DE3935991A1 - Verfahren zum steuern aktiver aufhaengefederungen fuer fahrzeuge mit eigenantrieb - Google Patents

Verfahren zum steuern aktiver aufhaengefederungen fuer fahrzeuge mit eigenantrieb

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DE3935991A1
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Katsuyoshi Kamimura
Atsushi Mine
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Fuji Jukogyo KK
Fuji Heavy Industries Ltd
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Steuern mehrerer aktiver Aufhängefederungen für Fahr­ zeuge mit Eigenantrieb. Insbesondere betrifft die vor­ liegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der aktiven Aufhängefederungen, in welchem mehrere Korrekturlogiken, d. h. Korrekturfunktionsverknüpfungseinrichtungen, in einem Steuersystem vorgesehen sind, das einen Longitudi­ nalbeschleunigungssensor und einen Lateralbeschleuni­ gungssensor umfaßt.
Bekannte Steuersysteme für aktive Aufhängefederungen für Fahrzeuge mit Eigenantrieb verwenden inzwischen pneumatische Federn, d. h. pneumatische Aufhänge- oder Tragfedern, und enthalten einen Vertikalbeschleunigungs­ sensor, einen Aufhängefederungshubsensor, eine Steuerein­ heit und ein Strömungsratesteuerventil. Der Vertikalbe­ schleunigungssensor erfaßt die Vertikalbeschleunigung oberhalb der Feder für jede Vorder/Links-, Vorder/Rechts-, Hinter/Links- und Hinter/Rechts-Luftfederung. Der Fede­ rungshubsensor erfaßt die vertikale Relativverschiebungs­ größe oberhalb und unterhalb der Feder für jede Luft­ federung. Die Steuereinheit berechnet eine Befehls- oder Anweisungsluftströmungsmenge oder -größe, die in jede Luftfederung einzuspeisen oder aus dieser zu entladen ist, auf der Grundlage der Vertikalbeschleunigung oberhalb der Feder, die vom Vertikalbeschleunigungssensor erfaßt wird, ferner auf der Grundlage der vertikalen Relativverschie­ bungsgröße, die vom Federungshubsensor erfaßt wird, und von einer vertikalen Relativverschiebungsgeschwindigkeit, die durch Berechnung aus der vertikalen Relativverschie­ bungsgröße gewonnen wird. Das Strömungsratesteuerventil steuert die Lufteinspeisung und Luftabgabe in Überein­ stimmung mit diesen Anweisungsströmungsgrößen unabhän­ gig für jede Federaufhängung. Bei den gebräuchlichen aktiven Aufhängefederungen wird jede Luftfederung un­ abhängig gesteuert, um so die scheinbare Masse des Fahrzeugrumpfes, der Fahrzeugkarosserie bzw. des Fahr­ zeugkastens zu variieren und um Federeffekte zu dämpfen. Das oben umrissene Steuersystem wurde vom Anmelder der vorliegenden Erfindung in der japanischen Offenlegungs­ schrift Nr. 1 39 709/1987 beschrieben.
Die bekannten aktiven Aufhängefederungen werden durch Einspeisen und/oder Austreiben von Luft in bzw. aus jeder Luftfeder entsprechend der Vertikalbeschleu­ nigung der Masse oberhalb der Feder und einer Relativ­ verschiebung und einer relativen Verschiebungsgeschwin­ digkeit zwischen den Massen oberhalb und unterhalb der Feder gesteuert. Infolgedessen ist diese Steuerung im Hinblick auf ein weiches Empfinden bei Auftreten einer plötzlichen nach oben gerichteten Impulskraft von der Straße außerordentlich wirksam. Auch beim Aufnehmen einer langsamen Bewegungskraft von der Straße ist dieses Steuerungsverfahren dahingehend sehr wirksam, daß das Fahrzeug in einer geeigneten Lage gehalten wird.
Für das oben erläuterte Steuersystem für aktive Auf­ hängefederungen wurde auch vorgeschlagen, das Steuersystem zusätzlich mit Einrichtungen zum Erfassen der Longitudinal­ beschleunigung, d. h. Beschleunigung des Fahrzeugrumpfes in Längsrichtung, mit Einrichtungen zum Erfassen der Lateralbeschleunigung des Fahrzeugrumpfes oder Fahrzeug­ kastens und einer Steuerlogik zum Steuern der Lage des Fahrzeugrumpfes während einer Übergangssituation auszu­ statten, die beispielsweise beim Beschleunigen oder beim Drehen des Fahrzeugs auftritt, wobei die Steuerung auf der Grundlage der Longitudinalbeschleunigung und Lateral­ beschleunigung erfolgt.
Im Hinblick auf das sogenannte Rollen oder Wanken, das durch die Zentrifugalkraft während der Drehbewegung des Fahrzeugs auftritt, ist es vorzuziehen, daß der Roll- oder Wankwinkel in der entgegengesetzten Rich­ tung zur Lenkrichtung eines gebräuchlichen Fahrzeugs auftritt, jedoch ist es an sich natürlicher, daß ein Rollwinkel in Lenkrichtung des Fahrzeugs auftritt. In­ folgedessen existiert das Problem, daß der Fahrzeugka­ sten eine horizontale Stellung oder Lage während Dreh­ bewegungen des Fahrzeugs beibehält. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern mehrerer aktiver Aufhängefederungen anzugeben, in welchem dieses Problem vollständig gelöst wird und ein optimaler Roll- oder Wankwinkel erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern mehrerer aktiver Aufhängefederungen, im folgenden auch Aufhängungen oder Federungen genannt, für ein Fahrzeug mit Eigenan­ trieb ist so ausgelegt, daß jede der aktiven Aufhänge­ federungen eigene Werte für die Einspeisung von Fluid in die aktive Aufhängefederung und die Entladung, d. h. die Ausgabe des Fluids aus der aktiven Aufhängefederung umfaßt. Im Verfahren wird die Lateralbeschleunigung er­ faßt, ferner werden ein Rollwinkelsollwert (oder Wank­ winkelsollwert) und eine Wank- oder Rollrichtung mit Hilfe der Auswahl durch einen Normal/Umkehr-Rollauswahl­ schalter angezeigt und vorgegeben, das Roll- oder Wank­ moment wird in Abhängigkeit von der erfaßten Lateralbe­ schleunigung und des Rollwinkelsollwerts berechnet, eine Lateralverschiebungsgröße oder Querverschiebungsgröße wird für jedes Rad in Abhängigkeit vom Rollmoment berechnet, eine Änderung der Lateralkraft oder Querkraft wird für jedes Rad in Abhängigkeit von der Lateralbeschleunigung abgeleitet, eine vertikale Änderung oder Variation einer vertikalen Reaktivkraft (vertikalen Rückwirkung der Federung) wird für jedes Rad unter Einbeziehung der Deformationen der aktiven Aufhängefederung, bewirkt durch den Rollwinkelsollwert, in Abhängigkeit von der Lateral­ verschiebungsgröße, der Lateralkraft, der Art der aktiven Aufhängefederung und des Rollwinkelsollwerts abgeschätzt und berechnet, eine erste Steuergröße, die der Fluid­ menge, die in die aktive Federung einzuspeisen ist oder aus dieser abzugeben ist, wird in Abhängigkeit von der Änderung der Vertikalreaktivkraft festgelegt, und es wird für jede aktive Aufhängefederung ein Steuerventil in Abhängigkeit von und ansprechend auf die Steuergröße so betätigt, daß der optimale Roll- oder Wankwinkel auf­ rechterhalten wird.
