DE4115481C2 - System zur Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit - Google Patents
System zur Erhöhung des Fahrkomforts und der FahrsicherheitInfo
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Abstract
Es wird ein System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahrwerkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens vorgestellt, bei dem ein dreistufiger Betrieb vorgesehen ist. In einem Sicherheitsmodus wird dabei die Fahrsicherheit und in einem Komfortmodus der Fahrkomfort besonders berücksichtigt. Weiterhin wird in einem Standardmodus eine vorgegebene Fahrwerkeinstellung gewählt. Ausgegangen wird hierbei von den ermittelten Bewegungen zwischen den Rädern und dem Fahrzeugaufbau, den Einfederbewegungen. DOLLAR A Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ausgehend von den erfaßten Einfederbewegungen der aktuelle Wert P der Radlastschwankungen und die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus ermittelt. Durch Abfrage bestimmter Kriterien wird bestimmt, ob das in seinen Bewegungsabläufen steuerbare oder regelbare Fahrwerk hinsichtlich einer Minimierung der Radlastschwankungen (Sicherheitsmodus) oder hinsichtlich einer Minimierung der Aufbaubewegungen (Komfortmodus) verstellt wird oder eine vorgegebene, insbesondere weiche, Fahrwerkeinstellung gewählt wird (Standardmodus).
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach Gattung des Haupt
anspruchs.
Wesentlich für die Ausgestaltung des Fahrwerkes eines Kraftfahr
zeuges ist ein leistungsfähiges Federungs- und/oder Dämpfungssystem.
Hierbei ist zum einen der Fahrsicherheit Rechnung zu tragen und zum
anderen ist es erstrebenswert, den Insassen und einer stoßempfind
lichen Zuladung des Fahrzeuges einen möglichst hohen Reisekomfort zu
ermöglichen. Dies sind aus der Sicht des Federungs- und/oder
Dämpfungssystems sich widerstrebende Zielsetzungen. Ein hoher Reise
komfort ist durch eine möglichst weiche Fahrwerkeinstellung zu
erreichen, während hinsichtlich einer hohen Fahrsicherheit eine
möglichst harte Fahrwerkeinstellung erwünscht ist.
Um diesen Zielkonflikt zu lösen, geht man von den bisher noch über
wiegend benutzten passiven über zu regelbaren (aktiven) Fahrwerken.
Ein passives Fahrwerk wird, je nach prognostiziertem Gebrauch des
Fahrzeuges, beim Einbau entweder tendenziell hart ("sportlich") oder
tendenziell weich ("komfortabel") ausgelegt. Eine Einflußnahme auf
die Fahrwerkcharakteristik ist während des Fahrbetriebes bei diesen
Systemen nicht möglich.
Bei aktiven Fahrwerken hingegen kann die
Charakteristik des Federungs- und/oder Dämpfungssystems während des
Fahrbetriebes je nach Fahrzustand beeinflußt werden.
In der DE 38 27 737 A1 wird der oben genannte Zielkonflikt zwischen
Fahrsicherheit und Fahrkomfort dadurch gelöst, daß immer dann, wenn
die Fahrsicherheit es zuläßt, eine weiche Fahrwerkeinstellung für
hohen Fahrkomfort sorgt. Ist der Fahrzustand des Fahrzeuges jedoch
in einem kritischeren Bereich, so wird eine härtere Fahrwerkein
stellung gewählt.
Als Bewertungskriterium für die Fahrsicherheit
werden die Radlastschwankungen während des Fahrbetriebes herangezo
gen. Unter der Radlastschwankung versteht man die Abweichung der
Radlast (Normalkraft zwischen Reifen und Fahrbahn) von ihrem sta
tischen Wert. Die Radlastschwankung ist aber einer direkten Messung
nur sehr schwer zugänglich, da Meßwertaufnehmer zwischen dem Rad
bzw. dem Reifen und der Fahrbahn angebracht werden müßten.
Die
Messung des Federweges ist dagegen relativ einfach und kostengünstig
zu realisieren. Als Federweg bezeichnet man die Verschiebung des
Aufbaus relativ zum Rad. In der DE 38 27 737 A1 wird beispielsweise
der Federweg als Ersatzgröße für die Radlastschwankung gemessen. Aus
diesen Meßwerten werden der gleitende Effektivwert und der gleitende
Mittelwert für die Ersatzgröße sowie deren Differenz gebildet. Nach
dem diese Differenz mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen
worden ist, wird bei Überschreitung des Sollwertes ein elektrisches
Anzeige- und/oder Steuersignal zur Steuerung/Regelung des Fahrwerkes
abgegeben, infolgedessen das Fahrwerk auf eine härtere Charakteris
tik eingestellt wird.
Durch ein System, wie es in der DE-OS 38 27 737 beschrieben wird,
ist aber nur eine grobe und unvollständige Information darüber zu
erhalten, ob der momentane Fahrzustand des Fahrzeuges sicherheits
kritisch ist. Darüber hinaus ist eine optimale Minimierung der Rad
lastschwankungen durch dieses System nicht möglich.
In der älteren deutschen Patentanmeldung, veröffentlicht als DE 41 07 090 A1, wird ein System be
schrieben, durch das zwar eine optimale Minimierung der Radlast
schwankungen ermöglicht wird. Bei diesem System ist jedoch die Stei
gerung des Fahrkomforts in nicht sicherheitskritischen Fahrsitua
tionen nicht optimal gelöst.
Eine komfortable Fahrwerkeinstellung läßt sich zwar dadurch errei
chen, daß das verstellbare Fahrwerk eine möglichst weiche Einstel
lung einnimmt, d. h. daß beispielsweise die verstellbaren Dämpfer eine geringe
Dämpfung aufweisen. Eine weitaus effizientere Steuerung oder Rege
lung des Fahrwerkes im Hinblick auf die den Fahrkomfort bestimmenden
Bewegungen des Fahrzeugaufbaus ist aber durch eine sogenannte "Sky
hook-"Regelung zu erreichen wie sie in der DE 39 18 735 A1 und in
der DE 37 38 284 A1 beschrieben ist.
Bei der sogenannten Skyhook-Regelung werden die Aufbaubewegungen
verringert und damit eine Verbesserung des Fahrkomforts bewirkt,
während die Fahrsicherheit nicht unmittelbar erhöht wird. Dieses in
der Fahrwerkregelung allgemein bekannte Regelkonzept basiert auf
der modellhaften Vorstellung eines am Fahrzeugaufbau angreifenden
Dämpfersystems, das mit einem inertialen Fixpunkt (Skyhook = "Himmels
haken") verbunden ist. Da in der Praxis ein derartiges inertiales
Dämpfersystem nicht unmittelbar zu realisieren ist, wird ersatzweise
das Aufhängungssystem zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Radein
heiten entsprechend angesteuert.
Aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen (Crolla, D. A., Aboul Nour,
A. M. A., Proceedings of the Institution of Mechanical Engeneers,
International Conference of Advanced Suspension, 22-25 Oct. 1988,
London; bzw. Margolis, D. L., Semi-Active Heave and Pitch Control for
Ground Vehicles, Vehicle System Dynamics, 11 (1982), pp. 31-42) ist
beispielsweise im Falle eines Aufhängungssystems, das Dämpfer auf
weist, deren Dämpfungscharakteristik zweistufig (hart/weich) ver
stellbar ist, eine Schaltstrategie als "semiaktive, diskrete Sky
hookdämpfung" bekannt, wobei die Dämpfungscharakteristik abhängig
von den Aufbau- und Einfederbewegungen verstellt wird. Diese Schalt
strategie ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben:
Hierbei ist mit Va die Aufbaugeschwindigkeit in vertikaler Richtung
an den Angriffspunkten der Aufhängungssysteme abgekürzt. Übersteigt
diese Geschwindigkeit eine gewisse positive Schranke Vagr (Abstim
mungsparameter), findet also eine heftige Aufwärtsbewegung der
Karosserie statt, so wird der jeweilige Dämpfer in der Zugstufe auf
die harte und in der Druckstufe auf die weiche Charakteristik ge
schaltet. Umgekehrt wird er bei einer starken Abwärtsbewegung des
Aufbaus in der Zugstufe auf die weiche und in der Druckstufe auf die
harte Charakteristik geschaltet. Finden keine übermäßigen Aufbaube
wegungen statt (|Va| ≦ Vagr), so arbeitet der Dämpfer in seiner wei
chen Abstimmung, sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe.
Dämpfer, die in ihrer Dämpfungscharakeristik verstellbar sind, wer
den beispielsweise in der DE 33 04 815 A1 und in der DE 36 44 447 A1
beschrieben.
In der älteren deutschen Patentanmeldung, veröffentlicht als DE 40 39 629 A1 wird ein System be
schrieben, das ausgehend von den Einfederbewegungen sogenannte "ge
wichtete Eckgeschwindigkeiten" bestimmt und gemäß der oben beschrie
benen Skyhook-Strategie den Aufbaubewegungen entgegenwirkt. Hierbei
werden die gewichteten Eckgeschwindigkeiten derart ermittelt, daß
eine gezielte Beeinflussung der kollektiven Aufbaubewegungen, wie
Hub-, Nick- und Wankbewegungen, ermöglicht wird. Eine solche ge
zielte Beeinflussung der kollektiven Aufbaubewegungen ist beispiels
weise bei Lenk-, Brems- und Beschleunigungsmanöver des Fahrzeuges
vorteilhaft, da hierbei diese Bewegungen besonders angeregt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein leistungsfähiges
Gesamtkonzept für eine Fahrwerkregelung zu entwerfen, wobei die
Aspekte Fahrsicherheit, Fahrkomfort und einfache Auslegung besonders
berücksichtigt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen System ist ein dreistufiger Fahrwerkrege
lungs- oder -steuerungsbetrieb vorgesehen, wobei in einem Sicher
heitsmodus die Fahrsicherheit und in einem Komfortmodus der Fahrkom
fort besonders berücksichtigt wird. Weiterhin wird in einem Stan
dardmodus eine vorgegebene Fahrwerkeinstellung gewählt. Ausgegangen
wird hierbei von den ermittelten Bewegungen zwischen den Rädern und
dem Fahrzeugaufbau, den Einfederbewegungen.
