WO1992010377A1 - System zur erzeugung von signalen zur steuerung oder regelung eines steuerbaren oder regelbaren fahrwerkes - Google Patents

System zur erzeugung von signalen zur steuerung oder regelung eines steuerbaren oder regelbaren fahrwerkes Download PDF

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WO1992010377A1
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Stefan Otterbein
Rainer Kallenbach
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention is based on a system according to the type of the main claim.
  • the design of the chassis is of essential importance. This requires powerful suspension and / or damping systems as components of a chassis.
  • the suspension and / or damping systems of the passive chassis which have so far been mainly used, are either designed to be hard (“sporty”) or tend to be soft (“comfortable”) depending on the forecast use of the vehicle. It is not possible to influence the chassis characteristics during operation in these systems.
  • the characteristics of the suspension and / or damping systems during driving operation can be influenced in the sense of a control or regulation depending on the driving state.
  • the system - vehicle occupants / cargo - vehicle - roadway - must first be considered.
  • the movements of the vehicle body are perceived by the vehicle occupants or a shock-sensitive load as impairments to the driving comfort. These movements of the body have essentially as causes on the one hand excitations due to bumps in the road and on the other hand changes in the driving state such as steering, braking and accelerating.
  • the causes of the body movements can be detected.
  • changes in the driving state such as steering, braking and accelerating, can be recognized as further causes, as it were before they affect the vehicle body by observing the corresponding actuators.
  • steering angle and / or changes in the throttle valve position can be detected in order to detect steering and / or acceleration maneuvers. In this case, an effective minimization of the body movements can be actuated at the same time as they occur.
  • the body movements can be sensed and counteracted by an active chassis.
  • the implementation of the first strategy is disadvantageous with regard to the sensing of the bumps in the roadway, since sensors, for example ultrasound sensors or optical sensors, are required for this purpose, which are constructed in a very complex manner.
  • sensors for example ultrasound sensors or optical sensors, are required for this purpose, which are constructed in a very complex manner.
  • a chassis control that works according to the second strategy is described for example in DE-OS 37 38 284. Here the body movements are measured as body accelerations.
  • a disadvantage of such systems is that relatively complex and expensive acceleration sensors are necessary.
  • EP-OS 0321 078 describes a system for chassis control, in which the movements of the vehicle body are determined without acceleration sensors.
  • the suspension and / or damping systems are mounted between the wheel units and the body.
  • the local body speeds at the points of application of the suspension and / or damping systems on the body are determined.
  • These local body movements are then used to control and / or regulate the respective local suspension and / or damping system in order to minimize this local body speed.
  • EP-OS 0321 078 has essentially three disadvantages.
  • DE-OS 34 08 292 describes an active suspension system in which, based on the distances between the vehicle body and the wheels (deflection paths), an average altitude, an average pitch angle and an average roll angle of the vehicle body are calculated relative to the ground. Thereupon actuating forces are determined, on the basis of which the support assemblies arranged between the wheels and the vehicle body are actuated in order to adapt the previously calculated mean altitude or the calculated pitch and roll angle in a predetermined manner to desired values.
  • this system cannot achieve a targeted and separate influencing of the actually existing body movements.
  • the object of the present invention is to develop a simple and inexpensive system for chassis control, with which a targeted and separate influencing of the actually present body movements is possible.
  • the present invention has the advantage that the vehicle body's own movements can be set separately from one another.
  • body movements for example of lifting, pitching or rolling movements
  • the description of body movements is made in modal coordinates, only one movement component is represented for each own movement, not all other components. So if the lifting, rolling and pitching angles of the vehicle body are the modal coordinates of the body, the "pitching motion" is pure pitching in the sense that the center of gravity is at rest and that there is no rolling motion (there are lifting and rolling components) do not represent).
  • the lifting, rolling and pitching movements of the vehicle body are actually the body's own movements (and can then be influenced independently of one another by a chassis control) depends essentially on two factors. On the one hand by the vehicle itself, and on the other hand by the way in which the chassis control system (fully active or semi-active) is implemented. In general, it can be said that the swaying is an inherent movement if the chassis is arranged longitudinally symmetrically on the body and if the main axis of inertia of the vehicle body coincides with its longitudinal, transverse and vertical axes. This vehicle property probably applies to many of today's vehicles; it applies regardless of the chassis control system used in each case.
  • Ratio a * c / c * c is approximately equal to one, a v H practically effective, (almost ideal) decoupled influencing of lifting, rolling and pitching movements can be achieved.
  • the modal coordinates - in addition to the roll angle - are given by the vertical displacements (z and z)
  • V H of the body "front” and "rear" Here it is possible and also sensible to use the control to influence the movement of the body "front” and “rear” and the roll movement independently of one another.
  • signals representing the relative movements between the body and the wheel units are detected and used to generate further signals which are used to control or regulate the chassis, in particular to minimize the movements of the vehicle body.
  • means are provided which generate these further signals from the signals of the relative movements in such a way that the natural movements of the vehicle body can be set separately from one another.
  • the following steps are carried out: 1. Starting from spring deflection movement signals, collective body movements that are currently present and originate from roadway excitations are determined by means of dynamic filters. Such collective building movements can, for example
  • the collective body movements determined under 1. can then be corrected by taking the longitudinal and / or lateral acceleration into account.
  • the body movements determined only reproduce the body movements originating from roadway excitations, that is to say that the body movements determined in point 1. only reproduce the actually existing body movements for the case in which the vehicle is unaccelerated (longitudinal acceleration equals zero) straight ahead ( Lateral acceleration equals zero). Only by taking into account the longitudinal and / or transverse acceleration which may deviate from zero can the really present body movements be fully determined during all driving maneuvers.
  • Such influences can be made, for example, taking into account the driving state of the vehicle.
  • the roll movement as the body's own movement during cornering is reduced by the fact that the roll movement (point 1 and possibly point 2) determined from the deflection movements is dependent on signals which cause the Vehicle acceleration is represented, weighted (point 4.).
  • the vertical body movements at the front and rear are to be weighted as a function of signals which represent the longitudinal acceleration of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a spatial vehicle model
  • FIGS. 2 and 3 represent the essential elements of the system according to the invention.
  • the system according to the invention for controlling or regulating a chassis is to be shown on the basis of a block diagram.
  • the vehicle has four wheel units and two axles.
  • the lifting, pitching and rolling movements are inherent movements of the vehicle body.
  • Position 30 provides suspension and damping systems represent, each consisting of a spring with the spring constant Ci and a damper arranged in parallel with the damping constant di.
  • the wheels are designated with position 31 and are described in each case as a model by the bodies with the masses Mri arranged one behind the other and the spring with the spring constant Cri representing the wheel rigidity.
  • the road is marked with position 33 and the body with the mass Mk with position 32.
  • the center of gravity S of the vehicle body is at a distance a from the front axle and at a distance c from the rear axle, b denotes half the track width.
  • Position 2 shows the essential elements of the system in the exemplary embodiment.
  • a 1st filter combination of filter units 11, 12 and 13 is designated in a dashed outline.
  • Position 3 represents units for additive and / or multiplicative influencing in dashed outline, positions 16 and 17 describing additive and positions 18, 19 and 20 multiplicative links.
  • Positions 14 and 15 represent filter units.
  • Position 4 shows a second filter combination of filter units 21, 22, 23 and 24 in a dashed outline, and position 5 describes a combination of units 25 for data evaluation and switching of the damping characteristic in a dashed outline .
  • Positions 6 and 7 mark means for detecting the vehicle transverse and longitudinal vehicle acceleration and position 8 characterizes a filter unit for differentiation.
  • the data provision 41 contains setpoints and / or the filtered sensor signals of the sensors lvl, lvr, 1hl, your and / or Signals of the means 6 and 7 and / or variables which represent or influence the driving state, such as the driving speed and / or the ambient temperature, are supplied.
  • one sensor lvl, lvr, 1hl or your detects the relative movements between the wheel and the vehicle body, such as the relative spring deflection and / or the spring speed and / or related variables such as pressure differences in the damping systems .
  • These signals can be obtained by direct measurements of the spring deflection and / or by measuring the spring deflection speed and / or related variables such as pressure differences in the damping systems.
  • the signals Xarvl, Xarvr, Xarhl and Xarhr are present on the output side of the sensors lij.
  • the entire 1st filter combination 2 can be characterized by its transmission behavior.
  • the transmission behavior is to be represented in matrix notation as follows:
  • Ch- the stiffness of the springs on the rear axle are.
  • vehicle-specific parameters listed above such as center of gravity distances and moments of inertia, must of course be known. There are many methods available in the prior art for obtaining this data. These vehicle-specific parameters are also dependent on the load condition of the vehicle. This can lead to changes in one or more parameters, especially when loading on one side. There are several ways to deal with this problem:
  • the system according to the invention is applied to the empty vehicle or to the vehicle with a typical load distribution.
  • deviations of the parameters actually present from the applied parameter set can, if necessary, lead to slight changes in the effect of the system according to the invention, but without abandoning the ideas essential to the invention.
