DE3707085A1 - Federungssystem fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Federungssystem dieser Art sind beispielsweise aus der DE-PS 11 39 036 bekannt.

Für einen hohen Fahrkomfort und eine gute Bodenhaftung der Räder sind an sich weiche Federn und große Federwege Voraussetzung. Bei einer weichen Federung, d. h. einer Federung mit kleiner Federkonstante bzw. Federrate nimmt der für die Bodenhaftung des Rades maßgebliche Raddruck im Vergleich zu einer harten Federung mit vergleichsweise großer Federrate zum Beispiel beim Durchfahren eines Schlagloches (Ausfedern) nur vergleichsweise wenig ab; im Grunde des Schlagloches liegt noch ein vergleichsweise hoher Raddruck vor. Umgekehrt wird beim Überfahren einer Bodenunebenheit die vom Rad an den Aufbau als Stoß weitergegebene Krafterhöhung entsprechend der geringen Federrate vergleichsweise klein und bei einer harten Federung entsprechend der großen Federrate vergleichsweise groß sein. Eine weiche Federung bewirkt somit eine geringere Radlastschwankung.

Der Federweichheit des Federungssystems sind i. a. jedoch u. a. Grenzen gesetzt durch den zur Verfügung stehenden Bauraum für den Ein- und den Ausfederweg sowie durch die sich bei weicher Federung einstellende größere Rollneigung des Aufbaus in Kurven, der mit Stabilisatoren entgegengewirkt werden müßte.

Im Hinblick auf die, insbesondere bei kleineren und mittleren Personenkraftwagen relativ große Beladungsdifferenz zwischen Leerlast (mit Fahrer) und zulässiger Höchstlast einerseits und den maximal zur Verfügung stehenden Ein- und Ausfederwegen andererseits werden bei herkömmlichen Federungssystemen mit Schraubenfedern o. ä. als Kompromiß i. a. Federelemente verwendet, die lediglich im mittleren Bereich des zur Verfügung stehenden Gesamtfederweges eine vergleichsweise geringe Federrate besitzen. Durch das Ein- und Ausfedern begrenzende, weich einsetzende Zug- und Druckanschläge bekommt die Federkennlinie im oberen und unteren Bereich einen jeweils steil verlaufenden progressiven Charakter. Die Zug- und Druckanschläge sind dabei im allgemeinen in Stoßdämpfern angeordnet, die den Federelementen zur Schwingungsdämpfung parallelgeschaltet sind.

Aus der DE-PS 11 39 036 ist ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, das im mittleren Bereich des zur Verfügung stehenden Gesamtfederweges - unabhängig von der statischen Fahrzeuglast - eine vergleichsweise weiche Abfederungscharakteristik besitzt, durch welche Schwingungsbewegungen in einem verhältnismäßig weiten Bereich der Abfederung praktisch ausgeschlossen sein sollen. In den sich nach oben und unten anschließenden Endbereichen besitzt das Federungssystem eine im Vergleich zum mittleren Bereich härtere Federcharakteristik.

Bei diesem bekannten Federungssystem für Kraftfahrzeuge sind den Fahrzeugrädern jeweils parallelgeschaltete Federelemente in Form von Drehstäben, Blattfedern oder Schraubenfedern zugeordnet. Die Federelemente wirken hierbei radseitig jeweils mit einem sich auf dem zugehörigen Radführungsglied (z. B. Querlenker, Längslenker) abstützenden schwenkbaren Abstützkörper (z. B. Schwenkhebel des Drehstabs, Federteller der Schraubenfeder) zusammen, der eine gegenüber dem aufbauseitigen Schwenklager dieses Radführungsgliedes im Abstand veränderliche Abstützstelle aufweist.

Der Abstützkörper des einen Federelementes ist frei schwenkbar gelagert und stützt sich auf einer im wesentlichen in Lenkerlängsrichtung verlaufenden Führungsbahn ab, die räumlich derart angeordnet ist, daß seine bei entlastetem (ausfederndem) Radführungsglied etwa am radseitigen Ende der Führungsbahn liegende Abstützstelle sich mit zunehmender Druckfederung (Einfedern) des Radführungsgliedes unter Verringerung des wirksamen Federangriff-Hebelarms selbsttätig zum aufbauseitigen Ende der Führungsbahn hinbewegt, wobei die Führungsbahn nach ihrem aufbauseitigen Ende hin kurvenförmig gegen die zugeordnete Bewegungsbahn des auf ihr abgestützten Abstützkörpers überhöht ist. Für dieses Federelement ergibt sich dadurch mit zunehmender Druckfederungsauslenkung seines Radführungsgliedes eine zunehmende "Verweichung" der Abfederungscharakteristik. Die Radlast bleibt über den Federweg annähernd konstant.

