DE19811350C2

DE19811350C2 - Reifen-Kontaktlast-Steuersystem

Info

Publication number: DE19811350C2
Application number: DE19811350A
Authority: DE
Inventors: Masaki Izawa; Yasuo Shimizu; Kei Oshida; Hideaki Shibue
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: US6208920B1; DE19811350A1

Abstract

Ein aktives Stellglied (5) ist zwischen der ungefederten Masse (1) und der gefederten Masse (4) eines Fahrzeugs angeordnet, und eine Steuer/Regel-Einrichtung (18) fährt wahlweise das Stellglied (5) mit einer vorbestimmten Beschleunigung kurzzeitig aus und ein, um dem Rad (1) wahlweise eine zusätzliche Kontaktlast zu verleihen, unter Nutzung der Trägheitskraft der ungefederten Masse (1) oder/und der gefederten Masse (4) des Fahrzeugs. Somit kann die Reifenkontaktlast jedes Rads (1) willkürlich und unabhängig von den anderen Rädern (1) erhöht werden, so daß die an jedem Rad verfügbare Griffkraft durch geeignetes Betätigen des entsprechenden Stellglieds (5) nach Bedarf erhöht werden kann. Daher kann die Bremsleistung und die Beschleunigungsleistung für jeden gegebenen Straßenzustand verbessert werden. DOLLAR A Auch wenn die Reibkoeffizienten für die rechten und linken Räder voneinander unterschiedlich sind, kann durch geeignetes Anlegen einer zusätzlichen Kontaktlast an das auf dem glatteren Teil der Straßenoberfläche fahrende Rad (1) die Stabilität des Fahrzeugs wesentlich verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reifen-Kontaktlast-Steuer/Regel-System sowie ein Verfahren zum Erhöhen der Radkontaktlast auf der Straßenoberfläche durch Betätigung eines Stellglieds, das zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse des Fahrzeugs angeordnet ist, mit einer bestimmten Beschleunigung.

Die Griffkraft F eines Reifens läßt sich ausdrücken als Produkt des Reibkoef fizienten µ zwischen Reifen und Straßenoberfläche und der vertikalen Kon taktlast W, die auf die Reifenkontaktoberfläche wirkt (F = µW). Anders ge sagt, ist bei einem gegebenen Straßenzustand die Griffkraft, die für die Fahreigenschaften, z. B. Spurhaltung und Bremsverhalten, des Fahrzeugs eine wichtige Rolle spielt, proportional zur Höhe der Reifenkontaktlast.

Bei einem bekannten aktiven Radaufhängungssystem ist ein lineares Stell glied, das axial ausgefahren und eingefahren werden kann, zwischen der Fahrzeugkarosserie und jedem Rad derart angebracht, daß die Fahrzeuglast entsprechend einem vorbestimmten Steuermodus als Reifenkontaktlast auf die vier Räder verteilt werden kann. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 4 625 993 vom 2. September 1986 (Williams et al.) ein aktives Rad aufhängungssystem, welches den Hub des an jedem Rad vorgesehenen hydraulischen Stellglieds derart steuert, daß die Lage der Fahrzeugkarosserie bei fahrendem Fahrzeug in geeigneter Weise gesteuert werden kann.

Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, folgen die Reifen der unregelmäßigen Kontur der Straßenoberfläche, so daß der Schwerpunkt der gefederten Mas se auf eine relativ fixierten Höhe gesteuert werden kann oder dort bleiben kann. Wenn das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert, wird die Lastver teilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse geeignet geändert, so daß die Nickbewegung des Fahrzeugs beeinflußt werden kann. Wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, wird die Lastverteilung zwischen den linken und rechten Rädern derart geändert, daß die Rollbewegung des Fahrzeugs beein flußt werden kann.

Bei diesem herkömmlichen aktiven Radaufhängungssystem wird das Ge wicht der Fahrzeugkarosserie einfach zwischen den verschiedenen Rädern verteilt, und die Summe der Kontaktlasten der vier Räder ist im wesentlichen konstant. Daher ist dieses aktive Radaufhängungssystem nicht in der Lage, die Gesamttraktion oder Bremswirkung des Fahrzeugs zu erhöhen.

Aus der DE 41 40 270 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung in dynamischen Fahrsituationen bekannt, in denen ein Fahrzeug durch Straßenunebenheiten in Schwingungen versetzt wird. Im Verlauf aufeinanderfolgender Schwingungsphasen wird ein Dämpfungssy stem eines Radaufhängungssystems zwischen unterschiedlichen Dämpfer kennlinien umgeschaltet, die unterschiedlichen Härten des Dämpfungssy stems entsprechen.

Auf diese Weise kann die mittlere Kontaktlast eines Rades erhöht werden, wenn die Frequenz der Anregung durch die Straßenunebenheiten in einem geeigneten Bereich liegt. Bei sehr niedrigen oder sehr hohen Anregungsfre quenzen ist das System jedoch nicht in der Lage, die Kontaktlast eines Ra des zu erhöhen.

Auch der Artikel "PKW-ABV-Bremssysteme mit weiteren integrierten Funk tionen", Automobil-Industrie 5/89, Seite 659 ff. spricht das Problem der Rad-Kontaktlastschwankungen bei harmonischen Vertikalanregungen des Fahrzeugs an, wie sie beispielsweise durch Straßenunebenheiten hervor gerufen werden können. Anhand von Beispielen wird erläutert, daß im Falle ungünstiger Anregungsfrequenzen relative Radlastschwankungen von bis zu ca. 40% auftreten können, was zum Blockieren eines abzubremsendes Rads allein durch Vertikalschwingungen führen kann, nämlich in Schwin gungsphasen, in denen das Rad stark entlastet ist.

Als Lösung dieses Problems wird in dem Artikel vorgeschlagen, "einen Infor mationsverbund zwischen Brems- und Feder/Dämpfer-System herzustellen". Dies erfolgt durch elektronische Vernetzung eines Bremssystem-Reglerteils mit einem Dämpfer- und Höhenverstellungs-Reglerteil, welches insbesondere die Regelung von Dämpfereigenschaften sowie eine Änderung der Reifen kontaktlastverteilung erlaubt, die Gesamt-Reifenkontaktlast des Fahrzeugs jedoch nicht zu erhöhen vermag.

Aus der DE 40 17 222 A1 sind ein Verfahren und ein System zur Steuerung aktiver Radaufhängungen bekannt. Die Radaufhängungen sind höhenver stellbar und werden bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs derart betätigt, daß die Reifenkontaktlast eines Vorderrads erhöht wird, wohingegen die Reif kontaktlast des anderen Vorderrads erniedrigt wird, und daß gleichzeitig die Reifenkontaktlast des dem letztgenannten Vorderrad diagonal gegenüber liegenden Hinterrads erhöht wird, wohingegen die Reifenkontaktlast des anderen Hinterrads erniedrigt wird. Das Lenkverhalten des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt kann hierdurch in der gewünschten Weise eingestellt werden.

