DE4217325A1

DE4217325A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines steuerbaren oder regelbaren Fahrwerkes

Info

Publication number: DE4217325A1
Application number: DE19924217325
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Ing Otterbein; Rainer Dr Dr Ing Kallenbach; Andreas Dipl Ing Klug; Peter Meissner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-12-02
Also published as: FR2691676A1; GB2267259A; GB2267259B; GB9310457D0; JPH06278443A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung nach Gattung des Anspruchs 1 bzw. Anspruch 9.

Zur Verbesserung des Fahrkomforts von Personen- und/oder Nutzkraft wagen ist die Ausgestaltung des Fahrwerks von wesentlicher Bedeu tung. Hierzu sind leistungsfähige Federungs- und/oder Dämpfungssy steme als Bestandteile eines Fahrwerks nötig.

Bei den bisher noch überwiegend benutzten passiven Fahrwerken sind die Federungs- und/oder Dämpfungssysteme, je nach prognostiziertem Gebrauch des Fahrzeugs, beim Einbau entweder tendenziell hart ("sportlich") oder tendenziell weich ("komfortabel") ausgelegt. Eine Einflußnahme auf die Fahrwerkcharakteristik ist während des Fahrbe triebs bei diesen Systemen nicht möglich.

Bei aktiven Fahrwerken hingegen kann die Charakteristik der Fede rungs- und/oder Dämpfungssysteme während des Fahrbetriebs je nach Fahrzustand im Sinne einer Steuerung oder Regelung beeinflußt werden.

Zur Steuerung oder Regelung eines solchen aktiven Fahrwerks ist zu nächst einmal das System - Fahrzeuginsassen/Ladung - Fahr zeug - Fahrbahn - zu betrachten. Als Beeinträchtigungen des Fahrkom forts werden von den Fahrzeuginsassen bzw. einer stoßempfindlichen Ladung die Vertikal-Bewegungen des Fahrzeugaufbaus empfunden. Diese Bewegungen des Aufbaus haben im wesentlichen als Ursachen zum einen Anregungen durch Fahrbahnunebenheiten und zum anderen Veränderungen des Fahrzustands wie Lenken, Bremsen und Beschleunigen.

Man gelangt also durch eine Minimierung der Aufbaubewegungen des Fahrzeugs zu einem hohen Fahrkomfort. Um den Aufbaubewegungen durch ein aktives Federungs- und/oder Dämpfungssystem verringernd entge genzuwirken, können zwei Strategien verfolgt werden.

Zum einen können die Ursachen der Aufbaubewegungen detektiert wer den. Das heißt, daß die Fahrbahnunebenheiten erkannt werden, bevor das Fahrzeug diese erreicht. Dies ist beispielsweise in der DE-PS 11 58 385 beschrieben. Weiterhin können als weitere Ursachen Veränderungen des Fahrzustandes wie Lenken, Bremsen und Beschleuni gen quasi vor ihrer Wirkung auf den Fahrzeugaufbau erkannt werden, indem man die entsprechenden Stellglieder beobachtet. Beispielsweise können Lenkwinkel und/oder Veränderungen der Drosselklappenstellung detektiert werden, um Lenk- und/oder Beschleunigungmanöver zu erken nen. In diesem Falle kann also eine wirksame Minimierung der Aufbau bewegungen sozusagen gleichzeitig mit deren Eintreten betätigt wer den.

Zum anderen können die Aufbaubewegungen ermittelt und diesen durch ein aktives Fahrwerk entgegengewirkt werden. Die Ermittlung kann da bei direkt durch Messen, bspw. durch Verwendung von Beschleunigungs sensoren oder indirekt durch "Rekonstruktion", bspw. durch Messen der Einfederbewegung und Verwendung von Rekonstruktionsverfahren, erfolgen.

Die Verwirklichung der ersten Strategie ist bezüglich der Sensierung der Fahrbahnunebenheiten nachteilig, da hierzu Sensoren, beispiels weise Ultraschallsensoren oder optische Sensoren, benötigt werden, die sehr aufwendig konstruiert sind.

Eine Fahrwerkregelung, die gemäß der zweiten Strategie arbeitet, ist beispielsweise in der DE-OS 37 38 284 beschrieben. Hier werden die Aufbaubewegungen als Aufbaubeschleunigungen gemessen. Nachteilig bei solchen Systemen ist, daß relativ aufwendige und teuere Beschleuni gungssensoren nötig sind.

In der EP-OS 03 21 078 wird ein System zur Fahrwerkregelung beschrie ben, bei dem lokale Beschleunigungen des Fahrzeugaufbaus ohne Be schleunigungssensoren bestimmt werden. Zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau sind jeweils die Federungs- und/oder Dämpfungssysteme an gebracht. Insbesondere werden aus den Signalen der Relativbewegungen zwischen dem Aufbau und den Radeinheiten unter Vernachlässigung der Dämpferkraft die lokalen Aufbaugeschwindigkeiten an den Angriffs punkten der Federungs- und/oder Dämpfungssysteme am Aufbau rekon struiert. Diese lokalen Aufbaubewegungen werden dann zur Steuerung und/oder Regelung des jeweiligen lokalen Federungs- und/oder Dämpfungssystems im Sinne einer Minimierung dieser lokalen Aufbauge schwindigkeit herangezogen.

Das in der EP-OS 03 21 078 beschriebene System hat im wesentlichen drei Nachteile.

1. Die Bestimmung der lokalen Aufbaugeschwindigkeiten und deren lo kale Minimierung hat zur Folge, daß kollektive Aufbaubewegungen wie Nick-, Wank- und Hubbewegungen weitgehend unberücksichtigt bleiben. Eine gezielte Beeinflussung dieser kollektiven Aufbaube wegungen im Sinne ihrer Verringerung ist deswegen nicht möglich.
2. Das Verfahren zur Rekonstruktion der Aufbaubewegung aus der Ein federbewegung liefert nur bei Geradeausfahrt mit konstanter Fahr geschwindigkeit (Anregung durch Bodenunebenheiten) verwertbare Ergebnisse; eine Minimierung der Aufbaubewegung bei Lenk-, Brems- und/oder Beschleunigungsmanövern ist daher nicht gewährleistet.
3. Insbesondere die Vernachlässigung der Dämpferkraft hat sich bei der Rekonstruktion der lokalen Aufbaugeschwindigkeit als nicht optimal erwiesen, da im allgemeinen die Dämpferkraft gegenüber der Federkraft nicht zu vernachlässigen ist.

In der DE-OS 34 08 292 wird ein vollaktives Federungssystem be schrieben, bei dem ausgehend von den Abständen zwischen dem Fahr zeugaufbau und den Rädern (Einfederwege) eine gemittelte Höhenlage, ein gemittelter Nickwinkel sowie ein gemittelter Wankwinkel des Fahrzeugaufbaus relativ zum Untergrund berechnet wird. Daraufhin werden Stellkräfte bestimmt, aufgrund derer die zwischen den Rädern und dem Fahrzeugaufbau angeordneten Abstützaggregate angesteuert werden, um die zuvor errechnete mittlere Höhenlage bzw. den errech neten Nick- sowie Wankwinkel in vorgebbarer Weise gewünschten Werten anzupassen. Die Einflüsse instationärer Fahrzuständen (Lenken, Brem sen, Beschleunigen) werden hierbei nicht berücksichtigt. Durch die Bestimmung der gemittelten Aufbaubewegungen und die Vernachlässigung der Einflüsse instationärer Fahrzustände ist bei diesem System eine gezielte Beeinflussung der tatsächlich momentan vorliegenden Aufbau bewegungen nicht zu erreichen.

