DE4017222A1

DE4017222A1 - Verfahren und system zur steuerung aktiver aufhaengungen eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE4017222A1
Application number: DE19904017222
Authority: DE
Inventors: Atsushi Mine; Yutaka Hiwatashi; Katsuyoshi Kamimura
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1990-12-06
Also published as: GB2233939A; JPH03511A; GB9011449D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Steuerung einer aktiven Aufhängung eines Fahrzeugs.

Aktive Aufhängungssysteme unterschiedlicher Bauformen wurden bereits entwickelt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Verwiesen wird dazu auf eine offengelegte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 62-13 97 109. Ein typisches Beispiel eines bekannten aktiven Aufhängungssystems enthält die folgenden wesentlichen Komponenten. Eine Einzelaufhängung ist für jedes Rad zum Tragen des Fahrzeugs mittels Fluiddruck vorgesehen. Die Zufuhr und Abfuhr von Fluid in und aus jeder Aufhängung wird unabhängig voneinander durch Betätigung der jeweiligen Steuerventile vorgenommen. Die Betätigung jedes Steuerventils wird durch Öffnungs- und Schließungssteuersignale gesteuert, die von einer Steuereinrichtung erzeugt werden, welche auf Information wie eine Vertikalverschiebung der Aufhängung anspricht. Die Steuereinrichtung berechnet eine Befehls- oder Führungsgröße betreffend die Zufuhr oder Abfuhr von Fluid für jede Aufhängung. Somit wird die Zufuhr und Abfuhr von Fluid in und aus jeder Aufhängung gesteuert.

In einem Fahrzeug mit dem oben beschriebenen aktiven Aufhängungssystem wird die Fahrzeuglage in einer solchen Weise gesteuert, daß eine gewünschte Fahrzeuglage fortwährend eingenommen wird, und zwar durch Erfassen der Abweichung der Fahrzeughöhe für jedes Rad gegenüber einer Referenzfahrzeughöhe und durch Einstellen jeder Aufhängung derart, daß die erfaßte Abweichung eliminiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zur Steuerung aktiver Aufhängungen eines Fahrzeugs in einer solchen Weise vorzusehen, daß sich die Kurvenfahreigenschaften des Fahrzeugs ändern.

Ein Verfahren zur Steuerung aktiver Aufhängungen eines Fahrzeugs, enthaltend für jeweilige Räder vorgesehene Fluidaufhängungen, eine Vorrichtung zur Zufuhr und Abfuhr von Fluid in und aus den jeweiligen Aufhängungen zur Ausdehnung und Zusammenziehung der Aufhängungen unabhängig voneinander, und eine Steuereinrichtung zum Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtung zwecks Steuerung der Fahrzeughöhe bei den jeweiligen Rädern, enthält nach der Erfindung die folgenden Schritte: Erfassen der Quer- oder Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs und auf einen Betrag der erfaßten Lateralbeschleunigung ansprechendes Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtung zum Verändern der Fahrzeughöhen und damit der Differenz zwischen Lasten auf die Innen- und Außenräder während des Kurvenfahrens (eingeschlagene Lenkung) in einer solchen Weise, daß die Differenz für ein Paar von den Vorderrad- und Hinterradpaaren größer und die Differenz für das andere Paar kleiner ist, um die Abbiegeeigenschaft des Fahrzeugs zu ändern.

Ein System zur Steuerung aktiver Aufhängungen eines Fahrzeugs, enthaltend für die jeweiligen Räder vorgesehene Fluidaufhängungen, eine Vorrichtung zum Zuführen und Abführen eines Fluids in und aus den jeweiligen Fluidaufhängungen zwecks Ausdehnung und Zusammenziehung der Aufhängungen unabhängig voneinander, und eine Steuereinrichtung zum Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtung zur Steuerung der Fahrzeughöhen bei den jeweiligen Rädern, ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Sensorvorrichtung zum Erfassen der Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs und eine auf die von der Sensorvorrichtung erfaßte Lateralbeschleunigung ansprechende Recheneinrichtung zum Berechnen einer Hubsteuergröße, die zur Einstellung der Fluidzufuhr- und Abfuhrvorrichtung in einer solchen Weise verwendet wird, daß die Fahrzeughöhen und damit die Differenz zwischen Lasten auf die Innen- und Außenräder während des Abbiegens, Wendens oder Kurvenfahrens in einer solchen Weise geändert werden, daß diese Differenz für ein Paar der Vorderrad- und Hinterradpaare größer und für das andere Paar kleiner ist, so daß die Kurvenfahreigenschaften des Fahrzeugs verändert werden.

Wird die Differenz zwischen den Bodenberührungslasten der Innen- und Außenräder so eingestellt, daß die Differenz bei den Vorderrädern größer und bei den Hinterrädern kleiner wird, dann ist das Ausmaß der Untersteuerung groß. Wird andererseits die Differenz zwischen den Lasten auf die Innen- und Außenräder so eingestellt, daß die Differenz bei den Vorderrädern kleiner und bei den Hinterrädern größer wird, dann ist das Ausmaß der Untersteuerung schwach. Die Kurvenfahr- oder Lenkeigenschaften des Fahrzeugs können somit wie gewünscht entsprechend dem Vorzug des Fahrers gesteuert werden. Weiterhin können die Lenkeigenschaften gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

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

Fig. 2 ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems für Aufhängungseinheiten,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Systems nach der Erfindung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Graphik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen der Bodenberührungslast und der Kurvensteifigkeit,

Fig. 6 ein weiteres Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 3,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines weiteren Systems nach der Erfindung, und

Fig. 8 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 7.

