DE3939668C2 - Lageregelndes Fahrwerk für ein Fahrzeug - Google Patents
Lageregelndes Fahrwerk für ein FahrzeugInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein lageregelndes Fahrwerk
für ein Fahrzeug,
das Lageabweichungen von einer Soll-Lage im Fahrbetrieb
z. B. aus Trägheitskräften in Kurven oder beim Bremsen
ausgleichen kann.
Ein solches lageregelndes Fahrwerk für ein Fahrzeug, das als aktive
Federung ausgebildet ist, wurde bereits vorgeschlagen.
Diese aktive Federung ist grundsätzlich derart
aufgebaut, daß Zylindereinheiten zwischen den Rädern als ungefe
derten Massen und dem Fahrzeugaufbau als gefederter Masse eingefügt sind und
daß die Federungs- bzw. Fahrwerk-Eigenschaften durch Regeln der Zufuhr und
der Abfuhr von Druckflüssigkeit zu bzw. von den Zylinder
einheiten beeinflußt werden können.
Die japanische Patentschrift
(Kokoku) (JP-B 59-14 365 (1984) offenbart ein
Fahrwerk, das Zylindereinheiten
zum Einstellen einer Höhe des Fahrzeugkörpers
benutzt und die Lage des Fahrzeugkörpers durch Regeln
der Flüssigkeitsdrücke in den Zylinder
einheiten steuert.
Eine Federungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art ist in der DE 34 08 292 A1
beschrieben. Bei dieser bekannten Federungsvorrichtung soll eine Steuerung der
zwischen den vier Rädern und dem Fahrzeugkörper wirksamen Stützkräfte derart
möglich sein, daß eine bezüglich der Hub-, der Nick- und der Wankbewegung
des Fahrzeugkörpers gemittelte Lage erreicht wird. Hierzu sind zwischen dem
Fahrzeugkörper und den Rädern wirksame Höhensensoren vorgesehen, die die
Abstände der einzelnen Räder gegenüber dem Fahrzeugkörper wiedergeben und
entsprechende Signale erzeugen, aus denen ein Rechner zunächst einen der
vorbeschriebenen mittleren Lage entsprechenden Zustandvektor errechnet und dann
einen Stellkraftvektor bestimmt, dessen Komponenten insbesondere die Kräfte und
Momente wiedergeben, welche am Fahrzeugkörper in Vertikalrichtung bzw. bezüglich
der Längs- und Querachse wirken müssen, um die zuvor errechnete mittlere Hub-,
Nick- oder Wankbewegung in vorgebbarer Weise gewünschten Werten anzupassen.
Daraufhin werden aus den errechneten Größen Abstützkräfte errechnet, die an den
Abstützaggregaten des Fahrzeuges einzustellen sind, um die vorgenannten Kräfte bzw.
Momente zu erzeugen. Durch entsprechende Steuerung der Abstützkräfte der
Abstützaggregate sowie durch auf das Fahrzeug einwirkende Störkräfte ändern sich die
Abstände der Räder gegenüber dem Fahrzeugkörper.
Bei dieser bekannten Federungsvorrichtung wird die angestrebte Lage des
Fahrzeugkörpers nur nach Abweichungen von gemittelten Werten und damit relativ langsam
eingestellt, so daß
sich in der Praxis über merkbare Zeit erhebliche Abweichungen von der angestrebten Fahrzeuglage ergeben
werden, wodurch der Fahrkomfort beeinträchtigt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federungsvorrichtung der eingangs
angegebenen Art so auszugestalten, daß die angestrebte Lage des Fahrzeugkörpers
einfacher und besser erreicht und der Fahrkomfort verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung wird zusätzlich zur Einstellung des
Fahrzeugkörpers unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Lage auf den
Fahrzeugkörper einwirkende Beschleunigungen in der Vertikalrichtung dazu benutzt, die
angestrebte Lage einzustellen.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß zur Darstellung
dynamischer Lageänderungen drei Beschleunigungsmessungen in einer Ebene ausreichen. Die
Erfindung ermöglicht somit nicht nur eine bessere Lageeinstellung, sondern sie führt
auch zu einer wesentlichen Vereinfachung, und die Federungsvorrichtung läßt sich
deshalb auch sehr preiswert herstellen.
Es ist zwar aus der DE 24 41 172 A1 an sich bekannt, drei Beschleunigungssensoren
zur Ermittlung der vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugkörpers zu verwenden,
jedoch
wird bei dieser bekannten
Ausgestaltung keine Höhensteuerung, sondern allein eine Steuerung
der Dämpfer und ihrer Wirkung zur Beeinflussung dynamischer Bewegungen ausgeführt.
In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die zur Problemlösung beitragen, die
Steuerung und die Funktion verbessern und außerdem zu kleiner und kostengünstiger
Bauweise führen.
Eine erfindungsgemäße aktive Federung
ist grundsätzlich so aufgebaut, daß die Lage des
Fahrzeugkörpers so gesteuert wird, daß dieser
durch Steuern einer Höhe des Fahrzeugkörpers in den Positionen
der Räder mittels der Zylindereinheiten eine gewünschte
Lage (hinsichtlich Hub-, Nick- und Wankbewegungen bzw. -Anregungen) annimmt.
Die Lagesteuerung erlaubt eine vorteilhafte Kontrolle über
eine Lage des Fahrzeugkörpers selbst, indessen kann sie den
Fahrkomfort verschlechtern, da der Fahrzeugkörper Stößen aus
der Fahrbahnoberfläche ausgesetzt ist. Um die Lagesteuerung durchzuführen,
ohne den Fahrkomfort dadurch wesentlich zu verschlechtern,
ist es möglich, die Beschleunigung in einer Vertikalrichtung
zu regeln, um sie dadurch so klein wie möglich zu machen.
Die japanische Offenlegungsschrift
JP-A 59-139 709 (1984) offenbart eine Federungsvorrichtung, in welcher
eine Luftfeder zum Einstellen einer Höhe
des Fahrzeugkörpers benutzt und eine Lagesteuerung des
Fahrzeugkörpers ausgeführt wird, während ein bestimmter
Fahrkomfort sichergestellt wird, wobei eine Beschleunigung
in einer Vertikalrichtung und ein Differentialwert der
Beschleunigung in der Vertikalrichtung als Parameter benutzt
werden.
Erfindungsgemäß wird eine Federungs
vorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, durch die eine
Kontrolle über die Lage des Fahrzeugkörpers ausgeführt wird,
und zwar unter Benutzung der Beschleunigung in der Verti
kalrichtung für die drei Lagekomponenten,
in Hub-, Wank- und Nickrichtung,
wobei die Lage
des Fahrzeugkörpers mittels dreier Steuermodi gesteuert
werden kann, nämlich eines Hubsteuermodus zum Aussteuern der
Hubkomponente in der Lage des Fahrzeugkörpers, eines Nick
steuermodus zum Aussteuern der Nickkomponente desselben
und eines Wanksteuermodus zum Aussteuern der Wank
komponente desselben.
