DE3932476A1 - Vorrichtung zum regeln eines aktiven radaufhaengungssystems fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für ein aktives Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Re­ geln des aktiven Radaufhängungssystems, bei der in ei­ nen Regler für das Radaufhängungssystem eine Regel-Ver­ knüpfungsschaltung eingegliedert ist.

Ein herkömmliches aktives Radaufhängungssystem für ein mit Luftfedern ausgestattetes Kraftfahrzeug, mit einem Sensor zum Erfassen einer senkrechten Beschleunigung oberhalb der Federn für je die vordere linke, die vor­ dere rechte, die hintere linke und die hintere rechte Luftfeder-Radaufhängung, einem Radaufhängungshub-Sensor zum Erfassen (des Betrages) einer senkrechten relativen Verlagerung oberhalb und unterhalb der Feder für jede Luftfeder-Radaufhängung, einem Regler zum Berechnen ei­ ner jeder Luftfeder-Radaufhängung zu- und aus ihr abzu­ führenden Vorgabe-Luftmenge ausgehend von der vom Sen­ sor erfaßten senkrechten Beschleunigung oberhalb der Feder, der vom Sensor erfaßten senkrechten relativen Verlagerung und einer aus der senkrechten relativen Verlagerung errechneten Geschwindigkeit der senkrechten relativen Verlagerung, und mit einem Mengenventil zum Luftzu- oder -abführen entsprechend den Vorgabemengen unabhängig für jede Luftfeder-Radaufhängung, wodurch die Regelung für jede Luftfeder-Radaufhängung unabhän­ gig vorgenommen wird, um eine scheinbare Masse des Fahrzeugaufbaus (apparent mass of the vehicle body), eine Dämpfwirkung und eine Federwirkung zu verändern, ist aus der JP-POS 1 39 709/1987 bekannt.

Da die herkömmliche aktive Radaufhängung durch Zu- und/oder Abführen von Luft zu bzw. aus der Luftfeder-Rad­ aufhängung entsprechend einer senkrechten Beschleuni­ gung der Masse oberhalb der Feder sowie entsprechend einer relativen Verlagerung und einer Geschwindigkeit der relativen Verlagerung zwischen den Massen oberhalb und unterhalb der Feder geregelt wird, ist sie sehr wirkungsvoll und erfüllt die Forderung nach weicher Federung bei plötzlicher Einwirkung eines nach oben gerichteten Impulses von Fahrbahnen. Sie ist auch sehr wirkungsvoll bei der Beibehaltung der Fahrzeuglage, wenn eine langsame Bewegungen hervorrufende Kraft von der Fahrbahn empfangen wird.

Beim herkömmlichen aktiven Radaufhängungssystem besteht jedoch eine Schwierigkeit insofern, als bei Ausübung einer großen Längsbeschleunigung durch rasches Bremsen oder einer großen Querbeschleunigung bei rascher Kur­ venfahrt auf den Fahrzeugaufbau die Gefahr einer gewis­ sen Verzögerung in der Regelung der Luftzu- oder -ab­ führung in Abhängigkeit von rascher Lastverschiebung aufgrund der beschriebenen Beschleunigungen eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum Regeln eines aktiven Radaufhängungssystems zu schaffen, bei der die geschilderte Schwierigkeit in zufriedenstellender Weise überwunden ist.

Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung zum Regeln eines aktiven Radaufhängungssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von Radaufhängungen zum Abstützen eines Fahrzeugaufbaus durch Druck von Arbeitsfluid, einer Vielzahl von Steuerventilen je zum Steuern der Zu- und Abführung des Fluids zu und von jeder Radaufhängung un­ abhängig für jede Radaufhängung, und einem Regler zum Feststellen einer senkrechten Beschleunigung und einer senkrechten relativen Verlagerung oberhalb und unter­ halb einer Feder mittels Sensoren unabhängig für jede Radaufhängung und zum Berechnen einer Regelgröße für das jeder Radaufhängung zu- und aus ihr abzuführende Fluid ausgehend von Informationen über die auf diese Weise an jeder Radaufhängung festgestellte senkrechte Beschleunigung und senkrechte relative Verlagerung, um ein Signal zum Steuern der Öffnung/Schließung jedes der Steuerventile zu erzeugen, zeichnet sich erfindungsge­ mäß aus durch einen Sensor zum Erfassen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus, einen Sensor zum Erfassen einer Quer­ beschleunigung des Fahrzeugaufbaus, und eine Regel-Ver­ knüpfungsschaltung zum Steuern der Öffnung/Schließung der zugehörigen Steuerventile durch Berechnen einer sich auf das unabhängige Zu- und Abführen des Fluids zu und aus jeder Radaufhängung beziehenden Regelgröße aus­ gehend von Informationen über die vom zugehörigen Sen­ sor erfaßte Längsbeschleunigung und die vom zugehörigen Sensor erfaßte Querbeschleunigung, wobei die Regelgröße zum Unterdrücken von Nick- und Wankbewegungen des Fahr­ zeugaufbaus erforderlich ist, dabei die Regel-Verknüp­ fungsschaltung in den Regler eingegliedert ist.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß vom Längsbeschleunigungs-Sensor und vom Querbe­ schleunigungs-Sensor abgeleitete Regelgrößen zu einer anderen, von einem Sensor für senkrechte Beschleunigung und einem Sensor für senkrechte relative Verlagerung abgeleiteten Regelgröße hinzuaddiert werden, und daß eine sich ergebende Regelgröße an das zugehörige Steu­ erventil jeder Radaufhängung über eine Regelgrößen-Kor­ rekturschaltung und eine Schaltung zum Erzeugen eines Ventilbetätigungssignals in der Regel-Verknüp­ fungsschaltung abgegeben wird.