Der mit dem gleichen Radführungsglied zusammenwirkende Abstützkörper des parallelgeschalteten zweiten Federelementes stützt sich ebenfalls auf einer im wesentlichen in Lenkerlängsrichtung verlaufenden Führungsbahn ab. Diese Führungsbahn ist im Gegensatz zur erstgenannten Führungsbahn zum aufbauseitigen Ende hin nicht überhöht. Im Gegensatz zum ersten Abstützkörper ist der Abstützkörper dieses zweiten Federelementes an einer selbsttätigen Schwenkbewegung gehindert. Seine Schwenklage, und damit der Abstand seiner Abstützstelle relativ zum aufbauseitigen Schwenklager des Radführungsgliedes, ist durch eine mechanische Verstelleinrichtung insbesondere in Abhängigkeit von der statischen Fahrzeuglast verstellbar, wobei die Verstellung je nach Ausführung entweder manuell mit Hilfe einer Drehkurbel oder aber mittels eines elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Steuermotors erfolgen kann.

In einem Ausführungsbeispiel wird vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges der Steuermotor vom Fahrzeugführer zur Anpassung an die statische Fahrzeuglast so betätigt, daß die Stützkörper des zweiten Federelementes derart auf ihrer Führungsbahn positioniert sind, daß die Radführungsglieder eine vorgestimmte Schwenklage einnehmen und somit ein vorbestimmtes Fahrzeugniveau vorliegt. Im Endbereich der gekrümmten Führungsbahn des frei schwenkbaren Abstützkörpers sind dabei im Steuerkreis des Steuermotors liegende Enschalter angeordnet. Wenn das Radführungsglied während des Fahrbetriebes entsprechend weit ein- oder ausfedert, werden diese Endschalter durch den frei schwenkbaren Abstützkörper betätigt, wodurch der Steuermotor die Verstelleinrichtung des Abstützkörpers des zweiten Federelementes aus seiner ursprünglichen Grundeinstellung heraus in die eine oder in die andere Richtung verschwenkt und zwar solange, bis der zuvor betätigte Endschalter wieder freigegeben wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Funktion dieser Endschalter durch eine räumlich unmittelbar neben der Führungsbahn des frei schwenkbaren Abstützkörpers angeordnete mechanische Wippe übernommen, die vom frei schwenkbaren Abstützkörper in die eine oder die andere Richtung verschwenkt wird, wenn dieser zum radseitigen bzw. zum aufbauseitigen Ende seiner Führungsbahn gelangt. Das Verschwenken der mechanischen Wippe wird über ein Gestänge auf das Steuerventil eines hydraulischen Steuermotors übertragen, der den Abstützkörper des parallelgeschalteten Federelementes auf seiner Führungsbahn in die eine oder die andere Richtung verschiebt. Auch bei diesem bekannten Federungssystem wird vom Fahrzeugführer vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs entsprechend der statischen Fahrzeuglast durch Betätigen des hydraulischen Motors die Grundeinstellung dieses Federelementes vorgenommen.

Beim bekannten Federungssystem sind die Federelemente jedes Fahrzeugrades unabhängig von denen der übrigen Fahrzeugräder verstellbar, so daß bei einseitiger Belastung des Fahrzeugs selbsttätig eine entsprechend härtere Einstellung der der stärker belasteten Fahrzeugseite zugeordneten Federelemente erfolgt, wodurch eine z. B. durch ungleichmäßige Belastung hervorgerufene Schräglage des Fahrzeugs vermindert wird. Auch beim Durchfahren einer Kurve ergibt sich eine selbsttätige Veränderung der Härte der Federelemente, so daß sich der Fahrzeugaufbau weit weniger zur Außenseite der Kurve hin neigt, als es bei konventionellen Federungssystemen mit vergleichsweise weicher Federrate im mittleren Federungsbereich üblich ist. Durch einen im Bedarfsfall in Abhängigkeit von der Fahrzeugquerbeschleunigung oder der Auslenkung des Lenkrades durchgeführten zusätzlichen Steuereingriff in den Steuermotor wird diese Anpassung der Härte der Federelemente noch beschleunigt.