Fig. 1 und 2 zeigen ein aktives Aufhängungssystem, auf das die Erfindung angewendet werden kann. Fig. 2 zeigt Aufhängungen 1 a und 1 b für das linke bzw. rechte Vorderrad eines Motorfahrzeugs sowie Aufhängungen 1 c und 1 b für das linke bzw. rechte Hinterrad. Jede der Aufhängungen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d 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 Hydraulikzylinders 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 Fahrzeugchassis 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 Erzeugung einer Federwirkung durch die volumetrische Elastizität der in der Luftkammer B abgeschlossenen Luft. Das bis jetzt beschriebene System bildet ein herkömmliches hydropneumatisches Aufhängungssystem.

Es sind Steuerventile 2 a, 2 b, 2 c und 2 d vorgesehen, die zur Zufuhr und Abfuhr von Öl (Hydraulikfluid) zu und von den Ölkammern F der entsprechenden Hydraulikzylinder E dienen. Diese Steuerventile 2 a, 2 b, 2 c und 2 d werden unabhängig voneinander mit Hilfe von Ventilstellsignalen betrieben, die von einer zu beschreibenden Steuereinrichtung 3 stammen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Steuerventile 2 a, 2 b, 2 c und 2 d 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 2 a, 2 b, 2 c und 2 d auf die Einlaß- oder Zufuhrseite geschaltet, wird über die auf die Zufuhrseite geschalteten Steuerventile Hochdrucköl der Ölkammer F der betreffenden Aufhängungen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d zugeführt. Sind irgendwelche Ventile der Steuerventile 2 a, 2 b, 2 c und 2 d auf die Auslaß- oder Abfuhrseite geschaltet, wird Öl von den Ölkammern F der betreffenden Aufhängungen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d abgeführt, und das abgeführte Öl strömt über einen Ölkühler 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 Druckfühler 81 anspricht, Signale erzeugt werden, die anzeigen, daß der Hochdruck-Hydraulikspeicher 8 einen vorbestimmten 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 1 a, 1 b, 1 c und 1 d sind mit Aufhängungshubsensoren 13 ausgerüstet, wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der Sensor 13 jeder Aufhängung erfaßt eine vertikale Relativverschiebung zwischen dem Rand und der Fahrzeugkarosserie und gibt die Daten oder Information über die Relativverschiebung jeder der Aufhängungen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d in die Steuereinrichtung 3 ein.

Zum Erfassen des Fahrzeugverhaltens ist ein Lateral-G-Sensor 12 vorgesehen, der die Quer- oder Lateralbeschleunigung (laterales G) des Fahrzeugs erfaßt. Die Stelle, wo der G-Sensor 12 installiert ist, geht aus Fig. 1 hervor. Ferner ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S vorgesehen, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt. Die Lateralbeschleunigung kann man aus der vom Sensor S erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel berechnen, der von einem Lenkwinkelsensor erfaßt wird, oder aus dem Lenkdrehmoment und einer Lenkhilfskraft, anstelle des Lateral-G-Sensors 12. Die Signale der Sensoren 12, 13 und S werden in die Steuereinrichtung 3 eingegeben. Ansprechend auf die ihr zugeführten Eingangssignale oder Eingabe bestimmt die Steuereinrichtung 3 die Steuergröße zum Zuführen und Abführen von Öl für jede Aufhängung und gibt Ventilstellsignale an die jeweilige Steuerventile 2 a, 2 b, 2 c und 2 d ab, um jede der Aufhängungen zu steuern, wie es später noch beschrieben wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist ein Fahrzeughöheneinstellschalter 16 vorgesehen, die dem es sich um einen Umschalter handelt, der zwischen einer normalen Fahrzeughöhe, wie sie für ebene Straßen geeignet ist, und einer hohen Fahrzeughöhe, wie sie für unebene Straßen geeignet ist, umgeschaltet werden kann. In Übereinstimmung mit der Auswahl der Fahrzeughöhe mittels des Schalters 16 erzeugt eine Referenzfahrzeughöhensignalerzeugungsschaltung H ein Referenzfahrzeughöhensignal H₂. Der Aufhängungshubfühler 13 für jedes Rad erzeugt ein Hubsignal H₁. Das Signal H₂ wird von dem Hubsignal H₁ subtrahiert, und man erhält ein tatsächliches Relativhubsignal. Das tatsächliche Relativhubsignal wird durch eine Totzonenschaltung I geleitet, in der ein Signalanteil innerhalb einer Verstellzone in der Nachbarschaft von Null entfernt wird. Das resultierende Signal wird durch eine Verstärkungsschaltung G geschickt, um eine Steuerbefehls- oder Steuerführungsgröße zu werden, die einer Ventilstellsignalerzeugungsschaltung 18 zugeführt wird. Gemäß einem Signal von der Schaltung 18 wird jede Aufhängung bezüglich ihrer Ausdehnung und Zusammenziehung so gesteuert, daß man die Referenzfahrzeughöhe erhält.