Die Regelvorrichtung gemäß der Erfindung ist mit Vor­ teil auf ein aktives Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug anwendbar, wobei der Regler die Regelung des Zuführens/Abführens von Fluid, z.B. Hydrauliköl oder gasförmiges Medium, ausgehend von der senkrechten Beschleunigung und der senkrechten relativen Verlage­ rung oberhalb und unterhalb der Feder für jede Radauf­ hängung getrennt so vornimmt, daß bei durch die Fahr­ bahn hervorgerufenen Schwingungen weich und bei Kraft­ einwirkung oberhalb der Feder hart abgefedert wird.

Bei einer Regelvorrichtung in der vorstehend beschrie­ benen Ausführungsform kann eine Verzögerung im Regel­ vorgang zur sicheren Erhaltung der Lage des Fahrzeug­ aufbaus bei rascher Beschleunigung oder bei Kurvenfahrt bedeutend verkleinert werden, und außerdem kann die Lageregelung für den Fahrzeugaufbau mit größerer Genau­ igkeit ausgeführt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorichtung zum Regeln eines aktiven Radaufhängungssystems für ein Kraftfahrzeug, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Regel-Verknüpfungs­ schaltung für die Regelvorrichtung in einem Regler für das Radaufhängungssystem.

In Fig. 1 ist eine Radaufhängung für ein linkes Vorder­ rad mit 1 ₁, für ein rechtes Vorderrad mit 1 ₂, für ein linkes Hinterrad mit 1 ₃ und für ein rechtes Hinterrad mit 1 ₄ bezeichnet. Eine herkömmliche hydropneumatische Radaufhängung umfaßt einen hydraulischen Zylinder und einen pneumatischen Federteil, wobei letzterer eine Hydraulikkammer und eine abgeschlossene Luftkammer um­ faßt, die beide durch eine Menbran voneinander getrennt sind. Die Hydraulikkammer des pneumatischen bzw. Luft­ federteils steht über eine Drosselstelle mit einer Hy­ draulikkammer des hydraulischen Zylinders in Verbin­ dung, und der Zylinder ist an einem Ende (z.B. am Bo­ den) betriebsmäßig mit einem Hebel der Radaufhängung, dagegen am anderen Ende (z.B. an einer Kolbenstange) betriebsmäßig mit einem Bauteil des Fahrzeugaufbaus für die jeweilige Radaufhängung verbunden.

Hydrauliköl wird über zugehörige Steuerventile 2 ₁, 2 ₂, 2 ₃ und 2 ₄ dem hydraulischen Zylinder jeder Radaufhän­ gung zu- und aus ihm abgeführt. Die Steuerventile 2 ₁ bis 2 ₄ sind getrennt voneinander in Abhängigkeit von einem Ventilbetätigungssignal von einem Regler 3 betä­ tigbar.

Das Radaufhängungssystem umfaßt ferner einen Öltank 4 und eine Hydraulikpumpe 5. Letztere wird von einer im folgenden als Motor 6 bezeichneten Brennkraftmaschine angetrieben. Die Hydraulikpumpe 5 und eine weitere Hy­ draulikpumpe 5′ für eine Servolenkung sind in Tandeman­ ordnung betriebsmäßig so miteinander verbunden, daß sie vom Motor 6 gleichzeitig antreibbar sind. Von der Hy­ draulikpumpe 5 unter hohem Druck gefördertes Hydraulik­ öl wird über ein Rückschlagventil 7 in einem Druckspei­ cher 8 aufgefangen. Werden ein oder mehrere Steuerven­ tile auf Ölzuführung umgeschaltet, wird das Hochdruck-Hydrauliköl entsprechend den umgelegten Steuerventilen der Hydraulikkammer von einem oder mehreren hydrauli­ schen Zylindern zugeleitet. Sind ein oder mehrere Steu­ erventile auf Ölabführung geschaltet, wird Hydrauliköl entsprechend den umgelegten Steuerventilen aus den Hy­ draulikkammern von einem oder mehreren hydraulischen Zylindern über einen Ölkühler 9 in den Öltank 4 zurück­ geleitet.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Überdruckventil, mit dem Bezugszeichen 11 ein Lade/Entladeventil bezeichnet. Wenn das Lade/Entladeventil 11 in Abhängigkeit von einem Signal vom Regler 3 durch ein Signal von einem Drucksensor 81 in den dargestellten Entladezustand um­ gelegt wird, wird von der Hydraulikpumpe 5 gefördertes Hydrauliköl über den Ölkühler 9 in den Öltank 4 zurück­ geleitet. Der Drucksensor 81 soll feststellen, ob der Druckspeicher 8 mit Hydrauliköl unter einem im voraus festgelegten Druck gefüllt ist.

