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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Aufhängungen
von Landfahrzeugen, und genauer die Mittel, die verwendet werden,
um der Nickbewegung und der Wankbewegung entgegenzuwirken. In einer
besonderen Anwendung bezieht sie sich auf die Aufhängung von
Personenfahrzeugen. Eine Aufhängung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der
EP
0 878 333 bekannt.
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Es
ist bekannt, dass die Aufhängung
eines Fahrzeugs bauliche Anordnungen, mit denen die Bewegung eines
Rads oder von Rädern
einer Wagenachse in Bezug auf den Aufbau (oder in Bezug auf das
Fahrgestell, wenn das Fahrzeug damit ausgestattet ist, oder auch
ggf. zwischen Aufbau und Fahrgestell) geführt wird, und Mittel, die die
Federungswege jedes Rads (ein Rad ist ein sogenanntes "nicht aufgehängtes" Organ) in Bezug
auf den Aufbau (jeder auf dem Aufbau befindliche Punkt wird "aufgehängt" genannt) steuern,
um die Last zu tragen und gleichzeitig eine gewisse Bodenhaftung
des Fahrzeugs beizubehalten (dies ist die Aufgabe einer Feder),
und Mittel aufweist, um die Aufrechterhaltung von Schwingungen zu
verhindern, die zwischen einem aufgehängten und einem nicht aufgehängten Punkt
nach einer Störung
auftreten (dies ist die Aufgabe eines Stoßdämpfers).
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Es
ist bekannt, dass die Gestaltung einer Aufhängung durch die Suche nach
einem Kompromiss zwischen Zielen gekennzeichnet ist, die den Ruf haben,
zumindest in großem
Maße widersprüchlich zu
sein: die Bequemlichkeit und die Straßenlage. Es gibt viele Bemühungen,
um einen immer besseren Kompromiss zu finden. Der Stand der Technik
kennt sogenannte aktive oder halbaktive Aufhängungen, deren Steuerung heute
durch die Fortschritte der Elektronik ermöglicht wird. Bei solchen Aufhängungen
werden Befehle auf elektrischem oder elektro-hydraulischem Weg übertragen,
um in Echtzeit die E lastizitäts-
und/oder Dämpfungseigenschaften der
Aufhängung
zu verändern.
Dies führt
dazu, den klassischen mechanischen oder pneumatischen oder hydraulischen
Vorrichtungen eine elektronische Regelstufe mit ihren Sensoren und
Rechenmitteln, und Elektroventile oder Servoventile hinzuzufügen, um an
die mechanischen Organe, die die Aufgabe der eigentlichen Aufhängung gewährleisten,
die Befehle zur Änderung
der Eigenschaften zu übertragen.
Es geht zum Beispiel darum, das Öffnen
oder Schließen einer
Ventilklappe in einem Stoßdämpfer zu
bewirken, um den von ihm erzeugte Energieverlust zu verändern.
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Bei
den meisten Aufhängungen
für Personenfahrzeuge,
Schwerlastwagen und Busse für
den Transport von Fahrgästen
gibt es außerdem
spezifische Mittel, um die unter der Wirkung von Schwerkräften entstehenden
Wankbewegungen des Aufbaus (oder des Fahrgestells) zu bekämpfen. Mit "Wankbewegung" wird die Neigung
des Fahrzeugaufbaus um eine waagrechte Achse bezeichnet, die in
einer Längs- und senkrechten
Symmetrieebene des Fahrzeugs enthalten ist. Eine zu starke Wankbewegung
beeinträchtigt
den Komfort der Fahrgäste und
kann sogar, je nach den verwendeten Mitteln zur Führung des
Rads, für
die Arbeit der Luftreifen schädlich
sein, wenn der Radsturz des Luftreifens bezüglich des Bodens von der Wankbewegung
des Aufbaus beeinflusst wird. Dies ist typischerweise der Fall bei
einer Aufhängung
mit übereinander
angeordneten, doppelten Dreiecksquerlenkern, die bei Personenfahrzeugen
weit verbreitet ist. Die Wankbewegung beeinflusst dann die Beanspruchungen,
denen der Luftreifen unterworfen ist, und die mehr oder weniger
günstige
Stellung, in der er sich befindet, um Kräfte zu übertragen, insbesondere Kräfte in Querrichtung.
