DE4130877C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für aktive Radaufhängungen eines Fahrzeuges
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche aktiven Radaufhängungen werden bei Kraftfahrzeugen verwendet
und sind dazu ausgebildet, den Zustand einer Straßenoberfläche
vor dem Fahrzeug zu erfassen und die Arbeitsweise der Aufhängung dementsprechend richtig zu steuern bzw. zu regeln.
Aus der japanischen Patent-OS 60-1 42 208 (= US 47 81 465, GB-
B 21 51 872, DE-C 34 47 015, FR-B 25 57 288) ist ein optischer
Vorausschausensor für Straßenoberflächen und aus der japanischen
Patent-OS 62-1 31 813 ein derartiger Vorausschausensor auf Ultraschallbasis
bekannt. Derartige Sensoren können zur Erfassung von Unregelmäßigkeiten
einer vor einem Fahrzeug liegenden Straßenoberfläche dienen.
Bei diesen Beispielen aus dem Stand der Technik ist beabsichtigt,
die Arbeitsweise einer Aufhängung abhängig vom Straßenzustand
vor einem Kraftfahrzeug zu steuern, der mit einem derartigen
Sensor erfaßt wird.
Bei der erstgenannten Veröffentlichung ist nicht im einzelnen
beschrieben, wie die Steuerung oder Regelung der Aufhängung
erfolgen soll. Die zweitgenannte Veröffentlichung beschreibt
ein Verfahren zum Steuern der Dämpfersteifigkeit der Aufhängung,
wenn ein Rad des Fahrzeugs eine Unregelmäßigkeit erreicht, die
auf der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug erfaßt wird. Dies
geschieht unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Hierbei wird die Dämpfersteifigkeit der Aufhängung abgesenkt,
wenn die Unregelmäßigkeit der Straßenobefläche vor dem Fahrzeug
durch den Vorausschausensor erfaßt wird. Impulsartige Schwingungsanregungen,
die aus der Fahrbahn auf die Fahrzeugkarosserie wirken würde, werden also wirkungsvoll
gedämpft, wenn das Rad über erfaßte Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche
fährt, z. B. über Erhebungen, Kopfsteinpflaster, Querfugen in
einer Betonfahrbahn, und dergleichen.
Bei dieser zweitgenannten Veröffentlichung ist der Vorausschausensor
an der Vorderseite des Fahrzeugs unter einem vorgegebenen Neigungswinkel
montiert, den man - in Analogie zur Optik - auch als Einfallswinkel
bezeichnen kann, vgl. den Winkel R in der nachfolgenden Fig. 7.
Dieser Sensor dient dazu, die Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche
in einem vorgegebenen Abstand vor dem Fahrzeug zu erfassen
und geht dabei von einer vorgegebenen räumlichen Lage der Fahrzeugkarosserie
aus. Die erwähnte Steuerung berücksichtigt nur diesen
vorgegebenen Abstand.
Fährt jedoch das Fahrzeug, so ändert sich ständig die Lage der
Fahrzeugkarosserie relativ zur Oberfläche der Straße. Wenn sich
das Fahrzeug z. B. etwas um seine Querachse dreht, so ändert
sich der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem
vom fest gerichtet eingebauten Vorausschausensor erfaßten Bereich
der Straßenoberfläche ständig. So entsteht ein Unterschied
zwischen dem zuvor erläuterten, in der Steuerung berücksichtigten
Abstand und dem tatsächlichen Abstand
zu einer Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug.
Deshalb wird bei
dieser Vorrichtung nach dem Stand der Technik die Dämpfersteifigkeit
der Aufhängung nicht zeitlich richtig gesteuert, wenn das Rad
über eine Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche hinwegrollt.
Auch wird bei der bekannten Vorrichtung eine Sensorvorrichtung
verwendet, mit der Abstände vom Fahrzeug zu drei vor dem Fahrzeug
liegenden Stellen gemessen werden, wodurch sowohl die Abstände
zwischen dem Fahrzeug und Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche
wie auch die Unregelmäßigkeiten selbst erfaßt werden.
Obwohl die Verwendung dieser Vorrichtung das erwähnte Problem
löst, wird dadurch die gesamte Vorrichtung kompliziert
im Aufbau, teuer und deshalb kaum praktikabel.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine neue Steuerung für
eine aktive Fahrzeugaufhängung zu schaffen, die unabhängig von
Fahrbewegungen des Fahrzeugs, den Abstand zu Unregelmäßigkeiten der Fahrbahnoberfläche
richtig erfaßt.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand
des Patentanspruchs 1.
Man erhält so eine Steuerung für eine aktive Fahrzeugaufhängung,
welche die Federsteifigkeit und/oder die Dämpfersteifigkeit
einer Aufhängung zeitlich richtig steuern kann, obwohl die Karosserie
des Fahrzeugs ihre räumliche Lage ändert, z. B. durch Nickbewegungen
(Drehbewegungen um die Querachse), vorderes Einfedern, etc.,
wodurch sich die Höhenlage des an der Vorderseite des Fahrzeugs
angebrachten Vorausschausensors zur Fahrbahn und dessen Einfallwinkel (im
Sinne der obigen Definition) laufend ändern. Die Steuervorrichtung
korrigiert also den vorgegebenen Abstand des Vorausschausensors
entsprechend der aktuellen Sensorhöhe und der Karosserieneigung,
wie sie von den Sensoren zum Erfassen der räumlichen Lage
des Fahrzeugs erfaßt worden sind. Auch berechnet die Steuervorrichtung
den Zeitpunkt, zu dem das Rad die erfaßte Unregelmäßigkeit der
Straßenoberfläche erreichen wird unter Berücksichtigung
des korrigierten vorgegebenen Abstands und der vom Geschwindigkeitssensor
erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit.
Obwohl also das Fahrzeug, an dem der Vorausschausensor montiert
ist, im Betrieb seine räumliche Lage (Fahrzeuglage) ändert,
z. B. durch Nickbewegungen, wird so der Zeitpunkt, an dem das Rad
die Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche erreicht, richtig
berechnet, ohne daß durch eine Änderung der Fahrzeuglage wesentliche
Fehler auftreten. Demzufolge können Federsteifigkeit und/oder
Dämpfersteifigkeit der Aufhängung stets zeitrichtig geändert werden,
so daß sich ein guter Fahrkomfort ergibt, auch wenn das Fahrzeug
über Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche, Kopfsteinpflaster,
Querfugen etc. hinwegrollt.
In bevorzugter Weise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß
Anspruch 3 weitergebildet. Man kann so eine überflüssige Berechnung
vermeiden, wenn die Änderung der räumlichen Lage des Fahrzeugs
so klein ist, daß die Korrektur des vorgegebenen Abstandes keine
konkreten Ergebnisse bringt.
Vorzugsweise wird die Erfindung ferner gemäß Anspruch 4 weitergebildet.
Auf diese Weise erhält man den tatsächlichen Abstand zwischen
dem Fahrzeug und der vom Vorausschausensor erfaßten Unregelmäßigkeit
der Straßenoberfläche mit großer Genauigkeit, so daß man eine
Aufhängungssteuerung erhält, die im tatsächlichen Betrieb des
Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit arbeitet.
Mit Vorteil wird die Erfindung gemäß Anspruch 10 weitergebildet.