Während ein zweistufiger Fahrwerkregelungs- oder -steuerungsbetrieb
den Vorteil aufweist, daß je nach Fahrzustand entweder der Fahr
sicherheit oder dem Fahrkomfort Rechnung getragen wird, wird durch
den dreistufigen Betrieb zusätzlich der Fahrzustand berücksichtigt,
bei dem weder hohe Anforderungen an die Fahrsicherheit noch an den
Fahrkomfort gestellt werden. Durch eine vorgegebene Fahrwerkeinstel
lung, insbesondere eine weiche, werden unnötige und verschleißför
dernde Umschaltungen des Fahrwerkes, beispielsweise bei Fahrten über
ebene Straßen mit gleichmäßiger Fahrgeschwindigkeit, vermieden ohne
die Fahrsicherheit oder den Fahrkomfort zu verschlechtern.
Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße System durch eine
einfache und kostengünstige Sensorik aus, da beispielsweise zur Er
höhung des Fahrkomforts keine Aufbaubewegungssensoren, wie Aufbaube
schleunigungssensoren, nötig sind.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß
der aktuelle Wert der Radlastschwankungen und die
Bewegungen des Fahrzeugaufbaus ausgehend von den erfaßten Ein
federbewegungen ermittelt. Durch Abfrage bestimmter
Kriterien wird bestimmt, ob das in seinen Bewegungsabläufen steuer
bare oder regelbare Fahrwerk hinsichtlich einer Minimierung der Rad
lastschwankungen (Sicherheitsmodus) oder hinsichtlich einer Minimie
rung der Aufbaubewegungen (Komfortmodus) verstellt wird oder eine
vorgegebene, insbesondere weiche, Fahrwerkeinstellung gewählt wird
(Standardmodus).
Zur Entscheidung, welcher der drei Fahrwerkregelungs- oder -steu
erungsbetriebsmodi zu wählen ist, werden die Beträge der aktuellen
Werte der Radlastschwankungen an einer Radeinheit mit jeweils
wenigstens einer ersten Schwelle Pgr verglichen. Da die Höhe des Betrages
der Radlastschwankungen ein Maß für die Fahrsicherheit ist, wird bei
Überschreiten der ersten Schwelle Pgr der Sicherheitsmodus gewählt.
Das dem erfindungsgemäße System zugrundeliegende Prinzip "Sicherheit
vor Komfort" kann dadurch feiner abgestuft
werden, indem man die Abstimmungsparameter, wie die Größe Pgr
abhängig macht von den momentanen Werten von
Fahrzustandsgrößen wie Fahrgeschwindigkeit, Längs- und Querbe
schleunigung und/oder Umgebungstemperatur. So wird man beispielsweise
bei Geradeausfahrt (Querbeschleunigung gleich Null), insbesondere
bei geringen Fahrzeugeschwindigkeiten, den Wert der ersten Schwelle Pgr
relativ groß wählen, dabei dieser Fahrsituation nur geringe Anfor
derungen an die Fahrsicherheit zu stellen sind.
Liegt kein sicherheitskritischer Fahrzustand vor, so werden die Auf
baubewegungen mit einer zweiten Schwelle Xagr' verglichen. Diese Ver
gleiche geschehen für jedes Aufhängungssystem separat. Die Aufbaube
wegungen sind dabei die aus den Einfederbewegungen ermittelten und
auf spezielle Weise gewichteten Bewegungen des Aufbaus an den
Stellen, an denen die Radaufhängungssysteme am Aufbau befestigt
sind. Da im allgemeinen die Aufhängungssysteme an den Ecken des
Fahrzeuges angreifen, stellen die oben beschriebenen Aufbaubewegun
gen gewichtete Eckbewegungen des Fahrzeugaufbaus dar.
Überschreitet nun eine dieser Eckbewegungen die zweite Schwelle Xagr', so
finden heftige Aufbaubewegungen statt, denen erfindungsgemäß durch
die Wahl des Komfortmodus an der betrachteten Ecke entgegengewirkt
wird. Unterschreitet eine Eckbewegung die zweite Schwelle Xagr', so lie
gen keine heftigen Aufbaubewegungen vor, weshalb an der betreffenden
Ecke die Standardeinstellung gewählt wird.
Die oben beschriebene Vorgehensweise wird demnach für jede Ecke bzw.
Aufhängungssystem separat durchgeführt.
Im Sicherheitsmodus werden die Verstellungen des Fahrwerkes derart
getätigt, daß ausgehend von den erfaßten Einfederbewegungen neben
dem aktuellen Wert der Radlastschwankung mögliche Änderungen der
Radlastschwankung als Funktion möglicher Änderungen der Fahrwerk
charakteristik vorausberechnet werden. Dies geschieht wiederum für
jedes Aufhängungssystem separat.
Durch Vergleiche des aktuellen Wertes der Radlastschwankung und
seiner möglichen Änderung untereinander bzw. mit Abstimmungspara
metern kann bestimmt werden, in welche Richtung (härter oder
weicher) die Fahrwerkverstellungen zur Minimierung der Radlast
schwankung zu tätigen sind. Weiterhin kann bestimmt werden, ob sich
eine solche Verstellung "lohnt", das heißt, ob die obige vorausbe
rechnetet Minimierung der Radlastschwankung hinreichend groß sein
wird.
Dies hat den Vorteil, daß nur die Verstellungen getätigt werden, die
eine Minimierung der Radlastschwankungen in hinreichendem Maße zur
Folge haben.
Im Komfortmodus werden, wiederum ausgehend von den erfaßten Ein
federbewegungen, die Aufbaubewegungen derart minimiert, daß die
kollektiven Aufbaubewegungen, wie Hub-, Nick- und Wankbewegungen,
getrennt voneinander einstellbar sind.
Eine solche gezielte Beeinflussung der kollektiven Aufbaubewegungen
ist beispielsweise bei Lenk-, Brems- und Beschleunigungsmanöver des
Fahrzeuges vorteilhaft, da hierbei diese Bewegungen besonders ange
regt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran
sprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge
stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
In der Fig. 1 ist ein Flußdiagramm und in der Fig. 2 sind die
wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Die
Fig. 3a zeigt ein Modell eines Aufhängungssystems, während in der
Fig. 3b ein räumliches Fahrzeugmodell zu sehen ist. In den Fig.
4, 5 und 6 sind die Funktionsweisen der wesentlichen Elemente des
erfindungsgemäßen Systems näher erläutert.
In diesem Ausführungsbeispiel soll beispielhaft das erfindungsgemäße
System zur Steuerung oder Regelung eines Fahrwerkes aufgezeigt
werden.
In diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Fahrzeug vier Radeinheiten
und zwei Achsen. Die zwischen den Rädern und dem Aufbau angebrachten
Aufhängungssysteme sind in ihrer Dämpfungscharakteristik zweistufig
(hart-weich) verstellbar.
Zur Erläuterung der verwendeten Größen soll zunächst auf die in der
Fig. 3 dargestellten Modelle eingegangen werden.
Fig. 3a zeigt ein Aufhängungssystem. Mit der Position 31 ist der
Fahrzeugaufbau mit der anteiligen Masse Maij bezeichnet. Die
Position 32 stellt das Rad mit der Radmasse Mri und die Position 35
eine Feder mit der Federkonstanten Cr dar. Die Fahrbahn ist mit
Position 33 bezeichnet. Ein Dämpfer 34 mit der Dämpfungskonstanten d
stellt mit einer parallel angeordneten Feder 30 (Federkonstante C)
das zu steuernde/regelnde Aufhängungssystem dar. Der Dämpfer 34 ist
in seiner Dämpfungscharakteristik verstellbar ausgelegt.
Die Positionen 31, 32, 33, 34 und 35 in der Fig. 3a zeigen ein
Zwei-Körper-Modell für ein Aufhängungssystem. Das Rad ist in Kontakt
mit der Fahrbahn 33. Hierbei ist die Rad- bzw. Reifensteifigkeit als
Feder 35 mit der Federkonstanten Cr modellhaft beschrieben. In
diesem Ausführungsbeispiel wird der Dämpfer 34 als verstellbar ange
nommen, während die Eigenschaften der Feder 6 durch einen konstanten
Wert C beschrieben wird. Darüber hinaus kann auch die Feder 30 ver
stellbar ausgelegt sein. Die Kombination der Feder 30 und des bezüg
lich seiner Dämpfungseigenschaft verstellbaren Dämpfers 34 steht
also hier für das zu steuernde/regelnde Aufhängungssystem. Mit Xa
bzw. Xr ist die Verschiebung des Fahrzeugaufbaus bzw. die Verschie
bung des Rades bezeichnet, und zwar die Verschiebung aus der Gleich
gewichtslage bei Stillstand des Fahrzeuges (im unbeladenen Zustand).
Mit Xe werden die Bodenunebenheiten beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird mit dem Index i die zugehörige
Achse bezeichnet, das heißt, daß mit dem Index i = h die zur hinteren
Achse gehörenden Eigenschaften und mit dem Index i = v die zur vordere
Achse gehörenden Eigenschaften beschreiben sind. Mit dem Index j
wird die Fahrzeugseite bezeichnet, das heißt j = r bedeutet die rechte
Fahrzeugseite und j = l die linke. Beispielsweise wird durch die
Doppelindizierung ij = hr eine Größe kenntlich gemacht, die zum
hinteren rechten Aufhängungssystem des Fahrzeuges gehört.
