungen sind UN_F und UN_R Kräfte, die erforderlich sind zum Halten der Fahrzeugkarosserie 10 in einer Zielhöhe;

K_B: ist der Rückprall-Koeffizient;
ZV_FL: ist das Integral ZG_FL über die Zeit;
ZV_FR: ist das Integral ZG_FR über die Zeit;
ZV_RL: ist das Integral ZG_RL über die Zeit;
ZV_RR: ist das Integral ZG_RR über die Zeit.

Sodann bestimmt die Steuerung 30 die Drucksteuerwerte P_FL, P_FR, P_RL und P_RR für die hydraulischen Betätigungsorgane 18FL, 18FR, 18RL und 18RR, die bewirken, daß die Betätigungsorgane Stützkräfte U*_FL, U*_FR, U*_RL und U*_RR erzeugen.
Der Mikroprozessor 40 der Steuerung 30 gibt diese Drucksteuerwerte P_FL, P_FR, P_RL und P_RR über die Eingangs/Ausgangs-Interface-Schaltung 44a ab.
Diese Signale werden über die zugehörigen D/A-Wandler 45 den zugehörigen Ventiltreiberschaltungen 46FL, 46FR, 46RL und 46RR der zugehörigen Druckregelventile 20 zugeleitet.
Die vier Ventiltreiberschaltungen 46 erzeugen Stromsignale i, die den Drucksteuerwerten P für die jeweiligen Räder entsprechen, und sie stellen den elektrischen Strom, der durch die Spulen der Drucksteuerventile 20 hindurchgeht, ein.
Die Integration der Signale der vier Vertikal-Beschleunigungssensoren und die Differenzierung der Signale der vier Hubsensoren erfolgen mathematisch als Teil des Steuerprogramms. Die Integration und Differenzierung kann elektronisch durch eine Integrier- und eine Differenziereinheit erfolgen.
Die Steuerung der Bewegung der Fahrzeugkarosserie 10 soll anschließend betrachtet werden. Wenn sich das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit auf einer glatten und flachen Straßenoberfläche bewegt, gelten die folgenden Beziehungen: FsFL = 0 (52) FsFR = 0 (53) FsRL = 0 (54) FsRR = 0 (55) FdFL = 0 (56) FdFR = 0 (57) FdRL = 0 (58) FdRR = 0 (59) UP*FL = 0 (60) UP*FR = 0 (61) UP*RL = 0 (62) UP*RR = 0 (63) ZVFL = 0 (64) ZVFR = 0 (65) ZVRL = 0 (66) ZVRR = 0 (67).
Dabei stellen sich folgende Stützkräfte für die Karosserie an den jeweiligen Radaufhängungssystemen ein: U*FL = UNF (68) U*FR = UNF (69) U*RL = UNR (70) U*RR = UNR (71)
Auf diese Weise wird die Fahrzeugkarosserie in der Zielhöhe gehalten.
Wenn die Vorderräder 11FL und 11FR einfedern, so daß die Zylinderrohre 18a der vorderen hydraulischen Betätigungsorgane 18FL und 18FR in bezug auf die zugehörigen Kolben 18c angehoben werden, ändern sich die Ausgangssignale S_FL und S_FR der Hubsensoren 27FL und 27FR von 0 auf positive Signale, da die vorderen Hubsensoren 27FL und 27FR den negativen Hub oder das Zusammenschieben der zugehörigen Betätigungsorgane 18FL und 18FR abtasten. Zur Vereinfachung der weiteren Erläuterung soll angenom men werden, daß die Ausgangssignale S_RL und S_RR der hinteren Hubsensoren 27RL und 27RR im wesentlichen bei 0 bleiben. Die Ausgangssignale ZG_FL und ZG_FR der vorderen Vertikal-Beschleunigungssensoren 28FL und 28FR werden geändert zu positiven Signalen, und die Ausgangssignale ZG_RL und ZG_RR der hinteren Vertikal-Beschleunigungssensoren 28RL und 28RR bleiben im wesentlichen bei 0.
Unter Vernachlässigung einer Änderung der Werte ZG_RL und ZG_RR gelten die folgenden Gleichungen: FsFL > 0 (72) FsFR > 0 (73) FdFL > 0 (74) FdFR > 0 (75) FsRL = 0 (76) FsRR = 0 (77) FdRL = 0 (78) FdRR = 0 (79) UP*FL < 0 (80) UP*FR < 0 (81) UP*RL = 0 (82) UP*RR = 0 (83) ZVFL > 0 (84) ZVFR > 0 (85) ZVRL = 0 (86) ZVRR = 0 (87).