In einem Fahrzeug mit dem oben beschriebenen Fahrzeughöheneinstellsystem arbeitet das Einstellsystem in der folgenden Weise. Es sei unterstellt, daß sich das Fahrzeug in einer Normallage befindet und das Fahrzeug beispielsweise so gesteuert wird, daß die Fahrzeughöhe auf eine gewisse Referenzfahrzeughöhe nur für irgendein Rad zu erhöhen ist. Wenn dann beispielsweise der Aufhängungshubsensor 13 eine Messung oder Erfassung ohne Einschluß der Höhe der Gaskammer B (Fig. 1) vornimmt, ist die Änderung einer tatsächlichen Fahrzeughöhe kleiner als die Änderung des vom Sensor 13 erfaßten Aufhängungshubs, und zwar infolge der Federung sowohl der Gaskammer als auch des Reifens. Für den Fall, daß der Sensor 13 die Messung unter Einschluß der Höhe der Gaskammer B durchführt, ist die Änderung der tatsächlichen Fahrzeughöhe kleiner als die Änderung der Aufhängung, wegen der Federung des Reifens. Die Folge davon ist, daß die Fahrzeughöhe um den Betrag der Federung geringer ausfällt als die erhöhte Referenzfahrzeughöhe. Die Last auf den Reifen für dieses Rad nimmt daher zu. Wird umgekehrt eine Steuerung ausgeführt, um die Fahrzeughöhe nur eines Rades zu vermindern, wird die verminderte Referenzfahrzeughöhe nicht erreicht und die Last auf den Reifen nimmt ab.

Aus dem Obenstehenden geht hervor, daß durch die Einstellung der Fahrzeughöhe die Bodenberührungs- oder Bodenkontaktlast des Reifens gesteuert werden kann.

Eine Möglichkeit zur Steuerung der Bodenkontaktlast wird gemäß der Erfindung angewendet, um die Wendeeigenschaften des Fahrzeugs während der Zeit des Wendens gemäß der Lateralbeschleunigung veränderbar zu steuern.

Im allgemeinen ist die Rollsteifigkeit des Fahrzeugs durch die elastischen Glieder aller Aufhängungseinheiten und die Torsionsfedern der Stabilisatoren, die die linken und rechten Räder verbinden, auf einen spezifischen Wert eingestellt. Das Verhältnis (Vorder/Hinter-Verhältnis) der Rollsteifigkeit auf die Vorderradseite und der Rollsteifigkeit auf die Hinterradseite ist ebenfalls auf einen spezifischen Wert eingestellt.

Daher befindet sich auch das Vorder/Hinter-Verhältnis der Lastverschiebegröße zur Zeit des Wendens auf einem spezifischen Wert. Um die Wendeeigenschaften zu ändern, ist es beim Stand der Technik erforderlich gewesen, wesentliche Umstände zu ändern, wie die Reifen, Aufhängungsfedern und Stabilisatoren.

Nach der Erfindung werden die Wendeeigenschaften sehr leicht gesteuert, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und zwar dadurch, daß in der Steuereinrichtung 3 eine Schaltung 20 zum Berechnen einer Hubsteuergröße und eine Charakteristik- oder Eigenschaftseinstellschaltung 21 vorgesehen sind. Der Schaltung 20 wird das Signal vom Lateral-G-Sensor 12 zugeführt. Die Schaltung 21 erhält das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S, und ein Signal, das eine eingestellte Charakteristik oder Eigenschaft angibt, wird von der Schaltung 21 der Rechenschaltung 20 zugeführt. Die Schaltung 20 liefert ein Hubsteuergrößensignal Δ h, das von dem Signal H₁ des Aufhängungshubfühlers 13 subtrahiert wird. Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Steuereinrichtung 3 ist in einem Flußdiagramm nach Fig. 4 veranschaulicht.

Stellt der Lateral-G-Sensor 12 ein Abbiegen des Fahrzeugs nach links fest, berechnet die Rechenschaltung 20 ansprechend auf das Signal des Lateral-G-Sensors 12 die Hubsteuergröße und gibt ein Signal ab, das folgendes veranlaßt:

a) Die Fahrzeughöhe des rechten Vorderrades (vorderes Außenrad) wird um Δ h angehoben;
b) Die Fahrzeughöhe des linken Vorderrades (vorderes Innenrad) wird um Δ h gesenkt;
c) Die Fahrzeughöhe des rechten Hinterrades (hinteres Außenrad) wird um Δ h gesenkt; und
d) Die Fahrzeughöhe des linken Hinterrades (hinteres Innenrad) wird um Δ h angehoben.

Hierbei gilt für die Größe Δ h:

Δ h 0, Δ h direkt proportional zum lateralen G.

Wenn die obigen Steuerungen a), b), c) und d) ausgeführt werden, nimmt die Reifenlast auf das vordere Außenrad zu, während die Bodenkontaktlast des hinteren Außenrades abnimmt. Umgekehrt nimmt die Lastverschiebegröße der Hinterradseite ab, und die Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität der Hinterradseite nimmt aus einem Grund zu, der noch erläutert wird. Im Ergebnis wird daher das Ausmaß der Untersteuerung erhöht.

