DE4323552C2 - Aufhängungseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Aufhängungseinrichtung für Fahrzeuge

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängung für Fahr­ zeuge, deren Eigenschaften durch Steuern der Zufuhr und Abgabe einer hydraulischen Durchfluß­ menge zu Hydraulikzylindern steuerbar sind.
Aus der DE 40 39 629 A1 ist ein System zur Erzeugung von Si­ gnalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungs­ abläufen steuerbaren oder regelbaren Fahrwerks eines Personen- oder Nutzkraftwagens beschrieben. Zur Minimierung der Be­ wegungen des Fahrzeugaufbaus werden Sensorsignale der Einfederwege und/oder Einfedergeschwindigkeiten untereinander wiederholt verknüpft und beeinflußt. Diese Beeinflussungen geschehen durch Größen, die den Fahrzustand repräsentieren, wie beispielsweise Quer- und Längsbeschleunigungen und Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Hierdurch werden kollektive Aufbaubewegungen wie Hub-, Nick- und/oder Wankbewegungen re­ konstruiert und eine gezielte Beeinflussung der Hub-, Nick- und/oder Wankbewegungen des Fahrzeugsaufbaus im Sinne einer Minimierung ermöglicht. Das beschriebene System weist dabei Filtereinrichtungen auf, welche nicht frequenzabhängig sind, sondern Linearkombinationen von Eingangssignalen bilden.
Aus der DE 40 24 305 A1 ist ein aktives Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt. Das beschriebene aktive Aufhängungs­ system umfaßt einen Sensor für senkrechte Beschleunigungen eines Fahrzeugaufbaus in bezug auf eine Fahrzeugaufhängung, der ein senkrechtes Beschleunigungssignal erzeugt. Auf der Basis des Beschleunigungssignales wird die senkrechte Bewe­ gungsgeschwindigkeit abgeleitet. Ein Steuerbefehl zur Stabilisierung senkrechter Schwingungen wird auf der Grundlage der senkrechten Bewegungsgeschwindigkeit und eines vorgegebenen Regelgewinns abgeleitet. Zur Verbesserung der Kurvenstabilität ändert das System den Regelgewinn, so daß der Aufhängungssteuerbefehl in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung, welche auf das Fahrzeug ausgeübt wird, abgeleitet wird. Filterein­ richtungen sind bei diesem beschriebenen aktiven Aufhängungs­ system für Kraftfahrzeuge nicht vorgesehen.
Ein weiteres Aufhängungssystem, nämlich ein Aufhängungs­ system mit Selbststeuerung (ACS-Steuerung) ist in der japanischen Kokai mit der Nr. JP 3-182826 A offenbart. Die­ ses ACS-System ist zwischen einer Kraftfahrzeugkarosserie und jedem Rad mit einem Hydraulikzylinder versehen und ändert die Eigenschaft der Aufhängung in Übereinstimmung mit einem Antriebszustand durch unabhängiges Steuern des Fluidflußbetrags zu jedem Hydraulikzylinder durch ein Durchflußbegrenzungsventil.
Dabei werden an jedem Rad ein Kraft­ fahrzeughöhensignal und ein Vertikalbeschleunigungssignal abgefragt. Die Signale werden durch ein Tiefpaßfilter geführt, eine Hubschwingungskomponente, eine Nickkomponente und eine Rollkomponente einer Kraftfahrzeug­ bewegung werden aus den durch das Tiefpaßfilter geführten Komponenten extrahiert und Durchflußsteuerungssignale für Hydraulik­ zylinder zum Unterdrücken einer Bewegung der Kraftfahrzeugkarosserie werden in jedem Modus, nämlich dem Hub­ schwingungsmodus, dem Nickmodus und dem Wank- oder Rollmodus berechnet.
Das Tiefpaßfilter wird bei der herkömmlichen Technik ver­ wendet, weil sich ein Steuern zum Ändern der Aufhängungsei­ genschaft übermäßig auf die Bewegung der Kraftfahrzeug­ karosserie mit einer relativ hohen Frequenz auswirkt, wenn die Verstärkung einer relativ hohen Frequenzkomponente nicht ver­ kleinert wird, und in einer Resonanz resultiert.
Die empfundene Bequemlichkeit hängt von dem Hubschwingungsmodus und dem Nickmodus ab, und die Steuer- bzw. Lenkbarkeit des Fahrzeuges und die Stabilität des Fahrbetriebes werden durch die Bewegung des Rollmodus beeinflußt. Demgemäß sollte die Aufhängungssteuerung zum Unterdrücken der Rollbewe­ gung eine Eigenschaft haben, die unterschiedlich von der der Steuerung zum Unterdrücken der Hubschwingungsbewegung oder der Nickbewegung ist.
Jedoch wird bei der obigen herkömmlichen Technik ein Ge­ samthöhensignal (oder ein Hubschwingungs-Signal) der Tiefpaßfil­ terung unterzogen. Daher kann dort die Verstärkung für die Wank- oder Rollkomponente nicht unabhängig geändert werden. Demgemäß kann eine dynamische Rollbewegung der Kraftfahrzeugkarosserie etwa im Kurveneinlauf oder am Ende einer Kurve nicht verhindert werden, was in einer Verringerung der Steuer­ barkeit und der Stabilität resultiert.
Demgemäß ist es angesichts des obigen Problems eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das ein Erzeugen einer Über­ gangsschwankung bei einer Rollbewegung verhindern kann.
Die obige Aufgabe wird durch ein Aufhängungssystem für Fahrzeuge mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird durch Bezugnehmen auf Fig. 1 leicht ver­ standen. Da durch die Filtereinrichtung mit vorbestimmten Grenzfrequenzen ein Bereich relativ hoher Frequenzen der Hub­ schwingungskomponente und der Rollkomponente der Kraftfahrzeugbewegung abgeschnitten wird, wird eine Schwingung der Kraftfahrzeugbewegung für hohe Frequenzen un­ terdrückt. Weiterhin wird, da die Grenzfrequenz der Rollkom­ ponente so eingestellt ist, daß sie höher als jene der Hubschwingungskomponente ist, eine Steuerverstärkung zum Un­ terdrücken der Kraftfahrzeugbewegung der Rollkomponente so eingestellt, daß sie im Vergleich mit der Hubschwingungskompo­ nente bei höheren Frequenzen relativ hoch ist. Demgemäß wird eine Übergangsrollbewegung verhindert, die sich auf die Steuerbar­ keit und Stabilität auswirken würde.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Aufhängungssystem mit einer Steuerung für die Nickbewegung versehen. Dabei wird die Grenzfrequenz der Rollkompo­ nente höher als jene der Nickkomponente eingestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung nehmen die Grenzfrequenzen der Hubschwingungskomponente, der Nickkom­ ponente und der Rollkomponente in dieser Reihenfolge zu.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der bei­ gefügten Zeichnung erkennbar, wobei gleiche Be­ zugszeichen gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen.
Die Figuren der Zeichnung stellen Ausführungs­ beispiele der Erfindung dar und erläutern zusammen mit der Be­ schreibung die Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das ein Aufhängungssystem eines Ausführungsbeispiels darstellt, bei dem die Erfindung angewendet ist;
Fig. 3 ein Diagramm, das ein Hydrauliksystem des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 darstellt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm, das einen allgemeinen Aufbau einer Steuersystemfunktion des Ausführungsbeispiels darstellt;
Fig. 5 ein Diagramm, das einen detaillierten Aufbau des Steuersystems des Ausführungsbeispiels darstellt;
Fig. 6 ein Diagramm, das den detaillierten Aufbau des Steuersystems des Ausführungsbeispiels darstellt;
Fig. 7 eine Kurve, die die Charakteristik der Filter 80 B, 80 P darstellt, die für die Höhensteuerung verwendet werden;
Fig. 8 eine Kurve, die die Charakteristik der Filter 80 RF, 80 RR darstellt, die für die Höhensteuerung verwendet werden;
Fig. 9 eine Kurve, die die Charakteristik der Filter 85 B, 85 P darstellt, die für die Hubschwingungs-Steuerung ver­ wendet werden;
Fig. 10 eine Kurve die die Charakteristik der Filter 85 RF, 85 RR darstellt, die für die Hubschwingungs-Steuerung ver­ wendet werden;
Fig. 11 ein Diagramm, das ein Modell der Aufhängungssteue­ rung des Ausführungsbeispiels darstellt;
Fig. 12 eine Kurve, die die Charakteristik des Ergebnisses eines gefederten Gewichtsversatzes darstellt, der bei dem Modell der Fig. 11 erhalten wird;
Fig. 13 eine Kurve, die die Charakteristik des Ergebnisses der Bequemlichkeit darstellt, die bei dem Modell der Fig. 11 erhalten wird;
Fig. 14 eine Kurve, die die Charakteristik des Ergebnisses einer Bodenhaftung darstellt, die bei dem Modell der Fig. 11 erhalten wird;
Fig. 15 eine Kurve, die die Charakteristik eines Durch­ flußmengenbetrags darstellt, der bei dem Modell der Fig. 11 erhalten wird;
Fig. 16 eine Kurve, die eine allgemeine Charakteristik des Filters darstellt, das für das Höhensteuerungssystem und das Hubschwingungs-Steuerungssystem verwendet wird;
Fig. 17 eine Kurve, die die Charakteristik der Abänderung des Filters darstellt, das für das Höhensteuerungs­ system und das Hubschwingungs-Steuerungssystem verwendet wird; und
Fig. 18 ein Diagramm, das einen abgeänderten Aufbau des Filters darstellt, das für das Höhensteuerungssystem und das Hubschwingungs-Steuerungssystem verwendet wird.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das ein Aufhängungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, Fig. 3 ist ein Diagramm, das einen Hydraulik-Schaltkreis des Aufhängungssystems der Fig. 2 darstellt, und Fig. 4 bis 6 sind Blockdiagramme, die ein Steuerverfahren des Aufhängungssystems der Fig. 2 darstellen.