Die Fig. 3b zeigt ein einfaches, räumliches Modell eines längssymme
trischen, vierrädrigen und zweiachsigen Fahrzeuges. Position 30
stellt Federungs- und Dämpfungssysteme dar, die jeweils aus einer
Feder mit der Federkonstanten Ci und einem parallel angeordneten
Dämpfer mit der Dämpfungskonstanten di bestehen. Die Räder sind mit
Position 31 bezeichnet und werden modellhaft jeweils durch die
hintereinander angeordneten Körper mit den Massen Mri und die die
Radsteifigkeit repräsentierende Feder mit der Federkonstanten Cri
beschrieben. Die Fahrbahn ist mit Position 33 und die Karossierie
mit der Masse Ma mit Position 32 markiert. Der Schwerpunkt S des
Fahrzeugaufbaus befindet sich im Abstand a von der Vorderachse und
im Abstand c von der Hinterachse. b kennzeichnet den halben Abstand
der Angriffspunkte der Aufhängungssysteme an einer Achse, also im
allgemeinen die halbe Spurweite.
Im folgenden soll zunächst das Ausführungsbeispiel anhand des Fluß
diagramms der Fig. 1 verdeutlicht werden. Hierbei wird die Funk
tionsweise des Ausführungsbeispiels an einem einzelnen Aufhängungs
system demonstriert.
Wie in der Fig. 1a zu sehen, beginnt ein Regelzyklus mit dem Start
101. Nach der Erfassung der Einfederbewegungen, in diesem Beispiel
der Einfederweg Xarij, und gegebenfalls nach der Erfassung von Fahr
zustandsgrößen, wie die Quer- bzw. Längsbeschleunigung aq bzw. al des
Fahrzeuges im Schritt 102 werden im nächsten Schritt 103 verschie
dene Größen, wie die aktuelle Radlastschwankung P, die möglichen
Änderungen P' der aktuellen Radlastschwankung P, Aufbaubewegungen,
wie die gewichteten Eckgeschwindigkeiten Xagij' an den Angriffspunk
ten der Aufhängungssysteme am Aufbau, und Abstimmungsparameter Pgr,
Xagr' und k ermittelt.
Im Schritt 104 wird der aktuelle Wert |P| der Radlastschwankung (dem
Betrage nach) mit der 1. Schwelle Pgr verglichen. Überschreitet |P|
die Schwelle Pgr, so liegen größere Radlastschwankungen vor, das
heißt, daß eine fahrunsichere Situation vorliegt, da die Kraft
zwischen Rad und Fahrbahn stark schwankt. In diesem Fall wird der
Sicherheitsmodus mit dem Schritt 105 eingeleitet. Unterschreitet |P|
die Schwelle Pgr, so liegen keine größeren Radlastschwankungen und
damit keine fahrunsichere Situation vor. In diesem Fall wird durch
die Abfrage im Schritt 106 entschieden, ob der Kompfort- oder Stan
dardmodus gewählt wird.
Der Sicherheitsmodus beginnt mit der Abfrage im Schritt 105, bei der
das Produkt des aktuellen Wertes der Radlastschwankung P mit dessen
möglicher Veränderung P' (der "Empfindlichkeit" bzw. der Ableitung
der Größe P nach einem "charakteristischen" Parameter) bei Verstel
lung der Fahrwerkcharakteristik. Um die Abfrage im Schritt 105 an
schaulich darzustellen, soll im folgenden die Abfrage im Schritt 107
(Fig. 1b) mitberücksichtigt werden. Dabei sollen gleichzeitig die Ab
fragen der aktuell eingestellten Fahrwerkseinstellung an dem be
trachteten Aufhängungssystem im Schritt 108 mitbetrachtet werden.
Ist P < 0 (z. B. Fahrbahn hat eine Erhöhung), so ist, ausgehend von
einer aktuellen Einstellung "weich", eine Verstellung auf "hart" nur
dann sinnvoll, wenn die Empfindlichkeit P' negativ ist, das heißt,
wenn bei einer Erhöhung des charakteristischen Parameters, bei
spielsweise der Dämpfungskonstanten, (härtere Einstellung) die Rad
lastschwankung P erniedrigt wird. Ist P < 0 (z. B. Fahrbahn hat eine
Erniedrigung), so ist, wieder ausgehend von einer aktuellen Ein
stellung "weich", eine Verstellung nach "hart" nur dann sinnvoll,
wenn die Empfindlichkeit P' positiv ist, das heißt, wenn bei einer
Erhöhung des charakteristischen Parameters, beispielsweise der Dämp
fungskonstanten, (härtere Einstellung) die Radlastschwankung P er
höht wird. In beiden Fällen wird eine Erhöhung der Fahrsicherheit
(Minimalisierung des Betrages der Radlastschwankung) erreicht.
Die weiteren Fälle im Falle der aktuellen Einstellung "hart" sind
analog zu betrachten.
In den Schritten 105, 107 und 108 wird also die aktuell vorliegende
Radlastschwankung mit ihrer möglichen Änderung im Falle einer Ver
stellung des Fahrwerkes verglichen. Um die Möglichkeiten einer Ver
stellung zu ermitteln, muß die aktuelle Einstellung im Schritt 107
bzw. 108 abgefragt werden. Die weitere tatsächliche Verstellung wird
nun davon abhängig gemacht, ob eine mögliche Verstellung eine Ver
minderung der Radlastschwankung P am jeweiligen Rad zur Folge hat.
Im den Schritten 110 und 111 werden die möglichen Verstellungen,
soweit radlastminimierend wirken, daraufhin untersucht, ob das Aus
maß der erwarteten Radlastminimierung, der Betrag von P', eine
Schwelle k . |P| überschreitet. Das heißt anschaulich, ob sich eine
Verstellung "lohnt". Es ist sinnvoll, daß diese Schwelle k . |P|, das
Produkt von |P| mit einem Abstimmungsparameter k, vom aktuellen
Betrag der Radlastschwankung |P| abhängig zu machen.
Erst wenn sich eine radlastminimierende Verstellung "lohnt", wird
sie in den Schritten 113 bzw. 114 getätigt, während in den Schritten
112 bzw. 114 die aktuelle Einstellung unverändert beibehalten wird.
Liegt aufgrund der Abfrage im Schritt 104 keine fahrunsichere Situ
ation vor, so wird im Schritt 106 der Betrag der gewichteten Eckge
schwindigkeit Xagij' an den Angriffpunkten der Aufhängungssysteme am
Aufbau mit einer Schwelle Xagr' verglichen. Liegen starke Aufbaube
wegungen vor, Abfrageergebnis Y im Schritt 106, so wird mit dem
Schritt 109 der Komfortmodus gewählt. Liegen keine starken Aufbaube
wegungen vor, Abfrageergebnis N im Schritt 106, so wird mit dem
Schritt 115 als Standardmodus eine weiche Fahrwerkcharakteristik ge
wählt.
Im Komfortmodus wird im Schritt 109 an jedem Aufhängungssystem
separat die in der Beschreibungeinleitung erwähnte Skyhook-Regel
strategie verfolgt. Das heißt, daß eine Minimierung der Bewegungen
des Fahrzeugaufbaus derart erreicht wird, daß
- - eine Verstellung auf die "harte" Charakteristik dann getätigt wird, wenn die Richtungen der gewichteten Eckgeschwindigkeiten Xagij' und die Richtungen der zugehörigen relativen Einfederge schwindigkeiten Xarij' gleich sind und
- - eine Verstellung auf die "weiche" Charakteristik dann getätigt wird, wenn die Richtungen der gewichteten Eckgeschwindigkeiten Xagij' und die Richtungen der zugehörigen relativen Einfederge schwindigkeiten Xarij' entgegengesetzt sind.
Aus dem oben beschriebenen Flußdiagramm wird deutlich, daß nach dem
Prinzip "Sicherheit vor Komfort" verfahren wird. Weiterhin ist zu
sammenzufassen, daß die obigen Abfragen zur Verstellung der Fahr
werkcharakteristik lokal, das heißt an jedem Aufhängungssystem unab
hängig von den Verstellungen an den anderen Aufhängungssystemen, er
folgen. Eine Berücksichtigung von Aufbaubewegungen an den Angriffs
punkten der anderen Aufhängungssystemen wird, wie im Laufe der
weiteren Beschreibung ausgeführt wird, durch die Ermittlung der
gewichteten Eckgeschwindigkeiten Xagij' vorgenommen.
Diese grundsätzliche Hierarchie "Sicherheit vor Komfort" kann dadurch
feiner abgestuft werden, daß man die Abstimmungsparamter, wie die
Größen Pgr, Xagr' und k, abhängig macht von den momentanen Werten
von Fahrzustandsgrößen, wie Fahrgeschwindigkeit, Längs- und Querbe
schleunigung und/oder Umgebungstemperatur. So wird man beispiels
weise bei Geradeausfahrt (Querbeschleunigung gleich Null), insbeson
dere bei geringen Fahrzeugeschwindigkeiten, den Wert der Schwelle
Pgr relativ groß wählen, da bei dieser Fahrsituation nur geringe An
forderungen an die Fahrsicherheit zu stellen sind.
Die wesentlichen Elemente zur Durchführung der oben vorgestellten
Vorgehensweise sind in der Fig. 2 zu sehen und sollen im folgenden
anhand ihrer Funktionsweise näher erläutert werden. Hierbei wird
beispielhaft das vordere rechte Aufhängungssystem betrachtet.
Zur Beschreibung der Funktionsweise der 1. Mittel 201 und der
2. Mittel 202 soll im folgenden auf den physikalischen Hintergrund
des erfindungsgemäßen Systems eingegangen werden. Als Radlastschwan
kung Pij bezeichnet man die Abweichung der Radlast (Normalkraft
zwischen Reifen und Fahrbahn) von ihrem statischen Wert. Während die
Radlast und etwa auch der Reifeneinfederweg, der unmittelbar mit der
Radlastschwankung zusammenhängt, einer Messung nur sehr schwer zu
gänglich ist, kann beispielsweise der Einfederweg (Xa - Xr)ij (siehe
Fig. 3) mit relativ einfach und somit preiswert zu realisierenden
Meßwertaufnehmern detektiert werden. Bei Fahrzeugen mit einer
Niveauregulierung kann gegebenenfalls ein schon vorhandener Meßwert
aufnehmer zur Federwegbestimmung benutzt werden. Anhand des oben an
gesprochenen Zwei-Körper-Modells kann man ableiten, daß die gesuchte
Größe Pij mit der Einfederbewegung in folgendem Zusammenhang steht:
Pij = -[(1 + Mr/Ma) . C + (1 + Mr/Ma) . d . s + Mr . s2] . Xarij, (1)
wobei s die Laplace-Variable und die weiteren Größen der Fig. 3
bzw. deren Beschreibung zu entnehmen ist. Mit Xarij ist der soge
nannte "entmittelte" Federweg bezeichnet, der aus der Meßgröße
(Xa - Xr)ij, dem Federweg, durch Subtraktion ihres laufenden Mittel
wertes
entsteht. Hierbei ist Tm ein Abstimmungsparameter und t der aktuelle
Zeitpunkt. Durch diese "Entmittelung" des Federweges (Xa - Xr)ij wird
sowohl der Einfluß einer Beladung des Fahrzeuges, das heißt eine
Änderung des statischen Federweges, als auch der Einfluß unsymme
trischer (bezüglich Druck- und Zugbereich) Feder- und/oder Dämpfer
kennlinien (Änderung des mittleren dynamischen Federweges) auf die
Berechnung der Radlastschwankung eliminiert.