Ferner umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren vor­ zugsweise die Schritte der Erfassung einer vertikalen Relativverschiebung, der Erzeugung einer Bezugsfahrzeug­ höhe ansprechend auf ein Signal eines Fahrzeughöhenein­ stellschalters, der Berechnung der Differenz zwischen der vertikalen Relativverschiebung und der Bezugsfahrzeug­ höhe, der Berechnung eines gegenwärtigen Rollwinkels ansprechend auf die Lateralbeschleunigung, der Ableitung eines Vertikalrelativverschiebungssollwerts entsprechend dem gegenwärtigen Rollwinkel, der Korrektur der Differenz vom Vertikalrelativverschiebungssollwert und der Abschätzung und Festlegung einer zweiten Steuergröße zur Verminderung der korrigierten Differenz auf Null, wobei jedes Ventil ansprechend auf die erste und zweite Steuergröße betä­ tigt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Fahrer willkürlich nach seiner eigenen Wahl ein Roll- bzw. Wankgefühl durch Betätigen des Normal/Umkehr-Roll­ auswahlschalters vorgeben. Darüber hinaus kann er ein weiches gleichmäßiges Wanken oder Rollen im Verhältnis zur Lateralbeschleunigung mit hoher Genauigkeit vorgeben und erzielen. Darüber hinaus kann er während normaler Drehbewegungen des Fahrzeugs einen gewünschten Roll­ grad oder Wankgrad aufrechterhalten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere Steuerlogiken verwendet, die in Abhängig­ keit von den Signalen von einem Longitudinalbeschleuni­ gungssensor und einem Lateralbeschleunigungssensor die Größe des Rollmoments, die Variation der Federungsreak­ tivkraft, die Steuergröße für die Fluideinspeisung und Fluidabgabe und die Variation der Fahrzeugbezugshöhe korrigieren. Ferner wird mit dem Signal vom Lateral­ beschleunigungssensor und dem Signal vom Normal/Umkehr- Rollauswahlschalter eine Bezugsfahrzeughöhe in Abhängig­ keit von jeder der aktiven Federaufhängungen korri­ giert. Auf diese Weise kann auch die Fahrzeughöhe in Ab­ hängigkeit von den aufgenommenen Impulsen von der Straße optimal eingestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung mehrerer hydraulischer Leitungen, die zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern mehrerer aktiver Federungen für Fahrzeuge mit Eigenantrieb erforderlich sind,
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das mehrere Korrek­ turlogiken, d. h. Korrekturfunktionsverknüpfungen, dar­ stellt, die im Verfahren in Fig. 1 angewandt werden,
Fig. 3(a) eine schematische Darstellung zur Ver­ deutlichung der Beziehung einer Kraft, die in einem Federungssystem wirkt, wenn kein Rollmoment (Wankmoment) während eines Drehmoments des Fahrzeugs auftritt,
Fig. 3(b) eine schematische Darstellung, die ein Kraftdiagramm im Federungssystem für den Fall zeigt, daß ein Rollmoment (Wankmoment) während des Drehmoments vom Fahrzeug auftritt,
Fig. 4(a) eine schematische Darstellung zur Ver­ deutlichung der Beziehung einer Kraft, die in einem Auf­ hängungsschubstangensystem auftritt, wenn kein Rollmoment (Wankmoment) erzeugt wird,
Fig. 4(b) eine schematische Darstellung zur Er­ klärung einer Beziehung der Kraft, die in einem Auf­ hängungsschubstangensystem wirkt, wenn das Rollmoment (Wankmoment) in geringfügiger Weise erzeugt wird,
Fig. 4(c) eine schematische Darstellung zur Er­ klärung der Beziehung von Kräften zueinander, die im Aufhängungsschubstangensystem auftreten, wenn das Roll­ moment (Wankmoment) in großem Ausmaß erzeugt wird, und
Fig. 5 einen vergrößerten Teilausschnitt einer aktiven Federung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei diese Ansicht insbesondere die Beziehung zwischen der Einspeisung von hydraulischem Fluid in die Federung und der Federreaktionskraft, die in der Federung wirkt, zeigt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich­ nungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ stellen, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die schematische Ansicht mehrerer ak­ tiver Federungen oder Aufhängungen, auf die das erfin­ dungsgemäße Verfahren angewandt wird.
Die Bezugszahlen 1₁ und 1₂ bezeichnen aktive Federungen oder Aufhängungen für Links/Vorder- und Rechts/Vorder-Räder und die Bezugszahlen 1₃ und 1₄ be­ zeichnen aktive Federungen oder Aufhängungen für Links/ Hinter- und Rechts/Hinter-Räder. Die Fig. 1 stellt ein Beispiel mehrerer gebräuchlicher hydropneumatischer Federungen dar. Jede Federung oder Aufhängung umfaßt einen Druckzylinder und ein pneumatisches Federglied, wobei das pneumatische Federglied eine Hydraulikkammer oder Druckkammer und eine geschlossene Pneumatikkammer umfaßt, welche voneinander durch ein Diaphragma ge­ trennt sind. Die Hydraulikkammer des pneumatischen Fe­ derglieds kommuniziert mit einer Hydraulikkammer des Druckzylinders über eine Öffnung, und ein Ende des Druckzylinders (z. B. der Boden des Druckzylinders) ist betriebswirksam mit einem Radaufhängungsarm verbunden, während das andere Ende des Hydraulikzylinders (z. B. eine Kolbenstange bzw. ein Pleuel) betriebswirksam mit einem Vehikelkarosserie- oder -rumpfteil für die jeweili­ ge Aufhängung verbunden ist. Ansprechend auf eine Bela­ stung in vertikaler Richtung strömt Hydrauliköl zwischen der Hydraulikkammer des Druckzylinders und der Hydraulik­ kammer des pneumatischen Federglieds, wodurch eine adäquate Intensität einer Dämpfungskraft erzeugt wird und ein Federeffekt aus der volumetrischen Elastizität des Gases abgeleitet wird, das in der pneumatischen Kammer des pneumatischen Federglieds unter Verwendung eines Diaphragmas eingeschlossen ist.
Die Bezugszahlen 2₁, 2₂, 2₃ und 2₄ bezeichnen jeweils ein Steuerventil. Das Hydrauliköl im Druck­ zylinder jeder Aufhängung wird mittels der Steuerven­ tile 2₁ bis 2₄ geladen bzw. entladen. Die jeweiligen Steuerventile 2₁, 2₂, 2₃ und 2₄ werden ansprechend auf ein Ventilbetätigungssignal von einer Steuereinheit 3 unabhängig gesteuert.
Die Bezugszahl 4 bezeichnet ein Ölreservoir und die Bezugszahl 5 bezeichnet eine hydraulische Pumpe. Die hydraulische Pumpe 5 wird von einem Motor 6 ange­ trieben. Im Ausführungsbeispiel sind die hydraulische Pumpe 5 und eine weitere hydraulische Pumpe 5′ zum Zwecke einer Servolenkung betriebswirksam miteinander in einer Tandemanordnung so verbunden, daß sie simultan vom Motor 6 angetrieben werden können.
Das mit hohem Druck aus der hydraulischen Pumpe 5 entladene oder gelieferte Hydrauliköl wird in einem Akkumulator 8 über ein Absperr- oder Rückschlagventil 7 gesammelt. Werden ein oder mehrere Steuerventile zur Einspeisung des Hydrauliköls verschoben bzw. verstellt, so wird Hochdruckhydrauliköl in die Hydraulikkammern eines oder mehrerer Druckzylinder entsprechend den ver­ stellten Steuerventilen eingespeist. Werden ein oder mehrere Steuerventile zur Lieferung von Hydrauliköl verstellt, so wird Hydrauliköl von den Hydraulikkammern eines oder mehrerer Druckzylinder entsprechend den jeweils verstellten Ventilen über einen Ölkühler 9 in das Ölreservoir 4 gezogen.
Für Bezugszahl 10 bezeichnet ein Sicherheits- oder Entlastungsventil, und die Bezugszahl 11 bezeichnet ein Belastungs/Entlastungs-Ventil. Das Belastungs/Ent­ lastungs-Ventil 11 wird in die in Fig. 1 gezeigte Ent­ lastungsstellung ansprechend auf ein Signal von der Steuereinheit 3 geschoben, wenn ein Drucksensor 81 feststellt, daß der Akkumulator 8 mit Hydrauliköl, das einen vorbestimmten Druck aufweist, gefüllt ist. Eine zusätzliche Menge des aus der Hydraulikpumpe 5 geliefer­ ten Hydrauliköls wird über den Ölkühler 9 zum Öl­ reservoir 4 zurückgeführt.
