DE4015320C2

DE4015320C2 -

Info

Publication number: DE4015320C2
Application number: DE4015320A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Hiwatashi; Atsushi Gunma Jp Mine; Katsuyoshi Sano Tochigi Jp Kamimura
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-05-12
Publication date: 1993-07-22
Also published as: JPH02299918A; US5103396A; DE4015320A1; GB2231848A; GB9010275D0; JP3056748B2; GB2231848B

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Lageregelung gegen Nick- und/oder Wankbewegungen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges System ist generell aus der DE 38 30 168 A1 bekannt.

Das aus der DE 38 30 168 A1 bekannte System zur Lageregelung eines Fahrzeugs enthält einen Wanksensor, der Trägheitskräfte des Fahrzeugs berücksichtigt und der einen Unempfindlichkeitsbereich hat. Der Unempfindlichkeitsbereich wird vergrößert, wenn eine Abtasteinrichtung feststellt, daß das Fahrzeug auf einer schlechten Straße fährt. Dadurch soll ein irrtümliches Ansprechen der Wanksteuerung vermindert werden.

Bei dem Unempfindlichkeitsbereich des Wanksensors in dem bekannten System handelt es sich um einen auch als Totzone bezeichneten Bereich, der vorgesehen ist, um in dem Meßsignal Amplitudenschwankungen wegzuschneiden, die innerhalb einer bestimmten Breite in der Nachbarschaft von Null liegen. Der Aufbau eines Fahrzeugs ist jedoch ständig, selbst wenn das Fahrzeug auf einer ebenen Straßenoberfläche fährt, Vibrationsbewegungen ausgesetzt.

In einem System zur Lageregelung des Fahrzeugs aufgrund des erfaßten Wertes der Fahrzeuglongitudinalbeschleunigung (im folgenden der Einfachheit halber auch longitudinales G genannt) wird eine Longi tudinalbeschleunigungskomponente, die auf diesen Vibrationsbewegungen des Fahrzeugs beruht, als Mikrovibration, d. h. als Rauschen, in dem Erfassungssignal des Longi tudinalbeschleunigungssensors mit erfaßt. Diese Mikrovibration tritt nicht nur im Nullbereich, sondern im gesamten Meßbereich des Erfassungssignals des Beschleunigungssensors auf. Sie kann daher durch eine Totzoneneinrichtung des oben beschriebenen bekannten Systems nicht beseitigt werden.

Wenn daher die Fahrzeuglage auf der Grundlage des sich ergebenden Erfassungssignals gesteuert wird, kommt es zur Durchführung einer an sich nicht notwendigen Regelung der Fahrzeuglage, wodurch nicht nur Energie verschwendet wird, sondern auch die Gefahr besteht, daß das System zur Lageregelung des Fahrzeugs instabil wird.

Eine mögliche Lösung zum Eliminieren von Rauschen im Erfassungssignal besteht darin, ein Tiefpaßfilter zu verwenden. Bei der Verwendung eines Tiefpaßfilters wird jedoch bei einem plötzlichen Bremsvorgang der Anstieg des Signals des Longitudinalbeschleunigungssensors verzögert. Das ursprüngliche Ziel, die Fahrzeuglage genau und ohne Verzögerung auszuregeln, ist daher unmöglich erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Lageregelung gegen Nick- und/oder Wankbewegungen eines Fahrzeugs der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß eine möglichst genaue, stabile und verzögerungsfreie Lageregelung des Fahrzeugs durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Der im kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruchs angegebene "Unempfindlichkeitsbereich" wird nachstehend auch "Hysterese" genannt. So wird von einer "Hysteresebreite", "Hystereseschaltung" und "Hystereseverarbeitung" gesprochen.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Fahrzeuglage mit hoher Genauigkeit und gutem Ansprechverhalten gegen Nick- und/oder Wankbewegungen auch bei abrupter Beschleunigung oder Verzögerung geregelt werden kann. Die Mikrovibrationskomponente oder Rauschkomponente, die im Erfassungssignal eines Beschleunigungssensors vorhanden ist, wird zwangsläufig eliminiert. Auf diese Weise werden überflüssige Regelungsvorgänge vermieden und eine Stabilisierung der Fahrzeuglage erreicht. Die Erfindung zeichnet sich daher durch einen außerordentlich hohen technisch-ökonomischen Gebrauchswert aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen umschrieben. Diese Weiterbildungen dienen zur Verbesserung der Stabilisierung der Fahrzeuglage bei unterschiedlichen Fahrbedingungen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Motorfahrzeugs zur Veranschaulichung der Auslegung eines nach der Erfindung ausgebildeten Steuersystems,

Fig. 2 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems für Aufhängungseinheiten,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Steuersystems nach der Erfindung,

Fig. 4A, 4B und 4C jeweils eine graphische Dar stellung zum Aufzeigen von Beispielen der Hysteresebreite einer Hystereseschaltung im Steuersystem nach Fig. 3,

Fig. 5 Zeitverläufe zum Aufzeigen der Beziehung zwischen Signalverläufen des Erfassungssignals des Längs- G-Sensors und eines Signals nach der Hystereseverarbeitung des Erfassungssignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und

