DE4119494A1 - Aufhaengungs-regelsystem fuer ein kfz - Google Patents

Aufhaengungs-regelsystem fuer ein kfz

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Description

Die Erfindung betrifft ein Aufhängungs-Regelsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannte Vorrichtungen zur Erfassung des Zustands einer Straßenoberfläche vor einem Kfz sind:
Ein optischer Typ gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 60-1 42 208 (US 47 81 465; GB 21 51 872; DE 34 47 015; FR 25 57 288);
ein Ultraschalltyp gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 62-1 31 813.
Aus diesen Schriften entnimmt man, daß die Arbeitsweise der Aufhängung bzw. Federung entsprechend dem im Raum vor dem Kfz erfaßten Zustand der Straßenoberfläche in geeigneter Weise geregelt werden muß.
Die erstgenannte Veröffentlichung gibt kein spezifisches Beispiel für die Regelung der Arbeitsweise der Aufhängung. Der letztgenannten Veröffentlichung entnimmt man eine Technik zum Steuern bzw. Regeln des Dämpfungskoeffizienten eines Stoßdämpfers entsprechend dem erfaßten Zustand der vor dem Fahrzeug gelegenen Straßenoberfläche.
Bei diesem bekannten System wird, wenn vor dem Kfz eine unebene Straßenoberfläche erfaßt wird, der Dämpfungskoeffizient auf einen kleineren Wert geändert, also hin zu einem flexiblen Modus. Hierdurch will man verhindern, daß eine Erhebung oder dergleichen auf der Straße, oder ein Stück Kopfsteinpflaster, impulsartig starke Vibrationen im Kfz erzeugt, wenn die Räder darüber hinwegrollen.
Nun kommt es vor, daß das vor dem Kfz liegende Straßenstück extrem uneben ist und deshalb besonders starke Vibrationen am Rad und am Kfz verursacht. Wird der Dämpfungskoeffizient auch in einem solchen Fall adaptiv an den vorausliegenden Straßenzustand angepaßt, dann besteht die Gefahr, daß die Federung durchschlägt. Ein Durchschlagen bewirkt starke, impulsartige Schwingungen des Chassis und wird von den Benutzern des Kfz als sehr unangenehm empfunden.
Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein neues Aufhängungs- Regelsystem bereitzustellen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Nach der Erfindung erfolgt also die Änderung der Arbeitscharakteristik der Aufhängung zu einem flexiblen Modus, wenn die Räder die unebene Straßenoberfläche erreichen, die zuvor vom Straßenoberflächensensor erfaßt worden war. Diese Änderung erfolgt aber nur unter der Voraussetzung, daß das Ausgangssignal des Straßenoberflächensensors in dem Fenster zwischen unterem und oberem Schwellenwert liegt. Deshalb wird die Arbeitscharakteristik der Aufhängung niemals zu einem flexiblen Modus hin geändert, wenn die Unebenheit der Straße klein oder wenn sie extrem groß ist. Man vermeidet so häufige Änderungen der Arbeitscharakteristik, und man verhindert ein Durchschlagen der Federung. Die Arbeitscharakteristik der Aufhängung wird nur zum flexiblen Modus hin geändert, wenn das Kfz auf einer mäßig unebenen Straße fährt, und demgemäß wird das Fahrgefühl verbessert, wenn das Kfz über eine Erhebung auf der Straße fährt, oder wenn es über ein Stück Kopfsteinpflaster fährt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ändert die Regelvorrichtung die Arbeitscharakteristik der Aufhängung zu einem flexiblen Modus, wenn die Räder das vom Straßenoberflächensensor erfaßte unebene Straßenstück erreichen, aber nur, wenn der Höchstwert des Ausgangssignals des Straßenoberflächensensors, welcher Höchstwert innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erfaßt wurde, nachdem das Ausgangssignal des Straßenoberflächensensors den unteren Schwellenwert erreicht oder überschritten hat, nicht größer ist als der obere Schwellenwert. Hier wird also das Auftreten eines möglichen Durchschlagens der Federung vorausgesagt auf der Grundlage der erfaßten Größe der Unebenheit der vorausliegenden Straße, und man kann so die richtige Steuerung der Arbeitscharakteristik der Aufhängung erreichen.