Die DE 40 17 222 A1 befaßt sich jedoch nicht mit anderen dynamischen Fahrsituationen, beispielsweise Bremssituationen. Außerdem wird auch bei diesem Verfahren und System im wesentlichen das Gewicht des Fahrzeugs zwischen den verschiedenen Rädern verteilt, die Summe der Reifenkontakt lasten bleibt hierbei im wesentlichen konstant. Daher ist auch dieses System nicht in der Lage, die gesamte Traktion und Bremswirkung des Fahrzeugs zu erhöhen.

Bekanntermaßen läßt sich die maximale Griffkraft erzielen, wenn das Schlupfverhältnis des Rads bei einem bestimmten Wert liegt. Das Schlupf verhältnis ist hier ein Verhältnis der Differenz zwischen der Umfangsge schwindigkeit des Reifens und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu der Fahr zeuggeschwindigkeit. Das ABS (Antiblockierbremssystem) beruht auf die sem Konzept und ist bei Kraftfahrzeugen weit verbreitet. Jedoch ist das ABS-System nicht in der Lage, die Griffkraft des Reifens zu beeinflussen und löst typischerweise die Bremse intermittierend, um übermäßigen Schlupf zu vermeiden. Anders gesagt ist die Fähigkeit des ABS-Systems, den Brems weg des Fahrzeugs zu reduzieren, durch die vorhandene Kontaktlast be schränkt. Es besteht daher der Wunsch, im Hinblick auf weitere Minderung des Bremswegs die Kontaktlast selbst zu erhöhen.

Die Straßengriffkraft eines Reifens ist auch bei Beschleunigung des Fahr zeugs wichtig. Wenn ein Fahrzeug bei einem gegebenen Straßenzustand übermäßig beschleunigt wird, beginnen die Reifen zu durchzudrehen. Hier durch kann die gewünschte Beschleunigung nicht erreicht werden, und ferner kann die Seitenstabilität des Fahrzeugs verloren gehen.

Im Hinblick auf dieses Problem wurde vorgeschlagen, die Traktionskraft jedes Antriebsrads derart zu steuern bzw. zu regeln, daß das Schlupfverhält nis des Rads innerhalb einer Grenze gehalten werden kann und die lastab hängig maximale Traktion jederzeit zur Verfügung steht.

Der Reibkoeffizient der Straßenoberfläche für die Reifen kann ungleichmäßig sein, und die rechten und linken Räder können auf jeweiligen Straßenober flächen mit unterschiedlichen Reibkoeffizienten µ fahren. Dies nennt man eine Split-µ-Straßenoberfläche. Wenn ein Fahrzeug, das auf einer solchen Straßenoberfläche fährt, gebremst wird, besteht die Neigung, daß das Fahr zeug vom Geradeauskurs abweicht, oder es kann sogar ins Schleudern geraten. Um dies zu verhindern, steuert das ABS-System normalerweise die Bremskraft jedes Rads derart, daß die Bremskraft keines der Räder jene des Rads überschreitet, das den kleinsten Reibkoeffizienten zeigt (siehe japa nische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2-220958 A). Dies dient zum Beibe halten der Querstabilität des Fahrzeugs, erhöht jedoch den Bremsweg des Fahrzeugs. Das gleiche Problem entsteht, wenn man versucht, ein Fahrzeug zu beschleunigen, das auf einer Split-µ-Straßenoberfläche fährt.

Die Erfindung folgt demgegenüber einem anderen Ansatz: Wenn ein zwischen einem Rad und der Fahrzeugkarosserie angeordnetes lineares Stellglied mit einer bestimmten Beschleunigung eingefahren oder ausgefahren wird, stützt sich die ungefederte Masse des Rads an der größe ren gefederten Masse des Fahrzeugrumpfs ab und es wird gegenüber der Fahrbahn eine entsprechende Trägheitskraft erzeugt. Die Reaktion einer solchen Trägheitskraft erhöht die Kontaktlast des Rads bzw. die Griffkraft des Reifens. Wenn man daher dieses Konzept bei einem Traktionsregelsy stem anwendet, besteht die Möglichkeit, die Stärke der verfügbaren Traktion zu erhöhen. Insbesondere läßt sich ein optimales Ergebnis erzielen, wenn die Kontaktlast des Rads, das einem kleinsten Reibkoeffizienten unterliegt, er höht wird. Das gleiche Prinzip läßt sich bei der Traktionsregelung oder Bremskraftregelung des Fahrzeugs anwenden, das auf einer Split-p-Straßen oberfläche fährt.

Im Hinblick auf die Probleme des Standes der Technik ist es Hauptziel der Erfindung, ein Fahrzeugreifen-Kontaktlast-Steuer/Regel-System und -Verfahren anzugeben, welches die Reifen-Kontaktlast jedes Rads selektiv erhöhen kann.

Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, ein Reifenkontaktlast-Steuer/Regel- System und -Verfahren anzugeben, welches die Griffkraft jedes Rads bei einem gegebenen Straßenzustand erhöhen kann.

Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, ein Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-Sy stem und -Verfahren anzugeben, welches die Traktion oder die Bremskraft jedes Rads bei einem gegebenen Straßenzustand erhöhen kann.

Ein viertes Ziel der Erfindung ist es, ein Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-Sy stem und -Verfahren anzugeben, welches die Fahreigenschaften, z. B. Spur haltung und Bremsverhalten eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt verbessern kann.

Ein fünftes Ziel der Erfindung ist es, ein Reifenkontaktlast-Steuer/Regel- System und -Verfahren anzugeben, welches eine stabile Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs auf einer Split-µ-Straßenoberfläche gestat ten kann.

Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch ein Verfahren nach dem Patent anspruch 1 bzw. ein System nach Patentanspruch 3 erreicht.

Das ausgefahrene Stellglied kann dann eingefahren werden, wenn die Rei fenkontaktlast unkritisch ist. Bevorzugt ist ein Stellglied für jedes einer Mehrzahl von Rädern vorgesehen, und die Steuer/Regel-Vorrichtung dient zum Ausfahren zumindest eines der Stellglieder mit einer vorbestimmten Be schleunigung ohne Einfahren eines der verbleibenden Stellglieder.

Somit kann die Reifenkontaktlast jedes Rads unabhängig von den anderen Rädern erhöht werden, so daß die für jedes Rad verfügbare Griffkraft nach Bedarf erhöht werden kann, indem das entsprechende Stellglied geeignet betätigt wird. Die Erhöhung der Reifenkontaktlast kann zu einer Erhöhung des Reifenkontaktdrucks führen.

Dies läßt sich besonders vorteilhaft verwenden, um die Bremseigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern oder um den Bremsweg oder den Weg, den das Fahrzeug vor einem Stopp zu durchfahren hat, zu reduzieren. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, die Bremskraft bei einem gegebenen Stra ßenzustand zu erhöhen.

