DE3821081C2

DE3821081C2 - Aufhängungssystem für ein mehrrädriges Fahrzeug

Info

Publication number: DE3821081C2
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: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2008-06-23
Also published as: US4924392A; GB8814591D0; GB2206551A; GB2206551B; JPS641613A; JPH0563325B2; DE3821081A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufhängungssystem für ein mehrrädriges Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Entsprechend der für die Aufhängung des Fahrzeugs geforderten Federungseigenschaften führt bei der Kurvenfahrt infolge des dabei entstehenden Drehmoments die Karosserie eine Roll- bzw. Wank- 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 durch die Fahrbahn 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 angreift.

Allgemein basiert eine Steuerung zum Unterdrücken der Seitenneigung der Karosserie auf der an der Karosserie durch die Kurvenfahrt und/oder den Seitenwind entstehende Seitenneigungs- oder Wank- Winkelbeschleunigung. Da die durch die Kurvenfahrt verursachte Seitenneigung sicher und genau durch das Erfassen der durch die Zen trifugalkraft verursachten Querbeschleunigung vorhergesagt werden kann, und 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, ist es gemäß der JP 61-181715 A vorgesehen, mit jeweiligen Sensoren die an der Karosserie 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 betätigen.

Ferner ist ein besseres Führungs- bzw. Lenkungsverhalten erzielbar, 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.

Gemäß der US 4 712 807 bzw. der EP 193 744 A werden die Aufhängungsstellvorrichtungen für die Vorderräder und die Hinterräder in einem ersten Verteilungsverhältnis in einem Betätigungsausmaß gemäß dem Ver hältnis Nf zu Nr betätigt, wenn die Stellvorrichtungen entsprechend der Querbeschleunigung gesteuert werden, und sie werden andererseits in einem zweiten Verteilungsverhältnis in einem Betätigungsausmaß gemäß dem Verhältnis Nf′ zu Nr′ betätigt, wenn sie entsprechend der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung gesteuert werden.

Gemäß diesem Stand der Technik 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, jedoch nicht stärker als die Einwirkung des Seitenwinds ist, 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, ein gattungs gemäßes Aufhängungssystem derart auszugestalten, daß bei dem Unterdrücken der Seitenneigung der Karosserie kontinuierlich ein Zusammenwirken der Querbeschleunigung und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung erzielbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bezeichnet man die mittels eines Querbeschleunigungssensors erfaßte Querbeschleunigung mit a, die mittels eines Wank- bzw. Roll beschleunigungssensors erfaßte Seitenneigungswinkel-Beschleu nigung mit r, die durch die Kurvenfahrt verursachte Quer beschleunigung und Seitenneigungswinkel-Beschleunigung jeweils mit a_s und r_s und die durch den Seitenwind verursachte Quer beschleunigung und Seitenneigungswinkel-Beschleunigung jeweils mit a_w und r_w, können die Werte von 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 zurückzuführende Wank- bzw. Rollmoment der Karosserie mit Ms und das auf den Seitenwind zurückzuführende Rollmoment der Karosserie mit Mw, und definiert man die positive Richtung dieser Momente als im Uhrzeigersinn in der Fahrtrichtung gesehen, können diese Momente als zur Querbeschleunigung proportionale Momente 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 propor tional zu der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung betrachtet werden können, können sie ebenfalls folgendermaßen ausgedrückt 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 umgeschrieben 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 Rollmoment Ms als auch das auf den Seitenwind zurückzufüh rende Rollmoment Mw der Karosserie abzuleiten sind.

Da eine durch die Kurvenfahrt hervorgerufene dynamische Kraftänderung Fs und die durch den Seitenwind verursachte dynamische Kraftänderung 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.

Dabei berücksichtigen die Konstanten k₁ bis k₆ die geometrischen Einflüsse (z. B. Spurweite, Schwerpunktshöhe, Windangriffspunkt) des Fahrzeugs.

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

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 Bestimmung (geeignete Wahl) der Konstanten k₁ bis k₆ und damit von K₁ bis K₄ die auf die Kurvenfahrt zurückzuführende dynamische Belastung bzw. Kraftänderung Fs und die auf den Seitenwind zurückzufüh rende Kraftänderung Fw durch Zusammenfassung aus der Quer beschleunigung a und der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung r abgeleitet werden. Infolgedessen wird durch das Steuern der Aufhängungsstellvorrichtungen entsprechend der Summe aus Fs und Fw die Karosserie immer entgegen der Seitenneigung bzw. dem Rollen gesteuert, um damit die Aus wirkungen der Kurvenfahrt und des Seitenwinds zu vermindern.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Aufhängungssystem steuert die Steuereinrichtung ein Vorderradpaar der mehreren Räder entsprechend der Summe aus Nf mal der Änderung Fs und Nf′ mal der Änderung Fw sowie ein Hinterradpaar der mehreren Räder entsprechend der Summe aus Nr mal der Änderung Fs und Nr′ mal der Änderung Fw, wobei Nf+Nr gleich 1,00 ist und Nf′+Nr′ gleich 1,00 ist, und wobei Nf und Nr Einflüsse der fahrzeugspezifischen Gegebenheiten, wie z. B. Spurweite, Radstand, Schwerpunktslage und Nf′ und Nr′ solche, wie z. B. die Lage des Windangriffspunktes, berücksichtigen.

