DE3101194A1

DE3101194A1 - Regelsystem fuer eine hydraulische radaufhaengungsanordnung eines strassenfahrzeugs

Info

Publication number: DE3101194A1
Application number: DE19813101194
Authority: DE
Inventors: Stanley George Brierley Hill West Midlands Glaze
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1981-12-24
Also published as: US4373744A; FR2477078A1; JPS56128209A; FR2477078B1; IT8119266A0; IT1135130B

Description

A 44 477 b Anmelder: Lucas Industries Limited

k - 176 Great King Street

12. Januar 1981 Birmingham B19 2XF

Vereinigtes Königreich

Regelsystem für eine hydraulische Radaufhängungsanordnung eines StraBenfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine hydraulische Aufhängungsanordnung eines Straßenfahrzeugs mit mehreren Radgruppen, von denen jede ein oder mehrere Räder aufweist, von denen jedem eine hydraulische Aufhängung zugeordnet ist, wobei die Aufhängungen jeder Radgruppe eine gemeinsame hydraulische Verbindung aufweisen.

Bei hydraulischen Radaufhängungssystemen für Straßenfahrzeuge ist es bekannt, dem Aufhängungssystem das Hydraulikfluid bzw. die Hydraulikflüssigkeit unter Druck zuzuführen oder aus diesem abzulassen, um die Bodenfreiheit des durch die Räder und die Aufhängungsanordnung aufgehängten Chassis einzustellen. Dabei wird angestrebt, die Aufhängungsanordnung so auszubilden, daß eine vorgegebene Bodenfreiheit im wesentlichen konstant aufrechterhalten wird, und es wurde bereits vorgeschlagen, dies mit Hilfe einer automatischen Nivellieranordnung zu erreichen, die auf Änderungen der Abstände der Radachsen der Fahrzeugräder vom Fahrzeugchassis anspricht. Nachteilig an diesem Konzept ist

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es, daß das Nivelliersystem vertikalen Radbewegungen aufgrund von Bodenunregelmäßigkeiten entgegenwirkt, was zu einer hohen Belastung des Druckerzeugungssystems für die Hydraulikflüssigkeit sowie zu einem steifen und unbequemen Fahrverhalten des Fahrzeugchassis führt.

Es wurden auch bereits Versuche unternommen, die Auswirkungen von Vertikalbewegungen der Räder auf die Bodenfreiheit dadurch zu reduzieren, daß die Nivellieranordnung lediglich auf Eingangsfrequenzen anspricht, die niedriger sind als die charakteristischen Frequenzen der Radaufhängungen. Bei diesem Konzept ist es nachteilig, daß das Nivelliersystem gegen Nick- und Rollbewegungen des Chassis unempfindlich wird, die beispielsweise auf Brems- und Beschleunigungsvorgänge sowie auf von außen wirksame Seitenkräfte zurückzuführen sind.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System anzugeben, mit dessen Hilfe eine hydraulische Aufhängungsanordnung derart regelbar ist, daß unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Systeme dennoch eine im wesentlichen konstante Bodenfreiheit aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Regelsystem der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen erster elektrischer Signale vorgesehen sind, die den vertikalen

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Beschleunigungen der einzelnen Radgruppen entsprechen, daß weitere Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den ersten elektrischen Signalen zweite elektrische Signale erzeugbar sind, die den berechneten vertikalen Auslenkungen der betreffenden Radgruppen aufgrund der vertikalen Beschleunigungen entsprechen, daß dritte Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen dritter elektrischer Signale vorgesehen sind, die gemessenen vertikalen Auslenkungen der betreffenden Radgruppen entsprechen, und daß Regeleinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Fluidstrom zwischen einer Fluidquelle und den hydraulischen Aufhängungen der einzelnen Radgruppen in Abhängigkeit von den Unterschieden zwischen einander entsprechenden zweiten Signalen und dritten Signalen regelbar ist.

Das erfindungsgemäße Regelsystem hat dabei den Vorteil, daß unter anderem auch Nick- und Rollbewegungen des Fahrzeugchassis kompensiert werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind außerdem vierte Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den ersten elektrischen Signalen vierte elektrische Signale erzeugbar sind, die berechneten Werten der Beschleunigungen des Fahrzeugchassis entsprechen, die sich aufgrund der Vertikalbeschleunigungen der Radgruppen ergeben, sowie Modifiziereinrichtungen zum Modifizieren der dritten elektrischen Signale in Abhängigkeit von der Größe der vierten elektrischen Signale.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Aufhängung für eine Gruppe von Fahrzeugrädern ;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß Fig. 2;

Fig» 4 eine schematische Darstellung eines Regelsystems für die Aufhängung des Fahrzeugs gemäß Fig. 2 und 3;

Fig. 5 Einzelheiten des Regelsystems gemäß Fia. 4; bis

Fig. 8

Fig. 9 Einzelheiten eines Steuerventils der Aufhängung gemäß Fig. 1;

Fig.Io einen gegenüber dem Regelsystem gemäß Fig. 4 abgewandelten Teil eines Regelsystems;

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Fig. 11 eine Variante der Schaltung gemäß Fig. 5 und