Auf diese Weise wird die Arbeitsweise der Aufhängung augenblicklich
und mit hoher Ansprechgeschwindigkeit bei Auftreten einer impulsartigen,
hochfrequenten Schwingung geändert, wie sie erzeugt wird, wenn
das Fahrzeug über Erhebungen der Straßenoberfläche, Fugen in
Kopfsteinpflaster, Querfugen zwischen Betonplatten, oder dergleichen,
hinwegrollt.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches schematisch den Aufbau
der Steuerung einer aktiven Fahrzeugfederung bzw.
Fahrzeugaufhängung nach der Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung, welche eine erste
Abwandlung einer Vorrichtung zur Änderung der Aufhängungs
charakteristik zeigt,
Fig. 3 eine schematische Darstellung, welche eine zweite
Abwandlung der Änderungsvorrichtung für die Aufhängungs
charakteristik zeigt,
Fig. 4 eine schematische Darstellung, welche eine dritte
Abwandlung der Änderungsvorrichtung für die Aufhängungs
charakteristik zeigt,
Fig. 5 eine schematische Darstellung, welche die Beziehungen
zwischen der Lage, in der ein Vorausschausensor
eine Erhebung erfaßt, und den jeweiligen Stellungen
der Vorder- und Hinterräder zeigt,
Fig. 6 eine schematische Darstellung, welche die Lagebeziehungen
zwischen der Erhebung und dem Vorausschausensor
zeigt, die sich ergibt, wenn sich die Karosserie
eines Fahrzeugs in einer bestimmten räumlichen Stellung
befindet,
Fig. 7 eine schematische Darstellung, welche die Lagebeziehungen
zwischen der Erhebung und dem Vorausschausensor
zeigt, die sich ergibt, wenn das Fahrzeug fährt,
Fig. 8 eine schematische Darstellung, welche die Einzelheiten
der Lagebeziehungen zwischen den Punkten A, B, C
und D der Fig. 7 zeigt,
Fig. 9 ein Flußdiagramm, welches eine Abstandsberechnungsroutine
darstellt, die von einem Steuergerät ausgeführt
wird,
Fig. 10 und 11 Flußdiagramme, welche eine Vorausschau-Steuerroutine
zeigen, die von dem Überwachungsgerät ausgeführt
wird, und
Fig. 12 ein Schaubild, welches die zeitlichen Beziehungen
für die Erzeugung eines Steuersignals zeigt, das
von einem Überwachungsgerät an ein Auswahlventil
gegeben wird.
Fig. 1 zeigt eine Steuervorrichtung für eine Fahrzeugaufhängung,
nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, angewendet
bei einer sogenannten aktiven Aufhängung für ein Kraftfahrzeug.
Fig. 1 zeigt eine Aufhängung 12, die für jedes der Räder 8 vorgesehen
ist und zwischen dem jeweiligen Rad und einer Fahrzeugkarosserie
7 eingebaut ist, und die verlänger- und verkürzbar die Karosserie
7 auf dem Rad 8 abstützt. Die dargestellte Aufhängung 12 zeigt
nur eine Aufhängung für eines der Räder 8. In der Praxis wird
für jedes Rad eine solche Aufhängung 12 vorgesehen, also für
das vordere rechte, das vordere linke, das hintere rechte und
das hintere linke Rad des Fahrzeugs. Eine Aufhängungsfeder 13
der Aufhängung 12 und ein einseitig wirkendes hydraulisches
Betätigungsglied 14 sind parallel wirkend zwischen der Karosserie
7 und dem ihnen zugeordneten Rad 8 angeordnet.
Ein Steuerventil 17 zum Steuern einer Abstützkraft des hydraulischen
Betätigungsglieds 14 ist angeordnet zwischen einer Ölleitung
16, welche mit einer Zylinderkammer 15 des Betätigungsgliedes
14 in Verbindung steht, ferner mit einer Ölzufuhrleitung 4 und
einer Rückleitung 6, deren Aufgaben später erläutert werden.
Ein Ende einer ersten Abzweigleitung 16a ist an einen Mittelabschnitt
der Ölleitung 16 angeschlossen, und ein erster Druckspeicher
20 ist mit dem anderen Ende der Abzweigleitung 16a verbunden.
Im ersten Druckspeicher 20 ist Gas abgedichtet angeordnet, und
dessen Kompressibilität ergibt die sogenannte Gasfederwirkung.
Eine Drossel 19 ist in der Mitte der ersten Abzweigleitung 16a
angeordnet. Sie dient dazu, die Größe des Durchflusses von hydraulischem
Druckmittel zwischen dem ersten Druckspeicher 20 und der Zylinderkammer
15 des hydraulischen Betätigungsgliedes 14 zu regeln und dadurch
eine schwingungsdämpfende Kraft zu erzeugen.
Parallel zur ersten Abzweigleitung 16a ist eine zweite Abzweigleitung
16b mit der Ölleitung 16 verbunden. In der zweiten Abzweigleitung
16b ist ein Auswahlventil 22 angeordnet, das eine Vorrichtung
zur Änderung der Aufhängungscharakteristik darstellt. Ein zweiter
Druckspeicher 21 ist an die Abzweigleitung 16b angeschlossen.
Das Auswahlventil 22 ist (im Zustand der Fig. 1) geschlossen,
wenn es nicht erregt ist, und in diesem Zustand ist der zweite
Druckspeicher 21 von der Ölleitung 16 getrennt. Wird das Ventil
22 durch Energiezufuhr geöffnet, so steht der zweite Druckspeicher
21 mit der Ölleitung 16 über dieses Ventil 22 in Verbindung.
Auf diese Weise wird die gesamte Kapazität der Druckspeicher
20, 21, die mit dem hydraulischen Betätigungsglied 14 in Verbindung
steht, und die gesamte Öffnungsfläche der Ölleitung, welche
diese Elemente verbindet, gleichzeitig in zwei Stufen durch
selektive Betätigung des Auswahlventils 22 geändert, wie das
nachfolgend in allen Einzelheiten beschrieben wird. Auf diese
Weise werden die Federsteifigkeit, d. h. die Federkonstante der
Aufhängung 12, und die Dämpfersteifigkeit, also die Vibrationsdämpfungskraft
derselben, entsprechend in zwei Stufen geändert.
Fig. 2 zeigt eine erste Abwandlung der Vorrichtung für die Änderung
der Aufhängungscharakteristik.
Bei dieser Abwandlung weist die Aufhängung 12 eine Aufhängungsfeder
130 und ein hydraulisches Betätigungsglied 140 auf, welche zusammen
die Karosserie 7 auf dem jeweils zugeordneten Rad abstützen.
Ferner weist die Aufhängung 12 der Fig. 2 einen Druckspeicher
200 auf, der an das Betätigungsglied 140 angeschlossen ist,
und eine Ölleitung 160a, welche das Betätigungsglied 140 mit
dem Druckspeicher 200 verbindet. In der Mitte
der Ölleitung
160a ist ein variables Auswahlventil 220 angeordnet, welches
variabel die Öffnungsfläche des Durchlasses 160a in einer Vielzahl
von Stufen steuert und folglich eine Vorrichtung zur Änderung
der Aufhängungscharakteristik bildet. In diesem Fall wird die
Dämpfersteifigkeit, d. h. die Schwingungsdämpfungskraft der Aufhängung
12, in einer Vielzahl von Stufen geändert, indem man das variable
Auswahlventil 220 entsprechend steuert.