Im einzelnen können erfindungsgemäß für eine bevorzugte Aus
führungsform der Federungsvorrichtung vorgesehen sein:
- - Zylindereinheiten, die zwischen einer ungefederten Mas se und einer gefederten Masse für jedes von Rädern zum Re geln einer Höhe eines Fahrzeugkörpers in Übereinstimmung mit einer Zufuhr oder einer Abfuhr einer Arbeitsflüssig keit, die eine nichtkomprimierbare Flüssigkeit ist, ange ordnet sind,
- - Durchfluß-Regelventile zum unabhängigen Regeln einer Strömungsmenge zur Zufuhr oder Abfuhr von Druckflüssig keit zu oder von den Zylindereinheiten,
- - Fahrzeughöhen-Sensoren, die jeweils jedem der Rä der zum Erfassen einer Höhe des Fahrzeugkörpers zugeordnet sind,
- - ein erstes Steuermittel zum Steuern der Durchfluß- Regelventile in Reaktion auf Ausgangssignale der Fahrzeug höhen-Erfassungsmittel, um so eine Lage des Fahrzeugkör pers korrespondierend mit drei Komponenten steuern zu kön nen, die eine Hubkomponente, eine Nickkomponente und eine Wankkomponente umfassen, um den Fahr zeugkörper eine Lage einnehmen zu lassen, die eine vor bestimmte Bedingung erfüllt,
- - Sensoren zum Erfassen von Beschleunigungen in einer Vertikalrichtung, die auf den Fahrzeugkörper einwirken, und
- - ein zweites Steuermittel zum Steuern der Durchfluß- Regelventile zum Regulieren einer Abweichungsbewegung des Fahrzeugkörpers in Reaktion auf Ausgangssignale der Senso ren,
- - wobei drei Sensoren vorgesehen sind, wovon zwei in einem vorderen Teil des Fahrzeugkörpers bei Positionen im we sentlichen zweiseitig symmetrisch in bezug auf eine Längs achse des Fahrzeugkörpers angeordnet sind und der restliche der Sensoren in einem hinteren Teil des Fahr zeugkörpers bei einer Position im wesentlichen in der Mit te einer Querachse des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, wobei die drei Sensoren eine virtuelle Ebene defi nieren, die den Fahrzeugkörper repräsentiert, und
- - wobei das zweite Steuermittel einen moduskorrespondie renden Steuerwert für jeden der Modi bestimmt, um so die Abweichungsbewegung des Fahr zeugkörpers entsprechend den drei Komponenten der Lage des Fahrzeugkörpers darstellen zu können, und einen Steuerwert für das betreffende Durchfluß-Regelventil auf der Grundlage des modus korrespondierenden Steuerwerts bestimmt.
Wie zuvor beschrieben, gestattet die Federungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kontrolle über die
Lage des Fahrzeugkörpers entsprechend jedem von drei Steuer
modi, wobei neben Höhensignalen die Be
schleunigung in einer Vertikalrichtung benutzt wird, auf
welche Weise eine optimierte Kontrolle über den Fahrkomfort
zu Verfügung gestellt wird.
Des weiteren ist erfindungsgemäß für die
Federungsvorrichtung des Fahrzeuges vorgesehen,
daß jedes der Räder mit einem Betätiger zum Steuern einer Höhe
des Fahrzeugkörpers in Übereinstimmung mit der Zufuhr oder
der Abfuhr von Druckflüssigkeit versehen ist.
Wie zuvor beschrieben, sind erfindungsgemäß drei vertikale
Beschleunigungssensoren vorgesehen, obwohl andererseits üblicherweise
vier vertikale Beschleunigungssensoren als erforderlich angesehen werden,
um eine Beschleunigung in einer Vertikalrichtung entspre
chend den Nick-, Wank- und Hubkomponenten zu bestimmen.
Deshalb ist die Anordnung
der drei Beschleunigungssensoren zum Definieren einer virtuellen
Ebene in einer im wesentlichen horizontalen Richtung so
ausgebildet, daß zwei der drei Beschleunigungssensoren bei Posi
tionen in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers von dem dritten
Beschleunigungssensor entfernt und ihrerseits voneinander ent
fernt in einer Querrichtung des Fahrzeugkörpers angeordnet
sind. Die Beschleunigungen in der Vertikalrichtung, die den
drei Modi der Kontrolle über die Lage des Fahrzeugkörpers
entsprechen, können für den Hubsteuermodus durch Benutzen aller drei Beschleunigungssensoren
bestimmt werden, für den Nicksteuermodus
durch Benutzen von zumindest zwei der Beschleunigungssensoren,
die in Längsrichtung entfernt voneinander
angeordnet sind und für den Wanksteuermodus
durch Benutzen zumindest zweier
Beschleunigungssensoren, die in Querrichtung entfernt voneinander
angeordnet sind.
Da eine Wankbewegung auf der Vorderradseite früher als auf der
Hinterradseite auftritt, wenn das Lenkrad eingeschlagen
wird, sind vorzugsweise zwei Beschleunigungssensoren in einem
vorderen Teil des Fahrzeugkörpers im wesentlichen symme
trisch in Querrichtung desselben zur Kontrolle über den
Fahrkomfort durch Regulieren der Wankkomponente der
Beschleunigung in der Vertikalrichtung angeordnet. In diesem
Fall ist der restliche der drei Beschleunigungssensoren vorzugsweise in
dem hinteren Teil des Fahrzeugkörpers bei einer im wesent
lichen mittleren Position in der Querrichtung angeordnet.
Wenn der Wankkomponente zum Aufrechterhalten des Fahr
komforts durch Benutzen der Beschleunigungssensoren gegenge
steuert wird, ist die Kontrolle über die Wankkomponente
auf der Hinterradseite gegenüber der Kontrolle über die
Wankkomponente auf der Vorderradseite vorzugsweise
verzögert, wobei die Tatsache in Rechnung gestellt ist, daß
eine Verzögerung der Reaktion zwischen dem Auftreten des
Wankens auf der Vorderradseite und auf
der Hinterradseite auftritt.
Zum Einstellen einer Höhe des Fahrzeugkörpers
ist vorzugsweise eine Zylindereinheit vorgesehen, die
zur Sicherstellung einer ausreichenden Reaktionsfähigkeit ein
nichtkomprimierbares Ölgemisch als Druckflüssigkeit
benutzt.
