DE3882757T2

DE3882757T2 - Aktive Federung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Regelung zur Begrenzung des Nickens mit veränderlichen Steuerkennlinien.

Info

Publication number: DE3882757T2
Application number: DE88104673T
Authority: DE
Inventors: Yohsuke Akatsu; Yukio Fukunaga; Naoto Fukushima; Sunao Hano; Masaharu Sato
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2008-03-24
Also published as: EP0284053B1; EP0284053A3; EP0284053A2; DE3882757D1; JP2575379B2; JPS63235112A; US4872701A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufhängungssteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit Unterdrückung von Nickbewegungen, mit wenigstens ersten und zweiten hinteren Aufhängungssystemen, die jeweils zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Aufhängungsglied angeordnet sind, das drehbar ein Fahrzeugrad trägt, wobei jedes der Aufhängungssysteme eine Kammer für veränderlichen Druck aufweist, die mit einem Arbeitsfluid mit gesteuertem Druck gefüllt ist, einer Druckeinstelleinrichtung, die mit der Kammer veränderlichen Drucks verbunden ist zur Einstellung des Druckes des Arbeitsfluids in den Druckkammern in gegenseitig abhängiger Weise, einer Sensoreinrichtung zur Überwachung der Größe der Längsbeschleunigung, die auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt wird, und zur Erzeugung eines für die Längsbeschleunigung repräsentativen Signals, einer Steuereinheit zur Aufnahme des für die Längsbeschleunigung repräsentativen Signals (Gx) und zur Modifizierung dieses für die Längsbeschleunigung repräsentativen Signals durch vorgegebene erste und zweite Verstärkungsfaktoren (Kf.Kr) zur Erzeugung erster und zweiter Nickbewegungen unterdrückender Aufhängungssteuersignale zur Steuerung der Druckeinstelleinrichtung und damit zur Einstellung der Aufhängungscharakteristik der vorderen und hinteren Aufhängungssysteme.
Das US-Patent 4 702 490, ausgegeben am 27. Oktober 1987 an Hirotsugu YAMAGUCHI et al. und übertragen an die gemeinsame Übertragungsempfängerin der vorliegenden Anmeldung, offenbart ein aktiv oder zwangsläufig gesteuertes Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem mit hydraulischen Zylindern zur Erzeugung unterschiedlicher Dämpfungskraft gegen eine Relativbewegung des Fahrzeug-Aufhängungsgliedes und des Fahrzeugaufbaus beim Ein- und Ausfedern zur Einstellung der Aufhängungscharakteristik und Einstellung der Stellung des Fahrzeugaufbaus.
Aktiv gesteuerte Aufhängungssysteme ähnlicher Art sind in dem US-Patent 4 801 155, angemeldet am 12. Juni 1987 und übertragen an die gemeinsame Übertragungsempfängerin der vorliegenden Erfindung, offenbart worden. Weiterhin durch die europäischen Erstveröffentlichungen EP-A-249 209, EP-A-249 227 und EP-A-249 246, die den US-Patentanmeldungen Nr. 059 888 (angemeldet am 09. Juni 1987) und 061 368 (angemeldet am 09. Juni 1987) entsprechen und beide auf den gemeinsamen Übertragungsempfänger der vorliegenden Anmeldung übertragen worden sind. Die zuletzt erwähnten drei Erfindungen umfassen Merkmale der Nickbewegungen unterdrückenden Aufhängungssteuerung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik an dem jeweiligen Fahrzeugrad zur Unterdrückung einer Fahrzeug-Wankbewegung.
Die GB-A 2 068 308 offenbart ein Steuersystem für eine hydraulische Fahrzeugaufhängung. Das entsprechende Fahrzeug ist beispielsweise mit fünf Rädern auf jeder Seite versehen und sollte daher eine Raupe, ein Panzer oder dergleichen sein. Es ist die Aufgabe der beschriebenen Erfindung, einen im wesentlichen konstanten Bodenabstand aufrechtzuerhalten und extrem hohe Betriebsbelastungen in dem Drucksystem der Hydraulikfluidzufuhr aufgrund von vertikalen Radbewegungen bei unregelmäßigem Grund zu verhindern.
Die EP-A-0 114 757 entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschreibt ein Fahrzeug-Aufhängungssystem, das Nick-, Wank- und Diagonalbewegungen des Fahrzeugs abtastet und Betätigungsorgane steuert, damit die gewünschte Fahrzeugstellung erreicht wird. Die Steuersignale können modifiziert werden durch Signale, die repräsentativ sind für die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Quer- und Längsbeschleunigung.
Die EP-A-0 123 589 betrifft ein Fahrzeug-Aufhängungssystem mit einem Rechner zum Steuern und Federkräften zur Optimierung der Handhabungs-Charakteristika. Eine Luftfeder kann mit den Stoßdämpfern verbunden sein.
Die zuvor erwähnten, zuvor vorgeschlagenen Aufhängungssteuersysteme sind wirksam bei der Aufhängungssteuerung zur Einstellung oder Regulierung der Fahrzeugstellung. Diese vorgeschlagenen früheren Aufhängungssteuersysteme bewirken eine Unterdrückung der Nickbewegungen entsprechend der Änderung der Last und verschiedener Positionen an dem Fahrzeug. Wenn andererseits die Nickbewegung verursacht wird entsprechend der Aufhängungsgeometrie des Fahrzeugs, sind die bekannten Systeme bei der Unterdrückung der Nickbewegung des Fahrzeugs nicht zufriedenstellend.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Aufhängungssteuersystem zu schaffen, das einstellbar ist in bezug auf die Ansprech-Charakteristika zur Anpassung an die Unterdrückung der Nickbewegung bewirkenden Aufhängungs-Steuercharakteristika an die Aufhängungsgeometrie eines Fahrzeugs, das verwendet werden soll.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Aufhängungssteuersystem zu schaffen, das in der Lage ist, die Nickstärke an den vorderen und hinteren Rädern des Fahrzeugs auszugleichen und damit die Nickbewegung erfolgreich zu unterdrücken.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße System dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit die ersten und zweiten Verstärkungsfaktoren stufenweise derart einstellt, daß der absolute Wert des einen angehoben und des anderen gesenkt wird, wenn das für die Längsbeschleunigung repräsentative Signal von einem positiven zu einem negativen oder von einem negativen zu einem positiven Wert geändert wird.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Aufhängungssteuersystem für ein Fahrzeug mit Nick-Unterdrückung wenigstens ein erstes vorderes und ein zweites hinteres Aufhängungssystem, die zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem Aufhängungsglied angeordnet sind, das drehbar ein Fahrzeugrad trägt. Jedes der Aufhängungssysteme weist eine Kammer für variablen Druck auf, die mit einem Arbeitsfluid gesteuerten Druckes gefüllt ist, eine Druckeinstelleinrichtung, die mit der Kammer variablen Druckes verbunden ist, zur Einstellung des Druckes des Arbeitsfluids in den Druckkammern in gegenseitig abhängiger Weise, eine Sensoreinrichtung zur Überwachung der Größe der Energie in Fahrzeugnickrichtung, die auf das Fahrzeug ausgeübt wird, zur Erzeugung eines für die Nickstärke repräsentativen Signals, und eine Steuereinheit, die das für die Nickstärke repräsentative Signal aufnimmt und Nickbewegungen unterdrückende Aufhängungssteuersignale erzeugt auf der Grundlage des für die Nickstärke repräsentativen Signals, zur Steuerung der Druckeinstelleinrichtung zur Einstellung der Aufhängungscharakteristika der ersten und zweiten Aufhängungssysteme zur Unterdrückung von Fahrzeugnickbewegungen, welche Steuereinheit den für die Unterdrückung von Nickbewegungen maßgeblichen Aufhängungssteuerkoeffizienten zur Steuerung der Aufhängungscharakteristika der ersten und zweiten Aufhängungssysteme in Abhängigkeit von dem für die Nickstärke repräsentativen Signalwert einstellt.
Die Steuereinheit ermittelt die Richtung der Nickenergie zur Einstellung des für die Unterdrückung der Nickenergie maßgeblichen Aufhängungssteuerkoeffizienten in Abhängigkeit von der abgetasteten Richtung der Nickenergie. Die Sensoreinrichtung erzeugt das für die Nickstärke repräsentative Signal variabel in der Polarität in Abhängigkeit von der Richtung der Nickenergie.