Typischerweise läßt sich ein optimales Ergebnis erzielen, indem man die Kontaktlast der Hinterräder erhöht, um den Bremsweg zu reduzieren, wobei jedoch die Kontaktlast aller Räder des Fahrzeugs erhöht werden kann, wenn eine Bremswirkung mit vorbestimmter Intensität erfaßt wird. Das gleiche Prinzip führt beim Fall der Beschleunigung des Fahrzeugs zu einer verbes serten Rate, ohne daß die Reifen schlupfen. Dies läßt sich wirkungsvoll erzielen, indem man die Kontaktlast der Antriebsräder erhöht und hierdurch die verfügbare Traktionskraft für den gegebenen Straßenzustand erhöht.

Auf einer Split-µ-Straßenoberfläche läßt sich eine optimale Bremsung und optimale Beschleunigung erzielen, indem man die Kontaktlast des Rads erhöht, das sich auf einem relativ glatten Teil der Straßenoberfläche befin det. Hierdurch läßt sich die Bremskraft oder die Traktionskraft noch gleich mäßiger zwischen den rechten und linken Rädern verteilen, wobei sich nicht nur die Gesamtbremskraft oder die Traktionskraft erhöhen läßt, sondern auch die Stabilität des Fahrzeugs signifikant verbessert werden kann.

Es versteht sich, daß das Ausfahren des Stellglieds mit vorbestimmter Be schleunigung wegen des begrenzten maximal möglichen Hubs der gefeder ten Masse relativ zur ungefederten Masse nur während eines begrenzten Zeitraums erfolgen kann. Die Länge dieses Zeitraums nimmt selbstverständ lich mit zunehmender vorbestimmter Beschleunigung ab und kann - wie weiter unten im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert werden wird - beispielsweise nur einige Zehntel Sekunden betragen. Die Bedeutung von derartigen kurzzeitigen Eingriffen in das Fahrwerkmanage ment ist insbesondere bei modernen dynamischen Systemen zur Sicherstel lung der Fahrstabilität deutlich geworden, beispielsweise bei dem in jüngster Zeit in immer mehr Fahrzeugmodelle eingebauten elektronischen Stabilitäts programm (ESP).

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführung des Fahrzeugreifenkontaktlast-Steuer/Regel-Systems;

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm der Steuereinheit des in Fig. 1 darge stellten Systems;

Fig. 3 zeigt im Diagramm ein mechanisches Modell des in Fig. 1 gezeigten Systems;

Fig. 4 zeigt eine Reifenkontaktlastverteilung bei Bremsung in einer Kurve;

Fig. 5 zeigt ein mechanisches Modell eines Radaufhängungssystems, welches das in Fig. 1 gezeigte System enthält;

Fig. 6 zeigt schematisch die verschiedenen Dimensionen des Fähr zeugs im Hinblick auf den Schwerpunkt des Fahrzeugrumpfs;

Fig. 7 zeigt im dreidimensionalen Schema die Definition der Rich tungen oder der Sinne der Kräfte und Bewegungen im Hinblick auf einen Fahrzeugrumpf;

Fig. 8 zeigt schematisch eine zweite Ausführung des Reifenkontakt last-Steuer/Regel-Systems;

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm der Steuereinheit des in Fig. 8 darge stellten Systems;

Fig. 10 zeigt eine Reifenkontaktlast-Verteilung während Bremsung;

Fig. 11 zeigt schematisch eine dritte Ausführung des Reifenkontaktlast- Steuer/Regel-Systems;

Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm der Steuereinheit des in Fig. 9 gezeigten Systems;

Fig. 13 zeigt eine Reifenkontaktlast-Verteilung der Bremsung auf einer Split-µ-Straßenoberfläche;

Fig. 14 zeigt schematisch eine vierte Ausführung des Reifenkon taktlast-Steuer/Regel-Systems;

Fig. 15a zeigt eine Reifenkontaktlast-Verteilung eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb bei Beschleunigung ohne aktive Kontakt last-Steuerung/Regelung;

Fig. 15b zeigt die Verhältnisse ähnlich Fig. 15a bei aktiver Kontakt last-Steuerung/Regelung;

Fig. 16a zeigt die Reifenkontaktlast-Verteilung eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb bei Beschleunigung mit aktiver Kontaktlast- Steuerung/Regelung;

Fig. 16b zeigt eine Reifenkontaktlast-Verteilung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb bei Beschleunigung mit aktiver Kontaktlast- Steuerung/Regelung;

Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm der Steuereinheit des in Fig. 14 gezeigten Systems; und

Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm der Routine zum Berechnen der zusätzlichen Reifenkontaktlast im Flußdiagramm von Fig. 17.

Fig. 1 zeigt schematisch ein wesentliches Teil eines aktiven Radaufhän gungssystems zur Anwendung der Erfindung. Ein Fahrzeugrad 1 wird von einem oberen und einem unteren Lenkerarm 2 und 3 gehalten, so daß es in bezug auf einen Fahrzeugrumpf 4 vertikal beweglich ist. Ein lineares Stellglied 5, hier in Form eines Hydraulikzylinders, ist zwischen dem unteren Lenkerarm 3 und dem Fahrzeugrumpf 4 angeschlossen. Das lineare Stellglied 5 enthält einen Kolben 6, der in einem Zylinder unter Bildung einer oberen Ölkammer 7 und einer unteren Ölkammer 8 aufge nommen ist. An einer Kolbenstange 11 wird eine Schubkraft erzeugt durch Steuern der Hydraulikdrücke, die von einer Ölpumpe 9 variabler Verdrängung zu diesen Ölkammern 7 und 8 über ein Servoventil 10 über tragen wird. Hierdurch kann der relative Abstand zwischen der Mitte (Achse) des Rads 11 und dem Fahrzeugrumpf 4 nach Wunsch willkürlich gesteuert wird.

Das von der Pumpe 9 abgegebene Öl wird zunächst in einem Akkumula tor 12 gespeichert, um Pulsieren des Öllast auszugleichen und um wäh rend eines Übergangsprozesses einen Ölflußmangel zu vermeiden. Der Druck wird dann zu jedem der Räder 1 über ein entsprechendes Servo ventil 10 geleitet. Dieser Ölkreislauf enthält ferner ein Entlastungsventil 13, einen Ölfilter 14, ein Rückschlagventil 15, ein Öllastregelventil 16 sowie einen Ölkühler 17, wobei diese Komponenten jedoch konventionell sind und daher hier im näheren Detail nicht beschrieben werden.

Das Servoventil 10 steuert die Höhe und die Richtung des an das hydrau lische Stellglied 5 angelegten Hydraulikdrucks kontinuierlich entsprechend einem Steuersignal, welches von einer elektronischen Steuer/Regel-Ein heit (ECU) 18 zu einem Solenoid 10a des Servoventils 10 über einen Servoventiltreiber 19 zugeführt wird. Die ECU 18 erzeugt ein Steuersi gnal durch Bearbeitung von Ausgangssignalen von einem Lastsensor 20, der zwischen dem Fahrzeugrumpf 4 und der Kolbenstange 11 angeordnet ist, von einem Hubsensor 21, der zwischen dem Fahrzeugrumpf 4 und dem unteren Lenkerarm 3 angeordnet ist, einen gefederte Masse-Be schleunigungssensor 22 zum Erfassen der vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugrumpfs 4, sowie von einem ungefederte Masse-Beschleunigungs sensor 23 zum Erfassen der Vertikalbeschleunigung jedes Rads 1 ent sprechend einem in Fig. 2 dargestellten Steueralgorithmus.