Um eine gleichförmige Lageänderung für den Fahrzeugkörper
oder Änderung der Höhen des Fahrzeugkörpers zu ermöglichen,
wird vorzugsweise eine Zufuhr oder eine Abfuhr von Druck
flüssigkeit zu oder von der Zylindereinheit durch Regelung
der Strömungsmenge, d. h. des Durchflusses, durchgeführt. Damit
kann die Steuerung für die Höhe des Fahrzeugkörpers
in gleichförmiger Weise durchgeführt werden, da Druck
flüssigkeit zu der Zylindereinheit
in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen einer Ist-
Fahrzeughöhe und der Soll-Fahrzeughöhe zugeführt oder von
dieser abgeführt wird.
Andererseits wird bei maximaler Ventilöffnung die Steuerung der
Zufuhr oder der Abfuhr der Druckflüssigkeit zu oder von
der Zylindereinheit durch Steuerung über Drücke durchge
führt.
Wenn die Zufuhr oder die Abfuhr von Arbeitsflüssigkeit zu
oder von der Zylindereinheit mittels der Durchfluß- oder Strömungsmengen-Re
gelung durchgeführt wird, ist bevorzugt, daß eine Kontrolle
über ein Verwinden durchgeführt wird, um so eine zu große
Verwindung zwischen dem vorderen und dem hinteren
Teil der Fahrzeugkarosserie zu vermeiden. Die Verwindung der Fahrzeug-
Karosserie verfälscht nämlich die Signale der Höhensensoren. Die
Einbeziehung der Verwindung ist daher zur Höhenregelung
hilfreich.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der im folgenden gegebenen Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Druck
flüssigkeits-Kreislaufs einer erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung
für ein Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungs
beispiel;
Fig. 2 eine Schnittansicht, die ein Ausführungsbei
spiel eines Steuerventils darstellt;
Fig. 3 ein Regelsystem mit dem Kreislauf gemäß Fig. 1
zusammen mit einem Ausführungsbeispiel einer Anord
nung von vertikal wirksamen Beschleunigungssensoren;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Anordnung von vertikal wirksamen Beschleunigungssen
soren darstellt;
Fig. 5 eine Schnittansicht, die ein Ausführungsbei
spiel eines Beschleunigungssensors darstellt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Regelungsvorgangs gemäß der vorliegenden Er
findung darstellt.
Fig. 7 ein Gesamtsystem, das ein Ausführungsbeispiel
zum Durchführen einer aktiven Regelung darstellt.
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Regelsystems zum
Bestimmen von Korrekturkoeffizienten L u. Q für eine
Regelungs-Verzögerung.
In der
folgenden Beschreibung und den zugehörigen Figuren
bezeichnen folgende Zusatzbezeichnungen für die Räder W
die Vorder- und Hinterräder, nämlich "WF" ein Vorderrad, "WR"
ein Hinterrad, "WFR" ein rechtes Vorderrad, "WFL" ein linkes
Vorderrad, "WRR" ein rechtes Hinterrad und "WRL" ein linkes
Hinterrad. Wenn die Vorder- u. Hinterräder bzw. die rechten
und linken Räder nicht notwendigerweise zu unterscheiden
sind, sind Bezugszeichen ohne Verwendung dieser Zusatzbe
zeichnungen verwendet.
Wie in Fig. 1 gezeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 1 jeweils eine
Zylindereinheit, die zwischen jedem der Räder und dem Fahrzeugkörper angeordnet ist,
wobei die Zylindereinheit, die dem rechten Vorderrad zuge
ordnet ist, mit 1FR bezeichnet ist, die Zylindereinheit,
die dem linken Vorderrad zugeordnet ist, mit 1FL bezeichnet
ist, die Zylindereinheit, die dem rechten Hinterrad zuge
ordnet ist, mit 1RR bezeichnet ist und die Zylindereinheit,
die dem linken Hinterrad zugeordnet ist, mit 1RL bezeichnet
ist. Jede dieser Zylindereinheiten umfaßt einen Zylinder 2,
der mit der jeweiligen ungefederten Masse verbunden ist, und
eine Kolbenstange 3, die sich vom Zylin
der 2 aus nach oben erstreckt und mit der zugehörigen gefederten Masse verbunden
ist. Der Zylinder 2 umfaßt die Kolbenstange 3, einen Kolben
4, der einstückig mit der Kolbenstange 3 ausgebildet ist,
eine Druckkammer 5, die oben in dem Zylinder ange
ordnet ist und durch den Kolben 4 definiert ist, und eine
untere Kammer, die unterhalb der Druckkammer 5 an
geordnet ist und mit dieser kommuniziert. Dieser Aufbau
gestattet der Kolbenstange 3, sich in ihrer Längsrichtung
zu bewegen, um den Fahrzeugkörper anzuheben, wenn der
Druckkammer 5 Druckflüssigkeit zugeführt wird, während
der Fahrzeugkörper durch die Kolbenstange abgesenkt wird,
wenn Druckflüssigkeit aus der Druckkammer 5 abge
führt wird.
Die Druckkammer 5 jeder Zylindereinheit 1 ist mit
einer Gasdruckfederanordnung 6 (6FR, 6FL, 6RR u. 6RL) ver
bunden, die aus vier zylindrischen Federelementen 7 eines
kleinen Durchmessers besteht, wobei die vier zylindrischen
Federelemente 7 in einer Reihe angeordnet sind und mit der
Druckkammer 5 durch Drosseln 8 verbunden sind. Drei
der vier zylindrischen Federelemente 7 sind ferner mit der
Druckkammer 5 durch ein Schaltventil 9 verbunden. Diese
Anordnung gestattet es, daß die vier zylindrischen Federele
mente 7 nur miteinander durch die Drosseln 8 verbunden
werden, wenn sich das Schaltventil 9 in einer Schaltstellung
befindet, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, um dadurch in
diesem Zustand die Dämpfungskraft zu verringern. Wenn das
Schaltventil 9 aus dieser Stellung
verschoben wird, können die drei zylindrischen
Federelemente 7 miteinander durch eine Drossel 10 kommuni
zieren, die ebenfalls in dem Schaltventil 9 enthalten ist,
um dadurch die Dämpfungskraft zu erhöhen. Es ist festzu
stellen, daß eine Veränderung der Schaltstellungen des
Schaltventils 9 die Federungs-Eigenschaften der Gasdruckfe
deranordnung 6 verändert. Des weiteren ist festzustellen,
daß die Federungs-Eigenschaften auch mit der Menge von der
Druckflüssigkeit geändert werden können, die der Druck
kammer 5 der Zylindereinheit 1 zuzuführen ist.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Pumpe, die
durch den Motor des Fahrzeugs anzutreiben ist. Die Pumpe 11
fördert Druckflüssigkeit von einem
Vorratsbehälter 12 unter hohem Druck in einen gemeinsamen Zuführungskanal
13, der in einen vorderen Zuführungskanal
14F und einen hinteren Zuführungskanal 14R verzweigt, wobei der vordere
Zuführungskanal 14F ferner in einen rechten vorderen Kanal 14FR
und einen linken vorderen Kanal 14FL verzweigt. Der
rechte Kanal 14FR ist mit der Druckkammer 5
der Zylindereinheit 1FR für das rechte Vorderrad verbunden,
und der linke Kanal 14FL ist mit der Druck
kammer 5 der Zylindereinheit 1FL für das linke Vorderrad
verbunden. Mit dem rechten Kanal 14FR sind ein
Strömungsmengen-Regelventil 15FR zum Zuführen von Druck
flüssigkeit und auf dessen stromaufwärtiger Seite ein Steuer
ventil 16FR als Verzögerungsventil
verbunden. Mit dem linken Kanal 14FL
sind ein Strömungsmengen-Regelventil 15FL zum Zuführen von
Druckflüssigkeit und auf dessen stromaufwärtiger Seite ein
Steuerventil 16FL verbunden.