Daraus ergeben sich die folgenden Karosserie-Abstützkräfte an den vier Radaufhängungssystem: U*FL = UNF – KBZVFL + UP*FL (88) U*FR = UNF – KBZVFR + UP*FR (89) U*RL = UNF (90) U*RR = UNF (91).
Aus den Gleichungen (88) bis (91) ist erkennbar, daß die Karosserie-Abstützkräfte U*_FL und U*_FR an den Vorderrädern abnehmen, während die Abstützkräfte U*_RL und U*_RR an den Hinterräder unverändert bleiben. Wenn die Vertikalkomponenten der Karosseriegeschwindigkeit ZV_FL und ZV_FR an den Vorderräder sich ändern, ändern sich die Karosserie-Stützkräfte U*_FL und U*_FR entsprechend, damit die Fahrzeugkarosserie in der Zielhöhe gehalten wird.
Eine andere Anwendung der Einzelsteuerung soll anschließend unter Bezugnahme auf 20, 21 und 22 beschrieben werden.
Die Radaufhängungsanordnung gemäß 20 und das Steuersystem gemäß 22 entsprechen im wesentlichen denjenigen der 1 und 2.
Ein wesentlicher Unterschied liegt darin, daß die Vertikalgeschwindigkeitsdaten dX_FL/dt und dX_FR/dt der ungefederten Massen der Vorderräder in Verzögerungseinrichtungen gespeichert werden und die gespeicherten Daten verwendet werden als Vertikalgeschwindigkeitsdaten dX_RL/dt und dX_RR/dt für die Hinterräder. Die Verzögerungseinrichtungen können die Verzögerungszeit entsprechend eines für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Signals V eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 50 variieren. Der Vorteil liegt in der Einsparung von zwei hinteren Hubsensoren. Im übrigen ist diese Art der Datenverarbeitung besonders wirksam bei der Geradeausfahrt. Die Verzögerungseinrichtung umfaßt ein programmgesteuertes Schieberegister in einem Speicher 44c des Mikroprozessors 44 der Steuerung 30.
Gemäß 20 unterscheidet sich die Aufhängungsanordnung von derjenigen der 1 dadurch, daß die beiden hinteren Hubsensoren 27RL und 27RR fehlen und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 das Geschwindigkeitssignal V an die Steuerung 30 abgibt. In dem Steuersystem gemäß 22 wird das Geschwindigkeitssignal V über einen A/D-Wandler 43 einer Eingangs/Ausgangs-Interface-Schaltung 44a zugeführt, und der Mikroprozessor 44 speichert die Vertikalgeschwindigkeitsdaten dX_FL/dt und dX_FR/dt der ungefederten Massen der Vorderräder 11FL und 11FR in dem Schieberegister des Speichers 44c zusammen mit der Verzögerungszeit τ (tau) und bewegt die zuvor gespeicherten Daten in das Schieberegister, nachdem die entsprechende Verzögerungszeit um die Prüfzeit Ts, beispielsweise 20 ms, verrin gert worden ist. Die gespeicherten Daten, deren entsprechende Verzögerungszeit zu Null geworden ist, werden verwendet zur Bestimmung der Kräfte UP_RL und UP_RR für die Hinterräder 11RL und 11RR.
Die Verzögerungszeit τ (tau) wird wie folgt ausgedrückt: τ = (L/V) – τs (92),in dieser Gleichung ist τ die Verzögerungszeit;

L: der Abstand der Achsen oder der Vorder- und Hinterräder auf einer Seite des Fahrzeugs;
V: die Fahrzeuggeschwindigkeit; und
τs: die Steuerverzögerung einschließlich der hydraulischen Verzögerung und der Rechnerverzögerung des Systems.

Nach dem Verschieben der gespeicherten Daten und der zugehörigen gespeicherten Verzögerungszeit τ in den Verschieberegisterbereich wird jede gespeicherte Verzögerungszeit τ aktualisiert nach Verminderung um die Prüfzeit Ts, die mit einem Korrekturfaktor Δτ korrigiert wird. Der Korrekturfaktor Δτ kann wie folgt ausgedrückt werden: Δτ = L/ΔV (93),in dieser Gleichung ist ΔV die Abweichung des laufenden Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit von dem letzten Maßwert Ts, der aus einem Fenster mit der Zahl 0 herausfällt.