Fig. 3 zeigt eine zweite Abwandlung der Änderungsvorrichtung
für die Aufhängungscharakteristik.
Bei dieser Abwandlung weist die Aufhängung 12 eine Aufhängungsfeder
131 und ein hydraulisches Betätigungsglied 141 auf, welche zusammen
die Karosserie 7 auf dem jeweilig zugeordneten Rad 8 abstützen,
ferner einen Druckspeicher 201, der mit dem Betätigungsglied
141 verbunden ist, und einen Öldurchlaß 161a, welcher das Betätigungsglied
141 mit dem Druckspeicher 201 verbindet. In der Mitte des Öldurchlasses
161a sind eine Drossel 191 und ein Auswahlventil 221 angeordnet,
welch letzteres zwischen zwei Stellungen verschiebbar ist, nämlich
geöffnet und geschlossen, und welches folglich eine Änderungsvorrichtung
für die Aufhängungscharakteristik bildet. Die Drossel 191 und
das Ventil 291 sind parallel zueinander angeordnet. In diesem
Fall wird die Dämpfersteifigkeit, also die schwingungsdämpfende
Kraft der Aufhängung 12, in zwei Stufen durch entsprechende
Steuerung des Auswahlventils 221 geändert.
Fig. 4 zeigt eine dritte Abwandlung der Änderungsvorrichtung
für die Aufhängungs-Charakteristik.
Bei dieser Abwandlung weist die Aufhängung 12 eine Aufhängungsfeder
132 und ein hydraulisches Betätigungsglied 142 auf, welche die
Karosserie 7 auf dem zugeordneten Rad 8 abstützen, ferner einen
ersten Druckspeicher 202 und einen zweiten Druckspeicher 212,
welche parallel zueinander an das Betätigungsglied 142 angeschlossen
sind, sowie einen ersten Öldurchlaß 162a und einen zweiten Öldurchlaß
162b, welche das Betätigungsglied 142 mit dem ersten Druckspeicher
202 bzw. mit dem zweiten Druckspeicher 212 verbinden. Im zweiten
Öldurchlaß 162b ist ein Auswahlventil 222 angeordnet, welches
zwischen zwei Stellungen verschiebbar ist, nämlich geöffnet
bzw. geschlossen, und welches die Änderungsvorrichtung für die
Änderung der Aufhängungscharakteristik bildet. In diesem Fall
wird die Federsteifigkeit, d. h. die Federkonstante und die Dämpfersteifigkeit,
d. h. die Schwingungsdämpfungskraft der Aufhängung 12, durch Betätigung
des Auswahlventils 222 in zwei Stufen geändert.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das andere Ende der Ölzufuhrleitung 4
mit der Förderseite einer Hydropumpe 1 verbunden. Die Saugseite
dieser Pumpe 1 steht mit der Innenseite eines Vorratsbehälters
3 über eine Ölleitung 2 in Verbindung. Wird die Hydropumpe 1
betätigt, so wird das hydraulische Druckmittel im Vorratsbehälter
3 zur Ölleitung 4 gefördert. Ein Ölfilter 9, ein Rückschlagventil
10, und ein Druckspeicher 11 zum Speichern von Leitungsdruck
sind in der Leitung 4 und in dieser Reihenfolge, gerechnet von
der Ausgangsseite der Hydropumpe 1, angeordnet. Das Rückschlagventil
10 läßt das hydraulische Druckmittel nur von der Pumpe 1 in
Richtung zur Aufhängung 12 strömen. Durch Verwendung dieses
Ventils 10 wird das hydraulische Druckmittel unter hohem Druck
im Druckspeicher 11 gespeichert.
Das Steuerventil 17 ist von einer Bauart, die so beschaffen
ist, daß seine Öffnung entsprechend dem Wert des ihm zugeführten
elektrischen Stromes geändert wird. Entsprechend dieser Ventilöffnung
steuert das Ventil 17 die Menge an hydraulischem Druckmittel,
die von der Zufuhrleitung 4 zur Ölleitung 16 strömt, und
regelt dadurch die Abstützkraft, die auf das hydraulische Betätigungsglied
14 wirkt. Das Steuerventil 17 ist so konstruiert, daß wenn der
Wert des ihm zugeführten elektrischen Stromes größer wird, die
vom hydraulischen Betätigungsglied 14 erzeugte Abstützkraft
ebenso größer wird, bevorzugt in proportionaler Weise. Das hydraulische
Druckmittel, das vom Steuerventil 17 an die Rückleitung 6 abgegeben
wird, strömt zum Vorratsbehälter 3 zurück.
Das Steuerventil 17 und das Auswahlventil 22 sind elektrisch
mit dem Ausgang eines Steuer- und Regelgeräts 30 verbunden,
das eine Steuervorrichtung für den hydraulischen Druck bildet.
Die Arbeit des Steuerventils 17 wird gesteuert von einem Steuersignal
vom Steuergerät 30. Verschiedene Sensoren zum Steuern der Aufhängung
12 sind mit dem Eingang des Steuergeräts 30 verbunden. Ein Sprungsensor
31, der für jedes Rad gesondert vorgesehen wird, wird dazu verwendet,
eine vertikale Beschleunigung G zu erfassen, die auf die Fahrzeugkarosserie
einwirkt. Ein Fahrzeughöhensensor 32, der ebenfalls für jedes
Rad gesondert vorgesehen wird, dient sowohl als Sensormittel
für die räumliche Lage des Fahrzeugs und als Sensormittel für
die Höhe des Fahrzeugs zur Erfassung der Fahrzeughöhe an jedem
Rad. Wenn dabei gesagt wird "an jedem Rad", so ist dabei naturgemäß
gemeint: Im Bereich jeden Rades. Ein Vorausschausensor 33 bildet
einen Sensor für eine vor dem Fahrzeug liegende Straßenoberfläche
zur Erfassung von dortigen Unregelmäßigkeiten. Ein Geschwindigkeitssensor
34 wird dazu verwendet, die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs
zu erfassen.
Für den Vorausschausensor 33 wird beispielsweise ein Ultraschallsensor
verwendet. Der Sensor 33 erfaßt die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche
durch Verwendung von reflektierten Wellen, die erzeugt werden,
wenn eine Ultraschallwelle, die vom Sensor 33 selbst abgegeben
wurde, von den Unregelmäßigkeiten reflektiert wird. Der Sensor
33 ist am Vorderteil der Fahrzeugkarosserie so montiert, daß
er nach vorne und schräg nach unten zeigt. Wie später erwähnt,
erfaßt der Sensor 33 eine Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche
vor dem Fahrzeug in einem vorgegebenen Abstand L0 von seiner
Montagestelle, wenn sich die Fahrzeugkarosserie in einer vorgegebenen
räumlichen Lage befindet, vgl. Fig. 5 und Fig. 6.
Es folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise der Aufhängung 12,
zu welcher die Steuervorrichtung für die Fahrzeugaufhängung
gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gehört.
Als erstes wird ein elektrischer Strom geeigneter Größe vom
Steuergerät 30 an das Steuerventil 17 geliefert, entsprechend
den Ausgangssignalen vom Sensor 31 für vertikale Beschleunigung
und dergleichen, und der dem dem hydraulischen Betätigungsglied
14 zugeführte hydraulische Druck wird einer PID-Regelung unterworfen.