Bei der bevorzugten Ausführung umfaßt die Druckeinstelleinrichtung eine Druckfluidquelle, die verbunden ist mit der Kammer für variablen Druck, und ein Drucksteuerventil mit einem elektrisch betätigbaren Stellglied, welches Stellglied verbunden ist mit der Steuereinheit zur Aufnahme des die Nickbewegung unterdrückenden Aufhängungssteuersignals zur Betätigung des Drucksteuerventils zur Einstellung der Menge des Arbeitsfluids, das in die variable Druckkammer eingeleitet und aus dieser entzogen wird, zur Einstellung der Dämpfungs-Charakteristika des Aufhängungssystems. Die Steuereinheit umfaßt einen Verstärkungs-gesteuerten Verstärker, der den für die Unterdrückung der Nickbewegung maßgeblichen Aufhängungssteuerkoeffizienten bestimmt, welche Steuereinheit die Verstärkung des Verstärkungs-gesteuerten Verstärkers entsprechend dem für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Signalwert einstellt. Die Steuereinheit variiert die Verstärkung des Verstärkungs-gesteuerten Verstärkers stufenweise in Abhängigkeit von der Richtung der Nickenergie, die auf das Fahrzeug ausgeübt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines aktiv gesteuerten Aufhängungssystems;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Drucksteuerventilanordnung zur Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform des aktiv gesteuerten Aufhängungssystems gemäß der Erfindung;
Fig. 3A und 3B sind Schnittdarstellungen ähnlich Fig. 2, zeigen jedoch die Bedingung, bei der der Kolben der Drucksteuerventilanordnung nach unten zur Verringerung des Fluiddrucks in einer Fluidkammer eines Hydraulikzylinders in dem Aufhängungssystem und nach oben zur Vergrößerung des Fluiddrucks in der Fluidkammer verschoben ist;
Fig. 4 ist ein Diagramm und zeigt die Änderung des Fluiddrucks in einem Hydraulikzylinder unter der Steuerung durch die Drucksteuerventilanordnung gemäß Fig. 2;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreises zur Verwendung für die bevorzugte Ausführungsform der Liniendrucksteuerung der Erfindung;
Fig. 6 ist ein schematisches Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Aufhängungssteuersystems gemäß Fig. 1;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zeigt zwischen einem Verstärkungssteuersignal R und einer Verstärkung Ky in einem Verstärkungs-gesteuerten Verstärker, der Aufhängungs-Steuercharakteristika zur Wankunterdrückung einstellt, verwendet in dem Aufhängungssteuersystem der Fig. 6;
Fig. 8 ist ein Diagramm und zeigt die Beziehung zwischen dem Verstärkungssteuersignal R und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
Fig. 9 ist ein Diagramm und zeigt die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Verstärkung Ky;
Fig. 10 ist ein Diagramm und zeigt die Beziehung der Verstärkungssteuersignale Ef und Er und der Verstärkungen Kf und Kr in Verstärkungs-gesteuerten Verstärkern, die miteinander für die Einstellung der Nickbewegungen unterdrückenden Aufhängungs-Steuercharakteristika zusammenwirken, verwendet in dem Aufhängungssteuersystem gemäß Fig. 6;
Fig. 11A und 11B sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der Längsbeschleunigung Gx und den Verstärkungen Ef und Er zeigen;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel der Beziehung zwischen der Längsbeschleunigung Gx und Verstärkungen Kf und Kr zeigt;
Fig. 13 ist die Darstellung eines Modells, das verwendet wird zur Erörterung der Logik einer Wankbewegungen unterdrückenden Aufhängungssteuerung;
Fig. 14 ist ein Diagramm, das stabile und instabile Bereiche der Wanksteuerungsverstärkung K1 zeigt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das Änderungs-Charakteristika des Frequenzübertragungskoeffizienten bei einem Zyklus der Anti-Wank-Steuerung veranschaulicht;
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm und zeigt den Programmablauf bei der Einstellung der Wankbewegungen unterdrückenden Aufhängungscharakteristika-Steuerverstärkung;
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm eines Programmablaufs bei der Einstellung der Wankbewegungen unterdrückenden Aufhängungscharakteristika-Steuerverstärkung;
Fig. 18 ist ein schematisches Blockdiagramm der abgewandelten Ausführungsform des Aufhängungssteuersystems gemäß Fig. 1.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Gemäß den Zeichnungen und insbesondere gemäß Fig. 1 besitzt ein Fahrzeug vier Aufhängungssysteme 11FL, 11FR, 11RL, 11RR zur Aufhängung des Fahrzeugaufbaus 12 auf vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts befindlichen Straßenrädern 14FL, 14FR, 14RL, 14RR. Jedes der vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts befindlichen Aufhängungssysteme 11FL, 11FR, 11RL, 11RR umfaßt ein Aufhängungsglied 13, etwa einen Aufhängungs-Lenker, einen Aufhängungs-Arm etc., und eine Aufhängungsanordnung 15, die zwischen dem Fahrzeugaufbau 12 und dem Aufhängungsglied 13 angeordnet ist. Die Aufhängungsanordnung 15 umfaßt einen hydraulischen Zylinder 15A, der als Betätigungsorgan zur Erzeugung von Dämpfungskraft gegen Ein- und Ausfederbewegungen zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Aufhängungsglied dient, und eine Schraubenfeder 16.
Es sollte beachtet werden, daß bei der gezeigten Ausführungsform die Schraubenfeder 16 nicht notwendig ist zur Dämpfung der dynamischen kinematischen Energie und nur die statische Last, die zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Aufhängungsglied ausgeübt wird, elastisch abstützen sollte. Es sollte jedoch selbstverständlich möglich sein, die Schraubenfeder zu verwenden, die stark genug sein kann zur Dämpfung eines Teils der dynamischen kinematischen Energie beim Ein- und Ausfedern des Fahrzeugaufbaus und des Aufhängungsgliedes.
Der hydraulische Zylinder 15A umfaßt ein hohles Zylindergehäuse 15a, das mit einem viskosen Arbeitsfluid gefüllt ist, und einen Kolben 15c, der dichtend und verschiebbar in dem Innenraum des Zylindergehäuses angeordnet ist und den Zylinderraum in eine obere und eine untere Fluidkammer 15d und 15e unterteilt. Eine Kolbenstange 15b erstreckt sich durch ein Ende des Zylindergehäuses 15a. Das andere Ende des Zylindergehäuses 15a ist mit dem Fahrzeugaufbau 12 oder dem Aufhängungsglied 13 verbunden. Andererseits ist das Ende der Kolbenstange 15b mit dem anderen Teil, also Fahrzeugaufbau 12 oder Aufhängungsglied 13 verbunden.
Der hydraulische Zylinder 15A der Aufhängungsanordnung 15 ist mit einer hydraulischen Druckquelleneinheit 20 über einen Hydraulikkreis verbunden, der ein Drucksteuerventil 18 einschließt. Das Drucksteuerventil 18 ist elektrisch betätigbar und mit einer Mikroprozessor-bestückten Steuereinheit 100 verbunden. Der Hydraulikkreis 19 umfaßt eine Zufuhrleitung 19s und eine Rückleitung 19d. Die Druckquelleneinheit umfaßt im allgemeinen eine Druckeinheit 20 und einen Behälter 21. Die Druckeinheit 20 ist mit dem Behälter 21 verbunden und saugt viskoses Arbeitsfluid aus dem Behälter 21 ab und fördert dieses zu dem Drucksteuerventil 18 über die Zufuhrleitung 19s. Andererseits ist die Rückleitung 19d mit dem Behälter 21 verbunden und führt Fluid in den Behälter zurück.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind Druckspeicher 22P mit der oberen Fluidkammer 15d des hydraulischen Zylinders 15A über eine Druckleitung 22B verbunden. Ein Drosselventil 22V liegt zwischen der oberen Fluidkammer 15d und dem Druckspeicher 22P. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das Drosselventil 22V eine feste Drosselwirkung auf.
Fig. 2 zeigt den genaueren Aufbau des Hydraulikzylinders 15A und des Drucksteuerventils 18. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das hohle Zylindergehäuse 15a mit einer Öffnung 15f versehen, die die obere Fluidkammer 15d mit einem Auslaß 18d des Drucksteuerventils 18 über eine Verbindungsleitung 27 verbindet. Obgleich dies in Fig. 2 nicht eindeutig gezeigt ist, wird die untere Fluidkammer 15e gebildet als geschlossener Raum, der mit einem viskosen Arbeitsfluid gefüllt ist. Der Druck des Arbeitsfluids in der unteren Fluidkammer 15e in einer Ausgangsstellung des Kolbens 15c dient als Bezugsdruck und als solcher auch als Widerstand bei Abwärtsbewegungen des Kolbens.