Fig. 12 Varianten der Schaltungen gemäß Fig. 6 und und „_{4 7}
Fig. 13 ^Fig* ⁷*

Im einzelnen zeigt Fig. 1 zwei hydraulische Aufhängungen lo, die an einem Fahrzeugchassis befestigt sind und schwenkbar montierte Arme 11 aufweisen, an deren freien Enden die Räder 12 des Fahrzeugs montiert sind. An jedem der Arme 11 ist ein Hebel 13 angelenkt, der mit einem Kolben 14 zusammenwirkt, welcher gleitverschieblich in einem Zylinder 15 angeordnet ist. In dem Zylinder ist außerdem ein frei verschiebbarer Kolben 16 angeordnet, der von dem Kolben 14 durch eine Trennwand 17 mit einer definierten Öffnung 18 getrennt ist. Die Öffnung 18 ist durch eine Ventilklappe 19 verschließbar, so daß die Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder 15 von dem Kolben 14 durch die Öffnung 18 hindurch nur nach oben in den Zylinderraum für den freien Kolben 16 fließen kann. Die Zwischenräume zwischen den Kolben 14 und den Trennwänden 17 in den beiden Aufhängungen Io sind miteinander über eine Leitung 2o verbunden, während die Zwischenräume zwischen den Trennwänden 17 und den freien Kolben 16 über eine Leitung 21 miteinander verbunden sind. Ein elektro-hydraulisches Servoventil 22, welches in Fig. 9 detailliert dargestellt ist, kann in Abhängigkeit von den Drücken in einer Zuleitung 23

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und einer Rückleitung 24 eineshydraulischen Speisekreises betätigt werden und spricht auf elektrische Signale eines Regelkreises 26 an, die ihm über eine Leitung 25 zugeführt werden. Das Servoventil 22 enthält einen Positionswandler 27 (Fig. 9), der über eine Leitung 28 elektrische Positionssignale an den Regelkreis 26 liefert, die der Betriebsstellung des Servoventils entsprechen. Der Regelkreis 26 ist von der in der GBPS 14 85 oo3 beschriebenen Bauart und spricht auf Signale von Wandlern 29 an, die der Position der Räder 12 relativ zum Fahrzeugchassis entsprechen sowie auf Signale von Beschleunigungswandlern 3o, die am Fahrzeugchassis angrenzend an die betreffenden Räder 12 angeordnet sind. Der Regelkreis 26 liefert auf der Leitung 25 elektrische Signale zur Steuerung des Servoventils 22 und sorgt somit dafür, daß die durch die Aufhängungen Io bewirkte Dämpfung entsprechend den Beschleunigungen an verschiedenen Punkten des Fahrzeugschassis in definierter Weise zu einer Funktion der Auslenksignale von den Wandlern 29 wird.

Wie Fig. 1 zeigt, ist den hydraulischen Aufhängungen Io außerdem ein elektro-hydraulisches Ventil 4o zugeordnet, welches in Abhängigkeit von elektrischen Signalen auf einer Leitung 41 derart betätigbar ist, daß es .die Leitung 21 entweder mit der Zuleitung 23 für die Hydraulikflüssigkeit verbindet oder mit der Rückleitung 24, so daß auf diese Weise die Menge an Hydraulikflüssigkeit in den Zylindern 15 zwischen den Kolben 14 und 16 verändert werden kann, um so die

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Höhe des Fahrzeugchassis über dem Boden zu verändern, d.h. um die Bodenfreiheit des Fahrzeugs zu verändern. Die Signale auf der Leitung 41 stammen dabei aus einem Regelkreis, der weiter unten noch näher erläutert wird. Dabei ist zu beachten, daß die in Fig. 1 gezeigte Aufhängungsanordnung lediglich eine hydraulische Aufhängung Io umfassen kann oder auch mehr als zwei hydraulische Aufhängungen lo, weshalb die Leitungen 2o, 21 als frei endende Leitungen dargestellt s ind.

In Fig. 2 und 3 ist ein Fahrzeug mit einem Chassis 42 und Io Rädern dargestellt. Fünf dieser Räder IR, 2R, 3R, 4R und 5R befinden sich dabei auf der rechten Seite des Fahrzeugs, während auf der linken Seite des Fahrzeugs die fünf entsprechenden Räder IL bis 5L angeordnet sind. Jedem der Räder ist eine hydraulische Aufhängung Io zugeordnet, wobei die Aufhängungen Io für die Räder IR und IL gemäß Fig. 1 miteinander verbunden sind und eine erste Radgruppe 43 bilden. In entsprechender Weise sind die Aufhängungen der Räder 2R bis 4R zu einer zweiten Radgruppe 44 verbunden, während die Aufhängungen Io der Räder 2L bis 4L zu einer dritten Radgruppe 45 verbunden sind. Außerdem sind die Aufhängungen der Räder 5R und 5L zu einer vierten Radgruppe 46 verbunden. Die Aufhängungssysteme jeder der vier Radgruppen 43, 44, 45 und 46 besitzen dabei ein zugehöriges, der Dämpfungsregelung dienendes Servoventil 22. Außerdem ist jeder der Radgruppen 43, 44, 45, 46 jeweils ein Ventil 47, 48, 49, 5o

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zugeordnet, welches dem in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen elektro-hydraulischen Ventil 4o entspricht .

Wie Fig. 1 zeigt, trägt der Arm 11 jeder Aufhängung einen Beschleunigungsmesser 51, der auf einer Leitung 63 ein Signal liefern kann, welches der absoluten senkrechten Beschleunigung aW des zugeordneten Rades 12 entspricht. Weiterhin kann auch noch ein Geschwinäigkeitswandler 66 vorgesehen sein, der in Abhängigkeit von Bewegungen des Arms 11 auf einer Leitung 67 ein Signal erzeugt, welches der Relativgeschwindigkeit zwischen der Achse eines Rades 12 und einem Punkt am Fahrzeugchassis entspricht. Beim Ausführungsbeispiel sind die Achsen der Räder IR und IL miteinander verbunden, so daß ein einziger Auslenkungswandler 68 CFig. 3) ein Signal hl liefert, welches der relativen Lage der Radachsen dieser Räder bezüglich eines Punktes des Fahrzeugchassis entspricht. In ähnlicher Weise sind die Räder 5R und 5L verbunden, so daß ein Wandler 69 ein Signal h5 erzeugen kann, welches der relativen Lage der Achsen dieser beiden Räder bezüglich eines benachbarten Punktes des Chassis entspricht. Für jede der Aufhängungen Io der Räder 2R, 3R, 4R und 2L, 3L und 4L ist ferner jeweils ein besonderer Auslenkungswandler 29 vorgesehen, wobei in nachstehend noch zu beschreibender Weise aus den Ausgangssignalen dieser sechs Wandler ein Mittelwert gebildet wird.