Die Merkmale des Ausführungsbeispiels sind folgende:
  • I. Zum Verbesseren der Bequemlichkeit werden Signale von den Höhensensoren durch das Tiefpaßfilter geführt, das eine äußerst niedrige Frequenz durchläßt. Auf diese Weise wird eine Oszillation der Steuerung unterdrückt, die zusammen mit der Kraftfahrzeugbewegung hoher Frequenz auftritt.
  • II. Angesichts der Tatsache, daß sich die Rollsteuerung auf die Steuerbarkeit und die Stabilität auswirkt, wird die Grenzfrequenz des Rollkomponentensignals so eingestellt, daß es höher als jene des Hubschwingungskomponentensignals und des Nickkomponentensignals ist. Somit wird ein An­ sprechen der Rollsteuerung verbessert. Demgemäß wird ein Erzeugen einer Übergangsrollbewegung verhindert.
Der Aufbau des Aufhängungssystems dieses Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 sind eine Kraftfahrzeugkarosserie 1, Vorderräder 2 F und Hinterräder 2 R gezeigt. Hydraulikzylinder 3 sind jeweils zwischen der Karosserie 1 und den Vorderrädern 2 F und den Hin­ terrädern 2 R vorgesehen.
Jeder Hydraulikzylinder 3 enthält eine Hydraulikkammer 3c, die durch einen in den Zylinderkörper 3a eingefügten Kolben 3b aufgeteilt ist. Ein oberes Ende eines Stabs 3d, der mit jedem Kolben 3b verbunden ist, ist mit der Karosserie 1 verbunden, und die Zylinderkörper 3a sind jeweils mit den Vorder- und Hinterrädern 2 F, 2 R verbunden.
Die Hydraulikkammer 3c des Hydraulikzylinders 3 ist über einen Verbindungspfad 4 mit einer Luftfeder 5 verbunden. Die Luft­ feder 5 beinhaltet eine Luftkammer 5f und eine Hydraulikkammer 5g, die durch ein Diaphragma 5e ausgebildet sind. Die Hydrau­ likkammer 5g schließt an die Hydraulikkammer 3c des Hydrau­ likzylinders 3 an.
Eine Hydraulikpumpe ist mit 8 bezeichnet; ein Durchflußbegren­ zungsventil ist mit 9 bezeichnet und ist an einem Hydraulik­ pfad 10 vorgesehen, der mit der Hydraulikpumpe 8 und jedem Hydraulikzylinder durch eine Hochdruck-Ölleitung verbunden ist. Das Durchflußbegrenzungsventil 9 wirkt zum Einstellen der Durchflußrate durch Zuführen und Abgeben von Fluid (Öl) zu/aus dem Hydraulikzylinder 3.
Weiterhin erfaßt ein Hauptdrucksensor 12 einen Ölentladedruck (einen Hauptdruck) der Hydraulikpumpe 8 und einen gespei­ cherten Druck bzw. einen Gesamtdruck bzw. einen Akkumulations­ druck in Druckspeichern 22a und 22b (die später beschrieben werden). Ein Zylinderdrucksensor 13 erfaßt einen Hydraulik­ druck P der Hydraulikkammer 3c jedes Hydraulikzylinders 3. Kraftfahrzeughöhensensoren 14 erfassen Kraftfahrzeughöhen X(s) (d. h. einen Betrag des Zylinderhubs) der entsprechenden Räder 2 F, 2 R. Ein Vertikalbeschleunigungssensor 15 erfaßt eine vertikale Beschleunigung (Federbeschleunigung einer Masse über den Rädern 2 F, 2 R) und ein Lateralbeschleunigungsensor erfaßt eine laterale Beschleunigung YG. Ein Lenk- bzw. Steuerwinkelsensor 17 erfaßt einen Lenk- bzw. Steuerwinkel der Vorderräder 2 F und ein Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erfaßt die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Die durch diese Sensoren 12 bis 18 erfaßten Detektionssignale werden in eine Steuereinheit 19 eingegeben, die eine CPU enthält und zur variablen Steuerung der Eigenschaft der Aufhängung verwendet wird.
Eine Warnungsanzeige 110 ist von der vorderen Seite aus ge­ sehen in einer Instrumententafel (nicht gezeigt) eingebaut. Die Warnungsanzeige 110 empfängt von der Steuereinheit 19 einen Befehl zum Einschalten einer Lampe und hat zwei Warn­ lampen. Eine Warnlampe A leuchtet auf, wenn eine Einheit des Durchflußbegrenzungssystems einen Fehler gemacht hat, während eine Warnlampe B aufleuchtet, wenn die Steuerung des Zuführens und des Abgebens des Durchflusses durch Schließen eines später beschriebenen Absperrventils (zeitweilig) außer Kraft gesetzt wird.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das einen Hydraulik-Schaltkreis dar­ stellt, der ein Zuführen/Abgeben von Fluid in bezug auf den Hydraulikzylinder 3 steuert. In Fig. 3 besteht die Hydraulik­ pumpe 8 aus einer Kolbenpumpe vom variablen Versatz-Typ und ist eine Zwillingspumpe mit einer Hydraulikpumpe 21 für eine Leistungssteuerungsvorrichtung, die durch eine Antriebsquelle 20 angetrieben wird. Druckspeicher 22a sind mit einer Durchführung 10 verbunden, die mit der Hydraulikpumpe 8 ver­ bunden ist, und die Durchführung 10 ist in eine Vorderrad- Durchführung 10 FL und eine Hinterrad-Durchführung 10 R aufge­ teilt. Die Vorderrad-Durchführung 10 F ist weiterhin in eine Durchführung für das linke Vorderrad 10 FL und eine Durchführung für das rechte Vorderrad 10 FR aufgeteilt. Jede der Durchführungen 10 FL und 10 FR sind jeweils mit den Hydraulikkam­ mern 3c der Hydraulikzylinder 3 FL und 3 FR jedes Rads verbunden. Die Hinterrad-Durchführung 10 R ist mit einem der Druckspeicher 22b verbunden und ist an der stromabwärtigen Seite in eine Durchführung für das linke Hinterrad 10 RL und eine Durchführung für das rechte Hinterrad 10 RR aufgeteilt. Jede der Durchführungen 10 RL und 10 RR ist jeweils mit den Hydraulikkam­ mern 3c der Hydraulikzylinder 3 RL und 3 RR jedes Rads verbunden.
Luftfedereinheiten 5 FL, 5 FR, 5 RL, 5 RR, die jeweils mit den Hy­ draulikzylindern 3 FL, 3 FR, 3 RL, 3 RR verbunden sind, bestehen je­ weils aus einer Vielzahl von Federn, in der Figur beispielsweise aus vier Luftfedern 5a, 5b, 5c und 5d. Diese Luftfedern 5a, 5b, 5c und 5d sind über eine Verbindungs­ durchführung 4 parallel mit der Hydraulikkammer 3c der Hydrau­ likzylinder 3 verbunden. Die Luftfedern 5a, 5b, 5c und 5d sind an dem Verzweigungspunkt der Verbindungsdurchführung 4 jeweils mit einer Öffnung 25 versehen und dienen für einen Dämpfungseffekt und einen Puffereffekt. Ein Entleerungskraft­ verteilventil 26, das einen Bereich eines Durchführungsab­ schnitts einstellt, ist zwischen der ersten Luftfeder 5a und der zweiten Luftfeder 5b in der Verbindungsdurchführung 4 vorgesehen und hat zwei Zustände, nämlich einen offenen Zu­ stand und einen geschlossenen Zustand, der den Bereich des Durchführungsabschnitts bemerkenswert beschränkt.