  • the links among one another are obtained mathematically formally by matrix multiplication of the four-component vector (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) with the matrix (1) which characterizes the transmission behavior.
  • the individual filter units 11, 12 and 13 can, for example, be designed as addition units according to the vector matrix multiplication rule as follows.
  • the resulting linkage results correspond to collective body movements such as the lifting, rolling and pitching speeds (eg ' , alphab ' and betab) of the vehicle body as a result of excitations from uneven floors.
  • the rotations of the vehicle body about its roll or pitch axis and, for example, the stroke of the body are designated with alphab or betab, alphab ' , betab ' and zb are the respective first time derivatives of the quantities alphab, betab and zb.
  • the first filter combination 2 is a filter with dynamic transmission behavior. Only by taking the dynamic behavior of the wheel and the body into account is it possible to reconstruct the body movements from the deflection movements.
  • aq and al are the lateral and longitudinal acceleration of the vehicle, which are detected in the means 6 and 7.
  • Ew and En are transfer functions, where s represents the Laplace variable.
  • the sizes Ew and En can be determined on the basis of tire models.
  • the sizes Ew and En have the shape
  • Mk represents the mass of the vehicle body and h the center of gravity of the vehicle.
  • the stroke, pitch and roll speeds (z ' , beta and alpha) supplemented in this way which reflect the real collective body movements even in the case of steering, braking and accelerating maneuvers, are achieved by the ultimate multiplier ⁇ links 18, 19 and 20 weighted. This is done by multiplications with the sizes gh, gw and gn and can be done separately. In addition, the weighting of the body movements can also be additive.
  • units 14 and 15 can be designed as simple ultimate links according to equation (3).
  • the signals which represent the lateral acceleration aq and the longitudinal acceleration a1 of the vehicle, are recorded in the means 6 and 7. This can be done, for example, by means of suitable acceleration sensors.
  • the units (3) for influencing can be avoided.
  • the collective body movements which are caused by uneven ground, are used to calm the body movements.
  • the weighted collective assembly speeds are now subjected to further processing in the second filter combination 4.
  • the entire 2nd filter combination 4 can be characterized by its transmission behavior in matrix notation as follows.
  • the links among each other are obtained mathematically formally by matrix multiplication of the three-component vector (gh * z ', gw * alpha ' , gn * beta) with the matrix characterizing the transmission behavior (5).
  • the individual filter units 21, 22, 23 and 24 can, for example, be designed as addition or subtraction units according to the vector matrix multiplication rule as follows.
  • Filter unit 21 gh * z + gw * alpha * b - gn * beta * a
  • Filter unit 22 gh * z - gw * alpha * b - gn * beta * a
  • the weighted corner speeds are the weighted body speeds at the points on the vehicle body where the adjustable steamers engage the body.
  • the weighted corner speeds obtained in this way are fed to the combination of units 5 for data evaluation and conversion of the damping characteristic, where their amounts are analyzed according to their size and adjustments of the respective adjustable damping system are made depending on the size of the amount of the weighted corner speeds.
  • FIG. 3 The functioning of the units 25 for data evaluation and switching of the damping characteristic is shown in FIG. 3.
  • Setpoint values Sij and / or the filtered sensor signals of the sensors Iij and / or the output signals of the means 6 and 7 and / or variables which represent or influence the driving state, such as the driving speed and / or the ambient temperature, are read in by the data provision 41.
  • the respective weighted corner speed Xagij ' is compared in the value comparison 42 with a target value Sij.
  • This setpoint value can assume a constant value for the respective damping system and / or be dependent on variables that represent or influence the driving state, such as the lateral acceleration aq, the longitudinal acceleration a1, the driving speed and / or the ambient temperature.
  • the signal N is present on the output side of the value comparison 42. In this case, the damping characteristic is not switched over.
  • the signal Y is present on the output side of the value comparison 42.
  • the sign of the product Xagij ' * Xarij ' of the weighted corner velocities Xagij ' with the associated compression rate Xarij is analyzed in the value comparison 43.
  • the compression speed Xarij is obtained at the output of the filter unit 8, by means of its differentiating characteristic the compression paths Xarij of the sensors Iij are differentiated.
  • the signal Y at the output of the value comparison 43 is fed to the means for switching over the damping characteristic 44, where a switch is made to a harder damping characteristic of the respective damping system.
  • the signal N at the output of the value comparison 43 is fed to the means for switching over the damping characteristic 45, where a switch to a softer damping characteristic of the respective damping system is carried out.
  • a further development of the arrangement of the units 25 for data evaluation and switching of the damping characteristic described above as an exemplary embodiment can consist in comparing the amounts of the weighted corner speeds Xagij ' with several associated setpoints Slij, S2ij, S3ij ... This can advantageously be done in several value comparisons 42/1, 42/2, 42/3 ... Depending on the more detailed amount of
  • a particularly simple embodiment of the system according to the invention is the two-stage design of the damping systems, with a hard and a soft chassis characteristic. In this case, the stages "hard” or “soft” are set in the means for switching the damping characteristics 44 or 45.
  • the amounts of the weighted corner speeds are analyzed according to their size and adjustments of the respective adjustable damping system are made depending on the size of the amount of the weighted corner speeds.
  • EP-OS 0321078 is known when one considers the following:
  • the collective body movements such as pitching, rolling and lifting movements are determined. Since it is necessary to control at least two suspension and / or damping systems in order to influence these collective body movements, at least two of the corresponding control signals also change in the system according to the invention.
  • the system according to the invention is of course not only suitable for the control of damping and / or suspension elements which can be adjusted in two or more stages, but can also be used for the control of continuously adjustable damping and / or suspension systems.
  • the vertical displacement of the center of gravity of the body (“stroke"), the rotation of the body about its longitudinal axis (roll angle) and the rotation of the body about its transverse axis (pitch angle) were selected as coordinates to describe the body movements.
  • the body movements can also be described, for example, by the vertical displacements of three body “corner points”, or by the roll angle and the vertical displacement of the body "front” and “rear” (ie the Body shifts "over” the front and rear axles, each in the axis width).
  • the lifting, rolling and pitching movements also form those collective body movements which should be influenced independently of one another by the control.
  • this is only possible (and sensible) if the coordinates of the lift, roll and pitch angles are so-called modal coordinates, or (which is the same and is also explained below) if the lift, roll and and pitching movements of the body are their own movements.
  • the independent influencing of the lifting, rolling and pitching movements is essentially aimed at that of the own movements.
  • modal coordinates and own movements can generally be given as follows: If the movement is described in modal coordinates, only one single movement component is represented for each own movement, ie all other components Not. If the stroke, roll and pitch angles are the modal coordinates of the body, then with the "pitching motion" there is a pure pitch in the sense that the center of gravity is at rest and that there is no roll movement (stroke and roll). Component are not represented).
  • the lifting, rolling and pitching movements are actually self-motions of the body (and can then be influenced independently of one another with a chassis control) essentially depends on two factors, on the one hand on the vehicle itself and on the other hand on the way , in which the chassis control system (fully active or semi-active) is executed.
  • the swaying is a self-movement if the chassis is arranged longitudinally symmetrically on the body and if the main axis of inertia of the vehicle body coincides with its longitudinal, transverse and vertical axes. So this is a vehicle characteristic, and this is probably true for many of today's vehicles; it continues to apply regardless of the chassis control system used.
  • Ratio a * c / c * c_ is approximately equal to one, a v H practically effective, (almost ideal) decoupled influencing of lifting, rolling and pitching movements can be achieved.
  • the weighting factors gvo, ghi and gw can advantageously be selected depending on variables that represent and / or influence the driving state, such as the driving speed, braking, steering and / or acceleration maneuvers of the vehicle and / or the ambient temperature.
  • steps 2 to 4 can also be summarized as described below:
  • the vertical movements of the body at the points of application of the suspension systems on the vehicle body are determined and counteracted in a known manner by activating the suspension systems.
  • a targeted influencing of the own movements can be made possible in the sense of minimization.

Abstract

Es wird ein Sytem zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahrwerkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens vorgestellt. Zur Minimierung der Bewegungen des Fahrzeugaufbaus werden Sensorsignale der Einfederwege (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) und/oder Einfedergeschwindigkeiten untereinander wiederholt verknüpft und beeinflußt. Diese Beeinflussungen geschehen durch Größen, die den Fahrzustand repräsentieren wie beispielsweise die Quer- und Längsbeschleunigungen (aq, al) und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Hierdurch werden kollektive Aufbaubewegungen, insbesondere die Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus (beispielsweise Hub-, Nick- und/oder Wankbewegungen (Zb, alphab, betab) oder Vertikalverschiebungen (Xagvl, Xagvr, Xaghl, Xaghr) des Fahrzeugaufbaus an der vorderen und hinteren Achse des Fahrzeugaufbaus) rekonstruiert. Ausgehend von diesen Eigenbewegungen werden die vertikalen Bewegungen des Aufbaus an den Angriffspunkten der Aufhängungssysteme am Fahrzeugaufbau ermittelt und ihnen in bekannter Weise durch Ansteuerungen der Aufhängungssystem entgegengewirkt. Durch Wichtungen der Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus kann eine gezielte Beeinflussung der Eigenbewegungen im Sinne einer Minimierung ermöglicht werden.