Es ist aber bekannt, dass diese Kräfte für die Führung des Fahrzeugs und somit
für die
Sicherheit von größter Wichtigkeit
sind.
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Das
am häufigsten
verwendete Mittel, um diese Wankbewegung zu bekämpfen, besteht in der Verwendung
eines Querstabilisators, im allgemeinen eines Querstabilisators
pro Achse. Leider kann ein Querstabilisator nur das Wanken beschränken, indem
er diesem ein Reaktionsmoment entgegensetzt. Grundsätzlich kann
er aber die Wankbewegung nicht vermeiden, kann also die Neigung
der Räder
in einer für
den einwandfreien Betrieb der Luftreifen ungünstigen Richtung nicht verhindern.
Außerdem
ist bekannt, dass ein Querstabilisator die Aufhängung in gerader Linie unnütz versteift,
da er den nicht identischen Aufhängungsfederungswegen
der Räder
einer Achse entgegenwirkt, die von einem solchen Stabilisator verbunden
werden. Nur bei einem rein senkrechten Federungsweg hat der Querstabilisator
keine Wirkung.
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Aus
der Patentanmeldung WO 99/67100 ist bereits ein Vorschlag bekannt,
der eine aktive Wanksteuerung beschreibt, die mit Hilfe eines Querstabilisators
durchgeführt
wird, der einen Elektromotor aufweist, der dazu bestimmt ist, ihm
eine Vorbelastung in der gewünschten
Richtung aufzuzwingen. Diese Lösung
ist aber auf die Steuerung des Wankens begrenzt.
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Das
Nicken eines Fahrzeugs (Aufbäumen bei
der Beschleunigung, Abtauchen beim Bremsen) stellt vor ähnliche
Probleme wie das Wanken. Das Nicken wird im allgemeinen durch Aufhängungs-Kennlinien
bekämpft,
die ausgelegt sind, damit die Längsübertragungen
von Lasten nur teilweise die Federn beaufschlagen, aber dies ist
ein Notbehelf, der Nachteile aufweist. Nachfolgend werden das Wanken
und das Nicken unterschiedslos als "Lageveränderung" bezeichnet. Eine Lageveränderung
schließt
in der vorliegenden Beschreibung eine Veränderung der Bodenhaftung und
auch jede Neigung einer Bezugsebene bezüglich des Bodens ein, die mit
der nicht aufgehängten
Masse des Fahrzeugs verbunden ist.
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Es
sind auch viele Vorschläge
für aktive
Aufhängungen
bekannt, wie diejenigen, die in den Patenten oder Patentanmeldungen
US 5,060,959 ,
US 5,028,073 ,
US 5,066,041 ,
US 5,740,039 oder
EP 0 878 333 beschrieben sind, um
nur einige zu nennen. Die Vielfalt der vorgeschlagenen baulichen
Anordnungen und Steuerungsgesetze im Verhältnis zur sehr geringen Anzahl
von auf dem Markt erhältlichen aktiven
Aufhängungen
zeigt die Schwierigkeit, die Aufhängungen wirksam zu steuern.
Der Stand der Technik stößt sich
an der Wahl der Steuerungsparameter, der korrekten Auswertung einer
Vielzahl von Signalen, die man für
nötig hält, um das
Verhalten eines Fahrzeugs korrekt zu erfassen.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein hohes Niveau an Betriebssicherheit der
Fahrzeuge und einen hohen Komfort zu liefern.