In einem anderen Fall wird die Steuerung umgekehrt zu der oben beschriebenen ausgeführt, d. h. die Rechenschaltung 20 liefert ein Signal, das folgendes veranlaßt:

a′) Die Fahrzeughöhe des rechten Vorderrades (vorderes Außenrad) wird um Δ h vermindert;
b′) Die Fahrzeughöhe des linken Vorderrades (vorderes Innenrad) wird um Δ h angehoben;
c′) Die Fahrzeughöhe des rechten Hinterrades (hinteres Außenrad) wird um Δ h angehoben; und
d′) Die Fahrzeughöhe des linken Hinterrades (rechtes Innenrad) wird um Δ h abgesenkt.

Für die Größe Δ h gilt hier folgendes:

Δ h 0; Δ h direkt proportional zum lateralen G.

Wenn die obigen Steuerungen a′), b′), c′) und d′) ausgeführt werden, sind die resultierenden Änderungen jeweils umgekehrt zu denjenigen der Steuerungen a), b), c) und d). Somit nimmt die Last auf das vordere Außenrad ab, und die Lastverschiebegröße der Vorderradseite nimmt ab. Somit nimmt die Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität der Vorderradseite zu. Gleichzeitig nimmt die Last auf das hintere Außenrad zu, und die Lastverschiebegröße auf der Hinterradseite nimmt zu. Folglich nimmt die Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität auf der Hinterradseite ab. Das Ergebnis davon ist, daß das Ausmaß der Untersteuerung vermindert wird.

Für den Fall eines Abbiegens des Fahrzeugs nach rechts ist die Beziehung der Innen- und Außenräder umgekehrt, so daß das Anheben und Erniedrigen der Fahrzeughöhe in a) b) c) d) und a′) b′) c′) d′), wie oben angegeben, ebenfalls umgekehrt ist.

Die obigen Steuerungen und Ergebnisse sollen jetzt im einzelnen betrachtet werden.

Die Beziehung der Kurvensteifigkeit bezüglich der Last auf den Reifen ist in Fig. 5 graphisch dargestellt, und zwar wie man sieht, durch eine glatte konvexe Kurve, bei Betrachtung von oben, mit zunehmend abnehmender Steigung.

Bezüglich , das die Lateralbeschleunigung darstellt, und Δ W, das die Ladeverschiebungsgröße darstellt, beides beim Abbiegen des Fahrzeugs, erhält man die folgende Gleichung:

Δ W ≈ MH/2 tr (1)

Darin ist:

M das Fahrzeuggesamtgewicht;
H die Differenz zwischen der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts oberhalb des Bodens und der Höhe des Rollzentrums oberhalb des Bodens;
tr die Spurweite des Fahrzeugs.

Somit kann man die Lastverschiebungsgröße Δ W als proportional zu der Lateralbeschleunigung betrachten.

Bei einem herkömmlichen Fahrzeug wird die oben beschriebene Fahrzeughöhensteuerung zur Zeit des Abbiegens oder Wendens des Fahrzeugs nicht ausgeführt. Bei einem solchen bekannten Fahrzeug ist ein Verhältnis r der Vorderradseite-Lastverschiebungsgröße ΔW_fo und der Hinterradseite-Lastverschiebungsgröße Δ W _ro konstanti Die Summe von Δ W _fo und Δ W _ro ist Δ W. Die Lastverschiebegrößen Δ W _fo und Δ W _ro sind daher durch die nachstehenden Gleichungen gegeben:

Δ W _fo = Δ W × r/(1 + r)
Δ W _ro = Δ W × r/(1 + r) (2)

Die Reifenbodenkontaktlast W _f der Innen- und Außenräder auf der Vorderradseite und die Bodenkontaktlast W _r der Innen- und Außenräder auf der Hinterradseite, beidesmal zur Zeit des Abbiegens bzw. Wendens, kann ausgedrückt werden als Reifenlasten W _fo und W _ro auf die Vorder- bzw. Hinterräder:

W _f = W _fo ± Δ W _fo
W _r = W _ro ± Δ W _ro (3)

Unter den durch die obigen Gleichungen (1), (2) und (3) ausgedrückten Bedingungen kann die Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität jedes der Räder aus der Graphik nach Fig. 5 berechnet werden.

Wird die Fahrzeughöhe wie oben ausgeführt gemäß a), b), c) und d) beim Abbiegen des Fahrzeugs gesteuert, nimmt die Last auf das Außenrad auf der Vorderradseite zu, während die Bodenberührungs- oder Bodenkontaktlast des Innenrades abnimmt. Somit nimmt die Differenz zwischen diesen beiden Lasten zu. Umgekehrt nimmt auf der Hinterradseite die Last auf das Außenrad ab, wohingegen die Last auf das Innenrad zunimmt. Somit nimmt die Differenz zwischen diesen beiden Lasten ab.