Unter Verwendung eines derartigen Korrekturfaktors erfolgt die Korrektur derart, daß die Verkleinerung, um die die Verzögerungszeit τ variiert, mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert.
Das Flugdiagramm der 21 veranschaulicht einen Steuerungsablauf einer bevorzugten Anwendung des oben erwähnten Steuersystems. Die Steuerung 30 führt das Steuerungsprogramm gemäß 21 in regelmäßigen Intervallen Ts der Prüfzeit von 20 ms durch.
In einem ersten Schritt 130 nimmt die Steuerung 30 Informationen über den Hub S_FL und S_FR von den vorderen Hubsensoren 27FL und 27FR, über die vertikale Karosseriebeschleunigung ZG_FL und ZG_FR sowie ZG_RL und ZG_RR nicht nur von den vorderen Beschleunigungssensoren 28FL und 28FR, sondern auch von hinteren Beschleunigungssensoren 28RL und 28RR auf. Die Steuerung 30 nimmt im übrigen eine Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 auf.
In Schritt 132 bestimmt die Steuerung 30 die Vertikalgeschwindigkeit dX_FLdt und dX_FR/dt der ungefederten Massen der Vorderräder durch Ausrechnen der Gleichungen (24) und (25).
Gemäß Schritt 134 bestimmt die Steuerung 30 die erste und zweite Kraftkomponente Fs_FL & Fd_FL und Fs_FR & Fd_FR durch Ausrechnen der Gleichungen (28), (29), (32) und (33).
In Schritt 136 bestimmt die Steuerung die modifizierte kombinierte Kraft F*_FL und F*_FR für die Vorderräder und UP*_FL und UP*_FR für die Vorderräder durch Umkehren der zugehörigen kombinierten Kraft F*_FL und F*_FR.
In Schritt 138 bestimmt die Steuerung 30 die Verzögerungszeit τ entsprechend den jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V durch Ausrechnen der Gleichung (92).
In Schritt 140 bestimmt die Steuerung 30 den Korrekturfaktor Δτ durch Ausrechnen der Gleichung (93).
In Schritt 142 speichert die Steuerung 30 einen Satz von laufenden oder neuen Daten dX_FL/dt und dX_FR/dt und τ in einem Speicherplatz des Schieberegisterbereichs, nachdem die jeweilige Verzögerungszeit τ aller zuvor gespeicherten alten Datensätze in unterschiedlichen Speicherpositionen des Schieberegisters verringert und alle vorhergehenden Datensätze in den angrenzenden Speicherplatz des Schieberegisters verschoben worden sind.
In Schritt 144 sucht die Steuerung 30 einen der gespeicherten Datensätze, deren zugehörige Verzögerungszeit zu 0 geworden ist, aus dem Speicherplatz des Schieberegisters als (dX_FL/dt)alt und (dX_FR/dt)alt und löscht den Speicherplatz.
In Schritt 148 bestimmt die Steuerung 30 erste und zweite Kraftkomponenten Fs_RL & Fd_RL und Fs_RR & Fd_RR durch Ausrechnen der Gleichungen (30), (31), (34) und (35), nachdem dX_RL/dt und dX_RR/dt anstelle von (dX_FL/dt)alt und (dX_FR/dt)alt eingesetzt worden sind.
In Schritt 148 bestimmt die Steuerung 30 eine unmodifizierte kombinierte Kraft F_RL für das linke Hinterrad als die Summe Fs_RL und Fd_RL und eine unmodifizierte kombinierte Kraft F_RR für das rechte Hinterrad als Summe Fs_RR und Fd_RR und bestimmt die Kraft UP_RL und UP_RR durch Umkehrung von F_RL und F_RR.
In Schritt 150 bestimmt die Steuerung 30 unter Verwendung der in Schritt 136 und 148 erzielten Daten die Werte U*_FL und U*_RL durch Ausrechnen der Gleichungen (48) und (49) und bestimmt U_RL und U_RR durch Ausrechnen der folgenden Gleichungen: URL = UNR – KBZVRL + UPRL (94) URR = UNR – KBZVRR + UPRR (95).