Die Durchführung 10 ist an der stromaufwärtigen Seite des Druckspeichers 22a mit einem Entladeventil 27 und einem Durch­ flußbegrenzungsventil 28 verbunden. Das Entladeventil 27 hat einen Einführungs- und einen Entladezustand. Im Einführungs­ zustand wird Öl unter Druck, das aus der Hydraulikpumpe 8 ent­ laden ist, in einen Zylinder 8a eingeführt und eine Entlademenge der Hydraulikpumpe 8 wird reduziert. Im Entlade­ zustand wird Öldruck in dem Zylinder 8a entladen. Das Ent­ ladeventil 27 kann von dem Entladezustand zu dem Einführungszustand schalten, wenn der Entladedruck der Hydrau­ likpumpe 8 einen vorbestimmten maximalen Druck erreicht (etwa 160 kgf/cm2) und behält diesen Zustand bei, wenn der Druck ge­ ringer als ein vorbestimmter minimaler Druck ist (etwa 120 kgf/cm2). Das Entladeventil 27 wirkt als ein Druckeinstel­ lungsventil, das den Öldruck der Hydraulikpumpe 8 in dem vor­ bestimmten Bereichs (120-160 kgf/cm2) hält und steuert. Das Durchflußbegrenzungsventil 28 hat auch einen Einführungszu­ stand und einen Entladezustand. Im Einführungszustand wird der Öldruck von der Hydraulikpumpe 8 über das Entladeventil 28 zu dem Zylinder 8a eingeführt, und im Entladezustand wird der Öldruck des Zylinders 8a zu einem Speicher bzw. Behälter 29 entladen. Das Durchflußbegrenzungsventil 28 hat eine Funktion den Ölentladebetrag der Hydraulikpumpe 8, der konstant sein soll, durch Beibehalten der Druckdifferenz zwischen dem oberen Strom und dem unteren Strom der Öffnung 30 der Durchführung 10 beizubehalten und zu steuern.
Jedoch wird Öl durch den gespeicherten Druck der Druckspeicher 22a und 22b zu jedem Hydraulikzylinder 3 zugeführt. Der ge­ speicherte Druck der Druckspeicher 22a und 22b ist im wesent­ lichen derselbe wie der Druck an der stromabwärtigen Seite des Druckspeichers der Durchführung 10, die die Hauptdurchführung ist, und dieser wird "Hauptdruck" genannt.
Andererseits sind die vier Durchflußbegrenzungsventile 9, die jedem Rad entsprechen, an der stromabwärtigen Seite der Druck­ speicher 22a vorgesehen. Nur der Aufbau des Durchflußbegren­ zungsventils 9 der Seite des linken Vorderrads wird beschrieben, da der Aufbau des entsprechenden Teils des Rads derselbe wie jener des Durchflußbegrenzungsventils 9 der Seite des linken Vorderrads ist. Das Durchflußbegrenzungsventil 9 besteht aus einem Zuflußventil 35 und einem Auslaßventil 37. Das Zuflußventil 35 hat zwei Zustände: einen geschlossenen Zustand und einen Zuführzustand, der den Grad der Offenheit (offener Zustand) ändern kann. Das Zuflußventil 35 ist in der Durchführung für das linke Vorderrad 10 FL der Durchführung 10 vorgesehen und das Fluid (Öl) unter Druck, das in dem Druck­ speicher 22a gespeichert ist, wird durch ein Öffnen mittels Feineinstellung zu dem Hydraulikzylinder 3 FL zugeführt. Weit­ erhin hat das Auslaßventil 37 zwei Zustände: einen geschlos­ senen Zustand und einen Abgabe- oder Ausgabezustand (offener Zustand), der die Offenheit ändern kann. Das Auslaßventil 37 ist in der Durchführung 36 vorgesehen, die den Speicher 29 mit der Durchführung für das linke Vorderrad 10 FL verbindet, und das Fluid, das zu dem Hydraulikzylinder 3 FL zugeführt wird, wird mittels Feineinstellung zu dem Speicher 29 ausgelassen. Das Zuflußventil 35 und das Auslaßventil 37 sind Ventile vom Abstandsringtyp und enthalten jeweils ein Differentialdruck- Regelventil, das den Hydraulikdruck beim offenen Zustand auf einem vorbestimmten Wert hält.
Ein Absperrventil 38, das auf einen Vor- bzw. Pilotdruck ant­ wortet, ist als isolierendes Tellerventil in der Durchführung für das linke Vorderrad 10 FL zwischen dem Zuflußventil 35 und dem Hydraulikzylinder 3 FL vorgesehen. Das Absperrventil 38 ist derart angeordnet, daß der Hydraulikdruck (d. h. der Hauptdruck oder eine in den Druckspeichern 22a, 22b gespeicherte Kraft) in der Durchführung 10 an der stromaufwärtigen Seite des Zu­ flußventils 35 als ein Pilotdruck durch eine Pilotleitung 39 eingeführt wird, und das Ventil wird geschlossen, wenn der Pilotdruck geringer als 70 kgf/cm2 ist. Das bedeutet, daß, wenn der Hauptdruck größer als 70 kgf/cm2 ist, das Öl unter Druck zu dem Zylinder 3 zugeführt wird und Öl von dem Zylinder 3 entladen wird.
Ein fehlersicheres Ventil 41 ist in der Durchführung 42 vorge­ sehen, die die stromabwärtigen Seite des Druckspeichers 22a der Durchführung 10 und die Durchführung 36 verbindet. Das fehlersichere Ventil 41 wirkt derart, daß das gespeicherte Öl der Druckspeicher 22a und 22b durch Schalten des fehlersi­ cheren Ventils 41 in den offenen Zustand bei einem Fehler zu dem Speicher 29 zurückgebracht wird, und der Zustand hohen Drucks wird gelöst. Weiterhin ist eine Öffnung 43 in der Pi­ lotleitung 39 vorgesehen und arbeitet zum Verzögern eines Schließens des Absperrventils 38, wenn das fehlersichere Ven­ til 41 geöffnet ist. Ein Sicherheitsventil 44 bringt das Öl zu der Durchführung 36 zurück, wenn der Öldruck der Hydraulik­ kammer 3c jedes Hydraulikzylinders 3 FL, 3FR anormal erhöht ist. Ein Rückkehrdruckspeicher 45 ist mit der Durchführung 36 ver­ bunden und speichert den Druck, wenn das Öl von dem Hydrau­ likzylinder 3 entladen wird.
Eine Durchflußbegrenzung durch die Steuereinheit 19 zu jedem Zylinder 3 wird basierend auf den Fig. 4 bis 6 beschrieben.
Fig. 4 ist ein Diagramm zum Erklären der Theorie zum Erzeugen eines Steuersignals Q zum Steuern des Durchflußbetrags zu jedem Zylinder 3. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, besteht die Durchflußbegrenzung bzw. -steuerung durch die Steuereinheit 19 aus einem Kraftfahrzeughöhen-Steuerungs-Untersystem A, einem Kraftfahrzeughöhen-Versatzunterdrückungs-Untersystem B, einem Vertikalbeschleunigungs-Unterdrückungs-Untersystem C, einem Verdrehungs-/Verwindungs-Unterdrückungs-Untersystem D und einem Rollsteuerungs-Korrektur-Untersystem E. Diese Untersys­ teme erzeugen jeweils Durchflußsteuerungssignale Q1, Q2, Q3, Q4 und Q5. Diese Signale werden an jedem Rad aufsummiert, und die Summe wird als Steuersignale (QFR, QFL, QRR, QRL) für die Räder bestimmt.
Die Steuerung in jedem Untersystem wird allgemein unter Bezug­ nahme auf Fig. 4 beschrieben.
In dem Kraftfahrzeughöhen-Steuerungs-Untersystem A berechnen und erzeugen Berechnungseinheiten 100 B, 100 P, 100 R eine Hub­ schwingungskomponente, eine Nickkomponente und eine Rollkompo­ nente eines Kraftfahrzeugversatzes aus vier Kraftfahr­ zeughöhensignalen Xs von den vier Höhensensoren 14 an den vier Rädern. Jede der Berechnungseinheiten 101 B, 101 P, 101 R be­ rechnet ein Durchflußsteuerungssignal bezüglich jeder Kompo­ nente. Die Durchflußsteuerungssignale, die aufgrund der drei Komponenten berechnet sind, werden in jedem Rad aufsummiert und als QFR1, QFL1, QRR1, QRL1 ausgegeben.