Jede der Aufhängungen 1₁, 1₂, 1₃ und 1₄ ist mit einem Vertikalbeschleunigungssensor 12 zur Erfassung einer Vertikalbeschleunigung der Masse oberhalb der Feder und einem Aufhängungshubsensor 13 zum Erfassen einer Verschiebung oberhalb der Feder relativ zu einer Verschiebung unterhalb der Feder ausgerüstet, so daß Informationen bezüglich der Vertikalbeschleunigung ober­ halb der Feder sowie auch der vertikalen Relativver­ schiebung in die Steuereinheit 3 für jede Federung oder Aufhängung eingegeben werden.
Die Bezugszahl 14 bezeichnet einen Longitudinal-g- Sensor zum Erfassen einer Longitudinalbeschleunigung eines Fahrzeugrumpfes, d. h. eines longitudinalen g-Werts des Fahrzeugrumpfs, und die Bezugszahl 15 be­ zeichnet einen Lateral-g-Sensor zum Erfassen einer Late­ ralbeschleunigung des Fahrzeugrumpfes, d. h. eines Lateral-g-Werts des Fahrzeugrumpfs. Die Steuereinheit 3 empfängt Informationen bezüglich der Longitudinalbe­ schleunigung (Beschleunigung in Längsrichtung), die vom Longitudinal-g-Sensor 14 gemessen wird, sowie auch die Lateralbeschleunigung (Querbeschleunigung), die vom Lateral-g-Sensor 15 erfaßt wird.
Das Bezugszeichen S R bezeichnet einen Normal/Umkehr- Rollauswahlschalter. Dieser Schalter S R wird dazu ver­ wendet, selektiv die Rollrichtung des Fahrzeugrumpfes während der Drehbewegung des Fahrzeuges und einen Roll­ grad des Fahrzeugrumpfes zu bestimmen und festzulegen.
Im folgenden wird die Steuerlogik für die Steuer­ einheit 3 unter Bezugnahme auf die Fig. 2 näher erläutert.
Ein Abschnitt A, der in Fig. 2 durch eine gestrichel­ te Linie umgrenzt ist, stellt ein Steuerblockschaltbild für eine der Links/Vorder-, Rechts/Vorder-, Links/Rück- und Rechts/Rück-Aufhängungen dar. Beispielsweise zeigt die Fig. 2 die Aufhängung 1₁ für das Links/Vorder-Rad. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist nur eine Kor­ rekturfunktionsverknüpfungsschaltung für eine Aufhängung dargestellt, obwohl dieselbe Struktur jeweils auch für die anderen drei Räder vorgesehen ist, wobei die Auf­ hängungen oder Federungen jeweils unabhängig voneinander gesteuert werden.
Die Sensoren 12 und 13 erfassen die Vertikalbe­ schleunigung und die vertikale relative Verschiebung und geben ein Vertikalbeschleunigungssignal bzw. ein Vertikalrelativverschiebungssignal aus. Die Steuerlogik, d. h. die Verknüpfungssschaltung der einzelnen Steuer­ einheiten, veranlaßt, daß das Longitudinalbeschleuni­ gungssignal durch ein Tiefpaßfilter LPF geführt wird, um auf diese Weise die Hochfrequenzkomponente des Si­ gnals herabzusetzen. Das Signal wird ferner durch eine Unempfindlichkeitsbereichsschaltung (Dead-Band-Schaltung) I₁ geführt, um ein Signal zu entfernen oder abzutrennen, das einen vorgegebenen Bereich in der Umgebung von Null belegt, wodurch eine Anweisungs- oder Befehlssteuer­ größe Q₁, die auf die Eigenschaften des relevanten Steuerventils abgestimmt ist, durch Multiplizieren des resultierenden Signals mit einem Verstärkungsfak­ tor G₁ gewonnen wird.
Andererseits wird das Vertikalrelativverschie­ bungssignal in zwei Teile geteilt, wobei ein Teil durch eine Differenzierschaltung D geführt wird und der andere Teil ohne eine Veränderung weitergeleitet wird. Das Signal, das durch die Differenzierschaltung D geführt worden ist, wird zu einem Vertikalrelativver­ schiebungsgeschwindigkeitssignal. Das resultierende Signal wird ferner durch eine Unempfindlichkeitsbereichs­ schaltung I₂ geführt, um ein Signal mit einem vorbestimm­ ten Bereich in der Umgebung von Null zu entfernen oder abzutrennen, wobei eine Anweisungssteuergröße Q₂, die auf die Eigenschaften des relevanten Steuerventils abge­ stimmt ist, durch Multiplizieren des resultierenden Si­ gnals mit einem Verstärkungsfaktor Q₂ gewonnen wird. Daneben wird das Signal, das ohne Veränderung weiterge­ leitet wurde, zu einem tatsächlichen aktuellen Relativ­ verschiebungssignal gemacht, indem von einem Bezugs­ fahrzeughöhensignal eine Differenz subtrahiert wird. Das Bezugssignal wird von einem Fahrzeughöheneinstell­ schalter 16 über eine Bezugsfahrzeughöhensignalerzeu­ gungsschaltung H abgeleitet. Daraufhin wird das resul­ tierende Signal durch eine weitere Unempfindlichkeits­ bereichsschaltung I₃ geführt, um ein Signal innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Umgebung von Null zu entfernen oder abzutrennen, wobei eine Anweisungs­ steuergröße Q₃, die auf die Eigenschaften des relevan­ ten Steuerventils abgestimmt ist, durch Multiplizieren des resultierenden Signals mit einem Verstärkungsfak­ tor Q₃ gewonnen wird.
Die oben erwähnten drei Anweisungssteuergrößen oder Befehlssteuergrößen Q₁, Q₂ und Q₃ sind jeweils auf die Eigenschaften, d. h. Betriebscharakteristiken des relevanten oder zugehörigen Steuerventils abgestimmt und stellen eine Ventilanweisungsöffnungszeit dar, um das Hydrauliköl in das Steuerventil einzuspeisen oder aus diesem zu fördern, wobei die Ventilöffnungs/ Schließ-Charakteristiken berücksichtigt werden.
Die Anweisungssteuergrößen Q₁, Q₂ und Q₃ werden zueinander addiert und werden dann durch eine Größen­ schaltung R geführt, die eine Anweisungssteuergröße derart korrigiert, daß die resultierende Größe in eine korrigierte Anweisungsgröße Q in Abhängigkeit von ver­ schiedenen Bedingungen umgesetzt wird, zu denen Tem­ peratur, Druckverlust infolge der Leitungslänge und andere zu berücksichtigende Betriebseigenschaften zu zählen sind. Daraufhin wird die korrigierte Anweisungs­ größe Q durch eine Ventilantriebssignalerzeugungsschal­ tung W geführt, so daß ein Steuerventilöffnungs/Schließ- Signal auf diese Weise erzeugt wird. Entsprechend wird das Steuerventil 2₁ zur Einspeisung des Hydrauliköls oder zur Entladung des Hydrauliköls aus der Aufhängung 1₁ in Übereinstimmung mit der korrigierten Anweisungs­ größe Q verstellt.
Während einer Periode der oben erwähnten Steuerung wird das Hydrauliköl in der Aufhängung 1₁ ansprechend auf die Aufwärtsbeschleunigung aus dieser gefördert, wohingegen das Hydrauliköl ansprechend auf die Abwärts­ beschleunigung in die Aufhängung 1₁ eingespeist wird. Empfängt die Aufhängung oder Federung infolgedessen eine Kraft von unten, beispielsweise in Form einer nach oben gerichteten Stoßkraft von der Straßenoberfläche, so werden weiche und hochdämpfende Federeigenschaften erzielt. Wenn die Aufhängung oder Federung eine Kraft von oben (z. B. eine Kraft, die vom Fahrzeugrumpf aus­ geübt wird) empfängt, so wird augenscheinlich eine harte Federungscharakteristik vorliegen, um die vor­ liegende aktuelle Fahrzeughöhe in Zusammenwirkung mit der Steuerung auf der Grundlage der Vertikalrelativ­ verschiebung sowie der relativen Verschiebung auf einer spezifischen Bezugsfahrzeughöhe zu halten. Da darüber hinaus das Vertikalbeschleunigungssignal durch das Tiefpaßfilter LPF geführt wird, reagiert die Federung ansprechend auf Vibrationen in einem Hochfrequenzbereich, wie z. B. eine Resonanz unterhalb der Feder hart, wohin­ gegen die Steuerung hauptsächlich für Schwingungen und Vibrationen ausgeführt wird, die in einem niedrigen Frequenzbereich in der Umgebung der Resonanz oberhalb der Feder auftreten. Infolgedessen weist das Fahrzeug einen niedrigen Treibstoffverbrauch, eine gute Fahr­ eigenschaft und Lenkeigenschaft und ausgezeichnete Rückpralleigenschaften auf.