In Schritt 152 bestimmt die Steuerung 30 die Drucksteuerwerte P_FL, P_FR, P_RL und P_RR der hydraulischen Betätigungsorgane 18FL, 18FR, 18RL und 18RR, so daß diese die Karosserie abstützenden Kräfte U*_FL, U*_FR, U*_RL und U*_RR bilden, und liefert die Steuerwerte über die Eingangs/Ausgangs-Interface-Schaltung 48a ab.
Diese Ausgangssignale gelangen über die zugehörigen D/A-Wandler 45 zu den zugehörigen Ventiltreiberschaltungen 46FL, 46FR, 46RL und 46RR der zugehörigen Druckregelventile 20FL, 20FR, 20RL und 20RR.
Die Ventiltreiberschaltungen 46FL, 46FR, 46RL und 46RR erzeugen Steuerwerte i_FL, i_FR,i_RL und i_RR entsprechend den Drucksteuerwerten P_FL, P_FR, P_RL und P_RR und stellen den elektrischen Strom ein, der durch die Spulen der Druckregelventile 20FL, 20FR, 20RL und 20RR hindurchgeht.

Claims

Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit Fahrzeugkarosserie (10), mit – einem Radträger (14), der ein Rad (11FL, 11FR, 11RL und 11RR) trägt; – einer Aufhängungsfeder (36) mit einer Federkonstante (K), die zwischen dem Radträger (14) und der Fahrzeugkarosserie (10) wirkt; – einem hydraulischen Betätigungsorgan (18), das entsprechend einem Steuersignal betätigbar ist und eine Stützkraft (U*) erzeugt. die zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und dem Radträger (14) wirkt: – einem Hubsensor (27), der ein erstes Sensorsignal (S) erzeugt, das repräsentativ ist für die Position des Radträgers (14) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie (10); – einem Vertikalbeschleunigungs-Sensor (28), der ein zweites Sensorsignal (ZG) erzeugt, das repräsentativ ist für die Vertikalkomponente der Beschleunigung, der die Fahrzegkarosserie (10) ausgesetzt ist; – einer Steuereinrichtung (30), die die ersten und zweiten Sensorsignale aufnimmt und ein Steuersignal entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) dX/dt berechnet aus der Beziehung dX/dt = dS/dt + ∫ZGdtin dieser Gleichung ist X die vertikale Auslenkung des Radträgers (14) aus einer vorgegebenen Bezugshöhe, die der Höhe der Radachse über der Straßenoberfläche entspricht. S das erste Sensorsignal, ZG das zweite Sensorsignal: – wobei die Steuerung (30) dX/dt über die Zeit integriert und die vertikale Auslenkung ermittelt als X = ∫(dX/dt)dt– welche Steuerung (30) eine erste Kraftkomponente (Fs) berechnet, die durch die Aufhängungsfeder (36) entsprechend Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, und eine zweite Kraftkomponente (Fd), die durch das hydraulische Betätigungsorgan (18) entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, welche erste und zweite Kraftkomponente ausgedrückt werden als Fs = KX Fd = C(dX/dt)dabei ist K die Federkonstante der Aufhängungsfeder (36) und C der Dämpfungskoeffizient des hydraulischen Betätigungsorgans (18); – welche Steuerung eine Kraft (F) berechnet, die auf die Fahrzeugkarosserie (10) einwirkt und ausgedrückt wird durch F = Fs + Fd – wobei die Steuerung (30) die berechnete Kraft (F) modifiziert zur Bildung einer modifizierten berechneten Kraft (F*) gemäß folgender Formel F* = αFdarin ist α ein Steuerungs-Verstärkungsfaktor; – wobei die Steuerung (30) den Steuerungs-Verstärkungsfaktor (α) erhöht, wenn Vibrationen der Fahrzeugkarosserie im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen, und senkt, wenn Schwingungen der Fahrzeugkarosserie im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschen. – wobei die Steuerung (30) eine Kraft (UP*) berechnet, die die modifizierte berechnete Kraft (F*) ausgleicht, welche Ausgleichskraft (UP*) ausgedrückt wird als UP* = –F*– welche Steuerung (30) die Abstützkraft (U*) der Karosserie berechnet, die notwendig ist zur Beherrschung von Oberflächenunregelmäßigkeiten, welche Karosserie-Abstützkraft (U*) ausgedrückt wird als U* = UN – KBZV + UP*darin ist UN die Kraft, die erforderlich ist zwischen dem Fahrzeugaufbau (19) und dem Radträger (14) zu wirken, damit die Fahrzeugkarosserie (19) in der Höhe der Zielhöhe bei statischen Verhältnissen gehalten wird; dabei ist K_B ein die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche berücksichtigender Rückprallkoeffizient ZV = ∫ZGdt;– welche Steuerung das Steuersignal entwickelt als Funktion der berechneten Fahrzeugkarosserie-Abstützkraft (U*).