Durch die 1. Mitteln 201 werden also je Radeinheit bzw. Fede
rungs- und/oder Dämpfungssystem die Einfederbewegungen erfaßt. Dies
kann durch entsprechende Sensoren, die beispielsweise den relativen
Einfederweg und/oder die Einfedergeschwindigkeit und/oder damit zu
sammenhängende Größen wie beispielsweise Druckdifferenzen in den
Dämpfungssystemen detektieren. In diesem Ausführungsbeispiel werden
für jedes Aufhängungssystem durch die 1. Mittel 201 die Federwege
(Xa - Xr)ij erfaßt. Weiterhin werden in den 1. Mittel 201 aus den er
faßten Federwegen (Xa - Xr)ij gemäß der obigen Gleichung (3) die "ent
mittelten" Federwege ermittelt. Die 1. Signale Xarij, die ausgangs
seitig der 1. Mittel 201 anliegen, repräsentieren die "entmittelten"
Einfederwege.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung
besteht in einer ergänzenden Verarbeitung des Federwegsignals. Da
die Übertragungsfunktion gemäß Gleichung (1) zwischen den Größen Pij
und Xarij differenzierendes Verhalten zeigt, muß sichergestellt
werden, daß hochfrequente Störungen, beispielsweise größer als
20 Hz, im Meßwert des Federwegsignals nicht verstärkt werden. Dies
kann beispielsweise durch Filter vom Typ eines Tiefpassfilters oder
bei digitaler Verarbeitung in Rechnereinheiten durch einen
zusätzlichen Algorithmus erreicht werden.
Pro Aufhängungssystem wird nun jeweils eines der 1. Signale den
2. Mitteln 202 zugeführt. Da in diesem Ausführungsbeispiel das System
für das vordere rechte Aufhängungssystem beschrieben wird, wird den
2. Mitteln 202 das 1. Signal Xarvr zugeführt.
Die 2. Mittel 202 sind derart ausgebildet, daß sie, ausgehend von den
eingangsseitig anliegenden 1. Signal Xarvr, den aktuellen Wert Pvr
der Radlastschwankung gemäß der Gleichung (1) bilden. Die 2. Mittel
202 sind also durch die Übertragungseigenschaft
-[(1 + Mr/Ma) . C + (1 + Mr/Ma) . d . s + Mr . s2]
gekennzeichnet. Die Werte der Modellparameter (Ma, Mr, C, Cr und d)
sind entweder bekannt oder können für ein bestimmtes Fahrzeug, des
sen Fahrwerk zu steuern/regeln ist, beispielsweise durch Parameter
identifikationsverfahren ermittelt werden.
Die 2. Mittel 202 wie auch die weiteren Mittel des erfindungsgemäßen
Systems, die durch ihre Übertragungseigenschaften charakterisiert
sind, können elektronisch digital, z. B. durch Verarbeitung einer
die Übertragungseigenschaften repräsentierenden Differenzengleichung
in Rechnereinheiten, oder elektronisch analog, z. B. durch Nachbil
dung einer die Übertragungseigenschaften repräsentierenden Differen
tialgleichung mit elektronischen Bauelementen realisiert sein. Dar
über hinaus ist eine rechnergesteuerte Auslegung möglich.
Das ausgangsseitig der 2. Mittel 202 anliegende Signal Pvr repräsen
tiert also den aktuellen Wert der Radlastschwankung am betrachteten
vorderen rechten Rad bzw. Aufhängungssystem.
Das Signal Pvr wird betragsmäßig in den 4. Mitteln 204 mit einer
1. Schwelle Pgr verglichen. Ist |Pvr| größer als die 1. Schwelle Pgr,
so werden die 6. Mittel 206 angesteuert, ist er kleiner, so werden
die 5. Mittel 205 angesteuert. Die 6. Mittel 206 repräsentieren den
Sicherheitsmodus, der gemäß der Abfrage in den 4. Mitteln 204 immer
dann angesteuert wird, wenn größere Radlastschwankungen (|Pvr| < Pgr)
vorliegen. Abhängig von den Ergebnissen, die in den 6. Mitteln 206
erlangt werden, finden Verstellungen des Fahrwerkes 209 statt. Die
6. Mittel 206 sowie die 12. Mittel 212 werden anhand der Fig. 6
weiter unten beschrieben.
In den 3. Mitteln 203 werden die 1. Signale Xarij derart bearbeitet,
daß ausgangsseitig dieser Mittel 2. Signale Xagij' anliegen, die ge
wichtete Eckgeschwindigkeiten repräsentieren. Auf die Funktionsweise
und die Beschreibung der gewichteten Eckgeschwindigkeiten soll an
hand der Fig. 4 und 5 weiter unten näher eingegangen werden.
In den 5. Mitteln 205 wird für das jeweils betrachtete Aufhängungs
system das 2. Signal Xagvr' betragsmäßig mit einer 2. Schwelle Xagr'
verglichen. Ist |Xagvr'| größer als die 2. Schwelle Xagr', so werden
die 7. Mittel 207 angesteuert, ist er kleiner, so werden die 8. Mittel
208 angesteuert. Die 7. Mittel 207 repräsentieren den Komfortmodus,
der gemäß der Abfrage in den 5. Mitteln 205 immer dann angesteuert
wird, wenn größere Aufbaubewegungen an einer Fahrzeugecke vorliegen.
Abhängig von den Ergebnissen, die in den 7. Mitteln 207 erlangt
werden, finden Verstellungen des Fahrwerkes 209 statt. Die 7. Mittel
207 sowie die 10. und 11. Mittel 210 und 211 werden anhand der Fig.
4 und 5 weiter unten beschrieben werden.
Liegen keine größeren gewichteten Eckgeschwindigkeiten vor
(|Xagvr'| < Xagr'), so wird durch die 8. Mittel 208 im Standardmodus
eine Ansteuerung des Fahrwerkes 209 derart getätigt, daß eine vor
gegebene, insbesonders weiche, Fahrwerkcharakteristik eingestellt
wird.
Bevor die Funktionsweise der Mittel 206 anhand der Fig. 6a und 6b
erläutert wird, soll auf den physikalische Hintergrund der Wirkungs
weise des Sicherheitsmodus eingegangen werden.
Durch das im Rahmen der Fig. 3a beschriebene Zwei-Körper-Modell
kommt man zu der Beziehung
Pij' = ∂Pij/∂d = -[(Ma . Cr . s3)/D(s)] . Xarij, (4)
zwischen der Empfindlichkeit Pij' (bezüglich der Dämpfungskonstan
ten d) und dem "entmittelten" Einfederweg Xarij mit der Abkürzung
D(s) = C . Cr + Cr . d . s + (C . Mr + (C + Cr) . Ma) . s2 + (Ma + Mr) . d . s3 + Ma . Mr . s4 (5).
Dieser Wert Pij' ist ein Maß für die Empfindlichkeit der Radlast
schwankung Pij, wenn die Dämpfungskonstante d des zu steuernden/re
gelnden Dämpfungssystems modifiziert wird. Insbesondere gibt das
Vorzeichen von Pij' eine Information, ob die Radlastschwankung Pij
bei einer Änderung der Dämpfungskonstanten d des zu steuernden/re
gelnden Dämpfungssystems vergrößert oder verkleinert wird. Da die
Optimierung der Fahrsicherheit mit der Minimalisierung der Größe Pij
einhergeht, ist die Aussage (4) über die Empfindlichkeit Pij' der
Größe Pij ein wichtiges Entscheidungskriterium bezüglich einer
Steuerung/Regelung eines Dämpfungssystems. Im allgemeinen Fall ist
die Empfindlichkeit Pij' definiert als die Ableitung der Radlast
schwankung Pij nach einem "charakteristischen" Fahrwerkparameter.
Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Parameter
werte unterschiedliche Fahrwerkabstimmungen beschreiben. Bei einem
zu steuernden/regelnden Federungssystem könnte dieser Parameter bei
spielsweise die physikalische Bedeutung einer Federsteifigkeit be
sitzen. In diesem Falle ist die Empfindlichkeit Pij' (bezüglich der
Federsteifigkeit C)
Pij' = ∂Pij/∂C = -[(Ma . Cr . s2)/D(s)] . Xarij (5),
wobei D(s) auch hier durch die Gleichung (5) gegeben ist. Die Werte
der Modellparameter Ma, Mr, C, Cr und d (s. Fig. 3) sind entweder be
kannt oder können für ein bestimmtes Fahrzeug, dessen Fahrwerk zu
steuern/regeln ist, beispielsweise durch Parameteridentifikations
verfahren ermittelt werden.