Jede der Radaufhängungen 1 ₁ bis 1 ₄ ist mit einem Sensor 12 zum Erfassen einer senkrechten Beschleunigung ober­ halb der Feder und einem Aufhängungshub-Sensor 13 zum Feststellen von Verlagerung oberhalb der Feder in Bezug zu Verlagerung unterhalb der Feder ausgestattet, so daß je Radaufhängung Informationen über die senkrechte Be­ schleunigung über der Feder wie auch über die senkrech­ te relative Verlagerung in den Regler 3 eingegeben wer­ den.

Eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus ist mit einem Sensor 14, eine Querbeschleunigung des Fahrzeug­ aufbaus mit einem Sensor 15 erfaßbar. Informationen über die von den Sensoren 14 und 15 erfaßten Längs- und Querbeschleunigungen werden ebenfalls in den Regler 3 eingegeben.

Anhand Fig. 2 wird nun eine Regel-Verknüpfungsschaltung im Regler 3 beschrieben. Ein in Fig. 1 mit strichpunk­ tierten Linien markierter Abschnitt A stellt ein Regel­ blockschaltbild für eine der Radaufhängungen, z.B. für die Aufhängung 1 ₁ des linken Vorderrades dar. Das Rad­ aufhängungssystem ist mit vier Regel-Verknüpfungsschal­ tungen ausgestattet, welche wie die gezeigte ausgelegt sind. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur eine Regel-Verknüpfungsschaltung dargestellt. Die Regel-Verknüpfungsschaltungen werden für jede Radaufhängung unabhängig betätigt.

Wenn jede Radaufhängung mittels der Sensoren 12 und 13 eine senkrechte Beschleunigung und eine senkrechte re­ lative Verlagerung feststellt, geben die Sensoren 12 und 13 ein der senkrechten Beschleunigung bzw. der senkrechten relativen Verlagerung entsprechendes Signal ab.

Die Regel-Verknüpfungsschaltung leitet das der Längsbe­ schleunigung entsprechende Signal einem Tiefpaßfilter LPF zu, der eine Komponente hoher Frequenz im Signal reduziert. Das Signal wird dann durch eine Totzonen­ schaltung I ₁ hindurchgeleitet, die ein Signal mit einem im voraus festgelegten Bereich in der Nähe des Null-Pegels entfernt oder ausscheidet, wobei durch Multipli­ zieren des sich ergebenden Signals mit einer Verstär­ kung G ₁ eine an die Kennlinie des zugehörigen Steuer­ ventils angepaßte Vorgabe-Regelgröße Q ₁ erzeugt wird.

Anderseits wird das die senkrechte relative Verlagerung anzeigende Signal zweigeteilt, wobei ein Teil durch eine Differenzierschaltung D hindurchgeleitet und der andere Teil ohne Veränderung weitergeleitet wird. Das durch die Differenzierschaltung D hindurchgegangene Signal wird zu einem Signal für die senkrechte relative Verlagerung. Das sich ergebende Signal geht durch eine Totzonenschaltung I ₂ hindurch, in der ein Signal mit einem im voraus festgelegten Bereich in der Nähe des Null-Pegels abgeschnitten oder entfernt wird, wobei durch Multiplizieren des sich ergebenden Signals mit einer Verstärkung G ₂ eine an die Kennlinie des zuge­ hörigen Steuerventils angepaßte Vorgabe-Regelgröße Q ₂ erzeugt wird. Das ohne Veränderung weitergeleitete Signal dagegen wird zu einem die echte relative Verla­ gerung anzeigenden Signal, indem von einem Bezugssignal für die Fahrzeughöhenlage eine Differ nz abgezogen wird. Das Bezugssignal wird von einem Fahrzeughöhen­ lage-Einstellschalter 16 über eine Schaltung H zur Er­ zeugung eines Bezugssignals für die Fahrzeughöhenlage abgeleitet. Das sich ergebende Signal geht durch eine Totzonenschaltung I ₃ hindurch, in der ein Signal mit einem im voraus festgelegten Bereich in der Nähe des Null-Pegels abgeschnitten oder entfernt wird, wobei durch Multiplizieren des sich ergebenden Signals mit einer Verstärkung G ₃ eine an die Kennlinie des zuge­ hörigen Steuerventils angepaßte Vorgabe-Regelgröße Q ₃ erzeugt wird.