Die Steuer/Regel-Einrichtung 18 empfängt ein Ausgangssignal von einem Querbeschleunigungssensor 27, der an dem Fahrzeugrumpf 4 angebracht ist. Das Ausgangssignal von dem Beschleunigungssensor 27 wird einer Drehbewegungs-Erfassungseinheit 28 zugeführt, die das Signal von dem Querbeschleunigungssensor 27 dahingehend analysiert, ob irgendein signifikantes Kurvenfahrmanöver stattgefunden hat, unter Berücksichti gung des allgemeinen Zustands des Fahrzeugs.

Der Steuerablauf der ECU 18 wird nun im folgenden anhand von Fig. 2 beschrieben.

Zunächst wird das Ausgangssignal von dem Querbeschleunigungssensor 27 der Drehbewegungs-Erfassungseinheit 28 zugeführt (Schritt 1), und es wird bestimmt, ob ein Kurvenfahrmanöver erfaßt wurde, welches einen vorbestimmten Querbeschleunigungspegel ergibt oder diesen über schreitet (Schritt 2). Falls nicht, kehrt das Programm zur Hauptroutine zurück, und das Stellglied 5 wird nicht aktiv betätigt. Wenn ein signifi kantes Kurvenfahrmanöver erfaßt wurde, dann wird eine vorläufige Soll- Last nach Maßgabe der Ausgangssignale von den gefederte Masse-Be schleunigungssensor 22 und dem ungefederte Masse-Beschleunigungs sensor 23 berechnet, die einer Soll-Lastberechnungseinheit 24 zugeführt werden (Schritt 3). Ein Abweichen dieses Werts von der tatsächlichen Last oder des Ausgangssignals von dem Lastsensor 20 wird berechnet (Schritt 4) und wird bearbeitet durch eine Stabilisierungs-Berechnungsein heit 25, die beispielsweise eine Integrationseinheit aufweisen kann. Das Befehlssignal, das von der Stabilisierungs-Berechnungseinheit 25 dem Servoventiltreiber 19 zugeführt wird, wird in einer Hubbegrenzungs-Be rechnungseinheit 26 korrigiert, indem das Ausgangssignal vom Hubs sensor 21 berücksichtigt wird, so daß der Hub des Stellglieds 5 den maximal möglichen Hub nicht überschreitet (Schritt 5). Dann wird das Servoventil 10 durch das korrigierte Befehlssignal angesteuert, um hier durch das Stellglied 5 derart geeignet zu betätigen, daß die tatsächliche Last mit der Soll-Last übereinstimmt. Somit wird eine vertikale Beschleu nigung entweder in der gefederten Masse oder in der ungefederten Masse erzeugt, um die Radkontaktlast zu erhöhen (Schritt 6).

Das Arbeitsprinzip wird im folgenden anhand von Fig. 3 beschrieben, wobei folgende Zeichen verwendet werden:
M₂: gefederte Masse
M₁: ungefederte Masse
Z₂: Position der gefederten Masse
Z₁: Position der ungefederten Masse
Kt: Federkonstante des Reifens
Fz: Schubkraft des Stellglieds

Angenommen sei, daß die Abwärtsrichtung einer positiven Richtung entspricht. Dann sind die Bewegungsgleichungen für die gefederte Masse M₂ und die ungefederte Masse M₁ wie folgt:

M₂ . (d²Z₂/dt²) = -Fz

M₁ . (d²Z₁/dt²) + Kt . Z₁ = Fz

Daher erhält man den Reifenkontaktlast W gemäß folgender Gleichung.

W = -Kt . Z₁ = -Fz + M₁ . (d²Z₁/dt²) = M₂ . (d²Z₂/dt²) + M₁ . (dZ₁/dt²)

Anders gesagt, erhält man die Reifenkontaktlast W als Summe der Träg heitskräfte der gefederten Masse und der ungefederten Masse. Daher kann die Reifenkontaktlast W beeinflußt werden durch Steuerung der Beschleunigung des Ausfahrens und Einfahrens des Stellglieds, um hier durch die Trägheitskraft zumindest einer der gefederten ungefederten Massen zu ändern. Insbesondere ist es durch Steuerung des einzelnen Stellglieds 5 für jedes der Räder möglich, die Kontaktlast W jedes Reifens mit einer gewünschten Zeitgebung zu erhöhen. Wenn beispielsweise der Federweg der Aufhängung 200 mm beträgt und das Stellglied 5 eine Schubkraft einer Tonne oder einer Beschleunigung von angenähert 1 G erzeugen kann, beträgt die maximale Zeitdauer dieser Trägheitskraft angenähert 0,2 Sekunden.

Fig. 4 zeigt schematisch die Verteilung der Reifenkontaktlast (Griffkraft) eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt. Die statische Kontaktlast ist mit durch gehenden Kreisen dargestellt, und die dynamische Kontaktlast oder die durch den Hub des Stellglieds 5 erzeugte Kontaktlast ist mit der Strich- Doppelpunkt-Linie dargestellt. Wenn ein Fahrzeug mit übermäßiger Ge schwindigkeit eine Kurve fährt, besteht die Neigung, daß die Seitenfüh rungskraft der Hinterräder vor jenen der Vorderräder gesättigt ist, und dies führt zu einer erhöhten Tendenz, daß das Fahrzeug schleudert. Diese läßt sich wirkungsvoll hinausschieben, indem man die Kontaktlast der Hinterräder erhöht, wie in Fig. 4 gezeigt. Dies erhöht die Griffkraft der Reifen der Hinterräder, wodurch man neutrale Kurvenfahreigenschaften wiedergewinnt.

Dem Ziel, den Energieverbrauch jedes Stellglieds zu verbessern, verwen det hier das vorgeschlagene aktive Radaufhängungssystem eine Aufhän gungsfeder zum Stützen des Gewichts des Fahrzeugrumpfs sowie einen Dämpfer zum Erzeugen einer Dämpfkraft (siehe Fig. 5). Wenn in diesem Fall Ks die Federkonstante der Aufhängungsfeder ist und C der Dämpf koeffizient des Dämpfers, sind die Bewegungsgleichungen für die gefe derte Masse M₂ und die ungefederte Masse M₁ wie folgt:

M₂ . (d²Z₂/dt²) + C . (dZ₂/dt - dZ₁/dt) + Ks . (Z₂ - Z₁) = -Fz

M₁ . (d²Z₁/dt²) + C . (dZ₁/dt - dZ₂/dt) + Ks . (Z₁ - Z₂) + Kt . Z₁ = Fz

Daher erhält man den Reifenkontaktlast W durch folgende Gleichung:

W = -Kt . Z₁ = -Fz + M₁ . (d²Z₁/dt²) + C . (dZ₁/dt - dZ₂/dt) + Ks . (Z₁ - Z₂) = M₂ . (d²/Z₂/dt²) + M₁ . (d²Z₁/dt²)

Anders gesagt, die Reifenkontaktlast W kann gleichermaßen gesteuert werden, indem man die Beschleunigung des Ausfahrens und Einfahrens des Stellglieds steuert.