Mit dem rechten Kanal 14FR ist ein erster Entspan
nungskanal 17FR für den rechten Kanal FR in einer Po
sition zwischen den Ventilen 15FR und 16FR verbunden, und der
erste Entspannungskanal 17FR führt zu dem Vor
ratsbehälter 12 durch einen Abführungskanal 18F für die
Vorderräder. Mit dem ersten Entspannungskanal 17FR ist ein
Abführungs-Strömungsmengen-Regelventil 19FR verbunden. Der
rechte Kanal 14FR ist auf der stromabwärtigen Seite
des Steuerventils 16FR durch einen
zweiten Entspannungskanal 20FR, der mit einem Entspannungsventil
21FR verbunden ist, mit dem ersten Entspannungs
kanal 17FR verbunden. Der rechte Kanal
14FR ist mit einem Filter 29FR bei einer Position nahe der
Zylindereinheit 1FR versehen. Das Filter 29FR ist bei einer
Position zwischen der Zylindereinheit 1FR, dem Steuerventil
16FR, das näher bei der Zylindereinheit 1FR angeordnet ist,
und dem Entspannungsventil 21FR angeordnet und dient dazu,
zu verhindern, daß Abriebpartikel
in Richtung auf das Steuerventil 16FR und das Entspan
nungsventil 21FR transportiert werden.
Es sei angemerkt, daß die Anordnung von Kanälen für das
linke Vorderrad im wesentlichen derjenigen für das rechte
Vorderrad, wie sie zuvor beschrieben worden ist, gleich ist,
so daß deren Beschreibung aus Gründen der Einfachheit fort
gelassen ist.
Mit dem gemeinsamen Kanal 13 ist ein Hauptdruckspeicher 22
verbunden, und der Vorderrad-Entspannungskanal 18F ist mit
einem Druckspeicher 23F verbunden. Der Hauptdruckspeicher 22
dient als eine Druckspeicherquelle der Druckflüssigkeit in
Zusammenwirkung mit einem Hilfsdruckspeicher 24, wie im
folgenden zu beschreiben sein wird, und dient dazu, zu ver
hindern, daß die Druckflüssigkeitsmenge, die der Zylin
dereinheit 1 zugeführt wird, nicht zu klein wird. Der Druck
speicher 23F verhindert, daß unter hohem Druck stehende Druck
flüssigkeit in den Zylindereinheiten 1 für die Vorder
räder schnell zu dem Vorratsbehälter 12 mit niedrigem Druck
entladen wird, wodurch das sog. Wasser
hammer-Phänomen verhindert wird.
Kanäle zum Zuführen oder Abführen von Druckflüssigkeit zu
oder von den Zylindereinheiten 1RR u. 1RL für die Hinterrä
der sind in einer Weise ähnlich derjenigen für die Vorder
räder vorgesehen, so daß eine diesbezügliche Beschreibung im
folgenden fortgelassen ist. Es sei indessen angemerkt, daß
die Kanäle für die Hinterräder nicht mit Ventilen versehen
sind, die den Ventilen 21F u. 21L entsprechen, und daß der
Kanal 14R für die Hinterräder nicht mit einem Hilfsdruck
speicher wie dem Hilfsdruckspeicher 24 versehen ist, wobei
die Tatsache berücksichtigt ist, daß die Länge des Kanals
für die Hinterräder von dem Hauptdruckspeicher 22 aus größer
als diejenige des Kanals für die Vorderräder ist.
Der gemeinsame Kanal 13, nämlich jeder der Kanäle 14F für
die Vorderräder und 14R für die Hinterräder, ist mit dem
Vorderad-Entspannungskanal 18F durch einen Entspannungskanal
25 verbunden, mit dem seinerseits ein Sicherheitsventil 26
verbunden ist, das aus einem elektromagnetischen Schaltven
til besteht.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 27 ein Filter, und
das Bezugszeichen 28 bezeichnet ein Druckregelventil zum
Einstellen eines Entladungsdrucks von der Pumpe 11, so daß
dieser innerhalb eines vorgegebenen Bereichs einstellbar ist. Beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist das Druckregelventil 28 integral in die
Pumpe 11 eingebaut, wobei
die Pumpe 11 eine
verstellbare Taumelscheibenpumpe ist.
Mit dem Druckregelventil 28 kann der
Entladungsdruck innerhalb des Bereichs von 120 bis 160
kg/cm2 eingestellt werden.
Das Steuerventil 16 ist so beschaffen, daß es zum Öffnen
oder Schließen in Übereinstimmung mit einem Differenzdruck
zwischen den Drücken des Kanals 14F für die Vorderräder und
des Kanals 14R für die Hinterräder 14R, nämlich dem Druck in
dem gemeinsamen Kanal 13 und demjenigen auf der Seite der
Zylindereinheit 1, verstellt werden kann. Zu diesem Zweck
ist das Steuerventil 16FR für das rechte Vorderrad mit einem
Zweigkanal 31FR verbunden, der sich von einem gemeinsamen Steu
erkanal 31F verzweigt, der mit dem Kanal 14F für die
Vorderräder verbunden ist. Das Steuerventil 16FL
für das linke Vorderrad ist mit dem anderen Zweigkanal 31FL
verbunden ist, welcher von dem gemeinsamen Steuerkanal 31F
abzweigt und von diesem fortführt. Der gemeinsame Steuerka
nal 31F ist mit einer Drossel 32F versehen. Ein Steuerkanal 31R
für die Hinterräder ist wie der Steuerkanal 31F für die
Vorderräder angeordnet.