Fig. 6 einen Zeitverlauf zum Aufzeigen eines Bei spiels der Beziehung zwischen einem Erfassungssignal des Längs-G-Sensors und einem Signal nach der Hystereseverar beitung dieses Erfassungssignals während der Feinverzöge rung des Fahrzeugs.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 und 2 zeigen ein aktives Aufhängungssystem, auf das die Erfindung angewandt werden kann. Fig. 2 zeigt Aufhängungen 1a und 1b für das linke bzw. rechte Vorder rad eines Motorfahrzeugs sowie Aufhängungen 1c und 1d für das linke bzw. rechte Hinterrad. Jede der Aufhängungen 1a, 1b, 1c und 1d enthält ein Pneumatikfederteil D und einen Hydraulikzylinder E. Das Federteil D hat eine Ölkammer A und eine Luftkammer B, die voneinander durch eine Membran C getrennt sind. Die Ölkammer A des Federteils D und eine Ölkammer F des Hydraulikzylinders E stehen über eine Öffnung (Drosselöffnung) G miteinander in Verbindung. Wie es aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein Ende des Hydraulik zylinders E (beispielsweise der Zylinderboden) mit einem Aufhängungsarm 14 des Fahrzeugrades W verbunden, und das andere Ende bzw. Gegenstück (eine Kolbenstange) des Hydraulikzylinders E ist mit einem Teil 15 des Fahrzeug chassis verbunden. Entsprechend der Belastung auf den Zylinder E strömt über die Mündung oder Öffnung G Hydrauliköl (Hydraulikfluid) in die Ölkammer F oder aus der Ölkammer F heraus, und zwar unter Ausbildung einer geeigneten Dämpfungskraft und unter gleichzeitiger Er zeugung einer Federwirkung durch die volumetrische Ela stizität der in der Luftkammer B abgeschlossenen Luft. Das bis jetzt beschriebene System bildet ein herkömmli ches hydropneumatisches Aufhängungssystem.

Es sind Steuerventile 2a, 2b, 2c und 2d vorgesehen, die zur Zufuhr und Abfuhr von Öl (Hydraulikfluid) zu und von den Ölkammern F der entsprechenden Hydraulik zylinder E dienen. Diese Steuerventile 2a, 2b, 2c und 2d werden unabhängig voneinander mit Hilfe von Ventil stellsignalen betrieben, die von einer noch zu beschrei benden Steuereinrichtung 3 stammen. Bei der Ausführungs form nach Fig. 1 sind die Steuerventile 2a, 2b, 2c und 2d getrennt in zwei Gruppen für die vorderen und hinteren Aufhängungen installiert.

Eine vom Motor 6 angetriebene Ölpumpe 5 dient dazu, Öl von einem Ölreservoir 4 in das System zu pumpen. Das dargestellte System enthält auch eine für die Servolenkung gedachte Ölpumpe 5′, die zusammen mit der Ölpumpe 5 in Tandemtechnik vom Motor 6 angetrieben wird.

Das von der Ölpumpe 5 ausgestoßene Öl gelangt durch ein Rückschlagventil 7 und wird in einem Hochdruck- Hydraulikspeicher 8 gespeichert. Wie es aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Hydraulikspeicher 8 in zwei Speicher aufgeteilt, nämlich jeweils einen Speicher für die vorderen und hinteren Aufhängungen. Sind irgendwelche Ventile der Steuerventile 2a, 2b, 2c und 2d auf die Einlaß- oder Eintrittsseite geschaltet, wird über die auf die Eintrittsseite geschalteten Steuerventile Hochdrucköl der Ölkammer F der betreffenden Aufhängun gen 1a, 1b, 1c und 1d zugeführt. Sind irgendwelche Ven tile der Steuerventile 2a, 2b, 2c und 2d auf die Auslaß- oder Austrittsseite geschaltet, wird Öl von den Ölkammern F der betreffenden Aufhängungen 1a, 1b, 1c und 1d ab geführt, und das abgeführte Öl strömt über einen Öl kühler 9 in das Ölreservoir 4.

Fig. 2 zeigt ferner ein Entlastungsventil 10 und ein Ventil 11, das in einen in der Figur dargestellten Nichtbelastungszustand geschaltet wird, wenn von der Steuereinrichtung 3, die auf Signale von einem Druck fühler 81 anspricht, Signale erzeugt werden, die anzei gen, daß der Hochdruck-Hydraulikspeicher 8 einen vorbe stimmten Druck erreicht hat. Ist das Ventil 11 auf die Nichtbelastungsseite geschaltet, strömt das von der Ölpumpe 5 ausgestoßene Öl zum Ölkühler 9 und von dort zum Ölreservoir 4.

Die Aufhängungen 1a, 1b, 1c und 1d sind mit Auf hängungshubsensoren 13 ausgerüstet, wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der Sensor 13 jeder Aufhängung er faßt eine vertikale Relativverschiebung zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie und gibt die Daten oder Information über die Relativverschiebung jeder der Auf hängungen 1a, 1b, 1c und 1d in die Steuereinrichtung 3 ein.

