DE3821081A1

DE3821081A1 - Aktive aufhaengung fuer ein fahrzeug

Info

Publication number: DE3821081A1
Application number: DE3821081A
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Kurosawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2008-06-23
Also published as: US4924392A; DE3821081C2; JPH0563325B2; GB2206551B; JPS641613A; GB2206551A; GB8814591D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung für ein Fahr zeug wie ein Kraftfahrzeug und insbesondere auf eine aktive Aufhängung für ein Fahrzeug, die unter Koordinierung entspre chend der an der Fahrzeugkarosserie infolge der Kurvenfahrt wirkenden Zentripetalkraft und der durch Seitenwind an der Karosserie wirkenden Seitenkraft arbeitet.

Infolge der für die Aufhängung des Fahrzeugs geforderten Federungseigenschaften führt bei der Kurvenfahrt wegen des dabei entstehenden Drehmoments der Fahrzeugkörper bzw. die Karosserie eine Roll- oder Seitenneigungsbewegung um ihr Rollzentrum aus, wobei das Drehmoment durch das Kräftepaar aus der an dem Schwerpunkt der Karosserie wirkenden Zentrifu galkraft und der an den Rädern von der Fahrbahn her wirkenden entsprechenden Zentripetalkraft entsteht. Ferner führt bei der Einwirkung von Seitenwind an dem Fahrzeug die Karosserie gleichfalls eine Seitenneigungsbewegung um das Rollzentrum aus, da bei den Fahrzeugen wie den Kraftfahrzeugen das Roll zentrum verhältnismäßig niedrig liegt und daher der Gesamt vektor der durch den Seitenwind aufgebrachten Kraft weit über dem Rollzentrum verläuft.

Obwohl eine Steuerung zum Unterdrücken der Seitenneigung der Karosserie auf der an der Karosserie durch die Kurvenfahrt und/oder den Seitenwind entstehende Seitenneigungswinkel- Beschleunigung beruhend auszuführen ist, wurde in Anbetracht dessen, daß die durch die Kurvenfahrt verursachte Seitennei gung sicher und genau durch das Erfassen der durch die Zen trifugalkraft verursachten Querbeschleunigung vorhergesagt werden kann, und in der Erkenntnis, daß der Zusammenhang zwischen den Richtungen der durch die Kurvenfahrt verursach ten Querbeschleunigung und Seitenneigungswinkel-Beschleuni gung gegenüber dem Zusammenhang zwischen den Richtungen der durch den Seitenwind verursachten Beschleunigung umgekehrt ist, in einer früheren Anmeldung der Vorschlag gemacht, mit jeweiligen Sensoren die an dem Fahrzeugkörper bzw. der Karos serie wirkende Querbeschleunigung und Seitenneigungswinkel- Beschleunigung zu messen, die relativen Richtungen der Quer beschleunigung und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung zu ermitteln, um dadurch festzustellen, ob die Ursache für die Seitenneigung der Karosserie vorwiegend die Kurvenfahrt oder der Seitenwind ist, und eine Anzahl von Aufhängungsstellvor richtungen zur Gegenwirkung gegen die die Seitenneigung der Karosserie verursachende Kraft bei vorherrschender Einwirkung der Kurvenfahrt entsprechend der Querbeschleunigung und ande rerseits bei vorherrschender Einwirkung des Seitenwinds ent sprechend der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung zu betäti gen (japanische Patentanmeldung 21525/85, JP-OS 181715/86).

Danach wurde ferner festgestellt, daß ein besseres Führungs- bzw. Lenkungsverhalten erzielbar ist, wenn das Ausmaß der Betätigung der Aufhängungsstellvorrichtungen für die Vorder räder und derjenigen für die Hinterräder auf unterschiedliche Weise in Abhängigkeit davon verteilt werden kann, ob die Stellvorrichtungen gemäß der Querbeschleunigung oder gemäß der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung betätigt werden; es wurde daher vorgeschlagen, die Aufhängungsstellvorrichtungen für die Vorderräder und die Hinterräder in einem ersten Verteilungsverhältnis für das Betätigungsausmaß wie dem Ver hältnis Nf zu Nr zu betätigen, wenn die Stellvorrichtungen entsprechend der Querbeschleunigung betätigt werden, und sie andererseits in einem zweiten Verteilungsverhältnis für das Betätigungsausmaß wie dem Verhältnis Nf′ zu Nr′ zu betätigen, wenn sie entsprechend der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung betätigt werden (japanische Patentanmeldung 295943/85, US-PS 47 12 807, europäische Patentanmeldung 86101461).