Mit großem Vorteil wird das erfindungsgemäße Aufhängungs- Regelsystem gemäß Anspruch 6 weitergebildet. Man erreicht so bei einer aktiven Aufhängung, daß bei einer Erhebung oder dergleichen auf der Straße, oder einem Abschnitt mit Kopfsteinpflaster, die impulsartige, starke Schwingungen hervorrufen, das Fahrgefühl in zufriedenstellender Weise verbessert wird (da das Ansprechen des Regelventils so begrenzt ist, mit einer hochfrequenten, impulsartigen Schwingung fertigzuwerden.)
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen aktiven Fahrzeugfederung bzw. Fahrzeugaufhängung zeigt,
Fig. 2 ein Schaubild, welches die Beziehung zwischen der Lage einer von einem Vorausschausensor 33 der Fig. 1 erfaßten Erhebung und der Lage der Räder zeigt,
Fig. 3 ein Schaubild, welches ein typisches Beispiel für die Änderung des Ausgangssignals des Vorausschausensors 33 über der Zeit zeigt, wobei ein Gebiet mit Steuerung eines in Fig. 1 dargestellten Selektorventils 22 dargestellt ist,
Fig. 4 ein Flußdiagramm einer Vorausschau-Regelroutine, die von einem Regler 30 ausgeführt wird,
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorausschau-Regelroutine, die vom Regler 30 ausgeführt wird,
Fig. 6 ein Schaubild, welches typische Beispiele von zeitabhängigen Änderungen des Ausgangssignals des Vorausschausensors 33 zeigt, zur Illustration der Vorausschau-Regelroutine, die vom Regler 30 ausgeführt wird,
Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches den Ablauf einer Vorausschau-Ausgaberoutine zeigt, die vom Regler 30 ausgeführt wird, und
Fig. 8 ein Schaubild, welches den zeitlichen Verlauf eines dem Selektorventil 22 der Fig. 1 zugeführten Steuersignals darstellt.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer aktiven Fahrzeugfederung gemäß der Erfindung, die man auch als aktive (Rad-)Aufhängung bezeichnen kann. Fig. 1 zeigt nur eine Aufhängungs- bzw. Federungseinheit 12. In der Praxis wird für jedes Rad eine solche Federungseinheit 12 vorgesehen. Sie weist eine Aufhängungsfeder 13 und ein einseitig wirkendes hydraulisches Betätigungsglied 14 auf, welche beide zwischen einem Fahrzeugchassis 7 und einem Rad 8 angeordnet sind, wie in Fig. 1 dargestellt.
Ein Regelventil 17 ist mit einer Ölleitung 16 verbunden, die mit einer Öldruckkammer 15 des hydraulischen Betätigungsglieds 14 verbunden ist, sowie mit einer Ölzufuhrleitung 4 und einer Rückleitung 6, die später erläutert werden. Eine Abzweigleitung 16a ist mit einem Ende an einen Zwischenabschnitt der Ölleitung 16 angeschlossen, und das andere Ende der Abzweigleitung 16 ist mit einem Druckspeicher 20 verbunden. Dieser ist in der üblichen Weise mit einem Gas gefüllt, so daß die Kompressibilität des Gases eine Federwirkung erzeugt. Eine erste oder primäre Drossel 19 ist im Verlauf der Abzweigleitung 16a angeordnet, um den Ölfluß zwischen dem Druckspeicher 20 und der Öldruckkammer 15 des hydraulischen Betätigungsglieds 14 zu drosseln und dadurch eine schwingungsdämpfende Wirkung zu erzeugen.
Eine Nebenschlußleitung 16b ist parallel zur Drossel 19 zwischen der Ölleitung 16 und dem Druckspeicher 20 vorgesehen, und in ihr sind eine zweite Drossel 21, und mit dieser in Reihe geschaltet, ein Selektorventil 22 angeordnet. Die zweite Drossel 21 hat einen größeren Durchmesser als die erste Drossel 19, und das Selektorventil 22 ist geschlossen (wie in Fig. 1 dargestellt), wenn ihm keine Energie zugeführt wird. Wird das Selektorventil 22 erregt und geöffnet, so kann Öl durch das geöffnete Selektorventil 22 und die Drossel 21 zwischen dem Druckspeicher 20 und der Öldruckkammer 15 durchströmen, wodurch die schwingungsdämpfende Wirkung reduziert wird. Durch Betätigung des Selektorventils 22 wird also der Dämpfungskoeffizient der Federungsanordnung 12 in zwei Stufen geändert.