Jedes der Steuerventile 16 kann wie in Fig. 2 gezeigt auf
gebaut sein. Dieses Steuerventil 16
betrifft dasjenige für das rechte Vorderrad und ist in
einem Gehäuse 33 mit einem Hauptströmungskanal 34 vorgese
hen, der ein Abschnitt des rechten Kanals 14FR ist,
mit dem der Hauptströmungskanal 34 verbunden ist.
Ein Ventilsitz 35 ist in einer z-förmigen Zwischenposition des Haupt
strömungskanals 34 vorgesehen. Mit dem Ventilsitz 35 wirkt ein
Schaltkolben 36 zusammen, um das so gebildete Kolben
ventil zu schließen oder zu öffnen, wobei der Schaltkolben
36 verschiebbar in das Gehäuse 33 eingesetzt ist.
Der Schaltkolben 36 ist durch einen Ventilschaft 37 integral mit einem Steuerkolben 38
ausgebildet. Der Steuerkolben 38
ist verschiebbar in das Gehäuse 33 eingesetzt und definiert
eine Flüssigkeitskammer 39 in dem Gehäuse 33. Die Flüssig
keitskammer 39 ist schließlich mit dem Zweigkanal 31FR durch
einen Steuerkanal 40 verbunden. Der Steuerkolben 36 ist
durch eine Rückholfeder 41 gegen den Ventilsitz 35 vorgespannt
und somit in die Schließstellung des Steuerventils
16FR vorgespannt. Des weiteren ist der Steuerkolben 38
derart konstruiert, daß der Druck des Hauptströmungs
kanals 34 durch ein Verbindungsloch 42 auf den Steuerkolben 36
auf der Seite gegenüber der Flüssigkeitskammer 39 wirkt.
Diese Anordnung erlaubt es dem Schaltkolben 36, auf dem Ventil
sitz 35 zu sitzen und das Steuerventil 16FR zu schließen,
wenn der Druck in der Flüssigkeitskammer 39 auf der Seite
des gemeinsamen Kanals 13 auf ein Viertel oder weniger als
der Druck in dem Hauptströmungskanal 34 auf der Seite der
Zylindereinheit 1FR abgesenkt ist. Im vorliegenden Fall
wird, wenn der Druck auf der Seite des gemeinsamen Kanals 13
um einen großen Betrag von einem Zustand, in welchem das
Steuerventil 16FR geöffnet ist, abgesenkt wird, diese
Druckabsenkung durch die Wirkung der Drossel 32F verzögert
und dann zu der Flüssigkeitskammer 39 übertragen, wodurch
das Steuerventil 16FR verzögert nach dem
Absenken des Drucks geschlossen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist diese Verzögerungszeit auf an
genähert 1 s eingestellt.
Die Arbeitsweisen der Ventile werden nachfolgend im ein
zelnen beschrieben.
Das Schaltventil 9 wird in diesem Ausführungsbeispiel be
tätigt zum Zwecke einer Vergrößerung der Dämp
fungskraft nur während einer Kurvenfahrt.
Das Entspannungsventil 21 wird unter gewöhnlichen Umständen
geschlossen und geöffnet, wenn der Druck auf der Seite der
Zylindereinheit 1 einen gegebenen Wert oder einen höheren
Wert erreicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der gege
bene Wert auf 160 bis 200 kg/cm2 eingestellt. In anderen
Worten ausgedrückt dient dieses Ventil als ein Sicherheits
ventil zum Verhindern eines anomalen Anstiegs des Drucks auf
der Seite der Zylindereinheit 1.
Es sei angemerkt, daß das Entspannungsventil an den Zylin
dereinheiten 1RR u. 1RL für die Hinterräder angebracht sein
kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Entspannungsventil 21
nicht bei den Hinterrädern angeordnet,
wobei die Tatsache in Rechnung gestellt ist, daß der Fahr
zeugkörper so konstruiert ist, daß der Druck auf der Seite
der Hinterräder nicht größer als derjenige auf der Seite der
Vorderräder in einem bestimmten Zustand werden kann, und
zwar unter der Bedingung, daß das Gewicht auf der Vorder
seite des Fahrzeugkörpers beträchtlich höher als dasjenige
auf der Hinterseite ist.
Das Zufuhr-Strömungsmengen-Regelventil 15 und das Abfuhr-
Strömungsmengen-Regelventil 19 sind jeweils
elektromagnetische Ventile, und sie können Schaltventile sein.
Es kann auch ein Differenzdruck-
Regelmechanismus vorgesehen sein, um eine Differenz zwischen
dem Druck auf der stromaufwärtigen Seite und demjenigen auf
der stromabwärtigen Seite im wesentlichen konstant zu hal
ten, wenn sich diese Ventile in einem geöffneten Zustand
befinden, weil das Konstanthalten des Differenzdrucks für
eine Strömungsmengen-Regelung erforderlich ist. Vorzugsweise
sind die Strömungsmengen-Regelventile 15, 19 Proportionalventile,
wobei der Strom, der zuzu
führen ist, auf der Grundlage von Werten bestimmt wird, die
vorab erstellt und gespeichert sind und die Beziehung der
Strömungsmenge zu dem Strom repräsentiert. In anderen Worten
ausgedrückt wird Strom entsprechend einer Strömungsmenge, die
zu dieser Zeit erforderlich ist, zugeführt.
Die Steuerung der Strömungsmengen-Regelventile 15, 19 er
laubt eine Kontrolle über eine Zufuhr oder Abfuhr der
Druckflüssigkeit zu oder von der Zylindereinheit 1, um da
durch eine Kontrolle über die Federungs-Eigenschaften zu
erhalten.
Zusätzlich hierzu wird, wenn sich der betreffende Zünd
schalter in der Schaltstellung AUS befindet, eine Kon
trolle über das Absenken einer Höhe des Fahrzeugkörpers
ausgeübt, und zwar für eine gegebene Zeitperiode (in diesem
Ausführungsbeispiel ist die Zeitperiode auf 2 Minuten ge
setzt) von dem Zeitpunkt ab, ab dem sich der Zündschalter in
seiner Schaltstellung AUS befindet. In anderen Worten aus
gedrückt verhindert dies (um eine Referenzhöhe des Fahr
zeugkörpers aufrechtzuerhalten), daß die Fahrzeughöhe par
tiell größer wird, wobei die Tatsache in Rechnung gestellt
ist, daß sich die Höhe des Fahrzeugkörpers mit Laständerun
gen, die sich beim Aussteigen aus dem Fahrzeug oder aus
anderen Gründen ergeben, verändert.
Das Sicherheitsventil 26 ist normalerweise durch Erregung
geschlossen und wird während des Vorliegens einer Störung
oder dergl. geöffnet. Beispielsweise können Störungszustände
vorliegen, wenn ein Teil der Strömungsmengenventile 15 oder
19 blockiert ist, wenn ein Sensor oder eine andere Einheit,
wie dies später zu beschreiben sein wird, defekt wird, wenn
der Druck der Druckflüssigkeit verlorengeht
oder nicht ausreichend wird, wenn die Pumpe 11 defekt wird
usw.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Sicherheitsventil 26
überdies in einer vorgegebenen Zeitperiode geöffnet, bei
spielsweise für 2 Minuten, nachdem der Zündschalter geöffnet
wurde.