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit Fahrzeugkarosserie (10), mit – einem Radträger (14), der ein Rad (11FL, 11FR, 11RL und 11RR) trägt; – einer Aufhängungsfeder (36) mit einer Federkonstante (K), die zwischen dem Radträger (14) und der Fahrzeugkarosserie (10) wirkt; – einem hydraulischen Betätigungsorgan (18), das entsprechend einem Steuersignal betätigbar ist und eine Stützkraft (U*) erzeugt die zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und dem Radträger (14) wirkt; – einem Hubsensor (27), der ein erstes Sensorsignal (S) erzeugt, das repräsentativ ist für die Position des Radträgers (14) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie (10); – einem Vertikalbeschleunigungs-Sensor (28), der ein zweites Sensorsignal (ZG) erzeugt, das repräsentativ ist für die Vertikalkomponente der Beschleunigung, der die Fahrzeugkarosserie (10) ausgesetzt ist; – einer Steuereinrichtung (30), die die ersten und zweiten Sensorsignale aufnimmt und ein Steuersignal entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) dX/dt berechnet aus der Beziehung dX/dt = dS/dt + ∫ZGdtin dieser Gleichung ist X die vertikale Auslenkung des Radträgers (14) aus einer vorgegebenen Bezugshöhe, die der Höhe der Radachse über der Straßenoberfläche entspricht. S das erste Sensorsignal, ZG das zweite Sensorsignal: – wobei die Steuerung (30) dX/dt über die Zeit integriert und die vertikale Auslenkung ermittelt als X = ∫(dX/dt)dt– welche Steuerung (30) eine erste Kraftkomponente (Fs) berechnet. die durch die Aufhängungsfeder (36) entsprechend Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, und eine zweite Kraftkomponente (Fd), die durch das hydraulische Betätigungsorgan (18) entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, welche erste und zweite Kraftkomponente ausgedrückt werden als Fs = KX Fd = C(dX/dt)dabei ist K die Federkonstante der Aufhängungsfeder (36) und C der Dämpfungskoeffizient des hydraulischen Betätigungsorgans (18); – welche Steuerung eine Kraft (F) berechnet, die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkt und ausgedrückt wird durch F = Fs + Fd– wobei die Steuerung (30) die berechnete Kraft (F) modifiziert zur Bildung einer modifizierten berechneten Kraft (F*) durch Ausfiltern von Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz (fc) mit Hilfe eines Tiefpaßfilters; – wobei die Steuerung (30) die Grenzfrequenz (fc) erhöht, wenn Schwingungen des Fahrzeugaufbaus im Bereich der Karosserieresonanz vorherrschen; und die Grenzfrequenz (fc) senkt, wenn Schwingungen der Karosserie im Bereich der Radträgerresonanz vorherrschen, – wobei die Steuerung (30) eine Kraft (UP*) berechnet. die die modifizierte berechnete Kraft (F*) ausgleicht, welche Ausgleichskraft (UP*) ausgedrückt wird als UP* = –F*– welche Steuerung (30) die Abstützkraft (U*) der Karosserie berechnet, die notwendig ist zur Beherrschung von Oberflächenunregelmäßigkeiten welche Karosserie-Abstützkraft (U*) ausgedrückt wird als U* = UN – KBZV + UP*darin ist UN die Kraft, die erforderlich ist zwischen dem Fahrzeugaufbau (19) und dem Radträger (14) zu wirken. damit die Fahrzeugkarosserie (19) in der Höhe der Zielhöhe bei statischen Verhältnissen gehalten wird; dabei ist K_B ein die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche berücksichtigender Rückprallkoeffizient ZV = ∫ZGdt;– welche Steuerung das Steuersignal entwickelt als Funktion der berechneten Fahrzeugkarosserie-Abstützkraft (U*).