Das Drucksteuerventil 18 weist ein Ventilgehäuse 18A auf, das den zuvor erwähnten Auslaß 18d, einen Einlaß 18b und einen Rücklaufauslaß 18c umfaßt. Der Einlaß 18b, der Rücklaufauslaß 18c und der Auslaß 18d sind mit einer Ventilbohrung 18a innerhalb des Ventilgehäuses 18A verbunden. Ein Ventilkörper 19 liegt in der Ventilbohrung 18a und ist in dieser verschiebbar. Der Ventilkörper 19 weist erste, zweite und dritte Ringkörper auf. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt der dritte Ringkörper 19c einen kleineren Durchmesser als der erste und zweite Ringkörper 19a und 19b. Der dritte Ringkörper 19c begrenzt eine fünfte Drucksteuerkammer 18h, die mit dem Rücklaufauslaß 18c über eine Rücklaufleitung 18f verbunden ist. Ein Stellkolben 22c befindet sich ebenfalls in der Ventilbohrung 18a. Der Stellkolben 22c liegt dem zweiten Ringkörper 19b mit Abstand gegenüber und bildet mit diesem eine zweite Drucksteuerkammer 18i, die mit dem Rücklaufauslaß 18c über eine Rücklaufleitung 18e verbunden ist. Eine ringförmige Druckkammer 18j ist gebildet zwischen dem ersten und zweiten Ringkörper 19a und 19b. Die Druckkammer 18j steht ständig in Verbindung mit dem Auslaß 18d der ersten Fluidkammer 15d. Andererseits verschiebt sich die Druckkammer 18j entsprechend der Verschiebung des Ventilkörpers 19, so daß sie wahlweise in Verbindung steht mit dem Einlaß 18b und dem Rücklaufauslaß 18c. Andererseits wird eine Drucksteuerkammer 18k gebildet zwischen dem ersten und zweiten Ringkörper 19a und 19b. Die Drucksteuerkammer 18k ist in Verbindung mit dem Auslaß 18d über eine Steuerleitung 18g. Eine Vorspannfeder 22d liegt zwischen dem Stellkolben 22c und dem Ventilkörper 19. Der Stellkolben 22c berührt eine Betätigungsstange 22a eines elektrisch betätigbaren Betätigungsorgans 22, das eine elektromagnetische Spule umfaßt. Die Spule 22 umfaßt einen Proportionalmagneten.
Zur Erhöhung des Zufuhrdruckes des Arbeitsfluids wird der Ventilkörper 19 in die in Fig. 3A gezeigte Position verschoben, in der die Durchlaßfläche an einer Drosselstelle, die gebildet wird am inneren Ende des Einlasses 18b durch den Ringkörper 19a des Ventilkörpers 19, vergrößert wird. Andererseits wird zur Verringerung des Zufuhrdruckes des Arbeitsfluids der Ventilkörper in die in Fig. 3B gezeigte Position verschoben, in der der Durchlaß an der Drosselstelle am inneren Ende des Einlasses 18b verringert und die Rücklauföffnung 18 vergrößert wird, die normalerweise blockiert ist durch den Ringkörper 19b des Ventilkörpers.
Der Aufbau des Drucksteuerventils sollte nicht beschränkt sein auf die Konstruktion, die in Fig. 2, 3A und 3B dargestellt ist, sondern kann vielmehr durch eine andere geeignete Konstruktion ersetzt werden. Beispielsweise können Drucksteuerventile verwendet werden, wie sie in der europäischen Patentveröffentlichung 193 124 gezeigt sind, die oben erwähnt wird. Die Offenbarung der zuvor erwähnten europäischen Patentveröffentlichung 193 124 wird hiermit durch Bezugnahme in die Offenbarung einbezogen.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, umfaßt der Proportionalmagnet 22 eine Betätigungsstange 22a und eine Magnetspule 22b. Die Magnetspule 22b wird erregt durch das Aufhängungssteuersignal V3 der Steuerung 100. Bei der gezeigten Ausführungsform des Drucksteuerventils ist der Arbeitsfluiddruck P am Auslaß 18d variabel entsprechend den Charakteristika gemäß Fig. 4. Wenn der Steuerwert V3, der repräsentiert wird durch das Aufhängungssteuersignal, zu Null wird, ist der Druck P am Auslaß 18 P0, bestimmt entsprechend einem vorgegebenen versetzten Druck P0. Wenn der Aufhängungssteuersignalwert in positiver Richtung zunimmt, erhöht sich der Fluiddruck P am Auslaß 18d mit einem proportionalen Verstärkungsverhältnis K1. Durch Vergrößerung des Aufhängungssteuerwertes V3 wird die Betätigungsstange 22a in Fig. 2 nach unten geschoben bis in die Position der Fig. 3A, und zwar derart, daß der Fluiddruck mit der vorgegebenen proportionalen Verstärkung K1 zunimmt. Der Fluiddruck P am Auslaß 18d erreicht seinen Höchstwert bei dem Ausgangsdruck P2 der Druckeinheit 20. Wenn andererseits der Aufhängungssteuersignalwert V3 abnimmt, nimmt der Druck P ab auf Null durch Verschiebung der Betätigungsstange 22a in Richtung der Fig. 3B.
Die Betätigungsstange 22a des Proportionalmagneten 22 ist dem Stellkolben 22c zugeordnet. Die Berührung zwischen der Betätigungsstange 22a und dem Stellkolben 22c kann aufrechterhalten werden durch die Federkraft der Vorspannfeder 22d, die normalerweise den Stellkolben in Richtung der Betätigungsstange vorspannt. Andererseits wird die Federkraft der Vorspannfeder 22d auch ausgeübt auf den Ventilkörper 19, der konstant nach unten in Fig. 2 vorgespannt wird. Der Ventilkörper 19 nimmt weiterhin die nach oben gerichtete hydraulische Kraft aus der Drucksteuerkammer 18k auf. Daher ist der Ventilkörper 19 in der Ventilbohrung in eine Position eingestellt, in der die abwärts gerichtete Vorspannkraft der Vorspannfeder 22d im Gleichgewicht steht mit der aufwärtsgerichteten hydraulischen Kraft der Drucksteuerkammer 18k.
Wenn eine Einfederungsbewegung an dem Aufhängungsglied auftritt, verschiebt sich der Kolben 15c des Hydraulikzylinders 15A nach oben, so daß der Fluiddruck in der oberen Kammer 15d zunimmt. Dies führt zu einer Erhöhung des Fluiddrucks am Auslaß 18d des Drucksteuerventils 18. Als Ergebnis nimmt der Fluiddruck in der Drucksteuerkammer 18k aufgrund des Druckes zu, der durch die Steuerleitung 18g zugeführt wird, so daß das Gleichgewicht zwischen der abwärts gerichteten Federkraft der Vorspannfeder 22d und der aufwärts gerichteten hydraulischen Kraft der Drucksteuerkammer 18k gestört wird. Dies führt zu einer Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers 19 entgegen der Federkraft der Vorspannfeder 22d, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Als Ergebnis wird die Durchlaßfläche des Rücklaufauslasses 18c vergrößert und die Einlaßöffnung 18b wird blockiert. Daher wird der Fluiddruck in der Fluidkammer 15d durch den Rücklaufauslaß abgelassen. Der erhöhte Fluiddruck in der Fluidkammer 15d des Hydraulikzylinders 15A kann erfolgreich absorbiert werden, so daß die Einfederungsenergie, die von dem Aufhängungsglied zugeführt wird, nicht auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird.
Wenn eine Ausfederungsbewegung an dem Aufhängungsglied auftritt, verschiebt sich der Kolben 15c des hydraulischen Zylinders 15A nach unten, so daß der Fluiddruck in der oberen Kammer 15d verringert wird. Dies bewirkt eine Abnahme des Fluiddrucks am Auslaß 18d des Drucksteuerventils 18. Als Ergebnis wird der Druck in der Drucksteuerkammer 18c durch den Druck verringert, der eingeleitet wird durch die Steuerleitung 18g, so daß das Gleichgewicht zwischen der abwärts gerichteten Federkraft der Vorspannfeder 22d und der aufwärts gerichteten hydraulischen Kraft der Drucksteuerkammer 18k gestört wird. Dies bewirkt eine Abwärtsbewegung des Ventilkörpers 19 entgegen (aufgrund der Übersetzung) der Vorspannkraft der Vorspannfeder 22d, wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Als Ergebnis wird die Durchlaßfläche der Einlaßöffnung 18b vergrößert, und die Auslaßöffnung 18c wird blockiert. Der Fluiddruck in der Fluidkammer 15d wird durch den über den Einlaß eingeleiteten Druck erhöht. Daher wird der Fluiddruckabfall in der Fluidkammer 15d des Hydraulikzylinders 15A erfolgreich absorbiert, so daß die Ausfederungsenergie, die von dem Aufhängungsglied eingetragen wird, nicht auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird.