Im übrigen wird der Fahrzeughöheneinstellschalter 16 dazu verwendet, die Fahrzeughöhe von einer normalen Fahr­ zeughöhe auf eine größere Fahrzeughöhe zu wechseln. Wird die normale Fahrzeughöhe ausgewählt, so erzeugt die Bezugsfahrzeughöhensignalerzeugungsschaltung H ein niedriges Bezugsfahrzeughöhensignal. Wird anschließend der Fahrzeughöheneinstellschalter 16 auf eine hohe Fahr­ zeughöhenstellung verstellt, so erzeugt die Bezugsfahr­ zeughöhensignalerzeugungsschaltung H ein hohes Bezugs­ fahrzeughöhensignal. Da die Steuerung so ausgeführt wird, daß die gerade vorliegende Fahrzeughöhe auf einer spezifischen Bezugsfahrzeughöhe ansprechend auf das Vertikalrelativverschiebungssignal gehalten wird, so wird die Anweisungssteuergröße Q₃ erzeugt, wenn die spezifische Bezugsfahrzeughöhe vom niedrigen Wert für die Normalbezugsfahrzeughöhe auf die hohe Bezugsfahrzeug­ höhe verstellt wird. Daraufhin wird Hydrauliköl in die Federung 1₁ eingespeist, wodurch die Fahrzeughöhe auf eine der hohen Bezugsfahrzeughöhe entsprechende Höhe angehoben wird. Wird jedoch der Fahrzeughöheneinstell­ schalter 16 in die Stellung für die normale Fahrzeughöhe zurückgestellt, so wird die Anweisungssteuergröße Q₃ zur Austreibung des Hydrauliköls in der Federung 1₁ erzeugt, wobei die Fahrzeughöhe auf die normale Fahrzeug­ höhe abgesenkt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Einspeisung und Austreibung des Hydrauliköls ansprechend auf die Verstellung des Fahrzeughöheneinstellschalters 16 jeweils simultan bezüglich aller Federungen bzw. Auf­ hängungen durchgeführt werden.
Ein Longitudinal-g-Signal, das vom Longitudinal-g- Sensor 14 erfaßt wird, wird durch eine Hystereseschal­ tung 17 und eine weitere Unempfindlichkeitsbereichs­ schaltung 18 geführt, so daß das Longitudinal-g-Signal in ein Signal umgesetzt wird, das nicht auf während der normalen Fahrt des Fahrzeugs auftretende normale Ände­ rungen des Longitudinal-g-Werts anspricht, jedoch nur Änderungen zeigt, wenn größere Schwankungen oder Ab­ senkungen im Fahrzeugrumpf z. B, bei voller Beschleuni­ gung oder während des Bremsvorgangs auftreten. Anschlie­ ßend wird das Signal auf eine Longitudinallastverschie­ bungsgrößen-Berechnungsschaltung 19 gegeben. Diese Schaltung 19 berechnet eine Longitudinallastverschie­ bungsgröße auf der Grundlage des zugeführten Signals unter Bezug auf zuvor gespeicherte Punkte oder Einzel­ heiten hinsichtlich des Fahrzeugrumpfes und auf eine Höhe des Schwerpunktes vom Fahrzeugrumpf oberhalb der Straße, die vom Fahrzeughöheneinstellschalter 16 abge­ leitet wird. Daraufhin gibt die Longitudinallastver­ schiebungsgrößen-Berechnungsschaltung 19 von der oben erwähnten Berechnung abgeleitete Ergebnisse an eine Federungsreaktionskraftberechnungsschaltung 20 weiter. Diese Schaltung 20 berechnet für jede Federung die Ände­ rung der Federungsreaktionskraft, d. h. die Federungs­ gegenwirkung. Dabei wird die Variation der Federreak­ tionskraft, die durch die Longitudinallastverschiebungs­ größe an der jeweiligen Federung unter Berücksichtigung der Antriebs- und Bremskraft, die auf die Reifen wirken, hervorgerufen wird, im einzelnen auf der Grundlage von Informationen bezüglich der Verschiebungsgröße der Last in Längsrichtung, bezüglich der Art jeder Aufhängung oder Federung und der Art des Antriebs (Vorderrad­ antrieb, Hinterradantrieb oder Vierradantrieb) berech­ net.
Im allgemeinen wird ein Moment um den Schwerpunkt des Fahrzeugrumpfs durch die Trägheitskraft des Fahr­ zeugrumpfs während der Abbremsung oder der Beschleuni­ gung hervorgerufen, wodurch die Last in Längsrichtung verschoben wird. Zusätzlich zu diesem Moment wird ein Moment um eine feststehende Drehachse oder Drehpunkt­ achse eines Federarms oder Aufhängungsarms durch Bremskraft bewirkt, die während des Bremsvorgangs auf das zugehörige Rad wirkt. Infolgedessen wird die auf jede Federung wirkende vertikale Kraft gleich einem Wert, der aus der Addition des um die Drehpunktachse des Aufhängungsarms infolge der erwähnten Fahrzeug­ rumpfträgheitskraft auftretenden Moments und des von der Bremskraft hervorgerufenen Moments abgeleitet. Da jedoch das Moment infolge der Bremskraft von Aufhängung zu Aufhängung insbesondere in Abhängigkeit vom Typ der Aufhängung differiert, kann die Steuerung mit höherer Genauigkeit durch Berechnen der Änderung der Federungs­ reaktionskraft unter Berücksichtigung des Aufhängungs- oder Federungstyps in der oben beschriebenen Weise er­ folgen. Während der Beschleunigung wirkt ferner nur das Moment, das von der Fahrzeugrumpfträgheitskraft hervorgerufen wird, auf eine Federung für ein angetrie­ benes Rad, jedoch wird im Fall einer Federung oder Auf­ hängung eines Antriebsrads zusätzlich zum Moment, das um die Drehpunktachse des Aufhängungsarms infolge der Fahrzeugrumpfträgheitskraft bewirkt wird, ein Moment um ein Zentrum der Drehbewegung des Aufhängungsarms durch die Antriebsreaktionskraft, d. h. die rückwirkende Kraft infolge des Antriebs, hervorgerufen. Infolgedessen kann die Steuerung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden, wenn die Änderung der Federungsreaktionskraft unter Berücksichtigung der Art des Antriebs in der oben beschriebenen Weise erfolgt.
Auch ein Lateral-g-Signal, das vom Lateral-g- Sensor 15 erfaßt wird, wird durch eine Hystereseschal­ tung 21 und eine Unempfindlichkeitsbereichsschaltung 22 geführt, so daß dieses Signal nicht auf geringfügige Änderungen eines Lateral-g-Werts während der normalen Fahrt des Fahrzeugs anspricht. Infolgedessen wird nur ein Signal mit einem oberhalb eines vorbestimmten Werts liegenden Wert in eine Rollmomentberechnungsschaltung 23 (Wankmomentberechnungsschaltung 23) eingespeist. Die Rollmomentberechnungsschaltung 23 berechnet ein er­ zeugtes Rollmoment (Wankmoment) auf der Grundlage des Lateral-g-Signals mit Bezug auf zuvor gespeicherte Einzelheiten und Punkte im Hinblick auf das Fahrzeug und mit Bezug auf die Fahrzeughöhe, die vom Fahrzeug­ höheneinstellschalter 16 abgeleitet wird. Darüber hinaus korrigiert die Rollmomentberechnungsschaltung 23 das erzeugte Rollmoment, das berechnet wurde, auf der Grund­ lage des Lateral-g-Signals, der Fahrzeugeinzelheiten und der Fahrzeughöhe unter Verwendung einer Korrektur­ logik 23 A, die in der Rollmomentberechnungsschaltung 23 enthalten ist. Die Korrekturlogik 23 A dient dazu, einen anvisierten, angestrebten Rollwinkel (Wankwinkel) auf der Grundlage des Signals vom Normal/Umkehr-Rollauswahl­ schalter S R und der Größe des Lateral-g-Werts zu be­ rechnen und dann ein Moment (normalerweise ungefähr 10% des Rollmoments) abzuleiten, das durch die Lateral­ verschiebung des Schwerpunkts infolge der Neigung oder Schrägstellung des Fahrzeugrumpfs durch den anvisierten Rollwinkel hervorgerufen wird.