Das bekannte stoßdämpferlose Federungssystem benötigt vergleichsweise viel Bauraum, weil für jedes Rad jeweils zwei parallel wirkende Federelemente mit entsprechenden Abstützkörpern und Führungsbahnen erforderlich sind. Insbesondere bei Personenkraftwagen der mittleren Komfortklasse ist der zur Verfügung stehende Bauraum wegen der Kompaktheit des Fahrzeuges sehr knapp.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein stoßdämpferloses Federungssystem für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß eine Fahrzeugfederung geschaffen wird, die ohne Vergrößerung des für die Unterbringung der Federelemente benötigten Bauraums im Vergleich zu konventionell abgefederten Fahrzeugen einen besonders hohen Fahrkomfort mit betriebsmäßig geringer vertikaler Aufbaubeschleunigung, geringeren Radlastschwankungen bei begrenzter Relativbewegung zwischen Rad und Aufbau sowie erheblich größere aktive Federwege ermöglicht, ohne dieses zwangsläufig mit unerwünscht hohen Roll- und/oder Nickbewegungen erkaufen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindunsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird also jedem Rad des Fahrzeuges in an sich bekannter Weise jeweils nur ein Federelement zugeordnet und die dessen radseitigen und/oder aufbauseitigen Federangriff im Sinne einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung der Federübersetzung verstellende Verstelleinrichtung durch eine elektronische Regeleinrichtung geregelt und zwar derart, daß zum einen jeweils die Lage des verstellbaren Federangriffs stationär in Abhängigkeit von der jeweiligen statischen Fahrzeuglast zur Einhaltung eines wählbaren Aufbauniveaus in eine Grundstellung eingestellt wird, in welcher jeweils ein etwa indifferenter Gleichgewichtszustand herrscht, und daß zum anderen jeweils die Lage des verstellbaren Federangriffs dynamisch aus dieser stationären Grundstellung heraus derart verändert wird, daß die Einleitung von fahrbahnbedingten Störgrößen in den Aufbau minimiert und Schwingungsbewegungen des Aufbaus gedämpft werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Federungssystems in Fahrzeuglängsrichtung gesehen,

Fig. 2 eine entsprechende Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine schematische Drauf- und Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit den im Aufbauschwerpunkt wirkenden Beschleunigungen,

Fig. 4 die Draufsicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Federungssystem gemäß den Fig. 1 oder 2 und

Fig. 5 die Prinzipdarstellung der elektronischen Regeleinrichtung.

Dargestellt ist in Fig. 1 und 2 jeweils nur die Aufhängung eines der Räder des Fahrzeuges. Die übrigen Räder sind entsprechend oder in ähnlicher Weise aufgehängt.

In diesen Ausführungsbeispielen ist das Rad 1 über einen oberen Querlenker 2 und einen unteren Querlenker 3 schwenkbar am nur angedeuteten Aufbau 4 des Fahrzeugs angelenkt. Die aufbauseitigen Schwenklager mit im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schwenkachsen sind mit 6 und 7 beziffert. Zur Abfederung ist ein Federelement 5 in Form einer mechanischen Schraubenfeder vorgesehen, die sich mit ihrem einen Ende am Aufbau 4, und zwar an einer damit verbundenen nicht weiter bezifferten Konsole, und mit ihrem anderen Ende am unteren Querlenker 3 abstützt. Der aufbauseitige Federangriff ist hierbei mit 8 bzw. 8′ und der radseitige bzw. querlenkerseitige Federangriff mit 9 bzw. 9′ beziffert.

Jeweils einer dieser beiden Federangriffe - in Fig. 1 der untere, in Fig. 2 der obere - kann durch eine nicht weiter dargestellte Verstelleinrichtung im Sinne einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung der Federübersetzung verstellt werden, d. h. in dem Sinne, daß die Größe des für die Federübersetzung maßgeblichen wirksamen Hebels a des Federangriffs relativ zu dem für die Radlast maßgeblichen Hebelarm d verändert wird. Abweichend von dieser Ausführung können natürlich grundsätzlich beide Federangriffe verstellbar ausgebildet sein.