Wie bereits erwähnt, ist die in der Graphik 5 dargestellte Kurve eine glatte konvexe Kurve, wenn man sie von oben betrachtet, mit zunehmend abnehmender Steigung. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird eine Betrachtung angestellt, und zwar für einen Fall, bei dem beispielsweise die Last auf ein Außenrad zunimmt und die Last auf ein Innenrad abnimmt. In diesem Fall zeigt die Kennlinie oder Charakteristik der Kurve nach Fig. 5, daß die Abnahme der Kurvensteifigkeit des Innenrads größer als Zunahme der Kurvensteifigkeit des Außenrades ist. Der resultierende Gesamtwert der Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität des Innen- und Außenrades nimmt daher ab. Wird umgekehrt die Last auf das Außenrad kleiner und die Last auf das Innenrad größer, dann ist die Zunahme der Kurvensteifigkeit des Innenrades größer als die Abnahme der Kurvensteifigkeit des Außenrades. Der resultierende Gesamtwert der Kurvensteifigkeit des Innen- und Außenrades nimmt daher zu.

Wird die Differenz zwischen den Reifenbodenkontaktlasten der Innen- und Außenräder groß, nimmt somit der resultierende Gesamtwert der Kurvensteifigkeit ab. Wird umgekehrt die Differenz klein, nimmt der resultierende Gesamtwert der Kurvensteifigkeit zu.

Wenn daher, wie oben beschrieben, die Steuerungen a), b), c) und d) ausgeführt werden, nimmt die Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität auf der Vorderradseite ab, wohingegen die Kurvensteifigkeit oder Seitenstabilität auf der Hinterradseite zunimmt. Ein Ergebnis davon ist, daß das Ausmaß der Untersteuerung stärker wird. Führt man demgegenüber die Steuerungen a′), b′), c′) und d′) aus, nimmt die Kurvensteifigkeit auf der Vorderradseite zu, wohingegen die Kurvensteifigkeit auf der Hinterradseite abnimmt. Das Ausmaß der Untersteuerung wird daher schwach.

In der oben beschriebenen Weise wird die Fahrzeughöhe verändert durch die Schaltung 20 zum Berechnen der Hubsteuergröße gemäß dem Betrag der lateralen Beschleunigung , die sich bei einem Abbiegevorgang des Fahrzeugs entwickelt. Diesen Sachverhalt kann man ausdrücken durch eine Gleichung Δ h = k, worin k eine Konstante ist. Die Abbiegeeigenschaft des Fahrzeugs kann daher frei gesteuert werden.

Einige Fahrer ziehen es persönlich vor, eine Neigung in Richtung auf eine schwache Untersteuerung zu haben. Ein solcher Vorzug wird in der Eigenschaftseinstellschaltung 21 (Fig. 3) eingegeben. Im Falle einer schwachen Untersteuerung ist die Setzschaltung 21 so gesetzt oder eingestellt, daß die Steuerungen a′), b′), c′) und d′), wie oben beschrieben, ausgeführt werden. Zieht umgekehrt ein Fahrer eine Neigung zu einer starken Untersteuerung vor, wird die Einstell- oder Setzschaltung 21 so gesetzt, daß die Steuerungen a), b), c) und d), wie oben beschrieben, ausgeführt werden. Darüber hinaus wird bei beiden Steuerungsarten der Wert der Proportionalitätskonstanten k in der Gleichung Δ h = k groß oder klein gemacht, in Abhängigkeit von den jeweiligen Vorzügen. Durch diese Maßnahme kann man das Ausmaß der schwachen Untersteuerung und der starken Untersteuerung einstellen, wie es gewünscht wird. Weiterhin ist es auch möglich, die Lenkeigenschaften gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S erfaßt wird. Beispielsweise wird bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit die Setzschaltung 21 auf eine schwache Untersteuerung eingestellt, und zwar als Antwort auf das Signal des Sensors S, um auf diese Weise eine Verbesserung der Abbiegeeigenschaften des Fahrzeugs zu erreichen. Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Setzschaltung 21 auf eine starke Untersteuerung eingestellt, um auf diese Weise die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern.

Die oben beschriebene Arbeitsweise ist im Flußdiagramm nach Fig. 6 dargestellt.

Die Erfindung kann auch auf ein Fahrzeugaufhängungssteuersystem angewendet werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, bei dem die Steuerung unter Betrachtung von Veränderungen einer Lastverschiebegröße für jedes Rad, und zwar ansprechend auf das Rollmoment des Fahrzeugs, ausgeführt wird.

Bei der Darstellung nach Fig. 7 ist der gestrichelt umrahmte Teil ein Steuerblockdiagramm, das einer von vier Aufhängungen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d der vier Räder zugeordnet ist, beispielsweise der Aufhängung 1 a des linken Vorderrades. Obgleich es in Fig. 7 nicht dargestellt ist, sind insgesamt vier Sätze der gleichen Steuerlogik vorhanden, so daß die jeweiligen Aufhängungen 1 a, 1 b, 1 c und 1 d unabhängig voneinander gesteuert werden können.

In jeder Aufhängungseinheit werden die Vertikalbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie und die vertikale relative Verschiebung (Hub) der Aufhängung erfaßt, und zwar mittels eines Vertikal-G-Sensors 32 bzw. eines Aufhängungshubsensors 13. Ein Vertikalbeschleunigungssignal des Vertikal-G-Sensors 32 gelangt durch ein Tiefpaßfilter TPF, um darin die hohen Frequenzkomponenten zu vermindern. Das Signal wird dann durch eine Totzonenschaltung I₁ geschickt, um darin ein Signal in einem Verstellbereich in der Nähe von Null zu entfernen. Das resultierende Signal wird in einer Verstärkungsschaltung G₁ einer Multiplikation unterzogen. Auf diese Weise wird eine Steuerführungsgröße Q₁ gewonnen, die den Eigenschaften des jeweils zugeordneten Steuerventils 2 a, 2 b, 2 c und 2 d angepaßt ist.