In dem Kraftfahrzeughöhen-Versatzunterdrückungs-Untersystem B differenziert eine Differenziereinheit 102 die vier Höhensig­ nale, Berechnungseinheiten 103 P und 103 R extrahieren eine Nick­ komponente und eine Rollkomponente aus den differenzierten Signalen, und Berechnungseinheiten 104 P und 104 R berechnen Durchflußsteuerungssignale jeweils aufgrund sowohl der Nick­ komponente als auch der Rollkomponente. Die Durchflußsteue­ rungssignale aufgrund der berechneten zwei Komponenten werden in jedem Rad aufsummiert und als QFR2, QFL2, QRR2, QRL2 ausgegeben.
In dem Vertikalbeschleunigungs-Unterdrückungs-Untersystem C berechnen und erzeugen Berechnungseinheiten 105 B, 105 P, 105 R eine Hubschwingungskomponente, eine Nickkomponente und eine Rollkomponente aus den Beschleunigungssignalen GFR, GFL, GR von den drei Beschleunigungssensoren 15, die jeweils an dem rechten Vorderrad, dem linken Vorderrad und einem Mittelpunkt zwischen den Hinterrädern angebracht sind. Berechnungsein­ heiten 106 B, 106 P, 106 R berechnen Durchflußsteuerungssignale aufgrund jeder Komponente. Die Durchflußsteuerungssignale der berechneten drei Komponenten werden in jedem Rad integriert und als QFR3, QFL3 QRR3, QRL3 ausgegeben.
In dem Verdrehungs-/Verwindungs-Unterdrückungs-Untersystem D berechnet eine Berechnungseinheit 108 einen Verwindungs-Betrag basierend auf jedem Drucksignal P in den vier Hydraulikzylin­ dern, und eine Berechnungseinheit 109 berechnet an jedem Rad Verwindungs-Unterdrückungssignale QFR4, QFL4, QRR4, QRL4.
In dem Rollsteuerungs-Korrektur-Untersystem E berechnet eine Berechnungseinheit 110 an jedem Rad Steuerungssignale QFR5, QFL5, QRR5, QRL5 basierend auf den Signalen YG von den Lateralbe­ schleunigungssensoren und gibt sie aus.
Die Steuerung durch die Steuereinheit 19, die allgemein in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben ist, wird weiterhin im ein­ zelnen basierend auf den Fig. 5 und 6 beschrieben.
Wie es oben beschrieben ist, besteht die Steuerung der Steuer­ einheit 19 aus dem Kraftfahrzeughöhen-Steuerungs-Untersystem A, dem Kraftfahrzeughöhen-Versatzunterdrückungs-Untersystem B, dem Vertikalbeschleunigungs-Unterdrückungs-Untersystem C, dem Verdrehungs-/Verwindungs-Unterdrückungs-Untersystem D und dem Rollensteuerungs-Korrektur-Untersystem E. Das Kraftfahrzeug­ höhen-Steuerungs-Untersystem A steuert die Kraftfahrzeughöhe basierend auf den Höhensignalen XFR, XFL, XRR, XRL der Höhensen­ soren 14 FR, 14 FL, 14 RR, 14 RL zu einer Zielhöhe. Das Kraftfahr­ zeughöhen-Versatzunterdrückungs-Untersystem B unterdrückt den Kraftfahrzeughöhenversatz basierend auf Kraftfahrzeughöhen­ versatz-Beschleunigungssignalen YFR, YFL, YRR, YRL, die aus den Kraftfahrzeughöhensignalen erhalten werden. Das Vertikal­ beschleunigungs-Unterdrückungs-Untersystem C reduziert eine Vibration des Kraftfahrzeugs basierend auf den Vertikalbe­ schleunigungssignalen GFR, GFL, GRR, GRL der drei Zylinderdruck­ sensoren 15 FR, 15 FL, 15 R. Das Verdrehungs-/Verwindungs- Unterdrückungs-Untersystem D berechnet einen Verwindungs- Betrag basierend auf den Drucksignalen PFR, PFL, PRR, PRL der Zylinderdrucksensoren 13 FR, 13 FL, 13 RR, 13 RL jedes Rads. Das Rollsteuerungs-Korrektur-Untersystem E korrigiert die Roll­ steuerung basierend auf dem Lateralbeschleunigungssignal YG des Lateralbeschleunigungssensors 16.
Kraftfahrzeughöhen-Steuerungs-Untersystem A
In dem Steuerungs-Untersystem A ist eine Hubschwingungskompo­ nenten-Berechnungseinheit (die 100 B in Fig. 4 entspricht) mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet. Die Hubschwingungskomponente wird durch Aufsummieren der Ausgaben XFR und XFL des rechten und des linken Vorderrads 2 F aus den Höhensignalen XFR, XFL, XRR, XRL der vier Höhensensoren 14 FR, 14 FL, 14 RR, 14 RL erhalten. Das be­ deutet, daß die Hubschwingungskomponenten-Berechnungseinheit 50 berechnet:
Hubschwingungskomponente = XFR + XFL + XRR + XRL.
Eine Nickkomponenten-Berechnungseinheit (die 100 P in Fig. 4 entspricht) ist mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet. Die Nickkomponente wird durch Subtrahieren der Ausgaben XRR und XRL des rechten und des linken Hinterrads 2 R von der Summe von XFR und XFL des rechten und des linken Vorderrads 2 F erhalten. Das bedeutet, daß die Nickkomponenten-Berechnungseinheit 51 berechnet:
Nickkomponente = (XFR + XFL) - (XRR + XRL).
Eine Rollkomponenten-Berechnungseinheit (die 100 R in Fig. 4 entspricht) ist mit dem Bezugszeichen 52 bezeichnet. Die Rollkomponente wird durch Addieren der Differenz zwischen den Ausgaben des rechten und des linken Vorderrads 2 F (XFR - XFL) und der Differenz zwischen den Ausgaben des rechten und des linken Hinterrads 2 R (XRR - XRL) erhalten. Das bedeutet, daß die Rollkomponenten-Berechnungseinheit 52 berechnet:
Rollkomponente = (XFR - XFL) + (XRR - XRL).
Eine Hubschwingungsbetrag-Berechnungseinheit (die 101 B in Fig. 4 entspricht) ist mit dem Bezugszeichen 53 bezeichnet, und gibt eine Hubschwingungskomponente ein, die durch die Hubschwingungskomponenten-Berechnungseinheit 50 und die Zielhöhe TH berechnet ist, und berechnet eine Steuervariable für die Hubschwingungssteuerung des Durchflußbegrenzungsven­ tils 9 basierend auf dem Verstärkungskoeffizienten KB1. Eine Nickbetrag-Berechnungseinheit 54 (die 101 P in Fig. 4 ent­ spricht) gibt eine Nickkomponente ein, die durch die Nickkom­ ponenten-Berechnungseinheit 51 berechnet ist, und berechnet eine Steuervariable für die Nicksteuerung basierend auf dem Verstärkungskoeffizienten KP1. Eine Rollbetrag-Berechnungsein­ heit 55 (die 101 R in Fig. 4 entspricht) gibt eine Rollkompo­ nente ein, die durch die Rollversatzkomponenten-Berechnungs­ einheit 52 und einen Zielrollversatz TR berechnet ist, und be­ rechnet eine Steuervariable für die Hubschwingungssteuerung basierend auf den Verstärkungskoeffizienten KFR1, KRR1, um dem Zielrollversatz TR zu entsprechen.
Jede der Steuervariablen, die durch die Berechnungseinheiten 53, 54 und 55 berechnet sind, werden bezüglich ihrer Vorzei­ chen in jedem Rad invertiert (invertiert, um entgegengesetzt zu den Vorzeichen des Höhenversatzsignals des Höhensensors 14 zu sein), eine Steuervariable der Hubschwingung, des Nickens und des Rollens werden jeweils in dem Untersystem A addiert, und Durchflußsignale QFR1, QFL1, QRR1, QRL1 des Durchflußbegren­ zungsventils 9 werden erhalten.