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit Fahrzeugkarosserie (10), mit – einem Radträger (14), der ein Rad (11FL, 11FR, 11RL und 11RR) trägt; – einer Aufhängungsfeder (36) mit einer Federkonstante (K), die zwischen dem Radträger (14) und der Fahrzeugkarosserie (10) wirkt; – einem hydraulischen Betätigungsorgan (18), das entsprechend einem Steuersignal betätigbar ist und eine Stützkraft (U*) erzeugt, die zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und dem Radträger (14) wirkt; – einem Hubsensor (27), der ein erstes Sensorsignal (S) erzeugt, das repräsentativ ist für die Position des Radträgers (14) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie (10); – einem Vertikalbeschleunigungs-Sensor (28), der ein zweites Sensorsignal (ZG) erzeugt, das repräsentativ ist für die Vertikalkomponente der Beschleunigung, der die Fahrzeugkarosserie (10) ausgesetzt ist; – einer Steuereinrichtung (30), die die ersten und zweiten Sensorsignale aufnimmt und ein Steuersignal entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) dX/dt berechnet aus der Beziehung dX/dt = dS/dt + ∫ZGdtin dieser Gleichung ist X die vertikale Auslenkung des Radträgers (14) aus einer vorgegebenen Bezugshöhe, die der Höhe der Radachse über der Straßenoberfläche entspricht, S das erste Sensorsignal, ZG das zweite Sensorsignal: – wobei die Steuerung (30) dX/dt über die Zeit integriert und die vertikale Auslenkung ermittelt als X = ∫(dX/dt)dt– welche Steuerung (30) eine erste Kraftkomponente (Fs) berechnet, die durch die Aufhängungsfeder (36) entsprechend Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, und eine zweite Kraftkomponente (Fd), die durch das hydraulische Betätigungsorgan (18) entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, welche erste und zweite Kraftkomponente ausgedrückt werden als Fs = KX Fd = C(dX/dt)dabei ist K die Federkonstante der Aufhängungsfeder (36) und C der Dämpfungskoeffizient des hydraulischen Betätigungsorgans (18); – wobei die Steuerung (30) eine Kraft (F*) berechnet, die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkt und ausgedrückt wird durch F* = Fs + αFddarin ist α ein Verstärkungsfaktor, der unter 1 liegt; – wobei die Steuerung (30) den Verstärkungsfaktor (α) einstellt entsprechend dem Zustand der Schwingungen der Fahrzeugkarosserie; – wobei die Steuerung (30) eine Kraft (UP*) berechnet, die die modifizierte berechnete Kraft (F*) ausgleicht, welche Ausgleichskraft (UP*) ausgedrückt wird als UP* = –F*– welche Steuerung (30) die Abstützkraft (U*) der Karosserie berechnet, die notwendig ist zur Beherrschung von Oberflächenunregelmäßigkeiten, welche Karosserie-Abstützkraft (U*) ausgedrückt wird als U* = UN – KBZV + UP*darin ist UN die Kraft, die erforderlich ist zwischen dem Fahrzeugaufbau (19) und dem Radträger (14) zu wirken, damit die Fahrzeugkarosserie (19) in der Höhe der Zielhöhe bei statischen Verhältnissen gehalten wird; dabei ist K_B ein die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche berücksichtigender Rückprallkoeffizient ZV = ∫ZGdt;– welche Steuerung das Steuersignal entwickelt als Funktion der berechneten (U*).