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Die
Erfindung schlägt
eine Aufhängung
eines Fahrzeugs vor, das mindestens zwei Bodenverbindungen aufweist,
die je eine ein Rad aufweisende, nicht aufgehängte Masse mit einer aufgehängten Masse
mit möglichem
senkrechten Federungsweg verbindet, wobei jede Bodenverbindung eine
Feder und einen umschaltbaren elektrischen Stellantrieb aufweist,
der parallel zur Feder wirkt, wobei die Aufhängung Mittel aufweist, um eine
nicht senkrechte Beanspruchung auszuwerten, die an die aufgehängte Masse
angelegt wird und in der Lage ist, eine Lageveränderung der aufgehängten Masse
zu bewirken, wobei die Aufhangung Mittel zur Steuerung jedes der
elektrischen Stellantriebe jeder der Bodenverbindungen aufweist,
damit sie je eine Kraft entwickeln, die exklusiv aus der Addition
zweier Komponenten besteht: einer Dämpfungskomponente, die der
Federungsgeschwindigkeit entgegenwirkt und individuell für jede Bodenverbindung
bestimmt wird, zu der der betrachtete elektrische Stellantrieb gehört, und
eine Lageregulierungskomponente, die zentral von einer Steuerung
bestimmt wird, die das Fahrzeug allgemein betrifft.
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Durch
die einfache Programmierung nur der beiden oben erwähnten Komponenten,
von denen eine dämpfungsableitende
Komponente ist, kann man die Kraft im elektrischen Stellantrieb
so steuern, dass eine sichere und relativ komfortable Aufhängung erhalten
wird. Der vorliegende Vorschlag verwendet keine komplexeren Mittel,
wie sie in der Patentanmeldung
EP
0 878 333 vorgeschlagen werden, in der eine Profilnachlaufsteuerung
vorgeschlagen wird, in einer Ausführungsform von einer Erfassung des
Auftretens einer Resonanz des Reifens begleitet, um eine Dämpfung einzuführen.
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Ein
interessantes Anwendungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Lageregulierung,
die von Mitteln gesteuert wird, um eine nicht senkrechte Beanspruchung
auszuwerten, die auf die aufgehängte Masse
ausgeübt
wird und eine Lageveränderung
der aufgehängten
Masse verursachen kann. Die nachfolgende Beschreibung betrifft hauptsächlich das
Wanken, da dies ausreicht, um die Erfindung verständlich zu
machen. Die mindestens zwei Bodenverbindungen bilden eine Achse
und sind zu beiden Seiten der Mittelsymmetrieebene des Fahrzeugs
montiert, so dass das Lageregulierungsmoment dem Wanken entgegenwirkt.
Dies ist aber nicht einschränkend
zu verstehen. Alles, was bezüglich
des Wankens gesagt wird, kann bezüglich des Nickens entwickelt
werden. Die Erfindung kann auf ein Fahrrad wie auch auf ein Motorrad
angewandt werden. Man kann die vorgeschlagenen Mittel verwenden,
um das eine oder das andere oder das eine und das andere dieser
Phänomene
zu bekämpfen.
Die Erfindung erstreckt sich also auf den Fall, in dem die mindestens
zwei Bodenverbindungen eine vordere Bodenverbindung und eine hintere
Bodenverbindung aufweisen, so dass das Lageregulierungsmoment dem
Wanken entgegenwirkt, und insbesondere auf den Fall, in dem das Fahrzeug mindestens
vier Bodenverbindungen aufweist, die eine Vorderachse und eine Hinterachse
bilden, wobei das Lageregulierungsmoment sowohl dem Wanken als auch
dem Nicken entgegenwirkt.
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Wenn
man gleichzeitig das Wanken und das Nicken kompensiert, ist natürlich jede
Bodenverbindung in der Lage, von den Steuermitteln der elektrischen
Stellantriebe einen Kräftesollwert
zu empfangen, der die Resultierende eines Beitrags zur Regulierung
des Wankens und eines Beitrags zur Regulierung des Nickens ist.