Es sei hierbei angemerkt, daß wenn das Sicherheitsventil 26
geöffnet ist, das Steuerventil 16 geöffnet wird, und zwar
verzögert, wie dies zuvor beschrieben worden
ist.
Wie zuvor beschrieben, wird das Steuerventil 16 verzögert
geöffnet aufgrund der Wirkung der Drosseln 32F u. 32R,
nachdem der Druck in dem gemeinsamen Kanal 13
abgesenkt worden ist. Diese Anordnung gestattet das Schließen
der Kanäle 14FR, 14FL, 14RR u. 14RL aufgrund einer Absenkung
des Steuerdrucks, der sich aus der Öffnungsbetätigung des
Sicherheitsventils 26 ergibt, und ein Einschließen von
Druckflüssigkeit in den Zylindereinheiten 1FR, 1RL, 1RR bzw.
1RL, um dadurch die Höhe des Fahrzeugkörpers aufrechtzuer
halten. Es sei auf die Tatsache hingewiesen, daß die Fede
rungs-Eigenschaften zu diesem Zeitpunkt in einer sog. pas
siven Weise fixiert werden.
Fig. 3 stellt ein Steuersystem mit dem Druckflüssigkeits-
Kreislauf dar, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Fahrzeugkörper B ist mit verschiedenen Senso
ren versehen, die umfassen:
Fahrzeug-Höhensensoren 51FR, 51FL, 51RR u. 51RL, welche in jeder der Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR u. 1RL zum Erfas sen der Höhen des Fahrzeugkörpers in den Positionen der betreffenden Räder angeordnet sind,
Drucksensoren 52FR, 52FL, 52RR u. 52RL zum Er fassen der Drücke in den Druckkammern 5 der betref fenden Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR u. 1RL (vergl. auch Fig. 1) sowie
Vertikal-G-Sensoren oder Beschleunigungssensoren 53FR, 53FL, 53R zum Erfassen von vertikalen Beschleunigungen, d. h. Beschleunigungen in einer Vertikalrichtung.
Fahrzeug-Höhensensoren 51FR, 51FL, 51RR u. 51RL, welche in jeder der Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR u. 1RL zum Erfas sen der Höhen des Fahrzeugkörpers in den Positionen der betreffenden Räder angeordnet sind,
Drucksensoren 52FR, 52FL, 52RR u. 52RL zum Er fassen der Drücke in den Druckkammern 5 der betref fenden Zylindereinheiten 1FR, 1FL, 1RR u. 1RL (vergl. auch Fig. 1) sowie
Vertikal-G-Sensoren oder Beschleunigungssensoren 53FR, 53FL, 53R zum Erfassen von vertikalen Beschleunigungen, d. h. Beschleunigungen in einer Vertikalrichtung.
Das Bezugszeichen "U" bezeichnet eine Steuereinheit, die aus
einem Mikrocomputer besteht, in die Signale von jedem der
Fahrzeug-Höhensensoren 51FR, 51FL, 51RR u. 51RL, den Druck
sensoren 52FR, 52FL, 52RR u. 52RL und den Beschleunigungssenso
ren 53FR, 53FL, 53R eingegeben werden und die ihrerseits
Signale für die Schaltventile 9 (9FR, 9FL, 9RR u. 9RL), die
Zufuhr-Strömungsmengen-Regelventile 15 (15FR, 15FL, 15RR,
15RL), die Abfuhr-Strömungsmengen-Regelventile 19 (19FR,
19FL, 19RR, 19RL) und das Sicherheitsventil 26 erzeugt.
Es ist indessen vorgesehen, daß wie in Fig. 3 gezeigt, zwei
Beschleunigungssensoren 53FR u. 53FL im vorderen Teil des Fahr
zeugkörpers B angeordnet sind, wie dies durch strichpunk
tierte Linien in Fig. 3 angedeutet ist, und zwar auf der
Achse der Vorderräder und in im wesentlichen
symmetrischen Positionen zu beiden Seiten von der Mittellinie des Fahrzeug
körpers, die durch den Schwerpunkt in der Längsrichtung
desselben verläuft, und ein Beschleunigungssensor 53R im
hinteren Teil des Fahrzeugkörpers B auf der Achse der Hin
terräder und im wesentlichen auf
der Mittellinie in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers ange
ordnet ist. Die drei Beschleunigungssensoren sind derart ange
ordnet, daß sie eine virtuelle Ebene bilden, die den Fahr
zeugkörper B, der sich in einer angenähert horizontalen
Ebene befindet, repräsentiert, in anderen Worten ausgedrückt
sind sie im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel von Anordnungen der drei
Beschleunigungssensoren 53FR, 54FL u. 53R.
Die zwei Beschleunigungssensoren 53FR u. 53FL sind
in einer rechten und einer linken Position des vorderen
Teils des Fahrzeugkörpers angeordnet, wie
jeweils an den rechten und linken Endabschnitten einer In
strumententafel im Fahrzeuginnenraum. Die
zwei Beschleunigungssensoren 53FR u. 53FL sind ferner in Posi
tionen im wesentlichen auf beiden Seiten symmetrisch mit Bezug auf
die Mittellinie des Fahrzeugkörpers in dessen Längsrichtung
angeordnet. Der Beschleunigungssensor 53R ist im Bereich
des Kofferraums angeordnet, der hinter
einem Fahrzeuginnenraum ausgebildet ist. Damit ist der Beschleunigungssensor 53R im
hinteren Teil des Fahrzeugkörpers und auf einer im wesent
lichen mittig in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers verlau
fenden Linie angeordnet.
In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen "BUF" eine Ventil
einheit, in welcher vorzugsweise Strömungsmengen-Regelventile
15FR, 15FL, 19FR u. 19FL für die Vorderräder enthalten sind,
und das Bezugszeichen "BUR" bezeichnet eine Ventileinheit,
in welcher vorzugsweise Strömungsmengen-Regelventile 15RR, 15RL,
19RR u. 19RL für die Hinterräder enthalten sind.
