DE4130713C2 - Aktive Fahrzeugaufhängung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Aufhängung für ein Fahrzeug, bei dem zwischen Aufbau und Rad ein verlänger- und verkürzbares Betätigungsglied vorgesehen ist. Solche Aufhängungen finden Verwendung bei Kraftfahrzeugen, und bei ihnen wird der Straßenzustand vor dem Fahrzeug erfaßt in der Weise, daß der Fahrkomfort durch ein Betätigungsglied dem Straßenzustand angepaßt wird.

Die japanische Patent-OS 63-41215 A (US 4 787 649; EP 255 720) betrifft eine aktive Aufhängung, welche vertikale Schwingungen eines Fahrzeugs absorbiert bzw. reduziert. Bei dieser Aufhängung ist zwischen jedem Rad und dem Aufbau ein hydraulisches Betätigungsglied vorgesehen, welches verlänger- und verkürzbar ist. Eine Zylinderkammer des Betätigungsglieds ist über eine Drossel mit einem Druckspeicher verbunden, und ein Steuerventil ist in einer Leitung angeordnet, durch welche Druckmittel von einer Hydropumpe zu der Zylinderkammer des jeweiligen Betätigungsgliedes geführt wird.

Beim Beeinflussen der vertikalen Schwingungen des Fahrzeugs mittels dieser aktiven Aufhängung wird das Steuerventil von einem Regelgerät gesteuert, aufbauend auf Informationen von einem Fahrzeug- Höhensensor oder einem Sensor für die vertikale Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus als gefederter Masse, und hierdurch werden diese Schwingungen des Aufbaus reduziert. Schwingungen, deren Frequenz so hoch ist, daß das Steuerventil ihnen nicht mehr folgen kann, werden in Verbindung mit dem Druckspeicher durch die Drossel gedämpft.

Bei dieser bekannten aktiven Aufhängung wird jeweils der Abstand zwischen Aufbau und Rad, also die Fahrzeughöhe, von dem Fahrzeug- Höhensensor erfaßt. Ist sie niedriger als eine Sollhöhe, d. h. wenn der Aufbau absinkt, wird hydraulisches Druckmittel aus der Zylinderkammer des betreffenden hydraulischen Betätigungsglieds ausgepreßt, abhängig vom Ausmaß des Absinkens. Dagegen erhält im Falle eines Stoßes das hydraulische Betätigungsglied eine Federfunktion durch das ihm zugeführte hydraulische Druckmittel, abhängig von dem Hub des Stoßes. Die Federkonstante wird dabei durch Einstellen von Zu- und Abfuhr des hydraulischen Druckmittels zu und von dem Betätigungsglied entsprechend der Änderung der Fahrzeughöhe in äquivalenter Weise gesteuert.

Bei dieser bekannten aktiven Aufhängung kann eine vertikale Schwingung des Aufbaus, welche durch eine Welligkeit der Straßenoberfläche verursacht wird, in zufriedenstellender Weise begrenzt werden. Jedoch ist die bekannte aktive Aufhängung so ausgelegt, daß die äquivalente Federkonstante der Aufhängung so hoch ist, daß mit dem Fahrzeug ein ausreichender Fahrkomfort bei einem relativ großen Spektrum von Straßenzuständen erzielbar ist, einschließlich holperiger Straßen, damit nicht das hydraulische Betätigungsglied durchschlägt, wenn z. B. das Fahrzeug über Unebenheiten einer Straße fährt und impulsartige Kräfte auf die Räder wirken.

Anders gesagt, ist der Fahrkomfort nicht groß genug, wenn das Fahrzeug auf einer guten, ebenen Straße fährt, bei der keine Unebenheiten oder dergleichen und daher auch keine impulsartigen Kräfte auftreten.