Zum Erfassen des Fahrzeugverhaltens sind einige Beschleunigungs- oder G-Sensoren vorgesehen, und zwar ein Vertikal-G-Sensor 12 zum Erfassen der Fahrzeug vertikalbeschleunigung (vertikales G), ein Lateral-G- Sensor 15 zum Erfassen der Seiten- oder Querbeschleuni gung des Fahrzeugs (laterales G) und ein Longitudinal- G-Sensor 14 zum Erfassen der Fahrzeuglängsbeschleunigung (longitudinales G). Die Stellen, bei denen die G-Senso ren 12, 14 und 15 angeordnet sind, gehen aus Fig. 1 hervor. Weiterhin ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S vorgesehen, der zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs dient. Die Meßsignale der Sensoren 12, 13, 14, 15 und S werden in die Steuereinrichtung 3 eingegeben. Ansprechend auf die ihr zugeführten Eingangssignale oder ihre Eingabe bestimmt die Steuereinrichtung 3 die Steuergröße für den Eintritt und den Austritt von Öl bezüglich jeder Aufhängung, und sie schickt Ventilstell signale an die jeweiligen Steuerventile 2a, 2b, 2c und 2d, wie es noch unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 6 erläutert wird.

In Fig. 3 ist derjenige Teil der Darstellung, der mit einer strichpunktierten Linie umrahmt ist, ein Steuerblockschaltbild für eine der vier Aufhängungen 1a, 1b, 1c und 1d, beispielsweise für die Aufhängung 1a des linken Vorderrades. Obgleich es in Fig. 3 nicht gezeigt ist, sind insgesamt vier Sätze der gleichen Steuerlogik vorhanden, die dazu dienen, eine unabhängige Steuerung für die jeweilige Aufhängung 1a, 1b, 1c und 1d vorzusehen.

In jeder Aufhängungseinheit werden die Vertikal beschleunigung und die vertikale Relativverschiebung (Hub) von den Sensoren 12 bzw. 13 erfaßt. Das Vertikal beschleunigungssignal vom Vertikal-G-Sensor 12 gelangt durch ein Tiefpaßfilter TPF, um die Hochfrequenzkompo nente dieses Signals zu vermindern. Das Signal wird dann durch eine Totzonenschaltung I₁ geleitet, um ein Signal mit einem Verstellbereich in der Nachbarschaft von Null zu entfernen. Das resultierende Signal wird in einer Verstärkungsschaltung G₁ einer Multiplikation unterzogen. Auf diese Weise wird eine Steuerführungsgröße Q₁, die den Eigenschaften des entsprechenden Steuerventils 2a, 2b, 2c oder 2d angepaßt ist, erhalten.

Die vertikale relative Verschiebung oder das Hub signal des Hub-Sensors 13 wird einer Differenzierschal tung Dc und einer Totzonenschaltung I₃ zugeführt. Das durch die Differenzierschaltung Dc gelangte Signal ist in ein die vertikale Relativverschiebung betreffendes Geschwindigkeitssignal oder in ein Hubgeschwindigkeits signal umgeformt worden. Dieses Geschwindigkeitssignal gelangt durch eine Totzonenschaltung I₂, die daraus Signalanteile entfernt, die innerhalb einer Verstellzone im Bereich von Null liegen. Das resultierende Signal gelangt durch eine Verstärkungsschaltung G₂, um eine Steuerführungsgröße Q₂ zu gewinnen, die den entsprechen den Steuerventileigenschaften angepaßt ist.

Durch Setzen eines Fahrzeughöheneinstellschalters 16 wird mittels einer Referenzfahrzeughöhenerzeugungs schaltung H ein Referenzfahrzeughöhensignal erzeugt. Das Referenzfahrzeughöhensignal wird von dem vertikalen Relativverschiebungssignal subtrahiert, und man erhält das tatsächliche Relativverschiebungssignal. Das tat sächliche Relativverschiebungssignal gelangt dann durch eine Totzonenschaltung I₃, in der ein Signalanteil inner halb einer Verstellzone im Bereich von Null entfernt wird. Das resultierende Signal wird durch eine Verstär kungsschaltung G₃ geschickt, und man erhält dann eine Steuerführungsgröße Q₃, die der entsprechenden Steuer ventilcharakteristik angepaßt ist. Die Steuerführungs größe (Q₁, Q₂ und Q₃), die den Eigenschaften des ent sprechenden Steuerventils angepaßt ist, stellt sich wie folgt dar. Handelt es sich beispielsweise bei dem Steuerventil um ein Strömungsgeschwindigkeits- oder Durchfluß-Steuerventil, dann ist die Steuerführungs größe die Länge oder Dauer der Öffnungszeit des Ventils, die notwendig ist, um eine erforderliche Menge an Hydrauliköl eintreten oder austreten zu lassen. Die Länge der Ventilöffnungszeit wird festgelegt unter Berücksichtigung der Öffnungs-Schließ-Eigenschaften des Ventils.

Die drei Steuerführungsgrößen Q₁, Q₂ und Q₃ werden in der gezeigten Weise addiert. Die resultierende Summe der Größen wird durch eine Steuergrößenkorrekturschal tung R geschickt und dabei in eine korrigierte Führungs größe Q umgeformt, die unter Berücksichtigung von Umge bungsbedingungen, beispielsweise die Temperatur und der Druckverlust infolge der Rohrleitungslänge, berichtigt ist. Die korrigierte Größe Q gelangt zu einer Ventilstell signal-Erzeugungsschaltung W, die ein Steuerventil-Öff nungs/Schließungs-Signal erzeugt. Somit wird das Steuer ventil 2a auf die Öleintrittsseite oder auf die Ölaus trittsseite geschaltet. Im Ergebnis wird daher der Ein tritt oder der Austritt von Öl entsprechend der Führungs größe in die Aufhängung 1a oder aus der Aufhängung 1a bewerkstelligt.