Da kein Strömungsbegrenzungselement, wie eine Drosselbohrung, ein Drosselventil, zwischen dem Fluidbehälter 21 und dem Rücklaufauslaß 18c vorgesehen ist, wirkt keine Dämpfungskraft auf die Bewegung des Kolbens 15c in dem Hydraulikzylinder 15A entsprechend der Einfederungsbewegung des Aufhängungsgliedes. Da die Dämpfungskraft, die auf den Kolben 15c ausgeübt wird, die Übertragung eines Teils der Einfederungsenergie auf den Fahrzeugaufbau zulassen mag, damit das Gefühl eines rauhen Komforts entsteht, ist bei der gezeigten Ausführungsform des Aufhängungssystems ein hohes Niveau des Fahrkomforts dadurch erreicht, daß die Energie beim Ein- und Ausfedern vollständig absorbiert wird, wie oben erläutert wurde.
Fig. 5 zeigt den Aufbau des Kreises der bevorzugten Ausführungsform der Druckquelleneinheit für das Aufhängungssteuersystem der Erfindung im einzelnen. Wie erwähnt wurde, umfaßt die Druckquelleneinheit eine Druckeinheit 20 mit einer Fluidpumpe, die mit dem Behälter 21 über eine Saugleitung 201 verbunden ist und über eine Kraftfahrzeugmaschine 200 angetrieben wird. Der Auslaß der Druckeinheit 20, durch die unter Druck stehendes Arbeitsfluid gefördert wird, ist verbunden mit dem Einlaß 18b des Drucksteuerventils 18 über eine Zufuhrleitung 19s. Eine druckregelnde Drosselstelle 202 ist in der Zufuhrleitung 19s zur Unterdrückung einer pulsierenden Strömung des Arbeitsfluids angeordnet, die den Ausgangsdruck der Druckeinheit 20, der an das Drucksteuerventil 18 gelangt, reguliert. Eine Rückkopplungsleitung 19f ist mit der stromaufwärtigen Seite der druckregelnden Drosselstelle 202 an einem Ende verbunden. Das andere Ende der Rückkopplungsleitung 19f ist verbunden mit der stromaufwärtigen Seite der Druckeinheit 20. Daher kann überschüssiges Fluid zwischen der Druckeinheit 20 und der Drosselstelle 22 zur Einlaßseite der Druckeinheit 20 und der Drosselstelle 22 zur Einlaßseite der Druckeinheit zurückgeleitet werden.
Ein Druckspeicher 203 ist ebenfalls mit der Zufuhrleitung 19s verbunden und nimmt von dieser Druckfluid zur Speicherung des Druckes auf. Ein Rückschlagventil 204 befindet sich in der Zufuhrleitung 19s in einer Position stromaufwärts der Abzweigung des Druckspeichers 203 von der Zufuhrleitung 19s.
Eine Druckbegrenzungsleitung 205 ist ebenfalls an einem Ende mit der Zufuhrleitung 19s in einer Position zwischen der druckregelnden Drosselstelle 202 und dem Rückschlagventil 204 verbunden. Das andere Ende der Druckbegrenzungsleitung 205 ist verbunden mit der Rücklaufleitung 19d. Ein Druckbegrenzungsventil 206 befindet sich in der Druckbegrenzungsleitung 205. Das Druckbegrenzungsventil 206 spricht auf den Fluiddruck in der Zufuhrleitung 19s an, sofern dieser höher als ein gegebener Wert ist, und läßt einen Teil des Arbeitsfluids in die Rücklaufleitung zur Aufrechterhaltung des Druckes in der Zufuhrleitung 19s unterhalb des vorgegebenen Druckwertes ab. Andererseits ist ein Schließventil 207 in der Rücklaufleitung 19d. Das Schließventil 207 ist ebenfalls verbunden mit der Zufuhrleitung 19s auf der Seite stromaufwärts des Rückschlagventils 104 und nimmt deren Druck in einer Zufuhrleitung als Steuerdruck über eine Steuerleitung 208 auf. Das Schließventil 207 verbleibt in der geöffneten Stellung, solange der Steuerdruck, der durch die Steuerleitung 208 zugeführt wird, auf einem Druckwert liegt, der höher oder gleich einem vorgegebenen Wert ist. In der geöffneten Position hält das Schließventil die Fluidverbindung zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite offen, so daß das Arbeitsfluid in der Rücklaufleitung 19d durch das Schließventil zum Behälter 21 strömen kann. Andererseits spricht das Schließventil 207 auf einen Druckabfall des Steuerdruckes unter den vorgegebenen Druckwert an, so daß es in die Schließstellung geht. In der Schließstellung blockiert das Schließventil die Fluidverbindung zwischen dem Rücklaufauslaß 18c und dem Behälter 21.
Parallel zu der Anordnung des Schließventils ist ein Druckbegrenzungsventil 209 vorgesehen. Das Druckbegrenzungsventil 209 ist in einer Bypass-Leitung angeordnet, die die stromaufwärtige und stromabwärtige Seite des Schließventils 207 verbindet. Das Druckbegrenzungsventil 209 ist normalerweise geschlossen und blockiert damit die Fluidverbindung durch das Druckventil hindurch. Andererseits spricht das Druckbegrenzungsventil 209 an auf einen Fluiddruck in der Rücklaufleitung 19d stromaufwärts des Ventils, der höher als ein eingestellter Druck ist, beispielsweise 30 kgf/cm, damit eine Fluidverbindung zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Schließventils hergestellt wird, die es ermöglicht, daß überschüssiger Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Rücklaufleitung durch das Ventil abgeleitet wird. Daher begrenzt das Druckbegrenzungsventil 209 den maximalen Druck auf den eingestellten Druck. Der eingestellte Druck des Druckbegrenzungsventils 209 entspricht einem vorgegebenen, versetzten Druck.
Ein Ölkühler 211 ist in der Rücklaufleitung 19d zum Kühlen des Arbeitsfluids angeordnet, das in den Behälter 21 zurückkehrt.
Anschließend soll die Druckfluidzufuhr, die mit Hilfe der beschriebenen Druckquelleneinheit durchgeführt wird, erörtert werden.
Während die Kraftfahrzeugmaschine 200 läuft, wird die Fluidpumpe als Druckeinheit 20 angetrieben. Das Arbeitsfluid in dem Behälter 21 wird daher durch die Saugleitung 201 angesaugt und durch die Druckeinheit 20 unter Druck gesetzt. Das unter Druck stehende Arbeitsfluid wird aus dem Auslaß der Druckeinheit 20 abgegeben und dem Drucksteuerventil 18 über die Zufuhrleitung 19s zugeführt, die die Druckregel-Drosselstelle 202 und das Rückschlagventil 204 enthält. Wenn das Drucksteuerventil 18 in der Position der Fig. 3A steht, strömt das unter Druck stehende Arbeitsfluid durch das Drucksteuerventil in die obere Fluidkammer 15d des hydraulischen Zylinders 15. Wenn andererseits das Drucksteuerventil 18 in der Position 3B steht und die Verbindung zwischen der Zufuhrleitung 19 und der oberen Fluidkammer 15d blockiert, nimmt der Leitungsdruck in der Zufuhrleitung zu. Wenn der Leitungsdruck in der Zufuhrleitung 19s höher wird als ein vorgegebener Druck des Druckbegrenzungsventils 206 in der Druckbegrenzungsleitung 205, wird der überschüssige Druck, der den eingestellten Druck überschreitet, in Richtung der Rücklaufleitung 19d über das Druckbegrenzungsventil 206 abgebaut und in den Behälter 21 zurückgeführt.
Der Fluiddruck in der Zufuhrleitung 19s gelangt ebenfalls an das Schließventil 207 über die Steuerleitung 208. Wie angegeben wurde, befindet sich das Schließventil 207 in einer geöffneten Stellung, solange der Steuerdruck, der durch die Steuerleitung 208 zugeführt wird, höher als oder gleich dem eingestellten Druck des Ventils ist. Daher wird eine Fluidverbindung zwischen dem Drucksteuerventil 18 und dem Behälter 21 aufrechterhalten. Wenn sich das Drucksteuerventil 18 in der Position gemäß 3B befindet, wird das Arbeitsfluid daher in den Behälter 21 über die Rücklaufleitung 19d und das Schließventil 207 sowie den Ölkühler 211 zurückgeführt.
Das Schließventil 207 dient auch in der geöffneten Stellung als Strömungswiderstand. Daher wird der Fluiddruck in der Rücklaufleitung 19d stromaufwärts des Schließventils 207 wesentlich höher, d. h. höher als der versetzte Druck P&sub0;. In diesem Falle wird das Druckbegrenzungsventil 209 aktiv und geöffnet, so daß der überschüssige Druck des Arbeitsfluids durch die Bypass-Leitung 210 abströmen kann.
Wenn die Maschine 200 anhält, stellt die Druckeinheit 20 den Betrieb ein. Beim Anhalten der Druckeinheit 20 fällt der Arbeitsfluiddruck in der Zufuhrleitung 19s ab. Entsprechend dem Abfall des Druckes in der Zufuhrleitung 19s fällt der Steuerdruck ab, der auf das Schließventil 207 über die Steuerleitung 208 ausgeübt wird. Wenn der Druck in der Steuerleitung 208 abfällt unter oder auf den eingestellten Druck, wird das Schließventil 207 in die geschlossene Stellung umgeschaltet, in der es eine Fluidverbindung blockiert.