Gemäß diesen früheren Vorschlägen werden jedoch die Aufhän gungsstellvorrichtungen weiterhin allein entsprechend der Querbeschleunigung oder allein entsprechend der Seitennei gungswinkel-Beschleunigung in Abhängigkeit davon betätigt, ob die Einwirkung der Kurvenfahrt oder die Einwirkung des Sei tenwinds vorherrschend ist; wenn daher bei dem vorangehend genannten Ermitteln der Beschleunigungen die Einwirkung der Kurvenfahrt auf die Seitenneigung der Karosserie zwar wesent lich ist, jedoch nicht stärker als die Einwirkung des Seiten winds, geht für die der Seitenneigung entgegenwirkende Steue rung der Vorteil der Betätigung der Aufhängungsstellvorrich tungen entsprechend der Querbeschleunigung gänzlich verloren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine grundle gend gemäß den vorangehenden Vorschlägen aufgebaute aktive Aufhängung derart weiter zu entwickeln, daß sie bei dem Unterdrücken der Seitenneigung der Karosserie ständig ent sprechend der Zusammenwirkung der Querbeschleunigung und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung arbeitet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Mitteln und Maßnahmen gelöst.

Bezeichnet man die mittels des Querbeschleunigungssensors erfaßte Querbeschleunigung mit a, die mittels des Krängungs beschleunigungssensors erfaßte Seitenneigungswinkel-Beschleu nigung mit r, die durch die Kurvenfahrt verursachte Querbe schleunigung und Seitenneigungswinkel-Beschleunigung jeweils mit a _s und r _s und die durch den Seitenwind verursachte Quer beschleunigung und Seitenneigungswinkel-Beschleunigung je weils mit a _w und r _w und definiert man die positive Richtung der Beschleunigungen als vom Fahrzeugheck bzw. in Fahrtrich tung gesehen links bzw. im Uhrzeigersinn, können die Werte a und r folgendermaßen ausgedrückt werden:

a = a _s + a _w (1)

r = r _s + r _w (2)

Bezeichnet man ferner das auf die Kurvenfahrt zurückzuführen de Krängungsmoment der Karosserie mit Ms und das auf den Seitenwind zurückzuführende Krängungsmoment der Karosserie mit Mw, und definiert die positive Richtung dieser Momente als im Uhrzeigersinn in der Fahrtrichtung gesehen, können diese Momente als zur Querbeschleunigung proportionale Moment te angesehen und daher folgendermaßen ausgedrückt werden:

Ms = k₁a _s (3)

Mw = -k₂a _w (4)

wobei k₁ und k₂ positive Konstanten sind.

Da diese Roll- bzw. Seitenneigungsmomente auch als proportio nal zu der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung betrachtet werden können, können sie ebenfalls folgendermaßen ausge drückt werden:

Ms = k₃r _s (5)

Mw = k₄r _w (6)

wobei k₃ und k₄ positive Konstanten sind.

Durch das Einsetzen der Gleichungen (3) bis (6) in die Glei chungen (1) und (2) können diese jeweils folgendermaßen umge schrieben werden:

a = (1/k₁)Ms - (1/k₂)Mw (7)

r = (1/k₃)Ms + (1/k₄)Mw (8)

Durch das Eliminieren von Mw oder Ms aus den Gleichungen (7) und (8) ergibt sich:

Ms = ((1/k₄)a + (1/k₂)r)/((1/k₂k₃) + (1/k₁k₄)) (9)

Mw = (-(1/k₃)a + (1/k₁)r)/((1/k₂k₃) + (1/k₁k₄)) (10)

Aus den Gleichungen (9) und (10) ist ersichtlich, daß aus der Querbeschleunigung a und der Seitenneigungswinkel-Beschleuni gung r sowohl das auf die Kurvenfahrt zurückzuführende Krän gungsmoment Ms als auch das auf den Seitenwind zurückzufüh rende Krängungsmoment Mw der Karosserie abzuleiten sind.

Da die durch die Kurvenfahrt hervorgerufene dynamische Last änderung Fs und die durch den Seitenwind verursachte dynami sche Laständerung Fw zu den Momenten Ms und Mw proportional sind, können sie folgendermaßen ausgedrückt werden:

Fs = k₅Ms und Fw = k₆Mw

wobei k₅ und k₆ positive Konstanten sind.