Wird bei dem oben beschriebenen Steuervorgang eine Vertikalbeschleunigung erfaßt, dann kommt es beispiels weise als Antwort auf eine Aufwärtsbeschleunigung zu einer Abgabe von Öl aus der Aufhängung 1a. Bei einer Ab wärtsbeschleunigung wird Öl in die Aufhängung 1a einge geben. Durch einen derartigen Steuervorgang werden in bezug auf Kräfte, die von unten her auftreten, wie Stöße oder Schübe von der Straßenoberfläche, weiche und hoch dämpfende Aufhängungseigenschaften erzielt. In bezug auf Kräfte, die von oben her auftreten (d.h. von der Fahrzeug karosserie her), werden anscheinend harte Aufhängungs eigenschaften erzielt, um die Fahrzeughöhe auf der Refe renzfahrzeughöhe zu halten, und zwar mittels der Steuerung aufgrund der Vertikalhubgeschwindigkeit und des Vertikal hubs durch Steuerung des Eintritts und Austritts von Öl.

Dadurch daß das Vertikalbeschleunigungssignal durch das Tiefpaßfilter TPF geführt wird, spricht das Steuersystem nicht auf Vibrationen im hohen Frequenzbereich wie in Resonanz der Masse unterhalb der Aufhängungen an, sondern spricht auf Vibrationen im niedrigen Frequenzbereich wie in Resonanz der Masse oberhalb der Aufhängungen an. Das Steuersystem kann daher ein Prellen vermeiden, um das Fahrverhalten zu verbessern, wodurch eine Energieverschwen dung für die Steuerung vermieden wird.

Der Fahrzeughöheneinstellschalter 16 ist ein Um schalter zum Umschalten, beispielsweise, von einer normalen Fahrzeughöhe zu einer hohen Fahrzeughöhe. Wenn die normale Fahrzeughöhe ausgewählt ist, erzeugt die Referenzfahrzeug höhensignalerzeugungsschaltung H ein niedriges Referenz fahrzeughöhensignal. Wenn der Fahrzeughöheneinstellschalter 16 auf die Seite der hohen Fahrzeughöhe umgeschaltet wird, erzeugt die Referenzfahrzeughöhensignalerzeugungsschaltung H ein hohes Referenzfahrzeughöhensignal.

Die auf das Vertikalhubsignal des Sensors 13 an sprechende Steuerung funktioniert in einer solchen Weise, daß sie die Fahrzeughöhe auf der Referenzfahrzeughöhe zu halten sucht. Wenn daher die Referenzfahrzeughöhe von der normalen Referenzfahrzeughöhe auf die hohe Referenzfahrzeug höhe umgeschaltet wird, wird die Steuerführungsgröße Q₃ zum Eintritt oder zum Einlassen von Öl erzeugt. Öl gelangt daher beispielsweise in die Aufhängung 1a, um auf diese Weise die Fahrzeughöhe auf eine Höhe anzuheben, die gleich der hohen Referenzfahrzeughöhe ist. Wird der Fahrzeughöheneinstellschalter 16 zurück auf die Seite der normalen Fahrzeughöhe geschaltet, wird die Steuer führungsgröße Q₃ zum Austritt oder zum Abgeben von Öl erzeugt. Innerhalb der Aufhängung 1a befindliches Öl wird daher abgelassen. Als Folge davon wird die Fahrzeug höhe auf die normale Referenzfahrzeughöhe vermindert. Der Eintritt und der Austritt von Öl werden für alle Auf hängungen durch den Schaltvorgang des Fahrzeughöhenein stellschalters 16 gleichzeitig ausgeführt.

Zusätzlich zur Steuerung im normalen Fahrzustand ist eine Steuerung auch erforderlich, wenn plötzlich eine große Beschleunigung in der Längsrichtung oder in der Querrichtung des Fahrzeugs auftritt, beispielsweise beim plötzlichen Bremsen, abrupten Beschleunigen oder plötzlichen Wenden. In einem solchen Fall ist eine prompte und zwangsläufige Steuerung der Fahrzeughöhe ohne Ver zögerung erforderlich. Zu diesem Zweck ist eine Steuer logik vorgesehen, die auf den Erfassungssignalen des Longitudinal-G-Sensors 14 und des Lateral-G-Sensors 15 basiert.

Wie es mit weiteren Einzelheiten aus Fig. 3 hervor geht, wird das von dem Longitudinal-G-Sensor 14 erfaßte Longitudinalbeschleunigungssignal durch eine Hysterese schaltung 17 geleitet und dann durch eine Totzonenschal tung 18 geschickt. Mittels der Hystereseschaltung 17 und der Totzonenschaltung 18 wird das Longitudinalbeschleuni gungssignal in einer solchen Weise umgeformt, daß eine Steuerung gewonnen wird, die nicht auf Longitudinal-G- Schwankungen normalen Ausmaßes während des normalen Fah rens anspricht, sondern auf starkes Nicken der Fahrzeug karosserie zur Zeit der Vollbeschleunigung oder zur Zeit des Bremsens in einem größeren als dem mittleren Ausmaß anspricht. Das auf diese Weise umgeformte Signal gelangt dann in eine Schaltung 19 zum Berechnen einer Längs- oder Longitudinallastverschiebegröße.

Die Rechenschaltung 19 ist tätig, um die Lastver schiebegröße in der Längsrichtung zu berechnen, und zwar ansprechend auf das ihr zugeführte Eingangssignal, vor her abgespeicherte Fahrzeugdaten (Fahrzeugspezifikation) und Information bezüglich der gegenwärtigen Höhe des Fahrzeugschwerpunktes oberhalb des Bodens festgelegt durch den Fahrzeughöheneinstellschalter 16.