Als Ergebnis wird der Fluiddruck in der Rücklaufleitung 19d stromaufwärts des Schließventils 207 gleich dem Druck in der oberen Fluidkammer 15d. Selbst wenn daher das Arbeitsfluid durch einen Spalt zwischen dem Ventilkörper 19 und der Innenfläche der Ventilbohrung 18 austritt, beeinflußt dies den Fluiddruck in der oberen Fluidkammer 15d nicht.
Dies ist vorteilhaft zur Aufrechterhaltung der Aufhängungscharakteristika des Aufhängungssystems unabhängig von dem Betriebszustand der Maschine.
Zur Durchführung der Steuerung bei der Einstellung der Aufhängungscharakteristika in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs in die Mikroprozessor-bestückte Steuereinheit 100 vorgesehen. Das Aufhängungssteuerungssystem mit der Steuereinheit 100 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Steuereinheit 100, die in Fig. 6 dargestellt ist, umfaßt einen Mikroprozessor 101, der eine Rechnerschaltung 102, einen Speicher 104 und eine Eingangs-/Ausgangs-Einheit 106 umfaßt. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 108 dient zur Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit und zur Erzeugung eines für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Signals DV. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 108, der bei der gezeigten Ausführungsform des Aufhängungssteuersystems verwendet wird, ist so ausgelegt, daß er einen Impulszug mit einer Frequenz proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit als für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentatives Signal DV abgibt. Ein Querbeschleunigungssensor 110 dient zur Überwachung der Querbeschleunigung, die auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und zur Erzeugung eines für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Signals Gy. Das Steuersystem umfaßt weiterhin einen Längsbeschleunigungssensor 112 zur Überwachung der Längsbeschleunigung, die auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und zur Erzeugung eines für die Längsbeschleunigung repräsentativen Signals Gx. Weiterhin sind Vertikalbeschleunigungssensoren 14FL, 14FR, 14RL und 14RR vorgesehen, die die Längsbeschleunigung an den jeweiligen vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Aufhängungssystemen 11FL, 11FR, 11RL und 11RR überwachen und senkrechte Beschleunigungssignale erzeugen. Im folgenden soll auf den Beschleunigungssensor 114FL, der die senkrechte Beschleunigung an dem vorderen linken Aufhängungssystem 11FL überwacht, Bezug genommen werden als "FL-Vertikalbeschleunigungssensor". Ebenso soll auf den Beschleunigungssensor 114FR, der die Vertikalbeschleunigung an dem vorderen rechten Aufhängungssystem 11FR überwacht, Bezug genommen werden als "FR-Vertikalbeschleunigungssensor"; der Beschleunigungssensor 114RL, der die Vertikalbeschleunigung an dem rechten hinteren Aufhängungssystem 11RL überwacht, soll bezeichnet werden als "RL-Vertikalbeschleunigungssensor"; und der Beschleunigungssensor 114RR, der die Vertikalbeschleunigung an dem hinteren rechten Aufhängungssystem 11RR überwacht, soll als "RR-Vertikalbeschleunigungssensor" bezeichnet werden. Die für die Vertikalbeschleunigung repräsentativen Signale, die durch die FL-, FR-, RL- und RR-Vertikalbeschleunigungssensoren 114FL, 114FR, 114RL und 114RR erzeugt werden, sollen im folgenden als "FL-Vertikalbeschleunigungssignal GzFL", "FR-Vertikalbeschleunigungssignal GzFR", "RL-Vertikalbeschleunigungssignal GzRL" und "RR-Vertikalbeschleunigungssignal GzRR" bezeichnet werden.
Die Vertikalbeschleunigungssensoren 114FL, 114FR, 114RL und 114RR können in der Praxis eine Spannungsmeßeinrichtung oder einen piezoelektrischen Sensor umfassen, der am oberen Ende der Aufhängungsstützen an den vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts liegenden Rädern angeordnet ist. Der praktische Aufbau der Vertikalbeschleunigungssensoren ist beschrieben worden in der parallelen US-Patentanmeldung 120 964, eingereicht am 16. November 1987. Die Offenbarung dieser amerikanischen Anmeldung wird zum Zwecke der Offenbarung hier einbezogen.
Der Querbeschleunigungssensor 110 ist mit einem Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 116 verbunden. Der Verstärkungs-gesteuerte Verstärker 116 ist ebenfalls mit der Eingangs-/Ausgangs-Einheit 106 des Mikroprozessors 101 über einen Digital-/Analog-Wandler (DA) 118 verbunden und empfängt von diesem ein Verstärkungssteuersignal R. Der Längsbeschleunigungssensor 112 ist mit Verstärkungs-gesteuerten Verstärkern 120F und 120R verbunden.
Die FL-, FR-, RL- und RR-Vertikalbeschleunigungssensoren 114FL, 114FR, 114RL und 114RR sind verbunden mit Integrationsschaltungen 122FL, 122FR, 122RL und 122RR. Jede der Integrationsschaltungen 122FL, 122FR, 122RL und 122RR integriert das entsprechende FL-Vertikalbeschleunigungssignal GzFL, FR-Vertikalbeschleunigungssignal GzFR, RL-Vertikalbeschleunigungssignal GzRL und RR-Vertikalbeschleunigungssignal GzRR. Die Integrationsschaltungen 122FL, 122FR, 122RL und 122RR sind verbunden mit Verstärkern 124FL, 124FR, 124RL, 124RR mit festem Verstärkungsfaktor. Die Verstärker 124FL, 124FR, 124RL und 124RR sind verbunden mit dem invertierenden Eingang von Additionsschaltungen 126FL, 126FR, 126RL und 126RR. Die Additionsschaltungen 126FL und 126FR weisen einen anderen invertierenden Eingang auf, der mit dem Verstärker 120 verbunden ist. Andererseits weisen die Additionsschaltungen 126RL und 126RR einen nicht-invertierenden Eingang auf, der mit den Verstärkern 120F und 120R verbunden ist. Die Ausgänge der Additionsschaltungen 126FL, 126FR, 126RL und 126RR sind verbunden mit nicht-invertierenden Eingangsklemmen einer anderen Additionsschaltung 128FL, 128FR, 128RL und 128RR. Die Additionsschaltungen 128FL und 128RR weisen invertierende Eingänge auf, die mit dem Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 116 verbunden sind, andererseits besitzen die Additionsschaltungen 128FR, 128RL nicht-invertierende Eingänge, die mit dem Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 116 verbunden sind. Andererseits haben die Additionsschaltungen 128FR und 128RL eine nicht-invertierende Klemme, die mit dem Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 116 verbunden ist. Die Ausgangsklemmen der Additionsschaltungen 128FL, 128FR, 128RL und 128RR sind verbunden mit den Proportionalmagneten 22 der Drucksteuerventile 18. Die Magneten 22 stellen die Position der Kolben 15c und damit den Druck in der oberen Fluidkammer 15d der Hydraulikzylinder 15A in den Aufhängungssystemen 11FL, 11FR, 11RL und 11RR ein entsprechend den Ausgangssignalen der Additionsschaltungen 128FL, 128FR, 128RL und 128RR, die als Aufhängungssteuersignale SFL, SFR, SRL und SRR dienen. Die Steuersignale, die von der Additionsschaltung 128FL abgegeben werden, sollen im folgenden als "FL-Steuersignale SFL" bezeichnet werden; die Steuersignale, die von der Additionsschaltung 128FR abgegeben werden, sollten anschließend als "FR-Steuersignale SFR" bezeichnet werden; die Steuersignale, die von der Additionsschaltung 128RL abgegeben werden, sollen anschließend als "RL-Steuersignale SRL" bezeichnet werden; die Steuersignale, die von der Additionsschaltung 128RR abgegeben werden, sollen anschließend als "RL-Steuersignale SRL" bezeichnet werden.
Es ist erkennbar, daß die Vertikalbeschleunigungssignale GzFL, GzFR, GzRL und GzRR verwendet werden zur Einfederungssteuerung, bei der die relative Verschiebung des Fahrzeugaufbaus und der Aufhängungsglieder überwacht wird. Die Aufhängungscharakteristik an den Aufhängungssystemen vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts werden so eingestellt, daß Einfederungsbewegungen unterdrückt werden. Zu diesem Zweck integrieren die Integrationsschaltungen 122FL, 122FR, 122RL und 122RR die Werte der Vertikalbeschleunigungssignale der entsprechenden Vertikalbeschleunigungssensoren 114FL, 114FR, 114RL und 114RR und geben die Werte, die repräsentativ sind für die relative Bewegung des Fahrzeugaufbaus in bezug auf die Aufhängungsglieder beim Einfedern und Ausfedern aus einer Eingangsposition ab.