Das Federelement 5 ist als sehr weiche Schraubenfeder ausgebildet, d. h. die statische Lastabstützung erfolgt mit sehr kleiner Federkonstante bzw. Federrate. Sie ist derart bemessen und kinematisch angeordnet, daß es für jede statische Fahrzeuglast eine bestimmte Grundstellung des Federelements mit einem bestimmten wirksamen Hebelarm a gibt, in der - für diese statische Last - ein indifferenter Gleichgewichtszustand herrscht. Das Vorliegen eines indifferenten Gleichgewichtszustandes bedeutet ganz allgemein, daß zwei schwenkbar miteinander in Verbindung stehende Elemente durch eine von außen vorübergehend auf sie einwirkende Kraft in jede beliebige Lage zueinander gebracht werden könnten und dort - nach Fortnahme dieser Kraft - verharren würden.

Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, daß in diesen Ausführungsbeispielen eine Auslenkung des Rades 1 in Richtung Einfedern - bei unveränderter Lage des Federabstützpunktes 9 bzw. 9′ auf dem unteren Querlenker 3- eine Verkleinerung des wirksamen Hebelarms a bewirkt. Das Federelement 5 wird dabei gleichzeitig axial zusammengedrückt, seine Federkraft also erhöht.

Es leuchtet ein, daß das Federungssystem beim Vorliegen eines indifferenten Gleichgewichtszustandes noch keine funktionsfähige Fahrzeugfederung darstellt, weil sie während des Fahrbetriebs nicht in der Lage wäre, durch Fahrbahnunebenheiten etc. oder anderweitig bedingte Störkräfte aufzunehmen bzw. das Fahrzeug auf der Straße vertikal zu führen.

Erfindungsgemäß wird nun jedoch die Verstelleinrichtung durch eine elektronische Regeleinrichtung 12 geregelt, wie in Fig. 4 dargestellt. Durch diese elektronische Regeleinrichtung 12 wird die Lage des verstellbaren Federangriffs 9 bzw. 8′ durch die den Rädern 1 VL bis 1 HR zugeordneten Verstelleinrichtungen 11 VL bis 11 HR jeweils zum einen stationär in Abhängigkeit von der jeweiligen statischen Fahrzeuglast in eine Grundstellung mit einem bestimmten Hebelarm a verstellt, in der - für diese bestimmte statische Last - der vorerwähnte indifferente Gleichgewichtszustand herrscht.

Zum andern wird die Lage des verstellbaren Federangriffs 9, 8′ während des Fahrbetriebes dynamisch aus dieser stationären Grundstellung heraus ständig derart verändert, daß die für das niederfrequente Abstandhalten des Aufbaus von der Straße erforderlichen Kräfte in den Aufbau 4 erzeugt werden und Schwingungsbewegungen des Aufbaus 4 gedämpft werden. Ein Stoßdämpfer zur Dämpfung dieser Schwingungsbewegungen des Aufbaus ist nicht erforderlich. Um die höherfrequenten Schwingungen des Rades 1 zu dämpfen, ist in den Ausführungsbeispielen ein Schwingungstilger 10 vorgesehen, der z. B. derart bemessen sein kann, daß er etwa 10% der Radmasse, etwa 90% der Kennfrequenz des Rades und ein Dämpfungsmaß von etwa 0,2 besitzt.

Bei dem erfindungsgemäßen stoßdämpferlosen Federungssystem erfolgt die "Lastabstützung" der statischen Fahrzeuglast also mit sehr kleiner Federkonstante. Die "Führung" des Aufbaus 4 "an der Straßenoberfläche" (Steigungen, Gefälle, Bodenwellen, Bodensenken) wird durch die elektronische Regeleinrichtung 12 mit dem Einfederweg (Abstand Aufbau-Rad) oder dem Aufbauniveau (Abstand Aufbau-Fahrbahn) als Regelgröße und der Verstellung des Federangriffs (hier des Hebelarms a) als Stellgröße bewirkt, wobei für die Regelung verschiedene Betriebsparameter als Führungsgrößen mit herangezogen werden können, neben den Einfederwegen der Räder 1 VL, 1 VR, 1 HL und 1 HR z. B. die Längs- und Querbeschleunigung bL, bQ, die Lenkwinkelgeschwindigkeit und die (Luft)druckdifferenz p _Q zwischen beiden Fahrzeugseiten.