Dieser hydraulische Druck gibt dem hydraulischen Betätigungsglied
14 die Abstützkraft zum Abstützen der Aufhängung 12.
Fährt das Fahrzeug auf einer glatten Fahrbahn ohne irgendwelche
Unregelmäßigkeiten, so bleibt das Auswahlventil
22 geschlossen,
gesteuert durch ein Steuersignal vom Steuergerät 30, und das
hydraulische Betätigungsglied 14 bleibt vom zweiten Druckspeicher
21 getrennt. Demzufolge wird eine Schwingung mit einer relativ
hohen Frequenz, die von der Straßenoberfläche auf die Fahrzeugkarosserie
übertragen wird, und der das Steuerventil 17 nicht folgen kann,
durch die gemeinsame Wirkung der Drossel 19 und des ersten Druckspeichers
20 absorbiert bzw. gedämpft.
Da die Öffnungsfläche der Drossel 19 kleiner ist als diejenige
der Ölleitung 16 und der ersten Abzweigleitung 16a, erzeugt
die Drossel 19 eine starke schwingungsdämpfende Kraft. Wird
das Steuerventil 17 betätigt, so wird außerdem die Menge an
hydraulischem Druckmittel, welche über die Drossel 19 zum ersten
Druckspeicher 20 strömt, so geregelt, daß sie das Ansprechen
des hydraulischen Betätigungsglieds 14 davon abhält, zu sinken.
Unter dieser Bedingung wird die Federsteifigkeit der Aufhängung
12 gesteuert durch die mechanische Federkraft der Aufhängungsfeder
13 und die Gasfederkraft des ersten Druckspeichers 20, die vom
Steuerventil 17 gesteuert bzw. geregelt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 12 wird nun die Steuerung
des Auswahlventils 22 durch das Steuergerät 30 beschrieben,
die ausgeführt wird, wenn der Vorausschausensor 33 Unregelmäßigkeiten,
z. B. Erhebungen 40, auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straßenoberfläche
erfaßt.
Es sei angenommen, daß die Höhe des Vorausschausensors 33 über der Straße, die sich ergibt, wenn die Fahrzeughöhe an jedem Rad den
vorgegebenen Wert HSO hat, HPO beträgt. Wie Fig. 6 zeigt, hat
dann der Abstand (nachfolgend als Erhebungserfassungsabstand
bezeichnet) vom Schnittpunkt S zwischen Straßenoberfläche ST
und einer dazu senkrechten, durch den Sensor 33 gehenden Linie
A bis zur erfaßten Kante einer vom Sensor 33 erfaßten Erhebung
40 einen Wert L0, im folgenden auch als "vorgegebener Abstand"
bezeichnet, und der Winkel (nachfolgend als Neigungswinkel oder
Einfallswinkel bezeichnet) zwischen der Straßenoberfläche ST
und der Einfallslinie E der Ultraschallwelle vom Sensor 33 beträgt
in dieser vorgegebenen räumlichen Stellung R0.
Fig. 6 zeigt also das Fahrzeug in seiner vorgegebenen räumlichen
Lage, die man auch als vorgegebene "Fahrzeughaltung" (in Anlehnung
an die Haltung eines Menschen) bezeichnen kann.
Befindet sich das Fahrzeug in Fahrt, so weicht gewöhnlich die
Fahrzeughöhe an den einzelnen Rädern vom vorgegebenen Fahrzeughöhenwert
HSO ab, und die Fahrzeugkarosserie unterliegt einer Neigung
nach vorwärts oder nach rückwärts infolge des sogenannten Nickens
des Fahrzeugs um seine Querachse.
Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Fall, bei dem die Fahrzeughöhenwerte
an den linken und rechten Vorderrädern sich auf die Werte HFL
bzw. HFR geändert haben und sich die Fahrzeughöhenwerte am linken
und rechten Hinterrad auf die Werte HRL bzw. HRR geändert haben,
und die Fahrzeugkarosserie 7 unter einem Winkel alpha nach vorne
geneigt ist. Dieser Fall ist definiert als das Fahrzeug in seiner
tatsächlichen Fahrstellung.
Im Normalfall hat die Vorwärtsneigung alpha einen kleinen Wert.
Da der Erhebungserfassungsabstand L0 des Vorausschausensors
33, der sich ergibt, wenn sich die Fahrzeugkarosserie 7 in der
vorgegebenen räumlichen Lage (Fig. 6) befindet, länger ist als
die Höhe HSO des Sensors 33 über der Straße, ist der Unterschied
zwischen dem Abstand L0 und einem Erhebungserfassungsabstand
L des Vorausschausensors 33, der sich ergibt, wenn sich das
Fahrzeug in seiner tatsächlichen Fahrstellung (Fig. 7) befindet,
nicht vernachlässigbar. Deshalb kann die Arbeitsweise des Auswahlventils
22, die nachfolgend beschrieben werden wird, nicht mit dem gewünschten
Timing erfolgen.
Befindet sich also die Fahrzeugkarosserie 7 in einer Vorwärtsneigung
alpha, so muß der vorgegebene Erhebungserfassungsabstand L0
des Vorausschausensors 33, den man erhält, wenn die Karosserie
7 sich in der vorgegebenen räumlichen Lage befindet, korrigiert
werden, indem man eine Routine zur Abstandsberechnung gemäß
Fig. 9 durchführt.
Diese Entfernungsberechnungsroutine eignet sich in gleicher
Weise für den Fall, bei dem die Karosserie 7 nach rückwärts
um einen Winkel alpha geneigt ist, wobei man dann einen negativen
Winkel alpha verwenden muß, und sie eignet sich auch für die
Berechnung des Erhebungserfassungsabstandes L des Vorausschausensors
33 für den Fall, bei dem nur die Fahrzeughöhen an den Rädern
von der vorgegebenen Fahrzeughöhe HSO abweichen, ohne daß dadurch
die Fahrzeugkarosserie 7 eine Neigung nach vorne oder nach rückwärts
einnimmt.
Bei der Routine für die Berechnung der Entfernung liest das
Steuergerät 30 zunächst den Wert der Fahrzeughöhe an der Stelle
jedes Rades, wie sie durch die dortigen Fahrzeughöhensensoren
32 erfaßt worden sind (Schritt S10).
Zum Ausfiltern von Störkomponenten wird jeder eingelesene Fahrzeughöhenwert
gefiltert, um die Daten zu glätten (Schritt S12).
Dann werden die Fahrzeughöhenwerte HFL und HFR am linken Vorderrad
bzw. am rechten Vorderrad und die Werte HRL und HRR am linken
Hinterrad bzw. am rechten Hinterrad, die für die folgenden Berechnungen
benötigt werden, einzeln den geglätteten Fahrzeughöhendaten
entnommen (Schritt S14). Die durch diese vier Höhenwerte bestimmte
räumliche Lage der Fahrzeugkarosserie 7 ist die tatsächliche
räumliche Lage des fahrenden Fahrzeugs, wie sie in Fig. 7 dargestellt
ist.