Durch das Einsetzen der Gleichungen (9) und (10) in die vorstehenden Gleichungen ergibt sich folgendes:

Fs = k₅((1/k₄)a + (1/k₂)r)/((1/k₂k₃) + (1/k₁k₄)) Fw = -k₆((1/k₃)a - (1/k₁)r)/((1/k₂k₃) + (1/k₁k₄))

Durch das Ersetzen der Koeffizienten von a und r in diesen Gleichungen durch K₁, K₂, K₃ und K₄ können die Gleichungen jeweils folgendermaßen umgeschrieben werden:

Fs = K₁a + K₂r (11)

Fw = -K₃a + K₄r (12)

Daher können durch geeignetes Wählen der Konstanten K₁ bis K₄ die auf die Kurvenfahrt zurückzuführende dynamische Belastung bzw. Laständerung Fs und die auf den Seitenwind zurückzufüh rende Laständerung Fw durch Zusammenfassung aus der Querbe schleunigung a und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung r abgeleitet werden. Infolgedessen wird durch das Steuern der Aufhängungsstellvorrichtungen entsprechend der Summe aus Fs und Fw die Karosserie bzw. der Fahrzeugkörper immer entgegen der Seitenneigung bzw. Krängung gesteuert, um damit den Aus wirkungen der Kurvenfahrt und des Seitenwinds zu begegnen.

Ausgehend von diesem Grundkonzept der Erfindung ist es bei einer weiteren Abwandlung des erfindungsgemäßen Aufhängungs systems angestrebt, daß die Steuereinrichtung ein Vorderrad paar der mehreren Räder entsprechend der Summe aus einem Teil Nf der Änderung Fs′ und einem Teil Nf′ der Änderung Fw sowie ein Hinterradpaar der mehreren Räder entsprechend der Summe aus einem Teil Nr der Änderung Fs und einem Teil Nr′ der Änderung Fw steuert, wobei Nf + Nr gleich 1,00 ist und Nf′ + Nr′ gleich 1,00 ist.

Ferner kann auch das erfindungsgemäße Aufhängungssystem einen Sensor für das Erfassen der Beschleunigung der Karosserie in deren Längsrichtung und für das Erzeugen eines dementspre chenden Signals enthalten, wobei die Steuereinrichtung das Signal über die Längsbeschleunigung aufnimmt und die Stell vorrichtungen im weiteren derart steuert, daß dadurch die zwischen der Karosserie und einem Vorderradpaar der mehreren Räder erzeugten Kräfte erhöht oder alternativ vermindert werden und die zwischen der Karosserie und einem Hinterrad paar der mehreren Räder erzeugten Kräfte vermindert oder alternativ erhöht werden.

Ferner kann die Steuerung zur Erhöhung oder Verminderung der durch die Aufhängungsstellvorrichtungen ausgeübten Kräfte auf gewünschte Weise nach einem bekannten Regelungsverfahren derart vorgenommen werden, daß die von einer jeden Stellvor richtung aufgebrachte Kraft mit der mittels eines zwischen dem Fahrzeugkörper bzw. der Karosserie und der entsprechenden Stellvorrichtung wirkenden Lastsensors erfaßten tatsächlichen Kraft ausgeglichen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung eines Ausführungsbei spiels des aktiven Aufhängungssystems für ein vierrädriges Kraftfahrzeug.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Servoein richtung für ein jeweiliges Fahrzeugrad.

Die Fig. 2 zeigt eine Servoeinrichtung 1, während in Fig. 1 vier dieser Servoeinrichtungen mit 1 fl, 1 fr, 1 rl und 1 rr bezeichnet sind, die jeweils für ein vorderes linkes Rad, ein vorderes rechtes Rad, ein hinteres linkes Rad und ein hinte res rechtes Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Eine jeweilige Servoeinrichtung 1 ist zwischen einem Fahrzeugrad 2 und einem Fahrzeugkörper bzw. einer Karosserie 3 angebracht und hat eine Stellvorrichtung 4, die die Karosserie in bezug auf das entsprechende Rad abstützt.

Die Stellvorrichtung 4 hat einen Zylinder 5 und einen Kolben 6, der in den Zylinder im wesentlichen vertikal bewegbar zu diesem eingesetzt ist. Der Zylinder 5 und der Kolben 6 bilden zusammen eine obere Kammer 7 und eine untere Kammer 8. An dem Kolben 6 ist eine Kolbenstange 9 befestigt, die durch die Stirnwände an den beiden Enden des Zylinders 5 hindurchragt, so daß daher selbst bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder sich das Volumen der Kolbenstange in dem Zylinder nicht verändert. Die Kolbenstange 9 trägt an ihrem unteren Ende das Rad 2, das um eine im wesentlichen in Querrichtung des Fahrzeugs verlaufende Achse drehbar ist.