Aus der DE 36 31 876 A1 kennt man eine Fahrzeugfederung für Kraftfahrzeuge. Diese kombiniert eine semiaktive Federung mit einer aktiven Federung, wobei die Pumpenleistung der aktiven Federung lediglich auf die notwendige Reibungskompensation ausgelegt ist. Dadurch arbeitet eine solche Federung auf guter Fahrbahn wie eine aktive Federung, auf schlechter Fahrbahn aber wie eine semiaktive Federung.

Schließlich kennt man aus der DE-OS 17 55 496 eine Federung mit mechanischen Federn konstanter Steife und einer progressiven Wegübersetzung (Anordnung in Form eines Kniehebels). Hierbei wirkt jedoch - mit Ausnahme eines kleinen Bereichs um den Nullpunkt des Systems - die Federung stark progressiv und ruft dann Stöße hervor.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue aktive Aufhängung für ein Fahrzeug bereitzustellen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Man erhält so eine aktive Aufhängung, bei der die äquivalente Federkonstante optimal gesteuert wird, so daß ein Fahrzeug auf einer guten, ebenen Straße einen wesentlich verbesserten Fahrkomfort aufweist. Bei der "normalen Regelung", die ausgeführt wird, wenn durch den Vorausschausensor eine Oberflächenunregelmäßigkeit, z. B. eine Erhebung, erfaßt wird, die größer ist als ein vorgegebener Wert, wird die äquivalente Federkonstante des Betätigungsgliedes so eingestellt, daß eine auftretende impulsartige Schwingung voll absorbiert und ein Durchschlagen des Betätigungsgliedes verhindert wird.

Fährt dagegen das Fahrzeug auf einer guten, ebenen Straße, z. B. auf einer neuen Autobahn, bei der durch den Vorausschausensor keine Oberflächenunregelmäßigkeit erfaßt wird, welche größer ist als der vorgegebene Wert, so wird die "inverse Federregelung" in der Weise ausgeführt, daß der Hub des Rades (bzw. der Räder) vergrößert wird, indem die äquivalente Federkonstante kleiner gemacht wird als bei der normalen Regelung. In diesem Fall wird dann der Fahrkomfort stark erhöht, wenn das Fahrzeug auf einer solchen guten Fahrbahn fährt, und man erhält ein weiches, angenehmes Fahrgefühl.

Vorausschausensoren für Kraftfahrzeuge sind für sich bekannt aus der JP-Patent-OS 62-131 813 A oder der DE 34 47 015 A1.

Bevorzugt wird die Erfindung in der Weise weitergebildet, daß sie einen Fahrzeughöhen-Sensor zur Erfassung des relativen Abstands zwischen Rad und Aufbau aufweist, wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, die inverse Federregelung bzw. Bewegungsunterstützungsregelung nicht auszuführen, wenn der von der Fahrzeug­ höhen-Erfassungsvorrichtung erfaßte relative Abstand größer ist als ein vorgegebener relativer Abstand. Hierdurch wird verhindert, daß der Hub eines Rades exzessiv zunimmt, und der Fahrkomfort wird ohne irgendwelche negativen Nebenwirkungen vergrößert, wenn das Fahrzeug auf einer von Unebenheiten freien Straße fährt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung geht man mit großem Vorteil so vor, daß eine Vorrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgesehen ist und die Steuer- bzw. Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, die inverse Regelung nicht auszuführen, wenn die von dieser Vorrichtung erfaßte Geschwindigkeit höher ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit. Dadurch wird die Fahrstabilität des Fahrzeugs auch bei hohen Geschwindigkeiten sichergestellt.

Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkwinkel-Sensor zur Erfassung des Lenk- oder auch Steuerwinkels des Fahrzeugs vorgesehen ist, und daß die Steuer- bzw. Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, die inverse Regelung nicht auszuführen, wenn der erfaßte Absolutwert des Lenkwinkels größer als ein vorgegebener Lenkwinkel ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei Kurvenfahrt stets eine zufriedenstellende Fahrstabilität gegeben ist.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches schematisch den Aufbau einer aktiven Fahrzeugfederung bzw. Fahrzeugaufhängung nach der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Art und Weise, wie ein Vorausschausensor eine Erhebung oder dergleichen erfaßt,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches eine inverse Federregelungsroutine zeigt,

Fig. 4 ein Schaubild, welches ein inverses Federregelungsgebiet zeigt, das definiert ist einmal durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und zum anderen durch den Absolutwert des Steuerwinkels,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches den Aufbau einer äquivalenten Schaltung zur Durchführung einer inversen Federregelung zeigt, und

Fig. 6 ein Schaubild, welches über der Zeit den Verlauf der Fahrzeughöhe darstellt, wie er von einem Fahrzeug- Höhensensor erfaßt wird; dieses Schaubild zeigt die Wirkung einer aktiven Aufhängung für ein Fahrzeug mit und ohne inverse Regelung.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer aktiven hydraulischen Fahrzeugfederung für ein Kraftfahrzeug, gemäß der Erfindung; eine solche Fahrzeugfederung kann man auch als aktive Radaufhängung bezeichnen. Fig. 1 zeigt nur eine einzige Aufhängungs- bzw. Federungseinheit 12. In der Praxis wird für jedes Rad eine solche Federungseinheit 12 vorgesehen. Die Fahrzeugfederung weist eine Aufhängungsfeder 13 und ein hydraulisches Betätigungsglied 14 auf, welche beide zwischen einem Fahrzeugaufbau 7 und dem jeweils zugeordneten Rad 8 angeordnet sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Das Betätigungsglied 12 ist hier als einseitig wirkender Hydrozylinder ausgebildet.

Ein Regelventil 17 der Aufhängungseinheit 12 ist angeordnet zwischen einer Ölleitung 16, die mit einer Öldruckkammer 15 des hydraulischen Betätigungsglieds 14 verbunden ist, und einer Ölzufuhrleitung 4 und einer Rückleitung 6, die später erläutert werden. Ein Ende einer Abzweigleitung 16a ist an einen Mittelabschnitt der Ölleitung 16 angeschlossen, und das andere Ende der Abzweigleitung 16a ist mit einem Druckspeicher 20 verbunden. Letzterer ist in der üblichen Weise mit einem Gas gefüllt, so daß die Kompressibilität des Gases die sogenannte Gasfederwirkung erzeugt. Eine 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 Schwingungegn zu dämpfen. Das hydraulische Betätigungsglied 14 ist also elastisch zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem ihm zugeordneten Rad angeordnet, so daß die Kraft, mit der der Aufbau das Rad abstützt, einstellbar ist.

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 läuft, wird das im Vorratsbehälter 3 gespeicherte Öl durch sie der Ölzufuhrleitung 4 zugeführt. Ein Ölfilter 9, ein Rückschlagventil 10 und ein Druckspeicher 11 zum Speichern von Leitungsdruck 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 zur Aufhängungseinheit 12 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 Öfluß 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 der Öldruck im Betätigungsglied 14, und damit dessen Last-Tragefähigkeit, 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 ist elektrisch an den Ausgang eines Reglers 30 angeschlossen, so daß seine Betätigung durch ein Treibersignal vom Regler 30 gesteuert wird. An dem Eingang des Reglers 30 sind verschiedene Sensoren zum Steuern bzw. Regeln der Aufhängungsanordnung 12 angeschlossen, z. B. ein Sensor 31 an der gefederten Masse (ein solcher Sensor ist an jedem der Räder vorgesehen) zur Erfassung der auf den Fahrzeugaufbau wirkenden vertikalen Beschleunigung G, ein Höhensensor 32 (an jedem der Räder) zur Erfassung des Hubs des betreffenden Rades 8 relativ zum Fahrzeugaufbau 7, ein Vorausschausensor 33 zur Erfassung von Unregelmäßigkeiten, z. B. von Erhebungen oder dergleichen, auf der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug, welcher Sensor ein Signal entsprechend der Größe der Erhebung oder dergleichen abgibt, und ein Geschwindigkeitssensor 34 zur Erfassung der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs. Ein Steuerwinkelsensor 35, welcher als Erfassungsvorrichtung für den Steuerwinkel dient, wird dazu verwendet, den Steuerwinkel des Fahrzeugs zu erfassen, also z. B. den Lenkradeinschlag. Das Regelventil 17 und der Regler 30 bilden eine Regelvorrichtung, und der Sensor 31 für die vertikale Beschleunigung G, sowie der Sensor 32 für die Fahrzeughöhe, bilden eine Vibrations-Sensorvorrichtung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Höhensensor 32 zur Erfassung des Hubs des zugeordneten Rades 8 als Fahrzeughöhenerfassungsvorrichtung verwendet. Alternativ kann als Fahrzeughöhenerfassungsvorrichtung jeder andere geeignete Sensor verwendet werden, welcher jeweils den Abstand zwischen dem ihm zugeordneten Rad 8 und dem Fahrzeugaufbau 7 erfaßt.