Das andere Ende der Ölzufuhrleitung 4 ist mit dem Ausgang einer Hydraulikpumpe 1 verbunden, deren Saugseite über eine Saugleitung 2 mit einem Vorratsbehälter 3 verbunden ist. Wenn die Hydraulikpumpe 1 in Betrieb ist, so wird das im Vorratsbehälter 3 gespeicherte Öl der Ölzufuhrleitung 4 zugeführt. Ein Ölfilter 9, ein Rückschlagventil 10 und ein Druckspeicher 11 sind in dieser Reihenfolge, gerechnet von der Ausgangsseite der Hydraulikpumpe 1, in der Ölzufuhrleitung 4 angeordnet. Das Rückschlagventil 10 ermöglicht nur einen Ölfluß in Richtung von der Hydraulikpumpe 1 zum Regelventil 17 und ermöglicht so, daß der Druckspeicher 11 hydraulisches Druckmittel speichert, welches unter hohem Druck steht.
Das Regelventil 17 ist von der Bauart, deren Ventilöffnung abhängig von der Größe eines dem Ventil zugeführten Stromes verändert wird, um den Ölfluß von der Ölzufuhrleitung 4 zur Rückleitung 6 zu regeln und dadurch den Druck zu regeln, der dem hydraulischen Betätigungsglied 14 zugeführt wird. Das System ist so ausgelegt, daß die Last-Tragefähigkeit des hydraulischen Betätigungsglieds 14 zunimmt, wenn der dem Regelventil 17 zugeführte elektrische Strom zunimmt. Das Öl, das vom Regelventil 17 an die Rückleitung 6 abgegeben wird, strömt zum Vorratsbehälter 3 zurück.
Das Regelventil 17 und das Selektorventil 22 sind elektrisch an den Ausgang eines Reglers 30 angeschlossen, so daß ihre Betätigung jeweils durch ein Treibersignal vom Regler 30 gesteuert wird. An den Eingang des Reglers 30 sind verschiedene Sensoren zum Steuern bzw. Regeln der Federanordnung 12 angeschlossen, z. B. ein Sensor 31 für den Sprung G (ein solcher ist an jedem der Räder vorgesehen) zur Erfassung der vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugchassis, ein Höhensensor 32 (an jedem der Räder) zur Erfassung der Höhe des Fahrzeugchassis 7 am betreffenden Rad, ein Vorausschausensor 33 zur Erfassung einer Erhebung oder dergleichen auf einer Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug, welcher Sensor ein Signal entsprechend der Größe der Erhebung oder dergleichen abgibt, und ein Geschwindigkeitssensor 34 zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das erwähnte Regelventil 17 und das Selektorventil 22, die für jedes Rad vorgesehen sind, werden gesteuert beruhend auf den Sensorsignalen dieser Sensoren. Der Vorausschausensor 33 kann auch als Straßenoberflächensensor 33 bezeichnet werden.
Der Sensor 33 weist z. B. einen Ultraschallsensor auf, welcher vorne am Fahrzeug in der Weise montiert ist, daß er nach vorne und schräg nach unten zeigt, wie das Fig. 2 klar und deutlich darstellt.
Beim normalen Fahrbetrieb des Kfz ist das Selektorventil 22 geschlossen, und leichte Schwingungen, die von der Straßenoberfläche auf das Fahrzeugchassis übertragen werden, werden absorbiert und gedämpft, da die Öldruckkammer 15 des hydraulischen Betätigungsglieds 14 über die Drossel 19 mit dem Druckspeicher 20 in Verbindung steht. Dem Regelventil 17 wird der erforderliche elektrische Strom entsprechend dem Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 31, etc., zugeführt, und der hydraulische Druck, welcher dem hydraulischen Betätigungsglied 14 zugeführt wird, unterliegt einer PID-Regelung, wodurch vertikale Schwingungen des Fahrzeugchassis absorbiert werden.
Erfaßt der Vorausschausensor (Straßenoberflächensensor) 33 vor dem Fahrzeug ein eine Schwingung erzeugendes Objekt, z. B. eine Erhebung, so öffnet der Regler 30 das Selektorventil 22 und senkt dadurch den Dämpfungskoeffizienten der Federungseinheit 12 auf einen spezifischen Wert. Dies geschieht jedoch nur unter bestimmten Voraussetzungen, wie sie nachfolgend erläutert werden.
Die Regelung des Dämpfungskoeffizienten mittels Betätigung des Selektorventils 22 wird nun erläutert. Der Regler 30 überwacht ständig das Ausgangssignal des Vorausschausensors 33, um eine Erhebung oder dergleichen durch eine Änderung des Signalwerts zu erfassen. Der Regler 30 gibt ein Steuersignal ab, um das Selektorventil 22 nur zu öffnen, wenn das Ausgangssignal des Vorausschausensors 33 in einen vorgegebenen Bereich fällt, der sich für eine Vorausschauregelung eignet, wie das nachfolgend in allen Einzelheiten beschrieben wird.