Description

System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines steuerbaren oder regelbaren Fahrwerkes
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem System nach Gattung des Hauptan¬ spruches.
Zur Verbesserung des Fahrkomforts von Personen- und/oder Nutzkraft¬ wagen ist die Ausgestaltung des Fahrwerkes von wesentlicher Bedeu¬ tung. Hierzu sind leistungsfähige Federungs- und/oder Dämpfungs¬ systeme als Bestandteile eines Fahrwerkes 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 Fahr¬ betriebes bei diesen Systemen nicht möglich.
Bei aktiven Fahrwerken hingegen kann die Charakteristik der Fede¬ rungs- und/oder Dämpfungssysteme während des F hrbetriebes je nach Fahrzustand im Sinne einer Steuerung oder Regelung beeinflußt werden. Zur Steuerung oder Regelung eines solchen aktiven Fahrwerkes ist zunächst einmal das System - Fahrzeuginsassen/Ladung - Fahr¬ zeug - Fahrbahn- zu betrachten. Als Beeinträchtigungen des Fahrkom¬ forts werden von den Fahrzeuginsassen bzw. einer stoßempfindlichen Ladung die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus empfunden. Diese Bewe¬ gungen des Aufbaus haben im wesentlichen als Ursachen zum einen Anregungen durch Fahrbahnunebenheiten und zum anderen Veränderungen des Fahrzustandes 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 ent¬ gegenzuwirken können zwei Strategien verfolgt werden.
Zum einen können die Ursachen der Aufbaubewegungen detektiert werden. Das heißt, daß die Fahrbahnunebenheiten erkannt werden, bevor das Fahrzeug diese erreicht. Dies ist beispielsweise in der DE-PS 1158 385 beschrieben. Heiterhin können als weitere Ursachen Veränderungen des Fahrzustandes wie Lenken, Bremsen und Beschleu¬ nigen 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 er¬ kennen. In diesem Falle kann also eine wirksame Minimierung der Auf¬ baubewegungen sozusagen gleichzeitig mit deren Eintreten betätigt werden.
Zum anderen können die Aufbaubewegungen sensiert werden und diesen durch ein aktives Fahrwerk entgegengewirkt werden.
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 0321 078 wird ein System zur Fahrwerkregelung beschrie¬ ben, bei dem die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus ohne Beschleuni¬ gungssensoren bestimmt werden. Zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau sind jeweils die Federungs- und/oder DämpfungsSysteme ange¬ bracht. Es werden nun durch Integration der Signale der Relativ¬ bewegungen zwischen dem Aufbau und den Radeinheiten, beispielsweise des Einfederweges, und unter Vernachlässigung der Dämpferkraft die lokalen Aufbaugeschwindigkeiten an den Angriffspunkten der Fede¬ rungs- und/oder DämpfungsSysteme am Aufbau bestimmt. Diese lokalen Aufbaubewegungen werden dann zur Steuerung und/oder Regelung des je¬ weiligen lokalen Federungs- und/oder DämpfungsSystems im Sinne einer Minimierung dieser lokalen Aufbaugeschwindigkeit herangezogen.
Das in der EP-OS 0321 078 beschriebene System hat im wesentlichen drei Nachteile.
1. Die Bestimmung der lokalen Aufbaugeschwindigkeiten und deren lokale Minimierung hat zur Folge, daß kollektive Aufbaubewegungen wie Nick-, Wank- und Hubbewegungen weitgehend unberücksichtigt bleiben. Eine gezielte Beeinflussung dieser kollektiven Aufbau¬ bewegungen im Sinne ihrer Verringerung sind deswegen nicht möglich.
2. Die Berücksichtigung von Lenk-, Brems- und/oder Beschleunigungs- manövern des Fahrzeugs, die beispielsweise unmittelbar Wank- und Nickbewegungen des Aufbaus zur Folge haben, ist somit ebenfalls nicht möglich. 3. Sowohl die Integration der Signale der Relativbewegungen zwischen dem Aufbau und den Radeinheiten als auch die Vernachlässigung der Dämpferkraft haben sich zur Bestimmung der lokalen Aufbauge¬ schwindigkeit 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 aktives Federungssystem beschrieben, bei dem ausgehend von den Abständen zwischen dem Fahrzeugaufbau 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 Fahrzeug¬ aufbau angeordneten Abstützaggregate angesteuert werden, um die zuvor errechnete mittlere Höhenlage bzw. den errechneten Nick- sowie Wankwinkel in vorgebbarer Weise gewünschten Werten anzupassen. Eine gezielte und separate Beeinflussung der tatsächlich momentan vor¬ liegenden Aufbaubewegungen ist aber mit diesem System nicht zu er¬ reichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und preis¬ wertes System zur Fahrwerkregelung zu entwickeln, mit dem eine ge¬ zielte und separate Beeinflussung der tatsächlich momentan vor¬ liegenden Aufbaubewegungen möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteile der Erfindung
Gegenüber dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß die Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus getrennt von¬ einander einstellbar sind. Zur Erläuterung des Begriffs der Eigenbe¬ wegungen ist zunächst folgendes zu bemerken. Erfolgt die Beschreibung von Aufbaubewegungen, beispielsweise von Hub-, Nick- oder Wankbewegungen, in Modalkoordinaten, so ist bei jeder Eigenbewegung nur jeweils eine einzige Bewegungskomponente vertreten, alle anderen Komponenten also nicht. Sind also der Hub-, Wank- und Nickwinkel des Fahrzeugaufbaus die Modalkoordinaten der Karosserie, so liegt bei der "Nickeigenbewegung" reines Nicken in dem Sinn vor, daß der Schwerpunkt in Ruhe ist und auch keine Wankbewegung erfolgt (Hub- und Wank-Komponente sind nicht vertre¬ ten). Ist dagegen nur der Wankwinkel eine Modalkoordinate, so sind zwei der Eigenbewegungen gekoppelte Hub-Nickbewegungen: Die Verti¬ kalbewegung des Schwerpunkts ist verknüpft mit einer Nickbewe¬ gung - und umgekehrt; bei der einen dieser Eigenbewegungen dominiert dabei die Hub-Komponente ("viel" Hub, "wenig" Nicken), bei der anderen überwiegt die Nickkomponente.
Ob beispielsweise die Hub-, Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeug¬ aufbaus tatsächlich Eigenbewegungen der Karosserie sind (und sich dann mit einer Fahrwerkregelung unabhängig voneinander beeinflussen lassen), hängt im wesentlichen von zwei Faktoren ab. Zum einen vom Fahrzeug selbst, zum anderen von der Art und Weise, in der das Fahr- werkregelsystem (vollaktiv oder semiaktiv) ausgeführt ist. Allgemein läßt sich sagen, daß das Wanken eine Eigenbewegung ist, wenn das Fahrwerk l ngssymmetrisch an der Karosserie angeordnet ist, und wenn die Hauptträgheitsachse des Fahrzeugaufbaus mit seiner Längs-, Quer- und Hochachse übereinstimmen. Diese Fahrzeugeigen¬ schaft trifft wohl für viele der heutigen Fahrzeuge zu; sie gilt un¬ abhängig vom jeweils verwendeten Fahrwerkregelsystem.
Bei Fahrzeugen mit einem semiaktiven Fahrwerkregelsystem, das durch ein Fahrwerk mit konventionellen Federn sowie regelbaren Dämpfern realisiert ist, sind die Hub- und die Nickbewegung nicht immer auch Eigenbewegungen. Dies ist nämlich nur dann der Fall, wenn ein be¬ stimmter Zusammenhang zwischen den Federsteifigkeiten c , c der Tragfedern an Vorder- und Hinterachse und den Achsabständen a und c zum Karosserieschwerpunkt besteht (a*c V = c*cXI). Wenn also das
Verhältnis a*c /c*c„ ungefähr gleich eins ist, ist also eine v H praktisch wirksame, (fast ideal) entkoppelte Beeinflussung von Hub-, Wank- und Nickbewegungen erreichbar.
Wichtig für die Anwendungen ist ein zweiter Fall, bei dem ein spezieller Zusammenhang zwischen dem dem Massenträgheitsmoment I der Karosserie bezüglich ihrer Querachse, ihrer Masse m und den Achsabständen a und c besteht (!--= m *__*c); diese Beziehung trifft, zumindest näherungsweise, auf manche der heutigen Fahrzeug¬ typen zu. In diesem Fall sind die Modalkoordinaten - neben dem Wank¬ winkel - gegeben durch die VertikalVerschiebungen (z und z )
V H der Karosserie "vorne" und "hinten". Hier ist es also möglich und auch sinnvoll, mit Hilfe der Regelung die Bewegung des Aufbaus "vorne" und "hinten" sowie die Wankbewegung unabhängig voneinander zu beeinflussen.