Für jeden
elektrischen Stellantrieb ist die globale Lageregulierungskomponente
die algebraische Summe eines Beitrags bezüglich des Wankens und eines
Beitrags bezüglich
des Nickens. Bei einem reinen Wanken (kein Nicken) oder einem reinen
Nicken (kein Wanken) haben die Regulierungskomponenten den gleichen
Absolutwert und sind zu beiden Seiten des Fahrzeugs in einander
entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet, d.h. zur linken und zur
rechten Seite bezüglich
des Wankens und nach vorne und nach hinten bezüglich des Nickens.
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Die
Erfindung schlägt
eine Vorgehensweise vor, die, nachdem festgestellt wurde, dass die
Steuerung des Wankens sowohl für
das Komfort- und Sicherheitsempfinden der Fahrgäste als auch für den einwandfreien
Betrieb der Luftreifen bestimmend ist, eine Feder (mechanisch oder
pneumatisch) und einen parallel zur Feder wirkenden, umschaltbaren elektrischen
Stellantrieb als Elemente verwendet, die die Steuerung des Federungswegs
einer Bodenverbindung gewährleisten.
Die elektrischen Stellantriebe bestimmter Bodenverbindungen, und
vorzugsweise aller Bodenverbindungen des Fahrzeugs, werden gesteuert,
um das Wanken oder das Nicken zumindest teilweise zu kompensieren,
und bieten gleichzeitig die Möglichkeit,
eine variable Dämpfung
einzuführen. Es
wird außerdem
betont, dass es interessant sein kann, das eine oder das andere
der Lageveränderungsphänomene überzukompensieren.
Man kann zum Beispiel das Wanken in einer Kurve überkompensieren, d.h. eine
Neigung des Aufbaus zum Inneren der Kurve hervorrufen, selbst wenn
es sich nur um einen ziemlich begrenzten Winkel handelt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform verwendet
die Erfindung eine klassische Feder, zum Beispiel eine zylindrische
Schraubenfeder, die so bemessen und eingesetzt ist, dass sie die
statische Last eines Fahrzeugs aufnimmt und eine vorbestimmte Bodenhaftung
bietet.
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Die
Größe ihrer
Elastizität
gemäß dem Federungsweg
ist konstant oder variabel.
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Es
ist bekannt, dass im Fall von sehr weichen Aufhängungen, die ausgebildet sind,
um den Komfort zu verbessern, im allgemeinen ein starkes Wanken
und Nicken erfolgen, die die Aufhängungen oft in einen Betriebsbereich
nahe einem Federungsanschlag bringen. Im Stand der Technik wird
diesen unerwünschten
Phänomenen
durch Einwirkung auf die Aufhängungskennlinien
entgegengewirkt, um dem Nicken entgegenzuwirken, und indem man Querstabilisatoren
verwendet. Im vorliegenden Fall werden dagegen diese Phänomene durch
entsprechende Unterstützung
der Feder jeder Bodenverbindung bekämpft. Dies ermöglicht es,
Federn mit sehr viel größerer Elastizität zu verwenden,
ohne den Nachteilen zu weicher Aufhängungen ausgesetzt zu sein.