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Wie Fig. 4 zeigt, umfasst der Regelkreis eine Schaltung 7o, welche in Fig. 5 mehr ins einzelne gehend dargestellt ist und welche auf die absoluten Beschleunigungssignale alR und alL von den Aufhängungen Io der Räder IR und IL anspricht. Die Schaltung 7o umfasst eine Summierschaltung 71 für die genannten Signale sowie eine Schaltung 72 zum Halbieren der so erhaltenen Summe, so daß auf einer Leitung 73 ein Signal erzeugt werden kann, welches dem Mittelwert der beiden Beschleunigungssignale entspricht. Dieses Beschleunigungssignal wird einer Summierschaltung 74 zugeführt, der außerdem Beschleunigungssignale auf Leitungen 75 und 76 zugeführt werden. Das Signal aM auf der Leitung 75 entspricht dabei einem errechneten Wert der Vertikalbeschleunigung des Schwerpunkts des Fahrzeugchassis, während das Signal ami auf der Leitung 76 einem berechneten Wert der Vertikalbeschleunigung eines Teils des Fahrzeugchassis angrenzend an die Achsen der Räder IR, IL entspricht. Die Art der Berechnung der vorstehend genannten Beschleunigungswerte wird weiter unten noch näher erläutert.

Das aus den Beschleunigungswerten erhaltene Summensignal am Ausgang der Summierschaltung 74 entspricht einem berechneten Wert der Beschleunigung der Radgruppe 43 gegenüber einem benachbarten Teil des Chassis 42 und wird an eine Integrationsschaltung 77 angelegt, um auf einer Leitung 78 ein Signal Vl zu erhalten, welches einer berechneten Geschwindigkeit der gemeinsamen Achsen der Räder IR und IL bezüglich eines

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benachbarten Teils des Fahrzeugchassis entspricht. Das Signal Vl auf der Leitung 78 wird in einer weiteren Integrationsschaltung 79 integriert, um ein Signal yl zu erhalten, welches dem berechneten Wert der Position der Achsen der Räder IR und IL gegenüber einem angrenzenden Teil des Chassis entspricht. Das Signal yl wird über eine Leitung 8o einem Komparator 81 zugeführt, der in Fig. 8 detailliert dargestellt ist. Das Signal yl wird außerdem einem Multiplizierer 82 zugeführt, indem es mit einem Wert Sl multipliziert wird, der einem geschätzten Wert der Steifigkeit der kombinierten Aufhängungen Io der Räder IR und IL entspricht. Das Geschwindigkeitssignal Vl auf der Leitung 78 wird weiterhin einem Multiplizierer 8 3 zugeführt, wo es mit einem Wert k, multipliziert wird, der der effektiven Durchflußfläche der dämpfenden Aufhängung entspricht und der über eine Leitung 84 von dem linearen Positionswandler 27 (vgl. Fig. 9) desjenigen Servoventils 22 zugeführt wird, das der Radgruppe 4 3 (Räder IR, IL) zugeordnet ist. Das Signal Vl kann positiv oder negativ sein, und zwar in Abhängigkeit von den gemessenen Größen der Signale alL und alR sowie in Abhängigkeit von den berechneten Werten aM und ami. Das Signal Vl wird daher in dem Multiplizierer 83 mit seinem eigenen Modulus multipliziert, um auf einer Leitung 85 ein Signal zu erhalten, welches dem Produkt aus der Durchflußfläche des Ventils 22 und dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit in demselben entspricht und damit der Kraft, die sich aufgrund der Druckdifferenz auf gegenüberliegenden Seiten der Trennwände 17 in

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den zugehörigen Aufhängungen Io ergibt. Das Kraftsignal auf der Leitung 85 wird über eine Begrenzerschaltung 86 an den einen Eingang einer Summierschaltung 87 angelegt, an deren zweitem Eingang das Ausgangssignal des Multiplizierers 82 anliegt. Das Ausgangssignal Fl der Summierschaltung 87 auf einer Leitung 88 entspricht somit dem berechneten Wert der Gesamtkraft, die von der Radgruppe 4 3 auf das Fahrzeugchassis ausgeübt wird und die sich aus der hydraulischen Dämpfung und der Steifigkeit der Aufhängungen ergibt.

In Fig. 6 ist eine Schaltung 9o detailliert dargestellt, welche mit der Schaltung 7o identisch ist. Die Schaltung 9o spricht auf die gemessenen Vertikalbeschleunigungen a5R und a5L der Räder der Gruppe 46 an. Die Schaltung 9o spricht außerdem auf das Signal -am auf der Leitung 75 und auf ein Signal am5 auf einer Leitung 91 an, wobei das Signal am5 der berechneten Vertika!beschleunigung eines Teils des Chassis angrenzend an die Radgruppe 46 entspricht und in nachstehend noch näher zu beschreibender Weise abgeleitet wird. Die Schaltung 9o spricht außerdem auf ein Signal k5 auf einer Leitung 92 an, welches von dem Servoventil 22 für die Radgruppe 46 erhalten wird und der effektiven Durchflußfläche dieses Ventils entspricht. Die Schaltung 9o liefert auf einer Leitung 93 ein Signal y5, welches dem berechneten Wert des Abstands der Achsen der Räder 5R und 5L von einem benachbarten Teil des Fahrzeugchassis entspricht. Die Schaltung 19 liefert

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außerdem auf einer Leitung 94 ein Signal F5, welches der berechneten Kraft entspricht, die von den Aufhängungen der Radgruppe 46 auf das Fahrzeugchassis ausgeübt wird.