Bei dem erfindungsgemäßen System werden Signale, die die Relativbe¬ wegungen zwischen dem Aufbau und den Radeinheiten repräsentieren, erfaßt und zur Erzeugung von weiteren Signalen herangezogen, die zur Steuerung oder Regelung des Fahrwerkes, insbesondere zur Minimierung der Bewegungen des Fahrzeugaufbaus, verwendet werden. Zur Erzeugung dieser weiteren Signale sind Mittel vorgesehen, die aus den Signalen der Relativbewegungen diese weiteren Signale derart erzeugen, daß die Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus getrennt voneinander ein¬ stellbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems werden folgende Schritte durchgeführt: 1. Ausgehend von Einfederbewegungssignalen werden mittels dyna¬ mischer Filter momentan vorliegende kollektive Aufbaubewegungen, die von Fahrbahnanregungen ausgehen, ermittelt. Solche kollektive Aufbaubewegungen können beispielsweise
- Hub-, Nick- und Wankbewegungen oder
- Wankbewegungen und Vertikalverschiebung des Aufbaus an Punkten im vorderen und hinteren Aufbaubereich oder
- Vertikalbewegungen des Aufbaus an drei beliebigen nicht auf einer Gerade liegenden Punkten sein.
2. Optional können dann Korrekturen der unter 1. ermittelten kollektiven Aufbaubewegungen durch entsprechende Berücksichtigung der Längs- und/oder Querbeschleunigung erfolgen. Die unter Punkt
1. ermittelten Aufbaubewegungen geben lediglich die von Fahrbahn¬ anregungen ausgehenden Aufbaubewegungen wieder, das heißt, daß die im Punkt 1. ermittelten Aufbaubewegungen die wirklich vor¬ liegenden Aufbaubewegungen nur für den Fall wiedergeben, in dem das Fahrzeug unbeschleunigt (Längsbeschleunigung gleich Null) geradeaus (Querbeschleunigung gleich Null) fährt. Erst durch die Berücksichtigung der ggf. von Null abweichenden Längs- und/oder Querbeschleunigung können die wirklich vorliegenden Aufbaubewe¬ gungen vollständig während aller Fahrmanöver ermittelt werden.
3. Ermittelung der Eigenbewegungen des Aufbaus aus den Aufbaubewe¬ gungen. Hierzu müssen die Modalkoordinaten des Fahrzeugs, die abhängig von der Massenverteilung und den AufhängungsSystemen sind, bestimmt werden (Applikation an das Fahrzeug). Zweck¬ mäßigerweise können als die im Punkt 1. ermittelten und im Punkt
2. vervollständigten Aufbaubewegungen schon direkt die Eigenbe¬ wegungen des Aufbaus gewählt werden. In diesem Falle entfällt der Punkt 3. 4. Die Eigenbewegungen des Aufbaus können nun getrennt voneinander gewichtet werden.
5. Von den gewichteten Eigenbewegungen gelangt man durch eine Trans¬ formation zu vertikalen Aufbaubewegungen an den Punkten des Auf¬ baus, an denen die Auf ängungsSysteme am Aufbau angreifen. Diesen vertikalen Aufbaubewegungen kann dann in bekannter Weise durch entsprechende Ansteurungen der AufhängungsSysteme entgegengewirkt werden. Durch die unter Punkt 4. getätigten Wichtungen können auf diese Weise die Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus getrennt von¬ einander eingestellt (beispielsweise bed mpft) werden.
Auf diese Weise sind gezielte Beeinflussungen der Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus möglich. Solche Beeinflussungen können bei¬ spielsweise unter Berücksichtigung vom Fahrzustand des Fahrzeugs getätigt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems wird die Wankbewegung als Eigenbewegung des Aufbaus während Kurven¬ fahrten dadurch vermindert, daß die vorliegende aus den Einfederbe¬ wegungen ermittelte Wankbewegung (Punkt 1. und ggf. Punkt 2.) ab¬ hängig von Signalen, die die Fahrzeugguerbeschleunigung repräsen¬ tiert, gewichtet wird (Punkt 4.). Ebenso sind zur Verminderungen der Nickbewegungen oder, je nach Eigenbewegung, die vertikalen Aufbaube¬ wegungen vorne und hinten abhängig von Signalen, die die Längsbe¬ schleunigung des Fahrzeugs repräsentieren, zu gewichten. Hierdurch können die verstärkt vorliegenden Aufbaubewegungen während Brems- und/oder Beschleunigungsmanövern vermindert werden.
Hierbei wird, im Gegensatz zum Stand der Technik wie er in der EP-OS 0321078 beschrieben wird, die Dämpferkraft bei der Bestimmung der kollektiven Aufbaubewegungen nicht vernachlässigt. Wäre die Dämpferkraft gegenüber der Federkraft vernachlässigbar, so wäre auch die Wirkung einer Dämpferregelung zur Minimierung der Fahrzeugauf¬ baubewegungen vernachlässigbar. Vielmehr ergibt sich bei der Betrachtung eines Zwei-Körper-Modell bei harmonischer Erregung mit einer Frequenz von 2 Hz für typische Parameterwerte ein Amplituden¬ verhältnis von ca.1,2 zwischen Feder- und Dämpferkraft.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran¬ sprüchen gekennzeichnet.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge¬ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt ein räumliches Fahrzeugmodell, während die Figuren 2 und 3 die wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Systems dar¬ stellen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In diesem Ausführungsbeispiel soll anhand eines Blockschaltbildes das erfindungsgemäße System zur Steuerung oder Regelung eines Fahr¬ werkes aufgezeigt werden. Das Fahrzeug besitzt in diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel vier Radeinheiten und zwei Achsen. Weiterhin soll in diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen werden, daß die Hub-, Nick- und Wankbewegungen Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus sind.
Fig. 1 zeigt ein einfaches, räumliches Modell eines längssymme¬ trischen, 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 einem parallel angeordneten Dämpfer mit der Dämpfungskonstanten di bestehen. Die Räder sind mit Position 31 bezeichnet und werden modellhaft jeweils durch die hintereinander eingeordneten 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 lvl, lvr, 1hl, und Ihr 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 eine Kombination von Einheiten 25 zur Datenbewertung und Umschaltung der Dämpfungscharakteristik. Die Positionen 6 und 7 markieren Mittel zur Erfassung der Fahrzeug¬ quer- und Fahrzeuglängsbeschleunigung und die Position 8 kennzeich¬ net ein Filtereinheit zur Differenzierung.
Fig. 3 zeigt die Funktionsweise der Einheiten 25 zur Datenbewertung und Umschaltung der Dämpfungscharakteristik, wobei mit Postion 41 eine Datenbereitstellung, mit 42 und 43 Wertevergleiche und mit 44 und 45 Mittel zur Umschaltung der Dämpfungscharakteristik bezeichnet sind. Der Datenbereitstellung 41 werden Sollwerte und/oder die ge¬ filterten Sensorsignale der Sensoren lvl, lvr, 1hl, Ihr und/oder Signale der Mittel 6 und 7 und/oder Größen, die den Fahrzustand repräsentieren oder beeinflussen wie beispielsweise die Fahrge¬ schwindigkeit und/oder die Umgebungstemperatur, zugeführt.
Im folgenden wird die Funktionsweise des in diesem Ausführungsbei- spiel beschriebenen Systems zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines aktiven Fahrwerkes anhand der Fig.l, 2 und 3 er¬ läutert.
Je Radeinheit bzw. Federungs- und/oder Dämpfungssystem detektiert je ein Sensor lvl, lvr, 1hl oder Ihr 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 Ausgangssinale Signale an, die die relativen Einfederwege Xarij repräsentieren, wobei der Index 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 markiert 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 liegen ausgangsseitig an den Sensoren lij die Signale Xarvl, Xarvr, Xarhl und Xarhr an.
Diese Signale werden der 1. Kombination von Filtereinheiten 2 zuge¬ führt, wo diese miteinander verknüpft werden. Diese Verknüpfung geschieht 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 repräsentierenden Differenzengleichung in Rechnereinheiten, oder elektronisch analog, z.B. durch Nachbildung einer die Ubertragungs- eigenschaften repräsentierenden Differentialgleichung mit elek¬ tronischen Bauelementen realisiert werden.
Die gesamte 1. Filterkombination 2 läßt sich durch ihr Übertragungs¬ verhalten charakterisieren. Das Übertragungsverhalten ist in Matrix¬ schreibweise wie folgt darzustellen:
Figure imgf000014_0001
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 bezüglich der Wankachse,
In- das Massenträgheitsmoment bezüglich der Nickachse, 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 Schwerpunktsabstände und Massenträgheitsmomente, müssen natürlich bekannt sein. Zur Erlangung dieser Daten gibt es im Stand der Technik vielerlei Methoden. Diese fahrzeugspezifischen Parameter sind weiterhin von dem Beladungszustand des Fahrzeugs abhängig. So kann es insbesondere bei einseitiger Beladung zu Änderungen einzelner oder mehrerer 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. Dabei können Abweichungen der tatsächlich vorliegenden Para¬ meter von dem applizierten Parametersatz gegebenfalls zu geringfügigen Veränderungen der Wirkung des erfindungsgemäßen Systems führen, ohne daß aber die erfindungswesentlichen Gedan¬ ken verlassen 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 linear kombiniert.