Der Vorausschausensor 33 kann auch als Straßenoberflächensensor 33 bezeichnet werden. Er weist z. B. einen Ultraschallsensor auf, welcher vorne am Fahrzeug in der Weise montiert ist, daß er nach vorne und schräg nach unten gerichtet ist, wie das Fig. 2 zeigt. Der Vorausschausensor 33 erfaßt die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche mittels der reflektierten Wellen, welche auftreten, wenn eine vom Sensor 33 abgestrahlte Ultraschallwelle von Unregelmäßigkeiten, z. B. einer Erhebung, der Straßenoberfläche reflektiert wird.

Die Arbeitsweise des Regelventils 17, die nachfolgend im einzelnen beschrieben werden wird, wird vom Regler 30 gesteuert entsprechend den Signalen, die dieser von den einzelnen Sensoren zugeführt erhält. Der Öldruck für das hydraulische Betätigungsglied 14 wird gesteuert vom Ventil 17. Vibrationen, die im Fahrzeugaufbau durch Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erzeugt werden, werden absorbiert bzw. gedämpft vom Druckspeicher 20 und der Drossel 19, da die Zylinderkammer 15 des Betätigungsglieds 14 über diese Drossel 19 mit dem Druckspeicher 20 in Verbindung steht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 soll nun die Arbeitsweise der aktiven Fahrzeugaufhängung beschrieben werden.

Als erstes liest der Regler 30 das Ausgangssignal des Vorausschausensors 33 ab; dies geschieht im Schritt S10 der Fig. 3.

Dann wird, ausgehend von dem im Schritt S10 gelesenen Signal des Vorausschausensors 33, im Schritt S12 durch den Regler 30 ermittelt, ob eine Erhebung (Fig. 2) oder dergleichen erfaßt worden ist, die eine vorgegebene Größe überschreitet.

Ist das Ergebnis der Ermittlung im Schritt S12 JA, so wird die normale Regelung gemäß Schritt S30 ausgeführt, die nachfolgend erläutert werden wird. Daraufhin endet die vorliegende Routine, und das Programm geht zum Ausgang zurück (Return).

Bei der normalen Regelung - im Gegensatz zur inversen Federregelung, deren Einzelheiten in Verbindung mit Schritt S22 beschrieben werden - wird die äquivalente Federkonstante des hydraulischen Betätigungsglieds 14 auf eine erste Federkonstante eingestellt, wodurch Vibrationen - so vorhanden - des Fahrzeugaufbaus gedämpft werden, auf den eine Kraft von außen einwirkt. Bei der aktiven Fahrzeugaufhängung der Fig. 1 wird in diesem Fall der Öldruck durch das Steuerventil 17 so geregelt, daß die äquivalente Federkonstante des Betätigungsglieds 14 höher ist als eine zweite äquivalente Federkonstante für die nachfolgend erläuterte inverse Federregelung, so daß die Vibrationen des Fahrzeugaufbaus bei einer relativen großen Vielzahl von Straßenzuständen gedämpft werden können, einschließlich unebener und holperiger Straßen.

Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S12 NEIN, so wird im Schritt S14 vom Geschwindigkeitssensor 34 die Fahrzeuggeschwindigkeit V und vom Steuerwinkelsensor 35 der Steuerwinkel θ_H eingelesen.

Dann ermittelt - im Schritt S16 - der Regler 30, ob die Geschwindigkeit V und der Absolutwert /θ_H/ des Steuerwinkels θ_H innerhalb eines in Fig. 4 dargestellten Gebiets der inversen Federregelung liegen, das in Fig. 4 dargestellt ist.

Ziel von Schritt S16 ist es, eine Ausführung der inversen Federregelung dann zu sperren, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt und/oder in eine Kurve gesteuert wird, wodurch sonst die Fahrstabilität abgesenkt werden würde.

Das Gebiet der inversen Federregelung (Fig. 4) ist ein Gebiet, das definiert ist durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Absolutwert /θ_H/ des Steuerwinkels. Wie Fig. 4 zeigt, wird das Gebiet einmal begrenzt durch eine senkrechte Gerade für einen bestimmten Wert V₀ der Fahrzeuggeschwindigkeit V, also V=V₀, und zum anderen durch eine Gerade θ₀, längs deren der Absolutwert /θ_H/ mit einer vorgegebenen Rate abnimmt. Diese Gerade beginnt bei V=0 beim Wert θ₁, und sie erstreckt sich bis zum Koordinatenpunkt V₀, θ₂, wobei θ₂ zwischen Null und θ₁ liegt. Die Gerade θ₀ hat also eine negative Steigung, und θ₀ nimmt mit steigender Geschwindigkeit V on θ₁ nach θ₂ ab, z. B. wie dargestellt linear, oder ggf. nach einer anderen Gesetzmäßigkeit.

Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S16 NEIN, d. h. der Absolutwert /θ_H/ des Steuerwinkels liegt oberhalb θ₀, oder die Geschwindigkeit V ist größer als V₀, so wird die normale Regelung gemäß Schritt S30 ausgeführt. Danach endet die vorliegende Routine, und das Programm geht zurück (Return).

Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S16 JA, so geht das Programm zum Schritt S18, worauf ein vom Fahrzeug-Höhensensor 32 erfaßter Hub L des Rades 8 eingelesen wird.

Dieser Hub L wird eingelesen, weil er ständig überwacht werden muß, da die inverse Regelung eine sogenannte divergierende Systemregelung ist und der Hub L durch die Ausführung der inversen Regelung vergrößert wird. Auch wird der Hub L des Rades 8 einer gewissen Begrenzung unterworfen, damit das System nicht weiter divergiert.

Anschließend wird im Schritt S20 ermittelt, ob der Hub L des Rades 8 nicht größer ist als ein vorgegebener kleiner Hub L₀. Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S20 NEIN, d. h. der tatsächliche Hub L ist größer als L₀, so wird die normale Regelung des Schrittes S30 ausgeführt. Daraufhin endet die vorliegende Routine, und das Programm geht zum Ausgangspunkt zurück.

Wenn also nicht eine neue äußere Kraft wirksam wird, um die Vibrationen des Aufbaus 7 zu beschleunigen, wird die augenblickliche Vibration des Aufbaus 7 direkt durch die schwingungsdämpfende Wirkung der normalen Regelung gedämpft.

Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S20 JA, so wird im Schritt S22 die inverse Regelung ausgeführt.