Durch den vier Fahrzeugrädern 1 VL bis 1 HR zugeordnete Meßwertaufnehmer 13 VL bis 13 HR werden die jeweiligen Einfederwege (Relativwege Rad-Aufbau) xVL bis xHR erfaßt und der elektronischen Regeleinrichtung 12 als Eingangssignal zugeführt.

Erfaßt und der elektronischen Regeleinrichtung als Eingangssignale zugeführt werden auch die Längs-, die Quer- und die Vertikalbeschleunigung bL, bQ und bH des Fahrzeuges, d. h. des Aufbauschwerpunktes. Diese Beschleunigungsmesser sind in Fig. 4 als eine Baueinheit dargestellt und mit 14 beziffert.

Die Erfassung der Rollenwinkelgeschwindigkeit , d. h. der Geschwindigkeit, mit der sich der Aufbau um die in Fahzeuglängsrichtung verlaufende Rollachse bewegt, sowie der Nickwinkelgeschwindigkeit , d. h. der Geschwindigkeit, mit der sich der Aufbau um die Querachse des Fahrzeuges bewegt, ist durch die Meßeinrichtung 18 symbolisiert. Durch einen Meßwertaufnehmer 17 erfaßt und der elektronischen Regeleinrichtung als Eingangssignal zugeführt wird auch die Lenkwinkelgeschwindigkeit . Durch 15 ist eine Meßeinheit symbolisiert, mit der die Druckdifferenz pQ zwischen den beiden Fahrzeugseiten - als Seitenwindeinfluß - ermittelt und der elektronischen Regeleinrichtung ebenfalls als Eingangssignal zugeführt wird.

Wie Fig. 5 zeigt, werden aus diesen von den Meßwertaufnehmern etc. gelieferten Eingangssignalen in einer Aufbereitungsstufe 12.1 der elektronischen Regeleinrichtung 12 nach Wichtung und/oder Addition und Subtraktion Eingangssignale A 1 bis A 8 für die eigentliche Reglerstufe 12.2 der elektronischen Regeleinrichtung 12 geliefert. Angedeutet ist ein weiteres Eingangssignal A 9, mit dem z. B. bei stehendem Fahrzeug und geöffneten Fahrzeugtüren zum Ein- und Aussteigen der Fahrzeuginsassen der Aufbau abgesenkt werden kann.

Diese Eingangsgrößen A 1 bis A 9 repräsentieren jeweils verschiedene Einfluß- bzw. Einwirkungsgrößen und werden in der Reglerstufe 12.2 in unterschiedlicher Zuordnung miteinander verknüpft, um die den Federelementen 5 VL bis 5 HR zugeordneten Verstelleinrichtungen 11 VL bis 11 HR nach Bedarf in der Weise unterschiedlich auszusteuern, daß sich wie gewünscht insbesondere ein hoher Fahrkomfort mit betriebsmäßig geringer vertikaler Aufbaubeschleunigung ergibt.

Die Eingangssignale A 1 bis A 9 für die Reglerstufe 12.2 werden in der Aufbereitungsstufe 12.1 aus den von den Meßwertaufnehmern gelieferten Eingangssignalen vorzugsweise nach folgenden Beziehungen erzeugt:

Das Eingangssignal A 1 führt den Aufbau 4, d. h. dessen Schwerpunkt an der Straße. Darin gibt C 0 ein Maß für den wählbaren Sollabstand des Aufbau(schwerpunkts) von der Fahrbahn an. Die Faktoren C 11 und C 12 bewerten (wichten) jeweils den mittleren Einfederweg der Vorder- bzw. der Hinterachse. Es kann vorteilhaft sein, die Faktoren C 11 und C 12 geschwindigkeitsabhängig zu verändern, z. B. in der Weise, daß mit zunehmender Geschwindigkeit der Faktor C 11 größer und der Faktor C 12 kleiner gemacht wird. T 1 bedeutet einen Tiefpaß (s. u.).

Das Eingangssignal A 2, welches eine Funktion der Differenz der beiden vorderen Einfederwege ist, hält den Aufbau 4 des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängsachse parallel zur Fahrbahn, wobei der Faktor C 2 die Einfederwegdifferenz wichtet.

Das Eingangssignal A 3, welches eine Funktion der Differenz zwischen dem mittleren vorderen Einfederweg und dem mittleren hinteren Einfederweg ist, bewirkt, daß der Aufbau 4 um die Querachse des Fahrzeugs parallel zur Fahrbahn gehalten wird, wobei der Faktor C 3 die Differenz zwischen den mittleren Einfederwegen der Vorder- und der Hinterachse wichtet.