Figure imgf000015_0001
Die Verknüpfungen untereinander ergeben sich mathematisch formal durch Matrixmultiplikation des vierkomponentigen Vektors (Xarvl,Xarvr,Xarhl,Xarhr) mit der das Übertragungsverhalten charak¬ terisierenden Matrix (1). Die einzelnen Filtereinheiten 11, 12 und 13 können beispielsweise gemäß der Vektor-Matrixmultiplikations¬ vorschrift als Additionseinheiten wie folgt ausgelegt sein. Filtereinheit (FE) 11: Xarvl*Sv + Xarvr*Sv + Xarhl*Sh + Xarhr*Sh
FE 12: Xarvl*Sv/r - Xarvr*Sv/r + Xarhl*Sh/r - Xarhr*Sh/r
FE 13: -Xarvl*Sv/p - Xarvr*Sv/p + Xarhl*Sh/q + Xarhr*Sh/q
Die hieraus hervorgehenden Verknüpfungsergebnisse entsprechen kollektiven Aufbaubewegungen wie der Hub-, Wank- und Nickgeschwin¬ digkeiten (zb', alphab' und betab ) des Fahrzeugaufbaus infolge An¬ regungen durch Bodenunebenheiten. Hierbei sind mit alphab bzw. betab die Verdrehungen des Fahrzeugaufbaus um seine Wank- bzw. Nickachse und mit zb der Hub des Aufbaus bezeichnet, alphab', betab' und zb sind die jeweiligen 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 Ver¬ haltens des Rades und des Aufbaus ist eine Rekonstruktion der Auf¬ baubewegungen aus den Einfederbewegungen möglich.
Die Verknüpfungsergebnisse (alphab' und betab') am Ausgang der l.Filterkombination 2 geben die wirklich vorliegenden Wank- und Nickgeschwindigkeiten (alpha' und beta ) nur für den Fall wieder, in dem das Fahrzeug unbeschleunigt geradeausfährt, 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 alphab 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 derart 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 ermittelt werden. In einer einfachen Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen 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 wirklichen kollektiven Aufbaubewegungen auch im Falle von Lenk- , Brems- und Beschleuni¬ gungsmanövern wiedergeben, werden durch die ultiplikativen Ver¬ knüpfungen 18, 19 und 20 gewichtet. Dies geschieht durch Multipli¬ kationen mit den Größen gh, gw und gn und kann getrennt voneinander erfolgen. Darüber hinaus kann die Wichtung der Aufbaubewegungen auch additiv erfolgen.
Es ist vorteilhaft, die Werte gh, gw und gn abhängig von Größen zu wählen, die den Fahrzustand repräsentieren und/oder beeinflussen wie die Fahrgeschwindigkeit, Brems- Lenk- und/oder Beschleunigungsma¬ növer des Fahrzeugs und/oder die Umgebungstemperatur. Während die Signale der Quer- und/oder Längsbeschleunigung aq und/oder al am Eingang der Filtereinheiten 14 und 15 anstehen, liegen die Signale alphaq und betal ausgangsseitig an den Filtereinheiten 14 und 15 an, deren Übertragungsverhalten gemäß den Gleichungen (2) mit
Ew(s)/(Iw*s) für die Filtereinheit 14 und
En(s)/(In*s) für die Filtereinheit 15 beschrieben werden kann.
Gemäß den obigen Ausführungen zur Gleichung (3) können in einer ein¬ fachen Version des erfindungsgemäßen Systems die Einheiten 14 und 15 als einfache ultiplikative Verknüpfungen gemäß der Gleichung (3) ausgelegt sein.
Die Signale, die die Querbeschleunigung aq und die Längsbeschleu¬ nigung al des Fahrzeugs repräsentieren, werden in den Mitteln 6 und 7 erfaßt. Dies kann beispielsweise durch geeignete Beschleunigungs¬ sensoren geschehen.
Vorteilhaft ist es jedoch, die Signale der Querbeschleunigung aq des Fahrzeugs aus den Signalen eines Lenkwinkelsensors zu benutzen, besonders 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 er¬ mitteln, die beispielsweise auch in einem Anti-Blockier-System ver¬ wendet werden.
Zusammenfassend ist zu den Beeinflussungen in den Einheiten 3 zu sagen, daß hier zum einen die wirklich vorliegenden Nick- und Wank¬ geschwindigkeiten aus den Relativwegsignalen zwischen Aufbau und Radeinheiten 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 wirklich vorliegenden Aufbaubewegungen möglich ist, um beispiels¬ weise eine bestimmte Bewegung besonders in der anschließenden Daten¬ auswertung und Umschaltung der Dämpfungscharakteristik hervorzuheben bzw. zu dämpfen.
Bei einer einfach ausgelegten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems können die Einheiten (3) zur Beeinflussung umgangen werden. Hierbei werden dann lediglich die kollektiven Aufbaubewegungen, die durch Bodenunebenheiten verursacht werden, zur Beruhigung der Auf¬ baubewegungen herängezogen.
Die gewichteten kollektiven Aufbaugeschwindigkeiten werden nun in der 2. Filterkombination 4 einer weiteren Verarbeitung unterzogen. Die gesamte 2. Filterkombination 4 läßt sich durch ihr Übertragungs¬ verhalten in Matrixschreibweise wie folgt charakterisieren.
Figure imgf000019_0001
wobei (siehe Fig. 1)
a - der Abstand Vorderachse und Schwerpunkt S der Karosserie, c - der Abstand Hinterachse und Schwerpunkt S der Karosserie und b - die halbe Spurweite ist. In der 2. Filterkombination 4 werden also die Signale der gewich-
* teten Aufbaubewegungen wie folgt beschrieben linear kombiniert.
Figure imgf000020_0002
Figure imgf000020_0001
Die Verknüpfungen untereinander ergeben sich mathematisch formal durch Matrixmultiplikation des dreikomponentigen Vektors (gh*z',gw*alpha',gn*beta ) mit der das JJbertragungsverhalten charakterisierenden Matrix (5). Die einzelnen Filtereinheiten 21, 22, 23 und 24 können beispielsweise gemäß der Vektor-Matrixmulti¬ plikationsvorschrift als Additions- bzw. Subtraktionseinheiten wie folgt ausgelegt sein.
Filtereinheit 21: gh*z + gw*alpha *b - gn*beta *a
Filtereinheit 22: gh*z - gw*alpha *b - gn*beta *a
Filtereinheit 23: gh*z + gw*alpha *b + gn*beta *c
Filtereinheit 24: gh*z - gw*alpha *b + gn*beta *c
Als Ergebnisse dieser Linearkombination liegen die gewichteten Eck¬ geschwindigkeiten X agvl, X agvr, X aghl und X aghr am Ausgang der 2. Filterkombinationen 4 an. Hierbei sind die gewichteten Eckge¬ schwindigkeiten die gewichteten Aufbaugeschwindigkeiten an den Stellen des Fahrzeugaufbaus, wo die verstellbaren Dampfer am Aufbau angreifen. Die so erhaltenen gewichteten Eckgeschwindigkeiten werden der Kom¬ bination von Einheiten 5 zur Datenbewertung und Umstellung der Dämpfungscharakteristik zugeführt, wo deren Beträge ihrer Größe nach analysiert werden und Verstellungen des jeweiligen verstellbaren Dämpfungssystems je nach Größe des Betrages der gewichteten Eckge¬ schwindigkeiten vorgenommen werden.
Die Funktionsweise der Einheiten 25 zur Datenbewertung und Umschal¬ tung der Dämpfungscharakteristik ist in Fig. 3 aufgezeigt. Durch die Datenbereitstellung 41 werden Sollwerte Sij und/oder die gefilterten Sensorsignale der Sensoren lij und/oder die Ausgangssignale der Mittel 6 und 7 und/oder Größen, die den Fahrzustand repräsentieren oder beeinflussen wie beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Umgebungstemperatur, eingelesen. Die jeweilige gewich- tete Eckgeschwindigkeit Xagij ' wird in dem Wertevergleich 42 mit einem Sollwert Sij verglichen. Dieser Sollwert kann einen konstanten Wert für das jeweilige DämpfungsSystems einnehmen und/oder abhängig von Größen sein,' die den Fahrzustand repräsentieren oder beein¬ flussen wie beispielsweise die Querbeschleunigung aq, die Längsbe¬ schleunigung al, die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Umgebungstem¬ peratur.
Ist der Betrag der gewichteten Eckgeschwindigkeit |Xagij'| kleiner als der zugehörige Sollwert Sij, so liegt ausgangsseitig des Werte¬ vergleiches 42 das Signal N an. In diesem Falle wird keine Umschal¬ tung der Dämpfungscharakteristik getätigt.
Ist der Betrag der gewichteten Eckgeschwindigkeit |Xagij ' | größer als der zugehörige Sollwert Sij, so liegt ausgangsseitig des Werte¬ vergleiches 42 das Signal Y an. In diesem Falle wird in dem Werte¬ vergleich 43 das Vorzeichen des Produktes Xagij '*Xarij ' der gewich¬ teten Eckgeschwindigkeiten Xagij ' mit der zugehörigen Einfederge- schwindigkeit Xarij analysiert. Die Einfedergeschwindigkeit Xarij erhält man am Ausgang der Filter¬ einheit 8, durch deren differenzierende Charakteristik die Einfeder¬ wege Xarij der Sensoren lij differenziert werden.