In der DE-OS 34 08 292 wird weiterhin die Aufbaubewegung in Form von Hub-, Wank- und Nickbewegungen beschrieben, und es sind auch diese (Bewegungs-) Komponenten, die mit Hilfe der Regelung unabhängig von einander beeinflußt werden. Die Auswahl dieser Komponenten ist aber nicht die einzig mögliche: So läßt sich die Aufbaubewegung bspw. auch beschreiben durch:

- die Wankbewegung sowie die Vertikalbewegung zweier Punkte im vor deren und hinteren Aufbaubereich
- die Vertikalbewegung dreier Punkte der Karosserie (die nicht auf einer Geraden liegen)
- die drei sgn. modalen Bewegungskomponenten (dieser Begriff wird weiter unten erläutert) und es ist mit Hilfe eines aktiven Fahrwerks auch möglich, einen dieser Sätze von Bewegungskomponenten zu beeinflussen, und zwar komponentenweise unabhängig voneinander.

In der DE-Patentanmeldung P 40 39 629.0-21 werden mittels dynami scher Filterung der gemessenen Einfederbewegungen und unter Berück sichtigung der Längs- und/oder Querbewegungen des Fahrzeugs die mo mentan vorliegenden Aufbaubewegungen in Form von Hub-, Nick- und Wankbewegungen rekonstruiert. Davon ausgehend werden durch spezielle Gewichtung sogenannte gewichtete Aufbaugeschwindigkeiten an den An griffspunkten der Aufhängungssysteme am Fahrzeugaufbau ermittelt und ihnen in bekannter Weise durch Ansteuerungen der Aufhängungssysteme entgegengewirkt. Die Gewichtung wird dabei so vorgenommen, daß die modalen Bewegungskomponenten der Karosserie in unterschiedlicher Stärke bewertet werden.

In der DE- Patentanmeldung P 41 17 897.1 wird ausgehend von gemesse nen Signalen, die die lokalen Aufbaubewegungen des Fahrzeugs an aus gesuchten Stellen des Aufbaus repräsentieren, auf die die momentan vorliegenden Aufbaubewegungen in Form von Hub-, Wank- und Nickbewe gungen geschlossen. Davon ausgehend werden die momentanen modalen Be wegungskomponenten der Karosserie ermittelt und abhängig von Fahrma növern unterschiedlich stark gewichtet. Durch Ansteuerungen der Auf hängungssysteme werden Kräfte aufgebracht, die linear in den modalen Geschwindigkeiten des Aufbaus sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und preis wertes System zur Fahrwerkregelung zu entwickeln, mit dem eine ge zielte und separate Dämpfung der tatsächlich momentan vorliegenden Aufbaubewegungen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 und 9 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Ausgehend von einer einfachen Sensorik zur Erfassung der Einfederbe wegungen zwischen Fahrzeugaufbau und den Rädern und zur Erfassung der Längs- und/oder Querbewegungen des Fahrzeugs hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Ansteuerungen der Aufhängungssysteme zwischen dem Aufbau und den Rädern derart Kräfte aufgebracht werden, daß die Eigenschwingungsformen des Fahr zeugaufbaus getrennt voneinander gedämpft werden können. Das heißt, daß durch die Aufhängungssysteme Kräfte aufgebracht werden, die pro portional zu den modalen Geschwindigkeiten des Aufbaus sind.

Hierzu werden aus Signalen, die die Einfederbewegungen repräsentie ren, und Signalen, die die Längs- und/oder Querbewegungen des Fahr zeugs repräsentieren, unter Berücksichtigung von Kenngrößen der Fe derungs- und/oder Dämpfungselemente der Aufhängungssysteme die ak tuell vorliegenden modalen Geschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus er mittelt. Durch Ansteuerungen der Aufhängungssysteme werden dann Kräfte aufgebracht, die linear in den modalen Geschwindigkeiten des Aufbaus sind. Hierdurch ist eine separate einstellbare Bedämpfung der momentan vorliegenden Aufbaugeschwindigkeiten möglich. Anders formuliert liegt der modalgeschwindigkeitsproportionalen Dämpfung der Skyhook-Regelungsgedanke insofern zugrunde, daß durch Ansteue rungen der Aufhängungssysteme derart Kräfte aufgebracht werden, daß die einzelnen Eigenschwingungsformen des Aufbaus getrennt voneinan der "skyhook-bedämpft" werden können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die moda len Geschwindigkeiten abhängig von den Fahrzustand repräsentierenden und/oder beeinflussenden Größen additiv und/oder multiplikativ be einflußt.

Vorteilhaft ist weiterhin die Erfassung der Fahrzeugquerbewegungen durch Lenkwinkelsensoren und/oder durch eine entsprechende Auswer tung der Signale von Raddrehzahlsensoren. Zur Erfassung der Fahr zeuglängsbewegungen sind wiederum die Signale von Raddrehzahlsenso ren geeignet. Weiterhin können zur Erfassung der Fahrzeugquer- bzw. Fahrzeuglängsbewegungen auch entsprechend positionierte Beschleuni gungssensoren benutzt werden.

Vorteilhaft ist die Erfindung insbesondere bei der Ansteuerung se miaktiver, kontinuierlich verstellbarer Aufhängungssysteme zu ver wenden. Solche semiaktive, kontinuierlich verstellbare Aufhängungs systeme sind üblicherweise als Federungs- und/oder Dämpfungselemente ausgebildet, die in ihren Federungs- und/oder Dämpfungseigenschaften kontinuierlich verstellbar sind.

Während mittels vollaktiver Aufhängungssysteme unabhängig von den Einfederbewegungen Kräfte aufgebracht werden können, ist es bei der Verwendung semiaktiver, kontinuierlich verstellbarer Fahrwerkrege lungssysteme vorteilhaft, ersatzweise für eine nicht zu realisie rende Sollkraft eine maximal harte oder weiche Einstellung zu wäh len. Dies ist beispielsweise in der DE-OS 35 24 862 beschrieben.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der wählbaren Roll- oder Wankmomentenverteilung des Fahrzeugs. Hier durch kann beispielsweise das Lenkverhalten des Fahrzeugs, wie Un tersteuern, Übersteuern oder neutrales Lenkverhalten, beeinflußt werden.