Die obere Kammer 7 und die untere Kammer 8 stehen jeweils über Leitungen 10 bzw. 11 mit einem elektromagnetischen Hy draulik-Servoventil 12 in Verbindung. Das Servoventil 12 ist auf bekannte Weise aufgebaut und wird gleichmäßig und ständig mit einem Hochdruck-Arbeitsfluid gespeist, das von einer Hydraulikdruck-Erzeugungsvorrichtung 14 wie einer Pumpe ge liefert wird, welche das in einem Vorratsbehälter 13 enthal tene Arbeitsfluid aufnimmt; nach dem Hindurchtreten durch eine in dem Servoventil 12 vorgesehene nicht gezeigte innere veränderbare Düsenöffnung wird das Arbeitsfluid in den Vor ratsbehälter 13 zurückgeführt. Durch das Steuern der Durch flußrate des Arbeitsfluids durch die veränderbare Düsenöff nung werden der Druck in der oberen Kammer 7 und der Druck in der unteren Kammer 8 jeweils auf P₁ und P₂ gesteuert (P₁< P₂), so daß daher auf diese Weise die Druckdifferenz (P₁- P₂) zwischen den Drücken in der oberen Kammer 7 und der unteren Kammer 8 auf einen beliebigen Wert gesteuert werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Servoven til 12 einer jeden Servoeinrichtung durch Steuersignale (Spannungssignale) gesteuert, die über einen Addierer 15 und einen Verstärker 16 eingegeben werden. Wenn die Spannung des Steuersignals aus dem Verstärker 16 "0" ist, wird die Druck differenz (P₁-P₂) an einer jeweiligen Stellvorrichtung 4 der Servoeinrichtungen 1 fl, 1 fr, 1 rl oder 1 rr auf einem jeweiligen konstanten Wert gehalten, so daß die durch das Produkt (P₁-P₂)A aus der Druckdifferenz (P₁-P₂) und der Querschnittsfläche A des Kolbens 6 ausgedrückte Kraft gleich der von dem bestimmten Rad 2 aufzunehmenden Lastkomponente der Karosserie 3 ist. Wenn die Spannung des in den Verstärker 16 eingegebenen Steuersignals positiv oder negativ ist, wird die Druckdifferenz (P₁-P₂) entsprechend dem Absolutwert der Spannung erhöht oder vermindert.

Zwischen der Karosserie 3 und einer jeweiligen Stellvorrich tung 4 ist ein Lastsensor 17 angebracht, der die zwischen der Karosserie 3 und dem jeweiligen Rad 2 wirkende tatsächliche Belastung, nämlich die von der Stellvorrichtung 4 ausgeübte Kraft erfaßt und der ein dieser Kraft entsprechendes Span nungssignal F einem Negativanschluß des Addierers 15 zuführt.

Es ist anzumerken, daß die Stellvorrichtung 4 derart gestal tet sein kann, daß die Kolbenstange 9 nur durch die Stirnwand des Zylinders 5 an dem unteren Ende hindurchragt. In diesem Fall ändert sich bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 6 das Volumen der Kolbenstange 9 in dem Zylinder. Wenn der Flächeninhalt der oberen Fläche des Kolbens A₁ und an der unteren Stirnfläche des Kolbens A₂ sind, muß das Hydraulik- Servoventil 12 derart gestaltet werden, daß der Druck P₁ in der oberen Kammer 7 und der Druck P₂ in der unteren Kammer 8 entsprechend den Steuersignalen aus dem Verstärker 16 zum Erzeugen einer Kraft A₁P₁-A₂P₂ verändert werden. Ferner kann die Kolbenstange 9 der Stellvorrichtung 4 mit der Karos serie 3 verbunden sein, während der Zylinder 5 mit dem Rad 2 verbunden ist. Der Vorratsbehälter 13 und die Pumpe 14 können für alle Stervoeinrichtungen gemeinsam sein, wobei das Ar beitsfluid unter der alleinigen Voraussetzung, daß es ein im wesentlichen nicht zusammendrückbares Fluid ist, irgendeine beliebige Flüssigkeit und nicht unbedingt Öl sein kann.

Die Fig. 1 zeigt einen Querbeschleunigungs-Sensor 19, einen Seitenneigungswinkel-Beschleunigungssensor 20 und einen Längsbeschleunigungs-Sensor 21, die in dem Fahrzeugkörper bzw. der Karosserie angebracht sind. Diese Sensoren erfassen jeweils die Querbeschleunigung, die Krängungswinkel- bzw. Seitenneigungswinkel-Beschleunigung und die Längsbeschleuni gung der Karosserie und geben Signale a, r und b ab, die diese Beschleunigungen anzeigen. Im einzelnen gibt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Sensor 19 das Signal a ab, das jeweils positiv oder negativ ist, wenn vom Fahrzeug heck her gesehen die Beschleunigung nach links oder rechts gerichtet ist; der Sensor 20 gibt das Signal r ab, das je weils positiv oder negativ ist, wenn von dem Fahrzeugheck bzw. in Fahrtrichtung gesehen die Beschleunigung im Uhrzei gersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet ist; der Sensor 21 gibt das Signal b ab, das jeweils negativ oder positiv ist, wenn die Beschleunigung des Fahrzeugs nach vorne oder nach hinten gerichtet ist. Die Absolutwerte der Spannun gen dieser Signale entsprechen den Größen dieser Beschleuni gungen.