Die drei Vorgabe-Regelgrößen Q ₁, Q ₂ und Q ₃, die je an Kennlinien der zugehörigen Steuerventile angepaßt sind, stellen eine vorgegebene Ventiloffenzeit dar, in der Öl dem Steuerventil zu- oder aus ihm abgeführt wird, wobei Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils berücksich­ tigt sind.

Die Vorgabe-Regelgrößen Q ₁, Q ₂ und Q ₃ werden addiert und dann zur Korrektur einer Vorgabe-Korrekturgröße durch eine Schaltungsanordnung R geleitet, so daß die sich ergebende Größe in eine nach verschiedenen Be­ dingungen, z.B. Temperatur, Druckverlust infolge Lei­ tungslänge u.a. korrigierte Vorgabegröße Q umgewandelt wird. Die korrigierte Vorgabegröße Q wird dann durch eine Schaltung W zum Erzeugen eines Ventilbetätigungs­ signals hindurchgeleitet, so daß ein Steuerventil-Öff­ nungs- und Schließsignal erzeugt wird. Folglich wird das Steuerventil 2 ₁ so betätigt , daß entsprechend der Vorgabe-Regelgröße Hydrauliköl in die Radaufhängung 1 ₁ ein- oder aus ihr abgeleitet wird.

Während einer Periode der vorgenannten Regelung wird bei senkrechter Beschleunigung das Hydrauliköl in der Radaufhängung 1 ₁ abhängig von der nach oben gerichte­ ten Beschleunigung aus der Radaufhängung abgeleitet, dagegen bei nach unten gerichteter Beschleunigung in die Radaufhängung eingeleitet. Wenn folglich auf die Radaufhängung eine Kraft von unten einwirkt, z.B. eine von der Fahrbahn aufwärts gerichtete Kraft, zeigt die Radaufhängung weiches und stark dämpfendes Federungs­ verhalten. Wirkt die Kraft von oben auf die Radaufhän­ gung, wenn also die Kraft vom Fahrzeugaufbau ausgeübt wird, zeigt die Radaufhängung ein augenscheinlich har­ tes Verhalten, um bei Vorliegen einer Geschwindigkeit der senkrechten relativen Verlagerung sowie einer rela­ tiven Verlagerung durch Zu- oder Abführen von Hydrau­ liköl im Sinne einer Beibehaltung der Fahrzeughöhenlage die aktuelle Fahrzeughöhenlage auf einer speziellen Bezugs-Fahrzeughöhenlage zu halten. Da ferner das die senkrechte Beschleunigung darstellende Signal durch den Tiefpaßfilter LPF hindurchgeht, reagiert die Radaufhän­ gung kaum auf Schwingungen in einem hohen Frequenzbe­ reich, z.B. bei Resonanz unterhalb der Feder, sondern die Regelung wird hauptsächlich vorgenommen bei Schwin­ gungen mit einem niedrigen Frequenzbereich in Resonanz­ nähe oberhalb der Feder. Folglich hat das Fahrzeug nie­ drigen Kraftstoffverbrauch, guten Fahrkomfort und aus­ gezeichnetes Hubschwingverhalten.

Der Schalter 16 zum Einstellen der Fahrzeughöhenlage wird zum Umschalten von normaler auf obere bzw. hohe Fahrzeughöhenlage benutzt. Bei Wahl der normalen Fahr­ zeughöhenlage erzeugt die Schaltung H ein niedriges Be­ zugssignal für die Fahrzeughöhenlage; wenn danach auf eine obere Fahrzeughöhenlage umgeschaltet wird, erzeugt die Schaltung H ein hohes Bezugssignal für die Fahr­ zeughöhenlage. Weil die auszuführende Regelung darin besteht, die aktuelle Fahrzeughöhenlage abhängig vom die senkrechte relative Verlagerung anzeigenden Signal auf einer bestimmten Bezugs-Fahrzeughöhenlage zu hal­ ten, wird die Vorgabe-Regelgröße Q ₃ für das Hydrauliköl erzeugt, wenn die aktuelle Bezugs-Fahrzeughöhenlage von der unteren, normalen auf die obere Bezugs-Fahrzeug­ höhenlage umgeschaltet wird. Dann wird der Radaufhän­ gung 1 ₁ das Hydrauliköl zugeleitet, wodurch die Fahr­ zeughöhenlage auf ein mit der oberen Bezugs-Fahrzeug­ höhenlage gleiches Niveau angehoben wird. Wenn jedoch der Einstellschalter 16 auf die normale Fahrzeughöhen­ lage zurückgeschaltet wird, wird die Vorgabe-Regelgröße Q ₃ für das Hydrauliköl erzeugt, um Hydrauliköl aus der Radaufhängung 1 ₁ abzuführen, wodurch die Fahrzeughöhen­ lage auf die normale Bezugs-Fahrzeughöhenlage abgesenkt wird. Zu- und Ableitung des Hydrauliköls je nach Stel­ lung des Einstellschalters 16 wird für alle Radaufhän­ gungen gleichzeitig durchgeführt.