Ein vertikales Relativverschiebungs- oder Hubsignal des Hubsensors 13 wird einer Differenzierschaltung Dc und einer Totzonenschaltung I₃ zugeführt. Das durch die Differenzierschaltung Dc geschickte Signal wird umgeformt in ein die vertikale relative Verschiebung oder den Hub betreffendes Geschwindigkeitssignal. Das Hubgeschwindigkeitssignal wird einer Totzonenschaltung I₂ zugeführt, die daraus einen Signalanteil innerhalb einer Verstellzone in der Nachbarschaft von Null entfernt. Das resultierende Signal gelangt zu einer Verstärkungsschaltung G₂, deren Ausgangssignal eine Steuerführungsgröße Q₂ ist, die den zugeordneten Steuerventileigenschaften angepaßt ist.

Durch Einstellen eines Fahrzeughöheneinstellschalters 16 wird mittels einer Referenzfahrzeughöhenerzeugungsschaltung H ein Referenzfahrzeughöhensignal erzeugt. Das Referenzfahrzeughöhensignal wird von dem vertikalen Relativverschiebungssignal subtrahiert, wobei ein tatsächliches Relativverschiebungssignal gewonnen wird. Das tatsächliche Relativverschiebungssignal gelangt durch die Totzonenschaltung I₃, worin ein Signalanteil innerhalb einer Verstellzone in der Nachbarschaft von Null aus diesem Signal entfernt wird. Das resultierende Signal wird einer Verstärkerschaltung G₃ zugeführt, die eine Steuerführungsgröße Q₃ ausgibt, die der entsprechenden Steuerventileigenschaft angepaßt ist.

Die Steuerführungsgröße (Q₁, Q₂ und Q₃), die den Eigenschaften des entsprechenden Steuerventils angepaßt ist, sieht wie folgt aus. Handelt es sich beispielsweise bei dem Steuer- oder Regelventil um ein Durchflußrate- bzw. Durchflußmengensteuerventil, dann ist die Steuerführungsgröße die Länge der Öffnungszeit des Ventils, die erforderlich ist, um eine notwendige Menge an Hydraulikfluid (Öl) zuzuführen oder abzuführen. Die Länge der Ventilöffnungszeit wird bestimmt unter Berücksichtigung der Ventil-Öffnungs-Schließungs-Eigenschaften.

Die drei Steuerführungsgrößen Q₁, Q₂ und Q₃ werden in der gezeigten Weise miteinander addiert. Das resultierende Summensignal dieser Größen gelangt zu einer Steuergrößenkorrigierschaltung R, in der die resultierende Summengröße in eine korrigierte Führungsgröße Q umgeformt wird, die gegenüber Umgebungseinflüssen, wie Temperatur und Druckverlust infolge der Rohrleitungslänge, korrigiert ist. Die korrigierte Größe Q wird einer Ventilstellsignalerzeugungsschaltung W zugeführt, die daraufhin ein Steuerventil-Öffnungs/Schließungs-Signal erzeugt. Auf diese Weise wird das Steuerventil 2 a auf die Ölzufuhrseite oder die Ölabfuhrseite geschaltet. Im Ergebnis wird daher eine Zufuhr oder eine Abfuhr von Öl entsprechend der Führungsgröße in oder aus der Aufhängung 1 a vorgenommen.

Wenn, in Verbindung mit dem oben beschriebenen Steuervorgang, eine Vertikalbeschleunigung erfaßt wird, dann wird beispielsweise im Falle einer Aufwärtsbeschleunigung Öl aus der Aufhängung 1 a abgeführt. Umgekehrt wird der Aufhängung 1 a bei einer Abwärtsbeschleunigung Öl zugeführt. Mittels eines solchen Steuervorgangs wird in bezug auf Kräfte, die von unten her auftreten, wie Stöße und Schübe aufgrund der Straßenoberfläche, eine weiche und hochdämpfende Aufhängungscharakteristik gewonnen. Bezüglich Kräften, die von oben her auftreten (d. h. von der Fahrzeugkarosserie her), wird eine harte Aufhängungscharakteristik gewonnen, um die Fahrzeughöhe auf der Referenzfahrzeughöhe zu halten, und zwar durch Steuerung der Zufuhr und Abfuhr von Öl ansprechend auf die Vertikalhubgeschwindigkeit und den Vertikalschub.

Dadurch daß das Vertikalbeschleunigungssignal durch das Tiefpaßfilter TPF geschickt wird, reagiert das Steuersystem nicht auf Vibrationen im hohen Frequenzbereich wie Resonanz der Masse unterhalb der Aufhängungen, spricht aber auf Vibrationen im niedrigen Frequenzbereich wie Resonanz der Masse oberhalb der Aufhängungen an. Das Steuersystem vermeidet daher Hubschwingungen, wodurch das Fahrverhalten verbessert wird und Verschwendung von Energie für die Steuerung vermieden wird.