Das Signal aus dem Querbeschleunigungs-Sensor 19 wird durch Verstärker 22 und 23 jeweils mit Faktoren K₁ und K₃ multipli ziert und danach gesondert an einen positiven Anschluß eines Addierers 24 bzw. einen negativen Anschluß eines Addierers 25 angelegt. Gleichermaßen wird das Signal aus dem Seitennei gungswinkel-Beschleunigungssensor 20 durch Verstärker 26 und 27 jeweils mit Faktoren K₂ und K₄ multipliziert und danach gesondert an positive Anschlüsse der Addierer 24 und 25 angelegt. Das Ausgangssignal (K₁a+K₂r) des Addierers 24 wird in Verstärker 28 und 29 eingegeben, während das Aus gangssignal (-K₃a+K₄r) des Addierers 25 in Verstärker 30 und 31 eingegeben wird.

Die Verstärker 28 und 29 wirken dahingehend zusammen, daß das Ausgangssignal des Addierers 24 in einem Spannungsverhältnis Nf : Nr (Nf<0, Nr<0, Nf+Nr=1) aufgeteilt wird, so daß Addierern 32 und 33 jeweils Ausgangssignale (K₁a+K₂r)Nf bzw. (K₁a+K₂r)Nr zugeführt werden. Gleichermaßen wirken die Ver stärker 30 und 31 derart zusammen, daß das Ausgangssignal des Addierers 25 in einem Spannungsverhältnis Nf′ : Nr′ (Nf′<0, Nr′<0, Nf′+Nr′=1) multipliziert werden, so daß den Addie rern 32 und 33 jeweils Ausgangssignale (-K₃a+K₄r)Nf′ bzw. (- K₃a+K₄r)Nr′ zugeführt werden.

Der Addierer 32 gibt sein Ausgangssignal an die Servoeinrich tung 1 fr sowie ferner auch über einen Vorzeichen-Inverter 34 an die Servoeinrichtung 1 fl ab. Der Addierer 33 gibt sein Ausgangssignal an die Servoeinrichtung 1 rr und über einen Vorzeichen-Inverter 35 an die Servoeinrichtung 1 rl ab.

Das Ausgangssignal des Längsbeschleunigungs-Sensors 21 wird hinsichtlich der Spannung in einem Verstärker 36 mit einem Faktor K₅ multipliziert und dann den Servoeinrichtungen 1 fl und 1 fr sowie auch über Vorzeichen-Inverter 37 und 38 den Servoeinrichtungen 1 rl und 1 rr zugeführt.

Gemäß der nachstehenden Beschreibung bilden die Verstärker 22, 23, 26 und 27, die Addierer 24 und 25, die Verstärker 28, 29, 30 und 31, die Addierer 32 und 33, die Inverter 34 und 35, der Verstärker 36, die Inverter 37 und 38 sowie der Addierer 15 und der Verstärker 16 der jeweiligen Servoein richtung eine Rechensteuereinrichtung, die aus den Ausgangs signalen der verschiedenen Sensoren die infolge der Beschleu nigung auftretenden Änderungen hinsichtlich der zwischen der Karosserie und dem jeweiligen Rad wirkenden Last berechnet, eine Verteilung zwischen den Vorderrädern und den Hinterrä dern in einem gewissen Verhältnis aus den Ergebnissen dieser Berechnungen errechnet und Steuersignale an die Servoventile 12 abgibt. Diese Rechensteuereinrichtung kann wie bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel analog aufge baut sein oder als digitale Einrichtung gestaltet sein. Die Verstärkungsfaktoren K₁, K₂, K₃, K₄ und K₅ der Verstärker 22, 23, 26, 27 und 36 können als positive Konstanten beispiels weise durch Berechnung oder durch Versuche festgelegt werden.

Gemäß Fig. 2 hat der Addierer 15 einer jeden Servoeinrichtung 1 drei Positiv-Eingangsanschlüsse und einen Negativ-Eingangs anschluß. Den Positiv-Eingangsanschlüssen werden das Aus gangssignal Fa des Addierers 32 oder 33, das Ausgangssignal Fb des Verstärkers 36 und ein Spannungssignal Fo zugeführt, das aus einer nicht gezeigten Einstellvorrichtung oder der gleichen zugeführt wird und derjenigen Lastkomponente der Karosserie 3 entspricht, die von dem entsprechenden Rad 2 aufgenommen wird, wenn das Fahrzeug stillsteht oder mit kon stanter Geschwindigkeit geradeaus fährt. Dem Negativ-Anschluß wird das Ausgangssignal F des Lastsensors 17 zugeführt, das die zwischen der Karosserie 3 und dem entsprechenden Rad 2 tatsächlich wirkende Last anzeigt.