In Fig. 5 ist eine Konstruktion des Beschleunigungssensors 53
(53FR, 53FL, 53R) gezeigt. Er besteht
aus einem Gehäuse 71, einem Biegebalken 72, der in dem Ge
häuse 71 angeordnet ist, und einer seismischen Masse 73. Der
Biegebalken 72 besteht aus einem elastischen Element, und
ein Ende des Biegebalkens 72 ist an dem Gehäuse 71 befe
stigt, wobei die seismische Masse 73 auf der anderen Seite
oder am freien Ende des Biegebalkens 72 montiert ist. Dem Bie
gebalken 72 ist ein Biegemeßelement 74 zugeordnet. Das Gehäuse 71 ist am
Fahrzeugkörper B befestigt. Diese Anordnung des Beschleunigungssensors
53 gestattet dem Biegebalken 72, sich zu
verformen, wie dies durch eine strichpunktierte Linie in
Fig. 5 angedeutet ist, wenn eine Beschleunigung in der Ver
tikalrichtung auf den Fahrzeugkörper B einwirkt, und es wird
das Ausmaß der Beschleunigung in der Vertikalrichtung mit
tels des Biegemeßelements 74 als ein Biegebetrag des Biege
balkens 72 erfaßt, wonach dann der erfaßte Wert der Steuer
einheit U durch eine Steuerleitung 75 zugeführt wird.
Der Steuerablauf der Steuereinheit U wird nun im folgenden
im einzelnen anhand des Flußdiagramms, das in Fig. 6 gezeigt
ist, beschrieben. Eine Beschreibung betreffend das Schalt
ventil 9 ist hiervon ausgenommen.
Das Steuersystem wird gestartet, wenn der Zündschalter in
die Schaltstellung EIN versetzt wird. Zunächst wird in einem
Schritt P1 das gesamte System initialisiert, wobei sich das
Sicherheitsventil 26 in einem geschlossenen Zustand befin
det. Dann werden in einem Schritt P2 Signale von den Senso
ren eingegeben.
Danach wird in einem Schritt P3 entschieden, ob augenblick
lich eine Störungsperiode vorliegt oder nicht. Falls ent
schieden ist, daß augenblicklich keine Störungsperiode oder
Ausfallzeit vorliegt, setzt sich die Prozedur zu einem
Schritt P4 fort, wo eine sog. Aktivsteuerung durch die
Schaltsteuerung jedes der Strömungsmengen-Regelventile 15,
19 ausgeführt wird. Im einzelnen werden die Strömungsmengen-
Regelventile 15, 19 so gesteuert (aktive Steuerung), daß gewünschte
Federungs-Eigenschaften erreicht werden, mit
anderen Worten ausgedrückt, daß Hub-, Nick- und
Wank- sowie Verwindungs-Gegensteuerungseigenschaften
des Fahrzeugkörpers durch eine erforderliche Steuerungsart erreicht
werden, wie dies im einzelnen nachfolgend beschrieben wird.
Dann wird in einem Schritt P5 entschieden, ob der Zünd
schalter ausgeschaltet ist oder nicht. Falls das Entschei
dungsergebnis NEIN lautet, setzt sich die Prozedur zu dem
Schritt P2 fort.
Wenn in Schritt P5 entschieden ist, daß der Zündschalter
ausgeschaltet ist, wird ein Fahrzeughöhensignal in einem
Schritt P6 ausgelesen, und es wird dann das Abfuhr-Strö
mungsmengen-Regelventil 15 gesteuert, um dadurch zu verhin
dern, daß eine Höhe des Fahrzeugkörpers partiell größer
wird, was sich aus einem Aussteigen aus dem Fahrzeug oder
dergl. ergibt. Danach wird in einem Schritt P8 eine gegebene
Zeitperiode - in diesem Ausführungsbeispiel 2 Minuten -
abgewartet, und in einem Schritt P9 wird das Sicherheits
ventil 26 geöffnet. Das Schließen des Steuerventils 16 wird
von der Öffnungsbetätigung des Sicherheitsventils 26 an
verzögert, um dadurch eine Verhinderung einer Änderung in
den Höhen des Fahrzeugkörpers danach sicherzustellen, die
sich aus einem Verlust der Strömungsmengen-Regelventile 15,
19 oder aus anderen Gründen ergeben könnte.
Wenn in dem Schritt P3 entschieden ist, daß augenblicklich
eine Ausfallzeit vorliegt, setzt sich die Prozedur zu dem
Schritt P9 fort, bei dem das Sicherheitsventil 26 geöffnet wird.
Um die Höhe des Fahrzeugkörpers in einem solchen Zustand
aufrechtzuerhalten, in dem die Höhe des Fahrzeugkörpers in
der Ausfallzeit abgesenkt würde, werden
alle Strömungsmengen-Regelventile 15, 19 (in an
deren Worten ausgedrückt des Öffnens bei der maximalen Strö
mungsrate) während einer Verzögerungszeit geöffnet, und zwar von dem Zeitpunkt
an, zu dem das Steuerventil 26 in Schritt P9 geöffnet wurde,
bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil 16 geschlossen
wird.
Ein Beispiel für die Kontrolle über die Federungs-Eigen
schaften auf der Grundlage der Ausgangssignale jedes Sensors
wird im folgenden anhand von Fig. 7 beschrieben (entspricht
dem Inhalt des Schritts P4 in Fig. 6).
Der Steuerablauf kann grob in drei Steuerungsarten unter
teilt werden, d. h. eine Kontrolle über eine Lage des Fahr
zeugkörpers B auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus den
Fahrzeug-Höhensensoren, eine Kontrolle über den Fahrkomfort
auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Beschleunigungssen
soren und eine Kontrolle über ein Verwinden des Fahrzeug
körpers B auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Druck
sensoren.
Diese Steuerung umfaßt die Kontrolle über drei Bewegungsarten,
nämlich eine Hubbewegung, eine Nickbewegung
und eine Wankbewegung, wovon
jeder mittels Rückkopplungsregelung durch eine sog. PI-Re
gelung gegengesteuert werden kann.
Für die Gegensteuerung betreffend die drei Verhaltensweisen
des Fahrzeugkörpers sind - um eine Lösung des Problems, wie
die Ausgangssignale von jedem der Fahrzeug-Höhensensoren
gegeneinander abzuwägen sind - Steuerabschnitte
vorgesehen, die durch Plussymbole (+) oder Minussymbole
(-) auf der linken Seite jedes von einem Hub-Steuerab
schnitt, einem Nick-Steuerabschnitt und einem Wank-
Steuerabschnitt in der Fig. 7 gekennzeichnet sind. Die Sym
bole (+) u. (-), die auf der rechten Seite der Fig. 7 ange
geben sind, repräsentieren eine Steuerung, die durch jeden
Steuerabschnitt zum Regulieren einer Änderung in den Lagen
auszuführen ist, und diese Symbole sind denjenigen entge
gengesetzt, die auf der linken Seite jedes Steuerabschnitts
in der Figur vorgesehen sind.