Eine weitere, in Fig. 7 detailliert dargestellte Schaltung 96 umfasst drei Unter-Schaltungen 97, 98, 99. Die Schaltung 97 umfasst dabei eine Summierschaltung IgI_f welche auf die gemessenen Vertikalbeschleunigungen a2L, a3L und a4L der Räder der Radgruppe 45 anspricht. Eine Teilerschaltung Io2 teilt das Summensignal vom Ausgang der Summierschaltung lol durch sechs und liefert somit auf einer Leitung Io3 ein Signal, welches der mittleren Vertikalbeschleunigung aL der Räder aar Radgruppe 45 entspricht. Das Signal auf der Leitung Io3 wird in einer Summierschaltung Io4 zu dem Signal -aM auf der Leitung 75 addiert. Das Ausgangssignal der Summierschaltung Io4 wird in einer Integrationsschaltung Io5 integriert, um auf einer Ausgangsleitung Io6 derselben ein Signal VL zu erhalten, welches einem berechneten Wert der mittleren Geschwindigkeiten der Räder der Radgruppe 45 bezüglich des Schwerpunkts des Chassis entspricht. Das Signal auf der Leitung Io6 wird in einer Integrationsschaltung Io7 integriert, um ein Signal yL zu erhalten, welches einem berechneten Wert des mittleren Abstandes der Räder der Radgruppe 45 von einem benachbarten Teil des Fahrzeugchassis entspricht. Das Signal yL wird über eine Leitung Io8 an die Schaltung 99 angelegt

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und außerdem in einem Multiplizierer 118 mit einem Wert SL multipliziert, der einem berechneten Wert der mittleren Steifigkeit der Aufhängungen der Radgruppe 45 entspricht.

Der Wandler 27 (Fig. 9) des Servoventils 22 der Radgruppe 45 liefert ein Ausgangssignal kL, welches der gemessenen effektiven Öffnungsgröße dieses Ventils entspricht. Das Signal kL wird über eine Leitung Io9 an eine Unter-Schaltung Ho der Schaltung 97 angelegt. Die Schaltung Ho liefert auf einer Leitung 111 ein Ausgangssignal, welches das Produkt aus dem Signal kL und dem berechneten Geschwindigkeitssignal VL und dem Modulus des Signals VL ist, so daß das Signal auf der Leitung 111 der Kraft entspricht, die sich aufgrund des hydraulischen Druckes ergibt, der durch die Aufhängungen der Radgruppe 45 auf das Chassis 42 ausgeübt wird. Das Signal auf der Leitung 111 wird über eine Begrenzerschaltung 112 einer Summierschaltung 115 zugeführt, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal einer Schaltung 118 angelegt wird. Das Ausgangssignal der Schaltung 115 auf einer Leitung 113 ist ein Signal FL, welches dem berechneten Wert der insgesamt von den Aufhängungen der Radgruppe 45 auf das Chassis ausgeübten Vertikalkräfte entspricht.

Die Schaltung 98 ist mit der Schaltung 97 im wesentlichen identisch und spricht auf die gemessenen Vertikalbeschleunigungen a2R, a3R und a4R der Räder der Radgruppe 44 sowie auf ein Signal kR des Wandlers 27

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an, der dem Servoventil 22 für die Radgruppe 44 zugeordnet ist. Die Schaltung 98 liefert auf einer Leitung 114 ein Signal FR, welches dem berechneten Wert der insgesamt von der Radgruppe 44 auf das Chassis ausgeübten Vertikalkräfte entspricht. Die Schaltung 98 liefert außerdem auf einer Leitung 116 ein Signal yR, welches einem berechneten Wert des mittleren Abstandes der Räder der Radgruppe 44 von einem benachbarten Teil des Fahrzeugchassis 42 entspricht.

Die Signale Fl, FL, FR und F5 auf den Leitungen 88, 113, 114 und 94 werden in einer Summierschaltung 12o (Fig. 4) summiert, um auf einer Leitung 121 ein Signal Ft zu erhalten, welches dem berechneten Wert der vertikalen Gesamtkraft entspricht, die von sämtlichen Aufhängungen Io auf das Fahrzeugchassis 42 ausgeübt wird. Das Signal Ft wird in einer Teilerschaltung durch die Masse M des Chassis geteilt, um auf einer Leitung 123 ein Signal aM zu erhalten, welches der Vertikalbeschleunigung des Schwerpunkts des Chassis entspricht. Das Signal auf der Leitung 123 wird in einem Inverter 124 mit -1 multipliziert, so daß das resultierende Signal auf der Leitung 75 in den Schaltungen 7o, 9o und 96 abgezogen wird.

Das der berechneten Kraft entsprechende Signal Fl auf der Leitung 88 wird in einem Multiplizierer 13o mit einem Wert dl (Fig. 2) multipliziert, der den Abständen der Mittelpunkte der Räder IR und IL von einer vertikalen Ebene entspricht, die den Schwerpunkt C