Neben dem erfindungsgemaßen Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein räumliches Fahrzeugmodell, während die Fig. 2 die wesentlichen Elemente der Erfindung darstellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Zur Erläuterung der Begriffe Eigenschwingungsform Modalkoordinate und Hauptschwingung ist zunächst folgendes zu bemerken:

Wie jedes schwingungsfähiges System besitzt auch ein Fahrzeug (bzgl. seiner Vertikalbewegung) eine bestimmte Anzahl an Eigenschwingungs formen ("modes") mit zugehörigen Modal- oder Hauptkoordinaten ("modal coordinates"). Jede (Vertikal-) Bewegung des Fahrzeugs kann man sich - zu jedem Zeitpunkt - zusammengesetzt denken aus den Ei genschwingungsformen, allerdings variiert dabei im Verlaufe der Zeit der Anteil, mit dem jede einzelne Eigenschwingungsform an der Bewe gung beteiligt ist. Die Bedeutung der Modalkoordinaten liegt nun darin, daß sie die Verteilung der Anteile oder der Komponenten quan titativ beschreiben: Zu jedem Zeitpunkt der Bewegung ist der Wert einer jeden Modalkoordinaten identisch mit dem Anteil, mit dem die zugehörige Eigenschwingungsform zur Bewegung beiträgt.

Spezielle (Vertikal-) Bewegungen des Fahrzeugs sind seine Haupt schwingungen ("modal motions"): Diese sind dadurch gekennzeichnet, daß während der gesamten Bewegung nur eine einzige Eigenschwingungs form vertreten ist; damit haben alle Modalkoordinaten - mit nur ei ner Ausnahme - stets den Wert Null.

In der Fahrzeugtechnik benutzt man häufig zur Beschreibung der (Vertikal-) Bewegung der Karosserie die Koordinaten "Hub" (Vertikal verschiebung ihres Schwerpunktes), Wankwinkel (Verdrehung um ihre Längsachse) und Nickwinkel (Verdrehung um ihre Querachse). Sind diese Koordinaten auch Modalkoordinaten, so existiert bspw. eine "Nick-Hauptschwingung", bei der eine reine Nickbewegung in dem Sinne vorliegt, daß der Schwerpunkt in Ruhe ist und auch keine Wankbewe gung erfolgt (Hub- und Wank-Komponente sind nicht vertreten). Ist dagegen nur der Wankwinkel eine Modalkoordinate, so sind zwei der Hauptschwingungen gekoppelte Hub-Nickbewegungen: Die Vertikalbewe gung des Schwerpunkts ist verknüpft mit einer Nickbewegung - und um gekehrt; bei einer dieser Hauptschwingungen dominiert dabei die Hub-Komponente ("viel" Hub, "wenig" Nicken), bei der anderen über wiegt die Nickkomponente.

Ob der Hub, der Wank- und der Nickwinkel des Fahrzeugaufbaus tat sächlich Modalkoordinaten sind, hängt im wesentlichen von zwei Fak toren ab. Zum einen vom Fahrzeug selbst, zum anderen von der Art und Weise, in der das Fahrwerkregelsystem (vollaktiv oder semiaktiv) ausgeführt ist. Allgemein läßt sich sagen, daß das Wanken eine Modalkoordinate ist, wenn das Fahrwerk längssymmetrisch an der Karosserie angeordnet ist, und wenn die Hauptträgheitsachsen des Fahrzeugaufbaus mit seiner Längs-, Quer- und Hochachse überein stimmen. Diese Fahrzeugeigenschaft trifft wohl für viele der heuti gen Fahrzeuge zu; sie gilt unabhängig vom jeweils verwendeten Fahr werkregelsystem.

Bei Fahrzeugen mit einem semiaktiven Fahrwerkregelsystem, das bei spielsweise durch ein Fahrwerk mit konventionellen Federn sowie re gelbaren Dämpfern realisiert ist, sind der Hub- und der Nickwinkel nicht immer auch Modalkoordinaten. Dies ist nämlich nur dann der Fall, wenn ein bestimmter Zusammenhang zwischen den Federsteifigkei ten c_v, c_H der Tragfedern an Vorder- und Hinterachse und den Achsabständen a und c zum Karosserieschwerpunkt besteht (a _* c_v = c _* c_H). Wenn also das Verhältnis a _* c_v/c _* c_H ungefähr gleich eins ist, ist eine praktisch wirksame, (fast ideal) entkoppelte Beein flussung von Hub-, Wank- und Nickbewegungen erreichbar.

Wichtig für die Anwendungen ist ein zweiter Fall, bei dem ein spe zieller Zusammenhang zwischen dem Massenträgheitsmoment I_N der Ka rosserie bezüglich ihrer Querachse, ihrer Masse m_k und den Achsab ständen a und c besteht (I_N= m_k _* a _* c); diese Beziehung trifft, zumindest näherungsweise, auf manche der heutigen Fahrzeugtypen zu. In diesem Fall sind die Modalkoordinaten - neben dem Wankwinkel - ge geben durch die Vertikalverschiebungen (z_v und z_H) der Karosse rie "vorne" und "hinten". Hier ist es also möglich und auch sinn voll, mit Hilfe der Regelung die Bewegung des Aufbaus "vorne" und "hinten" sowie die Wankbewegung unabhängig voneinander zu beeinflus sen.

In dem im folgenden zu beschreibenden Ausführungsbeispiel werden folgende Schritte durchgeführt:

1. Ausgehend von den Einfederbewegungssignalen werden mittels dyna mischer Filter zunächst momentan vorliegende Anteile der Aufbau bewegung ermittelt. Diese Anteile geben die momentan tatsächlich vorliegende Aufbaubewegung nur in dem Fall wieder, in dem das Fahrzeug unbeschleunigt (Längsbeschleunigung gleich Null) gerade aus (Querbeschleunigung gleich Null) fährt. (Die Anregung der Aufbaubewegungen erfolgt dabei durch Bodenunebenheiten).
2. Weiterhin erfolgen dann Korrekturen der unter 1. ermittelten Auf baubewegungsanteile durch entsprechende Berücksichtigung der Fahrzeuglängs- und/oder -querbewegungen. Erst durch diese Berück sichtigung der ggf. von Null abweichenden Längs- und/oder Querbe wegungen können die wirklich vorliegenden Aufbaubewegungen voll ständig während aller Fahrmanöver ermittelt werden. Die Beschrei bung der Aufbaubewegung kann dabei in unterschiedlichen Sätzen von (jeweils drei) Koordinaten erfolgen, bspw. in
- - Hub, Wank- und Nickwinkel,
- - Wankwinkel sowie Vertikalverschiebungen der Karosserie an zwei Punkten, etwa im vorderen und hinteren Aufbaubereich,
- - modalen Koordinaten.
3. Anschließend erfolgt die Beschreibung der Aufbaubewegung in moda len Komponenten (Transformation von den Momentanwerten der ge wählten Koordinaten zu denen der Modalkoordinaten). Diese sind abhängig von der Massenverteilung und dem Aufhängungssystem und müssen daher für jedes Fahrzeug vorab gesondert ermittelt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, die in Punkt 1 ermittelten und in Punkt 2 vervollständigte Aufbaubewegung sofort in Modalkoordina ten anzugeben; dann entfällt nämlich der Punkt 3.
4. Die modalen Bewegungskomponenten werden nun unabhängig voneinan der gewichtet. Dies entspricht einer Gewichtung der Eigenschwin gungsformen, da die Momentenwerte der Modalkoordinaten ja die momentanen Anteile wiedergeben, mit denen die zugehörigen Eigen schwingungsformen in der Bewegung vertreten sind. So wird die Wankbewegung des Aufbaus während Kurvenfahrten (Erfassung durch Querbeschleunigung) stärker gewichtet. Während Brems- und/oder Beschleunigungsmanövern (Erfassung durch Längsbeschleunigung) werden sinnvollerweise die Hub-Nickbewegungen oder, je nach Ei genschwingungsformen, die vertikalen Aufbaubewegungen vorne und hinten stärker gewichtet.
5. Die gewichteten Momentanwerte der modalen Bewegungskomponenten werden nun in gewichtete Hub-, Wank- und Nickbewegungen umgerech net (Rücktransformation von den - gewichteten - Modalkoordinaten auf - gewichtete - Hub-, Wank- und Nickkoordinaten). Anschließend gelangt man mit Hilfe der "Kraftverteilungsmatrix" zu Ansteuer signalen der Aufhängungssysteme, die Sollkräfte repräsentieren. Durch die Wahl der Elemente der Kraftverteilungsmatrix ist zu sätzlich noch die Möglichkeit gegeben, eine wählbare Roll- oder Wankmomentenverteilung des Fahrzeugs zu wählen.