Wie Fig. 5 zeigt, ist im Regler 30 eine äquivalente Schaltung eines Hub-Rückkopplungssystems angeordnet. Gemäß Fig. 5 wird in einer Subtrahiereinheit 30a die Differenz zwischen einem Sollhub L_I und einem Isthub L_A des Rades 8 berechnet. Das Ergebnis wird - in einem Verstärker 30b - mit einer Regelverstärkung K verstärkt, und mit dem Ergebnis wird das hydraulische Steuerventil 17 beaufschlagt. Auf diese Weise wird die Abstützkraft des hydraulischen Betätigungsglieds 14 gesteuert bzw. geregelt.

Da diese äquivalente Schaltung durch eine divergierende Systemregelung gekennzeichnet ist, sollte die Regelverstärkung K so eingestellt werden, daß sie die Federkonstante äquivalent mindestens so viel absenkt, daß die Reibungskräfte der Aufhängungseinheit 12 aufgehoben werden. Wenn dann bei der inversen Regelung das hydraulische Betätigungsglied 14 zusammengedrückt wird, so geschieht dies über die unterste Stellung hinaus, die bei der normalen Regelung erreicht wird. Wird andererseits das Betätigungsglied 14 durch äußere Kräfte auseinandergezogen, so geschieht auch dies über die größte Länge hinaus, die bei der normalen Regelung erreicht wird. Bei der inversen Regelung wird also der Hub des Rades 8 vergrößert.

Da das System ein divergierendes System ist, sollte sein Betrieb ferner einer gewissen Begrenzung unterliegen. Dies ist die Begrenzung durch den vorgegebenen oberen Grenzwert L₀ des Radhubes L, und diese Begrenzung erfolgt, wie bereits beschrieben, im Schritt S20.

Auf der Basis einer - auf diese Weise errechneten - geregelten Größe ändert also der Regler 30 den Wert des elektrischen Treiberstroms für das Steuerventil 17 und steuert so den hydraulischen Druck, der dem Betätigungsglied 14 zugeführt wird. Auch wird die äquivalente Federkonstante des Betätigungsglieds 14 auf die zweite Federkonstante eingestellt, die niedriger ist als die erste Federkonstante für die normale Regelung, d. h. die Federkraft wird auf einen sehr niedrigen Wert reduziert.

Fig. 6 zeigt die Wirkung der inversen Regelung. Da die äquivalente Federkonstante des hydraulischen Betätigungsglieds 14 abgesenkt wird, nimmt der Hub L des Rades 8 zu, und gleichzeitig wird die Schwingungsperiode länger. Dadurch erhält das Kraftfahrzeug einen erhöhten Fahrkomfort und ein weiches, bequemes Fahrgefühl.

Die Routine nach Fig. 3 endet dann, und das Programm geht zum Ausgangspunkt zurück.

In der Praxis werden bei der Steuerung bzw. Regelung einer aktiven Aufhängungsvorrichtung zwei Größen zu einer Summe addiert:

• a) Die erläuterte geregelte Größe, die bei der normalen Regelung oder bei der inversen Federregelung abgegeben wird.
• b) Eine Regelvariable, die für einen anderen Zweck errechnet wurde, z. B. für die Beibehaltung eines vorgegebenen Abstands des Fahrzeugs von der Fahrbahn.

Abhängig von der Größe dieser Summe wird dann das Steuerventil 17 gesteuert, so daß zusätzlich auch die gewünschte Höhe des Fahrzeugs, also ein Abstand von der Fahrbahn, eingehalten wird. Letzteres ist nicht besonders dargestellt, da an sich bekannt.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die inverse Regelung nur ausgeführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht höher ist als die vorgegebene Geschwindigkeit V₀. Zusätzlich kann man - in weiterer Ausgestaltung der Erfindung - eine zweite vorgegebene Geschwindigkeit V₁, welche zwischen dem Wert Null und dem Wert V₀ liegt, einstellen in der Weise, daß die inverse Regelung auch dann unterbunden wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als dieser Wert V₁. In diesem Fall wird man bevorzugt die inverse Regelung dann unterbinden, wenn das Fahrzeug sehr langsam fährt, z. B. weniger als 3 km/h, da bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten die inverse Regelung nicht so wirkungsvoll ist.

Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel ist außerdem der obere Grenzwert L₀ für den Hub des Rades 8 vorgesehen, um die Divergenz des Systems zu begrenzen, also z. B. ein Aufschaukeln zu verhindern, und die inverse Regelung wird gesperrt, wenn der Hub L den Wert L₀ überschreitet. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Art der Beschränkung der Divergenz des Systems begrenzt, und diese kann auch auf der Basis jeder anderen geeigneten Variablen begrenzt werden. Auch sonst sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Zusammengefaßt kann man also sagen, daß die Erfindung eine aktive Aufhängung 12 für ein Fahrzeug betrifft, welche das verlänger- und verkürzbare Betätigungsglied 14 aufweist, das zwischen dem Aufbau 7 und dem Rad 8 angeordnet ist,so daß die Kraft, mit der der Aufbau 7 das Rad 8 abstützt, einstellbar ist. Ferner sind ein gefederter Sensor 31 für die vertikale Beschleunigung G und/oder ein Fahrzeughöhensensor 32 zur Erfassung von Vibrationen des Aufbaus 7 vorgesehen, sowie das Steuerventil 17 und der Regler 30 zum Steuern der Abstützkraft des Betätigungsglieds 14 entsprechend den Vibrationen, die vom gefederten Sensor 31 oder dem Höhensensor 32 erfaßt worden sind. Hierdurch wird der Hub des Betätigungsglieds 14 begrenzt. Ferner ist der Vorausschausensor 33 für die vor dem Fahrzeug liegende Straßenoberfläche vorgesehen, um dort die Größe von Unregelmäßigkeiten (Erhebungen) zu erfassen, und das Steuerventil 17, sowie der Regler 30, sind dafür ausgelegt, eine normale Regelung, vgl. Schritt S30 in Fig. 3, auszuführen, so daß die äquivalente Federkonstante des Betätigungsglieds 14 auf einen ersten Wert eingestellt wird, wenn die Oberflächenunregelmäßigkeit vom Vorausschausensor 33 erfaßt wird, die größer ist als ein vorgegebener Wert.

Ferner sind das Steuerventil 17 und der Regler 30 dafür ausgelegt, eine inverse Regelung, vgl. Schritt S22 in Fig. 3, sowie Fig. 5, auszuführen, in der Weise, daß die äquivalente Federkonstante des Betätigungsglieds 14 auf eine zweite Federkonstante eingestellt wird, die niedriger ist als die erste, wodurch der Hub L des Rades 8 dann verlängert wird, wenn keine Oberflächenunregelmäßigkeit erfaßt wird, die größer ist als der vorgegebene Wert. Durch die Erfindung erreicht man also für den Fall, daß das Fahrzeug auf einer glatten, ebenen Fahrbahn fährt, einen wesentlich verbesserten Fahrkomfort, während sich auf Straßen schlechter Qualität durch die dann eingestellte erste Federkonstante eine dort notwendige straffere Federung ergibt, die ein Durchschlagen der Federung bei stärkeren Straßenunebenheiten verhindert.

Claims (10)

1. Aktive Aufhängung für ein Fahrzeug mit einem verlänger- und verkürzbaren Betätigungsglied (14) zwischen Aufbau (7) und Rad (8),
mit mindestens einer Sensorvorrichtung (31, 32) zur Erfassung einer Bewegung des Aufbaus (7),
mit einem Vorausschausensor (33) zur Erfassung der Größe von Unregelmäßigkeiten, beispielsweise einer Erhebung, einer vor dem Fahrzeug liegenden Straßenoberfläche,
mit einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung (17, 30) zum Beeinflussen der Abstützkraft des Betätigungsgliedes (14) entsprechend