Genauer ausgedrückt geben Berechnungseinheiten 90 Steuersig­ nale aus, deren Vorzeichen alle von den Steuervariablen inver­ tiert sind, die durch die Berechnungseinheit 53 berechnet worden sind. Das Steuersignal wird zum Unterdrücken einer Hubschwingung bei jedem Rad dienen. Weiterhin gibt ein Addie­ rer 91 ein Steuersignal aus, das eine Nickbewegung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern durch Addieren der Signale steuert, deren Vorzeichen entgegengesetzt zu den Vorzeichen sind, die in der Berechnungseinheit 51 zu den Signalen addiert sind, die durch die Berechnungseinheit 54 berechnet sind (d. h., daß den Hinterrädern die entgegengesetzten Vorzeichen der Vorderräder gegeben werden). Addierer 92, 93 erzeugen Steuersignale, die das Rollen zwischen den rechten und den linken Rädern unterdrücken, und zwar durch Addieren der Sig­ nale, deren Vorzeichen entgegengesetzt zu den Vorzeichen sind, die durch die Berechnungseinheit 52 erhalten sind, zu den Steuersignalen, die durch die Berechnungseinheit 55 berechnet sind.
Tiefpaßfilter 80 B (für das Hubschwingen), 80 P (für das Nicken), 80 RF (für das Vorderradrollen) und 80 RR (für das Hinterrad­ rollen) sind jeweils zwischen den Berechnungseinheiten 53, 54, 55 und den Addierern 90, 91, 92, 93 vorgesehen. Wenn ein Steuersignal, das durch die Berechnungseinheiten 53, 54, 55 berechnet ist, größer als die vorbestimmten Grenzfrequenzen XH1, XH2, XH3, XH4 ist, schneiden diese Tiefpaßfilter das Steuersignal ab und geben das Signal aus, dessen Frequenz geringer als XH1 ∼ XH4 ist.
Fig. 7 ist eine Kurve, die die Frequenzcharakteristik (Grenzfrequenzen XH1, XH2 = 1 Hz) der Filter 80 B für das Hub­ schwingen und 80 P für das Nicken darstellt. Fig. 8 ist eine Kurve, die die Frequenzcharakteristik (Grenzfrequenzen XH3, XH4 = 5 Hz) der Filter 80 RF und 80 RR für das Rollen darstellt.
Kraftfahrzeughöhen-Versatzunterdrückungs-Untersystem B
Einzelheiten des Untersystems B werden unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. In dem Untersystem B werden die Höhensig­ nale XFR, XFL, XRR, XRL von den Höhensensoren 14 FR - 14 RL in Dif­ ferenziereinheiten 56 FR, 56 FL, 56 RR, 56 RL eingegeben, und differenzierte Komponenten der Höhensignale XFR, XFL, XRR, XRL aus jeder Einheit 56 FR - 56 RL, d. h. das Höhenversatzbeschleuni­ gungssignal YFR, YFL, YRR, YRL, können erhalten werden. Weiter­ hin wird das Höhenversatzbeschleunigungssignal Y erhalten aus:
Y = (Yn - Xn-1)/T
Xn: Kraftfahrzeughöhenversatz der Zeit t
Xn-1: Kraftfahrzeughöhenversatz der Zeit t-1
T: Abtastdauer.
In Fig. 5 berechnet eine Nickkomponenten-Berechnungseinheit 57a (die 103 P in Fig. 4 entspricht) eine Nickkomponente durch Sub­ trahieren der Summe der Ausgaben YRR, YRL der Höhenversatzbe­ schleunigung der Hinterräder 2 R aus der Summe der Höhenversatz­ beschleunigung der Vorderräder 2 F. Das bedeutet, daß die Nick­ komponenten-Berechnungseinheit 57a berechnet:
Nickkomponente des Kraftfahrzeugversatzes
= (YFR + YFL) - (YRR + YRL).
Eine Rollkomponenten-Berechnungseinheit 57b (die 103 R in Fig. 4 entspricht) berechnet die Differenz YFR - YFL der Höhenversatz­ beschleunigung der Vorderräder und die Differenz YRR - YRL der Höhenversatzbeschleunigung der Hinterräder. Das bedeutet, daß die Rollkomponenten-Berechungseinheit 57b berechnet:
Rollkomponente des Kraftfahrzeugversatzes
= (YFR - YFL) + (YRR - YRL).
Weiterhin gibt eine Nickbetrag-Berechnungseinheit 58 (die 104 P in Fig. 4 entspricht) eine Nickkomponente ein, die durch die Nickkomponenten-Berechnungseinheit 57a berechnet ist, und be­ rechnet eine Steuervariable jedes Durchflußbegrenzungsventils 9 der Nicksteuerung basierend auf dem Verstärkungskoeffizi­ enten KP2. Eine Rollbetrag-Berechnungseinheit 59 (die 104 R in Fig. 4 entspricht) gibt eine Rollkomponente ein, die durch die Rollkomponenten-Berechnungseinheit 57b berechnet ist, und be­ rechnet eine Steuervariable jedes Durchflußbegrenzungsventils 9 der Rollsteuerung basierend auf den Verstärkungskoeffizi­ enten KFR2, KRR2.
Jede der Steuervariablen, die jeweils durch Steuereinheiten 58 und 59 berechnet sind, wird in jedem Rad invertiert (invertiert, um bezüglich dem Vorzeichen dem Höhenversatz­ beschleunigungssignal der Differenziereinheiten 56 FR - 56 RL entgegengesetzt zu sein) und der Nicksteuerbetrag und der Rollsteuerbetrag werden jeweils addiert. Somit werden Durch­ flußsteuerungssignale QFR2, QFL2, QRR2, QRL2 des Durchflußbegren­ zungsventils 9 erhalten.
Vertikalbeschleunigungs-Unterdrückungs-Untersystem C
In dem Untersystem C der Fig. 6 summiert eine Hubschwingungskomponenten-Berechnungseinheit 60 (die 105 B in Fig. 4 entspricht) Ausgaben GFR, GFL, GR der drei Vertikalbe­ schleunigungssensoren 15 FR, 15 FL, 15 R und berechnet:
Hubschwingungskomponente der Vertikal-G = GFR + GFL + GR.
Eine Nickkomponenten-Berechnungseinheit 61 (die 105 P in Fig. 4 entspricht) subtrahiert die Ausgabe GFR des Hinterrads 2 R von der Summe einer Hälfte der Ausgabe GR und einer Hälfte der Ausgabe GFL der Vorderräder und berechnet:
Nickkomponente der Vertikal-G = 1/2 (GFR + GFL) - GR.
Eine Rollkomponenten-Berechnungseinheit 62 (die 105 R in Fig. 4 entspricht) subtrahiert die Ausgabe GFL des linken Vorderrads von der Ausgabe GFR des rechten Vorderrads und berechnet:
Rollkomponente der Vertikal-G = GFR - GFL.
Weiterhin gibt eine Hubschwingungsbetrag-Berechnungseinheit 63 (die 106 B in Fig. 4 entspricht) die Hubschwingungskomponente ein, die durch die Berechnungseinheit 60 berechnet ist, und berechnet eine Steuervariable in bezug auf das Durchflußbe­ grenzungsventil 9 jedes Rads für die Hubschwingungssteuerung basierend auf dem Verstärkungskoeffizienten KB3. Eine Nickbe­ trag-Berechnungseinheit 64 (die 106 P in Fig. 4 entspricht) gibt die Nickkomponente ein, die durch die Nickkomponenten-Berech­ nungseinheit 61 berechnet ist, und berechnet eine Steuervari­ able in bezug auf das Durchflußbegrenzungsventil 9 in der Nicksteuerung basierend auf dem Verstärkungskoeffizienten KP3. Eine Rollkomponenten-Berechnungseinheit 65 (die 106 R in Fig. 4 entspricht) gibt die Rollkomponente ein, die durch die Roll­ komponenten-Berechnungseinheit 62 berechnet ist, und berechnet eine Steuervariable bei der Rollsteuerung basierend auf den Verstärkungskoeffizienten KFR3, KRR3.
Jede Steuervariable, die in den Berechnungseinheiten 63, 64, 65 berechnet ist, um den vertikalen Versatz des Kraftfahrzeugs durch die Hubschwingungskomponente, die Nickkomponente und die Rollkomponente zu unterdrücken, wird bei jedem Rad invertiert. Jede Steuervariable der Hubschwingungs-, der Nick- und der Rollkomponente wird in bezug auf jedes Rad addiert und die Durchflußsteuerungssignale QFR3, QFL3, QRR3, QRL3 werden in dem Untersystem C erhalten.