Das Berechnungsergebnis wird weitergeleitet zu einer Schaltung 20 zum Berechnen einer Veränderung der Aufhängungsreaktionskraft. Die Rechenschaltung 20 ist tätig, um eine Veränderung der Aufhängungsreaktionskraft zu berechnen, die aus der Lastverschiebegröße bei jeder Position der Aufhängung hervorgehen kann, unter Berück sichtigung der auf die Reifen einwirkenden Antriebskraft und Bremskraft, ansprechend auf die der Schaltung so zugeführte Information und andere Information wie die Art der Aufhängungen und die Antriebsart (Vorderradantrieb, Hinterradantrieb, Vierradantrieb usw.).

Die Berücksichtigung der auf die Reifen einwirken den Antriebskraft und Bremskraft in Abhängigkeit von der Art der Aufhängungen und der Antriebsart hat die nach stehende Bedeutung. Im Falle einer Aufhängung beispiels weise nach Längslenkerart wird, wenn eine Bremskraft auf das Rad einwirkt, die Reaktionskraft durch ein Lager des Längslenkers aufgenommen und gehalten. Aus diesem Grunde wird im allgemeinen auf den Längslenker ein Drehmoment in einer Richtung ausgeübt, die die Aufhängung zusammen zudrücken sucht (geometrische Antilift- oder Antihub- Eigenschaft zur Zeit des Bremsens). In bezug auf die Lon gitudinallastverschiebungsgröße, die infolge der Träg heitskraft auftritt, nimmt die Reaktionskraft auf das Vorderrad zu und auf das Hinterrad ab. Bezüglich einer Aufhängungsreaktionskraft zur Zeit der Beschleunigung tritt ein Drehmoment in einer Richtung auf, die die Aufhängungsfeder zu strecken sucht, aufgrund der Antriebs reaktionskraft im Falle eines Triebrads. Im Falle eines angetriebenen Rads tritt ein solches Moment nicht auf.

Wie oben aufgezeigt, ist die Veränderung der Auf hängungsreaktionskraft in Abhängigkeit von Umständen wie der Position des Längslenkers und der Position von dessen Kipp- oder Schwenkachse unterschiedlich. Im Falle einer Aufhängung nach Querlenkerart ist die Änderung der Aufhängungsreaktionskraft in Abhängigkeit von den Neigungen der Kipp- oder Schwenkachsen der oberen und unteren Lenker unterschiedlich. Im Falle einer Aufhängung nach MacPherson Art ist die Änderung abhängig von Umstän den wie der Neigung der Aufhängungsverstrebung und der Position der Drehachse des unteren Arms oder Lenkers unter schiedlich.

Die Veränderung der Reaktionskraft wird daher auf der Grundlage der Bauart der Aufhängung und der Art des Antriebs genau berechnet.

In ähnlicher Weise wie im Falle des Longitudinal-G- Sensors 14 wird die vom Lateral-G-Sensor 15 erfaßte Quer- oder Lateralbeschleunigung durch eine Hystereseschaltung 21 und eine Totzonenschaltung 22 geschickt. Die Steuerung spricht daher nicht an auf kleine laterale G-Schwankungen, die während des normalen Fahrens auftreten. Somit wird lediglich ein Signal oberhalb eines vorbestimmten Wertes in eine Schaltung 23 zum Berechnen des Rollmoments ein gegeben. Aus dem Eingangssignal berechnet die Rechenschal tung 23 das Rollmoment auf der Grundlage der vorher ge speicherten Fahrzeugdaten (Fahrzeugspezifikation) sowie auf der Grundlage von Information betreffend die Höhe des Fahrzeugkarosserieschwerpunkts, die durch den Fahr zeughöheneinstellschalter 16 festgelegt ist. Das Berech nungsergebnis wird an eine Schaltung 24 zum Berechnen einer Laterallastverschiebegröße weitergeleitet.

Getrennt davon wird ein vom Fahrzeuggeschwindig keitssensor S erzeugtes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal an eine Schaltung 25 zum Einstellen eines Rollmoment- Vorder/Hinter-Verteilungsverhältnisses übermittelt. Aus der auf diese Weise empfangenen Fahrzeuggeschwindigkeits information bestimmt die Schaltung 25 das Rollmoment- Vorder/Hinter-Verteilungsverhältnis auf der Grundlage einer Charakteristik eines zuvor eingestellten Fahrzeug geschwindigkeit-Rollmoment-Vorder/Hinter-Verteilungs verhältnisses. Das bestimmte Rollmoment-Vorder/Hinter- Verteilungsverhältnis wird zur Rechenschaltung 24 über tragen.

Die Rechenschaltung 24 ist in einer solchen Weise tätig, daß sie das von der Rollmomentberechnungsschaltung 23 eingegebene und erzeugte Rollmoment auf die Vorder- und Hinterräder verteilt und die Laterallastverschiebe größe zwischen dem linken und rechten Vorderrad und dem linken und rechten Hinterrad berechnet, und zwar auf der Grundlage des Rollmoment-Vorder/Hinter-Verteilungs verhältnisses wie festgelegt durch die Verteilungsver hältniseinstellschaltung 25.