Ein Fahrzeugrumpf läßt sich als dreidimensionaler starrer Körper betrach ten, und die Nickbewegung und die Rollbewegung des Fahrzeugs kann ebenfalls Trägheitskräfte oder Trägheitsmomente erzeugen. Man be trachte das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Modell mit den folgenden Ausdrücken:
ϕ: Rollrate
⊖: Nickrate
γ: Gierrate
Lf: Abstand zwischen der Vorderachse und dem Schwerpunkt
Lr: Abstand zwischen der Hinterachse und dem Schwerpunkt
Tf: Profilbreite der Vorderräder
Tr: Profilbreite der Hinterräder
Fz1: Schubkraft des Stellglieds für das vordere linke Rad
Fz2: Schubkraft des Stellglieds für das vordere rechte Rad
Fz3: Schubkraft des Stellglieds für das hintere rechte Rad
Fz4: Schubkraft des Stellglieds für das hintere linke Rad.

Das Rollträgheitsmoment Mx erhält man wie folgt:

Mx = (Tf/2) . (-Fz1 + Fz2) - (Tr/2) . (-Fz3 + Fz4)

Das Nickträgheitsmoment My erhält man wie folgt:

My = Lf . (-Fz1 - Fzw) - Lr . (-Fz3 - Fz4)

Wenn die Roll- und Nickträgheitsmomente des Fahrzeugrumpfs Ix bzw. Iy sind, erhält man das Rollträgheitsmoment Mx und das Nickträgheitsmo ment My wie folgt:

Ix . (dϕ/dt) = Mx = (Tf/2) . (-Fz1 + Fz2) - (Tr/2) . (-Fz3 + Fz4)

Iy . (⊖/dt) = My = Lf . (-Fz1 - Fz2) - Lr . (-Fz3 - Fz4)

Die vertikale Trägheitskraft erhält man wie folgt:

M₂ . (d²Z₂/dt²) = -Fz1 - Fz2 - Fz3 - Fz4

Durch individuelles Steuern der Kontaktlasten der vier Räder ist es mög lich, die Nickbewegung und die Rollbewegung sowie die vertikale Bewe gung des Fahrzeugs zu steuern bzw. zu regeln. Beim Stand der Technik war es, weil auf die vier Räder ein fester Kraftbetrag verteilt wurde, nicht möglich, irgendeine vertikale Trägheitskraft zu erzeugen, und keine signi fikanten Roll- oder Nickträgheitsmomente.

In der oben beschriebenen Ausführung wurden Hydraulikzylinder für die Stellglieder verwendet, es lassen sich jedoch auch andere Stellglieder verwenden. Solche Stellglieder beinhalten, jedoch nicht ausschließlich, Elektromotoren, wie etwa Linearmotoren und Tauchspulen, sowie mecha nische Anordnungen, wie etwa Nockenmechanismen und Federelemente. Auch können die verschiedenen Sensoren vereinfacht werden, ohne vom Sinn der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann der Hubsensor 21 weggelassen werden, weil ein Hub berechnet werden kann, indem man die Differenz zwischen den Ausgaben von den Beschleunigungssensoren für die gefederte Masse und die ungefederte Masse 22 und 23 integriert. Der Lastsensor 20 kann auch weggelassen werden, weil die Ausgangs kraft des Stellglieds 5 aus den tatsächlichen Werten der gefederten Ma sse und der ungefederten Masse berechnet werden kann, sowie den Aus gängen von Beschleunigungssensoren für die gefederte Masse und die ungefederte Masse 22 und 23. Ferner können die Beschleunigungen der gefederten Masse und der ungefederten Masse indirekt berechnet werden aus den Ausgängen des Lastsensors und des Hubsensors durch Defini tion einer Zustandschätzeinheit. Die ECU 5 kann einen digitalen Compu ter aufweisen, einen analogen Computer oder einen Hybridcomputer.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführung. Fig. 8 sind die Teile, die jenen der vorigen Ausführung entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen versehen. Die Steuer/Regel-Einrichtung 18 empfängt eine Ausgabe von einem Längsbeschleunigungssensor 29, der an dem Fahrzeugrumpf angebracht ist. Das Ausgangssignal von dem Längsbeschleunigungssensor 29 wird einer Bremsbestimmungseinheit 30 zugeführt, die das Ausgangssignal von dem Längsbeschleunigungssensor 29 analysiert, wenn irgendein signifikanter Bremsvorgang erfolgt ist, unter Berücksichtigung des all gemeinen Zustands des Fahrzeugs.

Fig. 9 zeigt den Betrieb dieser Steuer/Regel-Einrichtung 18. Zunächst wird das Ausgangssignal von dem Längsbeschleunigungssensor 29 der Bremsbestimmungseinheit 30 zugeführt (Schritt 1), und es wird bestimmt, ob ein Bremsvorgang erfaßt wurde, die einen vorbestimmten Verzögerungspegel ergibt oder diesen überschreitet (Schritt 2). Wenn ein Bremsvorgang mit dieser Höhe erfaßt ist, wird eine vorläufige Soll-Last entsprechend den Ausgangssignalen von dem gefederte Masse-Beschleu nigungssensor 22 und dem ungefederte Masse-Beschleunigungssensor 23 berechnet, die einer Soll-Last-Berechnungseinheit 24 zugeführt wer den (Schritt 3). Eine Abweichung dieses Werts von der tatsächlichen Last oder dem Ausgangssignal von dem Lastsensor 20 wird berechnet (Schritt 4), und wird durch eine Stabilisierungsberechnungseinheit 25 bearbeitet. Das Befehlssignal, das von der Stabilisierungsberechnungseinheit 25 dem Servoventiltreiber 19 zugeführt wird, wird in einer Hubbegrenzungs-Be rechnungseinheit 26 korrigiert, unter Berücksichtigung des Ausgangs signals von dem Hubsensor 21, so daß der Hub des Stellglieds 5 den maximal möglichen Hub nicht überschreitet (Schritt 5). Das Servoventil 10 wird dann durch das korrigierte Befehlssignal gesteuert, um das Stell glied 5 geeignet zu betätigen, so daß die tatsächliche Last mit der Soll- Last übereinstimmt. Somit wird entweder in der gefederten Masse oder in der ungefederten Masse eine Vertikalbeschleunigung erzeugt, um die Radkontaktlast zu erhöhen (Schritt 6). Dies erhöht vorübergehend die Griffkraft des Reifens und mindert den Bremsweg durch Erhöhen der Blockiergrenze des Rads.