Die von der senkrechten Beschleunigung oberhalb der Feder abhängige Regelung und jene, die von der senk­ rechten relativen Verlagerung oberhalb und unterhalb der Feder und von deren Geschwindigkeit abhängig ist, wie vorstehend beschrieben wurde, gewährleisten, daß eine vergleichsweise kleine Lastverschiebung in der Längs- ebenso wie in der Querrichtung, hervorgerufen durch die normale Längs- und Querbeschleunigung bei normalem Fahrbetrieb des Fahrzeuges, in zufriedenstel­ lender Weise aufgenommen werden kann, derart, daß das Fahrzeug seine Lage beibehält. Falls jedoch zu einem Zeitpunkt eine große Längs- oder Querbeschleunigung auf das Fahrzeug rasch einwirkt, z.B. bei raschem Bremsen, rascher Beschleunigung, rascher Kurvenfahrt, besteht die Schwierigkeit, daß der Ausgleich lediglich deshalb verzögert wird, daß abhängig von der senkrechten Be­ schleunigung, von der Geschwindigkeit der senkrechten relativen Verlagerung oder von der senkrechten Verla­ gerung geregelt wird.

Im Hinblick darauf ist die Regelvorrichtung gemäß der Erfindung zusätzlich mit einem Sensor 14 zum Erfassen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus und mit einem Sensor 15 zum Erfassen einer Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus ausgestattet, so daß eine Regelung zur Beibehaltung der Lage des Fahrzeugaufbaus bei ra­ scher Beschleunigung oder Verzögerung und rascher Kur­ venfahrt des Fahrzeugs in nachstehend beschriebener Weise durchgeführt wird.

Gemäß Fig. 2 wird ein vom Sensor 14 erfaßtes Längsbe­ schleunigungs-Signal von einer Hystereseschaltung 17 und einer Totzonenschaltung 18 in ein Signal umgewan­ delt, das bei normaler Veränderung der Längsbeschleuni­ gung im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs nicht an­ spricht, aber aktiv wird, wenn der Fahrzeugaufbau große Nickschwingungen erfährt durch volle Beschleunigung, Bremsen mit mehr als mittlerer Stärke, und das sich ergebende Signal wird in eine Schaltung 19 zum Berech­ nen (des Betrages) einer Lastlängsverschiebung eingege­ ben. Die Schaltungsanordnung 19 ist so, daß der Betrag bzw. die Größe einer Lastlängsverschiebung berechnet wird ausgehend vom Eingangssignal, verschiedenen, zuvor im Regler gespeicherten Maßen und von Informationen über die aktuelle Höhenlage des Schwerpunktes vom Fahr­ zeugaufbau über der Fahrbahn, abgeleitet vom Einstell­ schalter 16. Die Rechenergebnisse werden einer Schal­ tungsanordnung 20 zum Berechnen der Erhöhung einer Aufhängungs-Reaktionskraft zugeleitet. Die Schaltungs­ anordnung 20 berechnet für jede Radaufhängung den Be­ trag, um den die Aufhängungs-Reaktionskraft erhöht oder verkleinert werden muß. Die Lastverschiebung an den jeweiligen Aufhängungen durch auf die Reifen wirkende Antriebs- und Bremskräfte wird ausgehend von Informati­ onen über den Betrag der Lastlängsverschiebung, den Typ jeder Radaufhängung und die Antriebsart (also Vorder­ rad-, Hinterrad- oder Vierradantrieb) berechnet.

Die Berücksichtigung von Antriebs- und Bremskraft ab­ hängig vom Typ der jeweiligen Radaufhängung ist folgen­ dermaßen begründet. Bei einer Radaufhängung vom Längs­ lenker-Typ wird die Reaktionskraft bei Ausübung der An­ triebskraft auf die Räder von Schwenklagern aufgenom­ men. Der nacheilende Hebel bzw. Lenker wird mit dem Moment in der Richtung der sich zusammenziehenden Auf­ hängungsfedern (Anti-Nick-Geometrieverhalten beim Brem­ sen) belastet, und die sich ergebende Last addiert sich auf der Vorderradseite und subtrahiert sich auf der Hin­ terradseite, wenn die Last in der Längsrichtung infolge von Trägheitskraft verschoben wird, und außerdem werden die Antriebsräder mit dem Mo­ ment abhängig von der Aufhängungs-Reaktionskraft wäh­ rend einer Beschleunigungsfahrt des Fahrzeugs in der Richtung belastet, in der sich die Aufhängungsfedern infolge der Antriebsreaktionskraft entspannen; jedoch tritt diese Last nicht an den nachlaufenden Rädern auf.