In dem Ausführungsbeispiel soll anhand eines Blockschaltbildes das erfindungsgemäße System zur Steuerung oder Regelung eines Fahrwerks aufgezeigt werden. Das Fahrzeug besitzt in diesem Ausführungsbei spiel vier Radeinheiten und zwei Achsen. Weiterhin soll in diesem Ausführungsbeispiel zunächst davon ausgegangen werden, daß die Hub-, Nick- und Wankbewegungen die modalen Bewegungskomponenten des Fahr zeugaufbaus sind.

Fig. 1 zeigt ein einfaches, räumliches Modell eines längssymmetri schen, vierrädrigen und zweiachsigen Fahrzeugs. Im folgenden wird mit dem Index i die zugehörige Achse bezeichnet, das heißt, daß mit dem Index i=h die zur hinteren Achse gehörende Eigenschaften und mit dem Index i=v die zur vordere Achse gehörende Eigenschaften be schreiben sind. Position 30 stellt Federungs- und Dämpfungssysteme dar, die jeweils aus einer Feder mit der Federkonstanten Ci und ei nem parallel angeordneten Dämpfer mit der Dämpfungskonstanten di be stehen. Die Räder sind mit Position 31 bezeichnet und werden modell haft jeweils durch die hintereinander angeordneten Körper mit den Massen Mri und die die Radsteifigkeit repräsentierende Feder mit der Federkonstanten Cri beschrieben. Die Fahrbahn ist mit Position 33 und die Karossierie mit der Masse Mk mit Position 32 markiert. Der Schwerpunkt S des Fahrzeugaufbaus befindet sich im Abstand a von der Vorderachse und im Abstand c von der Hinterachse. b kennzeichnet die halbe Spurweite.

Fig. 2 zeigt in dem Ausführungsbeispiel die wesentlichen Elemente des Systems. Mit Position 1vl, 1vr, 1h1, und 1hr sind Sensoren und mit Position 2 ist in gestrichelter Umrandung eine 1.Filterkombina tion von Filtereinheiten 11, 12 und 13 bezeichnet. Position 3 stellt in gestrichelter Umrandung Einheiten zur additiven und/oder multi plikativen Beeinflussung dar, wobei mit Position 16 und 17 additive und mit den Positionen 18, 19 und 20 multiplikative Verknüpfungen beschrieben werden. Die Positionen 14 und 15 stellen Filtereinheiten dar. Position 4 zeigt in gestrichelter Umrandung eine 2. Filterkom bination von Filtereinheiten 21, 22, 23 und 24 und Position 5 be schreibt in gestrichelter Umrandung die anzusteuernden Aufhängungs systeme 25vl, 25vr, 25hl, und 25hr. Die Positionen 6 und 7 markie ren Mittel zur Erfassung der Fahrzeugquer- und Fahrzeuglängsbewegung.

Im folgenden wird die Funktionsweise des in diesem Ausführungsbei spiel beschriebenen Systems zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines aktiven Fahrwerks anhand der Fig. 1 und 2 erläu tert.

Je Radeinheit bzw. Federungs- und/oder Dämpfungssystem detektiert je ein Sensor 1vl, 1vr, 1hl und 1hr die relativen Bewegungen zwischen Rad und Fahrzeugaufbau wie beispielsweise den relativen Einfederweg und/oder die Einfedergeschwindigkeit und/oder damit zusammenhängende Größen wie beispielsweise Druckdifferenzen in den Dämpfungssystemen.

In diesem Ausführungsbeispiel liegen als Ausgangssignale Signale an, die die relativen Einfederwege Zarÿ repräsentieren, wobei der In dex i die zugehörige Achse bezeichnet, das heißt, daß mit dem Index i=h die zur hinteren Achse gehörenden Federwege und mit dem Index i=v die zur vorderen Achse gehörenden Federwege bezeichnet und der Index j die zu dem Signal gehörende Fahrzeugseite, das heißt, daß mit j=r die rechte Fahrzeugseite und mit j=l die linke Seite mar kiert wird, wobei die Blickrichtung von hinten nach vorne gewählt wird. Diese Signale können durch direkte Messungen des Einfederweges und/oder durch Messung der Einfederweggeschwindigkeit und/oder damit zusammenhängende Größen wie beispielsweise Druckdifferenzen in den Dämpfungssystemen erlangt werden. In diesem Ausführungsbeispiel lie gen ausgangsseitig an den Sensoren lÿ die Signale Zarvl, Zarvr, Zarhl und Zarhr an.

Diese Signale werden der 1. Kombination von Filtereinheiten 2 zuge führt, wo diese miteinander verknüpft werden. Diese Verknüpfung ge schieht in den Filtereinheiten 11, 12 und 13. Diese, wie auch alle anderen Filtereinheiten des Systems, können elektronisch digital, z. B. durch Verarbeitung einer die Übertragungseigenschaften reprä sentierenden Differenzengleichung in Rechnereinheiten, oder elektro nisch analog, z. B. durch Nachbildung einer die Übertragungseigen schaften repräsentierenden Differentialgleichung mit elektronischen Bauelementen realisiert werden.

Die gesamte 1. Filterkombination 2 läßt sich durch ihr Übertragungs verhalten charakterisieren. Das Übertragungsverhalten ist in Matrix schreibweise wie folgt darzustellen:

wobei

Sv(s)=-(Cv+dv _* s)/(Mk _* s) und Sh(s)=-(Ch+dh _* s)/(Mk _* s) und
1/r=(b _* Mk)/Iw und 1/p=(a _* Mk)/In und 1/q=(c _* Mk)/In und
s - die Laplace- Variable,
a - der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt der Karosserie,
c - der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt des Karosserie,
b - die halbe Spurweite,
Mk - die Masse der Karosserie,
Iw - das Massenträgheitsmoment der Karosserie bezüglich ihrer Längs achse,
In - das Massenträgheitsmoment der Karosserie bezüglich ihrer Quer achse,
dv - die Dämpfungskonstante der Dämpfer an der Vorderachse,
dh - die Dämpfungskonstante der Dämpfer an der Hinterachse,
Cv - die Steifigkeit der Federn an der Vorderachse und
Ch - die Steifigkeit der Federn an der Hinterachse sind.