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit Fahrzeugkarosserie (10), mit – einem Radträger (14), der ein Rad (11FL, 11FR, 11RL und 11RR) trägt; – einer Aufhängungsfeder (36) mit einer Federkonstante (K), die zwischen dem Radträger (14) und der Fahrzeugkarosserie (10) wirkt: – einem hydraulischen Betätigungsorgan (18), das entsprechend einem Steuersignal betätigbar ist und eine Stützkraft (U*) erzeugt. die zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und dem Radträger (14) wirkt; – einem Hubsensor (27), der ein erstes Sensorsignal (S) erzeugt, das repräsentativ ist für die Position des Radträgers (14) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie (10); – einem Vertikalbeschleunigungs-Sensor (28), der ein zweites Sensorsignal (ZG) erzeugt, das repräsentativ ist für die Vertikalkomponente der Beschleunigung, der die Fahrzeugkarosserie (10) ausgesetzt ist: – einer Steuereinrichtung (30), die die ersten und zweiten Sensorsignale aufnimmt und ein Steuersignal entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) dX/dt berechnet aus der Beziehung dX/dt = dS/dt + ∫ZGdtin dieser Gleichung ist X die vertikale Auslenkung des Radträgers (14) aus einer vorgegebenen Bezugshöhe, die der Höhe der Radachse über der Straßenoberfläche entspricht, S das erste Sensorsignal, ZG das zweite Sensorsignal: – wobei die Steuerung (30) dX/dt über die Zeit integriert und die vertikale Auslenkung ermittelt als X = ∫(dX/dt)dt– welche Steuerung (30) eine erste Kraftkomponente (Fs) berechnet, die durch die Aufhängungsfeder (36) entsprechend Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, und eine zweite Kraftkomponente (Fd), die durch das hydraulische Betätigungsorgan (18) entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, welche erste und zweite Kraftkomponente ausgedrückt werden als Fs = KX Fd = C(dX/dt)dabei ist K die Federkonstante der Aufhängungsfeder (36) und C der Dämpfungskoeffizient des hydraulischen Betätigungsorgans (18); – wobei die Steuerung (30) die erste Kraftkomponente (Fs) so modifiziert, daß eine modifizierte erste Kraftkomponente (fc(Fs)) entsteht durch Ausfiltern von Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz (fc), – wobei die Steuerung (30) die Grenzfrequenz (fc) entsprechend dem Zustand der Vibrationen der Fahrzeugkarosserie einstellt; – welche Steuerung (30) eine Kraft (F*) berechnet als Summe der modifizierten ersten Kraftkomponente (fc(Fs)) und der zweiten Kraftkomponente (Fd), welche Kraft (F*) auf die Fahrzeugkarosserie einwirkt und ausgedrückt wird durch F* = fc(Fs) + Fd– wobei die Steuerung (30) eine Kraft (UP*) berechnet, die die modifizierte berechnete Kraft (F*) ausgleicht, welche Ausgleichskraft (UP*) ausgedrückt wird als UP* = –F*– welche Steuerung (30) die Abstützkraft (U*) der Karosserie berechnet, die notwendig ist zur Beherrschung von Oberflächenunregelmäßigkeiten, welche Karosserie-Abstützkraft (U*) ausgedrückt wird als U* = UN – KBZV + UP*dann ist UN die Kraft, die erforderlich ist zwischen dem Fahrzeugaufbau (19) und dem Radträger (14) zu wirken, damit die Fahrzeugkarosserie (19) in der Höhe der Zielhöhe bei statischen Verhältnissen gehalten wird; dabei ist K_B ein die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche berücksichtigender Rückprallkoeffizient ZV = ∫ZGdt;– welche Steuerung das Steuersignal entwickelt als Funktion der berechneten Fahrzeugkarosserie-Abstützkraft (U*).
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit Fahrzeugkarosserie (10), mit – einem Radträger (14), der ein Rad (11FL, 11FR, 11RL und 11RR) trägt; – einer Aufhängungsfeder (36) mit einer Federkonstante (K); die zwischen dem Radträger (14) und der Fahrzeugkarosserie (10) wirkt; – einem hydraulischen Betätigungsorgan (18), das entsprechend einem Steuersignal betätigbar ist und eine Stützkraft (U*) erzeugt, die zwischen der Fahrzeugkarosserie (10) und dem Radträger (14) wirkt; – einem Hubsensor (27), der ein erstes Sensorsignal (S) erzeugt, das repräsentativ ist für die Position des Radträgers (14) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie (10); – einem Vertikalbeschleunigungs-Sensor (28), der ein zweites Sensorsignal (ZG) erzeugt, das repräsentativ ist für die Vertikalkomponente der Beschleunigung, der die Fahrzeugkarosserie (10) ausgesetzt ist; – einer Steuereinrichtung (30), die die ersten