Danach wird festgestellt, ob die im Schritt S14 erfaßten vier
Höhenwerte an den vier Einzelrädern nicht kleiner sind als ein
vorgegebener unterer Grenzwert HSmin und nicht größer als ein
vorgegebener oberer Grenzwert HSmax (Schritt S16), wobei diese
Grenzwerte zum vorgegebenen Fahrzeughöhenwert HSO in folgender
Beziehung stehen:
HSmin < HSO < HSmax (1)
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S16 JA, so schließt
man daraus, daß die Änderung der räumlichen Lage des Fahrzeugs
so klein ist, daß der Erhebungserfassungsabstand des Vorausschausensors
33 nicht korrigiert zu werden braucht und man erhält im Schritt
S30 L=L0. Hierbei ist L0 der vorgegebene Erhebungserfassungsabstand
des Sensors 33, der sich ergibt, wenn sich die Fahrzeugkarosserie
7 in der vorgegebenen räumlichen Lage (Fig. 6) befindet.
Danach endet die vorliegende Routine, und das Programm geht
zum Ausgangspunkt zurück.
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S16 NEIN, d. h.
wenn mindestens eine der Fahrzeughöhen HFL, HFR, HRL bzw. HRR
an den Stellen der einzelnen Räder kleiner ist als der vorgegebene
untere Grenzwert HSmin oder größer als der vorgegebene obere
Grenzwert HSmax, so werden die Differenz Delta HF zwischen einem
durchschnittlichen Fahrzeughöhenwert HF an den Vorderrädern
sowie dem vorgegebenen Fahrzeughöhenwert HSO, und die Differenz
Delta HR zwischen einem durchschnittlichen Fahrzeughöhenwert
HR an den Hinterrädern sowie dem vorgegebenen Fahrzeughöhenwert
HSO gemäß den Gleichungen (2) und (3) wie folgt berechnet (Schritt
S18):
Delta HF = HF-HSO (2)
wobei HF = (HFL+HFR)/2, und
Delta HR = HR-HSO, (3)
wobei HR = (HRL+HRR)/2
Anschließend wird unter Verwendung der Werte Delta HF und Delta
HR, wie sie im Schritt S18 berechnet wurden, die Vorwärtsneigung
alpha der Fahrzeugkarosserie 7 gemäß Gleichung (4) wie folgt
berechnet (Schritt S20):
Alpha = arctg ((Delta HR-Delta HF)/Lw) (4)
wobei Lw der Abstand zwischen den Vorder- und Hinterrädern ist,
also der Radstand, vgl. Fig. 5.
Die Höhe HP des Vorausschausensors 33 über der Straße während
der tatsächlichen Fahrt wird berechnet nach Gleichung (5) wie
folgt, vgl. Fig. 8:
HP = (HPO-LA · tg alpha-Delta HF)cos alpha (5),
wobei HPO die Höhe des Vorausschausensors 33 über der Straße
ist, die man erhält, wenn sich die Fahrzeugkarosserie 7 in der
vorgegebenen räumlichen Lage befindet, vgl. Fig. 6, LA der axiale
Abstand in der Karosserie 7 zwischen dem Vorausschausensor 33
und den Vorderrädern 8, vgl. Fig. 5, alpha die Vorwärtsneigung
der Fahrzeugkarosserie 7, berechnet gemäß Gleichung (4), und
Delta HF die durchschnittliche Vorderrad-Fahrzeughöhe, berechnet
gemäß Gleichung (2).
Da die Fahrzeugneigung alpha ein kleiner Winkel ist, kann man
die Gleichung (5) auch wie folgt schreiben:
HP = HPO-Delta HF (6)
Andererseits wird der Erhebungsentfernungsabstand L des Vorausschausensors
33 bei der tatsächlichen Fahrt des Fahrzeugs gemäß Gleichung
(7) wie folgt berechnet, vgl. Fig. 7:
L = HP/tg R (7)
Hierbei sind HPO und R die Höhe des Vorausschausensors
33 über der Straße bzw. der Einfallwinkel bei tatsächlichen Fahrbedingungen.
Da R nach Gleichung (8) berechnet wird, kann Gleichung (7) ersetzt
werden durch Gleichung (9), indem man die Gleichungen (6) und
(8) in Gleichung (7) einsetzt (Schritt S22).
R = R0+alpha (8)
L = (HPO-Delta HF)/tg(R0+alpha) (9)
Hierbei ist HPO die Höhe des Vorausschausensors
33 über der Straße, die man erhält, wenn sich die Fahrzeugkarosserie 7 in der
vorgegebenen räumlichen Lage befindet, wie in Fig. 6 dargestellt;
Delta HF ist die durchschnittliche Höhe des Fahrzeugs an den
Vorderrädern, berechnet nach Gleichung (2); R0 ist der Einfallwinkel
des Vorausschausensors 33, den man erhält, wenn sich die Karosserie
7 in der vorgegebenen räumlichen Lage (Fig. 6) befindet,
und alpha ist die Vorwärtsneigung der Fahrzeugkarosserie 7,
berechnet gemäß Gleichung (4).
Auf diese Weise wird der Erhebungserfassungsabstand L des Vorausschausensors
33 bei tatsächlichen Fahrbedingungen berechnet auf der Grundlage
des Fahrzeug-Höhenwerts an jedem Rad, wie er mittels der Höhensensoren
erfaßt wird.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeughöhensensor
32 für jedes Rad vorgesehen, um den Erhebungserfassungsabstand
L zu berechnen. Als Alternative kann man auch den Abstand L
berechnen unter Verwendung eines Neigungssensors 35 für die
Fahrzeugkarosserie, wie er gestrichelt in Fig. 1 dargestellt
ist, um direkt oder indirekt die Vorwärtsneigung alpha der Fahrzeugkarosserie
7 oder den Einfallswinkel R im tatsächlichen Fahrbetrieb zu
erfassen, um so zusammen mit dem Fahrzeughöhensensor 32 direkt
oder indirekt die Höhe HP des Vorausschausensors
33 über der Straße bei tatsächlichen Fahrbedingungen zu erfassen. In diesem
Fall stellen die Sensoren 35 und 32 die Sensormittel für die
räumliche Lage des Fahrzeugs dar.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 wird nun eine Vorausschau-
Steuerroutine beschrieben, wie sie vom Steuergerät 30 ausgeführt
wird.
Als erstes überwacht und liest das Steuergerät 30 die Ausgangssignale
vom Vorausschausensor 33 (Schritt S100).
Anschließend wird, ausgehend vom Ausgangssignal des Vorausschausensors
33, ermittelt, ob ein Ausgangssignal vorliegt, das eine Unregelmäßigkeit,
z. B. eine Erhebung 40, auf der Straßenoberfläche anzeigt, oder
ob das nicht der Fall ist (Schritt S110).
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S110 NEIN, so wird
Schritt S100 erneut ausgeführt, ohne daß die nachfolgenden Schritte
ausgeführt werden.
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S110 JA, so wird
der Erhebungserfassungsabstand L, welcher in den Schritten S22
oder S30 der Routine für die Berechnung der Entfernung (Fig.
9) berechnet und korrigiert wurde, eingelesen (Schritt S120).
Dann wird eine Verzögerungszeit T1 berechnet unter Verwendung
des Abstandes L, der im Schritt S120 eingelesen wurde (Schritt
S130). Die Zeit T1 zeigt ein Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt
(in Fig. 12 als t0 bezeichnet), an dem die Unregelmäßigkeit
der Straßenoberfläche ST erfaßt wird und der Ankunft des Rades
8 bei dieser Unregelmäßigkeit. Diese Verzögerungszeit T1 wird
berechnet mit der Gleichung (10) oder (11) wie nachfolgend angegeben.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Auswahlventil
22 geöffnet, wenn die Verzögerungszeit T1 abgelaufen ist (in
Fig. 12 dargestellt als Zeitpunkt t1), wie später erläutert
wird.