Die vom Lateral-G-Sensor 12 erfaßte Lateralbeschleunigung wird durch eine Hystereseschaltung 31 und eine Totzonenschaltung 32 geschickt. Dadurch wird ein Ansprechen auf kleine Lateral-G-Schwankungen, die während des normalen Fahrens auftreten, vermieden. Nur ein Signal mit einem Wert oberhalb eines bestimmten Wertes gelangt zu einer Schaltung 33 zum Berechnen des Rollmoments. Die Rechenschaltung 33 berechnet das Rollmoment aus diesem Eingangssignal sowie auf der Grundlage zuvor gespeicherter Fahrzeugdaten (Fahrzeugspezifikation) und Information bezüglich der Höhe des Fahrzeugkarosserieschwerpunktes, wie bestimmt durch den Fahrzeughöheneinstellschalter 16. Das Rechenergebnis wird einer Schaltung 34 zum Berechnen der Laterallastverschiebegröße zugeführt.

Getrennt davon wird ein vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S erzeugtes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal einer Schaltung 35 zum Setzen oder Einstellen des Rollmoment- Vorder/Hinter-Verteilungsverhältnisses zugeführt. Aus der so empfangenen Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation wird die Schaltung 35 tätig, um das Rollmoment-Vorder/Hinter-Verteilungsverhältnis auf der Grundlage der Charakteristik einer zuvor eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Das bestimmte Rollmoment- Vorder/Hinter-Verteilungsverhältnis wird zur Rechenschaltung 34 weitergeleitet.

Die Rechenschaltung 34 verteilt das von der Rechenschaltung 33 eingegebene Rollmoment auf die Vorderräder und Hinterräder und berechnet die Laterallastverschiebegröße zwischen den Vorder- und Hinterrädern auf der Grundlage des Rollmoment-Vorder/Hinter- Verteilungsverhältnisses, das die Schaltung 35 bestimmt hat.

Der resultierende Ausgang der Verteilungsschaltung 34 wird einer Schaltung 36 zum Berechnen der Veränderung der Aufhängungsreaktionskraft zugeführt. In der Rechenschaltung 36 wird die gesamte, auf die Räder einwirkende Lateralkraft, die dem erzeugten lateralen G entspricht, auf die Vorder- und Hinterräder verteilt, und zwar aufgrund einer Giermomentgleichgewichtsgleichung, mit der Position des Fahrzeugschwerpunktes und des Abstands zwischen der Vorder- und Hinterachse. Dann wird die Änderung der Aufhängungsreaktionskraft separat für jede der Vorder- und Hinteraufhängungen in Übereinstimmung mit der von der Rechenschaltung 34 berechneten Laterallastverschiebegröße zwischen den Vorder- und Hinterrädern, der Lateralkräfte auf die Vorder- und Hinterräder, die Fahrzeughöhe und die Art der Aufhängungen berechnet.

Die von der Rechenschaltung 36 berechnete Veränderung der Aufhängungsreaktionskräfte wird einer Schaltung 37 zur Steuergrößenberechnung zugeführt. Die Änderung der Aufhängungsreaktionskraft wird für jede Aufhängung bestimmt. Ferner wird für jede Aufhängung die Berechnung durchgeführt, um die Steuergröße bezüglich der Zufuhr und Abfuhr von Öl unter Anpassung an die Gesamtveränderung der Aufhängungsreaktionskraft zur Aufrechterhaltung des internen Drucks jeder Aufhängung zu erhalten. Die resultierende Steuergröße wird in einer Schaltung 39 zum Umformen der Steuergröße in eine Steuerführungsgröße umgeformt, die der Ventilspezifikation oder Ventilcharakteristik angepaßt ist. Die umgeformte Steuerführungsgröße wird mit den Steuerführungsgrößen Q₁, Q₂ und Q₃ addiert. Die resultierende Größe wird einer Schaltung R zum Korrigieren der Führungsgröße zugeführt.

In dem Steuersystem der oben beschriebenen Art ist eine Schaltung 20 zum Berechnen einer Hubsteuergröße und eine Eigenschafts- oder Charakteristikeinstellschaltung 21 vorgesehen. Wie im Falle der Darstellung nach Fig. 3 wird der Rechenschaltung 20 das Lateralbeschleunigungssignal des Lateral-G-Sensors 12 zugeführt. Die Rechenschaltung 20 erhält ferner ein Signal von der Schaltung 34. Die Rechenschaltung 20 berechnet die Hubsteuergröße, die vom Signal vom Sensor 13 substrahiert wird.

Die Arbeitsweise des Steuersystems nach Fig. 7 ist im Flußdiagramm nach Fig. 8 gezeigt. Es sei bemerkt, daß in dem Steuersystem nach Fig. 7 die Lastverschiebegröße jedes Rades berechnet wird auf der Grundlage der Information der Lateralbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und die Hubsteuergröße jedes Rades wird berechnet auf der Grundlage der Lastverschiebegröße. In der Setzschaltung 21 wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Koeffizient K gesetzt, um die Lenkeigenschaft zu ändern.

Die Erfindung ist auf die obigen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Die Erfindung ist generell anwendbar auf alle Fahrzeuge mit einem Fahrzeughöheneinstellsystem einer Art, bei der Mittel zum Erfassen der Aufhängungshübe aller vier Räder auf der Vorder- und Hinterseite sowie der rechten und linken Seite und eine Steuereinrichtung vorhanden sind, die auf der Grundlage jedes Aufhängungshubs arbeitet, um die Fahrzeughöhe der jeweiligen Aufhängung unabhängig so zu steuern, daß eine Referenzfahrzeughöhe aufrechterhalten wird.