und zweiten Sensorsignale aufnimmt und ein Steuersignal entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) dX/dt berechnet aus der Beziehung dX/dt = dS/dt + ∫ZGdtin dieser Gleichung ist X die vertikale Auslenkung des Radträgers (14) aus einer vorgegebenen Bezugshöhe, die der Höhe der Radachse über der Straßenoberfläche entspricht, S das erste Sensorsignal, ZG das zweite Sensorsignal: – wobei die Steuerung (30) dX/dt über die Zeit integriert und die vertikale Auslenkung ermittelt als X = ∫(dX/dt)dt– welche Steuerung (30) eine erste Kraftkomponente (Fs) berechnet, die durch die Aufhängungsfeder (36) entsprechend Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, und eine zweite Kraftkomponente (Fd), die durch das hydraulische Betätigungsorgan (18) entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt wird, welche erste und zweite Kraftkomponente ausgedrückt werden als Fs = KX Fd = C(dX/dt)dabei ist K die Federkonstante der Aufhängungsfeder (36) und C der Dämpfungskoeffizient des hydraulischen Betätigungsorgans (18); – wobei die Steuerung (30) die erste Kraftkomponente (Fs) so modifiziert, daß eine modifizierte erste Kraftkomponente (fc(Fs)) entsteht durch Ausfiltern von Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz (fc), – wobei die Steuerung (30) die Grenzfrequenz (fc) entsprechend dem Zustand der Vibrationen der Fahrzeugkarosserie einstellt: – wobei die Steuerung (30) eine Kraft (F*) berechnet, die auf die Fahrzeugkarosserie einwirkt und ausgedrückt wird durch F* = fc(Fs) + αFddarin ist α ein Verstärkungsfaktor, der unter 1 liegt; – wobei die Steuerung (30) den Verstärkungsfaktor (α) einstellt entsprechend dem Zustand der Schwingungen der Fahrzeugkarosserie; – wobei die Steuerung (30) eine Kraft (UP*) berechnet, die die modifizierte berechnete Kraft (F*) ausgleicht, welche Ausgleichskraft (UP*) ausgedrückt wird als UP* = –F*– welche Steuerung (30) die Abstützkraft (U*) der Karosserie berechnet, die notwendig ist zur Beherrschung von Oberflächenunregelmäßigkeiten, welche Karosserie-Abstützkraft (U*) ausgedrückt wird als U* = UN – KBZV + UP*darin ist UN die Kraft, die erforderlich ist zwischen dem Fahrzeugaufbau (19) und dem Radträger (14) zu wirken, damit die Fahrzeugkarosserie (19) in der Höhe der Zielhöhe bei statischen Verhältnissen gehalten wird; dabei ist K_B ein die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche berücksichtigender Rückprallkoeffizient ZV = ∫ZGdt;– welche Steuerung das Steuersignal entwickelt als Funktion der berechneten Fahrzeugkarosserie-Abstützkraft (U*).
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Radträgern (14), eine Anzahl von Aufhängungsfedern (36), eine Anzahl von Betätigungsorganen (18) und eine Anzahl von Hubsensoren (27) und Vertikal-Beschleunigungssensoren (28) in Verbindung mit den Radträgern (14) vorgesehen ist, daß die Radträger die vorderen und hinteren Räder auf beiden Seiten der Karosserie tragen und daß die Steuerung (30) Signale von allen Hub- und Beschleunigungssensoren aufnimmt und damit die relativen Bewegungen der einzelnen Radträger abtastet.
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Radträgern (14) für die Vorder- und Hinterräder auf derselben Seite der Fahrzeugkarosserie (10), eine Anzahl von Aufhängungsfedern (36), eine Anzahl von Betätigungsorganen und eine Anzahl von Hubsensoren und Vertikal-Beschleunigungssensoren (27,28) in Verbindung mit den Radträgern für die Vorder- und Hinterräder vorgesehen ist, und daß jeweils ein Hubsensor (27) nur dem Radträger des jeweiligen Vorderrades zugeordnet ist.
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) ein Schieberegister mit der Funktion einer Verzögerungseinrichtung aufweist.
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung neue Daten und die zugehörige Verzögerungszeit in einem Speicherplatz in dem Schieberegister nach dem Aktualisieren der zuvor gespeicherten Verzögerungszeit und der zuvor gespeicherten Daten einspeichert und die zuvor gespeicherten Daten und die zugehörige aktualisierte Verzögerungszeit in den nächsten Speicherplatz weiterschiebt.
Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) die gespeicherten Daten in dem Schieberegisterbereich verwendet, nachdem die zugehörige Verzögerungszeit zu 0 geworden ist, und damit das Betätigungsorgan (18) für das jeweilige Hinterrad steuert.