Die obenaufgeführten fahrzeugspezifischen Parameter, wie Schwer punktsabstände und Massenträgheitsmomente, müssen natürlich bekannt sein. Zur Erlangung dieser Daten gibt es im Stand der Technik vie lerlei Methoden. Diese fahrzeugspezifischen Parameter sind weiterhin von dem Beladungszustand des Fahrzeugs abhängig. So kann es insbe sondere bei einseitiger Beladung zu Änderungen einzelner oder mehre rer Parameter kommen. Um diesem Problem zu begegnen, können mehrere Wege beschritten werden:

- Das erfindungsgemäße System wird an das leere Fahrzeug oder an das Fahrzeug mit einer typischen Lastverteilung appliziert. Da bei können Abweichungen der tatsächlich vorliegenden Parameter von dem applizierten Parametersatz gegebenfalls zu geringfügi gen Veränderungen der Wirkung des erfindungsgemäßen Systems führen, ohne daß aber die erfindungswesentlichen Gedanken ver lassen werden.
- Eine Wahl verschiedener Parametersätze ist je nach Beladungszu stand denkbar. So wird das erfindungsgemäße System immer den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt.

In der 1. Filterkombination 2 werden also die Signale der Einfeder wege wie folgt beschrieben linerar konbiniert.

Die Verknüpfungen untereinander ergeben sich mathematisch formal durch Matrixmultiplikation des vierkomponentigen Vektors (Zarvl, Zarvr, Zarhl, Zarhr) mit der das Übertragungsverhalten charakteri sierenden Matrix (1). Die einzelnen Filtereinheiten 11, 12 und 13 können beispielsweise gemäß der Vektor-Matrixmultiplikationsvor schrift als Additionseinheiten wie folgt ausgelegt sein.

Filtereinheit (FE) 11: Zarvl _* Sv+Zarvr _* Sv=Zarhl _* Sh=Zarhr _* Sh

FE 12: Zarvl _* Sv/r-Zarvr _* Sv/r+Zarhl _* Sh/r-Zarhr _* Sh/r

FE 13: -zarvl _* Sv/p-Zarvr _* Sv/p=Zarhl _* Sh/q+Zarhr _* Sh/q

Die hieraus hervorgehenden Verknüpfungsergebnisse entsprechen den Hub-, Wank- und Nickgeschwindigkeiten (zb′, alphab′ und betab′) des Fahrzeugaufbaus bei unbeschleunigter Geradeausfahrt (Anregung durch Bodenunebenheiten). Hierbei sind mit alphab bzw. betab die Verdre hungen des Fahrzeugaufbaus um seine Längs- bzw. Querachse und mit zb der Hub des Aufbaus bezeichnet. alphab , betab und zb sind die je weiligen ersten zeitlichen Ableitungen der Größen alphab, betab und zb.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß es sich bei der 1. Filterkombination 2 um Filter mit dynamischem Übertragungsverhal ten handelt. Erst durch die Berücksichtigung des dynamischen Verhal tens des Rades und des Aufbaus ist eine Rekonstruktion der momentan vorliegenden Aufbaubewegungen aus den Einfederbewegungen möglich.

Die Verknüpfungsergebnisse (alphab′ und betab′) am Ausgang der 1. Filterkombination 2 geben die momentan vorliegenden Wank- und Nickgeschwindigkeiten (alpha′ und beta′) nur für den Fall wieder, in dem das Fahrzeug unbeschleunigt geradeaus fährt, während die Hubge schwindigkeit zb′ unabhängig von dem Beschleunigungszustand des Fahrzeugs ist, das heißt zb′=z′. Finden nun Brems- , Beschleuni gungs- und/oder Lenkmanöver statt, so sind die Wank- und Nickge schwindigkeiten altphab′ und betab′ um die Terme

alphaq′=(Ew(s) _* aq)/(Iw _* s) und betal′=(En(s) _* al)/(In _* s) (2)

durch die additiven Verknüpfungen 16 und 17 in den Einheiten 3 der art zu ergänzen, daß

alpha′=alphab′+alphaq und beta′=betab′=betal′ und zb′=z′ (3)

ist. Dabei sind aq und al die Quer- und Längsbeschleunigung der Fahrzeugs, die in den Mitteln 6 und 7 erfaßt werden. Ew und En sind Übertragungsfunktionen, wobei s die Laplace-Variable darstellt. Die Größen Ew und En können auf der Grundlage von Reifenmodellen ermit telt werden. In einer einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems besitzen die Größen Ew und En die Form

Ew=h _* Mk und En=-h _* Mk, (4),

wobei Mk die Masse der Fahrzeugkarosserie und h die Schwerpunktshöhe des Fahrzeugs darstellt.

Die auf diese Art und Weise ergänzten Hub-, Nick- und Wankgeschwin digkeiten (z′, beta′ und alpha′), die die momentan vorliegenden Auf baubewegungen auch im Falle von Lenk- , Brems- und Beschleunigungs manövern wiedergeben, werden durch die multiplikativen Verknüpfungen 18, 19 und 20 gewichtet. Dies geschieht durch Multiplikationen mit den Größen gh, gw und gn und kann getrennt voneinander erfolgen.

Es ist vorteilhaft, die Werte gh, gw und gn abhangig von Größen zu wählen, die den Fahrzustand repräsentieren und/oder beeinflussen wie die Fahrgeschwindigkeit, Brems- Lenk- und/oder Beschleunigungsmanö ver des Fahrzeugs und/oder die Umgebungstemperatur.

Ausgangsseitig der 3.Filtereinheiten liegen also die gewichteten Hub- ,Nick- und Wankgeschwindigkeiten (z_g′, beta_g′ und alpha_g′) an.

Während die Signale der Quer- und/oder Längsbeschleunigung aq und/oder al am Eingang der Filtereinheiten 14 und 15 anstehen, lie gen die Signale alphaq′ und betal′ ausgangsseitig an den Filterein heiten 14 und 15 an, deren Übertragungsverhalten gemäß den Gleichun gen (2) mit Ew(s)/(Iw _* s) für die Filtereinheit 14 und
En(s)/(In _* s) für die Filtereinheit 15 beschrieben werden kann.

Die Signale, die die Querbeschleunigung aq und die Längsbeschleuni gung al des Fahrzeugs repräsentieren, werden in den Mitteln 6 und 7 erfaßt. Dies kann beispielsweise durch geeignete Beschleunigungssen soren geschehen.

Vorteilhaft ist es jedoch, die Signale der Querbeschleunigung aq des Fahrzeugs aus den Signalen eines Lenkwinkelsensors zu ermitteln, be sonders dann, wenn diese Signale beispielsweise auch zu einer Ser volenkungssteuerung oder -regelung verwendet werden.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die Signale der Längsbeschleunigung al des Fahrzeugs aus den Signalen von Raddrehzahlsensoren zu ermit teln, die beispielsweise auch in einem Anti-Blockier-System verwen det werden.