Ist dies Produkt Xagij'*Xarij ' größer als Null, so liegt am Ausgang des Wertevergleiches 42 das Signale Y an, ist es kleiner als Null liegt das Signal N an.
Das Signal Y am Ausgang des Wertevergleiches 43 wird den Mitteln zur Umschaltung der Dämpfungscharakteristik 44 zugeführt, wo eine Um¬ schaltung auf eine härtere Dämpfungscharakteristik des jeweilgen DämpfungsSystems vorgenommen wird.
Das Signal N am Ausgang des Wertevergleiches 43 wird den Mitteln zur Umschaltung der Dämpfungscharakteristik 45 zugeführt, wo eine Um¬ schaltung auf eine weichere Dämpfungscharakteristik des jeweilgen DämpfungsSystems vorgenommen wird.
Eine Weiterbildung der oben als Ausführungsbeispiel beschriebenen Anordnung der Einheiten 25 zur Datenbewertung und Umschaltung .der Dämpfungscharakteristik kann darin bestehen, die Beträge der gewich¬ teten Eckgeschwindigkeiten Xagij ' mit mehreren zugehörigen Sollwer¬ ten Slij, S2ij, S3ij... zu vergleichen. Dies kann vorteilhaft in mehreren Wertevergleichen 42/1, 42/2, 42/3... geschehen. Abhängig von dem so erhaltenen detaillierteren Betragswert von |xagij'| können so bestimmte DämpfungsCharakteristiken des jeweiligen Dämp¬ fungssystems eingestellt werden, während bei der als Ausführungsbei- spiel beschriebene Anordnung (Fig.3) nur die nächst härtere bzw. weichere Stufe angesteuert wird. Es ist hierbei insbesondere an die Ansteuerung kontinuierlich verstellbarer Dämpfungs- und/oder Federungssysteme gedacht. Eine besonders einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Systems ist die zweistufige Auslegung der Dämpfungssysteme, wobei eine harte und eine weiche Fahrwerkcharakteristik vorliegt. In diesem Falle werden in den Mitteln zur Umschaltung der Dämpfungscharakteristik 44 bzw. 45 die Stufen "Hart" bzw. "Weich" eingestellt.
Die Funktionsweise jeder Einheit zur Datenbewertung und Umschaltung der Dämpfungscharakteristik kann wie folgt beschrieben zusammenge¬ faßt werden.
1. Die Beträge der gewichteten Eckgeschwindigkeiten werden ihrer Größe nach analysiert und Verstellungen des jeweiligen ver¬ stellbaren Dämpfungssystems werden je nach Größe des Betrages der gewichteten Eckgeschwindigkeiten vorgenommen.
2. Eine Verstellung auf eine härtere Dämpfungscharakteristik wird getätigt, wenn die Richtungen der zugehörigen gewichteten Eck¬ geschwindigkeiten und der zugehörigen relativen Einfederge¬ schwindigkeiten gleich sind.
3. Eine Verstellung auf eine weichere Dämpfungscharakteristik wird getätigt, wenn die Richtungen der zugehörigen gewichteten Eckgeschwindigkeiten und der zugehörigen relativen Einfederge¬ schwindigkeiten entgegengesetzt sind.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Verstellungen der Dämpfungs- charakteristika der DämpfungsSysteme die jeweiligen Eckgeschwindig¬ keiten des Fahrzeugaufbaus vermindernd beeinflussen. Hierdurch wird eine Minimierung der Bewegungen des Aufbaus erreicht. Durch die Wichtung der Hub-, Nick- und/oder Wankbewegungen wird eine gezielte Beeinflussung dieser Bewegungen ermöglicht. Besonders deutlich wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Systems gegenüber dem Stand der Technik, wie er aus der
EP-OS 0321078 bekannt ist, wenn man folgendes in Betracht zieht:
Die in der EP-OS 0321 078 beschriebene Bestimmung der lokalen Auf¬ baugeschwindigkeiten und deren lokale Minimierung hat zur Folge, daß bei einer Veränderung eines einzigen der Relativbewegungssignale (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr), beispielsweise bei Überfahren einer Fahrbahnerhöhung mit dem hinteren rechten Rad, nur dasjenige Fede¬ rungs- und/oder Dämpfungssystem im Sinne einer Verringerung des Auf¬ baus angesteuert wird, das zu dieser Radeinheit, die die Fahrbahnun¬ ebenheit überfährt, gehört. Dies ist dadurch begründet, daß bei diesem Beispiel das Signal (Xarhr), das die Relativbewegung zwischen dem hinteren rechten Rad und Aufbau repräsentiert, verändert wird, während die restlichen Relativbewegungssignale weitgehend unver¬ ändert bleiben.
Demgegenüber werden bei Verwendung des erfindungsgemäßen Systems in dem oben genannten Beispiel, das heißt ein sich veränderndes Rela- tivbewegungssignal (Xarhr), die kollektiven Aufbaubewegungen wie Nick-, Wank- und Hubbewegungen ermittelt. Da zur Beeinflussung dieser kollektiven Aufbaubewegungen die Ansteuerung von mindestens zwei Federungs- und/oder Dampfungssystemen erforderlich ist, ver¬ ändern sich bei dem erfindungsgemäßen System auch mindestens zwei der entsprechenden AnsteuerSignale.
Das erfindungsgemäße System ist natürlich nicht nur zur Ansteuerung von zwei- oder mehrstufig verstellbaren Dämpfungs- und/oder Federungselemente geeignet, sondern kann auch zur Ansteuerung von kontinuierlich verstellbaren Dämpfungs- und/oder FederungsSysteme verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel sind zur Beschreibung der Aufbaubewegungen als Koordinaten die Vertikalverschiebung des Karosserieschwerpunkts ("Hub"), die Verdrehung der Karosserie um ihre Längsachse (Wankwin¬ kel) sowie die Verdrehung der Karosserie um ihre Querachse (Nickwin¬ kel) ausgesucht worden. Dieser Wahl der Koordinaten ist selbstver¬ ständlich nicht die einzig mögliche: Man kann die Aufbaubewegungen beispielsweise ebenso beschreiben durch die Vertikalverschiebungen dreier Karosserie- "Eckpunkte", oder auch durch den Wankwinkel und die Vertikalverschiebung der Karosserie "vorne" und "hinten" (d.h. die Aufbauverschiebungen "über" der Vorder- und Hinterachse, jeweils in Achsweite).
Darüber hinaus bilden in dem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Hub-, Wank- und Nickbewegungen auch diejenigen kollektiven Auf¬ baubewegungen, die - durch die Regelung - unabhängig voneinander be¬ einflußt werden sollten. Dies ist allerdings nur dann möglich (und sinvoll), wenn es sich bei den Koordinaten Hub-, Wank- und Nickwin¬ kel um sogenannte Modalkoordinaten handelt, oder (was dasselbe ist und auch im weiteren erläutert wird) wenn die Hub-, Wank- und Nick¬ bewegungen der Karosserie ihre Eigenbewegungen sind. Die unabhängige Beeinflussung der Hub-, Wank- und Nickbewegungen zielt also im Kern auf die der Eigenbewegungen.
Der Zusammenhang zwischen Modalkoordinaten und Eigenbewegungen (die ja in ihrer Anzahl übereinstimmen) kann allgemein folgendermaßen an¬ gegeben werden: Erfolgt die Beschreibung der Bewegung in Modalkoor¬ dinaten, so ist bei jeder Eigenbewegung nur jeweils eine einzige Be¬ wegungskomponente vertreten, alle anderen Komponenten also nicht. Sind also Hub-, Wank- und Nickwinkel die Modalkoordinaten der Karos¬ serie, so liegt bei der "Nickeigenbewegung" reines Nicken in dem Sinn vor, 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 Eigenbewegungen gekoppelte Hub-Nickbewegungen: Die Vertikalbewegung des Schwerpunkts ist verknüpft mit einer Nickbewegung - und umge¬ kehrt; bei der einen dieser Eigenbewegungen dominiert dabei die Hub-Komponente ("viel" Hub, "wenig" Nicken), bei der anderen über¬ wiegt die Nickkomponente.
Ob die Hub-, Wank- und Nickbewegungen tatsächlich Eigenbewegungen der Karosserie sind (und sich dann mit einer Fahrwerkregelung unab¬ hängig voneinander beeinflussen lassen), hängt im wesentlichen von zwei Faktoren ab, zum einen vom Fahrzeug selbst, zum anderen von der Art und Weise, in der das Fahrwerkregelsystem (vollaktiv oder semi¬ aktiv) ausgeführt ist. Allgemein läßt sich sagen, daß das Wanken eine Eigenbewegung ist, wenn das Fahrwerk längssymmetrisch an der Karosserie angeordnet ist, und wenn die Hauptträgheitsachse des Fahrzeugaufbaus mit seiner Längs-, Quer- und Hochachse überein¬ stimmen. Dies ist also eine Fahrzeugeigenschaft, und diese trifft wohl für viele der heutigen Fahrzeuge zu; sie gilt weiter unabhängig vom jeweils verwendeten Fahrwerkregelsystem.