Das Rollmoment M Φ wird durch die weiter unten auf­ geführte Gleichung (1) ausgedrückt, wenn ein Rollwinkel Φ konstant erzeugt wird, wie in Fig. 3(b) dargestellt ist (vorausgesetzt, daß Φ sehr klein ist und infolgedessen sin Φ angenähert Φ ist und darüber hinaus und jeweils Null sind). In der Gleichung ist die Masse oberhalb der Feder durch W s angezeigt, die Masse oder das Gewicht unterhalb der Feder sind durch W u angezeigt, die Höhe vom Rollzentrum C zum Schwerpunkt oberhalb der Feder ist durch h s angegeben, die Höhe vom Rollzentrum C oberhalb des Bodens ist mit h c bezeichnet, die Höhe eines Schwerpunktes unterhalb der Feder oberhalb der Straße ist durch h u angezeigt, die Höhe des Fahrzeug­ schwerpunktes G oberhalb der Straße ist durch h g an­ gezeigt, der Rollwinkel (Wankwinkel) ist mit Φ angege­ ben und der Zentrepetalbeschleunigungskoeffizient während der Drehbewegung des Fahrzeugs (der Koeffizient, der durch Division des Lateralwerts g durch die Schwer­ kraftbeschleunigung abgeleitet wird) ist durch µ gekennzeichnet (vgl. auch Fig. 3).
M Φ = µW s h s + W s h s Φ + µ W s h c + µ W u h u
= µ W s (h s + h c) + µ W u h u + W s h s Φ
= µ (W s + W u) hg + W s h s Φ (1)
Ist der Rollwinkel Φ gleich Null, d. h. tritt kein Rollen auf, wie in Fig. 3(a) dargestellt ist, so kann das Rollmoment M Φ =0 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
M Φ =0 = µ (W s + W u) hg (2)
Wie aus diesen Gleichungen ersichtlich ist, ist das Rollmoment für den Fall, wenn die aktive Federung so gesteuert wird, daß die Lage des Fahrzeugrumpfes in horizontaler Richtung aufrechterhalten wird, wenn die Lateralbeschleunigng g erzeugt wird, verschieden von dem Rollmoment für den Fall, daß das Rollen auf ein gewisses Ausmaß durch den Normal/Umkehr-Rollauswahl­ schalter S R aufrechterhalten wird. Infolgedessen ist eine Korrekturgröße Δ M in dem Fall erforderlich, wenn das Rollen bis zu einem gewissen Ausmaß aufrechterhalten wird, und kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden.
Δ M = M Φ - M Φ =0 = W s h s Φ (3)
Da aus Ergebnissen, die aus einer Anzahl von Experi­ menten abgeleitet wurden, angenommen werden kann, daß eine Beziehung des Rollwinkels (Wankwinkels) Φ zur Lateralbeschleunigung g () unter der Bedingung, daß ihre kritische Grenze nicht in Betracht gezogen wird, in einer proportionalen Beziehung approximierbar kann diese Beziehung wie folgt ausgedrückt werden.
Φ ≈ k (4)
Wenn ferner angenommen wird, daß K einen Rollkoeffi­ zienten im oben beschriebenen Fall bezeichnet und K n einen Rollkoeffizienten eines konventionellen Fahrzeugs beschreibt, für welches keine Fahrzeugrumpflagesteue­ rung ausgeführt wird, so kann die Korrekturgröße Δ M durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
In Gleichung (5) wird angenommen, daß γ Φ gleich K/k n ist, vorausgesetzt, daß γ Φ einen Rollgradkoeffizienten bezeichnet.
Bezüglich der Bedingungen Φ = 1, Φ = 0 und Φ = -1 besteht ein solches Beziehungsverhältnis, daß die Bedingung Φ = 1 den Fall darstellt, in dem eine Fahrzeuglage so gesteuert wird, daß derselbe Rollwinkel erzeugt wird wie der der horizontalen Richtung für kon­ ventionelle Fahrzeuge, die keine Fahrzeugrumpflagen­ steuerung beinhalten, daß die Bedingung Φ = 0 den Fall darstellt, in dem die Fahrzeuglage in der horizontalen Richtung so gesteuert wird, daß kein Rollen auftritt, und daß die Bedingung Φ = -1 den Fall darstellt, in dem die Steuerung so ausgeführt wird, daß ein Roll­ winkel bis zu einem gewissen Ausmaß wie der Rollwinkel des konventionellen Fahrzeugs in der entgegengesetzten Richtung zum Auftreten des Rollens bei den konventio­ nellen Fahrzeugen erzeugt wird.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, korri­ giert die Korrekturlogik 23 A das erzeugte Rollmoment auf der Grundlage der obigen Gleichung (5) ansprechend auf ein Signal γ Φ, das durch den Normal/Umkehr-Rollauswahl­ schalter S R und ein Lateral-g-Signal des Lateral-g-Sen­ sors 15 bestimmt wird, unter einer Bedingung, daß γ Φ durch den Normal/Umkehr-Rollauswahlschalter S R auf einen willkürlichen Wert innerhalb eines Bereichs -1 γ Φ 1 selektiv bestimmt und festgelegt wird.
Das exakte Rollmoment, das von der Rollmomentbe­ rechnungsschaltung 23 in der oben beschriebenen Weise berechnet wird, wird daraufhin in ein Moment für jedes Vorderrad und ein Moment für jedes Hinterrad in einer Laterallastverschiebungsgrößen-Aufteilungsschaltung 24 in Übereinstimmung mit einem longitudinalen Distributions- oder Verteilungsverhältnis aufgeteilt, wobei eine Lateral­ lastverschiebungsgröße für jedes Vorderrad und eine Late­ rallastverschiebungsgröße für jedes Hinterrad separat berechnet werden.
In einer Federungsreaktionskraftberechnungsschal­ tung 25 wird eine gesamte Lateralkraft, die auf die Reifen wirkt, entsprechend dem erzeugten Lateral-g-Wert hauptsächlich in Abhängigkeit von der Fahrzeugschwerpunkt­ lage und dem Abstand zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern in Längsrichtung so verteilt, daß ein gut ausgeglichener Giermomentzustand erzielt wird. Daraufhin wird eine Änderung einer Federungsvertikalreaktions- oder Reaktivkraft, d. h. einer vertikalen Federungsrückwirkung, separat für die Vorderräder und die Hinterräder unter Bezug auf die Laterallastverschiebungsgröße, die Fahrzeug­ höhe und die Art der Federung bzw. Aufhängung berechnet. Da jedoch die Korrekturlogik 25 A in der Federungsreaktions­ kraftberechnungsschaltung 25 vorgesehen ist, um die Ände­ rung der Federungsvertikalreaktionskraft, während hierbei die Deformationen der Aufhängeverbindungen (Aufhängestan­ gen oder Schubstangen), die durch den anvisierten Roll­ winkel hervorgerufen werden, in Betracht gezogen werden, in Abhängigkeit vom Signal des Normal/Umkehr-Rollauswahl­ schalters S R und des Signals vom Lateral-g-Sensor 15 zu korrigieren, wird separat für die Vorderräder und die Hinterräder in Abhängigkeit von der oben beschriebe­ nen Korrektur eine korrigierte Variation oder Änderung der Vertikalreaktionskraft oder Reaktivkraft berechnet.