Wie Fig. 3 zeigt, enthält das Ausgangssignal des Vorausschausensors 33 stets schwache Störsignale. Würde also die Vorausschauregelung ausgehend von allen Eingangssignalen ausgeführt, so würde die Dämpfung der Federungseinheit 12 häufiger als notwendig geändert. Um dies zu verhindern, wird ein unterer Schwellenwert V1 vorgegeben, um diese Störsignale auszublenden und eine optimale Vorausschauregelung auszuführen.
Wird andererseits der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 reduziert, wenn das Fahrzeug über eine besonders starke Erhebung oder dergleichen fährt, welche eine extreme Impulskraft erzeugt, so tritt ein sogenanntes Durchschlagen der Federungseinheit 12 auf, was vom Fahrer subjektiv als sehr unangenehm empfunden wird. Zur Verhinderung dieses Nachteils wird ein oberer Schwellenwert V2 vorgegeben in der Weise, daß eine optimale Vorausschauregelung in einem Bereich durchgeführt wird, in dem kein Durchschlagen der Federungseinheit 12 auftritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal des Vorausschausensors 33 nach Ablauf einer Wartezeit Δ T mit V2 verglichen (der Zeitspanne zwischen der Messung des Ausgangssignals gleich V1 und der Messung des Ausgangssignals, das mit V2 verglichen wird), welche Wartezeit gewöhnlich mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen kleineren Wert eingestellt wird.
Dementsprechend gibt der Regler 30 ein Regelsignal zur Öffnung des Selektorventils 22 nur ab, wenn der Ausgangssignalwert des Vorausschausensors 33 in das so eingestellte Gebiet mit Vorausschauregelung fällt.
Ferner wird eine Zeitverzögerung zwischen der Erfassung einer Erhebung oder dergleichen und dem Zeitpunkt, an dem die Räder tatsächlich über die Erhebung fahren, geschätzt beruhend auf der vom Geschwindigkeitssensor 34 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Selektorventil 22 wird erregt und geöffnet gerade bevor die Räder über die Erhebung oder dergleichen fahren, so daß der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 auf einen kleinen Wert geändert wird, wenn die Räder über die Erhebung fahren. Ist das Fahrzeug über die Erhebung gefahren, so wird das Selektorventil 22 wieder geschlossen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4, 6, 7 und 8 werden nun die Einzelheiten der Regelung (Vorausschauregelung) des Selektorventils 22 beschrieben, welche Regelung durch den Regler 30 ausgeführt wird, wenn das Fahrzeug über eine Erhebung oder dergleichen fährt.
Die Vorausschau-Regelungsroutine wird wie folgt ausgeführt, vgl. Fig. 4:
Der Regler 30 überwacht und liest ständig ein Ausgangssignal V des Vorausschausensors 33 (Schritt S10 der Fig. 4).
Dann wird geprüft, ob der so eingelesene Ausgangssignalwert des Vorausschausensors 33 größer/gleich dem erwähnten unteren Schwellenwert V1 ist (Schritt S12).
Ist das Ergebnis der Schätzung in Schritt S12 Nein, so werden die Schritte S10 und S12 wiederholt.
Ist das Ergebnis der Prüfung in Schritt S12 Ja, so wird ein Zeitglied zur Messung der erwähnten Wartezeit Δ T gestartet (Schritt S14).
Der Regler 30 liest dann ein Ausgangssignal Vn des Vorausschausensors 33 (Schritt S16) und prüft, ob dieses Ausgangssignal Vn größer/gleich einem maximalen Signalwert Vmax ist, der erfaßt wurde, nachdem der Signalwert V den Schwellenwert V1 erreicht hat (Schritt S18).
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S18 Ja, so wird der augenblickliche maximale Signalwert Vmax ersetzt durch den Ausgangssignalwert Vn, und Vn wird als der neue maximale Signalwert Vmax gespeichert (Schritt S20).
Wenn das Ergebnis der Prüfung im Schritt S18 Nein ist oder wenn die Aktualisierung des maximalen Signalwerts Vmax im Schritt S20 beendet ist, wird geprüft, ob die erwähnte Wartezeit Δ T abgelaufen ist (Schritt S22).