Durch das Eingangssignal A 1 wird quasi ein Austarieren des Fahrzeugs bewirkt, d. h. der Fahrzeugschwerpunkt wird auf Niveau gehalten. Der Aufbau 4 könnte um den auf Niveau gehaltenen Schwerpunkt jedoch frei "taumeln". Erst durch die Eingangssignale A 2 und A 3 werden solche denkbaren Schieflagen des Fahrzeuges beseitigt.

Die Eingangssignale A 4, A 5 und A 6 sind Funktionen der Einfedergeschwindigkeit des Aufbauschwerpunkts, der Rollwinkelgeschwindigkeit und der Nickwinkelgeschwindigkeit. In entsprechender Verknüpfung stellen sie jeweils ein Maß für die Einfedergeschwindigkeit an den vier Ecken des Aufbaus 4 dar. Durch die Faktoren C 4, C 5 und C 6 werden diese Einflußgrößen wiederum gewichtet.

Durch die Einführung dieser aufbau(vertikal)geschwindigkeitsabhängigen Eingangssignale A 4 bis A 6 wird regelungstechnisch ein Dämpfungsglied eingeführt, so daß für die Aufbaudämpfung mechanische Stoßdämpfer o. ä. nicht mehr erforderlich sind.

Das Eingangssignal A 7 bewirkt eine Kompensation - oder im Bedarfsfalle sogar eine Überkompensation von Nickmomenten aus der Fahrzeuglängsbeschleunigung. Diese Einflußgröße ermöglicht es also, das übliche Bremstauchen bzw. -nicken sowie das Anfahrsteigen zu verhindern. Von Einfluß sind hierbei die Höhe h des Aufbauschwerpunkts über der Fahrbahn sowie der (Längs-)Abstand b bzw. c des Aufbauschwerpunkt von der Hinter- und der Vorderachse.

Das Eingangssignal A 8 bewirkt schließlich eine Kompensation oder sogar Überkompensation von Rollmomenten aus Querbeschleunigung bQ und Seitenwind (Druckdifferenz pQ zwischen den beiden Fahrzeugseiten), wobei wiederum die Höhe h des Aufbauschwerpunktes über der Fahrbahn sowie die Spurweite s von Einfluß sind. Auch der Einfluß Lenkwinkelgeschwindigkeit wird durch dieses Eingangssignal berücksichtigt. Die Faktoren C 81 und C 82 wichten dabei den Einfluß der Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie des Seitenwindes. Der Faktor C 8 wichtet den Einfluß des Rollmomentes als solchen.

Die Eingangssignale A 1 und A 6 sind dergestalt, daß der Aufbau 4 des Fahrzeugs nur längere Bodenwellen o. ä. der Fahrbahn nachgeführt sind, so daß durch kürzere Wellen o. ä. bedingte Vertikalbeschleunigungen vom Aufbau 4 ferngehalten werden. Diese Eigenschaft wird dadurch erreicht, daß die Signale A 1 bis A 6 der Reglerstufe 12.2 nicht direkt, sondern jeweils unter Zwischenschaltung einer Tiefpasses T 1 bis T 6 zugeführt werden. Die sogenannte Eckfrequenz der Tiefpässe liegt dabei vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 0,5 bis 3 Hz.

In den Gleichungsbeziehungen für die Eingangssignale A 1 bis A 6 ist dieser Tiefpass-Einfluß jeweils durch den nachgestellten eckigen Klammerausdruck angedeutet.

In Fig. 5 sind in der Reglerstufe 12.3 prinzipienhaft vier aus den Eingangssignalen A 1 bis A 9 zusammengestellte Reglergleichungen aV l bis AHR angegeben, nach denen die vier Verstelleinrichtungen 11 VL bis 11 HR der Federelemente 5 VL bis 5 HR ausgesteuert werden.

Die Größen AVL, AVR, AHL und AHR der vier Reglergleichungen

A V L = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 6 + A 7 + A 8 + A 9
A V R = A 1 - A 2 + A 3 + A 4 + A 5 + A 6 + A 7 + A 8 + A 9
A H L = A 1 - A 3 + A 4 + A 5 - A 6 - A 7 - C 83 A 8 + A 9
A H R = A 1 - A 3 + A 4 - A 5 - A 6 - A 7 + C 83 A 8 + A 9

stellen jeweils die Kräfte dar, welche durch Verstellung der Federangriffe 9 bzw. 8′ über die Federelemente 5 in den Aufbau 4 eingeleitet werden.