Tiefpaßfilter 85 B (für das Hubschwingen), 85 P (für das Nicken), 85 RF (für das Vorderradrollen) sind zwischen den Berechnungs­ einheiten 63, 64, 65 und Addierern 97, 98, 99, 111 vorgesehen. Wenn die Steuersignale, die durch die Berechnungseinheiten 63, 64, 65 berechnet sind, größer als die vorbestimmte Anzahl von Grenzfrequenzen XG1, XG2, XG3, XG4 sind, werden die Steuersignale abgeschnitten und nur die Signale, deren Grenzfrequenzen unter XG1∼XG4 sind, werden ausgegeben.
Fig. 9 ist eine Kurve, die die Frequenzcharakteristik (Grenzfrequenzen XG1, XG2 = 1 Hz) der Filter 85 B für das Hub­ schwingen und 85 P für das Nicken darstellt. Fig. 10 ist eine Kurve, die die Frequenzcharakteristik (Grenzfrequenzen XG3, XG4 = 5 Hz) der Filter 85 RF und 85RR für das Rollen darstellt.
Verdrehungs-/Verwindungs-Unterdrückungs-Untersystem D
In dem Untersystem D (Fig. 6) gibt eine Berechnungseinheit 70a die Hydraulikdrucksignale PFR, PFL von den zwei Zylinderdruck­ sensoren 13 FR, 13 FL der Vorderräder ein und berechnet ein Verhältnis Pf der Druckdifferenz (PFR - PFL) zwischen dem rechten und dem linken Rad zu den addierten Druckdifferenzen (PFR + PFL) der Vorderräder durch:
Pf = (PFR - PFL)/(PFR + PFL).
Eine Hydraulikdruckverhältnis-Berechnungseinheit 70b berechnet ein Hydraulikdruckverhältnis Pr der Hinterradseite durch:
Pr = (PRR - PRL)/(PRR + PRL).
Diese Berechnungseinheiten 70a und 70b entsprechen der Verdrehungs-/Verwindungs-Steuereinheit 108 der Fig. 4. In dem Untersystem D wird, nachdem das Druckdifferenzverhältnis Pr der Hinterradseite mit einem vorbestimmten Wert, dem Verstärkungs­ koeffizienten F, multipliziert ist, das Produkt von dem Druckverhältnis PF der Vorderradseite subtrahiert. Das Ergeb­ nis wird mit dem Verstärkungskoeffizienten A multipliziert. Das Multiplikationsergebnis wird weiterhin mit dem Verstärkungskoeffizienten c für nur die Vorderräder multipli­ ziert. Nachfolgend werden die erhaltenen Werte invertiert, um den Steuerungswert für jedes Rad zwischen den rechten und den linken Rädern auszugleichen. Demgemäß werden die Durch­ flußsteuerungssignale QFR4, QFL4, QRR4, QRL4 des Durchflußbegren­ zungsventils 9 erhalten.
Tiefpaßfilter 75 FR, 75 FL, 75 RR, 75 RL sind jeweils zwischen den Zylinderdrucksensoren 13 FR - 13 RL und den Berechnungseinheiten 70a, 70b vorgesehen. Wenn die Drucksignale PFR, PFL, PRR, PRL von den Zylinderdrucksensoren 13 FR - 13 RL höhere Frequenzen als die vorbestimmten Grenzfrequenzen XP1, XP2, XP3, XP4 haben, schneiden diese Tiefpaßfilter die Drucksignale PFR - PRL aus und lassen nur die Signale PFR - PRL durch, deren Frequenzen nied­ riger als XP1 - XP4 sind.
Rollsteuerungs-Korrektur-Untersystem E
In dem Untersystem E (Fig. 6) gibt eine Berechnungseinheit 90 das Lateralbeschleunigungssignal YG des Lateralbeschleunigungs­ sensors 16 ein und berechnet den Steuerungsbetrag zum Un­ terdrücken der Lateralbeschleunigung des Kraftfahrzeugs basierend auf dem Verstärkungskoeffizienten KG. Wie für den Steuerungsbetrag, der durch die Berechnungseinheit 90 ber­ echnet ist, werden, nachdem der Vorderradsteuerungsbetrag mit dem Koeffizienten AGF verändert ist, die Vorzeichen in den rechten und den linken Rädern invertiert, so daß das Verhältnis an dem Vorderrad sich von jenem an dem Hinterrad unterscheidet. Demgemäß werden Durchflußsteuerungssignale QFR5, QFL5, QRR5, QRL5 des Durchflußbegrenzungsventils 9 erhalten.
Ein Tiefpaßfilter 91 ist zwischen dem Lateralbeschleunigungs­ sensor 16 und der Berechnungseinheit 90 vorgesehen. Wenn das Lateralbeschleunigungssignal YG von dem Lateralbeschleunigungs­ sensor 16 eine höhere Frequenz als die vorbestimmte Grenzfre­ quenz XY hat, wird das Lateralbeschleunigungssignal YG abgeschnitten und nur das Signal, dessen Grenzfrequenz unter YG ist, wird durchgelassen.
Demgemäß werden schließlich die Kraftfahrzeughöhenversatzkom­ ponenten QFR1, QFL1, QRR1, QRL1 dem Durchflußsteuerungssignale, die in jedem Durchflußbegrenzungsventil 9 bestimmt werden, die Kraftfahrzeughöhenversatz-Beschleunigungskomponenten QFR2, QFL2, QRR2, QRL2, die Vertikalbeschleunigungskomponenten QFR3, QFL3, QRR3, QRL3, die Druckkomponenten QFR4, QFL4, QRR4, QRL4 und die Lateral­ beschleunigungskomponenten QFR5, QFL5, QRR5, QRL5 jeweils addiert. In Korrektureinheiten 100 FR, 100 FL, 100 RR, 100 RL werden die ad­ dierten Werte jeweils mit jedem der Korrekturwerte KH1, KH2, KH3, KH4 multipliziert und die Gesamtdurchflußsteuerungssignale QFR, QFL, QRR, QRL werden erhalten.
Die oben angegebenen Merkmale I - II des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden nachfolgend beschrieben.
Fig. 11 ist ein Vibrationsmodell an einem der Räder der Fig. 2. In Fig. 11 ist ein Hydraulikzylinder mit "Pc" bezeichnet, der dem Zylinder 3 der Fig. 2 entspricht. An der rechten Seite des Zylinders PC sind Gasfedern C und K vorgesehen und entsprechen den Gasfedern 5 der Fig. 2. Die Durchflußmenge zu dem Zylinder Pc ist durch ein Signal Qv definiert. Betrachtet man den Zylinder Pc als eine "Feder", zeigt "M1" der Fig. 11 ein "ungefedertes Gewicht" des Rads an, während "M2" ein "ge­ federtes Gewicht" der Kraftfahrzeugkarosserie anzeigt. Wenn eine Grundposition durch X0 angezeigt ist, ist die Position des ungefederten Gewichts (Rad) X1, und das gefederte Gewicht (Kraftfahrzeugkarosserie) ist X2, (X2 - X1) zeigt eine Ausgabe von dem Höhensensor 14 und eine Differentiation zweiter Ord­ nung von X2, nämlich d2/dt2(X2), zeigt eine Ausgabe des Vertikal-G-Sensors 15 an. Bei dem Modell der Fig. 11 wird die Durchflußmenge Qv zu dem Zylinder Pc auf eine derartige Weise bestimmt, daß (X2 - X1) mit der Verstärkung (K1 + K2s) (wobei "s" ein Differentiationsoperator ist) zurückgeführt wird, und d2/dt2(X2) wird mit der Verstärkung K3 zurückgeführt.
Die Fig. 12 bis 15 zeigen die Charakteristiken eines Versatzes des gefederten Gewichts (X2), der Bequemlichkeit (X2 - X1), der Bodenhaftungsfähigkeit (X1), und der Frequenz der Durch­ flußmenge (Qv).