Daher wird die Differenz (P₁-P₂) zwischen dem Druck P₁ in der oberen Kammer 7 und dem Druck P₂ in der unteren Kammer 8 der Stellvorrichtung 4 durch das Hydraulik-Servoventil 12 ausgehend von den Signalen Fa und Fb erhöht oder vermindert, wobei an dem Signal Fa+Fb+Fo-F eine Rückführungssteue rung bzw. Regelung in der Weise ausgeführt wird, daß sich F= Fa+Fb+Fo ergibt.

Wenn die aktive Aufhängung ohne Rückführung gesteuert werden soll, können die Lastsensoren 17 und die Eingänge für das Signal F weggelassen werden.

Nachfolgend wird nun die Funktionsweise des Ausführungsbei spiels mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erläutert:

Wenn das Fahrzeug stillsteht oder mit konstanter Geschwindig keit geradeaus fährt, ist die Beschleunigung des Fahrzeugkör pers bzw. der Karosserie in allen Richtungen "0", so daß daher die Ausgangssignale der Sensoren 19, 20 und 21 "0" sind und F=Fo wird; infolgedessen wird das Ausgangssignal des Addierers 15 zu "0", wodurch die Druckdifferenz (P₁-P₂) an der Stellvorrichtung 4 der jeweiligen Servoeinrichtung 1 fl, 1 fr, 1 rl oder 1 rr jeweils auf einem derartigen konstanten Wert gehalten wird, daß die Karosserie in einer bestimmten Höhe gehalten wird. Wenn dann das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus fährt und ein Rad 2 über eine Unebenheit in der Fahrbahn läuft, ändert sich die an dem Rad von der Fahrbahn her wirkende Kraft, wobei aber in diesem Fall die Druckdifferenz (P₁-P₂) an der jeweiligen Stellvor richtung 4 konstant bleibt, so daß daher die durch die jewei lige Stellvorrichtung zwischen dem Rad und der Karosserie erzeugte Kraft konstant gehalten wird. Entsprechend einer derartigen vertikalen Versetzung des jeweiligen Rads wird der Kolben 6 der entsprechenden Stellvorrichtung in bezug auf den Zylinder 5 vertikal versetzt, jedoch wird die Karosserie nicht vertikal bewegt, so daß die Höhe der Karosserie in einem besonderen vorbestimmten Zustand gehalten wird.

Bei einer Kurvenfahrt wirkt an der Karosserie eine Zentrifu galkraft zur Kurvenaußenseite hin, während über die Aufhän gung von der Fahrbahn her an der Karosserie eine dementspre chende Zentripetalkraft in der Gegenrichtung zur Zentrifugal kraft entsteht; da der Schwerpunkt der Karosserie im allge meinen oberhalb des Rollzentrums bzw. der Krängungsachse der Karosserie liegt, neigt sich die Karosserie durch eine Zen trifugalbeschleunigung zur Kurvenaußenseite hin, während sie durch die entsprechende Zentripetalbeschleunigung zur Kurven innenseite hin zurückgehalten wird. Die mittels der Sensoren 19 und 20 bei dieser Kurvenfahrt erfaßten Größen der Querbe schleunigung und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung sind im wesentlichen zueinander proportional. Wenn bei dem Durch fahren einer Rechtskurve die durch die Zentripetalkraft ver ursachte Querbeschleunigung nach links gerichtet ist, ist vom Fahrzeugheck her gesehen die Seitenneigungswinkel-Beschleuni gung im Uhrzeigersinn gerichtet, und umgekehrt; daher ergibt sich gemäß der vorangehend genannten Definition immer das gleiche positive oder negative Vorzeichen.

Wenn andererseits das Fahrzeug einem Seitenwind ausgesetzt ist, der vom Fahrzeugheck her gesehen nach links gerichtet ist, wird die Karosserie durch eine nach links gerichtete Querbeschleunigung und auch durch eine vom Fahrzeugheck gese hen entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Seitenneigungswin kel-Beschleunigung nach links gedrückt, während die Wind strömung von links nach rechts das Fahrzeug in den entgegen gesetzten Richtungen beeinflußt. Daher bestehen gemäß der vorangehend angeführten Definition immer einander entgegenge setzte positive und negative Vorzeichen.

Bei der Kurvenfahrt, bei der die Beschleunigungen a und r beide positiv oder beide negativ sind, ist daher die Lastän derung Fs (=K₁a+K₂r) verhältnismäßig groß, während die Laständerung Fw (=-K₃a+K₄r) verhältnismäßig gering ist; daher ist die Betätigung der Stellvorrichtungen hauptsächlich durch die Änderung Fs, aber zugleich auch durch die Änderung Fw bestimmt.