Wie in der Fig. 4(a) allgemein dargestellt ist, kann, wenn eine Vertikalkraft nur auf die Reifen wirkt, die Federungsreaktivkraft F in Übereinstimmung mit der fol­ genden Gleichung unter Berücksichtigung eines Aufhängungs­ hebelverhältnisses n abgeleitet werden, das durch n = b/a wiedergegeben wird, wobei angenommen wird, daß a den Abstand zwischen einem Zentrum O der augenblicklichen Rotation und einer Aufhängefederposition bezeichnet und b den Abstand zwischen der Reifenlage und dem unteren Ende einer senkrechten Linie darstellt, die vom augen­ blicklichen Rotationszentrum O zum Boden gezogen wird.
In der Formel (6) bezeichnet Ws′ das Gewicht bzw. die Masse oberhalb der Feder für die Vorderräder oder Hinter­ räder und ½ Ws′ bezeichnet die Masse oberhalb der Feder für ein einzelnes Rad.
Die laterale Lastverschiebung wird während der Drehbewegung des Fahrzeugs (vorausgesetzt, daß eine longitudinale Lastverschiebungsgröße vernachlässigt wird, weil sie im Vergleich zur lateralen Lastverschiebungs­ größe gering ist) so hervorgerufen, daß eine laterale Lastverschiebungsgröße Δ W auf die Außenräder angewandt wird und eine laterale Lastverschiebungsgröße - Δ W auf die Innenräder angewandt wird. In diesem Moment wirken Lateralkräfte S out und S in an Stellen, an denen die Reifen in Kontakt mit der Straßenoberfläche geraten. Infolgedessen kann die Änderung der Federungsreaktivkraft in Abhängigkeit davon bestimmt werden, wie eine Kraft aus der Summe der lateralen Lastverschiebungsgröße Δ W und der lateralen Kraft S auf ein Aufhängungsverbindungs­ gliedsystem (Lenkgestängenanordnung) wirkt.
Bezüglich der äußeren Räder, die so gesteuert werden, daß der Rollwinkel, dargestellt durch γ Φ = 0 in der in Fig. 4(b) gezeigten Weise vorliegt, kann trotz der Tat­ sache, daß das Rollmoment während der Drehbewegung des Fahrzeugs hervorgerufen wird, ein Inkrement der Federungs­ reaktivkraft Δ F₁ aus der folgenden Gleichung abgeleitet werden.
In dieser Gleichung ist die Länge einer Linie, die sich von der Kontaktposition der Reifen auf der Straße bis zum Zentrum O der augenblicklichen Drehung erstreckt, mit C bezeichnet, ein Winkel des Fahrzeugrumpfs relativ zur Straßenoberfläche ist durch R₁ angezeigt und ein Winkel der aufsummierten Kraft der Lastverschiebegröße Δ W und der Lateralkraft S₁ relativ zur Straßenoberfläche ist durch γ₁ dargestellt.
Im allgemeinen beträgt γ₁ - R₁ mehr als Null, eine Kompressionskraft wird auf die Aufhängungen bzw. Federn jedes Außenrads ausgeübt, und eine Zugkraft wird auf die Aufhängungen bzw. Federn jedes Innenrads aus­ geübt.
Werden die Bedingungen S₁ = 0 und γ₁ = π/2 in der Gleichung (7) eingesetzt, so kann das Inkrement der Federungsreaktivkraft Δ F₁ durch die folgende modifizierte Form ausgedrückt werden.
Da b gleich C cos R₁ ist, kann die Gleichung (7′) durch die folgende Gleichung (7′′) ausgedrückt werden.
Die modifizierte Gleichung (7′′) zeigt, daß die vertikale Kraft, die an der Radmittenposition zu beobachten ist, wie sie durch Gleichung (6) ausgedrückt wird, gleich der Federungsreaktivkraft ist.
Wenn demnach die Federungsreaktionskraftberechnungs­ schaltung 25 die Änderung der Federungsreaktivkraft oder Aufhängungsreaktivkraft getrennt für die Vorderräder und Hinterräder in der oben beschriebenen Weise berech­ net, so kann ein exakt berechneter Wert abgeleitet werden, für den die laterale Lastverschiebungsgröße, die late­ ralen Kräfte, die auf die Reifen wirken, die gegenwärtige Fahrzeughöhe und die Art der Aufhängungsverbindungs­ glieder berücksichtigt werden.
Für den Fall, daß die Steuerung so ausgeführt wird, daß ein Rollwinkel Φ erzeugt wird, wie in Fig. 4(c) ge­ zeigt ist, so unterscheiden sich die Werte a, b und c in Gleichung (7) von denen für den Fall Φ = 0. Infolgedes­ sen ändert sich auch das Inkrement der Federungsreaktiv­ kraft Δ F₁. Beispielsweise kann die Kompensation dieser geänderten Werte a, b und c so ausgeführt werden, daß die Werte a, b und c, die für die Federungsreaktivkraft zu korrigieren sind, vorab in Form einer Tabelle durch Berechnungen oder Experimente bestimmt werden und darauf­ hin die Korrekturlogik 25 A einen Korrekturwert unter Bezugnahme auf diese Tabelle entsprechend dem Rollwinkel bestimmt.
Eine Steuergrößenberechnungsschaltung 26 ist so aus­ gelegt, daß eine additive Berechnung für jede Aufhängung oder Federung bezüglich der Änderung der Federungsreaktiv­ kraft durchgeführt wird, die während Beschleunigung, Ab­ bremsung und Drehbewegungen des Fahrzeugs auftritt, das eine Gesamtänderung der Federungsreaktivkraft für jede Aufhängung abgeleitet wird und daraufhin die Menge an Hydrauliköl, die in jede Federung einzuspeisen oder aus dieser abzuziehen ist, berechnet wird, um hierdurch den Innendruck entsprechend der Gesamtänderung der Fede­ rungsreaktivkraft für jede Federung bzw. Aufhängung aufrechtzuerhalten. Da in der Steuergrößenberechnungs­ schaltung 26 eine Korrekturlogik 26 A eingeschlossen ist, kann eine Kontrollgröße durch die Korrekturlogik 26 A so korrigiert werden, daß eine Änderung der vertikalen Rela­ tivverschiebung der Federaufhängung in Übereinstimmung mit dem Rollwinkel Φ, der durch das Lateral-g-Signal und das Signal vom Normal/Umkehr-Rollauswahlschalter S R be­ stimmt ist, hervorgerufen wird.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die eine einzelne federnde Aufhängung mit einem pneumatischen Federteil und einem Druckzylinder aus Fig. 2 darstellt. Wird angenommen, daß der Bezugsinnendruck in einer Pneu­ matikkammer oder Druckkammer durch P s dargestellt wird, das Bezugsvolumen durch V s dargestellt wird und die Kolbendruckaufnahmefläche des Druckzylinders (die Quer­ schnittsfläche eines Kolbens) durch A dargestellt wird, so kann der Innendruck Δ P in der Druckkammer aus der Gleichung Δ P = Δ F/A abgeleitet werden, nachdem das Inkrement der Federungsreaktivkraft Δ F berechnet worden ist.
Wenn der Innendruck in der Druckkammer von einem Bezugsinnendruck P s um Δ P ansteigt, so kann eine Volumenreduktionsgröße Δ V p aus einem Bezugsvolumen V s durch die folgende Gleichung bestimmt werden, voraus­ gesetzt, daß infolge einer feinen Schwingung der Federung in der Druckkammer ein adiabatischer Änderungsprozeß stattfindet.
P s V s n = (P s + Δ P) (V s - Δ V p ) m = const.
(wobei m gleich 1,4 ist).
Infolgedessen gilt
Infolgedessen gilt
Wird das Steuerventil geöffnet, um in die Druck­ kammer eine Menge Hydrauliköl Δ V p zu fördern, so wird das Volumen der Druckkammer um Δ V p reduziert, und hierbei wird der Innendruck auf P s + Δ P erhöht, wodurch das Inkrement der Federungsreaktivkraft Δ F mit dem Ergebnis hervorgerufen wird, daß die Lage des Fahrzeug­ rumpfes oder der Fahrzeugkarosserie in der horizontalen Richtung ansprechend auf die Lateralbeschleunigung g aufrechterhalten werden kann.