Auf diese Weise zu addierende oder zu subtrahierende Last differiert je nach Ausbildung des nacheilenden He­ bels oder Gelenkbolzens. Bei einer Dreiecklenker-Auf­ hängung differiert sie in Abhängigkeit vom Neigungswin­ kel der Gelenkbolzen für den oberen und den unteren Lenker. Bei einer Radaufhängung des McPherson-Typs än­ dert sie sich auch je nach Lage des Federbeins, eines Gelenkbolzens für den unteren Lenker o.dgl.

Der Betrag einer Erhöhung/Verkleinerung der Aufhän­ gungs-Reaktionskraft jeder Radaufhängung in Abhängig­ keit vom Betrag der Lastlängsverschiebnung beim Bremsen oder Beschleunigen, wie vorstehend beschrieben, kann nicht genau berechnet werden, wenn nicht der Typ der Aufhängung, die Antriebsart, die auf jedes Rad auszu­ übende Bremskraft und die Antriebskraft berücksichtigt werden.

Ein vom Sensor 15 erfaßtes Querbeschleunigungs-Signal wird, in gleicher Weise wie im Falle des Sensors 14 für die Längsbeschleunigung, auch durch eine Hysterese­ schaltung 21 und eine Totzonenschaltung 22 hindurchge­ leitet. Jedoch reagiert der Sensor 15 im allgemeinen nicht auf leichte Veränderungen der Querbeschleunigung. Nur das Signal, das eine Querbeschleunigung größer als ein vorbestimmter Wert anzeigt, wird einer Schaltung 23 zugeführt, die ein Wankmoment aus dem von zuvor im Reg­ ler gespeicherten Daten über verschiedene Fahrzeugmaße abhängigen Signal und aus einer vom Einstellschalter 16 abgeleiteten augenblicklichen Höhe des Schwerpunktes über Grund berechnet. Die Schaltungsanordnugn 23 teilt das Wankmoment entsprechend einem Soll-Verhältnis für die Teilung des Betrages der Lastquerverschiebung in der Längsrichtung in ein Vorderrad- und ein Hinterrad-Moment auf. Sodann wird die Lastquerverschiebung in einer Schaltung 24 zum Berechnen einer Lastquerver­ schiebung an Vorder-/Hinterrädern für die Vorder- und die Hinterräder getrennt berechnet, und die sich erge­ benden Beträge werden einer Schaltung 25 zum Berechnen der Erhöhung der Aufhängungs-Reaktionskraft zugeführt. Die Schaltungsanordnung 25 ist so, daß die gesamte, entsprechend der Beschleunigung auf die Reifen auszu­ übende Querkraft grundsätzlich in Längsrichtung aufge­ teilt wird, derart, daß entsprechend einer Giermoment- Gleichgewichtsgleichung unter Bezugnahme auf die Lage des Schwerpunktes vom Fahrzeugaufbau und des Radabstan­ des ein Gleichgewicht zustande kommt, und berechnet dann getrennt für Vorder- und Hinterräder den Betrag der Erhöhung/Verkleinerung der senkrechten Aufhängungs-Reaktionskraft unter Berücksichtigung der Lastquerver­ schiebung, der Reifen-Seitenkraft, der Fahrzeughöhen­ lage oder des Aufhängungs-Typs.

Der in der Schaltungsanordnung 20 berechnete Betrag der Erhöhung/Verkleinerung der senkrechten Aufhängungs- Re­ aktionskraft aufgrund der Längsbeschleunigung und der in der Schaltungsanordnung 25 berechnete Betrag der Er­ höhung/Verkleinerung der senkrechten Aufhängungs-Reak­ tionskraft aufgrund der Querbeschleunigung werden einer Schaltung 26 zum Berechnen der Aufhängungs- Gesamtreak­ tionskraft zugeführt, in welcher die Erhöhungs-/Ver­ kleinerungsbeträge den jeweiligen Aufhängungen zuad­ diert werden, derart, daß sich je Aufhängung ein Ge­ samtbetrag ergibt, und dann je Aufhängung eine Regel­ größe berechnet wird für das Zu- und Abführen des Hy­ drauliköls, das erforderlich ist, um einen Aufhängungs-Innendruck (der den Innendruck in der Luftkammer der Aufhängung darstellt) entsprechend der Gesamtgröße bei­ zubehalten. Die Regelgröße wird in einer Schaltung 27 für jede Aufhängung entsprechend dem Ventil-Typ in eine Vorgabe-Regelgröße Q ₄ umgewandelt (was bedeutet, daß z.B. bei einem Steuerventil in Form eines Mengenventils die Vorgabe-Regelgröße Q ₄ durch eine Vorgabe-Ventil­ offenzeit auf der Zuführ- oder Abführseite ersetzt ist). Sodann wird die Vorgabe-Regelgröße Q ₄ zu den Vor­ gabe-Regelgrößen Q ₁, Q ₂ und Q ₃ hinzuaddiert, welche für jede Aufhängung in Abhängigkeit von der senkrechten Be­ schleunigung oberhalb der Feder, der Geschwindigkeit der senkrechten relativen Verlagerung und der senkrech­ ten relativen Verlagerung oberhalb und unterhalb der Feder abgeleitet wurden, so daß der sich ergebende Additionswert, welcher Q ₁, Q_2, Q ₃ und Q ₄ umfaßt, der Regelgrößen-Korrekturschaltung R zugeführt wird, um eine korrigierte Vorgabegröße Q zu erhalten. Die Schal­ tungsanordnugn W erzeugt dann abhängig von der korri­ gierten Vorgabegröße Q ein Betätigungssignal zum Öff­ nen/Schließen eines Steuerventils, um für jede Aufhän­ gung das Zuführen oder Abführen des Hydrauliköls zu steuern.