Wenn das fahrende Fahrzeug abgebremst wird, nimmt die Belastung der Hinterräder ab, wodurch die Hinterräder eine Blockiertendenz zeigen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Fahrzeug bergab fährt. Durch Erhö hen der Belastung der Hinterräder in diesem Zustand durch geeignete Betätigung des Stellglieds 5, wie oben beschrieben, wird die Blockierten denz der Hinterräder reduziert, und der Bremsweg oder der Weg, über den das Fahrzeug vor einem Stopp zurücklegt, kann wesentlich reduziert werden. Fig. 10 zeigt schematisch die Verteilung der Reifenkontaktlast (Griffkraft). Die statische Kontaktlast ist mit durchgehenden Kreisen dargestellt, und die dynamische Kontaktlast oder die durch Hub des Stell glieds 5 erzeugte Kontaktlast ist mit der Strich-Doppelpunkt-Linie darge stellt. Wenn eine Bremsung erfolgt, nimmt die statische Kontaktlast der Vorderräder zu, wie mit den größeren durchgehenden Kreisen dargestellt, im Vergleich zu den durchgehenden Kreisen, die um die Hinterräder he rum gezeichnet sind. Diese Tendenz ist noch stärker, wenn das Fahrzeug auf einem Gefälle bergab fährt. Wegen der relativ geringen Kontaktlast der Hinterräder besteht die Neigung, daß die Hinterräder leicht blockieren. Wenn die Kontaktlast der Hinterräder durch den Ausfahrhub des Stell glieds erhöht wird, wie in der Strich-Doppelpunkt-Linie in Fig. 10 ge zeigt, wird die Blockiertendenz der Hinterräder reduziert, wodurch die Hinterräder eine stärkere Bremskraft umsetzen können. Dies ergibt einen reduzierten Bremsweg.

Fig. 11 zeigt eine dritte Ausführung. In Fig. 11 sind die Teile, die jenen der vorigen Ausführungen entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen ver sehen. In dieser Ausführung empfängt die Steuer/Regel-Einrichtung 18 Ausgangssignale von einem Querbeschleunigungssensor 27, einem Längs beschleunigungssensor 29, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31, einem Lenkwinkelsensor 32 sowie einem Gierratensensor 33. Die Steu er/Regel-Einrichtung 18 enthält eine Split-µ-Erfassungseinheit 34, die die Ausgangssignale dieser Sensoren empfängt und analysiert und bestimmt, ob das Fahrzeug auf einer Split-µ-Straßenoberfläche fährt oder nicht.

Der Steuerablauf dieser Ausführung wird im folgenden anhand des Fluß diagramms von Fig. 12 beschrieben.

Zunächst wird aus dem Ausgangssignal des Längsbeschleunigungssen sors 29 bestimmt, ob ein Bremsvorgang stattfindet (Schritte 1 und 2). Wenn ein Bremsvorgang stattfindet, werden die Ausgangssignale von dem Querbeschleunigungssensor 27, dem Fahrzeuggeschwindigkeits sensor 31, dem Lenkwinkelsensor 32 und dem Gierratensensor 33 der Split-µ-Erfassungseinheit 34 zugeführt (Schritte 3 bis 6). Der Bremsvor gang kann auch aus den Drehzahlen der Reifen erfaßt werden, der an das Bremspedal angelegten Kraft oder dem Hydraulikdruck im hydraulischen Bremskreis.

Die Split-µ-Erfassungsschaltung 34 berechnet eine Standard-Gierrate für jeden gegebenen Lenkwinkel entsprechend einer vorbestimmten mathe matischen Funktion, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Quer beschleunigung berücksichtigt (Schritt 7). Die Abweichung der tatsächli chen Gierrate von der Standard-Gierrate wird berechnet, und es wird bestimmt, ob die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Schwellen werts liegt (Schritt 8). Wenn eine signifikante Gierraten-Abweichung vorliegt, besteht die Möglichkeit, daß das Fahrzeug auf einer Split-µ-Stra ßenoberfläche fährt und daher eine ungleichmäßige Bremskraft auf das Fahrzeug einwirkt. Daher wird eine vorläufige Soll-Last für das Stellglied 5 entsprechend den Ausgangssignalen von dem gefederte Masse-Be schleunigungssensor 22 und dem ungefederte Masse-Beschleunigungs sensor 23 berechnet, die einer Soll-Last-Berechnungseinheit 24 zugeführt werden (Schritt 9). Eine Abweichung dieses Werts von der tatsächlichen Last oder des Ausgangssignals von dem Lastsensor 20 wird berechnet (Schritt 10) und wird von einer Stabilisierungs-Berechnungseinheit 25 bearbeitet. Das Befehlssignal, das von der Stabilisierungsberechnungsein heit 25 dem Servoventiltreiber 19 zugeführt wird, wird in einer Hubbe grenzungs-Berechnungseinheit 26 unter Berücksichtigung des Ausgangs signals von dem Hubsensor 21 korrigiert, so daß der Hub des Stellglieds 5 den maximal möglichen Hub nicht überschreitet (Schritt 11). Das Ser voventil 10 wird dann durch das korrigierte Befehlssignal angesteuert, um in geeigneter Weise das Stellglied 5 derart zu betätigen, daß die tat sächliche Last mit der Soll-Last übereinstimmt. Somit wird entweder in der gefederten Masse oder der ungefederten Masse eine Beschleunigung erzeugt, um die Radkontaktlast zu erhöhen (Schritt 12). Dies erhöht vorübergehend die Griffkraft des Reifens auf dem glatteren Teil der Stra ßenoberfläche und reduziert den Bremsweg durch Erhöhen der Blockier grenze des Rads an der Seite, an der es leichter blockieren kann als das Rad an der anderen Seite des Fahrzeugrumpfs.

Im Ergebnis wird die Kontaktlast der auf dem glatteren Teil der Straßen oberfläche laufenden Räder erhöht, um die ungleichmäßige Bremskraft auszugleichen, wie in Fig. 13 gezeigt. Hierdurch wird der Bremsweg reduziert. In dieser Ausführung wird das Vorhandensein einer Split-µ-Stra ßenoberfläche abgeleitet aus dem Vergleich der tatsächlichen Gierrate mit der Standard-Gierrate für jeden gegebenen Lenkwinkel bei angelegter Bremse, und es ist nicht erforderlich, den tatsächlichen Reibkoeffizienten µ der Straßenoberfläche zu erfassen. Ferner läßt sich die Erfindung auch anwenden, wenn das Fahrzeug nicht mit irgendeinem ABS-System aus gestattet ist. Die oben beschriebene Steuerung/Regelung reduziert nicht nur den Bremsweg eines geradeaus fahrenden Fahrzeugs, sondern stabili siert auch das Fahrzeug bei Bremsung in einer Kurve.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung der Split-µ-Zustand aus der Gierrate bestimmt wurde, ist auch ein Verfahren anwendbar, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-220958 vorgeschla gen ist, oder andere bekannte Verfahren zur Bestimmung des Reibkoeffi zienten der Straßenoberfläche.