Wird durch den Normal/Umkehr-Rollauswahlschalter S R ein vorbestimmter Rollwinkel Φ erzeugt, so wird der Roll­ winkel Φ durch die folgende Gleichung unter Bezug auf die Gleichung (5) ausgedrückt.
Φ = γ Φ · K n (9)
Die relative Verschiebung δ Φ der Federaufhängung wird durch die folgende Gleichung unter der Annahme aus­ gedrückt, daß die Spurweite (die den Abstand zwischen dem rechten und linken Rad darstellt) durch t ausgedrückt wird.
Infolgedessen kann die Relativverschiebung δ Φ der Federaufhängung durch die folgende modifizierte Gleichung unter Verwendung der Gleichungen (9) und (10) ausgedrückt werden.
Eine Korrekturgröße Δ V Φ der Steuergröße, die zum Ableiten der Relativverschiebung δ Φ erforderlich ist, kann wie folgt ausgedrückt werden.
Infolgedessen wird die Steuergröße Δ V entsprechend mit dem Korrigieren der Volumenreduktionsgröße V p, die in Gleichung (8) abgeleitet ist, mit der Korrekturgröße Δ V Φ, die in Gleichung (12) abgeleitet ist, unter Ver­ wendung der Korrekturlogik 26 A abgeleitet. Die Kontroll­ größe Δ V kann dann durch die folgende Gleichung ausge­ drückt werden.
Δ V = Δ V p -Δ V Φ (13)
Infolgedessen kann die angestrebte oder anvisierte Federungsreaktivkraft bei einem spezifischen Rollwinkel Φ erzeugt werden, indem der Federaufhängung oder Federung Hydrauliköl entsprechend der Steuergröße oder Steuer­ menge Δ V zugeführt wird, um einen wohl ausgeglichenen Betriebszustand zu erzielen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Gleichung (13) beispielhalber eine Steuergröße des Außenrades während der Drehbewegung des Fahrzeugs für den Fall darstellt, daß der Rollgradkoeffizient δ Φ größer als Null ist, d. h. für den Fall, daß der Rollwinkel Φ in derselben Richtung wie der eines gebräuchlichen Fahrzeuges fest­ gelegt ist, bei dem keine Fahrzeugkarosserielagesteuerung ausgeführt wird. Da jedoch der Rollgradkoeffizient δ Φ während einer Außenradfahrzeugdrehbewegung, wenn der Rollwinkel Φ in der entgegengesetzten Richtung zu der wie im Fall des gebräuchlichen Fahrzeugs festge­ legt und bestimmt ist, geringer als Null ist, so nimmt die Korrekturgröße Δ V Φ aus Gleichung (12) einen negativen Wert an, und hierbei wird die Kontrollgröße Δ V nach Beendigung der Korrektur Δ V p + Δ V Φ.
Die von der Steuergrößenberechnungsschaltung 26 für jede Federung in der oben beschriebenen Weise berechnete Steuergröße wird in einer Steuergrößenumsetzungsschal­ tung 27 in eine Anweisungssteuergröße umgesetzt, die auf die Eigenschaften jedes Steuerventils, d. h. die Ventil­ anweisungsöffnungszeit auf einer Einspeiseseite oder Abflußseite des Steuerventils, abgestimmt ist. Darauf­ hin wird die Anweisungssteuergröße zu den zuvor erwähn­ ten Anweisungssteuergrößen Q₁, Q₂ und Q₃ hinzuaddiert und die resultierende Anweisungssteuergröße wird in einer Ventilantriebssignalerzeugungsschaltung w über eine Steuergrößenkorrekturschaltung R eingegeben, so daß die Einspeisung und Austreibung von Hydrauliköl für jede Federung ausgeführt werden.
Ein Lateral-g-Signal vom Lateral-g-Sensor 15 und ein Signal vom Normal/Umkehr-Rollauswahlschalter S r werden darüber hinaus einer Bezugsfahrzeughöhenkorrektur­ schaltung 28 zugeführt, in der der Rollwinkel Φ aus dem Rollgradkoeffizienten γ Φ und der erzeugten Lateral­ beschleunigung g durch Gleichung (9) abgeleitet wird. Darüber hinaus wird in der Bezugsfahrzeughöhenkorrektur­ schaltung 28 ein Sollwert der Relativverschiebungsgröße δ Φ der Federaufhängung zum Zeitpunkt, wenn der Roll­ winkel Φ erzeugt wird, für jede Federaufhängung mit Hilfe von Gleichung (11) berechnet. Dann wird der be­ rechnete Verschiebungsgrößensollwert δ Φ zum gegen­ wärtigen Relativverschiebungssignal hinzuaddiert, das die Differenz zwischen der Relativverschiebung, die vom Federungshubsensor 13 erfaßt wird, und der Bezugsfahr­ zeughöhe, die vom Fahrzeughöheneinstellschalter 16 fest­ gelegt ist, darstellt, wodurch die Bezugsfahrzeughöhe für jede Federaufhängung so korrigiert wird, daß sie um eine Größe entsprechend dem Verschiebungsgrößensollwert δ Φ anwächst oder abnimmt. Infolgedessen übt das Steuersystem, das den Federungshubsensor 13 enthält, eine Steuerung aus, um den Rollgrad, der in der oben beschriebenen Weise bestimmt ist, aufrechtzuerhalten. Wenn der Lateral-g-Wert bei Beendigung einer Drehbewegung des Fahrzeugs Null wird, so wird der Verschiebungsgrößen­ sollwert δ Φ auf Null herabgesetzt, um die anfängliche ebene Lage wieder herzustellen. Daraufhin wird die Steuerung so ausgeführt, daß diese Lage oder Stellung aufrechterhalten wird.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird durch die Erfindung eine Steuerung angegeben, die es gestattet, die Fahrzeugkarosserielage ansprechend auf die Longitudinalbeschleunigung g zufriedenstellend auf­ rechtzuerhalten, und die zuverlässig ohne Verzögerung ausgeführt wird. Darüber hinaus kann der Fahrer ein beliebiges Rollgefühl nach seiner eigenen Wahl ein­ stellen und genießen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwen­ dung einer Ausführung nach Fig. 1 beschränkt. Die Steue­ rung kann auch unabhängig für jede aktive Federaufhängung ausgeführt werden, in der Fluid in Form einer Flüssigkeit oder eines Gases eingespeist wird und aus dieser wieder ausgetrieben wird.
Wie aus der Beschreibung hervorgeht, gibt die Erfin­ dung ein Verfahren an zum Steuern mehrerer aktiver Auf­ hängefederungen für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb, wobei jede dieser aktiven Federungen zugehörige Werte zur Ein­ speisung von Fluid in die aktive Federung und zur Entla­ dung des Fluids aus der aktiven Federung aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Schritte des Erfas­ sens einer Lateralbeschleunigung, der Anzeigung eines gewünschten Rollwinkels oder Rollwinkelsollwerts und einer Rollrichtung in Abhängigkeit von einer Selektion mit Hilfe eines Normal/Umkehrrollauswahlschalters, des Berechnens eines Rollmoments in Abhängigkeit und an­ sprechend auf die Lateralbeschleunigung und des Rollwinkel­ sollwerts, der Berechnung einer Lateralverschiebungsgröße für jedes Rad in Abhängigkeit vom Rollmoment, der Ableitung einer Änderung einer Lateralkraft für jedes Rad ansprechend auf die Lateralbeschleunigung, der Abschätzung einer Verti­ kaländerung einer vertikalen Reaktivkraft (Reaktionskraft oder Rückwirkung) für jedes Rad unter Einbeziehung und Berücksichtigung der Deformation der aktiven Federung, die durch den Rollwinkelsollwert hervorgerufen wird, ansprechend und in Abhängigkeit von der Lateralverschie­ bungsgröße, der Lateralkraft, der Art der aktiven Auf­ hängefederung und des Rollwinkelsollwerts, des Bestimmens und Festlegens einer ersten Steuergröße, die der Menge an Fluid, das in die aktive Federung zu speisen oder aus dieser zu entladen ist, entspricht, in Abhängigkeit von und ansprechend auf die Änderung der vertikalen Reaktiv­ kraft, und der Betätigung einer Steuervorrichtung für jede aktive Aufhängefederung in Abhängigkeit von der Steuergröße, um so den optimalen Rollwinkel aufrechtzu­ erhalten.