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des Chassis 42 enthält und senkrecht zur Vorderachse und zur Hinterachse des Fahrzeugs verläuft. Die berechnete Kraft F5 auf der Leitung 94 wird in einem Multiplizierer 131 mit einem Wert d5 multipliziert, der den Abständen der Achsen der Räder 5R und 5L von der genannten senkrechten Ebene entspricht. Dabei wird der Abstand dl als positiv und der Abstand d5 als negativ angenommen. Die Ausgangssignale der Schaltungen 13o und 131 werden in einer Summierschaltung 132 summiert und entsprechen einem Drehmoment, welches auf das Chassis 42 bezüglich einer Achse yy ausgeübt wird, die den Schwerpunkt C senkrecht zur Vorderachse und zur Hinterachse des Chassis 42 durchstößt. Das Ausgangssignal der Schaltung 132 wird in einer Teilerschaltung 133 durch das Trägheitsmoment Iyy bezüglich der Achse yy geteilt, was auf der Leitung 134 zu einem Signal führt, welches der Winkelbeschleunigung des Chassis um die Achse yy entspricht. Das Signal auf der Leitung 134 wird in einem Multiplizierer 135 mit dem Wert dl multipliziert, um auf der Leitung 76 das lineare Beschleunigungssignal ami für den Teil des Chassis zu erhalten, der sich in dem Abstand dl vom Schwerpunkt C befindet, wobei sich diese lineare Beschleunigung aufgrund der Bewegung des Chassis um die Achse yy ergibt. Das Winkelbeschleunigungssignal auf der Leitung 134 wird in einem Multiplizierer 136 mit dem Wert d5 multipliziert, um auf der Leitung 91 ein Signal aiti5 zu erhalten, welches der berechneten absoluten vertikalen Beschleunigung desjenigen Teils des Chassis ergibt, der sich im Abstand d5 vom

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Schwerpunkt C befindet, wobei diese Beschleunigung sich aufgrund der oben erwähnten Bewegung um die Achse yy ergibt.

Die Signale yl_f ym und y5 auf den Leitungen 8o, 125 bzw. 93 entsprechen somit den jeweiligen Mittelwerten der berechneten Abstände von benachbarten Punkten am Chassis von den Achsen der Räder in der Radgruppe 43, in den Radgruppen 44 und 45 sowie in der Radgruppe 46. Die Signale yl, ym und y5 liefern somit auch die berechneten Werte für die Höhe der betreffenden Punkte des Fahrzeugchassis über dem Boden, basierend auf den gemessenen Vertikalbeschleunigungen der Räder, jedoch unter Berücksichtigung der Beschleunigungen, die sich am Chassis 42 des Fahrzeugs aufgrund von Brems- und Beschleunigungsvorgängen, aufgrund von Seiten- und Vertikalkräften und aufgrund von Änderungen der Höhe des Chassis über dem Boden ergeben, die auf das Lecken von Hydraulikflüssigkeit oder auf Temperaturänderungen zurückzuführen sind. Der Komparator 81, dem die Signale yl, ym und y5 zugeführt werden, ist in Fig. 8 mehr ins einzelne gehend dargestellt. Man sieht, daß das Signal yl auf der Leitung 8o an eine Summierschaltung 14o angelegt wird. Da die Räder IR und IL, wie oben ausgeführt, gemeinsame Achsen haben, kann der eine Auslenkungswandler 68 (Fig. 3) ein Signal hl des gemessenen Abstands der Achsen dieser Räder von einem benachbarten Punkt des Chassis liefern. Dieses Signal hl wird über eine Leitung 141 an einen Multiplizierer 142 angelegt, der das Signal hl mit dem Faktor -1

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multipliziert. Das Ausgangssignal der Schaltung 142 liefert ein weiteres Eingangssignal für die Summierschaltung 14o. Dieser wird außerdem ein drittes Signal auf einer Leitung 143 zugeführt, welches von Hand an einem Einsteller einstellbar ist und der gewünschten Höhe dieses Teils des Chassis über dem Boden entspricht. Das Ausgangssignal der Summierschaltung 14o entspricht somit der Differenz zwischen dem berechneten und dem tatsächlichen Wert der Bodenfreiheit des betrachteten Punktes des Fahrzeugchassis unter Berücksichtigung des Signals auf der Leitung 14 3. Das Ausgangssignal der Summierschaltung 14o wird über einen Verstärker 144 und die Leitungen 6o an das Ventil 47 angelegt, um den Zufluß bzw. die Öffnung für die unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus der Aufhängungsanordnung der Räder der Radgruppe 4 3 zu regeln.

Das Signal y5 wird in ähnlicher Weise mit dem negativen Wert einer gemessenen Größe h5 des Abstandes zwischen den Achsen der Räder der Radgruppe 46 von einem angrenzenden Punkt des Chassis summiert, wobei das so erhaltene Pehlersignal verstärkt und über die Leitung 63 den Ventil 5o der Radgruppe 46 zugeführt wird, und wobei das Signal durch ein von Hand einstellbares Signal auf einer Leitung 146 modifiziert ist.

Die Ausgangssignale h2R, h3R, h4R der Geschwindigkeitswandler 66 der Aufhängungen Io der Räder der Radgruppe 44 werden über Leitungen 15o, 151 bzw. 152 einer Summierschaltung 153 zugeführt, deren Ausgangssignal in

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einer Schaltung 154 mit dem Faktor -1/6 multipliziert wird. Die Signale h2L, h3L und h4L der entsprechenden Wandler der Radgruppe 45 werden über Leitungen 155, 156 bzw. 127 einer Summierschaltung 158 zugeführt, deren Ausgangssignal in einer Schaltung 149 mit dem Paktor -1/6 multipliziert wird. Die Ausgangssignale der Schaltungen 154 und 159 werden in einer Summierschaltung 16o multipliziert,um den mittleren Abstand h der Räder der Radgruppen 44 und 45 von benachbarten Punkten des Fahrzeugchassis zu erhalten. Die Summierschaltung 16o berücksichtigt dabei auch den berechneten Wert ym auf der Leitung Io8 und ein Signal auf einer Leitung 161, welches dem Mittelwert der von Hand vorgegebenen Signalpegel auf den Leitungen 14 3 und 146 entspricht. Das Ausgangssignal der Summierschaltung 16o entspricht somit der Differenz zwischen den berechneten und den gemessenen Werten für die mittleren Abstände der Räder der Radgruppen 44 und von einem benachbarten Punkt am Fahrzeugchassis 42 unter Berücksichtigung des von Hand vorgegebenen Signals auf der Leitung 161. Das Ausgangssignal der Schaltung 159 wird in einer Schaltung 142 mit dem Faktor -1 multipliziert, und die Ausgangssignale der Schaltungen 162 und 154 werden in einer Summierschaltung 163 addiert, um auf einer Leitung 164 ein Signal zu erhalten, welches der Differenz zwischen den gemessenen Abständen der Räder der Radgruppen 44 und 45 von entsprechenden benachbarten Teilen des Chassis entspricht und welches somit eine Anzeige für eine Tendenz des Chassis zum Rollen um seine Längsachse liefert.