Wenn andererseits auf das Fahrzeug Seitenwind einwirkt, näm lich die Beschleunigungen a und r positiv und negativ oder negativ und positiv sind, ist die Laständerung Fs (=K₁a+ K₂r) verhältnismäßig gering, während die Laständerung Fw (=- K₃a+K₄r) verhältnismäßig groß ist; daher wird die Funktion der Stellvorrichtungen hauptsächlich durch die Änderung Fw, aber auch durch die Änderung Fs bestimmt.

Hierbei kann durch das geeignete Wählen des Verhältnisses der Verteilung der Signale zwischen den Verstärkern 28 und 29 irgendein erwünschtes Lenkungsverhalten bei der Kurvenfahrt erreicht werden. Wenn Nf=Nr=0,5 gewählt wird, werden die durch die an dem Fahrzeugkörper bzw. der Karosserie wirkende Zentrifugalkraft verursachten Laständerungen der zwischen der Karosserie und den Rädern wirkenden Last gleichmäßig zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern aufgeteilt, was zur Folge hat, daß das Fahrzeug bei der Kurvenfahrt neutrales Lenkungsverhalten zeigt. Falls Nf größer als Nr gewählt wird, sind die Laständerungen an den Vorderrädern größer als an den Hinterrädern, wodurch bei der Kurvenfahrt das Lenkungsverhal ten einer "Untersteuerung" entspricht. Falls im Gegensatz dazu Nf kleiner als Nr gewählt wird, ist die Laständerung an den Hinterrädern größer als an den Vorderrädern, was ein Übersteuerungs-Lenkungsverhalten des Fahrzeugs bei der Kur venfahrt ergibt.

Auf gleichartige Weise kann durch das geeignete Wählen des Verteilungsverhältnisses für die Verstärker 30 und 31 irgend ein erwünschtes Lenkungsverhalten des Fahrzeugs bei der Ein wirkung von Seitenwind erzielt werden. D. h., falls Nf′=Nr′ =0,5 eingestellt wird, werden die durch den Seitenwind verursachten Änderungen der zwischen der Karosserie und den Rädern wirkenden Last gleichmäßig zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern verteilt, so daß infolgedessen die Len kungseigenschaften bei der Einwirkung von Seitenwind neutral sind. Falls Nf′ größer als Nr′ gewählt wird, sind die Lastän derungen an den Vorderrädern größer als an den Hinterrädern, so daß durch den Einfluß des Seitenwinds das Lenkungsverhal ten einer Untersteuerung entspricht. Falls im Gegensatz dazu Nf′ kleiner als Nr′ gewählt wird, ist die Änderung hin sichtlich der Last an den Hinterrädern größer als an den Vorderrädern, was zur Folge hat, daß bei Einwirkung des Seitenwinds das Lenkungsverhalten eine Übersteuerung ist.

Entsprechend der Massenverteilung und der Außenform der Ka rosserie der einzelnen Kraftfahrzeuge können die Werte Nf, Nr, Nf′ und Nr′ wahlweise derart eingestellt werden, daß sich bei der Fahrt auf einer kurvenreichen Strecke und/oder bei Seitenwind bestimmte anzustrebende Lenkungseigenschaften er geben.

Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wird infolge der an der Karosserie wirkenden Trägheitskraft die zwischen der Karosse rie und dem linken und rechten Vorderrad wirkende Last ver ringert, während die zwischen der Karosserie und dem linken und rechten Hinterrad wirkende Last erhöht wird, wodurch ein "Hocken" bzw. ein rückwärtiges Senken der Karosserie hervor gerufen wird. Wenn andererseits das Fahrzeug gebremst wird, wird die zwischen der Karosserie und den Vorderrädern wirken de Last erhöht, während die zwischen der Karosserie und den Hinterrädern wirkende Last verringert wird, was ein Vorneigen der Karosserie ergibt. Die Laständerungen der zwischen der Karosserie und den Rädern wirkenden Last sind in beiden Fällen im wesentlichen proportional zu der Längsbeschleuni gung des Fahrzeugs.

Bei der Beschleunigung bzw. Vorwärtsbeschleunigung des Fahr zeugs wird die mittels des Sensors 21 erfaßte Längsbeschleu nigung als negatives Ausgangssignal b durch den Verstärker 36 verstärkt und als negatives Signal K₅b den Servoeinrichtungen 1 fl und 1 fr für das linke bzw. rechte Vorderrad sowie als positives Signal -K₅b nach der Vorzeichenumkehrung durch die Inverter 37 und 38 den Servoeinrichtungen 1 rl und 1 rr für das linke und rechte Hinterrad zugeführt, so daß die durch die Stellvorrichtungen für das linke und rechte Vorderrad ausge übten Kräfte verringert werden, während die durch die Stell vorrichtungen für das linke und rechte Hinterrad erzeugten Kräfte verstärkt werden.