Zusammenfassend ist zu den Beeinflussungen in den Einheiten 3 zu sa gen, daß hier zum einen die wirklich vorliegenden Nick- und Wankge schwindigkeiten aus den Relativwegsignalen zwischen Aufbau und Rad einheiten sowie aus den Signalen, die die Querbeschleunigung aq und die Längsbeschleunigung al des Fahrzeugs repräsentieren, rekon struiert werden, und zum anderen eine gezielte Beeinflussung der mo mentan vorliegenden Aufbaubewegungen möglich ist, um beispielsweise eine bestimmte Bewegung besonders in der anschließenden Datenauswer tung und Umschaltung der Dämpfungscharakteristik hervorzuheben bzw. zu dämpfen.

Im dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zur Beschrei bung der Aufbaubewegungen als Koordinaten die Vertikalverschiebung des Karosserieschwerpunkts ("Hub"), die Verdrehung der Karosserie um ihre Längsachse (Wankwinkel) sowie die Verdrehung der Karosserie um ihre Querachse (Nickwinkel) ausgesucht worden. Darüber hinaus bilden die Hub-, Wank- und Nickbewegungen auch diejenigen Bewegungskompo nenten, die - durch die Regelung - unabhängig voneinander beeinflußt werden sollten. Dies ist insbesondere nur dann sinnvoll, wenn es sich bei den Koordinaten Hub, Wank- und Nickwinkel um die Modalko ordinaten handelt. Die unabhängige Beeinflussung der Hub-, Wank- und Nickbewegungen zielt also im Kern auf die der modalen Bewegungs komponenten.

Wie schon erwähnt, sind die Hub-, Wank- und Nickbewegungen nur dann modale Bewegungskomponenten, wenn ein bestimmter Zusammenhang zwi schen den Federsteifigkeiten c_v, c_H der Tragfedern an Vor der- und Hinterachse und den Achsabständen a und c zum Karos serieschwerpunkt besteht (a _* c_v = c _* c_H). Nur wenn das Verhältnis a _* c_v/c _* c_H ungefähr gleich eins ist, ist eine praktisch wirksame, (fast ideal) entkoppelte Beeinflussung von Hub-, Wank- und Nickbewe gungen erreichbar.

Wichtig für die Anwendungen der Erfindung für Fahrzeuge ist ein zweiter Fall, bei dem ein spezieller Zusammenhang zwischen dem dem Massenträgheitsmoment I_N der Karosserie bezüglich ihrer Querachse, ihrer Masse m_k und den Achsabständen a und c besteht (I_N = m_k _* a _* c). Wie schon erwähnt, trifft diese Beziehung, zumin dest näherungsweise, auf manche der heutigen Fahrzeugtypen zu. In diesem Fall sind die Modalkoordinaten - neben dem Wankwinkel - gege ben durch die (bereits vorne erwähnten) Vertikalverschiebungen (z_v und z_H) der Karosserie "vorne" und "hinten". Hier ist es also mög lich und auch sinnvoll, mit Hilfe der Regelung die Bewegung des Auf baus "vorne" und "hinten" sowie die Wankbewegung unabhängig vonein ander zu beeinflussen. Allerdings ist dazu ein Berechnungs- und Ge wichtungsverfahren notwendig, das geringfügig von dem abweicht, wie es in Fig. 2 beschrieben ist. Dieses modifizierte Verfahren soll daher noch kurz erläutert werden. Die im folgenden verwendeten Grö ßen sind der Auflistung unter der Matrix (1) zu entnehmen.

1. Ermittelung von Hub-, Wank- und Nickgeschwindigkeiten (z′, alpha′, beta′) aus gemessenen Einfederbewegungen, Längs- und Querbeschleunigungen (wie im schon beschriebenen Ausführungsbei spiel).
2. Transformation auf modale Geschwindigkeitskomponenten: Berechnung der Vertikalgeschwindigkeiten des Aufbaus an Punkten im vorderen und hinteren Aufbaubereich (z_v, z_h′) aus den ermittelten Hub- und Nickgeschwindigkeiten z′ und beta′ gemäß: z_v′ = z′ - a _* beta′,
z_h′ = z′ + c _* beta′.
3. Gewichtung der modalen Geschwindigkeitskomponenten z_v′, z_h′ alpha′ (Wankgeschwindigkeit) unabhängig voneinander z_vg′=gvo _* z_v′
z_hg=ghi _* z_h′
alpha_g′=gw _* alpha′Die Gewichtungsfaktoren gvo, ghi und qw können vorteilhafterweise abhängig von Größen gewählt werden, die den Fahrzustand repräsen tieren und/oder beeinflussen wie die Fahrgeschwindigkeit, Brems- Lenk- und/oder Beschleunigungsmanöver des Fahrzeugs und/oder die Umgebungstemperatur.
4. Rücktransformation auf Hub-, Wank- und Nickgeschwindigkeiten: Be rechnung der gewichteten Hub- und Nickgeschwindigkeiten z_g′ und beta_g′ aus den gewichteten modalen Geschwindigkeiten z_vg′ und z_hg′: z_g′=[c/(a+c)] _* z_vg′+[a/(a+c)] _* z_hg′
beta_g′=-[1/(a+c)] _* z_vg′+[1/(a+c)] _* z_hg′

Es sei angemerkt, daß man die Schritte 2 bis 4 auch, wie im folgen dem beschrieben, zusammenfassen kann:

mit

g11=[c/(a+c)] _* gvo+[a/(a+c)] _* ghi
g13=-[(a _* c)/(a+c)] _* [gvo-ghi]
g22=gw
g31=-[1/(a+c)] _* [gvo-ghi]
g33=[a/(a+c)] _* gvo=[c/(a+c)] _* ghi.

In diesem Ausführungsbeispiel ist also das erfindungsgemäße System dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der geometrischen Vertei lung der Masse des Fahrzeugs und/oder abhängig von Parametern, die die Aufhängungssysteme charakterisieren, die getrennt voneinander einstellbaren Aufbaubewegungen entweder

- Hub-, Nick- und Wankbewegungen
- oder Wankbewegungen und Vertikalverschiebungen des Fahrzeugauf baus an der vorderen und hinteren Achse sind.

Abhängig von den modalen Bewegungskomponenten werden also entweder die Hub-, Nick- und Wankgeschwindigkeiten (z′, beta′, alpha′) oder die Wankgeschwindigkeit und Vertikalgeschwindigkeiten des Fahrzeug aufbaus an der vorderen und hinteren Achse (beta′, z_v′, z_h′) ge wichtet. Wie dem vorstehenden zu entnehmen ist, werden also die mo dalen Geschwindigkeiten des Aufbaus gewichtet.

In beiden Fällen liegen in diesem Ausführungsbeispiel ausgangsseitig der 3. Filtereinheiten liegen die gewichteten Hub- ,Nick- und Wankge schwindigkeiten (z_g′, beta_g′ und alpha_g′) an.