Fig. 14 zeigt eine vierte Ausführung. In Fig. 14 sind die Teile, die jenen der vorigen Ausführung entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen verse hen. In dieser Ausführung empfängt die Steuer/Regel-Einrichtung Aus gangssignale von einem Längsbeschleunigungssensor 29, einem Fahr zeuggeschwindigkeitssensor 31 sowie einem Drosselöffnungssensor 35. Die Steuer/Regel-Einrichtung 18 enthält eine Radschlupferfassungseinheit 36, die die Ausgangssignale von diesen Sensoren empfängt und analy siert, ob eines der Antriebsräder mit einer vorbestimmten Rate oder Stärke schlupft.

Nachfolgend wird der Basisbetriebsmodus dieser Steuer/Regel-Einrichtung 18 beschrieben. Wenn die Radschlupferfassungsschaltung 36 einen Rad schlupfzustand durch übermäßige Beschleunigung des Fahrzeugs bei einem gegebenen Straßenzustand nach Maßgabe der Signale aus den ver schiedenen Sensoren 29, 31 und 35 erfaßt hat, wird eine vorläufige Soll- Last entsprechend den Ausgangssignalen aus der Radschlupferfassungs einheit 34, einem gefederte Masse-Beschleunigungssensor 22 und einem ungefederte Masse-Beschleunigungssensor 23 berechnet, die einer Soll- Last-Berechnungseinheit 24 zugeführt werden. Eine Abweichung dieses Werts von der tatsächlichen Last oder des Ausgangssignals von dem Lastsensor 20 wird berechnet und in einer Stabilisierungsberechnungsein heit 25 bearbeitet. Das Befehlssignal, das von der Stabilisierungsberech nungseinheit 25 dem Servoventiltreiber 19 zugeführt wird, wird in einer Hubbegrenzungs-Berechnungseinheit 26 unter Berücksichtigung des Aus gangssignals von dem Hubsensor 21 derart korrigiert, daß der Hub des Stellglieds 5 den maximal möglichen Hub nicht überschreitet. Das Servo ventil 10 wird dann durch das korrigierte Befehlssignal angesteuert, um das Stellglied 5 geeignet zu betätigen, so daß die tatsächliche Last mit der Soll-Last übereinstimmt. Somit wird entweder in der gefederten Masse oder in der ungefederten Masse eine Vertikalbeschleunigung er zeugt, um die Radkontaktlast zu erhöhen. Dies erhöht vorübergehend die Griffkraft des Reifens und verhindert das Durchdrehen des Rads, um hier durch die am Rad verfügbare Traktionskraft zu erhöhen.

Wie in Fig. 15a gezeigt, ist im Falle eines Fahrzeugs mit Frontantrieb und Frontmotor die Kontaktlast der Vorderräder wesentlich größer als jene der Hinterräder, auch wenn das Fahrzeug beschleunigt. Wenn bei der vorliegenden Ausführung das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vorderrad antrieb ist und dieses beschleunigt, wird die Kontaktlast der Vorderräder durch geeignete Betätigung des Stellglieds 5 erhöht, um die Traktions kraft der Vorderräder zu erhöhen, wie in Fig. 15b gezeigt. Hierdurch kann das Fahrzeug mit einer verbesserten Rate beschleunigen. Wenn das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb ist, läßt sich ein ähnlicher Vorteil erzielen, indem man die Kontaktlast der Hinterräder erhöht, wie in Fig. 16a gezeigt. Wenn das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vierradantrieb ist, läßt sich ein ähnlicher Vorteil erzielen, indem man die Kontaktlast aller Räder erhöht, wie in Fig. 16b gezeigt.

Ein möglicher Betriebsmodus der in Fig. 14 gezeigten Steuer/Regel- Einrichtung 18 wird nun anhand des Flußdiagramms der Fig. 17 und 18 beschrieben.

Zunächst erhält man in Schritten 1 und 2 eine Drosselöffnung ⊖th aus dem Drosselöffnungssensor 35 sowie eine Längsbeschleunigung Gacc aus dem Längsbeschleunigungssensor 29. Durch Vergleich der erfaßten Drosselöffnung ⊖th und der Längsbeschleunigung Gacc mit einer vor bestimmten Standarddrosselöffnung ⊖thO bzw. einer Standardlängsbe schleunigung GaccO wird bestimmt, ob versucht wird, das Fahrzeug um mehr als einen vorbestimmten Grad zu beschleunigen. Wenn kein Ver such gemacht wird, das Fahrzeug zu beschleunigen, kehrt das Flußdia gramm zu Schritt 1 zurück. Wenn versucht wird, das Fahrzeug zu be schleunigen, geht das Flußdiagramm zu Schritt 4 weiter, wo aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vc erhalten wird. Das Programm geht dann zu Schritt 5 weiter, und es wird bestimmt, ob ein Schlupfbeginn der Antriebsräder zu erwarten ist oder nicht, entsprechend der tatsächlichen Drosselöffnung ⊖th und der Längs beschleunigung Gacc. Wenn kein Schlupfbeginn der Antriebsräder zu erwarten ist, geht das Programm zu Schritt 1 zurück. Wenn ein Schlupf beginn der Antriebsräder zu erwarten ist, geht das Programm zu Schritt 6 weiter, wo eine Längsbeschleunigung GaccT aus der tatsächlichen Dros selöffnung ⊖th und der Längsbeschleunigung Gacc berechnet wird. Dann wird die zusätzliche Kontaktlast Wadd, die durch Betätigung des Stell glieds 5 zu erzeugen ist, in Schritt 7 entsprechend einem nachfolgend beschriebenen Prozeß berechnet, und das Stellglied 5 wird in Schritt 8 entsprechend betätigt.

Der Prozeß zur Berechnung der zusätzlichen Kontaktlast Wadd wird nun im folgenden anhand Fig. 18 beschrieben. Zunächst wird der Status eines Straßenzustandsschalters 37 in Schritt 11 ausgelesen. Der Straßen zustandsschalter 37 kann drei unterschiedliche Werte SW erzeugen, um drei verschiedene Zustände anzuzeigen, trocken (SW = SW1), naß (SW = SW2) und verschneit oder eisig (SW = SW3). Dies läßt sich erzielen entweder durch einen manuellen Schalter oder eine intelligente Vorrich tung, die den Straßenzustand aus verschiedenen, durch geeignete Senso ren erfaßten Parametern ableitet. Die gegenwärtige Traktionskraft TRa erhält man in Schritt 12 entsprechend dem Status des Straßenzustands schalters 37, der Fahrzeuggeschwindigkeit Vc und der Drosselöffnung ⊖th. Eine Soll-Traktionskraft TRn für die gegebene Längsbeschleunigung Gacct wird in Schritt 13 unter Berücksichtigung aerodynamischer Fakto ren berechnet. Die zusätzliche Kontaktlast Wadd wird in Schritt 14 be rechnet aus der erwünschten Zunahme der Traktionskraft oder der Diffe renz zwischen der Soll-Traktionskraft TRn und der gegenwärtigen Trak tionskraft TRc, und dem Reibkoeffizienten µ der Straßenoberfläche, der durch den Status des Straßenzustandsschalters 37 zur Verfügung steht. Es wird eine größere zusätzliche Kontaktlast Wadd erzeugt, wenn der Straßenzustandsschalter 37 auf SW3 gestellt ist, um einen niedrigen Reibkoeffizienten µ der Straßenoberfläche anzuzeigen, als wenn der Stra ßenzustandsschalter 37 auf SW1 gestellt ist, um einen hohen Reibkoeffi zienten µ der Straßenoberfläche anzuzeigen.