Der resultierende Ausgang der Rechenschaltung 24 wird einer Schaltung 26 zum Berechnen der Änderung der Aufhängungsreaktionskraft zugeführt. In der Rechenschal tung 26 wird die gesamte Quer- oder Lateralkraft, die entsprechend des erzeugten lateralen G auf die Räder einwirkt, auf die Vorder- und Hinterräder verteilt, und zwar aufgrund der Giermomentgleichgewichtsgleichung mit der Position des Fahrzeugschwerpunkts und des Abstands zwischen der Vorder- und Hinterachse. Dann wird unter Berücksichtigung der von der Rechenschaltung 24 beschrie benen Laterallastverschiebegröße zwischen den Vorder- und Hinterrädern, der Lateralkräfte auf die Vorder- und Hinterräder, der Fahrzeughöhe und der Art der Auf hängungen getrennt für jede der Vorder- und Hinterauf hängungen die Änderung der Aufhängungsreaktionskraft berechnet.

Die Änderung der Aufhängungsreaktionskräfte, wie von den Rechenschaltungen 20 und 26 berechnet, werden dann in einer Schaltung 27 zum Berechnen der Steuergröße addiert. Die Gesamtänderung der Aufhängungsreaktionskraft wird für jede Aufhängung bestimmt. Weiterhin ist die Steuergröße zum Eintritt und Austritt von Öl der Gesamt änderung der Aufhängungsreaktionskraft zum Aufrecht erhalten des internen Drucks jeder Aufhängung angepaßt. Die resultierende Steuergröße wird in einer Schaltung 28 zum Umformen der Steuergröße in eine Steuerführungsgröße umgeformt, die den Ventildaten (Ventilspezifikation) oder der Ventilcharakteristik angepaßt ist. Die umgeformte Steuerführungsgröße wird den Steuerführungsgrößen Q₁, Q₂ und Q₃ hinzuaddiert. Die resultierende Größe wird an die Schaltung R zum Berichtigen der Steuergröße gelegt.

Wie oben erläutert, ist ein Steuersystem zum Steuern der Zufuhr und Abfuhr von Öl bzw. Hydraulikfluid unabhängig für jede Aufhängung vorgesehen als Antwort auf eine Verti kalbeschleunigung der Masse oberhalb der Aufhängung und als Antwort auf die vertikale Relativverschiebung zwischen den Massen oberhalb und unterhalb der Aufhängungen vor gesehen, und zwar mit dem Ziel, das Fahrverhalten zu verbessern. Ferner steuert das obige Steuersystem die Fahrzeughöhe in Abhängigkeit von dem longitudinalen G und dem lateralen G des Fahrzeugs. Mittels der beschriebe nen Anordnung wird die Fahrzeugkarosseriehöhe unter Fahrbedingungen wie Beschleunigen und Wenden ohne Ansprechverzögerung durch die Steuerlogik gesteuert auf grund des longitudinalen G und des lateralen G bezüglich übergangsmäßigen Nickens und Rollens der Fahrzeug karosserie.

Gleichzeitig wird aufgrund dessen, daß das Steuer system das Fahrzeugkarosserierollen auf der Grundlage des Vorder/Hinter-Verteilungsverhältnisses des Roll momentes gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert, der nachstehende Vorteil erzielt. Bei hoher Fahrge schwindigkeit wird die Lenkeigenschaft in gewöhnlicher Untersteuerung beibehalten, um die Stabilität des Fahr zeugs sicherzustellen (im allgemeinen eingestellt auf eine leichte Untersteuerung, die nicht relativ stark ist). Bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Untersteuerungsneigung in bezug auf die Untersteuerung bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit weiter abgeschwächt oder, abweichend davon, die Lenkeigenschaft wechselt zur Übersteuerung, um die Wendeeigenschaft des Fahrzeugs zu erhöhen. Durch solche Maßnahmen wird es möglich, die Steuerungs- oder Lenkeigenschaft gemäß der Fahrzeug geschwindigkeit zu ändern.

Während der Fahrt des Fahrzeugs treten selbst auf guten Straßen kleine Oberflächenunebenheiten oder Unregelmäßigkeiten auf. Immer wenn die Räder über solche Unregelmäßigkeiten laufen, werden in der Vorder-Hinter- Richtung Vibrationskräfte erzeugt. Die Vibrationskräfte treten in dem Erfassungssignal des Longitudinal-G- Sensors 14 als Mikrovibration oder Rauschen auf.

Ein solches Rauschen wird durch die Verwendung eines Tiefpaßfilters beseitigt. Unter Bedingungen wie plötzliches Bremsen verursacht jedoch die Verwendung eines Tiefpaßfil ters eine Verzögerung im Anstieg des Signals des Longi tudinal-G-Sensors 14, so daß das Ansprechen der Fahr zeughöhensteuerung beeinträchtigt wird.

Nach der Erfindung ist daher eine Hystereseschal tung 17 bzw. 21 in der Erfassungssignalschaltung des Longitudinal-G-Sensors 14 bzw. des Lateral-G-Sensors 15 vorgesehen. Durch diese Ausbildung wird lediglich das Rauschen eliminiert, und die Gegenmaßnahme zur Zeit einer plötzlichen und großen Veränderung der Longitudinal beschleunigung G, beispielsweise die Gegenmaßnahme zur Zeit einer plötzlichen Bremsung, wird ohne Verzögerung prä zise ausgeführt. Es wurde bemerkt, daß die Mikrovibration (Rauschen) um so größer war, je höher die Fahrgeschwindig keit war. Auf der Grundlage einer solchen Beziehung wurde eine Logik zum veränderbaren Steuern der Hysteresebreite der Hystereseschaltung 17 bzw. 21 vorgesehen, und zwar in einer solchen Weise, daß die Hysteresebreite mit zunehmen der Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst, wie es in Fig. 4A bis 4C dargestellt ist.