Bei Fahrzeugen mit einem semiaktiven Fahrwerkregelsystem, das durch ein Fahrwerk mit konventionellen Federn sowie regelbaren Dämpfern realisiert ist, sind die Hub- und die Nickbewegung nicht immer auch Eigenbewegungen. Dies ist nämlich nur dann der Fall, wenn ein be¬ stimmter Zusammenhang zwischen den Federsteifigkeiten c , c der Tragfedern an Vorder- und Hinterachse und den Achsabständen a und c zum Karosserieschwerpunkt besteht (a*c __ c*c ). Wenn also das v H
Verhältnis a*c /c*c_ ungefähr gleich eins ist, ist also eine v H praktisch wirksame, (fast ideal) entkoppelte Beeinflussung von Hub-, Wank- und Nickbewegungen erreichbar.
Wichtig für die Anwendungen ist ein zweiter Fall, bei dem ein spe¬ zieller Zusammenhang zwischen dem dem Massenträgheitsmoment I„ der
N
Karosserie bezüglich ihrer Querachse, ihrer Masse und den Achs- abständen a und c besteht (I„= m *a*c); diese Beziehung trifft, zumindest näherungsweise, auf manche der heutigen Fahrzeugtypen zu. In diesem Fall sind die Modalkoordinaten - neben dem Wankwin¬ kel - gegeben durch die (bereits vorne erwähnten) Vertikalverschie¬ bungen (z und z ) der Karosserie "vorne" und "hinten". Hier ist V H es also möglich und auch sinnvoll, mit Hilfe der Regelung die Be¬ wegung des Aufbaus "vorne" und "hinten" sowie die Wankbewegung unab¬ hängig voneinander zu beeinflussen. Allerdings ist dazu ein Berech- nungs- und Gewichtungsverfahren notwendig, das geringfügig von dem abweicht, das in der Beschreibung der Erfindung weiter vorne angege¬ ben ist. Dieses modifizierte Verfahren soll daher noch kurz erläu¬ tert werden.
1. Ermittelung von Hub-, Wank- und Nickgeschwindigkeiten (z', alpha', beta) aus gemessenen Einfederbewegungen, Längs- und Quer¬ beschleunigungen (wie im schon beschriebenen Ausführungsbei¬ spiel).
2. Beschreibung der Aufbaugeschwindigkeiten z und z ("vorne" und "hinten") aus Hub- und Nickgeschwindigkeiten z' und beta' gemäß:
z = z - a*beta v z ' β z' + c*beta'
XI
3. Gewichtung der Eigenbewegungen z , z , alpha (Wankge-
V H schwindigkeit) unabhängig voneinander
z = gvo*z vg ~ v z = ghi*z Hg 9 H alpha ' = gw*alpha' Die Gewichtungsfaktoren gvo, ghi und gw 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. Berechnung der gewichteten Hub- und Nickgeschwindigkeiten z und beta ' aus den gewichteten modalen Geschwindigkeiten z und z__ : Hg
z ' = [c/(a+c)]*z ' + [a/(a+c)]*z ' g vg Hg beta ' = -[l/(a+c)]*z ' + [l/(a+c)]*zrτ g vg Hg
5. Berechnung der gewichteten Eckgeschwindigkeiten aus den gewichte¬ ten Hub-, Wank- und Nickgeschwindigkeiten in den 2.Filterkombina¬ tionen 4 und den nachfolgenden Einheiten wie im schon beschrie¬ benen Ausführungsbeispiel.
Es sei angemerkt, daß man die Schritte 2 bis 4 auch, wie im folgendem beschrieben, zusammenfassen kann:
Figure imgf000028_0002
Figure imgf000028_0001
mit
gll = [c/(a+c)]*gvo + [a/(a+c)]*ghi gl3 = -[(a*c)/(a+c)] * [gvo - ghi] g22 = gw g31 = -[l/(a+c)] * [gvo - ghi] g33 = [a/(a+c)]*gvo + [c/(a+c)]*ghi Das erfindungsgemäße System ist also dadurch gekennzeichnet, daß ab¬ hängig von der geometrischen Verteilung der Masse des Fahrzeugs und/oder abhängig von Parametern, die die AufhängungsSysteme charak¬ terisieren, die getrennt voneinander einstellbaren kollektiven Auf¬ baubewegungen entweder
- Hub-, Nick- und Wankbewegungen
- oder Wankbewegungen und Vertikalverschiebungen des Fahrzeugauf¬ baus an der vorderen und hinteren Achse sind.
Zusammenfassend ist also zu bemerken, daß in dieser Beschreibung ein System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen .steuerbaren oder regelbaren Fahrwerkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens vorgestellt wird. Zur Mini¬ mierung der Bewegungen 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 die Quer- und Längsbeschleunigungen und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Hierdurch werden kollektive Aufbaubewegungen, insbeson¬ dere die Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus (beispielsweise Hub-, Nick- und/oder Wankbewegungen oder Vertikalverschiebungen des Fahr¬ zeugaufbaus an der vorderen und hinteren Achse des Fahrzeugaufbaus) rekonstruiert. Ausgehend von diesem Eigenbewegungen werden die ver¬ tikalen Bewegungen des Aufbaus an den Angriffspunkten der Aufhän¬ gungssysteme am Fahrzeugaufbau ermittelt und ihnen in bekannter Weise durch Ansteuerungen der AufhängungsSysteme entgegengewirkt. Durch Wichtungen der Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus kann eine gezielte Beeinflussung der Eigenbewegungen im Sinne einer Minimie¬ rung ermöglicht werden.

Claims

Ansprüche
1. System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahr¬ werkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens mit wenigstens zwei Radeinheiten, wobei
- zur Steuerung oder Regelung des Fahrwerkes Federungs- und/oder DämpfungsSysteme, die in ihren Federungs- und/oder Dämpfungs¬ eigenschaften verstellbar sind, jeweils zwischen einer Radeinheit und dem Aufbau des Fahrzeugs angebracht sind und
- Signale (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) erfaßt werden, die die rela¬ tiven Bewegungen zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau des Fahrzeugs repräsentieren, und
- diese Signale zur Erzeugung von weiteren Signalen herangezogen werden, und
- die weiteren Signale zur Steuerung oder Regelung des Fahrwer¬ kes, insbesondere zur Minimierung der Bewegungen des Fahrzeug¬ aufbaus, herangezogen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel vorgesehen sind, mittels derer aus den Signalen (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) die weiteren Signale derart erzeugt werden, daß die Eigenbewegungen des Fahrzeugaufbaus getrennt voneinander ein¬ stellbar sind.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Darstellung von tatsächlich vorliegenden Aufbaubewegungen vorgesehen sind und Mittel, die die Eigenbewegungen des Aufbaus getrennt voneinander im Sinne einer Minimierung beeinflussen.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß abhängig von der geometrischen Verteilung der Masse des Fahrzeugs und/oder abhängig von Parametern, die die Aufhangungs- Systeme charakterisieren, als tatsächlich vorliegende Aufbaueigenbewegungen mittels dynamischer Filterung
- Hub-, Nick- und Wankbewegungen oder
- Wankbewegungen und Vertikalverschiebungen des Fahrzeugaufbaus an der vorderen und hinteren Achse oder
- Vertikalbewegungen des Aufbaus an drei beliebigen nicht auf einer Geraden liegenden Punkte ermittelt werden.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß pro Federungs- und/oder D mpfungssystem durch jeweils einen Sen¬ sor (lij) die relativen Bewegungen zwischen Rad und Aufbau des Fahrzeugs, beispielsweise der relative Einfederweg und/oder die Einfedergeschwindigkeit, und/oder damit zusammenhängende Größen detektiert werden und
- die Signale (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) der Sensoren (lij) in 1. Filtereinheiten (2) untereinander verknüpft werden und
- wenigstens zwei der Verknüpfungsergebnisse (zb', lphab',betab') der 1. Filtereinheiten (2), die kollektive Aufbaubewegungen bei bestimmten Fahrzuständen des Fahrzeugs repräsentieren, in Ein¬ heiten (3) zur Beeinflussung unter Berücksichtigung weiterer, den Fahrzustand repräsentierender und/oder beeinflussender Größen, wie Lenk-, Brems- und Beschleunigungsmanöver, additiv und/oder multiplikativ beeinflußt werden und - die beeinflußten oder, unter Umgehung der Einheiten (3), unbeein¬ flußten Verknüpfungsergebnisse in 2. Filtereinheiten (4) unter¬ einander verknüpft werden und