Bei der Bremsung bzw. Rückwärtsbeschleunigung wird das posi tive Ausgangssignal b des Sensors 21 durch den Verstärker 36 verstärkt und als positives Signal K₅b den Servoeinrichtungen 1 fl und 1 fr für das linke und rechte Vorderrad sowie als negatives Signal -K₅b nach der Vorzeichenumkehrung durch die Inverter 37 und 38 den Servoeinrichtungen 1 rl und 1 rr für das linke und rechte Hinterrad zugeführt, so daß die durch die Stellvorrichtungen für die Vorderräder aufgebrachten Kräfte erhöht werden, während die durch die Stellvorrichtungen für die Hinterräder erzeugten Kräfte vermindert werden.

Mit einem Aufhängesystem für ein Fahrzeug wird die Karosserie des Fahrzeugs von Rädern über Servostellvorrichtungen getra gen, die jeweils die Karosserie gegen ein entsprechendes Rad abstützen, wobei die von einer jeden Stellvorrichtung aufge brachte Kraft derart gesteuert wird, daß die Karosserie gegen eine Seitenneigung entsprechend einer Zusammenwirkung aus der an der Karosserie in Querrichtung zum Fahrzeug wirkende Be schleunigung und der an der Karosserie in Krängungsrichtung wirkenden Seitenneigungswinkel-Beschleunigung abgestützt wird, wobei die Beschleunigungen durch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs auf einer kurvenreichen Strecke und/oder durch anströmenden Seitenwind verursacht sind.

Claims

1. Aufhängungssystem für ein mehrrädriges Fahrzeug, mit meh reren Stellvorrichtungen, die jeweils die Fahrzeugkarosserie gegen eines der Räder abstützen und zum Erzeugen einer verän derbaren Kraft zwischen der Karosserie und dem entsprechenden Rad steuerbar sind, mit einer Sensorvorrichtung zum Erfassen einer Querbeschleunigung a der Karosserie in deren Querrich tungen und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals, mit einer Sensorvorrichtung zum Erfassen einer Seitenneigungswin kel-Beschleunigung r der Karosserie und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals und mit einer Steuereinrichtung, die aus den Sensorvorrichtungen die der Querbeschleunigung und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung der Karosserie ent sprechenden Signale aufnimmt, ausgehend von diesen Signalen die durch Kurvenfahrt und an dem Fahrzeug wirkenden Seiten wind verursachten Änderungen der zwischen der Karosserie und den Rädern wirkenden Last berechnet und die Stellvorrichtun gen zu einer Erhöhung oder Verminderung der zwischen der Karosserie und den Rädern erzeugten Kräfte entsprechend den berechneten Laständerungen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12 bis 16, 22 bis 35) eine durch die Kurvenfahrt verursachte Änderung Fs der zwischen der Karosserie (3) und den Rädern (2) wirkenden Last und eine durch den an dem Fahrzeug wirkenden Seitenwind verursachte Änderung Fw der zwischen der Karosserie und den Rädern wir kenden Last nach Gleichungen Fs= K₁a + K₂r bzw.Fw= K₃a + K₄rberechnet, wobei K₁, K₂, K₃ und K₄ positive Konstanten sind, und die Stellvorrichtungen (4) entsprechend der Summe der Änderungen Fs und Fw steuert.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12 bis 16, 22 bis 35) an einem Vorderräderpaar der mehreren Räder (2) entsprechend der Summe aus einem Teil Nf der Änderung Fs und einem Teil Nf′ der Änderung Fw und an einem Hinterräderpaar der mehreren Räder entsprechend der Summe aus einem Teil Nr der Änderung Fs und einem Teil Nr′ der Änderung Fw steuert, wobei Nf + Nr = 1,00 und Nf′ + Nr′ = 1,00 ist.

3. Aufhängungssystem nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Sensor zum Erfassen einer Längsbeschleunigung b der Karosserie in deren Längsrichtung und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals, das von der Steuereinrichtung aufgenommen wird, um jeweils, die durch die Stellvorrichtung zwischen der Karos serie und einem Vorderräderpaar erzeugten Kräfte zu erhöhen oder zu vermindern bzw. die durch die Stellvorrichtungen zwischen der Karosserie und einem Hinterräderpaar erzeugten Kräfte zu vermindern oder zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12 bis 16, 22 bis 35) die Stell vorrichtungen (4) entsprechend dem die Längsbeschleunigung b darstellenden Signal und der Summe aus den Änderungen Fs und Fw steuert.