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Die Schaltung 162 bewirkt dabei, daß das Vorzeichen des Signals auf der Leitung 164 die Richtung der Rollbewegung anzeigt. Das Ausgangssignal der Schaltung 16o wird in einem Verstärker 165 zu dem Signal auf der Leitung 164 addiert und über die Leitung 61 an ein Nivellierventil 48 der Radgruppe 44 angelegt. Das Signal auf der Leitung 164 wird außerdem in einer Schaltung 166 mit dem Faktor -1 multipliziert. Das Ausgangssignal der Schaltung 166 wird an einen Summierverstärker 167 angelegt, an dessen anderem Eingang das Ausgangssignal der Schaltung 16o anliegt und dessen Ausgang über eine Leitung 62 mit einem Nivellierventil 49 der Radgruppe 45 verbunden ist. Die Signale auf den Leitungen 61 und 62 werden somit durch "RoIl"-Signale auf der Leitung 164 derart modifiziert, daß eine Korrektur der Rollbewegungen erfolgt.

Unter der Voraussetzung, daß die von Hand eingestellten Signalpegel auf den Leitungen 14 3 und 14 6 konstant gehalten werden, sprechen die Nivellierventile 47, 48, 49, 5o der einzelnen Radgruppen 43, 44, 45 bzw. 46 somit auf die Di fferenzen zwischen den berechneten Abständen Y und den gemessenen Abständen H der Räder in diesen Radgruppen von den entsprechenden Bezugspunkten am Fahrzeugchassis 42 an. Bei Fehlen zusätzlicher auf das Chassis einwirkender Kräfte darf davon ausgegangen werden, daß diese Differenzen sehr klein sind und daß die Nivellierventile folglich nicht betätigt sind. Die Belastung bzw. Förderleistung der Pumpe 51' (Fig.3) ist somit minimal, wenn außer den durch Vertikalbewe-

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gungei^ der Räder hervorgerufenen Kräften am Chassis keine weiteren Kräfte auf dieses einwirken. Trotzdem spricht das System aufgrund der h-Signale von den Wandlern 66 in den Aufhängungen voll auf diese anderen Kräfte an.

Bei gewissen Fahrzeugen kann es nachteilig sein, wenn dis in Fig. 1 gezeigten Beschleunigungsmesser 51 vorgesehen sind, da diese Beschleunigungsmesser flexible Verbindungen zu den übrigen Elementen des Systems benötigen. Fig. Io zeigt nun eine abgewandelte Ausführungsform, bei der Signale von den Wandlern 66 der betreffenden Räder ausgewertet werden, um die absolute Vertikalbeschleunigung der Räder zu berechnen. Bei dem in Verbindung mit Fig. Io beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Beschleunigung für die Räder IR und IL der Radgruppe 43 berechnet.

Am vorderen und am hinteren Ende des Chassis 42 ist jeweils ein Beschleunigungsmesser 17o bzw. 171 montiert, um Signale zu erzeugen, die den gemessenen Werten der Vertikalbeschleunigung des Chassis an diesen Punkten entsprechen. Eine Schaltung 172 spricht auf das Beschleunigungssignal des Beschleunigungsmessers 17o sowie auf ein Signal fl (Fig. 2) an, welches dem Abstand des Rades vom vorderen Ende des Chassis 42 entspricht. Eine Schaltung 174 spricht auf das Signal vom Beschleunigungsmesser 171 und auf einen Wert rl an, der dem Abstand der Achse vom hinteren Ende des Chassis entspricht. Die Ausgangssignale der

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Schaltungen 172 und 174 werden über zugeordnete Leitungen 175 und 176 an einen Integrator 177 angelegt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Ausgangssignal des Integrators 177 ein Signal ist, welches der absoluten Geschwindigkeit des Chassis an einer an die Achse angrenzenden Stelle desselben entspricht. Das Ausgangssignal des Wandlers 68 (Fig. 3) wird in einer Schaltung 178 differenziert und an einen Differenzverstärker 179 angelegt, dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des Integrators 177 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 179 auf einer Leitung 18o entspricht der absoluten Geschwindigkeit des Rades und wird in einer Schaltung 181 differenziert, um auf einer Leitung 182 ein Signal zu erhalten, welches der absoluten Beschleunigung des Rades entspricht. Das Signal auf der Leitung 182 wird der Schaltung 7o gemäß Fig. 4 und 5 anstelle der Signale alR und alL zugeführt.