Ferner kann das erfindungsgemäße Aufhängungssystem einen Sensor zum Erfassen der Beschleunigung der Karosserie in Längsrichtung und Erzeugen eines dementsprechenden Signals aufweisen, 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 jeder Stellvor richtung aufgebrachte Kraft mit der mittels eines zwischen der Karosserie und der entsprechenden Stellvorrichtung wirkenden Kraftsensors erfaßten tatsächlichen Kraft ausgeglichen wird.

In dem Unteranspruch sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spiels des aktiven Aufhängungssystems für ein vierrädriges Kraftfahrzeug;

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

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

Die Stellvorrichtung 4 hat einen Zylinder 5 und einen Kolben 6, der in den Zylinder 5 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 sich daher selbst bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 6 im Zylinder 5 das Volumen der Kolbenstange 9 in dem Zylinder 5 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 Hydraulik-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 Hydraulik-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 Ausführungsbeispiel wird das Hydraulik-Servoventil 12 jeder Servoeinrichtung 1fl, 1fr, 1rl, 1rr 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 1fl, 1fr, 1rl oder 1rr 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 Kraftsensor 17 angebracht, der die zwischen der Karosserie 3 und dem jeweiligen Rad 2 wirkende tatsächliche Belastung, d. h. die von der Stellvorrichtung 4 ausgeübte Kraft erfaßt und ein dieser Kraft entsprechendes Span nungssignal F einem Negativanschluß des Addierers 15 zuführt.

Die Stellvorrichtung 4 kann derart gestaltet sein, 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 5. Wenn der Flächeninhalt der oberen Fläche des Kolbens 6 mit A₁ und der unteren Stirnfläche des Kolbens 6 mit A₂ bezeichnet 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 A₁·P₁-A₂·P₂ verändert wird. 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 1fl, 1fr, 1rl, 1rr gemeinsam sein, wobei das Arbeitsfluid unter der alleinigen Voraussetzung, daß es ein im wesentlichen nicht zusammendrückbares Fluid ist, eine beliebige Flüssigkeit und nicht unbedingt Öl sein kann.

Fig. 1 zeigt einen Querbeschleunigungs-Sensor 19, einen Seitenneigungswinkel-Beschleunigungssensor 20 und einen Längsbeschleunigungs-Sensor 21, die an der Karosserie 3 vorgesehen sind. Diese Sensoren erfassen jeweils die Querbeschleunigung, die Seitenneigungswinkel- bzw. Roll-Beschleunigung und die Längsbeschleu nigung der Karosserie 3 und geben Signale a, r und b dieser Beschleunigungen ab. Im einzelnen gibt bei dem 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 vom 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 Spannungen dieser Signale entsprechen jeweils den Größen dieser Beschleunigungen.

Das Signal des Querbeschleunigungs-Sensors 19 wird durch Verstärker 22 und 23 jeweils mit Faktoren K₁ und K₃ multi pliziert und danach gesondert an einen positiven Anschluß eines Addierers 24 bzw. einen negativen Anschluß eines Addierers 25 angelegt. Gleichermaßen wird das Signal des Seitenneigungs winkel-Beschleunigungssensors 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) aufgeteilt wird, so daß den Addierern 32 und 33 jeweils Ausgangssignale (-K₃a+K₄r)Nf′ bzw. (-K₃a+K₄r)Nr′ zugeführt werden.