T₁ = (L+LA)/V (10)
T₁ = (L+LA+Lw)/V (11)
Die Gleichung (10) wird verwendet zum Erhalten der Verzögerungszeit
für die Vorderräder, und die Gleichung (11) für die Hinterräder.
LA ist der axiale Abstand in der Karosserie 7 zwischen dem Sensor
33 und den Vorderrädern 8, Lw ist der Radstand, und V ist die
Fahrzeuggeschwindigkeit, erfaßt mit dem Geschwindigkeitssensor
34, vgl. Fig. 5.
Dann geht das Programm zum Schritt S140, worauf ein Verzögerungs-
Zeitglied und ein Halte-Zeitglied auf die Zeitgliedwerte T1
bzw. T2 (nachfolgend erläutert) eingestellt werden, die später
erläutert werden; nach dem Einstellen werden diese Zeitglieder
gestartet.
Das Verzögerungs-Zeitglied, dessen Aufgabe es ist, die Verzögerungszeit
T1, welche im Schritt S130 eingestellt wurde, zu zählen, ist
für jedes der Vorder- und Hinterräder vorgesehen. Das Halte-
Zeitglied ist ebenfalls für jedes der Vorder- und Hinterräder
vorgesehen. Der Zeitwert T2, welcher im Halte-Zeitglied eingestellt
wurde, zeigt das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt (in Fig.
12 als t0 dargestellt),an dem die Erhebung 40 erfaßt wird und
dem Zeitpunkt (in Fig. 12 als t2 bezeichnet) zur Öffnung des
Auswahlventils 22, nachdem das Rad 8 über die Erhebung 40 hinweggerollt
ist. Der Wert T2 wird mittels Gleichung (12) wie folgt berechnet:
T₂ = T₁+T₀ (12)
wobei T0 eine vorgegebene Haltezeit ist, während deren das Auswahlventil
22 offengehalten wird und die beispielsweise auf 0,1 Sekunden
eingestellt wird. T1 ist die Verzögerungszeit, welche gemäß
Gleichung (10) oder (11) errechnet wurde.
Das Verzögerungs-Zeitglied und das Halte-Zeitglied sind Aufwärtszähler,
welche ein EIN-Signal abgeben, wenn sie auf den eingestellten
Zeitwert hinaufgezählt haben.
Dann geht das Programm zum Schritt S150, bei dem bestimmt wird,
ob das Verzögerungszeitglied bis zum eingestellten Zeitwert
T1 hinaufgezählt hat oder nicht.
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S150 NEIN, so wird
der Vorgang des Schrittes S150 so lange wiederholt, bis das
Verzögerungs-Zeitglied das Hinaufzählen beendet hat.
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S150 JA, so liefert
das Steuerglied 30 ein Steuersignal zur Erregung des Auswahlventils
22, worauf dieses geöffnet wird (Schritt S160). Infolgedessen
steht nun der zweite Druckspeicher 21 über das Ventil 22 mit
der Ölleitung 16 in Verbindung.
Da die zweite Abzweigleitung 16b anders als die erste Abzweigleitung
16a nicht mit einer Drossel (analog der Drossel 19) versehen
ist, wird der Durchflußwiderstand für das hydraulische Druckmittel,
auf welchem Widerstand die schwingungsdämpfende Kraft der Aufhängung
12 beruht, abgesenkt auf einen Wert nahe dem Öldurchlaßwiderstand
des Auswahlventils 22. Dadurch wird die schwingungsdämpfende
Kraft der Aufhängung 12 stark reduziert, d. h. die Dämpfersteifigkeit
wird extrem abgesenkt. Eine Impulskraft, die auf das Rad 8 einwirkt,
wenn es über die Erhebung 40 der Straßenoberfläche ST hinwegrollt,
kann also vollständig absorbiert und verarbeitet werden. Wird
der zweite Druckspeicher 21, der, wie der erste Druckspeicher
20 eine Gasfederwirkung hat, in einen Arbeitszustand geschaltet,
so wird die Federsteifigkeit der Aufhängung 12 extrem abgesenkt.
Anders gesagt wird die Federkonstante abgesenkt, so daß die
natürliche Frequenz der Aufhängung 12 reduziert wird.
Rollt also ein Rad 8 über eine Erhebung 40 der Straßenoberfläche
ST, so wird die Impulskraft auf das Rad vollständig absorbiert
und verarbeitet, so daß das Fahrzeug dem Fahrer ein weiches
Fahrgefühl und einen erhöhten Fahrkomfort vermittelt.
Das Programm geht dann zum Schritt S170 (Fig. 11), worauf bestimmt
wird, ob das Halte-Zeitglied bis zum eingestellten Zeitwert
T2 hinaufgezählt hat oder nicht.
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S170 NEIN, so wird
der Vorgang des Schrittes S170 wiederholt, so daß das Halte-
Zeitglied die Möglichkeit hat, bis zum eingestellten Wert hinaufzuzählen.
Ist das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S170 JA, so liefert
das Steuergerät 30 ein Steuersignal, um das Auswahlventil 22
stromlos zu machen, worauf dieses geschlossen wird (Schritt
S180). Damit endet die vorliegende Routine, und das Programm
geht zum Ausgang zurück.
Bevor der Vorausschausensor 33 eine neue Unregelmäßigkeit der
Straßenoberfläche ST erfaßt, wird das Auswahlventil 22 durch
ein Steuersignal vom Steuergerät 30 geschlossen, und die Federsteifigkeit
sowie die Dämpfersteifigkeit der Aufhängung 12 werden wieder
hochgesetzt.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Auswahlventil
22 geöffnet, wenn die Verzögerungszeit T1 abgelaufen ist, d. h.
wenn das Rad 8 die Unregelmäßigkeit erreicht. Als Alternative
kann man jedoch auch das Ventil 22 öffnen, ehe das Rad 8 die
Unregelmäßigkeit 40 erreicht.
Die Aufhängungssteuerung nach der vorliegenden Erfindung ist
nicht beschränkt auf die Anwendung bei der hier beschriebenen
aktiven Aufhängungsvorrichtung und kann in gleicher Weise Anwendung
finden bei Fahrzeugaufhängungen beliebiger anderer Bauart, bei
denen die Abstützbedingungen der Aufhängung abhängig vom Ausgangssignal
eines Vorausschausensors 33 geändert werden.