- die ausgangsseitig der 2. Filtereinheiten anliegenden Verknüp¬ fungsergebnisse zu einer an sich bekannten Steuerung oder Rege¬ lung des Fahrwerkes, insbesondere zur Minimierung der Bewegungen des Fahrzeugaufbaus, herangezogen werden.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Erlangung der Verknüpfungsergebnisse in den 1. Filtereinheiten (2) die Dampferkräfte berücksichtigt werden.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Dä pfungs- und/oder Federungseigenschaften der verstellbaren Dämpfungs- und/oder Federungssysteme kontinuierlich oder wenigstens zweistufig verstellbar sind, das heißt, daß die zu steuernden/regelnden Dämpfungssysteme wenigstens zwei Fede¬ rungs- und/oder Dampfungscharakteristika, beispielsweise eine harte und eine weiche, aufweisen.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in den Einheiten (3) zur Beeinflussung die additive und/oder multiplikative Beeinflussung der Verknüpfungsergebnisse (zb',alphab',betab') der 1. Filtereinheiten (2) durch additive und/oder multiplikative Verknüpfungen der Signale (zb , alphab', betab ) mit Signalen, die die Längs- und/oder Querbeschleunigung al und aq und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentie¬ ren, geschieht.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Signale, die die Längs- und/oder Querbeschleuni¬ gung al und aq des Fahrzeugs repräsentieren, durch die Mittel 6 und 7 erlangt werden, indem zur Erlangung der Signale, die die Querbe¬ schleunigung repräsentieren, Signale eines Lenkwinkelsensors, die beispielsweise auch zu einer Servolenkungssteuerung oder -regelung herangezogen werden, ermittelt werden und/oder zur Erlangung der Signale, die die Längsbeschleunigung repräsentieren, Signale von Raddrehzahlsensoren, die beispielsweise auch zu einem Anti-Blockier-System verwendet werden, herangezogen werden.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Erlangung der Signale, die die Längs- und/oder Querbeschleunigung al und aq des Fahrzeugs repräsentieren, Signale von Beschleunigungssensoren herangezogen werden.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß im Falle eines zweiachsigen und vierrädrigen Fahr¬ zeugs, bei dem als Sensorsignale die relativen Einfederwege zwischen den Rädern und dem Fahrzeugaufbau Xarvl, Xarvr, Xarhl und Xarhr gemessen werden, diese vier Sensorsignale durch eine Linear¬ kombination in 1. Filtereinheiten (2) untereinander verknüpft werden und die 1. Filtereinheiten (2) die Übertragungsfunktion in Matrixschreibweise
Figure imgf000033_0001
aufweist, mit
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 wobei
s - die Laplace- Variable, a - der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt der Karosserie, c - der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt der Karosserie, b - die halbe Spurweite,
Mk- die Masse der Karosserie,
Iw- das Massenträgheitsmoment bezüglich der Wankachse,
In- das Massenträgheitsmoment bezüglich der Nickachse, 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
ist und als Verknüpfungsergebnisse zb , alphab und betab kollek¬ tive Bewegungen des Aufbaus infolge Anregungen durch Fahrbahnuneben¬ heiten wie Hub-(zb ), Wank-(alphab ) und/oder Nickgeschwindigkeiten (betab') des Fahrzeugaufbaus bestimmt werden.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Beeinflussungen durch additive Verknüpfungen der Verknüpfungsergebnisse (zb , alphab , betab ), die ausgangsseitig der Einheiten (2) anliegen, derart geschehen, daß das die Wankge¬ schwindigkeit infolge Bodenunebenheiten repräsentierende Verknüp¬ fungsergebnis (alphab ) durch Additionen des Signals (alphaq ) und das die Nickgeschwindigkeit infolge Bodenunebenheiten repräsentie¬ rende Verknüpfungsergebnis (betab ) durch Additionen des Signals (betal ) beeinflußt wird, wobei die Signale (alphaq ) und (betab ) als Ausgangssignale an Filtereinheiten (14) und (15) anliegen, und in den Filtereinheiten (14) und (15) die EingangsSignale (aq und al), die die Längs- und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs repräsentieren, verarbeitet werden und die Filtereinheiten (14) und (15) die Übertragungseigenschaften (Ew(s)/(Iw*s) (Eingangssi'gnal aq, AusgangsSignal alphaq') und (En(s))/(In*s) (EingangsSignal al, Aus¬ gangssignal betal ) aufweisen, wobei s die Laplace-Variable ist und Ew(s) und En(s) Funktionen sind, die auf der Grundlage von Reifen¬ modellen zu ermitteln sind oder beispielsweise in einer einfachen Form durch Ew(s)=h*Mk und En(s)=-h*Mk gegeben sind. Dabei stehen In bzw. Iw für die Massenträgheitsmomente bzgl.der Nick- und der Wank¬ achse, Mk für die Masse der Karrosserie und h für die Schwerpunkts¬ höhe.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die multiplikativen Verknüpfungen in den Einheiten (3) durch Faktoren gh, gw und gn im Sinne von Wichtungen geschieht, die konstant oder abhängig von Größen sind, die den Fahrzustand reprä¬ sentieren oder beeinflussen.
13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die in den Einheiten (3) beeinflußten Verknüpfungser¬ gebnisse (alpha', beta , z') oder die, unter Umgehung der Einheiten (3), unbeeinflußten Verknüpfungsergebnisse (alphab', betab', zb') in 2. Filtereinheiten (4) durch eine Linearkombination in 2. Filterein¬ heiten (4) untereinander verknüpft werden und die 2. Filtereinheiten (4) die Übertragungsfunktion in Matrixschreibweise
Figure imgf000035_0001
aufweist, wobei
a - der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt der Karosserie, c - der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt der Karosserie und b - die halbe Spurweite ist und die Ergebnisse dieser Verknüpfungen gewichtete Eckgeschwindigkeiten x'agvl, x'agvr, X aghl und x'aghr repräsentieren, und zwar an den Stellen des Fahrzeugaufbaus, wo die verstellbaren Dämpfungssysteme am Aufbau angreifen.
14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die gewichteten Eckgeschwindigkeiten in den Einheiten (5) zur Datenbewertung und Umschaltung der Dampfungscharakteristik so bearbeitet werden, daß
1. die Beträge der gewichteten Eckgeschwindigkeiten ihrer Größe nach analysiert werden und Verstellungen des jeweiligen ver¬ stellbaren DämpfungsSystems je nach Größe des Betrages der ge¬ wichteten Eckgeschwindigkeiten vorgenommen werden und
2. eine Verstellung auf eine härtere Dämpfungscharakteristik getä¬ tigt wird, wenn die Richtungen der zugehörigen Eckgeschwindig¬ keiten und der zugehörigen relativen Einfedergeschwindigkeiten gleich sind und
3. eine Verstellung auf eine weichere Dämpfungscharakteristik ge¬ tätigt wird, wenn die Richtungen der zugehörigen Eckgeschwin¬ digkeiten und des zugehörigen relativen Einfedergeschwindig¬ keiten entgegengesetzt sind,
wobei die relativen Einfedergeschwindigkeiten durch Filtereinheiten (8) mit differenzierenden Übertragungsverhalten aus den Einfeder¬ wegen der Sensoren lij ermittelt werden.
15. System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahr¬ werkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens mit wenigstens zwei Radeinheiten, wobei - Signale (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) erfaßt werden, die die relativen Bewegungen zwischen den Radeinheiten und dem Aufbau des Fahrzeugs repräsentieren, und
- diese Signale zur Erzeugung von weiteren Signalen herangezogen werden, und
- die weiteren Signale zur Steuerung oder Regelung des Fahrwer¬ kes, insbesondere zur Minimierung der Bewegungen des Fahrzeug¬ aufbaus, herangezogen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel vorgesehen sind, so daß die weiteren Signale derart zur Steuerung oder Regelung des Fahrwerkes herangezogen werden, daß bei einer Veränderung eines einzigen der Signale (Xarvl, Xarvr, Xarhl, Xarhr) sich wenigstens zwei der weiteren Signale ändern.
16. System zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung oder Regelung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahr¬ werkes eines Personen- und/oder Nutzkraftwagens mit wenigstens zwei Radeinheiten, wobei
zur Steuerung oder Regelung des Fahrwerkes Federungs- und/oder Dämpfungssysteme, die in ihren Federungs- und/oder Dämpfungs¬ eigenschaften verstellbar sind, jeweils zwischen einer Radeinheit und dem Aufbau des Fahrzeugs angebracht sind und
Mittel vorgesehen sind, mittels derer
ausgehend von Einfederbewegungssignalen mittels dynamischer Filter momentan vorliegende kollektive Aufbaubewegungen ermittelt werden und - 3« -
- optional Korrekturen der kollektiven Aufbaubewegungen durch ent¬ sprechende Berücksichtigung der Längs- und/oder Querbeschleuni¬ gung erfolgen und
- die Eigenbewegungen des Aufbaus aus den Aufbaubewegungen er¬ mittelt werden und
- die Eigenbewegungen des Aufbaus getrennt voneinander gewichtet werden und
- von den gewichteten Eigenbewegungen mittels Transformationen die vertikalen Aufbaubewegungen an den Punkten des Aufbaus ermittelt werden, an denen die AufhangungsSysteme am Aufbau angreifen und
- den vertikalen Aufbaubewegungen in bekannter Weise durch ent¬ sprechende Ansteurungen der AufhangungsSysteme entgegengewirkt wird.
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