Bei der veränderbaren Steuerung der Hysteresebreite kann man die Kennlinie so wählen, wie es in Fig. 4A dar gestellt ist, wobei die Hysteresebreite linear mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Die Steigung der linearen Kurve ist durch Umstände festgelegt wie der Verbrauchs durchfluß des Aufhängungsfluids und einer Bewertung des Fahrgefühls. Die Beziehung kann auch nichtlinear sein, wie es durch die Kurven a und b in Fig. 4B angegeben ist. Für den Fall, daß eine digitale Steuereinrichtung verwen det wird, kann man auch eine diskontinuierliche oder schrittweise Beziehung anwenden, wie es aus Fig. 4C hervor geht.

Für die Steuereinrichtung 3 kann man eine digitale Steuereinrichtung verwenden. Ein Beispiel einer Verarbeitung des Erfassungssignals des Longitudinal-G-Sensors 14 wird nachstehend an Hand von Fig. 5 erläutert.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung von zeit lichen Veränderungen von Erfassungssignalen des Longi tudinal-G-Sensors 14, die auftreten, wenn das Fahrzeug gestartet, beschleunigt, mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben, verzögert und zum Stillstand gebracht wird, wie es in der oberen Graphik dieser Figur angedeutet ist. Die mittlere Graphik zeigt den Zeitverlauf des vom Longitudinal-G-Sensors 14 erzeugten Erfassungssignals. Der Verlauf der Erfassungssignale nach der Hysteresever arbeitung ist in der unteren Graphik dargestellt. Wie es aus den Graphiken der Fig. 5 hervorgeht, wird die Hyste resebreite mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit ver größert. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors S der Hystereseschaltung 17 zugeführt, wie es aus Fig. 3 hervorgeht. Eine Schal tung 17a ändert die Hysteresebreite in Abhängigkeit vom Fahrzeuggeschwindigkeitssignal des Sensors S. Mit zu nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Amplitude der Mikrovibration größer. Die Zunahme der Hysteresebreite mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit dient zum Ab decken der erhöhten Amplitude der Mikrovibration. Auf diese Weise wird die Mikrovibrationskomponente (Rauschen) des erfaßten Signals des Longitudinal-G-Sensors 14 durch Hystereseverarbeitung selbst bei hoher Fahrzeuggeschwin digkeit vollständig eliminiert. Das Ergebnis davon ist, daß Steuerenergieverschwendung aufgrund unnötiger Steue rung ausgeschaltet wird.

Wie es aus dem Beispiel des in Fig. 5 dargestellten Zeitverlaufes hervorgeht, ist bei einem longitudinalen G von Null (Fahren mit konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit) im Anschluß an die Hystereseverarbeitung der Wert gering fügig gegenüber Null versetzt. Die Totzonenschaltung 18 (Fig. 3) eliminiert jedoch diese Versetzung. Die Schal tung 18 wirkt derart, daß sie Schwankungen innerhalb einer bestimmten Breite in der Nachbarschaft von Null herausschneidet. Dadurch wird die Versetzung des Wertes der Longitudinalbeschleunigung vernachlässigbar.

In diesem Zusammenhang ist es erwünscht, daß die Totzonenbreite der Totzonenschaltung 18 derart veränderbar gesteuert werden kann, daß sie groß wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Aus diesen Grunde wird das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindig keitssensors S einer Schaltung 18a (Fig. 3) zugeführt, die dazu dient, die Totzonenbreite der Schaltung 18 zu ändern. Durch diese Maßnahme wird die Stabilität der Fahrzeughöhe bei höherer Geschwindigkeit im stationären Zustand weiter verbessert.

Daß eine veränderbare Steuerung der Totzonenbreite wünschenswert ist, wird im folgenden an Hand von Fig. 6 erläutert. Fig. 6 bezieht sich auf einen Fall, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit geringfügig herabgesetzt wird, ohne Auftreten einer Verzögerung in einem stationären Fahrzustand des Fahrzeugs. Fig. 6 zeigt den Zeitverlauf (dünne Kurve) des Erfassungssignals des Longitudinal- G-Sensors 14. Die Figur zeigt auch den Zeitverlauf (dicke Kurve) nach der Hystereseverarbeitung.

Wie man der Figur entnehmen kann, ändert sich im Anschluß an die Hystereseverarbeitung das Ausgangssignal jedesmal, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Schwellen wertgeschwindigkeit erreicht, bei der die Hysteresebreite geändert wird, von -3Δ nach -2Δ und dann nach -Δ. Die obige schrittweise Veränderung tritt deswegen auf, weil das Signal digital verarbeitet wird. Die tatsächliche Veränderung nach Entfernung der Mikrovibrationskomponente (Rauschkomponente) ist glatter.

In diesem Fall muß das Steuersystem daran gehindert werden, auf eine Signalveränderung zu reagieren, die nach der Änderung der Hysteresebreite auftritt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine Totzone vorzu sehen und die Breite der Totzone auf einen Wert zu setzen, der größer als die Breite der Hysterese ist.