Die absoluten Beschleunigungen für die übrigen Räder können in ähnlicher Weise abgeleitet werden, und die entsprechenden Signale können dann an den Regelkreis gemäß Fig. 4 angelegt werden.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform ist ein zusätzlicher Integrator 2oo (Fig. 4) vorgesehen, so daß das Signal auf der Leitung 123 einem berechneten Wert VC der absoluten Geschwindigkeit des Schwerpunkts des Chassis 42 entspricht, wobei sich dieser Wert, wobei sich dieser Wert aus der Summe der den Aufhängungs-

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kräften entsprechenden Signalen auf der Leitung 121 ergibt. Dieses absolute Geschwindigkeitssignal VC wird in der Schaltung 124 mit dem Faktor -1 multipliziert und an die Leitung 75 angelegt. Bei der abgewandelten Ausführungsform ist außerdem ein Integrator 2ol (Fig. 4) vorgesehen, so daß das Signal auf der Leitung 134 der berechneten Winkelgeschwindigkeit des Chassis um dessen Achse yy entspricht. Die Signale auf den Leitungen 76 und 91 entsprechen dann den berechneten absoluten Vertikalgeschwindigkeiten vMl und vM5 der Teile des Chassis, die sich in entsprechenden Abständen dl bzw. d5 vom Schwerpunkt C befinden, wobei diese Signale sich aufgrund der Drehung des Chassis um seine Achse yy ergeben.

Fig. 11 zeigt eine Schaltung 2o2, die eine Variante der Schaltung 7o gemäß Fig. 5 darstellt. Dabei sind entsprechende Teile der Schaltungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Hauptunterschied zwischen der Schaltung 7o und der Schaltung 2o2 besteht darin, daß die bei der Schaltung 7o vorhandenen Schaltungen 71, 72 und 77 weggelassen sind und daß die Summierschaitung 74 auf ein der absolu ten Radgeschwindigkeit entsprechendes Signal vl auf einer Leitung 2o3 anspricht, welche mit der Leitung 18o (Fig. lo) des der Radgruppe 43 zugeordneten Schaltkreises verbunden ist. Bei dem abgeänderten Schaltkreis gemäß Fig. 4 spricht die Summierschaltung auch auf die Geschwindigkeitssignale -Vc und vml auf den Leitungen 75 bzw. 76 an. Weiterhin liefert die Schaltung 2o2 in ähnlicher Weise

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wie die Schaltung 7o ein Kraftsignal Fl und ein Auslenkungssignal yl auf den Leitungen 88 bzw. 8o.

Die in Fig. 12 und 13 gezeigten Schaltungen 2o4 bzw. 2o5 stellen abgewandelte Ausf iihrungsformen der Schaltung 9o gemäß Fig. 6 bzw. der Schaltung 96 gemäß Fig.7 dar. Die Schaltung 2o4 spricht dabei auf die Geschwindigkeitssignale v5, -Vc und Vm5 sowie auf das Signal k5 an und liefert ein der berechneten Auslenkung entsprechendes Signal y5 und ein der berechneten Kraft entsprechendes Signal F5 auf den Leitungen 9 3 bzw. 94.

Die Schaltung 2o5 spricht auf die absoluten Geschwindigkeitssignale vR und vL der entsprechenden Radgruppen 44 bzw. 45 sowie auf das Geschwindigkeitssignal -Vc und außerdem auf die Signale kL und kR an und liefert Kraftsignale FL und FR auf den Leitungen 113 bzw. 114 sowie das Auslenkungssignal ym auf der Leitung 119,

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Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 C ■ D 7000 STUTTGART 1

A 44 477 b Anmelder: Lucas Industries Limited

k - 176 Great King Street

12. Januar 1981 Birmingham B19 2XF

Vereinigtes Königreich

Patentansprüche

1./ Regelsystem für eine hydraulische Aufhängungsanordnung eines Straßenfahrzeugs mit mehreren Radgruppen, von denen jede ein oder mehrere Räder aufweist, von denen jedem eine hydraulische Aufhängung zugeordnet ist, wobei die Aufhängungen jeder Radgruppe eine
gemeinsame hydraulische Verbindung aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß Signalerzeugungseinrichtungen (51; 169) zum Erzeugen erster elektrischer Signale (a) vorgesehen
sind, die den vertikalen Beschleunigungen der einzelnen Radgruppen (4 3 - 46) entsprechen, daß weitere Signalerzeugungseinrichtungen (7o, 9o, 96) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den ersten elektrischen Signalen (a) zweite elektrische Signale (yl, yL, yR, y5) erzeugbar sind, die den berechneten vertikalen Auslenkungen der betreffenden Radgruppen (43 - 46) aufgrund der vertikalen Beschleunigungen entsprechen, daß dritte Signalerzeugungseinrichtungen (66, 68/ 69) zum Erzeugen
dritter elektrischer Signale (hl, hL, hR, h5) vorgesehen sind, die gemessenen vertikalen Auslenkungen der betreffenden Radgruppen (4 3 - 46) entsprechen, und daß Regeleinrichtungen (81, 47 - 5o) vorgesehen

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sind, mit deren Hilfe der Fluidstrom zwischen einer Fluidquelle (51') und den hydraulischen Aufhängungen <lo) der einzelnen Radgruppen (43 - 46) in Abhängigkeit von den Unterschieden zwischen einander entsprechenden zweiten Signalen (y) und dritten Signalen (h) regelbar ist.

2. Kegelsystem nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß vierte Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sir?d» mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den ersten elektrischen Signalen (a) vierte elektrische Signale (scr.) erzeugbar sind, die den berechneten Werten der Beschleunigungen des Fahrzeugchassis (42) aufgrund der Vertikalbeschleunigungen der Radgruppen (4 3 - 4€) entsprechen und daß Modifiziereinrichtungen (74, Io4) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die zweiten elektrischen Signale (y) in Abhängigkeit von der Größe der vierten Signale (am) modifizierbar sind.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten Signalerzeugungseinrichtungen für die Erzeugung der vierten elektrischen Signale (am) fünfte Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen fünfter Signale (Fl, FL, FR, F5) umfassen, die den berechneten Werten der von den Radgruppen (43 - 46) auf das Chassis (42) ausgeübten Vertikalkräften entsprechen, und daß Teilereinrichtungen vorgesehen sind, um die Summe (Ft) der fünften Signale durch ein der Masse des Chassis (42) entsprechendes Signal(M) zu teilen.