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S22 Nein, so werden die Schritte S16, S18 und S20 erneut ausgeführt, um den maximalen Signalwert Vmax auf den neuesten Stand zu bringen.
Ergibt die Prüfung im Schritt S22 die Antwort Ja, so wird geprüft, ob der maximale Signalwert Vmax, der während der Wartezeit Δ T erfaßt wurde, nachdem der Ausgangssignalwert V des Vorausschausensors 33 den unteren Schwellenwert V1 erreicht hatte, kleiner/gleich dem oberen Schwellenwert V2 ist (Schritt S24).
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S24 Ja, d. h. die erfaßte Erhebung auf der Straße ist nicht so extrem groß und es wird angenommen, daß die Federungseinheit 12 nicht durchschlagen wird, selbst wenn der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 reduziert ist, wenn das Fahrzeug über die Erhebung fährt, so wird Schritt S30 ausgeführt, um ein Steuersignal auszugeben und das Selektorventil 22 zu erregen und dadurch zu öffnen.
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S24 Nein, d. h. die erfaßte Erhebung ist sehr stark und es wird angenommen, daß ein Durchschlagen der Federungseinheit 12 auftreten wird, falls der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 gesenkt wird, wenn das Fahrzeug über diese Erhebung fährt, so wird das Zeitglied rückgestellt und Vmax wird auf Null rückgestellt (Schritt S26), ohne die Vorausschau-Ausgaberoutine im Schritt S30 auszuführen, deren Einzelheiten nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 diskutiert werden, und die Vorausschau- Regelroutine wird abgeschlossen. Danach wird die Überwachung und das Einlesen des Ausgangssignalwerts V des Vorausschausensors 33 erneut aufgenommen (Schritt S10).
Fig. 6 zeigt typische Beispiele für Signalkurven, die man bei verschiedenartigen Erhebungen auf der Straßenoberfläche erhält. Die Kurve A zeigt ein Ausgangssignal, dessen maximaler Signalwert Vmax (= VA2), der während der Wartezeit Δ T erfaßt wird, größer ist als der obere Schwellenwert V2, und deshalb wird die Vorausschau-Ausgaberoutine des Schrittes S30 nicht ausgeführt. Im Falle des durch die Kurve B dargestellten Ausgangssignales ist der maximale Signalwert Vmax (= VB2), der während der Wartezeit Δ T erfaßt wird, kleiner als der obere Schwellenwert V2, und demgemäß wird im Schritt S30 die Vorausschau-Ausgaberoutine ausgeführt.
Wie bereits erwähnt, wird die Wartezeit Δ T entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt; sie kann jedoch auch einen festen Wert haben. Der Ausgangssignalwert V, der während dieser Wartezeit Δ T erfaßt wird, wird für die Prüfung im Schritt S24 verwendet, da angenommen werden kann, daß bei einer Erhebung, welche keinen scharfen Anstieg nach oben zeigt, kein Durchschlagen der Federungseinheit 12 auftreten wird, wenn der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 reduziert wird, unabhängig davon, wie groß die absolute Größe dieser Erhebung ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 werden nun die Einzelheiten der Vorausschau-Ausgaberoutine des Schrittes S30 beschrieben werden.
Als erstes wird im Schritt S32 eine Verzögerungszeit T errechnet. Diese Verzögerungszeit gibt den Zeitpunkt nach Empfang des Steuersignals von der erwähnten Steuerroutine (zum Zeitpunkt t2 in den Fig. 3 und 8) an, an dem das Selektorventil 22 geöffnet wird gerade bevor die Räder über die Erhebung hinwegrollen, und wird durch die folgenden Gleichungen berechnet:
T = (L₁ + L₂)/U - Δ T (1)
T = (L₁ + L₂ + LW)/U - Δ T (2)
Mit der Gleichung (1) erhält man die Verzögerungszeit für die Vorderräder, und mit der Gleichung (2) die Verzögerungszeit für die Hinterräder. L1 ist der Abstand zwischen dem Sensor 33 und der erfaßten Erhebung; L2 ist der Abstand zwischen dem Sensor 33 und den Vorderrädern; Lw ist der Abstand zwischen den Vorder- und den Hinterrädern, also der Radabstand, und U ist die vom Geschwindigkeitssensor 34 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit, vgl. Fig. 2. Δ T stellt die zuvor erläuterte Wartezeit dar.