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Es
wurde oben gesagt, dass die Lagesteuerung auch die Steuerung der
Bodenhaftung einschließen
kann, zum Beispiel, um eine konstante Bodenhaftung zu erhalten,
unabhängig
von der statischen Last des Fahrzeugs. Wie bereits in der Patentanmeldung
EP 0 878 333 angegeben,
muss man, um eine Höhenregulierung
einzuführen,
akzeptieren, dass konstant Energie verbraucht wird, damit der Anteil
der Last, der das Eigengewicht des Fahrzeugs übersteigt, vom elektrischen
Stellantrieb getragen wird. Dies setzt nämlich voraus, dass ein Anteil
der Lageregulierungskomponente permanent der das Eigengewicht überschreitenden
Last entgegenwirkt, was mit dem erfindungsgemäßen Prinzip nicht inkompatibel
ist, aber die Erzeugung einer konstanten Stromkomponente in den
elektrischen Stellantrieben erfordert. Es scheint aber vorteilhafter,
auf eine Höhenregulierung
zu verzichten, oder die Funktion der Höhenregulierung für eine andere
Vorrichtung als den elektrischen Stellantrieb vorzusehen, wobei
diese andere Vorrichtung mit einer großen Zeitkonstante wirkt und
nur während
der Regulierungsphase Energie verbraucht.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden durch die nachfolgende Beschreibung
eines nicht einschränkend
zu verstehenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.
Es zeigen:
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1 ein
mit einer erfindungsgemäßen Aufhängung ausgestattetes
Fahrzeug,
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2 eine
schematische Darstellung des Einbaus der Hauptelemente der Erfindung
in ein Fahrzeug,
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3 ein
Diagramm, das zwei Beispiele eines Dämpfungsgesetzes zeigt.
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In
1 sieht
man ein vierrädriges
Personenfahrzeug von vorne, das mit elastischen Verbindungen
1 versehen
ist, die zwischen den Rädern
2, die
Teil der nicht aufgehängten
Masse sind, und dem Aufbau
3 montiert sind, der Teil der
aufgehängten Masse
ist. In
2 sieht man die vier elastischen Verbindungen
1,
die zwischen den Rädern
2 und
dem Aufbau
3 des Fahrzeugs montiert sind. Jede elastische
Verbindung weist einen senkrechten Schieber
7, eine zylinderförmige Schraubenfeder
4 und
einen elektrischen Stellantrieb
5 auf, die parallel montiert sind.
Der elektrische Stellantrieb
5 weist eine Zahnstange
50 auf,
die fest mit dem nicht aufgehängten Teil
der Bodenverbindung verbunden ist. Ein Elektromotor
52 ist über sein
Gehäuse
am aufgehängten
Teil der Bodenverbindung befestigt. Ein Zahnritzel
51 ist auf
den Rotor des Motors montiert und greift in die Zahnstange
50 ein.
Für weitere
Einzelheiten über eine
mögliche
Bauweise, die eine Führung
der Reifenebene durch einen senkrechten Schieber
7 aufweist,
wird auf die Patentanmeldung
EP
0 878 332 verwiesen. Natürlich können andere Prinzipien der Verbindung
einer rollenden Einheit mit einem Aufbau gewählt werden und sind mit der
Verwendung eines elektrischen Stellantriebs und einer Feder, die
parallel montiert sind, kompatibel.
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Der
in durchgezogenen Strichen dargestellte Aufbau 3 unterliegt
keiner Wankbewegung. Es ist seine natürliche Stellung beim Fahren
in gerader Linie. Es sei angemerkt, dass das Wankzentrum des Aufbaus
sich bei einer solchen Aufhängung
unter dem Schwerpunkt CG befindet. Wenn eine Schwerkraft C auftritt,
die auf den Schwerpunkt CG außerhalb
jeder aktiven Regulierung einwirkt, neigt sich der Aufbau zur Außenseite
der Kurve um einen Wankwinkel, der von der Schwerkraft und der Elastizität der Aufhängungen
abhängt
(nicht dargestellt).
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Die
erfindungsgemäße Aufhängungsvorrichtung
weist Mittel auf, um eine solche nicht senkrechte Beanspruchung
auszuwerten, die parallel zu der Geraden ausgerichtet ist, die die
Zentren der Kontaktbereiche der betreffenden Räder mit dem Boden verbindet
und hier zu einer Achse gehört,
da der Fall des Wankens beschrieben wird. Diesem Phänomen wird entgegengewirkt,
indem in den elektrischen Stellantrieben 5 eine Regulierungskomponente
+C1 außerhalb
der Kurve und –C1
innerhalb der Kurve entwickelt wird. Durch Anpassen der Größe dieser
Regulierung kann man den Wankwinkel begrenzen oder sogar überkompensieren,
wie durch den Aufbau 3' gezeigt
ist, der in unterbrochenen Strichen in 1 dargestellt
ist.