Der Querbeschleunigungssensor 110, der verstärkungsgesteuerte Verstärker 116 und die Additionsschaltungen 128FL, 128FR, 128RL und 128RR führen den Wank-Unterdrückungsfaktor in die Aufhängungssteuersignale SFL, SFR, SRL und SRR ein. Im allgemeinen werden bei dem Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 116 die Aufhängungssysteme vorne links und hinten rechts entgegengesetzt zu denjenigen vorne rechts und hinten links gesteuert, damit Wankbewegungen unterdrückt werden.
Die Verstärkung durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 116 wird eingestellt durch das Verstärkungssteuersignal R des Mikroprozessors 101. Das Verstärkungssteuersignal R kann ein Spannungssignal sein mit einem Spannungswert, der repräsentativ ist für eine gewünschte Verstärkung des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 116. Der verstärkungsgesteuerte Verstärker 116 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit einer Verstärkungsänderungscharakteristik versehen, die die Verstärkung Ky linear entsprechend der Änderung des Verstärkungssteuerungssignals R variiert, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist die Verstärkung Ky eine Funktion (a · R: a = konstant) des Verstärkungssteuersignals R. Andererseits ist das Verstärkungssteuersignal R in Form einer Tabelle festgelegt, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V ausgelesen wird. Die Veränderungs-Charakteristika des Verstärkungssteuersignalwertes R wird experimentell bestimmt und ist so ausgelegt, daß ein instabiler Bereich vermieden wird, in dem eine größere Verstärkung dazu führt, daß selbstinduzierte Querschwingungen auftreten, wie es in Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Der Sättigungspunkt V&sub0;, über den hinweg die Variations-Charakteristika des Verstärkungssteuersignalwertes R geändert werden, wird experimentell bestimmt. In der Praxis liegt der Sättigungspunkt V&sub0; bei etwa 10 km/h.
Andererseits sind der Längsbeschleunigungssensor 112, die verstärkungsgesteuerten Verstärker 120F und 120R und die Additionsschaltungen 126FL, 126FR, 126RL und 126RR so angeordnet, daß sie einen Nickbewegungs-unterdrückenden Faktor in die Aufhängungssteuersignale SFL, SFR, SRL und SRR einführen, die durch die Betätigungsorgane abgegeben werden. Die Verstärkung der verstärkungsgesteuerten Verstärker 120F und 120R wird eingestellt durch Verstärkungssteuersignale EF und ER, die erzeugt werden durch den Mikroprozessor 101 und den jeweiligen Verstärkern über D/A-Wandler 130F und 130R zugeleitet werden. Da die Aufhängungssteuerung mit Nickunterdrückung entgegengesetzte Steuerung der Aufhängungscharakteristika der vorderen und hinteren Aufhängungssysteme erfordert, ist die Polarität von den Verstärkern 120F und 120R zu den Additionsschaltungen 126FL und 126FR unterschiedlich gegenüber derjenigen der Additionsschaltungen 126RL und 126RR. Wenn daher eine Aufhängungssteuerung mit Nickunterdrückung stattfindet, damit die vorderen Aufhängungssysteme steifer oder härter werden, werden die hinteren Aufhängungssysteme dahingehend gesteuert, daß sie weichere Aufhängungscharakteristika aufweisen, und wenn die vorderen Aufhängungssysteme bei der Nicksteuerung weicher eingestellt werden, werden die hinteren Aufhängungssysteme härter.
Die Verstärkung Kf und Kr der Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 120F und 120R ist veränderlich entsprechend den Verstärkungssteuersignalen Ef und Er, die von dem Mikroprozessor 101 über die D/A-Wandler 130F und 130R entsprechend einer linearen Charakteristik gemäß Fig. 10 zugeführt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Verstärkungssteuersignale Ef und Er variabel in der Höhe in Abhängigkeit von der Längsbeschleunigung Gx, die durch den Längsbeschleunigungssensor 112 ermittelt wird. Wenn die Längsbeschleunigung Gx über Null hinweg erhöht wird, nehmen die Verstärkungssteuersignalwerte Ef und Er in vorgegebener Weise zu, wie es in Fig. 11(a) gezeigt ist. Entsprechend der Änderung des Verstärkungssteuersignalwertes Ef und Er ändern sich die Verstärkungen Kf und Kr der Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 120F und 120R entsprechend Fig. 11(b).
Durch Steuerung der Verstärkungen Kf und Kr, wie es oben beschrieben wurde und in Fig. 11(b) gezeigt ist, wird der absolute Wert der Verstärkung Kf, der die Aufhängungssteuerungs-Charakteristika mit Nickunterdrückung in den vorderen Aufhängungssystemen bestimmt, größer gegenüber dem absoluten Wert der Verstärkung Kr, der die Aufhängungs-Charakteristika mit Nickunterdrückung in den hinteren Aufhängungssystemen bestimmt, während der vorderen Eintauchbewegung bei positiver Beschleunigung. Andererseits wird bei der Gegenbewegung nach dem vorderen Eintauchen der absolute Wert der Verstärkung Kr größer als der absolute Wert der Verstärkung Kf. Dadurch wird die Größe der Nickbewegung zwischen den vorderen und hinteren Aufhängungssystemen ausgeglichen. Die Unterdrückung des Eintauchens am vorderen Fahrzeugende wird erfolgreich erreicht.
Andererseits können die Variations-Charakteristika der Verstärkungen Kf und Kr modifiziert werden, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, wird die Verstärkungsänderungs-Charakteristik gegenüber derjenigen der Fig. 11(b) umgekehrt. Diese Veränderungs-Charakteristik kann angewendet werden für ein Fahrzeug mit einer Aufhängungscharakteristik, die beim Beschleunigen einen wesentlichen "Aufwickeleffekt" hervorruft. Die Veränderungs-Charakteristika der Verstärkungen der Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 120F und 120R müssen nicht im einzelnen den gezeigten Charakteristika entsprechen und können entsprechend den Aufhängungscharakteristika der Fahrzeuge und der Tendenz der Stellungsänderung variiert werden.
Nunmehr soll die Grundidee der Erfindung in bezug auf eine Aufhängungssteuerung mit Wankunterdrückung und Vermeidung von selbstinduzierten Querschwingungen unter Bezugnahme auf das in Fig. 12 gezeigte Modell erläutert werden. In dem gezeigten Modell ist ein Fahrzeugaufbau 80 als gefederte Masse an einem Aufhängungsarm 82 aufgehängt, der die ungefederte Masse mit dem Fahrzeugrad und der Aufhängungsanordnung darstellt. Der Querbeschleunigungssensor 110 ist in einer geeigneten Position des Fahrzeugaufbaus montiert. Die Vertikalbeschleunigungssensoren 114L und 114R sind jeweils auf der Oberseite der Aufhängunganordnungen angebracht. Die Querbeschleunigungskomponente der Wankenergie, die die Wankbewegung hervorruft, wird auf diese Weise durch den Querbeschleunigungssensor 110 überwacht. Andererseits wird die Vertikalkomponente der Rollenergie durch die Vertikalbeschleunigungssensoren 114L und 114R überwacht. Das Querbeschleunigungssignal des Querbeschleunigungssensors 110, das repräsentativ ist für die Querbeschleunigungskomponente der Wankenergie, wird verstärkt durch eine Wanksteuerungsverstärkung Ky. Andererseits werden die für die Vertikalbeschleunigung repräsentativen Werte der Vertikalbeschleunigungssensoren 114L und 114R, die die Vertikalkomponente der Wankenergie repräsentieren, verstärkt durch die Vertikalsteuerverstärkung K&sub3;. Das verstärkte Querbeschleunigungssignal und das Vertikalbeschleunigungssignal werden addiert zur Ableitung von Aufhängungssteuersignalen SL und SR für die Wankunterdrückung. Der Wert des Wankunterdrückungs-Steuersignals SL und SR gelangt an das Hydrauliksystem H(s), das heißt das Betätigungsorgan 22.
Es wird angenommen, daß die Bedingung des Modells gemäß Fig. 13 wie folgt ist:

SPEZIFIKATION

M ist das Gewicht der gefederten Massen;
J ist das Wank-Trägheitsmoment;
K ist der Federkoeffizient der Aufhängung;
L ist die Spur;
Hr ist die Wankzentrumshöhe;
Hg ist die Schwerpunkthöhe;
KL ist die Seitenfestigkeit der Reifen;
KV ist die Vertikalfestigkeit der Reifen;
C ist eine äquivalente Aufnahme der Seitenführungskraft der Reifen, welche äquivalente Aufnahme die Seitenführungskraft der Reifen repräsentiert und daher variabel entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

KONSTANTE

H&sub1; ist die Höhe des Querbeschleunigungssensors.

VARIABLE

Rys ist der Wankwinkel der gefederten Massen;
Ryu ist der Wankwinkel der ungefederten Massen;
x ist die Vertikalbewegung der gefederten Massen;
y ist die Querbewegung der gefederten Massen;
z ist die Vertikalbewegung der ungefederten Massen;
w ist die Bewegung des Traktionspunktes.
Die Seitenführungskraft C des Reifens kann illustriert werden durch:
C = RSL x (V&sub1;/V&sub2;)
In dieser Gleichung ist:
RSL ein Schlupfwinkel;
V&sub1; die Querbewegungsgeschwindigkeit;
V&sub2; die Längsdrehungsgeschwindigkeit.
Es ist erkennbar, daß der Wert C unendlich wird (RSL · 0/0), wenn das Fahrzeug anhält. Die Seitenführungskraft nimmt ab von unendlich entsprechend einer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei relativ niedrigen Geschwindigkeitsbereichen ist die Seitenführungskraft des Reifens sehr groß. Daher wird bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten das Fahrzeug seitlich nur durch die Seitenführungskraft C des Reifens abgestützt. Wenn in diesem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich die Wankbewegungen unterdrückende Verstärkung K&sub1; groß ist, hat sie das Bestreben, den Links-/Rechts-Ausgleich der Kräfte zu stören und selbstinduzierte Querschwingungen entsprechend einer verhältnismäßig geringen Größe der Querbeschleunigungen zu erzeugen. Dies bedeutet, daß die Aufhängungsbedingungen des Fahrzeugs in bezug auf die Wankstabilität einen Stabilitätsfaktor aufweist, der kleiner ist, wenn die Wankbewegungen unterdrückende Verstärkung K&sub1; zunimmt. Dieser instabile Bereich ist in Fig. 14 dargestellt.
Da andererseits die Seitenführungskraft C mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, wird das Fahrzeug in seitlicher Richtung durch ein Seriensystem von verringerten Seitenführungskräften C und die Querfestigkeit KL des Reifens abgestützt. Der Stabilitätsfaktor nimmt daher zu, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Unter Bedingungen, bei denen eine selbstinduzierte Querschwingung auftritt, wird der Schwingungsfrequenz-Übertragungskoeffizient für einen Zyklus der Schwingungen bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 5 km/h und 10 km/h überwacht. Das Ergebnis der Messung ist in Fig. 15 gezeigt. Es ist erkennbar, daß das Aufhängungssystem in Querrichtung instabil ist bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 5 km/h und stabil wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 km/h.
Anschließend wird der praktische Ablauf der Aufhängungssteuerung bei der Wankunterdrückungssteuerung unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert.
Der dargestellte Programmdurchlauf erfolgt in regelmäßigen Abständen, beispielsweise 20 ms. Unmittelbar nach dem Start des Programms wird das für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentative Signal DV ausgelesen und über eine gegebene Zeit bei Schritt 1002 gezählt. Der Rechner 102 ist dann aktiv zur Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V auf der Basis der gezählten Impulse in der vorgegebenen Zeit, wie es in Schritt 1004 dargestellt ist.
Alternativ kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auch abgeleitet werden durch Messung des Abstandes der Impulse, der umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V, die in Schritt 1004 abgeleitet worden sind, werden verglichen mit bevorzugten Daten, die der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub0; entsprechen, über die hinweg die Änderungs-Charakteristika der Verstärkung des Verstärkungs-gesteuerten Verstärkers 116 bei Schritt 1006 variiert werden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V größer oder gleich den Bezugsdaten V&sub0; sind, wird das Verstärkungssteuersignal R auf den Wert R&sub0; gesetzt, der ein konstanter Wert ist, der verwendet wird, während die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die vorgegebene Geschwindigkeit V&sub0; ist. Dies geschieht bei Schritt 1008. Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V kleiner als die Bezugsdaten V&sub0; sind, gemäß der Feststellung in Schritt 1004, wird der Verstärkungssteuersignalwert R abgeleitet entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit bei Schritt 1010. Der Steuersignalwert R, der bei Schritt 1010 abgeleitet worden ist, ist kleiner als der Verstärkungssteuersignalwert R&sub0;, der bei Schritt 1008 abgeleitet wird. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, variiert der Verstärkungssteuerwert R, der bei Schritt 1010 abgeleitet wird, innerhalb eines Bereiches zwischen Null und R&sub0; linear entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, das heißt, zwischen Null und V&sub0;.
Nach einem der Schritte 1008 und 1010 schreitet das Verfahren weiter zu Schritt 1012, bei dem ein Verstärkungssteuersignal R an den Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 116 abgegeben wird.
Daher werden die Ansprech-Charakteristika der Anti-Wank-Aufhängungssteuerung bei niedrigen Geschwindigkeitsbereichen wesentlich mehr abgesenkt als bei relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen. Dadurch wird mit Erfolg eine selbstinduzierte Querschwingung des Fahrzeugs unterdrückt und Fahrkomfort bei niedrigen Geschwindigkeitsbereichen sichergestellt. Da andererseits die selbstinduzierte Querschwingung auf diese Weise mit Erfolg verhindert werden kann, können ausreichend hohe Ansprech-Charakteristika der Anti-Wank-Aufhängungssteuerung in relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen vorgesehen werden. Die gezeigte Ausführungsform des Aufhängungssteuersystems kann daher relativ hohe Wankstabilität bieten, ohne den Fahrkomfort bei niedrigen Geschwindigkeitsbereichen zu beeinträchtigen.