Das Programm geht dann zum Schritt S34, in dem die Werte T und T′ (nachfolgend erläutert) in einem Verzögerungs- Zeitglied bzw. in einem Halte-Zeitglied eingestellt und die Zeitglieder gestartet werden.
Das Verzögerungs-Zeitglied wird dazu verwendet, die Verzögerungszeit T zu messen, die oben im Schritt S32 eingestellt wurde, und ein solches Verzögerungs-Zeitglied ist für jedes der Vorder- und der Hinterräder vorgesehen. Ebenso ist für jedes der Vorder- und der Hinterräder ein Halte-Zeitglied vorgesehen, und der diesbezügliche Zeitgliedwert T′ errechnet sich nach der folgenden Gleichung (3):
T′ = T + T₀ (3)
Hierbei ist To die Haltezeit, während deren das Selektorventil 22 geöffnet ist, und diese wird z. B. auf 0,1 Sekunden eingestellt, und T ist die Verzögerungszeit, die nach Gleichung (1) oder (2) berechnet wurde.
Jedes Verzögerungs-Zeitglied weist einen Aufwärtszähler auf, der ein Steuersignal abgibt, wenn er auf den eingestellten Zeitgliedwert hinaufgezählt hat (zum Zeitpunkt t3 der Fig. 8), um die entsprechenden Selektorventile 22 der Vorder- oder Hinterräder zu öffnen (Schritte S36 und S38). Dementsprechend wird die zweite Drossel 21 zusätzlich zur ersten Drossel 19 aktiviert, wodurch der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 auf einen kleinen Wert geändert wird. Auf diese Weise wird, wenn die Räder über die Erhebung hinwegfahren, die Impulskraft in geeigneter Weise gedämpft, ohne daß hierbei ein Durchschlagen der Federungseinheit 12 auftreten soll.
Die Halte-Zeitglieder weisen ebenfalls jeweils einen Aufwärtszähler auf, der ein Steuersignal abgibt, wenn er zum eingestellten Zeitgliedwert T′ hinaufgezählt hat. Ist der eingestellte Wert gezählt (zum Zeitpunkt t4 der Fig. 8), so wird das entsprechende Selektorventil 22 am Vorder- oder Hinterrad geschlossen (Schritte S40 und S42), und die Vorausschau-Ausgaberoutine ist abgeschlossen. Der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 wird danach auf einem hohen Wert gehalten, bis der Regler 30 durch die Vorausschau-Regelroutine zum Schluß kommt, daß die Vorausschau-Ausgaberoutine ausgeführt werden sollte.
Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Verfahren für die erwähnte Vorausschau- Regelroutine (Fig. 4), nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses wird, ebenso wie das erste Ausführungsbeispiel, unter Verwendung des Aufbaus der aktiven Fahrzeugfederung gemäß Fig. 1 ausgeführt, also mit dem Vorausschausensor 33 der Fig. 2 und dem Gebiet mit Vorausschauregelung für das Selektorventil 22 gemäß Fig. 3. Auf die zugehörigen Beschreibungen wird deshalb zur Vermeidung von Längen verwiesen.
Der Regler 30 überwacht ständig den Ausgabesignalwert V des Vorausschausensors 33 und liest diesen ein (Schritt S10′).
Anschließend wird geprüft, ob der so eingelesene Ausgangssignalwert V des Vorausschausensors 33 größer/gleich dem erwähnten unteren Schwellenwert V1 ist (Schritt S12′).
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S12′ Nein, so werden die Schritte S10′ und S12′ wiederholt.
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S12′ Ja, so wird das Zeitglied zur Messung der Wartezeit Δ T gestartet (Schritt S14′).
Dann wird die Wartezeit Δ T hinaufgezählt (Schritt S22′), ein Ausgabesignalwert V des Vorausschausensors 33 wird gelesen und als Vt2 gespeichert (Schritt S23′). Dann wird geprüft, ob der Ausgabesignalwert Vt2 kleiner/gleich dem erwähnten oberen Schwellenwert V2 ist (Schritt S24′).
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S24′ Ja, d. h. man geht von der Ausnahme aus, daß die Federungseinheit 12 nicht durchschlagen wird, wenn der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 reduziert wird, während das Fahrzeug über die erfaßte Erhebung oder dergleichen hinwegfährt, so wird im Schritt S30 ein Steuersignal ausgegeben, um das Selektorventil 22 zu erregen und zu öffnen.