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Es
ist bekannt, dass zum Erhalt einer gegebenen Kraft in einem wie
oben beschriebenen Stellantrieb 5 der Motor ein bestimmtes
Drehmoment entwickeln muss. Die Steuerung, um eine bestimmte Kraft
im elektrischen Stellantrieb 5 zu erhalten, läuft also
darauf hinaus, das Drehmoment des Motors zu regeln. Zu diesem Zweck
wird für
jede Bodenverbindung eine Einzelsteuerung von einer Steuereinheit 55 gewährleistet,
die es ermöglicht,
im elektrischen Stellantrieb 5 eine Kraft zu erzeugen,
die mindestens eine der Federungsbewegung entgegenwirkende Dämpfungskomponente
(deren Betrieb weiter unten beschrieben wird) und eine Lageregulierungskomponente,
wenn notwendig ungleich Null, enthält. Die Steuerung der Lageregulierungskomponenten
ist zentralisiert: Sie betrifft global das Gleichgewicht des Fahrzeugs.
Sie wird von einer Zentraleinheit 6 gewährleistet. Vorzugsweise gewährleistet
die Zentraleinheit 6 zumindest für ein vierrädriges Fahrzeug zumindest eine
Regulierung der Wankbewegung. Vorteilhafterweise kann die Zentraleinheit 6 auch
eine Regulierung der Nickbewegung des Fahrzeugs durchführen oder
führt sie
tatsächlich
durch.
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Nun
wird das Beispiel des Wankens weiter fortgesetzt. Die Regulierungskomponenten
der Wankbewegung haben gleiche Absolutwerte und sind in jeder Wagenachse
einander entgegengesetzt ausgerichtet, um an den Aufbau 3 ein
Wankstabilisierungsmoment anzulegen. Die Wankbewegung kann teilweise
(geringerer Energieaufwand) oder vollständig (besserer Komfort, besserer
Betrieb der Reifen) kompensiert oder sogar überkompensiert werden, wie
oben erwähnt,
um den Betrieb eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines vierrädrigen Personenfahrzeugs,
noch radikaler zu verbessern. Je stärker die Kompensation, desto
mehr muss es möglich
sein, ein hohes Drehmoment in den Motoren 52 zu entwickeln und
es so lange aufrechtzuerhalten, wie die Quer- (oder Längsbeanspruchungen
andauern, die sehr viel länger
sind als die Beanspruchungen, die von der unebenen Beschaffenheit
der Straße
herrühren
und die Dämpfungskomponente
ansprechen, von der nachfolgend die Rede ist.
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Zu
diesem Zweck kann man Sensoren 61, 62, 63 verwenden,
wie zum Beispiel mit dem Aufbau verbundene Beschleunigungsmesser,
um eine nicht senkrechte Beanspruchung auszuwerten. Es kann sich
um die Querbeschleunigung und/oder die Giergeschwindigkeit handeln
(die zum Wanken führt). Man
kann auch die Längsbeschleunigung
auswerten (die zur Nickbewegung führt). Diese Auswertungen) ermöglicht es,
ein oder mehrere geeignete Lageregulierungsmomente zu entwickeln.
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In
einer Variante kann man Sensoren verwenden, die es ermöglichen,
Parameter auszuwerten, die Fahrbedingungen des Fahrzeugs anzeigen. Dies
sind zum Beispiel ein Winkelsensor am Lenkrad, ein Bremsdrucksensor,
ein Sensor der Einwirkung auf das Gaspedal und ein Geschwindigkeitssensor
des Fahrzeugs. Dies kann es ermöglichen, dem
Augenblick vorzugreifen, in dem Beschleunigungen parallel zum Boden
auftreten (Quer-, Längsbeschleunigung).