Wird anstelle des Federwegs (Xa - Xr)ij die Relativgeschwindigkeit
(Xa' - Xr')ij, beziehungsweise die Relativbeschleunigung
(Xa" - Xr")ij erfaßt, so sind in den Formeln (1), (4) und (5) auf
der rechten Seite des Gleichheitszeichens die Ausdrücke in den ecki
gen Klammern durch die Laplace-Variable s (im Falle der Erfassung
der Relativgeschwindigkeit (Xa' - Xr')ij) und s2 (im Falle der Er
fassung der Relativbeschleunigung (Xa" - Xr")ij) zu dividieren. Die
"Entmittelung" der Meßgrößen (Xa' - Xr')ij beziehungsweise
(Xa" - Xr")ij kann dann analog zur Gleichung (3) geschehen, wobei
Xarij zu Xarij' beziehungsweise Xarij" und die Meßgröße (Xa - Xr)ij
zu (Xa' - Xr')ij beziehungsweise (Xa" - Xr")ij wird.
Aus der Kenntnis der Empfindlichkeit Pvr' ergibt es sich, daß es
besonders vorteilhaft ist, eine Umschaltung der Feder- und/oder
Dämpfungscharakteristik, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, unter
folgenden Gesichtspunkten zu tätigen:
Während einer sicherheitskritischen Fahrsituation, das heißt, daß
die Bedingung
|Pvr| < Pgr (6)
(Abfrage in den 4. Mitteln 204) erfüllt ist, empfiehlt sich eine
Modifikation der Fahrwerksabstimmung insbesondere dann, wenn weiter
hin die Bedingung
|P'| < k . |P| (7)
erfüllt ist. Darüber hinaus ist eine Modifikation der Fahrwerkscha
rakteristik in Richtung "hart" dann zweckmäßig, wenn zusätzlich die
Bedingung
P . P' < 0 (8a)
erfüllt ist. Gilt dagegen
P . P' < 0, (8b)
so ist eine Modifikation in Richtung "weich" sinnvoll. Hierbei sind
die Größen Pgr und k als Fahrwerkabstimmungsparameter zu betrachten.
Die Fahrwerkabstimmungsparameter können entweder für das zu steuern
de/regelnde Fahrwerk konstante Werte einnehmen oder sind abhängig
von den Fahrzustand beeinflussenden Größen wie beispielsweise die
Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquer
beschleunigung Al bzw. Aq und/oder die Umgebungstemperatur T.
Die Bedeutung der oben aufgeführten drei Ungleichungen (6), (7) und
(8a, b) kann anschaulich beschrieben werden. Sind die angegebenen Be
dingungen erfüllt, so hat dies folgende Bedeutung:
Verstellen der Feder- und/oder Dämpfungscharakteristik, wenn die
Radlastschwankung eine gewisse Größe Pgr übersteigt. Das heißt,
daß sich das Fahrzeug in einer kritischen Fahrsituation befindet.
Verstellen der Feder- und/oder Dämpfungscharakteristik nur dann,
wenn diese Veränderung eine Verringerung der momentanen Radlast
schwankung P bewirkt. Ist beispielsweise P positiv (und nach Be
dingung (6) größer als Pgr) und ist etwa die momentan eingestel
lte Charakteristik "weich", so wird sie nur dann in Richtung
"hart" verstellt, wenn die Empfindlichkeit P negativ ist, das
heißt, daß bei einer Vergrößerung des charakteristischen Para
meters, beispielsweise der Dämpfungskonstanten (härtere Abstim
mung) die Radlastschwankung P verkleinert wird. Falls zu dem be
trachteten Zeitpunkt (momentan eingestellte Charakteristik
"weich") die Empfindlichkeit P' positiv ist, so hätte eine Ver
änderung der Abstimmung in Richtung "hart" ein Anwachsen der Rad
lastschwankung P zur Folge.
Verstellen der Feder- und/oder Dämpfungscharakteristik nur dann,
wenn sich dies im Hinblick auf eine Verbesserung der Fahrsicher
heit "lohnt". Das heißt, daß die durch die Modifikation erreichte
Änderung der Radlastschwankung bezüglich der momentanen Radlast
schwankung einen durch den Wert k bestimmbaren Wert erreichen muß.
Anhand der Fig. 6 und 7 soll die Funktionsweise des Sicherheits
modus (6. Mittel 206 in der Fig. 2) näher erläutert werden. Hierbei
ist in der Fig. 6 der Fall dargestellt, in dem als momentan vor
liegende Fahrwerkeinstellung die Einstellung "weich" gewählt ist.
Die Fig. 7 zeigt den Fall, in dem als momentan vorliegende Fahr
werkeinstellung die Einstellung "hart" gewählt ist. Im folgenden
werden die Fig. 6 und 7 gemeinsam beschrieben.
Während die Bedingung (6) in den 4. Mitteln 204 abgefragt wird, wird
im Schritt 601 (Fig. 6a) bzw. Schritt 701 (Fig. 7a) gemäß den
Gleichungen (4) oder (5) die Empfindlichkeit Pvr' ermittelt, das
heißt, daß im Schritt 601 bzw. 701 die möglichen Änderungen der Rad
lastschwankung am vorderen rechten Rad als Funktion möglicher Ände
rungen der Fahrwerkcharakteristik bestimmt werden. Im folgenden
Schritt 602 bzw. 702 wird die in den 2. Mitteln 202 ermittelte Größen
Pvr zugeführt. Darüber hinaus wird in diesem Schritt der positiven
Abstimmungsparameter k eingelesen. Dieser Wert k, wie auch die 1.
und 2. Schwelle Pgr und Xagr' können entweder für das zu steuern
de/regelnde Fahrwerk konstante Werte einnehmen oder sind abhängig
von den Fahrzustand beeinflussenden Größen wie beispielsweise die
Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquer
beschleunigung al bzw. aq und/oder die Umgebungstemperatur T. In
diesem Beispiels wird der Abstimmungsparameter k von den 12. Mitteln
212 zugeführt. Weiterhin werden im Schritt 602 bzw. 702 die Para
meter Z1, Z2, Tr, N1 und N2 von den 12. Mitteln 212 eingelesen.
In den Schritten 603 und 604 bzw. 703 und 704 werden die Größen
(Pvr . Pvr') und k . |Pvr| gebildet. Die Abfragen gemäß den obigen
Gleichungen (7) und (8a, b) werden durch die Schritte 605 und 606
bzw. 705 und 706 getätigt.
Sind, ausgehend von einer weichen Fahrwerkeinstellung (Fig. 6), die
Bedingungen (7) und (8a) (Schritte 605 und 606) erfüllt, so wird im
Zweig A der Fig. 6 nach noch zu beschreibenden Schritten eine Um
schaltung auf "Hart" im Schritt 614 getätigt. Ist wenigstens eine
der Bedingungen (7) oder (8a) nicht erfüllt, so wird wird im Zweig B
der Fig. 6 nach noch zu beschreibenden Schritten eine Umschaltung
auf "Weich" im Schritt 615 getätigt bzw. eine weiche Einstellung
beibehalten.
Sind, ausgehend von einer harten Fahrwerkeinstellung (Fig. 7), die
Bedingungen (7) und (8b) (Schritte 705 und 706) erfüllt, so wird im
Zweig A der Fig. 7 nach noch zu beschreibenden Schritten eine Um
schaltung auf "Weich" im Schritt 714 getätigt. Ist wenigstens eine
der Bedingungen (7) oder (8a) nicht erfüllt, so wird wird im Zweig B
der Fig. 7 nach noch zu beschreibenden Schritten eine Umschaltung
auf "Hart" im Schritt 715 getätigt bzw. eine harte Einstellung
beibehalten.
Je nach Abfrageergebnis der Schritte 605 und 606 bzw. 705 und 706
werden die Schritte 607 oder 608 (Fig. 6b) bzw. 707 oder 708 (Fig. 7b)
angesteuert.
Besitzen also die Ausgangssignale der Schritte 605 und 606 bzw. 705
und 706 gleichzeitig den Wert Y, so wird ein Signal im Schritt 607
bzw. 707 ein Zählsignal Z1 bereitgestellt, das im Schritt 609 bzw.
709 gezählt wird. Liegt an wenigstens einem der Schritte 605 und 606
bzw. 705 und 706 als Ausgangssignal der Wert N an, so wird im
Schritt 608 bzw. 708 ein Zählsignal Z2 bereitgestellt, das im
Schritt 610 bzw. 710 gezählt wird.
Die in den Schritten 609 und 610 bzw. 709 und 710 vorliegenden
Zählerstände Z1ges und Z2ges werden in den Schritten 612 und 613
bzw. 712 und 713 mit Sollwerten N1 und N2 verglichen. Insbesondere
werden die Zählerstände Z1ges und Z2ges mit der Summe Z1ges + Z2ges
als Sollwert verglichen, die im Schritt 611 bzw. 711 gebildet wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Zählerstände Z1ges und Z2ges mit
einander als Sollwerte zu vergleichen. Darüber hinaus können die
Zählerstände mit Sollgrößen verglichen werden, die in Abhängigkeit
von den Fahrzustand beeinflussenden Größen wie beispielsweise die
Fahrgeschwindigkeit V, Fahrzeuglängs- und -querbeschleunigung al, aq
und/oder die Umgebungstemperatur T ermittelt werden. Die Zurückset
zung der Zählerstände geschieht durch die Eingabe von Reset-Sig
nalen, die zum Beispiel nach jedem Umschaltvorgang der Dämp
fungs- und/oder Federungscharakteristik und/oder in gewissen Zeit
abständen Tr und/oder abhängig von den Zählerständen und/oder von
den Fahrzustand beeinflussenden Größen in den Schritten 609 und 610
bzw. 709 und 710 getätigt werden. Überschreiten die Zählerstände
Z1ges bzw. Z2ges die ermittelten und/oder vorgegebenen Sollwerte N1
und N2, so liegen ausgangsseitig der Schritte 612 und 613 bzw. 712
und 713 die Signale Y an, unterschreiten die Zählerstände Z1ges bzw.
Z2ges die ermittelten und/oder vorgegebenen Sollwerte, so liegen
ausgangsseitig der Schritte 612 und 613 bzw. 712 und 713 die Signale
N an.
Eine relativ einfach zu realisierende Möglichkeit der Schritte 612
und 613 bzw. 712 und 713 ist der Vergleich der Zählerstände Z1ges
und Z2ges mit Anzahlsollwerten N1 und N2 pro Summe Z1ges + Z2ges.