Ist das Ergebnis der Prüfung im Schritt S24′ Nein, d. h. wenn angenommen wird, daß ein Durchschlagen der Federungseinheit 12 auftreten wird, falls der Dämpfungskoeffizient der Federungseinheit 12 reduziert wird, wenn das Fahrzeug über die erfaßte Erhebung oder dergleichen hinwegfährt, so wird das Zeitglied rückgestellt (Schritt S26′), ohne daß die Vorausschau-Ausgaberoutine im Schritt S30 ausgeführt wird, und die Vorausschau-Regelroutine wird abgeschlossen.
Wenn das Steuersignal ausgegeben wird, wird eine Vorausschau- Ausgaberoutine ähnlich derjenigen nach dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist.
Bei den vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Erfindung anhand einer aktiven Federung bzw. Aufhängung auf hydraulischer Basis beschrieben, doch kann sie auch Anwendung finden bei einem Federungs-Regelsystem mit einem Stoßdämpfer, dessen Dämpfungskoeffizient umschaltbar ist, oder bei einem Federungs-Regelsystem mit einer Luftfederung, deren Federkonstante variabel ist. Auch sonst sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
Es handelt sich also um ein System zur Steuerung bzw. Regelung einer Federungsanordnung 12. Hierbei wird der Straßenzustand vor einem Kfz erfaßt. Ein Sensor 33 für die Straßenoberfläche erzeugt ein Ausgangssignal V entsprechend den Unebenheiten auf einem Straßenabschnitt, der in einem vorgegebenen Abstand L1 vor dem Kfz liegt. Der Dämpfungskoeffizient der aktiven Federungsanordnung 12 wird nach Ablauf einer Verzögerungszeit T, die berechnet wird auf der Grundlage des Ausgangssignals U des Geschwindigkeitssensors 34, und die das betreffende Rad 8 benötigt, um diesen Straßenabschnitt zu erreichen, auf einen kleineren Wert geändert. Diese Änderung zu einem kleineren Wert erfolgt aber nur unter der Bedingung, daß das Ausgangssignal V des Straßenoberflächensensors 33 in ein Gebiet (Fig. 3; zwischen V1 und V2) fällt, das durch einen unteren Schwellenwert V1 und einen oberen Schwellen­ wert V2 definiert ist. Demzufolge wird eine Änderung des Dämpfungskoeffizienten der Federung auf einen kleineren Wert dann blockiert, wenn vor dem Kfz eine extrem unebene Straßenoberfläche erfaßt wird. Dies verhindert ein Durchschlagen der Federung, das sonst auftreten könnte, wenn das Kfz über diesen extrem unebenen Straßenabschnitt fährt. Fährt dagegen das Kfz über eine mäßig unebene Straßenoberfläche, so wird der Fahrkomfort verbessert.

Claims (9)

1. Aufhängungs-Regelsystem für ein Kfz mit einem Chassis (7), einem Rad (8) und einer Federung bzw. Aufhängung (13, 14), über welche das Chassis (7) das Rad (8) trägt,
mit einer Änderungsvorrichtung (22) zur Änderung einer Arbeitscharakteristik der Aufhängung,
einem Straßenoberflächensensor (33) zur Erfassung einer unebenen Oberfläche an einem in einem bestimmten Abstand (L1) vor dem Kfz gelegenen Straßenabschnitt, welcher Straßenoberflächensensor (33) ein Ausgangssignal (V) entsprechend der erfaßten Unebenheit der Straßenoberfläche erzeugt,
mit einem Geschwindigkeitssensor (34) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Kfz,
und mit einer Regelvorrichtung (30) zum Steuern bzw. Regeln der Arbeitsweise der Änderungsvorrichtung (22) entsprechend den Ausgangssignalen des Straßenoberflächensensors (33) und des Geschwindigkeitssensors (34), dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (30) ein Regelgebiet (Fig. 3: zwischen V1 und V2) aufweist,
das durch einen unteren Schwellenwert (V1) und einen oberen Schwellenwert (V2) des Ausgangssignals (V) des Straßenoberflächensensors (33) definiert ist,
daß eine Rechenvorrichtung vorgesehen ist, welche ausgehend vom Ausgangssignal (U) vom Geschwindigkeitssensor (34) einen Zeitpunkt berechnet, an dem das Rad (8) die vom Straßenoberflächensensor (33) erfaßte unebene Straßenoberfläche erreicht,
und daß eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe eines Steuersignals (Fig. 8) zur Änderungsvorrichtung (22) zu diesem berechneten Zeitpunkt vorgesehen ist, um die Arbeitscharakteristik der Aufhängung (12) zu einem flexiblen Modus zu ändern, wenn das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) in das Regelgebiet (Fig. 3: zwischen V1 und V2) fällt.