Man kann in diesem Fall unter Beachtung der Fahrstrategien des Fahrzeuglenkers Steuerstrategien
verwenden, die die möglichen
Konsequenzen für
das Wanken (und das Nicken) abschätzen, und man bestimmt die
geeignete Lageregulierung.
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Es
ist selbstverständlich
möglich,
eine Lageveränderung
der aufgehängten
Masse als Reaktion auf eine beliebige Art von Befehl zu bewirken.
Zum Beispiel kann man selbst in Abwesenheit einer an den Aufbau
angelegten Längsbeschleunigung
die Steuermittel so steuern, dass ein eine Querbeschleunigung überkompensierendes
Drehmo ment von einem absichtlichen leichten Abtauchen des Fahrzeugs
begleitet wird. Dieses Beispiel wird nur angeführt, um verständlich zu
machen, dass es unendlich viele mögliche aktive Steuerungen gibt.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
die Erfindung auch, in Echtzeit und sehr einfach, die Verteilung
der Wankregulierungskomponenten zwischen der Vorderachse und der
Hinterachse zu steuern. Bei einer Einwirkung eines gegebenen globalen
Wankstabilisierungsmoments auf den Aufbau hat das Fahrzeug eine
umso größere Tendenz
zu einem übersteuernden
Verhalten, je größer der
Anteil der von der Hinterachse gelieferten Wankregulierung ist,
und umgekehrt. Man kann die Gierträgheit des Fahrzeugs zum Beispiel
beim Eintritt in eine Kurve überwinden,
indem man sehr flüchtig
hinten einen größeren Wankstabilisierungsanteil
einführt,
und anschließend
kann man den Kurs des Fahrzeugs stabilisieren, indem man ihm durch
einen vorne größer werdenden
Wankstabilisierungsanteil einen stärkeren Untersteuerungscharakter
verleiht. Indem man den vom Fahrzeuglenker gewünschten Kurs des Fahrzeugs
mit dem tatsächlichen
Fahrzeugkurs nach Art der unter der Bezeichnung "ESP" bekannten
Stabilisierungsvorrichtungen vergleicht, kann man eine Stabilisierungswirkung
erhalten, indem man dynamisch auf die Verteilung des Wankregulierungsmoments
zwischen Bug und Heck des Fahrzeugs einwirkt. In gleicher Weise hängt die
Nickregulierung eines Aufbaus eines vierrädrigen Personenfahrzeugs von
einem globalen Nickregulierungsmoment ab, und man kann die auf das
Nicken einwirkenden Regulierungskomponenten zu beiden Seiten der
Symmetrieebene des Fahrzeugs ggf. durch eine Steuerung in Echtzeit
verteilen.
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Nun
wird zur Dämpfungskomponente übergegangen.
Diese hat zum Ziel, die Aufrechterhaltung von Schwingungen der Aufhängung zu
verhindern. Es ist also ratsam, individuell für jedes Rad den Federungsweg
der Aufhängung
zu beobachten. In einer ganz besonders interessanten Variante wird
ein Elektromotor 52 vom Typ selbstgesteuerter Synchronmotor
mit Dauermagneten verwendet. Diese Art Motor weist konstruktionsgemäß Positionssensoren
des Rotors auf, die zur Gewährleistung
seiner Steuerung verwendet werden, unabhängig von der Anwendung. Sie
können
verwendet werden, um die Abstandsveränderung zwischen dem Rad 2 und
dem Aufbau 3 zu messen. Die von den innerhalb des Motors
befindlichen Sensoren kommende Information kommt zu einer Einheit 55 der
Einzelradsteuerung über
einen Kanal 53, was die Drehmomentregelung des Motors 52 erlaubt.