Das Fehlen der Größe A 2 in der 3. und 4. Gleichungszeile bedeutet, daß sich der Aufbau parallel zur Aufstandslinie der Vorderräder stellt. An der Hinterachse tritt stationär keine Radlastdifferenz daraus auf (beseitigt statische Überbestimmtheit der vier Aufstandspunkte der Fahrbahn"ebene".) Volle Radlast an der Hinterachse für Antriebs- und Bremskräfte.

Durch den Faktor C 83 wird in Verbindung mit dem Faktor C 8 die Aufteilung der Rollmomentenabstützung auf die Vorderachse und die Hinterachse bestimmt. Diese Aufteilung kann durch Veränderung des Faktors C 83 in Abhängigkeit z. B. vom Antriebsmoment und/oder vom Schlupf der Antriebsachse oder auch von anderen Größen (z. B. Bremsverzögerung oder Radschlupf beim Bremsen) gesteuert werden, um so in einfacher Weise das Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs in gewünschter Weise zu beeinflussen.

Das erfindungsgemäße Federungssystem ist an sich bereits voll funktionsfähig, wenn nur die Eingangssignale A 1 bis A 6 erzeugt bzw. in der Reglerstufe 12.2 ausgewertet werden. Durch die Einführung und Auswertung der Eingangssignale A 7 und A 8 wird jedoch das Auftreten einer Schieflage von vornherein vermieden bzw. schneller beseitigt als ohne diese Einflußgrößen. Diese beiden Eingangssignale ermöglichen darüber hinaus gewünschtenfalls sogar eine Überkompensation der Nick- und Rollbewegungen, z. B. im Sinne eines "Hineinlegens in die Kurve".

Schaltungstechnische Einzelheiten der elektronischen Regeleinrichtung 12 mit ihrer (Signal)aufbereitungsstufe 12.1 und ihrer Reglerstufe 12.2 sind genausowenig dargestellt wie konstruktive Einzelheiten der Verstelleinrichtungen 11 VL bis 11 HR und der Federelemente 5 VL bis 5 HR, weil diese für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind und dem Fachmann für diese Zwecke eine Vielzahl geeigneter elektronischer bzw. regelungstechnischer Bausteine, so zum Beispiel insbesondere auch Mikroprozessoren, sowie geeigneter Verstelleinrichtungen zur Verfügung stehen.

Es ist selbstverständlich auch möglich, anstelle der in Fig. 1 und 2 verwendeten Schraubenfedern andere bekannte Federelemente, z. B. auch pneumatische oder hydropneumatische Federn, einzusetzen. Es ist auch denkbar, die Verstellung des Federangriffs gleichzeitig sowohl auf der aufbauseitigen als auch auf der radseitigen Seite vorzunehmen, wie an sich aus der DE-OS 25 38 103 bekannt.

Auch könnte die Verstellung des Federangriffs der Schraubenfedern mit Hilfe verschiebbarer, exzentrisch gelagerter, Federteller erfolgen, wie an sich aus der DE-OS 25 38 103 oder DE-OS 26 45 060 bekannt.

Claims (9)

1. Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit den Rädern zugeordneten Federelementen, die jeweils mit ihrem einen Ende mit dem Aufbau und mit ihrem anderen Ende mit dem Radträger oder einem der Radführungsglieder des zugeordneten Rades in Wirkverbindung stehen, wobei die Lage des wirksamen radseitigen und/oder aufbauseitigen Federangriffs durch eine Verstelleinrichtung im Sinne einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung der Federübersetzung verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rad (1) in an sich bekannter Weise jeweils nur ein Federelement (5) zugeordnet ist,
und daß die Verstelleinrichtung (11) durch eine elektronische Regeleinrichtung (12) geregelt ist, welche insbesondere den Einfederwegen der vier Ecken des Aufbaus (4) proportionale Signale (xVL, xVR, xVL, xVR) sowie für deren Einfederungsgeschwindigkeit aussagefähige Signale (bH oder sowie und als Eingangssignale zugeführt sind, und durch welche zum einen jeweils die Lage des verstellbaren Federangriffs (9, 8′) stationär zur Einhaltung eines wählbaren Aufbauniveaus für jede statische Fahrzeuglast in eine betimmte Grundstellung einstellbar ist, wobei die Federelemente (5) derart bemessen und kinematisch angeordnet sind, daß in dieser Grundstellung jeweils ein indifferenter Gleichgewichtszustand vorliegt,
und durch welche zum anderen jeweils die Lage des verstellbaren Federangriffs (9, 8′) dynamisch aus dieser stationären Grundstellung heraus derat veränderbar ist, daß u. a.die Einleitung von fahrbahnbedingten Störkräften in den Aufbau minimiert wird und Schwingungsbewegungen des Aufbaus (4) gedämpft werden.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einfederwege und die die Einfedergeschwindigkeiten der vier Ecken des Aufbaus (4) repräsentierenden Signale (xVL bis xHR; bH bis ) einer Aufbereitungsstufe (12.1) der elektronischen Regeleinrichtung (12) zugeführt sind, in welcher daraus durch Wuchtung und Verknüpfung Eingangssignale (A 1 bis A 6) für eine Reglerstufe (12.2) der Regeleinrichtung (12) erzeugt werden,
und daß diese Eingangssignale (A 1 bis A 6) der Reglerstufe (12.2) jeweils unter Zwischenschaltung eines Tiefpasses (T 1 bis T 6) zugeführt sind, dessen Eckfrequenz im Bereich von etwa 0,5 bis 3 Hz so bemessen ist, daß der Aufbau (4) nur längeren Bodenwellen o. ä. der Fahrbahn nachgeführt wird.

3. Federungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglerstufe (12.1) ein der Summe aus mittlerem Einfederweg und wählbarem Sollabstand (Rad-Aufbau) proportionales erstes Eingangssignal (A 1), ein der Differenz der Einfederwege der Vorderachse proportionales zweites Eingangssignal (A 2), ein der Differenz zwischen dem mittleren Einfederweg der Vorder- und der Hinterachse proportionales drittes Eingangssignal (A 3), sowie für die Einfedergeschwindigkeit der vier Eckpunkte des Aufbaus (4) aussagefähige weitere Eingangssignale (A 4 bis A 6) zugeführt sind.

4. Federungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbereitungsstufe (12.1) zusätzlich der Fahrzeugquerbeschleunigung und der Fahrzeuglängsbeschleunigung proportionale Signale (bQ, bL) zugeführt sind,
und daß ein daraus nach Wichtung gewonnenes, der Längsbeschleunigung proportionales siebentes Eingangssignal (A 7) sowie ein der Querbeschleunigung proportionales achtes Eingangssignal (A 8) der Reglerstufe (12.2) unmittelbar zugeführt sind.

5. Federungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbereitungsstufe (12.1) zusätzlich der Lenkwinkelgeschwindigkeit und dem Seitenwind proportionale Signale (, pQ) zugeführt sind und daß das achte Eingangssignal (A 8) durch Wichtung und Verknüpfung dieser Signale mit dem der Querbeschleunigung proportionalen Signal (bQ) gewonnen ist.

6. Federungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wichtung zumindest eines Teils der Signale (xVL bis pQ) und/oder der Eingangssignale (A 1 bis A 9) gezielt veränderbar ist.

7. Federungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Eingangssignal (A 1) die Wichtung (C 11, C 12) des mittleren Einfederwegs der Vorderachse und der Hinterachse veränderbar ist, vorzugsweise derart, daß mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit die Wichtung (C 11) der Vorderachse vergrößert und die Wichtung (C 12) der Hinterachse verkleinert wird.

8. Federungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das querkraftabhängige achte Eingangssignal (A 8) bezüglich seines Einflusses auf die Regelung der Verstelleinrichtungen (11 VL, 11 VR) der Vorderachse anders gewichtet ist als bezüglich seines Einflusses auf die Regelung der Verstelleinrichtung (11 HL, 11 HR) der Hinterachse und daß das Verhältnis beider Wichtungen (C 8 bzw. C 8 in Verbindung mit C 83) in Abhängigkeit vom Antriebsmoment oder dem Schlupf der Antriebsräder und/oder in Abhängigkeit von der Bremzsverzögerung oder dem Schlupf der bremsenden Räder veränderbar ist.

9. Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Rädern (11) jeweils ein Schwingungstilger (10) zugeordnet ist.