Wenn auf den Fahrzeugaufbau eine Längs- oder eine Quer­ beschleunigung ausgeübt wird, wird die Last entspre­ chend in der Längs- oder der Querrichtung verschoben. Folglich verändert sich die Lage des Fahrzeugaufbaus in der Nickrichtung als Eintauchen des Frontteils oder Tiefergehen des Heckteils oder in der Wankrichtung des Fahrzeugaufbaus. Wenn daher eine solche Veränderung der Lage des Fahrzeugaufbaus so geregelt wird, daß sie zur Lage wird, z.B. durch Empfangen des Signals vom Sensor zum Erfassen von Aufhängungshubveränderungen, d.h. einer der auf diese Weise erzeugten Längs- oder Querbe­ schleunigung zuzuordnenden Erscheinung, wird die Rege­ lung unvermeidlich mit einiger Verzögerung ausgeführt. Insbesondere bei vergleichsweise großer Längs- oder Querbeschleunigung auf den Fahrzeugaufbau innerhalb sehr kurzer Zeitspannen ist eine rechtzeitige Regelung nicht durchführbar. Dies kann zu der Schwierigkeit füh­ ren, daß sich das Fahrzeugverhalten unvermeidlich so ändert, daß die Fahrzeuglage einmal geändert und dann in eine Normallage zurückgeführt wird.

Erfindungsgemäß ist die Regelvorrichtung zusätzlich mit einer Verknüpfungsschaltung ausgestattet, in der die Längs- oder Querbeschleunigung als ein die Lage des Fahrzeugaufbaus verändernder Faktor festgestellt, eine Lastverschiebung des Fahrzeugaufbaus ausgehend von der erfaßten Längs- oder Querbeschleunigung ermittelt, eine für jede Radaufhängung erwartete Erhöhung/Verkleinerung der Aufhängungs-Reaktionskraft für jede Aufhängung un­ ter Berücksichtigung von Aufhängungs-Typ, Antriebsart, der auf die Reifen wirkenden Bremskraft, der Antriebs­ kraft, der Seitenkraft u.a. berechnet, und das Zuführen oder Abführen des Hydrauliköls für jede Aufhängung ge­ trennt abhängig von den Ergebnissen der vorstehend ge­ nannten Berechnungen geregelt wird. Folglich kann eine Regelverzögerung beträchtlich reduziert werden und es kann außerdem eine exakte Lageregelung des Fahrzeugauf­ baus durchgeführt werden.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß ein Fehler hin­ sichtlich einer erwarteten Vorgabegröße bezüglich der Zuführung oder Abführung des Hydrauliköls zu bzw. aus jeder Radaufhängung in Abhängigkeit von der Längs- oder der Querbeschleunigung beseitigt werden kann durch Ad­ dition einer Funktion, die für jedes Rad getrennt wirk­ sam ist, so daß der Fahrzeugaufbau in die Ausgangslage zurückgeführt werden kann. Dadurch kann eine Lagerege­ lung mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform wurde als Beispiel für die Anwendung der Erfindung auf ein akti­ ves Radaufhängungssystem beschrieben, das eine Vielzahl hydropneumatischer Aufhängungen verwendet. Die Erfin­ dung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern auch auf ein aktives Aufhängungssystem anwendbar, das Schwingungen des Fahrzeugaufbaus verhindert, den Fahr­ komfort verbessert und die Lage des Fahrzeugaufbaus zuverlässig regelt, wobei zur Federung Luft oder ein anderes gasförmiges Medium verwendet wird (unter Be­ nutzung zusätzlicher Dämpfungselemente je mit geringer Dämpfkraft) und Luft oder ein anderes gasförmiges Me­ dium den Dämpfungselementen zugeführt oder aus ihnen abgeführt wird.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich ferner, daß die senk­ rechte Beschleunigung oberhalb der Feder, die senkrech­ te relative Verlagerung oberhalb und unterhalb der Fe­ der und die Geschwindigkeit der senkrechten relativen Verlagerung bei jeder Aufhängung erfaßt werden, so daß das Zuführen von Fluid, z.B. Flüssigkeit oder Gas, zu und das Abführen des Fluids aus jeder Radaufhängung für jede Aufhängung getrennt geregelt werden, und daß des­ halb ein Aufhängungsverhalten erzielt werden kann, das weiche Abfederung und ausgezeichneten Fahrkomfort ohne irgendeine Kraftübertragung auf den Fahrzeugaufbau durch die Bauteile unterhalb der Feder sowie reduzierte senkrechte Verlagerung (reduzierte Hubschwingungen) vermittelt.