Zusammengefaßt kann man also sagen, daß eine Steuerung für eine
aktive Fahrzeugaufhängung ein Auswahlventil 22 aufweist, welches
zum Ändern von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit
einer Aufhängung 12 dient, die zwischen Karosserie 7 und Rad
8 des Fahrzeugs angeordnet ist und die Karosserie 7 in verlänger-
und verkürzbarer Weise auf diesem Rad abstützt. Ein an der Karosserie
7 befestigter Vorausschausensor 33 dient dazu, eine Unregelmäßigkeit
40 auf der Straße ST vor dem Fahrzeug in einem vorgegebenen
Abstand L von der Befestigungsstelle dieses Sensors zu erfassen,
wenn sich die Karosserie 7 in einer bestimmten räumlichen Lage
befindet. Ein Sensor 34 für die Fahrzeuggeschwindigkeit V liefert
Informationen an eine Steuerung 30 zur Berechnung eines Zeitpunkts
t1, an welchem das Rad 8 diese Unregelmäßigkeit erreichen wird,
nachdem sie vom Vorausschausensor 33 erfaßt wurde, und die Steuerung
30 liefert dem Auswahlventil 22 ein Steuersignal 60 zum Absenken
von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit der Aufhängung
12, und zwar nicht später als bis zum berechneten Zeitpunkt
t1. Diese Aufhängungssteuerung 30 hat ferner einen Sensor 32
zur Erfassung der Höhe HP des Fahrzeugs und einer Neigung R
der Karosserie, und die Steuerung 30 korrigiert den vorgegebenen
Abstand entsprechend der Fahrzeughöhe und der Karosserieneigung
und berechnet den erwähnten Zeitpunkt t1 entsprechend dem korrigierten
vorgegebenen Abstand L und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit
V.
Obwohl also das Fahrzeug bei der Fahrt die Neigung seiner Karosserie
ändert, erfolgt die Änderung von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit
jeweils zum richtigen Zeitpunkt, und der Fahrkomfort bei unebener
Fahrbahn wird hierdurch wesentlich verbessert.
Claims (14)
1. Steuervorrichtung für Radaufhängungen (12) eines Fahrzeugs, die zwischen
einem Rad (8) und der Karosserie (7) des Fahrzeugs angeordnet sind und
aktiv verlänger- und verkürzbar die Karosserie (7) auf dem Rad (8) abstützen,
mit einer Änderungsvorrichtung für die Aufhängungscharakteristik zum Ändern von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit der Aufhängung (12),
mit einem an der Karosserie (7) des Fahrzeugs angeordneten Vorausschausensor (33) zur Erfassung einer Unregelmäßigkeit der vor dem Fahrzeug gelegenen Straßenoberfläche, welche Unregelmäßigkeit sich in einem definierten Abstand (L) von der Montagestelle des Vorausschausensors (33) befindet, wenn sich die Fahrzeugkarosserie (7) in einer vorgegebenen räumlichen Lage (Fig. 6) befindet,
mit einem Geschwindigkeitssensor (34) zum Erfassen der Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs,
mit einer Steuervorrichtung (30) zum Berechnen des Zeitpunkts (t₁), an dem das Rad (8) bei dieser Geschwindigkeit (V) die genannte Unregelmäßigkeit erreichen wird, wenn diese vom Vorausschausensor (33) erfaßt wird, und zur Abgabe eines Steuersignals (Fig. 12) zum Absenken von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit der Radaufhängung (12) an die Änderungsvorrichtung (22; 221; 222; 230) für die Aufhängungscharakteristik nicht später als zum berechneten Zeitpunkt (t₁),
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30) für die Radaufhängung (12) zum Erfassen der räumlichen Lage der Karosserie (7) Sensoren (32, 35) zur Bestimmung der Höhe (HP) des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn und der Neigung (R) der Karosserie (7) aufweist, und daß die Steuervorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, den Abstand (L) entsprechend den aus den Signalen dieser Sensoren (32, 35) bestimmten Werten für Höhe (HP) und Karosserieneigung (R) zu korrigieren und den genannten Zeitpunkt (t₁) entsprechend dem korrigierten Abstand (L) und der vom Geschwindigkeitssensor (34) erfaßten Geschwindigkeit (V) zu berechnen.
mit einer Änderungsvorrichtung für die Aufhängungscharakteristik zum Ändern von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit der Aufhängung (12),
mit einem an der Karosserie (7) des Fahrzeugs angeordneten Vorausschausensor (33) zur Erfassung einer Unregelmäßigkeit der vor dem Fahrzeug gelegenen Straßenoberfläche, welche Unregelmäßigkeit sich in einem definierten Abstand (L) von der Montagestelle des Vorausschausensors (33) befindet, wenn sich die Fahrzeugkarosserie (7) in einer vorgegebenen räumlichen Lage (Fig. 6) befindet,
mit einem Geschwindigkeitssensor (34) zum Erfassen der Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs,
mit einer Steuervorrichtung (30) zum Berechnen des Zeitpunkts (t₁), an dem das Rad (8) bei dieser Geschwindigkeit (V) die genannte Unregelmäßigkeit erreichen wird, wenn diese vom Vorausschausensor (33) erfaßt wird, und zur Abgabe eines Steuersignals (Fig. 12) zum Absenken von Federsteifigkeit und/oder Dämpfersteifigkeit der Radaufhängung (12) an die Änderungsvorrichtung (22; 221; 222; 230) für die Aufhängungscharakteristik nicht später als zum berechneten Zeitpunkt (t₁),
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30) für die Radaufhängung (12) zum Erfassen der räumlichen Lage der Karosserie (7) Sensoren (32, 35) zur Bestimmung der Höhe (HP) des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn und der Neigung (R) der Karosserie (7) aufweist, und daß die Steuervorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, den Abstand (L) entsprechend den aus den Signalen dieser Sensoren (32, 35) bestimmten Werten für Höhe (HP) und Karosserieneigung (R) zu korrigieren und den genannten Zeitpunkt (t₁) entsprechend dem korrigierten Abstand (L) und der vom Geschwindigkeitssensor (34) erfaßten Geschwindigkeit (V) zu berechnen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren
zum Erfassen der räumlichen Lage der Karosserie (7) zumindest Fahrzeughöhensensoren
(32) zur Erfassung von Fahrzeughöhen (HFL; HFR; HRL;
HRR) an den Vorder- und Hinterrädern (8) aufweisen (Fig. 7).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur
des vorgegebenen Abstands (L) nur dann durchgeführt wird, wenn mindestens
eine der von den Sensoren (32) erfaßten Fahrzeughöhen (HFL; HFR; HRL;
HRR) außerhalb eines durch vorgegebene obere und untere Grenzwerte (HSmax;
HSmin) definierten Unempfindlichkeitsbereichs liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(30) dazu ausgebildet ist, eine Höhe (HP) des Vorausschausensors
(33) über der Straße und seinen Neigungswinkel (R) aus den von
den Sensoren (32) erfaßten Fahrzeughöhen (HFL; HFR; HRL; HRR) zu berechnen
und anhand dieser Werte den Abstand (L) zu korrigieren.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(30) dazu ausgebildet ist, an jedem Vorderrad (8) entsprechend
den von den Sensoren (32) erfaßten Fahrzeughöhen (HFL; HFR) an den Vorderrädern
(8) eine Fahrzeughöhenabweichung (Delta HF) von einer Fahrzeughöhe
(HSO) bei der vorgegebenen räumlichen Lage (Fig. 6) der Karosserie (7)
zu berechnen und die Höhe (HP des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn
entsprechend einem Ausdruck
HP=HPO - Delta HFzu berechnen ausgehend von der errechneten Fahrzeughöhenabweichung