Hierdurch wird vermieden, daß bei Fahrsituationen, bei denen die
Radlastschwankung nur kurzzeitig erhöht wird ohne die Fahrsicherheit
zu gefährden (z. B. Überfahren eines Kanaldeckels), eine Umschaltung
auf eine härtere Dämpfungs- und/oder Federungscharakteristik er
folgt. So wird durch die Vermeidung von unnötigen Verstellungen zum
einen der Fahrkomfort erhöht ohne die Fahrsicherheit zu beeinträch
tigen und zum anderen die Lebensdauer des regelbaren Fede
rungs- und/oder Dämpfungssystems verlängert, da hier zwangsläufig
mechanische, und somit verschleißanfällige Stellglieder Anwendung
finden.
Überschreitet der Zählerstand Z1ges den Sollwert N1, so wird das
Fahrwerk 209 im Schritt 614 derart angesteuert, daß eine harte Fahr
werkcharakteristik eingestellt und anschließend ein neuer Berech
nungszyklus begonnen wird. Überschreitet der Zählerstand Z2ges den
Sollwert N2, so wird dem Fahrwerk 209 im Schritt 615 derart ange
steuert, daß eine weiche Fahrwerkcharakteristik eingestellt und an
schließend ein neuer Berechnungszyklus begonnen wird. Unterschreiten
die Zählerstände Z1ges und Z2ges die Sollwerte N1 und N2, so wird
der in der Fig. 6 dargestellte Berchnungszyklus erneut durchlaufen,
was mit dem Schritt 616 angedeutet ist.
Überschreitet der Zählerstand Z1ges den Sollwert N1, so wird das
Fahrwerk 209 im Schritt 714 derart angesteuert, daß eine weiche
Fahrwerkcharakteristik eingestellt und anschließend ein neuer Be
rechnungszyklus begonnen wird. Überschreitet der Zählerstand Z2ges
den Sollwert N2, so wird dem Fahrwerk 209 im Schritt 715 derart an
gesteuert, daß eine harte Fahrwerkcharakteristik eingestellt und an
schließend ein neuer Berchnungszyklus begonnen wird. Unterschreiten
die Zählerstände Z1ges und Z2ges die Sollwerte N1 und N2, so wird
der in der Fig. 7 dargestellte Berchnungszyklus erneut durchlaufen,
was mit dem Schritt 716 angedeutet ist.
Der nächste Berechnungszyklus (Schritt 616 bzw. 716) kann sich ent
weder unmittelbar an den vorhergehenden abschließen oder in Abhän
gigkeit von der Zeit und/oder von den Fahrzustand beeinflussenden
Größen wie beispielsweise Fahrgeschwindigkeit V, Fahrzeuglängs- al
und/oder Fahrzeugquerbeschleunigung aq und/oder Umgebungstemperatur
T geschehen. Auf diese Weise werden Intervalle gebildet, an deren
Anfang jeweils der erfindungsgemäße Steuerungs/Regelungszyklus
durchlaufen wird. Dies kann beispielsweise so gestaltet sein, daß
bei langsamer Fahrgeschwindigkeit (z. B. beim Einparkvorgang) der
Zyklus in größeren Abständen durchlaufen wird als bei hohen Ge
schwindigkeiten.
Darüber hinaus besteht eine weitere, besonders einfach zu realisie
rende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems darin, die
Schritte 607 bis 613 (einschließlich) bzw. 707 bis 713 (einschließ
lich) umgangen werden (gestrichelte Linien in den Fig. 6b und
7b). In diesem Fall wird, wenn mindestens eine der oben aufgeführten
Aussagegleichungen nicht erfüllt ist (Signal N am Eingang von
Schritt 608 bzw. 708), ein Schaltsignal zur weichen Charakteristik
im Schritt 615 bzw. zur harten Charakteristik im Schritt 715 getä
tigt. Eine Umschaltung zu der härteren (Fig. 6) bzw. weicheren
(Fig. 7) Dämpfungs- und/oder Federungscharakteristik erfolgt, wenn
jede der oben aufgeführten Aussagegleichungen erfüllt ist (Signal Y
am Eingang von Schritt 607 bzw. 707), durch Zuführung eines Schalt
signals im Schritt 614 bzw. 714. Diese Ausgestaltung zeichnet sich
durch minimalen Aufwand aus, da die Schritte 607 bis 613 (ein
schließlich) bzw. 707 bis 713 (einschließlich) überflüssig sind.
Die Funktionsweise der 3. Mittel 203 soll im folgenden anhand der
Fig. 4 beschrieben werden.
Die 1. Signale Xarij werden 41. Mitteln 41 zugeführt, wo diese mitein
ander verknüpft werden. Diese Verknüpfung geschieht in den Filter
einheiten 411, 412 und 413. Die gesamten 41. Mittel 41 lassen sich
durch ihr Übertragungsverhalten charakterisieren. Das Übertragungs
verhalten ist in Matrixschreibweise wie folgt darzustellen:
wobei
Sv(s) = -(Cv + dv . s)/(Mk . s) und Sh(s) = -(Ch + dh . s)/(Mk . s) und 1/r = (b . Mk)/Iw und 1/p = (a . Mk)/In und 1/q = (c . Mk)/In und
s - die Laplace-Variable,
a - der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt der Karosserie,
c - der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt des Karosserie,
b - der halben Abstand der Angriffspunkte der Aufhängungssysteme an einer Achse, also im allgemeinen die halbe Spurweite,
Mk - die Masse der Karosserie,
Iw - das Massenträgheitsmoment bezüglich der Wankachse,
In - das Massenträgheitsmoment bezüglich der Nickachse,
dv - die Dämpfungskonstante der Dämpfer an der Vorderachse,
dh - die Dämpfungskonstante der Dämpfer an der Hinterachse,
Cv - die Steifigkeit der Federn an der Vorderachse und
Ch - die Steifigkeit der Federn an der Hinterachse sind.
Sv(s) = -(Cv + dv . s)/(Mk . s) und Sh(s) = -(Ch + dh . s)/(Mk . s) und 1/r = (b . Mk)/Iw und 1/p = (a . Mk)/In und 1/q = (c . Mk)/In und
s - die Laplace-Variable,
a - der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt der Karosserie,
c - der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt des Karosserie,
b - der halben Abstand der Angriffspunkte der Aufhängungssysteme an einer Achse, also im allgemeinen die halbe Spurweite,
Mk - die Masse der Karosserie,
Iw - das Massenträgheitsmoment bezüglich der Wankachse,
In - das Massenträgheitsmoment bezüglich der Nickachse,
dv - die Dämpfungskonstante der Dämpfer an der Vorderachse,
dh - die Dämpfungskonstante der Dämpfer an der Hinterachse,
Cv - die Steifigkeit der Federn an der Vorderachse und
Ch - die Steifigkeit der Federn an der Hinterachse sind.
In den 41. Mitteln 41 werden also die 1. Signale Xarij der Einfeder
wege wie folgt beschrieben linear kombiniert.
Die Verknüpfungen untereinander ergeben sich mathematisch formal
durch Matrixmultiplikation des vierkomponentigen Vektors (Xarvl,
Xarvr, Xarhl, Xarhr) mit der das Übertragungsverhalten charakteri
sierenden Matrix (7). Die einzelnen Filtereinheiten 411, 412 und 413
können beispielsweise gemäß der Vektor-Matrixmultiplikationsvor
schrift als Additionseinheiten wie folgt ausgelegt sein.
Filtereinheit (FE) 411: Xarvl . Sv + Xarvr . Sv + Xarhl . Sh + Xarhr . Sh
FE 412: Xarvl . Sv/r - Xarvr . Sv/r + Xarhl . Sh/r - Xarhr . Sh/r
FE 413: -Xarvl . Sv/p - Xarvr . Sv/p + Xarhl . Sh/q + Xarhr . Sh/q
Die hieraus hervorgehenden Verknüpfungsergebnisse entsprechen
kollektiven Aufbaubewegungen wie der Hub-, Wank- und Nickgeschwin
digkeiten zb', alphab' und betab' des Fahrzeugaufbaus infolge An
regungen durch Bodenunebenheiten. Hierbei sind mit alphab bzw. betab
die Verdrehungen des Fahrzeugaufbaus um seine Wank- bzw. Nickachse
und mit zb der Hub des Aufbaus bezeichnet. alphab', betab' und zb'
sind die jeweiligen ersten zeitlichen Ableitungen der Größen alphab,
betab und zb.
Die Verknüpfungsergebnisse alphab' und betab' am Ausgang der
41. Mittel 41 geben die wirklich vorliegenden Wank- und Nickgeschwin
digkeiten alpha' und beta' nur für den Fall wieder, in dem das Fahr
zeug unbeschleunigt geradeausfährt, während die ermittelte Hubge
schwindigkeit zb' unabhängig von dem Beschleunigungszustand des
Fahrzeuges ist, das heißt zb' = z', wobei z' die wirklich vorliegende
Hubgeschwindigkeit ist. Finden Brems-, Beschleunigungs- und/oder
Lenkmanöver statt, so sind die Wank- und Nickgeschwindigkeiten
alphab' und betab' um die Terme
alphaq' = (Ew(s) . aq)/(Iw . s) und betal' = (En(s) . al)/(In . s) (8)
durch die additiven Verknüpfungen 424 und 427 in den 42. Mitteln 42
derart zu ergänzen, daß
alpha' = alphab' + alphaq' und beta' = betab' + betal' (zb' = z') (9)
ist. Dabei sind aq und al die Quer- und Längsbeschleunigung der
Fahrzeuges, die in den 10. und 11. Mitteln 210 und 211 erfaßt werden.
Ew und En sind Übertragungsfunktionen, wobei s die Laplace-Variable
darstellt.
Die Größen Ew und En können auf der Grundlage von Reifenmodellen
ermittelt werden. In einer einfachen Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Systems besitzen die Größen Ew und En die Form
Ew = h . Mk und En = -h . Mk, (10),
wobei Mk die Masse der Fahrzeugkarosserie und h die Schwerpunktshöhe
des Fahrzeuges darstellt.