Die beschriebene Erfindung ist vorteilhaft, da die Lenkeigenschaft frei gesteuert werden kann und damit eine Lenkeigenschaft erreicht werden kann, die mit den Vorzügen des Fahrers einhergeht. Weiterhin kann die Lenkeigenschaft leicht verändert werden, um der Fahrzeuggeschwindigkeit Rechnung zu tragen. All diese Merkmale sind hochwirksam und von hoher Bedeutung im praktischen Gebrauch.

Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen lediglich zur Erläuterung der Erfindung dienen. Es sind zahlreiche verschiedenartige Änderungen und Modifikationen denkbar, ohne daß dadurch der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung aktiver Aufhängungen eines Fahrzeugs, enthaltend für jeweilige Räder (W) vorgesehene Fluidaufhängungen (1 a, 1 b, 1 c, 1 d), eine Vorrichtung (2 a, 2 b, 2 c, 2 d) zum Zuführen und Abführen eines Fluids in und aus den jeweiligen Fluidaufhängungen zwecks Ausdehnung und Zusammenziehung der Aufhängungen unabhängig voneinander, und eine Steuereinrichtung (3) zum Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtungen zur Steuerung der Fahrzeughöhen bei den jeweiligen Rädern, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erfassen der Lateralbeschleunigung () des Fahrzeugs,
auf den Betrag der erfaßten Lateralbeschleunigung () ansprechendes Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtung (2 a, 2 b, 2 c, 2 d) zum Zuführen und Abführen des Fluids, und
Ändern der Fahrzeughöhen und damit der Differenz zwischen den Bodenberührungslasten der Innen- und Außenräder während des Kurvenfahrens in einer solchen Weise, daß diese Differenz für ein Paar der Vorderrad- und Hinterradpaare größer und für das andere Paar kleiner ist, wodurch die Kurvenfahreigenschaft des Fahrzeugs verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den Bodenberührungslasten dadurch geändert wird, daß die Bodenberührungslast eines Rades des Vorderradpaares erhöht und die Bodenberührungslast des anderen Rades des Vorderradpaares erniedrigt wird und die Bodenberührungslast eines Rades des Hinterradpaares, das dem anderen Rad des Vorderradpaares diagonal gegenüberliegt, erhöht und die Bodenberührungslast des anderen Rades des Hinterradpaares erniedrigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und
Modifizieren der Kurvenfahreigenschaft in Abhängigkeit von der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenfahreigenschaft in einer solchen Weise modifiziert wird, daß bei niedriger Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Ausmaß an Untersteuerung schwach ist, wohingegen bei hoher Geschwindigkeit das Ausmaß an Untersteuerung stark ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Zuführen und Abführen des Fluids auch die Abhängigkeit einer Verteilung einer Vorder/Hinterrad-Laterallastverschiebegröße eingestellt wird.

6. System zur Steuerung aktiver Aufhängung eines Fahrzeugs, enthaltend für die jeweiligen Räder (W) vorgesehene Fluidaufhängungen (1 a, 1 b, 1 c, 1 d), eine Vorrichtung (2 a, 2 b, 2 c, 2 d) zum Zuführen und Abführen eines Fluids in und aus den jeweiligen Fluidaufhängungen zwecks Ausdehnung und Zusammenziehung der Aufhängungen unabhängig voneinander, und eine Steuereinrichtung (3) zum Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtungen zwecks Steuerung der Fahrzeughöhen bei den jeweiligen Rädern, gekennzeichnet durch:
eine Sensorvorrichtung (12) zum Erfassen der Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs und
eine auf die von der Sensorvorrichtung (12) erfaßte Lateralbeschleunigung ansprechende Recheneinrichtung (20) zum Berechnen einer Hubsteuergröße, die zum Einstellen der Zufuhr- und Abfuhrvorrichtung (2 a, 2 b, 2 c, 2 d) in einer solchen Weise verwendet wird, daß die Fahrzeughöhen und damit die Differenz zwischen Bodenberührungslasten auf die Innen- und Außenräder während des Kurvenfahrens in einer solchen Weise geändert werden, daß diese Differenz für ein Paar des Vorderrad- und Hinterradpaares größer und für das andere Paar kleiner ist, wodurch die Kurvenfahreigenschaften des Fahrzeugs geändert werden.

7. System nach Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch
einen Geschwindigkeitssensor (S) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und
eine auf die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Eigenschafteinstelleinrichtung (21) zum Modifizieren der Hubsteuergröße derart, daß bei niedriger Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Ausmaß an Untersteuerung schwach wird und bei hoher Geschwindigkeit stark wird.

8. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
einen Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und
eine auf die von der Sensorvorrichtung (12) erfaßte Lateralbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeughöhe ansprechende Lastverschiebegröße-Recheneinrichtung (34) zum Berechnen einer Laterallastverschiebegröße, wobei die Hubsteuergröße-Recheneinrichtung (20) auch auf ein Signal der Lastverschiebegröße-Recheneinrichtung (34) anspricht.