Wenn die Verstärkungen K1, K2, K3 größer gemacht werden, wird eine Rückführung so ausgelegt, daß der Höhenversatz und die Beschleunigungsvariation bzw. -schwankung unterdrückt wird. Die in den Figuren gezeigte Charakteristik ist derart, daß eine Resonanz bei etwa 1 Hz und 10 Hz auftritt. Sie zeigt an, daß das Problem nicht durch einfaches Ändern der Verstärkung gelöst werden wird. Gemäß der Kurve (Fig. 12), die die Charak­ teristik des Versatzes des gefederten Gewichts (X2) der Fig. 12 darstellt, wenn die Verstärkung K1 vergrößert ist (die Charak­ teristik 301), ist die Resonanz in der Umgebung von 1 Hz größer als in dem Fall, wo die Verstärkungen K1, K3 normal ein­ gestellt sind (die Charakteristik 300). Wenn nur K3 vergrößert ist oder sowohl K1 als auch K3 vergrößert sind, wird die Reso­ nanz in der Umgebung von 1 Hz reduziert. Gemäß der in Fig. 14 gezeigten Bodenhaftungscharakteristik tritt, wenn die Verstärkung K1 vergrößert ist, die Resonanz in der Umgebung von 1 Hz auf, während, wenn die Verstärkung K3 vergrößert ist, die Resonanz in der Umgebung von 10 Hz auftritt. Demgemäß tritt gegensätzlich dazu wie es in Fig. 14 gezeigt ist, auch wenn die Verstärkungen K1 und K3 vergrößert sind, um das Ansprechen der Unterdrückungssteuerung des gefederten Gewichtsversatzes durch eine Hubschwingungs- oder Rollbewegung zu verbessern, eine Verschlechterung der Bodenhaftungsfähigkeit (Verschlech­ terung der Lenkbarkeit und Stabilität) bei etwa 4-10 Hz auf. Jedoch wird die Bequemlichkeit bei etwa 1 Hz durch Vergrößern von K1 verringert, während jene bei etwa 10 Hz verbessert wird. Das bedeutet, daß die Verstärkung K3 die Bodenhaftungsfähigkeit (Lenk- bzw. Steuerbarkeit und Stabilität) und die Bequemlich­ keit bei etwa 10 Hz beeinflußt, und zwar auf gegensätzliche Art zueinander. Wenn ein Filter mit einer Grenzfrequenz einer äußerst niedrigen Frequenz wie beispielsweise 1-4 Hz, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, für die Filter 80 B, 80 P, 80 RF, 80 RR der Fig. 5 und die Filter 85 B, 85 P, 85 RF, 85 RR der Fig. 6 verwendet wird, wird die Verschlechterung der Bodenhaftung und der Be­ quemlichkeit in der Umgebung von 4-10 Hz unterdrückt. Anders ausgedrückt ergibt ein Beibehalten der Grenzfrequenz des Filters auf einem geringen Wert ein schwächeres Ansprechen der aktiven Aufhängung und eine bessere Bequemlichkeit.
Alle Bewegungen, nämlich die Hubschwingungsbewegung, die Nickbewegung und die Rollbewegung tragen nicht immer gleich zu einer Bequemlichkeit des Fahrers und der Lenkbarkeit und der Stabilität des Kraftfahrzeugs bei. Genauer gesagt verursacht die Rollbewegung ein Neigen der Kraftfahrzeugkarosserie nach rechts oder links, ein Bodenhaftungsgewicht gelangt zwischen den rechten und den linken Rädern ins Ungleichgewicht, was in einer Wirkung auf die Lenkbarkeit und die Stabilität resul­ tiert. Demgemäß wird bezüglich der Rollbewegung die Lenkbar­ keit und Stabilität verbessert, wenn das Ansprechen (Verhindern einer Übergangsrollbewegung) auf den Rollversatz eher durch ein relatives Vergrößern der Verstärkung für die Rollbewegung im Vergleich zu derjenigen der Hubschwingungsbe­ wegung oder der Nickbewegung angehoben wird, als durch ein Abschwächen des Rollunterdrückungseffekts durch Verkleinern der Verstärkung. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist (oder den Fig. 9 und 10), wird die Grenz­ frequenz (5 Hz) des Filters 80 B (oder 85 B) zur Rollbewegungsun­ terdrückung derart eingestellt, daß sie höher als die Grenzfrequenz (1 Hz) der Filter (80 P, 80 RF, 80 RR, 85 P, 85 RF, 85 RR) zur Hubschwingungs- oder Nickbewegungsunterdrückung ist.
Genauer ausgedrückt sind in einem Kraftfahrzeug, das auf die Grenzfrequenzen der Filter eingestellt ist, die auf die oben beschriebene Art eingestellt sind, die Steuerungen der Hubschwingungs-, der Nick- und der Rollbewegung auf die ähnliche Weise für eine Kraftfahrzeugbewegung (den Höhenver­ satz oder den Vertikal-G-Versatz) bei etwa 1 Hz effektiv. Je­ doch sind für eine Kraftfahrzeugbewegung oder einen Versatz bei etwa 2 Hz - 5 Hz die Hubschwingungssteuerung und die Nick­ steuerung nicht effektiv, jedoch ist die Rollsteuerung effek­ tiv. Auf diese Weise wird, da die Rollsteuerung besser auf die Hubschwingungssteuerung und die Nicksteuerung anspricht, der Übergangsrollversatz verhindert.
Demgemäß werden, wenn die Grenzfrequenzen der Filter, die für die Steuerungen der Hubschwingungskomponente, der Nickkompo­ nente und der Rollkomponente in dem Kraftfahrzeughöhen-Steue­ rungs-Untersystem und dem Kraftfahrzeughöhen-Versatzun­ terdrückungs-Untersystem so eingestellt sind, daß sie nied­ riger als 1 bis 5 Hz sind, eine Verschlechterung der Bodenhaf­ tung und der Bequemlichkeit verhindert, die bei etwa 10 Hz auftritt. Weiterhin kann jede der Grenzfrequenzen der Filter unabhängig bestimmt werden, und eine Erzeugung des Übergangs­ rollversatzes kann durch Einstellen der Grenzfrequenz der Rollkomponente auf eine höhere als jene der Hubschwingungskom­ ponente (oder der Nickkomponente) verhindert werden.
Abänderung
Es können sehr viele offensichtlich sehr unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gemacht werden, ohne von dem Geist und dem Schutzbereich davon abzuweichen.
M-1:
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Grenzfrequenz der Hubschwingungskomponente und jene der Nickkomponente beide auf 1 Hz eingestellt. Jedoch können die Werte unterschiedlich voneinander sein. Diesbezüglich können, da der Effekt des Abstandversatzes auf die Bequemlichkeit größer als jener des Hubschwingungsversatzes ist, aber kleiner als jener des Roll­ versatzes, wie es in Fig. 17 gezeigt ist, die Grenzfrequenzen XH1 (XG1) , HH2 (XG2), XH3 (XG3), XH4 (XG4) der Filter 80 B (85 B), 80 P (85 P), 80 R (85 R) jeweils zu 1 Hz, 3 Hz und 5 Hz bestimmt werden.
M-2:
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Filter 80 B (85 B), 80 P (85 P), 80 R (85 R) primäre Antwortfilter, es können jedoch sekundäre Antwortfilter benutzt werden. In diesem Fall wird, da das Filter für die Rollverstärkung einen größeren Frequenz­ bereich im Vergleich mit jenem der Nick- und der Hubschwin­ gungsverstärkung hat, das Filter für die Rollbewegung nicht benötigt. Fig. 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel dar­ stellt, wo die sekundären Filter für die Hubschwingungs- und die Nickkomponente ohne das Filter für die Rollkomponente in dem Kraftfahrzeughöhen-Steuerungs-Untersystem A benutzt werden. Bei dieser Abänderung bezeichnet Xref ein Bezugs­ höhensignal.
M-3:
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Filter 80 B (85 B), 80 P (85 P), 80 R (85 R) jeweils zwischen dem Verstärker 53 (63) und dem Addierer 90 (97), dem Verstärker 54 (64) und dem Addierer 91 (98) und dem Verstärker 55 (65) und dem Addierer 92, 93 (99, 100) vorgesehen. Jedoch können diese Filter in der vor­ herigen Stufe des Addierers 50, 51, 52 (60, 61, 62) vorgesehen sein.

Claims (14)

1. Aufhängungseinrichtung für Fahrzeuge, deren Aufhängungscharakteristik durch Steuerung des Hydraulikdruckes in Hydraulikzylindern (3) veränderbar ist, wobei die Hydraulikzylinder (3) in Radaufhängungen zwischen einer Fahrzeugkarosserie (1) und jedem Fahrzeugrad (2R, 2F) vorgesehen sind, mit Fahrzeughöhensensoren (14) zur Erfassung von Fahrzeughöhensignalen (X) an mehreren Positionen, mit einer Extraktionseinrichtung (50, 51, 52) zum Extrahieren wenigstens einer Hubschwingungskomponente und einer Wankkomponente der Fahrzeugkarosserie (1) aus den Fahrzeughöhensignalen (X),
mit einer Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR), welche die niederfrequenten Komponenten wenigstens der Hubschwingungs- und Wankkomponentensignale durchläßt, und mit einer Steuerung zum Steuern des Hydraulikdruckes in den Hydraulikzylindern (3) zur Unterdrückung von Hub- und Wankbewegungen der Kraftfahrzeugkarosserie (1), abhängig von den Ausgangssignalen der Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR),
wobei in der Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR) die Filterung (Filter 80RF, 80RR) des Wanksignals mit einer höheren Eckfrequenz (XH3, XH4) erfolgt als die Filterung (Filter 80B) des Hubschwingungssignales (Eckfrequenz XH1).