(Delta HF) am jeweiligen Vorderrad und einer Höhe (HPO) des Vorausschausensors
(33) über der Fahrbahn, wenn sich die Karosserie (7) in der vorgegebenen
räumlichen Lage (Fig. 6) befindet, und daß der Abstand (L) aus
der Höhe (HP) und dem Signal des Sensors (35) für die Neigung (R) der
Korosserie (7) bestimmt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(30) dazu ausgebildet ist, Fahrzeughöhenabweichungen (Delta
HF, Delta HR) an den Vorder- und Hinterrädern (8) verglichen mit Fahrzeughöhen
(HSO) jeweils an den Vorder- und Hinterrädern der sich in der vorgegebenen
räumlichen Lage (Fig. 6) befindenden Karosserie (7) aus den von
den Sensoren (32) erfaßten Fahrzeughöhen (HFL; HFR; HRL; HRR) an den
Vorder- und Hinterrädern (8) zu berechnen,
und daß die Steuervorrichtung (30) ferner dazu ausgebildet ist, den Neigungswinkel
(R) des Vorausschausensors (33) zu berechnen anhand eines Ausdrucks
R=R₀ + arctg ((Delta HR - Delta HF)/Lw),ausgehend von den berechneten Fahrzeughöhenabweichungen (Delta HF;
Delta HR) an den Vorder- bzw. den Hinterrädern (8), dem Radabstand (Lw)
des Fahrzeugs, und einem Neigungswinkel (R₀) des Vorausschausensors (33),
welcher sich ergibt, wenn sich die Karosserie (7) in der vorgegebenen
räumlichen Lage (Fig. 6) befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L)
korrigiert wird gemäß einer Berechnung mit dem Ausdruck
L = HP/tgR.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(30) das Steuersignal (Fig. 12) zum Absenken von Federsteifigkeit und/oder
Dämpfersteifigkeit der Radaufhängung (12) an die Änderungsvorrichtung
(22; 221; 222; 230) für die Aufhängungscharakteristik während einer vorgegebenen
Zeitspanne (Fig. 12: T₀) nach dem Zeitpunkt zu liefern, an dem das
Steuersignal (Fig. 12) abgegeben wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorausschausensor
(33) einen Ultraschallsensor aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung
(12) ein hydraulisches Betätigungsglied (140) aufweist, dessen zur Abstützung
der Karosserie (7) auf dem Rad (8) dienende Abstützkraft veränderbar ist,
ferner einen mit dem hydraulischen Betätigungsglied (140) verbundenen
Druckspeicher (200), sowie einen Öldurchlaß (160a), der das hydraulische
Betätigungsglied (140) mit dem Druckspeicher (200) verbindet,
und daß die Änderungsvorrichtung für die Aufhängungscharakteristik ein
in dem Öldurchlaß (160a) angeordnetes variables Auswahlventil (230) zur
variablen Steuerung eines Querschnitts des Öldurchlasses (160a) aufweist
(Fig. 2).
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung
(12) ein hydraulisches Betätigungsglied (141) aufweist, dessen zur Abstützung
der Karosserie (7) auf dem Rad (8) dienende Abstützkraft veränderbar ist,
ferner einen mit dem hydraulischen Betätigungsglied (141) verbundenen
Druckspeicher (201) sowie einen Öldurchlaß (161a), welcher das hydraulische
Betätigungsglied (141) mit dem Druckspeicher (201) verbindet,
und daß die Änderungsvorrichtung für die Aufhängungscharakteristik eine
Drossel (191) und ein Auswahlventil (221) aufweist, welch letzteres wahlweise
geöffnet oder geschlossen ist, wobei die Drossel (191) und das Auswahlventil
(221) parallel geschaltet sind (Fig. 3).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung
(12) ein hydraulisches Betätigungsglied (14; 142) aufweist, dessen zur
Abstützung der Karosserie (7) auf dem Rad (8) dienende Abstützkraft veränderbar
ist,
ferner einen ersten und einen zweiten Druckspeicher (20, 21; 202, 212), welche parallel zueinander an das hydraulische Betätigungsglied (14; 142) angeschlossen sind,
sowie einen ersten und einen zweiten Öldurchlaß (16a, 16b; 162a, 162b), welche das hydraulische Betätigungsglied (14; 142) mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Druckspeicher (20, 21; 202, 212) verbinden, und daß die Änderungsvorrichtung für die Aufhängungscharakteristik ein Auswahlventil (22; 222) zum wahlweisen Öffnen oder Schließen des zweiten Öldurchlasses (16b; 162b) aufweist (Fig. 1; Fig. 4).
ferner einen ersten und einen zweiten Druckspeicher (20, 21; 202, 212), welche parallel zueinander an das hydraulische Betätigungsglied (14; 142) angeschlossen sind,
sowie einen ersten und einen zweiten Öldurchlaß (16a, 16b; 162a, 162b), welche das hydraulische Betätigungsglied (14; 142) mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Druckspeicher (20, 21; 202, 212) verbinden, und daß die Änderungsvorrichtung für die Aufhängungscharakteristik ein Auswahlventil (22; 222) zum wahlweisen Öffnen oder Schließen des zweiten Öldurchlasses (16b; 162b) aufweist (Fig. 1; Fig. 4).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Öldurchlaß
(16a) eine Drossel (19) angeordnet ist (Fig. 1).
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(30) dazu ausgebildet ist,
einen ersten Ablauf (S18, S20) zum Berechnen einer Höhe (HP) des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn und eines Neigungswinkels (R) des Vorausschausensors (33) entsprechend den von den Sensormitteln (32) erfaßten Fahrzeughöhen (HFL; HFR; HRL; HRR) auszuführen,
ferner einen zweiten Ablauf (S22) zum Korrigieren des vorgegebenen Abstands (L) entsprechend der Höhe (HP) des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn und seines Neigungswinkels (R), wie sie im ersten Ablauf (S18, S20) errechnet wurden,
ferner einen dritten Ablauf (S120, S130) zum Errechnen des Zeitpunkts (t₁) entsprechend der vom Geschwindigkeitssensor (34) erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und dem im zweiten Ablauf (S22) korrigierten vorgegebenen Abstand (L), wenn die Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche vom Vorausschausensor (33) erfaßt wird,
und schließlich einen vierten Ablauf (S140, S150, S160) zur Abgabe des Steuersignals (Fig. 12) - für das Absenken der Steifigkeit der Radaufhängung (12) - an die Änderungsvorrichtung (22; 221; 222; 230) für die Aufhängungscharakteristik nach Durchlaufen des berechneten Zeitpunkts (t₁).
einen ersten Ablauf (S18, S20) zum Berechnen einer Höhe (HP) des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn und eines Neigungswinkels (R) des Vorausschausensors (33) entsprechend den von den Sensormitteln (32) erfaßten Fahrzeughöhen (HFL; HFR; HRL; HRR) auszuführen,
ferner einen zweiten Ablauf (S22) zum Korrigieren des vorgegebenen Abstands (L) entsprechend der Höhe (HP) des Vorausschausensors (33) über der Fahrbahn und seines Neigungswinkels (R), wie sie im ersten Ablauf (S18, S20) errechnet wurden,
ferner einen dritten Ablauf (S120, S130) zum Errechnen des Zeitpunkts (t₁) entsprechend der vom Geschwindigkeitssensor (34) erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und dem im zweiten Ablauf (S22) korrigierten vorgegebenen Abstand (L), wenn die Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche vom Vorausschausensor (33) erfaßt wird,
und schließlich einen vierten Ablauf (S140, S150, S160) zur Abgabe des Steuersignals (Fig. 12) - für das Absenken der Steifigkeit der Radaufhängung (12) - an die Änderungsvorrichtung (22; 221; 222; 230) für die Aufhängungscharakteristik nach Durchlaufen des berechneten Zeitpunkts (t₁).
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