Andererseits wird die Einstellung der Nickbewegungen unterdrückenden Aufhängungssteuerung gemäß dem Programmablauf der Fig. 17 durchgeführt. Der Programmablauf gemäß Fig. 17 wird ebenfalls in konstanten Abständen von beispielsweise 20 ms ausgelöst.
Unmittelbar nach dem Start des Programmes wird der für die Längsbeschleunigung repräsentative Signalwert Gx bei Schritt 1102 ausgelesen. Auf der Grundlage des für die Längsbeschleunigung repräsentativen Signalwertes Gx wird ein Längsbeschleunigungswert GLOG bei Schritt 1104 abgeleitet. Auf der Grundlage des Längsbeschleunigungswertes GLOG, der bei Schritt 1104 abgeleitet worden ist, werden die Verstärkungssteuersignalwerte Ef und Er abgeleitet entsprechend den Charakteristika, die in Fig. 11(a) und 11(b) dargestellt sind. Dies geschieht bei Schritt 1106. Die Verstärkungssteuersignale Ef und Er für die Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 120F und 120R, die bei Schritt 1106 abgeleitet worden sind, werden bei Schritt 1108 abgegeben.
Da die Aufhängungs-Steuercharakteristika für die Nickbewegungs-Unterdrückung eingestellt werden können durch Einstellen der Charakteristika der Änderung der Verstärkungen der Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 120F und 120R, die an die Aufhängungscharakteristika des Fahrzeugs angepaßt sind, kann eine angemessene Stellungssteuerung des Fahrzeugaufhängungssystems erreicht werden.
Die Erfindung löst daher die Aufgaben und bietet die gesuchten Vorteile der Erfindung.
Während die Erfindung beschrieben worden ist anhand bevorzugter Ausführungen zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung, ist zu bedenken, daß die Erfindung in verschiedener Weise abgewandelt werden kann, ohne daß das Prinzip der Erfindung verlassen wird. Daher sollte die Erfindung dahingehend verstanden werden, daß sie alle möglichen Ausführungsformen und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen einschließt, die verwirklicht werden können, ohne daß das Prinzip der Erfindung, das in den Ansprüchen dargestellt worden ist, verlassen wird. Obgleich die obige Beschreibung gerichtet worden ist auf Hydraulikzylinder und Hydraulikkreise zur Erzeugung der Dämpfungskraft für eine Steuerung der Aufhängungscharakteristika in dem aktiv gesteuerten Aufhängungssystem gemäß der Erfindung, sollte es möglich sein, dieselbe Logik bei der Wankunterdrückung und/oder Nickunterdrückung der Aufhängungssteuerung für hydropneumatische Aufhängungen, pneumatische Aufhängungen etc. zu verwenden. Weiterhin ist, obgleich die gezeigte Ausführungsform das Aufhängungssteuersystem zeigt, das zugleich eine Anti-Wank- und Anti-Nick-Steuerung durchführt, möglich, das Aufhängungssystem nur für eine Anti-Nick-Steuerung zu verwenden.
Weiterhin ist für den Fall, daß das Aufhängungssteuersystem lediglich die Anti-Nick-Steuerung anstelle einer Kombination mit der Vertikal-Steuerung durchführt, der Steuerkreis gemäß Fig. 6 abwandelbar, wie es in Fig. 18 gezeigt ist. In diesem Falle sind gemäß Fig. 18 die Ausgänge der Verstärkungs-gesteuerten Verstärker 120F und 120R direkt mit den Betätigungsorganen der Drucksteuerventile verbunden.

Claims

1. Aufhängungssteuersystem für ein Kraftfahrzeug zur Unterdrückung des Nickens, mit

wenigstens ersten vorderen und zweiten hinteren Aufhängungssystemen (11FL, 11FR, 11RL, 11RR), die jeweils zwischen einem Fahrzeugaufbau (12) und einem Aufhängungsglied angeordnet sind, das drehbar ein Fahrzeugrad (14FL, 14FR, 14RL, 14RR) trägt, wobei jedes der Aufhängungssysteme eine Kammer (15A) mit veränderlichem Druck aufweist, die mit einem Arbeitsfluid mit gesteuertem Druck gefüllt ist.

einer Druckeinstelleinrichtung (18) in Verbindung mit der Kammer veränderlichen Druckes zur Einstellung des Druckes des Arbeitsfluids in den Druckkammern in voneinander unabhängiger Weise,

einer Sensoreinrichtung (112) zur Überwachung der Größe der Längsbeschleunigung, die auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt wird, und zur Erzeugung eines für die Längsbeschleunigung repräsentativen Signals (Gx),

einer Steuereinheit, die das für die Längsbeschleunigung repräsentative Signal (Gx) aufnimmt und dieses durch einen ersten und zweiten Regelgewinn (Kf, Kr) modifiziert und erste und zweite Aufhängungssteuersignale zur Unterdrückung des Nickens erzeugt, die die Druckeinstelleinrichtung steuern und die Aufhängungscharakteristik der vorderen und hinteren Aufhängungssysteme einstellen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den ersten und zweiten Regelgewinn stufenweise einstellt, derart, daß der absolute Wert des einen zunimmt und des anderen abnimmt, wenn sich das für die Längsbeschleunigung repräsentative Signal von einem positiven zu einem negativen oder von einem negativen zu einem postiven Wert ändert.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) die ersten und zweiten Regelgewinne in bezug zueinander einstellt, derart, daß die absoluten Werte der ersten und zweiten Regelgewinne auf unterschiedliche Werte gesetzt werden.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) die Richtung der Nickenergie abtastet und den Aufhängungssteuerkoeffizienten zur Unterdrückung des Nickens in Abhängigkeit von der abgetasteten Richtung der Nickenergie einstellt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (110, 112, 114) das für die Stärke der Nickbewegung repräsentative Signal veränderlich hinsichtlich der Polarität in Abhängigkeit von der Richtung der Nickenergie erzeugt.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) einen hinsichtlich des Regelgewinns gesteuerten Verstärker (120F, 120R) umfaßt, der den Aufhängungssteuerkoeffizienten zur Unterdrückung der Nickbewegung bestimmt, welche Steuereinheit den Regelgewinn des hinsichtlich des Regelgewinns gesteuerten Verstärkers entsprechend dem für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Signalwert einstellt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den Regelgewinn des hinsichtlich des Regelgewinns gesteuerten Verstärkers (120R, 120F) in stufenweiser Form in Abhängigkeit von der Richtung der auf das Fahrzeug ausgeübten Nickenergie variiert.