Im Falle eines vierrädrigen, zweiachsigen Fahrzeugs, bei dem zwi schen jedem Rad und dem Aufbau aktive oder semiaktive Aktuatoren an geordnet sind, werden die ausgangsseitig der 3. Filtereinheiten (3) anliegenden gewichteten bzw. verstärkten Hub- Nick- und Wankge schwindigkeiten (z_g′, beta_g′ und alpha_g′) in 4. Einheiten (4) untereinander verknüpft. Die 4. Einheiten (4) lassen sich in ihrem Übertragungsverhalten in Matrixschreibweise wie folgt charakterisie ren.

wobei die Komponenten der "Kraftverteilungsmatrix (5)

- F11 = F21 = a2/(a1+a2)
- F31 = F41 = a1/(a1+a2)
- F12 = -F22 = (1/b1) _* (ro/ro+1)
- F32 = -F42 = (1/b2) _* (1/ro+1)
- F43 = F33 = -F23 = -F13 = 1/(a1+a2) sind, und
- a1 der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie und der Vorderachse ist,
- a2 der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie und der Hinterachse ist,
- 2 _* b1 der Abstand der Angriffspunkte der Aktuatoren am Fahrzeug aufbau an der Vorderachse ist, und
- 2 _* b2 der Abstand der Angriffspunkte der Aktuatoren am Fahrzeug aufbau an der Hinterachse ist.

Die Bedeutung der Größe ro wird später erklärt.

In den 4. Einheiten (4) werden also die gewichteten Hub- ,Nick- und Wankgeschwindigkeiten (z_g′, beta_g′ und alpha_g′ wie folgt be schrieben linear kombiniert.

Die Verknüpfungen untereinander ergeben sich mathematisch formal durch Matrixmultiplikation des dreikomponentigen Vektors (z_g′, alpha_g′, beta_g′) mit der das Übertragungsverhalten charakteri sierenden Kraftverteilungsmatrix (5). Die einzelnen Filtereinheiten 21, 22, 23 und 24 können in diesem Fall beispielsweise gemäß der Vektor-Matrixmultiplikationsvorschrift als Multiplikations- und Additionseinheiten wie folgt ausgelegt sein.

Einheit 21: (F11 _* z_g′)+(F12 _* alpha_g′)-(F13 _* beta_g′)

Einheit 22: (F21 _* z_g′)+(F22 _* alpha_g′)-(F23 _* beta_g′)

Einheit 23: (F31 _* z_g′)+(F32 _* alpha_g′)-(F33 _* beta_g′)

Einheit 24: (F41 _* z_g′)+(F42 _* alpha_g′)-(F43 _* beta_g′)

wobei die Größen Fÿ wie oben beschrieben definiert sind.

Als Ergebnisse der Verknüpfungen liegen ausgangsseitig der 4. Einhei ten (4) die Verknüpfungsergebnisse (fvl, fvr, fhl, fhr) an, die Steuerkräfte repräsentieren. Diese Steuerkräfte sind als Sollkräfte für die Hydraulikzylinder (aktives System) bzw. für die verstellba ren Dämpfer (semiaktive Systeme) anzusehen.

Mit den Verknüpfungsergebnissen (fvl, fvr, fhl, fhr) werden die Ak tuatoren angesteuert. Durch die Beaufschlagung der Aktuatoren mit den Ansteuersignalen (fvl, fvr, fhl, fhr) werden den Sollkräften entsprechende Steuerkräfte aufgebracht.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sy stems besteht darin, zur Ansteuerung der Aktuatoren einen unterla gerten Regelkreis zu benutzen. Sind die den Sollkräften entsprechen den Ansteuersignale (fvl, fvr, fhl, fhr) lineare Steuersparungen, so wird das nicht lineare Steuerverhalten des Dämpfers, insbesondere eines semiaktiven Dämpfers, derart berücksichtigt, daß eine der Sollkraft entsprechende Steuerkraft aufgebracht wird.

Werden semiaktive Systeme verwendet, so ist es nötig, daß Signale ermittelt werden, die die relativen Bewegungen zwischen den Radein heiten und dem Aufbau des Fahrzeugs repräsentieren, und durch Ver gleiche der Ansteuersignale (fvl, fvr, fhl, fhr) mit den Einfederbe wegungen die Dämpfereinstellungen zu tätigen. Weiterhin kann im Fal le von nicht zu realisierenden Sollkräften ersatzweise eine maximal harte oder maximal weiche Einstellungen gewählt werden. Dies kann, wie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 39 30 555.4 beschrieben, dadurch geschehen, daß die relativen Bewegungen zwi schen den Radeinheiten und dem Aufbau des Fahrzeugs derart berück sichtigt werden, daß eine ersatzweise harte oder weiche Einstellung abhängig von der Sollkraft und diesen relativen Bewegungen gewählt wird.

Zur physikalischen Interpretation der Kraftverteilungsmatrix (5) kann man davon ausgehen, daß die Beziehung (6) äquivalent ist zu den Gleichungen.

fvl+fvr+fhl+fhr=z_g′ (7a)

b1 _* (fvl-fvr)+b2 _* (fhl-fhr)=alpha_g′ (7b)

-a1 _* (fvl+fvr)+a2 _* (fhl+fhr)=beta_g′ (7c)

b1 _* (fvl-fvr)-ro _* b2 _* (fhl-fhr)=0 (7d).

Um dies einzusehen, braucht man nur die in (7) angegebenen Linear kombinationen der Kräfte (fvl, fvr, fhl, fhr) zu bilden und dabei die Kräfte selbst durch die rechten Seiten von (6) zu ersetzen.

Der Zusammenhang (7d) läßt sich in der Darstellung

ro=[b1 _* (fvr-fvl)]/[b2 _* (fhr-fhl)]=konst|_t (8)

angeben, in der man im Zähler das Wankmoment der beiden vorderen und im Nenner das Wankmoment der beiden hinteren Steuerkräfte erkennt. Der Parameter ro beschreibt damit die Roll- oder Wankmomentenver teilung (vorne/hinten) dieser Kräfte und die Gleichung (8) besagt., daß die Verteilung zweitunabhängig ist. Darüber hinaus kann ihr Wert in der Kraftverteilungsmatrix frei gewählt werden. Man gelangt also durch die Wahl des Parameters ro zu einer einstellbaren Wank- und/oder Rollmomentenverteilung der Steuerkräfte.

Zur physikalischen Deutung der restlichen Beziehungen in (7) kann man die Bewegungsgleichungen

Ma _* z=-(fvl+fvr+fhl+fhr)+F (9a)

Iw _* alpha′′=-b1 _* (fvl-fvr)-b2 _* (fhl-fhr)+Mw (9b)

In _* beta′′=a1 _* (fvl+fvr)-a2 _* (fhl+fhr)+Mn (9c)

der Karosserie betrachten, wobei das den Größen nachgestellte "′′"-Zeichen die zweite zeitliche Ableitung der jeweiligen Größe bedeutet. F ist die Resultierende aus den Kräften, die keine Steuer kräfte sind. Solche Kräfte sind die, die passive Fahrwerkskomponen ten auf die Karosserie ausüben. Weiterhin sind in der Resultierenden F auch Störkräfte usw. berücksichtigt. Mw und Mn sind die resultie renden Momente dieser Kräfte um die Wank-(Längs-) und die Nick-(Quer-)Achse. Mit Iw und In sind die Massenträgheitsmomente um die entsprechenden Achsen bezeichnet. Die Bewegungsgleichungen (9) gelten unter der Modellvorstellung, daß die Karosserie einen starren Körper bildet, sowie für kleine Verdrehungen alpha und beta aus der Gleichgewichtslage.