Darüber hinaus umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren auch die Schritte des Erfassens einer vertikalen Relativ­ verschiebung, der Erzeugung einer Bezugsfahrzeughöhe in Abhängigkeit von einem Signal eines Fahrzeughöheneinstell­ schalters, der Berechnung einer Differenz zwischen der vertikalen relativen Verschiebung und der Bezugsfahrzeug­ höhe, der Berechnung eines gegenwärtigen Rollwinkels (Wankwinkels) ansprechend auf die Lateralbeschleunigung, der Ableitung eines Sollwerts für die vertikale Relativ­ verschiebung entsprechend dem gegenwärtigen Rollwinkel, der Korrektur der Differenz vom Vertikalrelativverschie­ bungssollwert und der Abschätzung einer zweiten Steuer­ größe, um die korrigierte Differenz auf Null zu reduzie­ ren, um so das Steuerventil in Abhängigkeit von der ersten und zweiten Größe zu betreiben.
Infolgedessen bietet das erfindungsgemäße Verfahren den vorteilhaften Effekt, daß der Fahrer ein beliebiges Roll-(Wank)-Gefühl während Drehbewegungen eines Fahrzeugs nach seiner eigenen Wahl einstellen kann, daß er ferner eine weiche Roll- bzw. Wankbewegung mit hoher Genauig­ keit proportional zur erzeugten Lateralbeschleunigung g hervorrufen kann und so ein natürliches und gutes Gefühl beim Drehen oder Einschlagen erzielen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde an Hand eines Aus­ führungsbeispiels näher erläutert, es ist jedoch unmit­ telbar klar, daß die Erfindungsidee und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zahlreiche Modifikationen und geänderte Ausführungsbeispiele einschließen.
Bezugszahlenliste:
Fig. 1
CONTROLLER = STEUEREINHEIT
Fig. 2
12 = VERTIKAL-g-SENSOR
13 = FEDERUNGSHUBSENSOR
14 = LONGITUDINAL-g-SENSOR
15 = LATERAL-g-SENSOR
16 = FAHRZEUGHÖHENEINSTELLSCHALTER
17 = HYSTERESESCHALTUNG
18 = UNEMPFINDLICHKEITSSCHALTUNG
22 = UNEMPFINDLICHKEITSSCHALTUNG
I₁, I₂, I₃ = UNEMPFINDLICHKEITSSCHALTUNG
19 = LONGITUDINALLASTVERSCHIEBUNGSGRÖSSENBERECHNUNGSSCHALTUNG
20 = FEDERUNGSREAKTIONSKRAFTBERECHNUNGSSCHALTUNG
21 = HYSTERESESCHALTUNG
23 = ROLLMOMENTBERECHNUNGSSCHALTUNG
24 = LATERALLASTVERSCHIEBUNGSGRÖSSEN-AUFTEILUNGSSCHALTUNG
25 = FEDERUNGSREAKTIONSKRAFTBERECHNUNGSSCHALTUNG
26 = STEUERGRÖSSENBERECHNUNGSSCHALTUNG
27 = STEUERGRÖSSENUMSETZUNGSSCHALTUNG
S R = NORMAL/UMKEHR-ROLLAUSWAHLSCHALTER
28 = BEZUGSFAHRZEUGHÖHENKORREKTURSCHALTUNG
D = DIFFERENZIERSCHALTUNG
G₁, G₂, G₃ = VERSTÄRKUNG
H = BEZUGSFAHRZEUGHÖHENSIGNALERZEUGUNGSSCHALTUNG
R = STEUERGRÖSSENKORREKTURSCHALTUNG
W = VENTILANTRIEBSSIGNALERZEUGUNGSSCHALTUNG
DISPLACEMENT QUANTITY TO BE CORRECTED = ZU KORRIGIERENDE VERSCHIEBUNGSGRÖSSE
FOR OTHER WHEELS = FÜR ÜBRIGE RÄDER
CONTROL QUANTITY CORRESPONDING TO CHARACTERISTIC CONTROL VALVE = DEN STEUERVENTILEIGENSCHAFTEN ENTSPRECHENDE STEUERGRÖSSE
Fig. 3
GRAVITY CENTER OF VEHICLE = FAHRZEUGSCHWERPUNKT
GRAVITY CENTER ABOVE SPRING = SCHWERPUNKT OBERHALB DER FEDER ROLLING ANGLE = ROLLWINKEL
ROLLING CENTER = ROLLZENTRUM
GRAVITY CENTER BELOW SPRING = SCHWERPUNKT UNTERHALB DER FEDER
Fig. 5
FEEDING OF FLUID BY Δ V 0 = FLUIDEINSPEISUNG UM Δ V₀
FEEDING OF FLUID BY Δ V = FLUIDEINSPEISUNG UM Δ V PRESSURE RECEIVING CROSS-SECTIONAL AREA = DRUCKAUFNAHMEQUERSCHNITTSFLÄCHE REFERENCE VEHICLE HEIGHT = BEZUGSFAHRZEUGHÖHE DISCHARGING OF FLUID BY Δ V Φ = FLUIDAUSTREIBUNG UM Δ V Φ

Claims (2)

1. Verfahren zum Steuern mehrerer aktiver Aufhängefe­ derungen (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) für ein Fahrzeug mit Eigen­ antrieb, von denen jede (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) ihr zugeordne­ te Werte zum Einspeisen von Fluid in die aktiven Aufhänge­ federungen (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) und zum Ausströmen des Fluids aus den aktiven Aufhängefederungen (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfaßt: Erfassen einer Lateralbeschleunigung, Anzeigen eines Roll­ winkelsollwerts (Wankwinkelsollwerts) und einer Rollrich­ tung (Wankrichtung) abhängig von der Selektion mittels eines Normal/Umkehr-Rollauswahlschalters (S R), Berech­ nung eines Rollmoments in Abhängigkeit von der Lateral­ beschleunigung und des Rollwinkelsollwerts, Berechnung einer Lateralverschiebungsgröße für jedes Rad in Abhängig­ keit vom Rollmoment, Ableiten einer Änderung einer Lateral­ kraft für jedes Rad in Abhängigkeit von der Lateralbe­ schleunigung, Abschätzen einer Vertikalvariation einer Vertikalreaktivkraft für jedes Rad unter Berücksichtigung der durch den Rollwinkelsollwert hervorgerufenen Deforma­ tion jeder aktiven Aufhängefederung (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) in Abhängigkeit von der Lateralverschiebungsgröße, lateralen Kraft, der Art der aktiven Aufhängefederung (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) und des Rollwinkelsollwerts, Festlegen einer ersten Steuer­ größe, die der Fluidmenge entspricht die in jede aktive Aufhängefederung (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) einzuspeisen ist oder aus dieser zu entladen ist, in Abhängigkeit von der Ände­ rung der Vertikalreaktivkraft, und Betätigen mehrerer Steuerventile (2₁, 2₂, 2₃, 2₄) für jede aktive Aufhänge­ federung (1₁, 1₂, 1₃, 1₄) in Abhängigkeit von der Steuer­ größe in der Weise, daß ein optimaler Rollwinkel aufrecht­ erhalten wird.
2. Verfahren zum Steuern mehrerer aktiver Aufhängefede­ rungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt: Erfassen einer Vertikalverschiebung, Bilden einer Bezugsfahrzeug­ höhe ansprechend auf das Signal eines Fahrzeughöheneinstell­ schalters (16), Berechnen der Differenz zwischen der rela­ tiven Vertikalverschiebung und der Bezugsfahrzeughöhe, Berechnen eines gegenwärtigen Rollwinkels in Abhängigkeit von der Lateralbeschleunigung, Ableiten eines Vertikal­ relativverschiebungssollwerts entsprechend dem gegenwär­ tigen Rollwinkel, Korrigieren der Differenz vom Vertikal­ relativverschiebungssollwert und Abschätzen einer zweiten Steuergröße zur Herabsetzung der korrigierten Differenz auf Null unter Betätigung jedes der Steuerventile (2₁, 2₂, 2₃, 2₄) ansprechend auf die erste und zweite Steuergröße.
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