• - der von der Sensorvorrichtung (31, 32) erfaßten Bewegung des Aufbaus und
• - der Größe der Unregelmäßigkeiten, welche von dem Vorausschausensor (33) erfaßt werden,

wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (17, 30) dazu ausgebildet ist,

• a) eine normale Regelung (Fig. 3: S30) in der Weise auszuführen, daß die äquivalente Federkonstante des Betätigungsglieds (14) auf eine straffere Federung eingestellt wird, die Schwingungen des Aufbaus dämpft, wenn eine Oberflächenunregelmäßigkeit festgestellt wird, die größer ist als ein vorgegebener Wert, oder
• b) eine inverse Regelung im Sinne einer Bewegungsunterstützungsregelung (Fig. 3: S22) in der Weise auszuführen, daß die äquivalente Federkonstante des Betätigungsglieds (14) auf eine zweite Federkonstante eingestellt wird, welche niedriger ist als die erste Federkonstante,
  • - wenn eine durch den Vorausschausensor (33) erfaßte Oberflächenunregelmäßigkeit kleiner ist als der vorgegebene Wert, und
  • - wenn der Hub des Betätigungsglieds (14) innerhalb eines vorgegebenen Hubbereichs (S20: L=L₀) liegt.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, bei welcher die Sensorvorrichtung eine Fahrzeughöhen-Erfassungsvorrichtung (32) zur Erfassung des Abstands zwichen dem Rad (8) und dem Aufbau (7) aufweist, und die inverse Regelung (Fig. 3: S22) in der Weise ausgeführt wird, daß die Abstützkraft des Betätigungsglieds (14) entsprechend der Differenz zwischen einem Sollwert (L_I) eines relativen Abstandes und einem Istwert (L_A) eines relativen Abstandes geregelt wird, welcher Istwert (L_A) von der Fahrzeughöhen-Erfassungsvorrichtung (32) erfaßt wird (Fig. 5).

3. Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher eine Fahrzeughöhen- Erfassungsvorrichtung (32) zur Erfassung des relativen Abstandes zwischen dem Rad (8) und dem Aufbau (7) vorgesehen ist, und bei welcher die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (17, 30) dazu ausgebildet ist, die inverse Regelung (Fig. 3: S22) nicht auszuführen, wenn der von der Fahrzeughöhen-Erfassungsvorrichtung (32) erfaßte relative Abstand (L) größer ist als ein vorgegebener relativer Abstand (L₀) (Fig. 3).

4. Aufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher eine Vorrichtung (34) zur Erfassung der Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs vorgesehen ist, und die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (17, 30) dazu ausgebildet ist, die inverse Regelung (Fig. 3: S22) nicht auszuführen, wenn die von dieser Vorrichtung (34) erfaßte Geschwindigkeit (V) höher ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit (V₀).

5. Aufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher eine Lenk- oder Steuerwinkel-Erfassungsvorrichtung (35) zur Erfassung des Steuerwinkels des Fahrzeugs vorgesehen ist, und die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die inverse Regelung (Fig. 3: S22) nicht auszuführen, wenn der erfaßte Absolutwert des Steuerwinkels (θ_H) größer ist als ein vorgegebener Steuerwinkel (θ₀).

6. Aufhängung nach Anspruch 5, bei welcher eine Vorrichtung (34) zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei der vorgegebene Steuerwinkel eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist und mit deren Zunahme abnimmt (Fig. 4).

7. Aufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (17, 30) ein Steuerventil (17) zum Aussteuern hydraulichen Fluids für ein hydraulisches Betätigungsglied (14) zum Erhöhen oder Absenken der Abstützkraft aufweist.

8. Aufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Vorausschausensor einen an einem vorderen Abschnitt des Aufbaus (7) angebrachten Ultraschallsensor (33) aufweist, der bezüglich des Aufbaus (7) nach vorne und schräg nach unten gerichtet ist.

9. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die aktive Aufhängung als Teil einer hydropneumatischen Federung ausgebildet ist.