Wenn man die Steuerkräfte (fvl, fvr, fhl, fhr) mit Hilfe der Kraft verteilungsmatrix, das heißt gemäß der Gleichung (6) bestimmt, so gehen die Bewegungsgleichungen (9) über in die Form für die geregel te Bewegung

(Ma _* z′′)+(g11 _* z′)+(g12 _* beta′)=F (10a)

(Iw _* alpha′′)+(g22 _* alpha′)=Me (10b)

(In _* beta′′)+(g31 _* z′)+(g33 _* beta′)=Mn(10c)

Dies folgt unmittelbar aus den Beziehungen (7) und (4).

Betrachtet man zunächst die Aufgabe, die Hub-, Wank- und Nickbewe gung selbst unabhängig voneinander zu beeinflussen, so wird man die Gewichtungsfaktoren g12 und g31 zweckmäßigerweise zu Null wählen. Dann erkennt man deutlich den Einfluß der restlichen Abstimmungspa rameter g11, g22 und g33: g22 beispielsweise dämpft im wesentlichen allein die Wankbewegung (eine Kopplung mit der Hub- oder Nickbewe gung existiert nur dann, wenn das Momen M_w von diesen Bewegungen abhängt). Entsprechend gilt für den Einfluß von g11 und g33. Das heißt, daß eine individuelle Dämpfung der Hub-, Wank- und Nick schwingungen ermöglicht wird.

Will man jedoch beispielsweise die Vertikalschwingungen der Karos serie an Vorder- und Hinterachse des Aufbaus unabhängig voneinander und unterschiedlich stark gewichtet beeinflussen, muß man g12 und g31 im allgemeinen von Null verschieden wählen und alle Gewichtungs faktoren geeignet aufeinander abstimmen.

Betrachtet man den beschriebenen Vorschlag zur Verbesserung des Fahrkomforts eingebettet in ein umfangreicheres Fahrwerkregelungs konzept, so erkennt man, wie schon oben erwähnt, daß es sinnvoll ist, die Werte aller Gewichtungsfaktoren abhängig von den Momentan werten der Fahrzustandsgrößen, wie Fahrgeschwindigkeit, Längs- und Querbeschleunigung zu wählen. So wird man etwa beim Bremsen und Be schleunigen g11 und insbesondere g33 groß (im Vergleich zu g22) wäh len, um die entstehenden Hub-Nick-Schwingungen rasch abklingen zu lassen. Beim Anlenken einer Kurve dagegen wird sich ein großer Wert von g22 (im Vergleich zu g11 und g33) günstig auswirken, da dann die angeregten Wankbewegungen schnell reduziert werden. Auf diese Art und Weise läßt sich schließlich eine gewisse Anzahl von Parameter sätzen festlegen, die bestimmten Fahrsituationen und -manövern (ge kennzeichnet durch Wertebereiche der Fahrzustandsgrößen) zugeordnet sind.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahr werks eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens mit wenigstens zwei Radeinheiten, wobei

- erste Signale (Zarvl, Zarvr, Zarhl, Zarhr) erfaßt werden, die die relativen Bewegungen zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau des Fahrzeugs repräsentieren, und
- zweite Signale (aq, al) erfaßt werden, die die Längs- und/oder Querbewegungen des Fahrzeugs repräsentieren, und
- aus den ersten Signalen (Zarvl, Zarvr, Zarhl, Zarhr) und zweiten Signalen (aq, al) unter Berücksichtigung von Kenngrößen der Fe derungs- und/oder Dämpfungselemente der Aufhängungssysteme die aktuell vorliegenden modalen Geschwindigkeiten des Fahrzeugauf baus ermittelt werden und
- durch Ansteuerungen der Aufhängungssysteme Kräfte aufgebracht werden, die Linearkombinationen der modalen Geschwindigkeiten des Aufbaus sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die moda len Geschwindigkeiten abhängig von den Fahrzustand repräsentierenden und/oder beeinflussenden Größen additiv und/oder multiplikativ be einflußt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er mittelung der aktuell vorliegenden modalen Geschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus die ersten Signale (Zarvl, Zarvr, Zarhl, Zarhr) dy namisch gefiltert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß als aktuell vorliegende modale Geschwindigkeiten des Aufbaus, abhängig von der geometrischen Verteilung der Masse des Fahrzeugs und/oder abhängig von Parametern, die die Aufhängungssy steme charakterisieren,

- die Hub-, Nick- und Wankgeschwindigkeit des Aufbaus oder
- die Wankgeschwindigkeit und die Vertikalgeschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus an der vorderen und hinteren Achse oder ermittelt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Aufhängungssysteme Federungs- und/oder Dämpfungselemente bilden, die in ihren Federungs- und/oder Dämpfungseigenschaften kontinuierlich verstellbar sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß unterschiedliche Linearkombinationen der modalen Geschwindigkeiten des Aufbaus zur Einstellung wählbarer Roll- oder Wankmomentenverteilung des Fahrzeugs gewählt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß im Falle von semiaktiven Aufhängungssystemen er satzweise für eine nicht zu realisierende Sollkraft eine maximal harte oder weiche Einstellung gewählt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Erfassung der zweiten Signale (aq, al) Signale wenigstens eines Lenkwinkelsensors und/oder Signale von Raddrehzahl sensoren und/oder Signale von Beschleunigungssensoren herangezogen werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dad urch gekennzeichnet, daß

- erste Sensoren (lÿ) zur Erfassung der ersten Signale (Zarvl, Zarvr, Zarhl, Zarhr) vorgesehen sind, die die relativen Bewegun gen zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau des Fahrzeugs reprä sentieren, und
- Mittel (6, 7) zur Erfassung der zweiten Signale (aq, al) vorgese hen sind, die die Längs- und/oder Querbewegungen des Fahrzeugs repräsentieren, und
- weitere Mittel (2, 3, 4, 5) vorgesehen sind, mittels der aus den ersten Signalen (Zarvl, Zarvr, Zarhl, Zarhr) und zweiten Signalen (aq, al) unter Berücksichtigung von Kenngrößen der Fede rungs- und/oder Dämpfungselemente der Aufhängungssysteme die ak tuell vorliegenden modalen Geschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus ermittelt werden und mittels der durch Ansteuerungen der Aufhän gungssysteme abhängig von den aktuell vorliegenden modalen Ge schwindigkeiten Kräfte aufgebracht werden, die Linearkombinatio nen der modalen Geschwindigkeiten des Aufbaus sind.