Das Steuersystem muß ebenfalls daran gehindert wer den, auf eine Mikrovibration (Rauschen) in der Longi tudinalrichtung während konstanter Fahrgeschwindigkeit zu reagieren. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Totzonenbreite größer als die Breite der Hysterese zu machen. Darüber hinaus muß die Hysteresebreite größer als die Breite der Mikrovibration (Rauschen) in der Lon gitudinalrichtung gemacht werden. Wie zuvor erwähnt, nimmt die Amplitude der Mikrovibration mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zu. In Übereinstimmung damit wird die Hysteresebreite größer gesteuert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wie es beispielsweise in Fig. 4A, 4B und 4C dargestellt ist. Aus diesem Grunde wird auch die Totzonenbreite erhöht, wenn die Fahrzeug geschwindigkeit so groß wird, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, um auf diese Weise eine variable Steuerung vorzu sehen. Durch diese Maßnahmen wird die Fahrzeugstabili tät im stationären Fahrzustand weiter verbessert.

Das dargestellte Steuersystem enthält auch eine Schaltung 21a zum Verändern der Hysteresebreite der Schaltung 21 in Abhängigkeit vom lateralen G, das vom Lateral-G-Sensor 15 erfaßt wird. Die Hysteresebreite des Erfassungssignals des Lateral-G-Sensors 15 nimmt mit wachsendem lateralem G zu, um die Mikrovibration im Erfassungssignal genau herauszuschneiden.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung auf die in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen nicht be schränkt ist. Sie ist vielmehr anwendbar auf jedes aktive Aufhängungssystem eines Fahrzeugs mit nachstehen der Beschreibung. Ein solches aktives Aufhängungssystem hat Aufhängungen, die die Fahrzeugkarosserie mittels Fluiddruck tragen. Es sind Mittel vorgesehen, die wenigstens Veränderungen in den Ausdehnungs-Zusammen ziehungs-Hüben der Aufhängungen erfassen. Das aktive Aufhängungssystem führt auch die Zufuhr und Abfuhr des Fluids in und aus jeder der Aufhängungen unabhängig voneinander aus, um die Fahrzeughöhe im Normalzustand gemäß den Änderungen in den Ausdehnungs-Zusammenziehungs- Hüben der Aufhängungen aufrecht zu erhalten. Das System enthält ferner einen Longitudinalbeschleunigungssensor zum Erfassen der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. Aus dem Erfassungssignal des Longitudinalbeschleunigungs sensors wird die Veränderung im Nicken des Fahrzeugs geschätzt. Die Zufuhr und Abfuhr von Fluid wird so ge steuert, daß die Fahrzeughöhe in ihrem Normalzustand gehalten wird.

Claims

1. System zur Lageregelung gegen Nick- und/oder Wankbewegungen eines Fahrzeugs, enthaltend:
für die jeweiligen Räder des Fahrzeugs vorgesehene Fluidaufhängungen (1a; 1b; 1c; 1d),
eine Ventilvorrichtung (2a; 2b; 2c; 2d) zum Zuführen und Abführen eines Fluids in und aus den jeweiligen Fluidaufhängungen (1a; 1b; 1c; 1d) zum Ausdehnen und Zusammenziehen der Aufhängungen unabhängig voneinander,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (S) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und zum Erzeugen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals,
am Aufbau des Fahrzeugs vorgesehene Beschleunigungssensoren (12; 14; 15) zum Erfassen einer auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigung, aus der ein Beschleunigungssignal gebildet wird,
eine Totzoneneinrichtung (I₁; 18, 22) zum Wegschneiden von Schwankungen des Beschleunigungssignals innerhalb einer bestimmten Breite in der Nachbarschaft von Null,
eine auf das Beschleunigungssignal ansprechende Steuereinrichtung (3) zum Einstellen der Ventilvorrichtung (2a; 2b; 2c; 2d) zur Steuerung der Lage des Fahrzeugs über die Fluidaufhängungen,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- zur Bildung des Beschleunigungssignals wird ein Unempfindlichkeitsbereich (Hysterese) mit abhängig variabel definierter Breite für die erfaßten Werte der Beschleunigung gebildet,
- die Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches folgen unter Beibehaltung von dessen definierter Breite gemeinsam der Amplitude der erfaßten Beschleunigung, sobald diese eine der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches überschreiten würde,
- so daß die erfaßte Beschleunigung immer im Unempfindlichkeitsbereich liegt,
- wobei das Beschleunigungssignal zu jedem Zeitpunkt durch den halben Abstand der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches, d. h. durch dessen Mittelwert, gebildet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungssensoren einen Longitudinal-G-Sensor (14) zum Erfassen der Longitudinalbeschleunigung des Fahrzeugs enthalten.

3. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine auf das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ansprechende Einrichtung (17a) zum Erhöhen der definierten Breite des Unempfindlichkeitsbereiches bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit (V).

4. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ansprechende Einrichtung (18a) zum Erhöhen der Totzonenbreite der Totzoneneinrichtung für das Signal der Hystereseschaltung (17) des Longitudinal-G-Sensors (14) mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungssensoren einen Lateral-G-Sensor (15) zum Erfassen der Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs enthalten.

6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine auf die erfaßte Lateralbeschleunigung ansprechende Einrichtung (21a) zum Erhöhen der definierten Breite des Unempfindlichkeitsbereiches bei Zunahme der erfaßten Lateralbeschleunigung.