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4. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sechste Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den der am vorderen Ende des Chassis vorgesehenen ersten Radgruppe (43) und der am hinteren Ende des Chassis (42) angeordneten Radgruppe (46) zugeordneten ersten Signalen ein sechstes Signal ((Fl χ dl + F5 χ d5)/Iyy) erzeugbar ist, welches einem berechneten Wert der Winkelbeschleunigung des Chassis (42) in Abhängigkeit von den von der ersten und zweiten Radgruppe ausgeübten Kräften entspricht, und daß Modifiziereinrichtungen (74, Io4, 135, 136) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die zweiten elektrischen Signale (Y) für die erste Radgruppe (43) und die zweite Radgruppe (46) in Abhängigkeit von dem sechsten Signal modifizierbar sind.

5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sechsten Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen des sechsten Signals Multipliziereinrichtungen (13o, 131) zum Multiplizieren der fünften Signale (Fl, F5) für die erste Radgruppe (43) und die zweite Radgruppe (46) mit Abstandswerten (dl, d5) aufweisen, welche den jeweiligen horizontalen Abständen dieser Radgruppen (43, 46) vom Schwerpunkt

(C) des Chassis (42) entsprechen, daß Summiereinricntungen (132) zum Summieren der bei der Multiplikation erhaltenen Produkte vorgesehen sind und daß Teilereinrichtungen (133) vorgesehen sind, um die Summe durch einen Wert zu teilen, der dem

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Trägheitsmoment (Iyy) des Chassis (42) bezüglich einer Achse (yy) entspricht, die den Schwerpunkt (C) des Chassis in horizontaler Richtung quer durchstößt.

6. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aufhängung (lo) eine erste und eine zweite Kammer aufweist, zwischen denen Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von Vertikalbewegungen des an der betreffenden Aufhängung (lo) montierten Rades (12) verdrängbar ist, daß jede Radgruppe (43 - 46) ein erstes Ventil (22) zum Regeln des Druckmittelflusses zwischen den Kammern der Aufhängungen (lo) dieser Radgruppe (43 - 46) aufweist, daß Signalerzeugungseinrichtungen (27) vorgesehen sind, mit deren Hilfe Signale (k) erzeugbar sind, die den wirksamen Stromungsquerschnitten der ersten Ventile (22) entsprechen, daß die fünften Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen der fünften Signale Signalerzeugungseinrichtungen (77, Io5) zum Erzeugen von Signalen umfassen, die den Vertikalgeschwindigkeiten (Vl, VL, VR, V5) der jeweiligen Radgrupoe (43 - 46) gegenüber angrenzenden Teilen des Chassis (42) entsprechen, daß siebte Signalerzeugungseinrichtungen (83, llo) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitssignalen (Vl, VL, VR, V5) und den dem effektiven Strömungsq uerschnitt entsprechenden Signalen (k) siebte Signale erzeugbar sind, die den Kräften entsprechen,

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die sich aufgrund der Druckdifferenzen zwischen den Drücken in den Kammern der betreffenden Radgruppen (43 - 46) ergeben, daß Signalerzeugungseinrichtungen (79, lc-7) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitssignalen (Vl, VL, VR, V5) Auslenkungssignale erzeugbar sind, die den Auslenkungen der Radgruppen (43 - 46) gegenüber dem Chassis (42) entsprechen, daß achte Signalerzeugungseinrichtungen (82, 118) vorgesehen sind, mit deren Hilfe achte Signale erzeugbar sind, die berechneten Produkten aus den Auslenkungssignalen und Werten (5) entsprechen, die der Steifigkeit der Aufhängungen der betreffenden Radgruppen (4 3 - 46) entsprechen, und daß Summiereinrichtungen (87, 15o) zum Summieren der siebten und achten Signale vorgesehen sind, die der betreffenden Radgruppe (4 3 - 46) zugeordnet sind.

Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (81) zur Regelung des Fluid- bzw. Druckmittelstroms Messeinrichtungen (66) umfassen, mit deren Hilfe die vertikalen Auslenkungen (h) der den Rädern zugeordneten Einrichtungen (153, 154, 158, 159, 16o) in Abhängigkeit von den gemessenen vertikalen Auslenkungen (h) bestimmbar sind, um Signale zu erzeugen, die der mittleren Auslenkung für die Radgruppen (43 - 46) entsprechen, und daß Regelsignalerzeugungseinrichtungen (144, 158, 165, 167)

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vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von den zweiten Signalen (y) und den jeweils zugeordneten der mittleren Auslenkung entsprechenden Signalen Regelsignale für die hydraulischen Aufhängungen der einzelnen Radgruppen (43 - 46) erzeugbar sind, denen jeweils ein zweites Ventil (47'-5o) zur Regelung des Fluid- bzw. Druckmittelflusses zwischen der Druckmittelquelle (51') und der betreffenden Aufhängung (lo) zugeordnet ist, welches auf die entsprechenden Regelsignale anspricht.

8* Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen (81) für den Fluidstrom Einrichtungen umfassen, mit deren Hilfe erste und zweite der vertikalen Auslenkung entsprechenden Signale (hL bzw. hR)für zugeordnete linke und rechte Radgruppen auf gegenüberliegenden Fahrzeugseiten zugeordnet sind, daß Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Differenzsignal (hL-hR) erzeugbar ist, welches der Differenz zwischen den ersten und den zweiten gemessenen vertikalen Auslenkungssignalen entspricht, und daß auf das Differenzsignal und auf die zweiten elektrischen Signale (yL, yR) für die linken und rechten Radgruppen ansprechende Einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Regelsignale für die zweiten Ventile in den Aufhängungen für die linken und rechten Radgruppen erzeugbar sind.

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