In der oben beschriebenen Ausführung wurde der Straßenflächenzustand durch den Status des Straßenzustandsschalters 37 bestimmt, wobei es jedoch auch möglich ist, den Straßenoberflächenzustand aus der Fahr zeuggeschwindigkeit, der Lenkreaktion und anderer Variablen zu bestim men. Eine Anzahl von Verfahren zum Schätzen des Reibkoeffizienten auf der Straßenoberfläche wurde entweder direkt oder indirekt vorgeschla gen. Durch Auswahl eines dieser Verfahren ist es möglich, in hochpräzi ser Weise eine zusätzlichen Kontaktlast Wadd zu erzeugen.

Ein aktives Stellglied 5 ist zwischen der ungefederten Masse 1 und der gefederten Masse 4 eines Fahrzeugs angeordnet, und eine Steuer/Regel- Einrichtung 18 fährt wahlweise das Stellglied 5 mit einer vorbestimmten Beschleunigung aus und ein, um dem Rad 1 wahlweise eine zusätzliche Kontaktlast zu verleihen, unter Nutzung der Trägheitskraft der ungefeder ten Masse 1 oder/und der ungefederten Masse 4 des Fahrzeugs. Somit kann die Reifenkontaktlast jedes Rads 1 willkürlich und unabhängig von den anderen Rädern 1 erhöht werden, so daß die an jedem Rad verfüg bare Griffkraft durch geeignetes Betätigen des entsprechenden Stellglieds 5 nach Bedarf erhöht werden kann. Daher kann die Bremsleistung und die Beschleunigungsleistung für jeden gegebenen Straßenzustand verbes sert werden. Auch wenn die Reibkoeffizienten für die rechten und linken Räder voneinander unterschiedlich sind, kann durch geeignetes Anlegen einer zusätzlichen Kontaktlast an das auf dem glatteren Teil der Straßen oberfläche fahrende Rad 1 die Stabilität des Fahrzeugs wesentlich ver bessert werden.

Claims

1. Verfahren zur momentanen Erhöhung der Traktion und/oder Brems kraft wenigstens eines Rades (1) eines Kraftfahrzeuges in wenigstens einem vorbestimmten Fahrzustand, welches Rad (1) über ein federn des Radaufhängungssystem (2, 3) am Fahrzeugrumpf (4) aufgehängt und über ein zwischen Rad (1) und Fahrzeugrumpf (4) angeordnetes aktives Stellglied (5) gegenüber dem Fahrzeugrumpf (4) höhenverstellbar ist, wobei dann, wenn der Fahrzustand eingetreten ist, das aktive Stell glied (5) mit vorbestimmter Beschleunigung ausfährt, um momentan das Rad (1) mit einer zusätzlichen Kontaktlast zur Fahrbahn zu bela sten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu sätzliche Kontaktlast bei denjenigen Rädern (1) des Fahrzeugs aufge bracht wird, die bei dynamischen Fahrzuständen entlastet werden.

3. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System, umfassend:
ein Radaufhängungssystem (2, 3) zum Aufhängen einer ein Rad (1) ent haltenden ungefederten Masse an einer einen Fahrzeugrumpf (4) enthaltenden gefederten Masse;
ein aktives Stellglied (5), das zwischen der ungefederten Masse (1) und der gefederten Masse (4) angeordnet ist; und
eine Steuer/Regel-Einrichtung (18) zum Ausfahren des Stellglieds (5) mit einer vorbestimmten Beschleunigung, um dem Rad (1) wahlweise eine zusätzliche Kontaktlast zur Fahrbahn zu verleihen.

4. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes einer Mehrzahl von Rädern ein Stellglied (5) vorgesehen ist und die Steuer/Regel-Einrichtung (18) dazu ausgelegt ist, zumindest eines der Stellglieder (5) mit einer vor bestimmten Beschleunigung auszufahren, ohne eines der verbleiben den Stellglieder (5) einzufahren.

5. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel (30) zum Erfassen einer Brems betätigung des Fahrzeugs, wobei die Steuer/Regel-Einrichtung (18) das Stellglied (5) zumindest eines der Räder des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Beschleunigung ausfährt, wenn eine Bremsbetätigung mit einer vorbestimmten Intensität erfaßt wird (Fig. 8).

6. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer/Regel-Einrichtung (18) dazu ausgelegt ist, die Stellglieder (5) aller Räder (1) des Fahrzeugs jeweils mit einer vorbestimmten Beschleunigung auszufahren, wenn eine Bremsbetätigung mit vorbestimmter Intensität erfaßt wird.

7. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer/Regel-Einrichtung (18) dazu ausgefegt ist, die Stellglieder (5) der Hinterräder des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Beschleunigung auszufahren, wenn eine Brems betätigung mit vorbestimmter Intensität erfaßt wird.

8. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel (29) zum Erfassen einer Längs beschleunigung des Fahrzeugs, wobei die Steuer/Regel-Einrichtung (18) dazu ausgelegt ist, die Stellglieder der Antriebsräder des Fahr zeugs mit einer vorbestimmten Beschleunigung auszufahren, wenn eine Beschleunigung mit vorbestimmter Intensität erfaßt wird.

9. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel (34) zum Erfassen im wesentli chen ungleicher Reibkoeffizienten (µ) für das rechte und das linke Rad (1), sowie Mittel (29, 27, 33) zum Erfassen eines Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgangs des Fahrzeugs, wobei die Steuer/Regel- Einrichtung (18) das Stellglied (5) für zumindest eines der Räder (1) an der Seite mit geringerem Reibkoeffizienten (µ) mit einer vorbestim mten Beschleunigung ausfährt, wenn ungleichmäßige Reibkoeffizien ten (µ) erfaßt werden und eine Beschleunigung oder eine Verzögerung über einem vorbestimmten Wert liegt (Fig. 11).

10. Fahrzeug-Reifenkontaktlast-Steuer/Regel-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (34) zum Erfassen im we sentlichen ungleicher Reibkoeffizienten (µ) für das rechte und das linke Rad (1) einen Gierratensensor (33) zum Erfassen einer tatsächli chen Gierrate, eine Standard-Gierraten-Berechnungseinheit zum Be rechnen einer Standard-Gierrate für eine gegebene Fahrzeuggeschwin digkeit und einen gegebenen Lenkwinkel sowie eine Berechnungs einheit zum Schätzen einer Differenz zwischen den Reibkoeffizienten (µ) der rechten und linken Räder (1) nach Maßgabe einer Abweichung der tatsächlichen Gierrate von der Standard-Gierrate aufweist.