Die Einheit 55 weist die elektronischen Mittel auf, um
die von den Sensoren innerhalb des Motors kommende Information auszuwerten,
um eine geeignete Dämpfung
zu gewährleisten.
Natürlich
könnte man
auch außerhalb
des Motors 52 befindliche Sensoren zur Steuerung der Dämpfung verwenden.
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Man
kann ein geeignetes Dämpfungsgesetz in
der Einheit 55 für
die Einzelradsteuerung vorsehen. In 3 sieht
man ein lineares Gesetz A, bei dem die vom elektrischen Stellantrieb 5 entwickelte Dämpfungskomponente
F proportional zur Geschwindigkeit V des senkrechten Federungswegs des
Rads 2 bezüglich
des Aufbaus 3 (und von ihrem Vorzeichen abhängig) ist.
Man sieht auch ein anderes Gesetz B, bei dem die Dämpfungskomponente
F eine nicht proportionale Funktion der Geschwindigkeit V (und abhängig von
ihrem Vorzeichen) ist, die Schwellwerte F1 und
F2 erreicht, und dass die Schwellwerte bei
Druck und Druckminderung nicht die gleichen sind. Es ist oft schwierig,
ein wünschenswertes
Dämpfungsgesetz,
wie z.B. das Gesetz B, mit den klassischen hydraulischen Stoßdämpfern zu
erzeugen. Im Fall der vorliegenden Erfindung kann die Regulierung
der elektrischen Stellantriebe 5 problemlos gemäß einem
beliebigen Gesetz programmiert werden, vorausgesetzt, man entwickelt
eine Kraft, die der Bewegung entgegenwirkt.
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Man
kann auch die Dämpfungskomponente F
in Abhängigkeit
von Parametern anpassen, die die Fahrbedingungen des Fahrzeugs anzeigen.
Zum Beispiel ist die Dämpfungskomponente
F umso stärker,
je schneller das Fahrzeug fährt.
Zum Beispiel berücksichtigt
die Dämpfungskomponente
F chronologische Beobachtungen über
das Fahren des Fahrzeugs: die Dämpfungskomponente
F ist umso stärker,
je sportlicher der Fahrer fährt,
was sich durch schnelle Veränderungen
der Beanspruchungen der Bremse, des Gaspedals und beim Einschlagen äußert. Oder
auch die Dämpfungskomponente
F wird vom Fahrer auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs gewählt.
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Die
Einheit 55 berechnet permanent erneut die auszuübende Kraft
F gemäß einer
vorbestimmten Abtastperiode (zum Beispiel alle Millisekunden), um die
Dämpfungskomponente
zu entwickeln, um die Lageregulierungskomponente zu entwickeln,
wobei natürlich
die von der Zentraleinheit 6 kommenden Anforderungen der
Lageregulierung berücksichtigt werden.
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Es
sei nebenbei angemerkt, dass der Beitrag der Nickregulierung auch
auf bestimmten charakteristischen Beobachtungen der Fahrweise des
Fahrzeugs basieren kann, die bezüglich
der Dämpfung
erwähnt
werden: Bremsdruck und/oder Geschwindigkeit der Verstärkung des
Bremsdrucks, Grad und/oder Geschwindigkeit des Niederdrückens des Gaspedals.
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Schließlich sei
angemerkt, dass es natürlich wünschenswert
ist, dass jeder elektrische Stellantrieb im Fall eines Ausfalls
einer der Einheiten 55 und/oder der Zentraleinheit 6 im
abgestuften Modus funktionieren kann. In diesem Fall werden die
Speiseklemmen des Läufers
des Motors 52 zum Beispiel kurzgeschlossen oder mit einem
geeigneten Verlustwiderstand verbunden, was den Motor 52 als
Generator arbeiten lässt,
mit einem Energieverlust durch Joule-Effekt aufgrund des Fließens eines
Stroms.