2. Aufhängungs-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Regelvorrichtung (30) Mittel aufweist zur Abschätzung, ob das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) innerhalb des Regelgebiets (Fig. 3: zwischen V1 und V2) liegt, wobei die Bedingung (Fig. 4: S24) überprüft wird, daß ein Höchstwert (Vmax) des Ausgangssignals (Vn) des Straßenoberflächensensors (33), welcher Höchstwert innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (Δ T) erfaßt wurde, nachdem das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) den unteren Schwellenwert (V1) erreicht oder überschritten hat, nicht größer ist als der obere Schwellenwert (V2).
3. Aufhängungs-Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (30) eine Vorrichtung zum Ändern der vorgegebenen Zeitspanne (Δ T) entsprechend dem Ausgangssignal (U) des Geschwindigkeitssensors (34) in der Weise aufweist, daß die vorgegebene Zeitspanne (Δ T) bei zunehmender Geschwindigkeit des Kfz verkürzt wird.
4. Aufhängungs-Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung als Zeitpunkt einen Zeitpunkt berechnet, an dem das Rad (8) den erfaßten unebenen Straßenabschnitt erreicht, auf den ansprechend das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) den unteren Schwellenwert (V1) erreicht oder überschritten hat.
5. Aufhängungs-Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabevorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal (Fig. 8) an die Änderungsvorrichtung (22) zu geben, um während einer vorgegebenen Zeitspanne (Δ T) nach dem genannten Zeitpunkt die Aufhängung in einem flexiblen Modus zu halten.
6. Aufhängungs-Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung eine aktive Aufhängung (12) mit einem hydraulischen Betätigungsglied (14) und einem Regelventil (17) zum Ändern der Lasttragefähigkeit der aktiven Aufhängung (12) aufweist,
und daß die Änderungsvorrichtung einen hydraulischen Druckspeicher (20), einen Durchlaß (16, 16a, 16b) zur Verbindung des hydraulischen Druckspeichers (20) mit dem hydraulischen Betätigungsglied (14), sowie mindestens eine Drossel (19, 21) zur variablen Drosselung des Querschnitts des Durchlasses (16, 16a, 16b) aufweist.
7. Aufhängungs-Regelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (16) einen ersten Durchlaß (16a) und einen zweiten Durchlaß (16b) aufweist, die parallel das hydraulische Betätigungsglied (14) mit dem hydraulischen Druckspeicher (20) verbinden, und daß die mindestens eine Drossel eine erste Drossel (19) und eine zweite Drossel (21) aufweist, welche im ersten bzw. im zweiten Durchlaß (16a bzw. 16b) angeordnet sind, und daß ein Selektorventil (22) in dem Abschnitt des zweiten Durchlasses (16b) zwischen dem Druckspeicher (20) und der zweiten Drossel (21) angeordnet ist, welches Selektorventil (22) dazu ausgebildet ist, den zweiten Durchlaß (16b) selektiv zu öffnen oder zu schließen.
8. Aufhängungs-Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (30) Mittel aufweist zur Abschätzung, ob das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) innerhalb des Regelgebiets liegt, wobei die Bedingung überprüft wird, ob ein Ausgangssignal (Vt2) des Straßenoberflächensensors (33), das nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne (Δ T) nachdem das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) den unteren Schwellenwert (V1) erreicht oder überschritten hat, nicht größer ist als der obere Schwellenwert (V2).
9. Aufhängungs-Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (30) einen ersten Ablauf (S12, S24) zur Abschätzung, ob das Ausgangssignal (V) des Straßenoberflächensensors (33) in das Regelgebiet fällt, aufweist,
ferner einen zweiten Ablauf zur Berechnung einer Verzögerungszeit (T), welche das Rad (8) benötigt, um die unebene Straßenoberfläche zu erreichen, ausgehend vom Ausgangssignal (U) des Geschwindigkeitssensors (34), wenn der erste Ablauf das Ergebnis bringt, daß das vom Straßenoberflächensensor (33) bei Abtasten einer unebenen Straßenoberfläche erzeugte Ausgangssignal (V) in das Regelgebiet fällt,
und einen dritten Ablauf, bei dem das Steuersignal nach Ablauf der Verzögerungszeit an die Änderungsvorrichtung (22) gegeben wird, um die Arbeitscharakteristik der Aufhängung (12) in einen flexiblen Modus zu ändern.
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