Während die Signale der Quer- und/oder Längsbeschleunigung aq
und/oder al am Eingang der Filtereinheiten 425 und 426 anstehen,
liegen die Signale alphaq' und betal' ausgangsseitig der Filterein
heiten 425 und 426 an, deren Übertragungsverhalten gemäß den
Gleichungen (8) mit
Ew(s)/(Iw . s) für die Filtereinheit 425 und
En(s)/(In . s) für die Filtereinheit 426
beschrieben werden kann.
Die Signale, die die Querbeschleunigung aq und die Längsbeschleuni
gung al des Fahrzeuges repräsentieren, werden in den 10. und
11. Mitteln 210 und 211 erfaßt. Dies kann beispielsweise durch geeig
nete Beschleunigungssensoren geschehen.
Vorteilhaft ist es jedoch, die Signale der Querbeschleunigung aq des
Fahrzeuges aus den Signalen eines Lenkwinkelsensors zu benutzen,
besonders dann, wenn diese Signale beispielsweise auch zu einer
Servolenkungssteuerung oder -regelung verwendet werden.
Desweiteren ist es vorteilhaft, die Signale der Längsbeschleunigung
al des Fahrzeuges aus den Signalen von Raddrehzahlsensoren zu er
mitteln, die beispielsweise auch in einem Anti-Blockier-System ver
wendet werden.
Die auf diese Art und Weise ergänzten Hub-, Nick- und Wankgeschwin
digkeiten alpha', beta' und z', die die wirklichen kollektiven Auf
baubewegungen auch im Falle von Lenk-, Brems- und Beschleunigungs
manövern wiedergeben, werden in den 42. Mitteln 42 durch die multi
plikativen Verknüpfungen 421, 422 und 423 gewichtet. Dies geschieht
durch Multiplikationen mit den Größen gh, gw und gn und kann ge
trennt voneinander erfolgen. Darüber hinaus kann die Gewichtung der
Aufbaubewegungen auch additiv erfolgen. Ausgangsseitig der 42. Mittel
42 liegen somit die gewichteten Aufbaubewegungen ghz', gwalpha' und
gnbeta' an.
Es ist vorteilhaft, die Werte gh, gw und gn abhängig von Größen zu
wählen, die den Fahrzustand repräsentieren und/oder beeinflussen wie
die Fahrgeschwindigkeit, Brems- Lenk- und/oder Beschleunigungsma
növer des Fahrzeuges und/oder die Umgebungstemperatur.
Zusammenfassend ist zu den Beeinflussungen in den 42. Mitteln 42 zu
sagen, daß hier zum einen die wirklich vorliegenden Hub-, Nick- und
Wankgeschwindigkeiten aus den Relativwegsignalen zwischen Aufbau und
Radeinheiten sowie aus den Signalen, die die Querbeschleunigung aq
und die Längsbeschleunigung al des Fahrzeuges repräsentieren, re
konstruiert werden und zum anderen eine gezielte Beeinflussung der
wirklich vorliegenden Aufbaubewegungen möglich ist, um beispielswei
se eine bestimmte Bewegung besonders in der anschließenden Datenaus
wertung und Umschaltung der Dämpfungscharakteristik hervorzuheben
bzw. zu dämpfen.
Bei einer einfach ausgelegten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Systems können die 42. Mittel 42 umgangen werden. Hierbei werden dann
lediglich die kollektiven Aufbaubewegungen, die durch Bodenuneben
heiten verursacht werden, zur Beruhigung der Aufbaubewegungen heran
gezogen.
Die gewichteten kollektiven Aufbaugeschwindigkeiten werden nun in
den 43. Mitteln 43 einer weiteren Verarbeitung unterzogen. Die ge
samten 43. Mitteln 43 lassen sich in ihrem Übertragungsverhalten in
Matrixschreibweise wie folgt charakterisieren.
wobei (siehe Fig. 3b)
a - der Abstand Vorderachse und Schwerpunkt S der Karosserie,
c - der Abstand Hinterachse und Schwerpunkt S der Karosserie und
b - der halben Abstand der Angriffspunkte der Aufhängungssysteme an einer Achse, also im allgemeinen die halbe Spurweite ist.
a - der Abstand Vorderachse und Schwerpunkt S der Karosserie,
c - der Abstand Hinterachse und Schwerpunkt S der Karosserie und
b - der halben Abstand der Angriffspunkte der Aufhängungssysteme an einer Achse, also im allgemeinen die halbe Spurweite ist.
In den 43. Mitteln 43 werden also die Signale der gewichteten Aufbau
bewegungen wie folgt beschrieben linear kombiniert.
Die Verknüpfungen untereinander ergeben sich mathematisch formal
durch Matrixmultiplikation des dreikomponentigen Vektors (ghz'
gwalpha', gnbeta') mit der das Übertragungsverhalten charakterisie
renden Matrix (11). Die einzelnen Einheiten 431, 432, 433 und 434
können beispielsweise gemäß der Vektor-Matrixmultiplikationsvor
schrift als Additions- bzw. Subtraktionseinheiten wie folgt ausge
legt sein.
Einheit 431: gh . z' + gw . alpha' . b - gn . beta' . a
Einheit 432: gh . z' - gw . alpha' . b - gn . beta' . a
Einheit 433: gh . z' + gw . alpha' . b + gn . beta' . c
Einheit 434: gh . z' - gw . alpha' . b + gn . beta' . c
Als Ergebnisse dieser Linearkombination liegen die gewichteten Eck
geschwindigkeiten Xagvl', Xagvr', Xaghl' und Xaghr' am Ausgang der
43. Mittel 43 bzw. der 3. Mittel 203 an. Hierbei sind die gewichteten
Eckgeschwindigkeiten die gewichteten Aufbaugeschwindigkeiten an den
Stellen des Fahrzeugaufbaus, an deren die verstellbaren Dämpfer am
Aufbau angreifen.
Die so erhaltenen gewichteten Eckgeschwindigkeiten werden für jedes
Aufhängungssystem den 5. Mitteln 205 zugeführt, wo die gewichteten
Eckgeschwindigkeiten Xagvl', Xagvr', Xaghl' und Xaghr' mit den
2. Schwellen Xagr' wie schon beschrieben verglichen werden.
Die Funktionsweise der 7. Mittel 207 (Komfortmodus) soll im folgenden
anhand der Fig. 5 erläutert werden.
Überschreitet eine gewichtete Eckgeschwindigkeit Xagvr' die
2. Schwelle Xagr (größere Aufbaubewegungen), so wird ein entsprechen
des Signal Y von den 5. Mitteln 205 an eine Vergleichseinheit 501 zu
geführt. In der Vergleichseinheit 501 wird das Produkt Xagvr' . Xarvr'
der gewichteten Eckgeschwindigkeiten Xagij' (aus den 3. Mitteln 203)
mit der zugehörigen Einfedergeschwindigkeit Xarvr' analysiert.
Die Einfedergeschwindigkeit Xarvr' erhält man am Ausgang der Filter
einheit 504 durch deren differenzierende Charakteristik die Ein
federwege Xarvr der 1. Mittel 201 differenziert werden.
Ist dies Produkt Xagvr' . Xarvr' größer als Null, so liegt am Ausgang
der Vergleichseinheit 501 das Signale Y an, ist es kleiner als Null
liegt das Signal N an.
Das Signal Y am Ausgang der Vergleichseinheit 501 wird den Mitteln
502 zur Umschaltung der Dämpfungscharakteristik zugeführt, wo eine
Umschaltung auf eine härtere Charakteristik des vorderen rechten
Aufhängungssystems vorgenommen wird.
Das Signal N am Ausgang der Vergleichseinheit 501 wird den Mitteln
503 zur Umschaltung der Dämpfungscharakteristik zugeführt, wo eine
Umschaltung auf eine weichere Charakteristik des vorderen rechten
Aufhängungssystems vorgenommen wird.
Eine Weiterbildung der oben als Ausführungsbeispiel beschriebenen
Anordnung der 5. Mittel 205 kann darin bestehen, die Beträge der ge
wichteten Eckgeschwindigkeiten |Xagij'| mit mehreren zugehörigen
2. Schwellen Xagr1vr', Xagr2vr', Xagr3vr' . . . . zu vergleichen. Abhän
gig von dem so erhaltenen detaillierteren Betragswert von |Xagvr'|
können so bestimmte Dämpfungscharakteristiken des jeweiligen Dämp
fungssystems eingestellt werden, während bei der als Ausführungsbei
spiel beschriebene Anordnung nur die nächst härtere oder weichere
Stufe angesteuert wird.
Eine besonders einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Systems ist
die zweistufige Auslegung des Fahrwerkes, beispielsweise durch zwei
stufig verstellbare Dämpfer, wobei eine harte und eine weiche Fahr
werkcharakteristik vorliegt. In diesem Falle werden die Stufen
"Hart" bzw. "Weich" eingestellt.
Die Funktionsweise der 5. Mittel 205 und der 7. Mittel 207 kann wie
folgt beschrieben zusammengefaßt werden.
- 1. Die Beträge der gewichteten Eckgeschwindigkeiten werden ihrer Größe nach analysiert und Verstellungen des jeweiligen verstell baren Dämpfungssystems werden je nach Größe des Betrages der ge wichteten Eckgeschwindigkeiten vorgenommen.
- 2. Eine Verstellung auf eine härtere Dämpfungscharakteristik wird getätigt, wenn die Richtungen der zugehörigen gewichteten Eckge schwindigkeiten und der zugehörigen relativen Einfedergeschwin digkeiten gleich sind.
- 3. Eine Verstellung auf eine weichere Dämpfungscharakteristik wird getätigt, wenn die Richtungen der zugehörigen gewichteten Eckge schwindigkeiten und der zugehörigen relativen Einfedergeschwin digkeiten entgegengesetzt sind.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Verstellungen der Dämpfungs
charakteristika der Dämpfungssysteme die jeweiligen Eckgeschwindig
keiten des Fahrzeugaufbaus vermindernd beeinflussen. Hierdurch wird
eine Minimierung der Bewegungen des Aufbaus erreicht. Durch die
Wichtung der Hub-, Nick- und/oder Wankbewegungen wird eine gezielte
Beeinflussung dieser Bewegungen ermöglicht.