2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionseinrichtung (50, 51, 52) weiterhin ein Nickkomponentensignal aus den durch die Vielzahl von Fahrzeughöhensensoren (14) erfaßten Signalen (X) extrahiert und das Nickkomponentensignal an einen Filter (80P) der Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR) ausgibt, wobei in der Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR) die Eckfrequenz (XH3, XH4) des Filters (80RF, 80RR) für das Wankkomponentensignal höher als die Eckfrequenz (XH2) des Filters (80P) für das Nickkomponentensignal eingestellt ist.
3. Aufhängungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenz (XH2) des Filters (80P) für das Nickkomponentensignal in der Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR) niedriger als die Eckfrequenz (XH3, XH4) des Filters (80RF, 80RR) für das Wankkomponentensignal und höher als die Eckfrequenz (XH1) für das Hubschwingungskomponentensignal eingestellt ist.
4. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Ausgangssignalen der Tiefpaßfiltereinheit (80B, 80P, 80RF, 80RR) weitere Signale addiert werden.
5. Aufhängungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Signale Vertikalbeschleunigungskomponen­ tensignale (QFR3, QFL3, QRR3, QRL3) sind bzw. umfassen, die von einem Ver­ tikalbeschleunigungs-Untersystem (C) abgegeben werden, wobei das Vertikalbeschleunigungs- Untersystem (C) enthält:
Beschleunigungssensoren (15) zum Erfassen von Vertikalbe­ schleunigungssignalen (GFR, GFL, GR) an mehreren Positionen und zum Ausgeben an eine dritte Extraktionseinrichtung (60, 61, 62), wobei
die dritte Extraktionseinrichtung (60, 61, 62) ein Hub­ schwingungskomponentensignal und ein Nickkomponentensignal aus den erfaßten Beschleunigungssignalen (GFR, GFL, GR) extrahiert und diese an eine zweite Tiefpaßfilterein­ heit (85B, 85P, 85RF, 85RR) ausgibt, und wobei die zweite Tiefpaßfiltereinheit (85B, 85P, 85RF, 85RR) sowohl das extrahierte Hubschwingungskomponentensignal als auch das extrahierte Wankkomponentensignal filtriert, und die Eckfrequenz (XG3, XG4) des Filters (85RF, 85RR) für niederfrequente Komponenten des Wankkomponentensignales höher als die Eckfrequenz (XG1) des Filters (85B) für das Hubschwingungskomponentensignal eingestellt ist.
6. Aufhängungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Extraktionseinrichtung (60, 61, 62) weiterhin ein Nickkomponentensignal aus den Vertikalbe­ schleunigungssignalen (GFR, GFL, GR) extrahiert, welche durch die Vielzahl von Beschleunigungssensoren (15) erfaßt werden, und das Nickkomponentensignal an die zweite Tiefpaßfiltereinheit (85B, 85P, 85RR, 85RF) abgibt, und daß in der zweiten Tiefpaßfiltereinheit (85B, 85P, 85RR, 85RF) die Eckfrequenz (XG3, XG4) des Filters (85RF, 85RR) für die niederfrequenten Komponenten des Wankkomponentensignales höher als die Eckfrequenz (XG2) des Filters (85P) für das aus den Vertikalbeschleunigungssignalen extrahierte Nickkomponentensignal eingestellt ist.
7. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Tiefpaßfiltereinheit (85B, 85P, 85RR, 85RF) die Eckfrequenz (XG2) des Filters (85P) für das aus den Vertikalbeschleunigungssignalen (GFR, GFL, GR) extrahierte Nickkomponentensignal höher als die Eckfrequenz (XG1) des Filters (85B) für das aus den Vertikalbeschleu­ nigungssignalen (GFR, GFL, GR) extrahierte Hubschwingungs­ komponentensignal eingestellt ist.
8. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenz (XH1) des Filters (80B) für die nieder­ frequenten Komponenten des Hubschwingungskomponenten­ signals im wesentlichen auf 1 Hz und die Eckfrequenz (XH3, XH4) des Filters (80RF, 80RR) für die niederfrequenten Komponenten des Wankkomponentensignales im wesentlichen auf 5 Hz eingestellt ist.
9. Aufhängungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenz (XH2) des Filters (80P) für das Nick­ komponentensignal auf im wesentlichen 1 Hz und die Eck­ frequenz (XH3, XH4) des Filters (80RF, 80RR) für das Wank­ komponentensignal im wesentlichen auf 5 Hz eingestellt ist.
10. Aufhängungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Signale Kraftfahrzeughöhenversatz-Be­ schleunigungskomponentensignale (QFR2, QFL2, QRR2, QRL2) sind bzw. umfassen, die von einem Höhenversatzunterdrückungs- Untersystem (B) abgegeben werden, wobei das Höhenversatzunterdrückungs-Untersystem (B) enthält:
eine Differenziereinheit (56FR, 56FL, 56RR, 56RL), welche die erfaßten Fahrzeughöhensignale (X) differenziert und Höhenversatzbeschleunigungssignale (YFR, YFL YRR, YRL) abgibt,
eine zweite Extraktionseinrichtung (57a, 57b), welche aus den Höhenversatzbeschleunigungssignalen (YFR, YFL, YRR, YRL) eine Nickkomponente und eine Wankkomponente extrahiert, und
eine Berechnungseinheit (94, 95, 96), welche aus dem durch die zweite Extraktionseinrichtung extrahierten Nickkomponentensignal und dem extrahierten Wankkomponenten­ signal die Kraftfahrzeughöhenversatz-Beschleunigungs­ komponenten (QFR2, QFL2, QRR2, QRL2) berechnet.
11. Aufhängungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Signale Druckkomponentensignale (QFR4, QFL4, QRR4, QRL4) sind bzw. umfassen, welche von einem Verdrehungs-/Verwin­ dungs-Unterdrückungs-Untersystem (D) abgegeben werden, wobei das Verdrehungs-/Verwindungs-Unterdrückungs-Unter­ system (D) enthält:
Zylinderdrucksensoren (13FR, 13FL, 13RR, 13RL), die den Hydraulikdruck (P) in Hydraulikkammern der Hydraulikzylinder (3) erfassen und ein Drucksignal (PFR, PFL, PRR, PRL) abgeben,
eine dritte Tiefpaßfiltereinheit (75FR, 75FL, 75RL, 75RR), welche die niederfrequenten Komponenten des Druck­ signales durchläßt, deren Frequenzen unterhalb einer bestimmten Eckfrequenz (XP1, XP2, XP3, XP4) liegen, eine zweite Berechnungseinheit (70a, 70b), welche die Druckverhältnisse an der Vorderradseite und der Hinterrad­ seite aus den Ausgangssignalen der dritten Tiefpaßfiltereinheit (75FR, 75FL, 75RL, 75RR) berechnet, und eine dritte Berechnungseinheit (111, 112), die aus den Ausgangssignalen der zweiten Berechnungseinheit (70a, 70b) die Druckkomponentensignale (QFR4, QFL4, QRR4, QRL4) be­ rechnet.
12. Aufhängungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Signale Lateralbeschleunigungskomponen­ tensignale (QFR5, QFL5, QRR5, QRL5) sind bzw. umfassen, die von einem Wank­ steuerungs-Korrektur-Untersystem (E) abgegeben werden, wobei das Wanksteuerungs-Korrektur-Untersystem (E) enthält:
einen Querbeschleunigungssensor (16), welcher die Quer­ beschleunigung des Kraftfahrzeuges erfaßt und ein Querbeschleunigungssignal (YG) abgibt,
eine vierte Tiefpaßfiltereinheit (91), welche die nieder­ frequenten Komponenten des Querbeschleunigungssignales (YG) bis zu einer Eckfrequenz (XY) durchläßt, und eine fünfte Berechnungseinheit (113, 114), welche die Querbeschleunigungskomponentensignale (QFR5, QFL5, QRR5, QRL5) aus dem Ausgangssignal der Tiefpaßfiltereinheit (91) berechnet.
13. Aufhängungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenz (XG3, XG4) des Filters (85RF, 85RR) für das Wankkomponentensignal im Vertikalbeschleunigungs-Untersystem (C) im wesentlichen auf 5 Hz eingestellt ist.
14. Aufhängungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenz (XG1) des Filters (85B) für das Hub­ schwingungskomponentensignal im Vertikalbeschleunigungs-Untersystem (C) im wesentlichen auf 1 Hz eingestellt ist.
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