Da die Regelvorrichtung gemäß der Erfindung eine Ver­ knüpfungsschaltung im Regler zum Regeln unter Verwen­ dung, wie vorstehend beschrieben, der senkrechten Be­ schleunigung, der senkrechten relativen Verlagerung und der Geschwindigkeit der senkrechten relativen Verlage­ rung umfaßt, bei der die Längs- und die Querbeschleuni­ gung auf den Fahrzeugaufbau erfaßt werden, um dadurch eine Lastverschiebung des Fhhrzeugaufbaus zu berechnen, so daß das Zuführen des Fluids in jede Radaufhängung und seine Abführung daraus für jede Aufhängung getrennt geregelt werden, kann die Lgeregelung für den Fahrzeug­ aufbau mit großer Genauigkeit bei kleinstmöglicher Ver­ zögerung ausgeführt werden, wobei Störungen wie z.B. Eintauchen, Aufstellen oder Durchfedern in zufrieden­ stellender Weise vermieden werden.

Da ferner die Regelvorrichtung gemäß der Erfindung mit Tiefpaßfiltern, Totzonenschaltungen, Hystereseschal­ tungen und anderen Schaltungsanordnungen zum Erfassen von Daten versehen ist, kann eine unwirksame und nutz­ lose Regelung völlig vermieden und der Energieverbrauch beträchtlich reduziert werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Regeln eines aktiven Radaufhän­ gungssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer Viel­ zahl von Radaufhängungen (1 ₁, 1 ₂, 1 ₃, 1 ₄) zum Ab­ stützen eines Fahrzeugaufbaus durch Druck eines hydraulischen Fluids, einer Vielzahl von Steuer­ ventilen (2 ₁, 2 ₂, 2 ₃, 2 ₄) zum unabhängigen Steuern der Zu- und Abführung des hydraulischen Fluids zu bzw. aus jeder Radaufhängung, und einem Regler (3) zum Feststellen einer senkrechten Beschleunigung oberhalb einer Feder und einer senkrechten relati­ ven Verlagerung oberhalb und unterhalb der Feder mittels Sensoren (12, 13) unabhängig für jede Rad­ aufhängung und zum Berechnen einer Regelgröße für das jeder Radaufhängunng zu- und aus ihr abzufüh­ rende hydraulische Fluid ausgehend von Informatio­ nen über die an jeder Radaufhängung festgestellte senkrechte Beschleunigung und die senkrechte rela­ tive Verlagerung, um ein Signal zum Steuern der Steuerventile (2 ₁, 2 ₂, 2 ₃, 2 ₄) zu erzeugen, ge­ kennzeichnet durch einen Sensor (14) zum Erfassen einer Längsbeschleu­ nigung des Fahrzeugaufbaus, einen Sensor (15) zum Erfassen einer Querbeschleunigung des Fahrzeugauf­ baus, und eine Regel-Verknüpfungsschaltung (A) zum Steuern der zugehörigen Steuerventile (2 ₁, 2 ₂, 2 ₃, 2 ₄) durch Berechnen einer sich auf das unabhängige Zu- und Abführen des hydraulischen Fluids zu und aus jeder Radaufhängung beziehenden Regelgröße aus­ gehend von Informationen über die vom Sensor (14) erfaßte Längsbeschleunigung und die vom Sensor (15) erfaßte Querbeschleunigung, wobei die Regelgröße so erzeugt wird, daß Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus verkleinert werden, und die Re­ gel-Verknüpfungsschaltung (A) im Regler (3) ent­ halten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltungsanordnungen eine Regelgröße erzeugen, die zu einer anderen Re­ gelgröße hinzuzuaddieren ist, welche aus an einen Sensor (12) für senkrechte Beschleunigung und an einen Sensor (13) für senkrechte relative Verlage­ rung angeschlossenen Schaltungsanordnungen abgelei­ tet wird, und daß die sich ergebende Regelgröße an das zugehörige Steuerventil (2 ₁, 2 ₂, 2 ₃, 2 ₄) jeder Radaufhängung (1 ₁, 1 ₂, 1 ₃, 1 ₄) über eine Regelgrö­ ßen-Korrekturschaltung (R) und ein Schaltung (W) zum Erzeugen eines Ventilbetätigungssignals in der Regel-Verknüpfungsschaltung (A) abgegeben wird.