Das dem erfindungsgemäße System zugrundeliegende Prinzip "Sicherheit
vor Komfort" kann, wie schon erwähnt, dadurch feiner abgestuft
werden, indem man die Abstimmungsparamter, wie die Größen Pgr,
Xagr', k, N1, N2, Tr abhängig macht von den momentanen Werten von
Fahrzustandsgrößen, wie Fahrgeschwindigkeit, Längs- und Querbe
schleunigung und/oder Umgebungstemperatur. So wird am beispielsweise
bei Geradeausfahrt (Querbeschleunigung gleich Null), insbesondere
bei geringen Fahrzeugeschwindigkeiten, den Wert der Schwelle Pgr
relativ groß wählen, da bei dieser Fahrsituation nur geringe Anfor
derungen an die Fahrsicherheit zu stellen sind.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Werte von gh und gn groß (im
Vergleich zu gw) zu wählen, damit insbesondere beim Bremsen oder
Beschleunigen (Längsbeschleunigung al ungleich Null) im Komfortmodus
die Hub- und Nickbewegungen der Karosserie rasch abklingen. Ebenso
wird man etwa bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Fahrsicher
heit nicht zu hoch bewerten und bei auftretender Querbeschleunigung
aq den Wert gw groß (im Vergleich zu gh und gn) wählen, sodaß die
entstehenden Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus gedämpft werden. Bei
hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und vorhandener Querbeschleunigung aq
besteht eine sicherheitskritische Situation, in der kleine Werte von
Pgr und k günstig sind.
Auf diese Art und Weise läßt sich schließlich eine gewisse Anzahl
von Parametersätzen festlegen, die bestimmten Fahrsituationen und
-manövern (gekennzeichnet durch Wertebereiche der Fahrzustandsgrößen
wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Längs- und Querbeschleunigung) zugeord
net sind. Die Anzahl der Sätze, die Bereichen der Fahrzustandgrößen
und die Zuordnungen können dann auf ein bestimmtes Fahrzeug abge
stimmt werden. Damit ist ein hohes Maß an Anpassungsmöglichkeiten an
die gewünschte Charakteristik eines Fahrzeuges gewährleistet.
Claims (10)
1. System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Re
gelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder
regelbaren Fahrwerkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwa
gens mit wenigstens zwei Radeinheiten, wobei
- - die relativen Bewegungen zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau des Fahrzeugs (Einfederbewegungen) in ersten Mit teln (201) durch Erfassung der diese Bewegungen repräsen tierenden ersten Signale (Xarij) ermittelt werden und
- - ausgehend von den ersten Signalen (Xarij) die aktuellen Werte (Pij) der Radlastschwankungen bestimmt werden und
- - Mittel vorgesehen sind, mittels derer, abhängig von der Radlastschwankung (Pij), anhand bestimmter Kriterien ab gefragt wird, ob das in seinen Bewegungsabläufen steuer bare oder regelbare Fahrwerk derart zu verstellen ist, daß
- - in einem Sicherheitsmodus die Radlastschwankungen mini miert wird oder
- - in einem Komfortmodus die Aufbaubewegungen minimiert werden oder
- - in einem Standardmodus eine vorgegebene, insbesondere weiche, Fahrwerkeinstellung gewählt wird.
2. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in vierten Mitteln (204) die Beträge der ak
tuellen Werte (Pij) der Radlastschwankungen mit jeweils wenigstens
einer ersten Schwelle (Pgr) verglichen werden und abhängig von den Ver
gleichsergebnissen Verstellungen des Fahrwerkes derart getätigt
werden, daß
- - entweder die Radlastschwankung minimiert wird (Sicherheitsmodus)
- - oder durch Abfrage weiterer Kriterien bestimmt wird, ob durch Verstellungen des Fahrwerkes die Aufbaubewegungen minimiert werden (Komfortmodus) oder die vorgegebene Fahrwerkeinstellung gewählt wird (Standardmodus).
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Schwelle (Pgr) abhängig von den momentane Werten von Fahr
zustandsgrößen wie Fahrgeschwindigkeit, Längs- und Querbe
schleunigung und/oder Umgebungstemperatur gewählt wird.
4. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in dritten Mitteln (203) ausgehend von den
ersten Signalen (Xarij) die Bewegungen des Aufbaus bestimmt werden, und
in fünften Mitteln (205) die Beträge der Aufbaubewegungen mit jeweils
wenigstens einer zweiten Schwelle (Xagr') verglichen werden und abhängig
von den Vergleichsergebnissen Verstellungen des Fahrwerkes derart
getätigt werden, daß
- - entweder durch Verstellungen des Fahrwerkes die Aufbaubewegungen minimiert werden (Komfortmodus)
- - oder die vorgegebene Fahrwerkeinstellung gewählt wird (Standard modus).
5. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in sechsten Mitteln (206) die Verstellungen des
Fahrwerkes zur Minimierung der Radlastschwankung (Sicherheitsmodus)
derart getätigt werden, daß
- - ausgehend von den ersten Signalen (Xarij) mögliche Änderungen (Pij')
der Radlastschwankung (Pij) als Funktion möglicher Änderungen der
Fahrwerkcharakteristik vorausberechnet werden,
woraufhin durch Abfrage von Kriterien bestimmt wird, - - ob zur Minimierung der Radlastschwankungen die Fahrwerkcharak teristik zu verstellen ist.
6. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Mittel derart vorgesehen sind, daß aus
gehend von den ersten Signalen (Xarij) die Aufbaubewegungen derart mini
miert werden (Komfortmodus), daß die kollektiven Aufbaubewegungen,
wie Hub-, Nick- und Wankbewegungen, getrennt voneinander einstellbar
sind.
7. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß
- - zur Steuerung oder Regelung des Fahrwerkes Federungs- und/oder Dämpfungssysteme, die in ihren Federungs- und/oder Dämpfungs eigenschaften verstellbar sind, jeweils zwischen einer Radeinheit und dem Aufbau des Fahrzeuges angebracht sind und
- - pro Federungs- und/oder Dämpfungssystem durch jeweils erste Mittel (201) als relative Bewegungen zwischen Rad und Aufbau (Einfeder bewegungen) beispielsweise der relative Einfederweg und/oder die Einfedergeschwindigkeit und/oder damit zusammenhängende Größen erfaßt werden und
- - die ersten Signale (Xarij) in einundvierzigsten Mitteln (41) untereinander verknüpft werden und
- - wenigstens zwei der Verknüpfungsergebnisse (zb'; alphab'; betab') der einundvierzigsten Mittel (41), die kollektive Aufbaubewegungen, wie Hub- Nick- und Wankgeschwindigkeiten, bei bestimmten Fahrzustän den des Fahrzeuges repräsentieren, in zweiundvierzigsten Mitteln (42) unter Be rücksichtigung weiterer, den Fahrzustand repräsentierender und/oder beeinflussender Größen, wie Lenk-, Brems- und Beschleu nigungsmanöver, additiv und/oder multiplikativ beeinflußt werden und
- - die beeinflußten oder, unter Umgehung der zweiundvierzigsten Mittel (42), unbe einflußten Verknüpfungsergebnisse der einundvierzigsten Mittel (41) in dreiundvierzigsten Mitteln (43) untereinander verknüpft werden und
- - die ausgangsseitig der dreiundvierzigsten Mittel (43) anliegenden Verknüpfungser gebnisse, die zweiten Signale (Xagij'), die vertikale Aufbaubewegungen an den Orten des Aufbaus repräsentieren, an denen die Aufhän gungssysteme der Räder angreifen, zur Steuerung bzw. Regelung der Federungs- und/oder Dämpfungssysteme, insbesondere zur Minimie rung der Bewegungen des Fahrzeugaufbaus an den Orten, an denen die Aufhängungssysteme der Räder angreifen, herangezogen werden (Komfortmodus).
8. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die aktuellen Werte (Pij) der Radlast
schwankungen und die mögliche Änderung (Pij') der Radlastschwan
kungen untereinander und/oder mit Abstimmungsparametern verknüpft
werden und auf ihren Betrag hin analysiert werden und die Ergebnisse
der Verknüpfungen und/oder der betragsmäßigen Analyse untereinander
und/oder mit Abstimmungsparametern verglichen werden und die Ergeb
nisse der Vergleiche zur Steuerung/Regelung des Federungs- und/oder
Dämpfungssystems herangezogen werden.
9. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die erste Schwelle (Pgr), die zweite Schwelle
(Xagr') und die Abstimmungsparameter konstante Werte annehmen
und/oder von den Fahrzustand beeinflussenden Größen wie Fahrge
schwindigkeit, Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerbeschleunigung,
beispielsweise bei Lenk-, Brems- und Beschleunigungsmanövern,
und/oder von der Umgebungstemperatur abhängig sind.
10. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in den zweiundvierzigsten Mitteln (42) die additive
und/oder multiplikative Beeinflussung der Verknüpfungsergebnisse
(zb'; alphab'; betab') durch additive und/oder multiplikative Verknüp
fungen mit Signalen, die die Längs- und/oder Querbeschleunigung (al)
und (aq) und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges repräsen
tieren, geschieht und die Signale, die die Längs- und/oder Querbe
schleunigung (al; aq) des Fahrzeuges repräsentieren, beispielsweise
durch die zehnten und elften Mittel (210, 211) erlangt werden, indem zur Er
langung der Signale, die die Querbeschleunigung (aq) repräsentieren,
Signale eines Lenkwinkelsensors, die beispielsweise auch zu einer
Servolenkungssteuerung oder -regelung herangezogen werden, ermittelt
werden und/oder zur Erlangung der Signale, die die Längsbeschleuni
gung (al) repräsentieren, Signale von Raddrehzahlsensoren, die bei
spielsweise auch zu einem Anti-Blockier-System verwendet werden,
herangezogen werden.
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