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

Das Ausgangssignal des Längsbeschleunigungs-Sensors 21 wird hinsichtlich der Spannung in einem Verstärker 36 mit einem Faktor K₅ multipliziert und dann den Servoeinrichtungen 1fl und 1fr sowie über Vorzeichen-Inverter 37 und 38 den Servoeinrichtungen 1rl und 1rr 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 bzw. Steuereinrichtung, die aus den Ausgangssignalen der verschiedenen Sensoren die infolge der Beschleu nigung auftretenden Änderungen hinsichtlich der zwischen der Karosserie 3 und dem jeweiligen Rad 2 wirkenden Kraft berechnet, eine Verteilung zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern in einem gewissen Verhältnis aus den Ergebnissen dieser Berechnungen errechnet und Steuersignale an die jeweiligen Hydraulik-Servoventile 12 abgibt. Die 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 jeder 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 Last- bzw. Kraftkomponente 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 Kraft 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 das aktive Aufhängungssystem 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 der Karosserie in allen Richtungen "0", so daß daher die Ausgangssignale der Sensoren 19, 20 und 21 gleich "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 1fl, 1fr, 1rl oder 1rr jeweils auf einem derartigen konstanten Wert gehalten wird, daß die Karosserie 3 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 auf das Rad 2 durch die Fahrbahn wirkende Kraft, wobei in diesem Fall die Druckdifferenz (P₁-P₂) an der jeweiligen Stellvor richtung 4 konstant bleibt, so daß daher die durch die jeweilige Stellvorrichtung 4 zwischen dem Rad 2 und der Karosserie 3 erzeugte Kraft konstant gehalten wird. Entsprechend einer derartigen vertikalen Versetzung des jeweiligen Rads 2 wird der Kolben 6 der entsprechenden Stellvorrichtung 4 in bezug auf den Zylinder 5 vertikal versetzt, jedoch wird die Karosserie 3 nicht vertikal bewegt, so daß die Höhe der Karosserie 3 in einem besonderen vorbestimmten Zustand gehalten wird.

Bei einer Kurvenfahrt wirkt an der Karosserie 3 eine Zentri fugalkraft zur Kurvenaußenseite hin, während über die Aufhän gung durch die Fahrbahn an der Karosserie 3 eine dementspre chende Zentripetalkraft in der Gegenrichtung zur Zentrifugal kraft entsteht; da der Schwerpunkt der Karosserie 3 im allge meinen oberhalb des Rollzentrums bzw. der Krängungsachse der Karosserie 3 liegt, neigt sich die Karosserie 3 durch eine Zentrifugalbeschleunigung 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 3 durch eine nach links gerichtete Querbeschleunigung und auch durch eine vom Fahrzeugheck gese hen entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Seitenneigungswinkel- 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 Kraft änderung Fs (=K₁a+K₂r) verhältnismäßig groß, während die Kraftänderung Fw (= -K₃a+K₄r) verhältnismäßig gering ist; daher ist die Betätigung der Stellvorrichtungen 4 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 Kraftänderung Fs (= K₁a+K₂r) verhältnismäßig gering, während die Kraftänderung Fw (= -K₃a+K₄r) verhältnismäßig groß ist; daher wird die Funktion der Stellvorrichtungen 4 hauptsächlich durch die Änderung Fw, aber auch durch die Änderung Fs bestimmt.

Hierbei kann durch geeignete Wahl des Verhältnisses der Verteilung der Signale zwischen den Verstärkern 28 und 29 ein gewünschtes Lenkungsverhalten bei der Kurvenfahrt erreicht werden. Wenn Nf=Nr=0,5 gewählt wird, werden die durch die an der Karosserie 3 wirkende Zentrifugalkraft verursachten Kraftänderungen der zwischen der Karosserie 3 und den Rädern 2 wirkenden Kraft gleichmäßig zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern aufgeteilt, was zur Folge hat, daß das Fahrzeug bei der Kurvenfahrt ein neutrales Lenkungsverhalten zeigt. Falls Nf größer als Nr gewählt wird, sind die Kraftänderungen 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 Kraftänderung an den Hinterrädern größer als an den Vorderrädern, was ein Übersteuerungs-Lenkungsverhalten des Fahrzeugs bei der Kur venfahrt ergibt.

Auf gleichartige Weise kann durch geeignete Wahl des Verteilungsverhältnisses für die Verstärker 30 und 31 ein gewünschtes Lenkungsverhalten des Fahrzeugs bei der Ein wirkung von Seitenwind erzielt werden. Das heißt, falls Nf′=Nr′ =0,5 eingestellt wird, werden die durch den Seitenwind verursachten Änderungen der zwischen der Karosserie 3 und den Rädern 2 wirkenden Kraft 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 Kraft änderungen 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 Kraft 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 3 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 ergeben.

Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wird infolge der an der Karosserie 3 wirkenden Trägheitskraft die zwischen der Karosse rie 3 und dem linken und rechten Vorderrad wirkende Kraft ver ringert, während die zwischen der Karosserie 3 und dem linken und rechten Hinterrad wirkende Kraft erhöht wird, wodurch ein "Hocken" bzw. ein rückwärtiges Senken der Karosserie 3 hervor gerufen wird. Wenn andererseits das Fahrzeug gebremst wird, wird die zwischen der Karosserie 3 und den Vorderrädern wirkende Kraft erhöht, während die zwischen der Karosserie 3 und den Hinterrädern wirkende Kraft verringert wird, was ein Vorneigen der Karosserie 3 ergibt. Die Kraftänderungen der zwischen der Karosserie 3 und den Rädern 2 wirkenden Kraft sind in beiden Fällen im wesentlichen proportional zu der Längsbeschleunigung 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 1fl und 1fr für das linke bzw. rechte Vorderrad sowie als positives Signal -K₅b nach der Vorzeichenumkehrung durch die Inverter 37 und 38 den Servoeinrichtungen 1rl und 1rr für das linke und rechte Hinterrad zugeführt, so daß die durch die Stellvorrichtungen 4 für das linke und rechte Vorderrad ausge übten Kräfte verringert werden, während die durch die Stell vorrichtungen 4 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 1fl und 1fr für das linke und rechte Vorderrad sowie als negatives Signal -K₅b nach der Vorzeichenumkehrung durch die Inverter 37 und 38 den Servoeinrichtungen 1rl und 1rr für das linke und rechte Hinterrad zugeführt, so daß die durch die Stellvorrichtungen 4 für die Vorderräder aufgebrachten Kräfte erhöht werden, während die durch die Stellvorrichtungen 4 für die Hinterräder erzeugten Kräfte vermindert werden.

Claims

1. Aufhängungssystem für ein mehrrädriges Fahrzeug, mit
mehreren Stellvorrichtungen, die jeweils die Karosserie gegen ein jedes der Räder abstützen und zur Erzeugung einer veränderbaren Kraft zwischen der Karosserie und dem entsprechenden Rad steuerbar sind,
einer Servoeinrichtung zur Erfassung einer Querbeschleunigung (a) der Karosserie in Querrichtungen und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals,
einer Servoeinrichtung zur Erfassung einer Seiten neigungswinkel-Beschleunigung (r) der Karosserie und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals und
einer Steuereinrichtung, die aus den Sensoreinrichtungen die der Querbeschleunigung und der Seitenneigungswinkel- Beschleunigung der Karosserie entsprechenden Signale aufnimmt, ausgehend von diesen Signalen die durch Kurvenfahrt und an dem Fahrzeug wirkenden Seitenwind ver ursachten Änderungen (Fs, Fw) der zwischen der Karosserie und den Rädern wirkenden Kraft berechnet und die Stellvorrichtungen zu einer Erhöhung oder Verminderung der zwischen der Karosserie und den Rädern erzeugten Stützkräfte entsprechend der berechneten Kraftänderungen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (12 bis 16, 22 bis 35) die Änderungen (Fs und Fw) der zwischen der Karosserie (3) und den Rädern (2) wirkenden Kraft gemäß den Gleichungen Fs = K₁a + K₂r (Querbeschleunigungs-Einfluß)
Fw = K₃a + K₄r (Seitenwind-Einfluß)berechnet,
wobei K₁ und K₃ positive, die aus der Querbeschleunigung zwischen der Karosserie (3) und den Rädern (2) wirkende Kraftänderung bestimmende Konstanten, und K₂ und K₄ positive, die aus der Seitenneigungswinkel-Beschleunigung zwischen der Karosserie (3) und den Rädern (2) wirkenden Kraftänderung bestimmende Konstanten sind,
Verteilungsfaktoren (Nf) und (Nr) zur Verteilung der Änderung (Fs) und Verteilungsfaktoren (Nf′) und (Nr′) zur Verteilung der Änderung (Fw) jeweils zwischen den vorderen und hinteren Rädern vorgesehen sind und
ein Paar von vorderen Rädern aus der Vielzahl der Räder (2) in Abhängigkeit über eine Summe aus (Nf) mal die Änderung (Fs) und (Nf′) mal die Änderung (Fw), und ein Paar von hinteren Rädern aus der Vielzahl der Räder (2) in Abhängigkeit über eine Summe aus (Nr) mal die Änderung (Fs) und (Nr′) mal die Änderung (Fw) gesteuert wird.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, mit einem Sensor (21) zur Erfassung einer Längsbeschleunigung (b) der Karosserie in deren Längsrichtung und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals, das von der Steuereinrichtung aufgenommen wird, zur jeweiligen Erhöhung oder Verminderung der durch die Stellvorrichtungen zwischen der Karosserie und dem Paar von vorderen Rädern erzeugten Kräfte bzw. zur jeweiligen Verminderung oder Erhöhung der durch die Stellvorrichtungen zwischen der Karosserie und dem Paar von hinteren Rädern erzeugten Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12 bis 16, 22 bis 35) die Stell vorrichtungen (4) entsprechend dem die Längsbeschleunigung (b) darstellenden Signal und der über die Verteilungsfaktoren (Nf; Nf′; Nr; Nr′) gewichteten Summe aus den Änderungen (Fs; Fw) steuert.