In anderen Worten ausgedrückt heißt dies für die Kontrolle
über eine Hub-Verhaltensweise, daß die sog. PI-Steuerung
in einer Weise ausgeführt, daß ein Additionswert, der durch
Addieren der Höhen des Fahrzeugkörpers auf seiner rechten
und seiner linken Vorderradseite gewonnen ist, und ein Ad
ditionswert, der durch Addieren der Höhen des Fahrzeugkör
pers auf dessen rechter und linker Hinterradseite gewonnen
ist, jeweils in Übereinstimmung mit einer Referenz-Fahr
zeugkörperhöhe gebracht werden. Zur Kontrolle über eine
Nickbewegung des Fahrzeugkörpers wird die PI-
Steuerung in einer Weise ausgeführt, daß ein Subtraktions
wert, der aus dem Subtrahieren des Additionswerts, welcher
durch Addieren der Höhen des Fahrzeugkörpers auf der rechten
und linken Hinterradseite desselben gewonnen ist, von dem
Additionswert gewonnen wird, der durch Addieren der Höhen
auf der rechten und linken Hinterradseite gewonnen ist, Null
ergibt. Zur Kontrolle über eine Wankbewegung
des Fahrzeugkörpers wird die PI-Steuerung derart ausgeführt,
daß ein Additionswert, der durch Addieren der Höhen des
Fahrzeugkörpers auf dessen rechten Vorder- und Hinterrad
seiten gewonnen ist, in Übereinstimmung mit einem Additi
onswert gebracht wird, der durch Addieren der Höhen des
Fahrzeugkörpers auf dessen linken Vorder- und Hinterradsei
ten gewonnen ist.
Jeder der Steuerwerte, die für die drei PI-Steuerungsarten
gewonnen sind, wie dies zuvor beschrieben worden ist, ist
für jede der vier Zylindereinheiten 1 gegeben, und die
Steuerwerte für jede Zylindereinheit 1 werden addiert und
als vier Strömungsratenwerte QXFR, QXFL, QXRR u. QXRL zur
Kontrolle über die Verhaltensweise des Fahrzeugkörpers be
stimmt.
Diese Kontrolle über den Fahrkomfort ist dazu bestimmt, um
eine Verschlechterung des Fahrkomforts zu verhindern, die
sich aus der Kontrolle über die Lage des Fahrzeugkörpers
ergibt, wie dies zuvor unter (1) beschrieben worden ist.
Daher wird für diese Steuerung eine Rückkopplungsregelung
(in diesem Ausführungsbeispiel eine Proportionalregelung)
durchgeführt, um einer Beschleunigung in der Vertikalrich
tung für die Kontrolle über die Lage des Fahrzeugkörpers
entsprechend den drei Komponenten, die eine Hubkomponen
te, eine Nickkomponente und eine Wankkomponente ent
halten, wie zuvor unter (1) beschrieben worden ist, gegen
zusteuern. Im vorliegenden Fall wird bevorzugt, Steue
rungsfaktoren KB 3, KP 3 u. KR 3 als Werte, die unterschiedlich
voneinander sind, (z. B. KB 3<KR 3<KP 3) einzustellen, um
sie geeignet für die Hub-, Nick- und Wank-Gegen
steuermodi zu machen.
Es sei hier angemerkt, daß wenn bei diesem Ausführungsbei
spiel nur drei Beschleunigungssensoren für die Kontrolle über
den Fahrkomfort vorgesehen sind, für den Nick-Gegensteu
ermodus ein Mittelwert der Addition der Beschleunigung in
der Vertikalrichtung auf der rechten und der linken Vorder
seite des Fahrzeugkörpers als Beschleunigungswert in der
Vertikalrichtung auf der Vorderseite benutzt wird.
Für den Wank-Gegensteuermodus kann nur die Beschleuni
gung in der Vertikalrichtung auf der rechten und der linken
Vorderseite benutzt werden, während keine Beschleunigung in
der Vertikalrichtung auf der Hinterseite berücksichtigt
wird.
Es ist ersichtlich, daß - da ein Wanken auf der Seite
der Hinterräder nach einem Wanken auf der Seite der
Vorderräder auftritt (wie dies allgemein der Fall ist, wenn
die Vorderräder gelenkte Räder sind) - bevorzugt ist, die
Kontrolle über die Wankkomponente auf der Hinterrad
seite in einer bestimmten verzögerten Art und Weise auszu
führen, nachdem die Kontrolle über die Wankkomponente
auf der Vorderradseite gestartet worden ist.
In diesem Fall kann des weiteren ein Steuerungsfaktor auf
der Seite der Vorderräder gegenüber demjenigen auf der Seite
der Hinterräder derart geändert werden, daß der Steuerungs
faktor auf der Hinterradseite kleiner als der Steuerungs
faktor auf der Vorderradseite wird. Es ist auch möglich, daß
eine Zeitverzögerung und der Steuerungsfaktor variabel sein
können in Übereinstimmung mit einer Fahrbedingung, nämlich
einem Reibungskoeffizient aufgrund des betreffenden
Straßenbelags, einem Lenkwinkel, einer Lenkwinkelge
schwindigkeit, einer Fahrzeuggeschwindigkeit usw..
Vom Standpunkt der Tatsache aus, daß ein Wanken auf der
Vorderradseite früher als auf der Hinterradseite auftritt,
ist - wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel - eine Anordnung der zwei Beschleunigungssensoren auf der
linken und der rechten vorderen Fahrzeugkörperseite eher als
eine Anordnung von zwei Beschleunigungssensoren auf der linken
und rechten hinteren Fahrzeugkörperseite zu bevorzugen.
Bei der Kontrolle über den Fahrkomfort ist außerdem jeder
der Steuerwerte, die durch die zuvor beschriebene Dreier-
Proportionalsteuerung gewonnen ist, für jede der vier Zylin
dereinheiten 1 gegeben. Die Steuerwerte für jede der Zylin
dereinheiten 1 werden addiert, und die vier addierten Werte
werden schließlich als Strömungsmengensignale QGFR, QGFL,
QGRR u. QGRL für die betreffenden vier Steuervorgänge zur
Sicherstellung des Fahrkomforts bestimmt.
Wie zuvor beschrieben, wird bei der Kontrolle über den Fahr
komfort die Steuerung betreffend die Wankkomponente auf
der Hinterradseite in einer Weise ausgeführt, daß sie um
einiges nach Beginn der Steuerung betreffend die Wank
komponente auf der Vorderradseite verzögert wird. Auf diese
Weise können, wie in Fig. 7 gezeigt, Strömungsratensignale,
die Steuerungsfaktoren L u. Q benutzen, in einer Anfangs
stufe eines Lenkvorgangs unmittelbar, bevor die Strömungs
ratensignale QGFR, QGFL, QGRR u. QGRL gegeben sind, einge
stellt werden. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies,
daß der Steuerungsfaktor L für die Vorderräder stes auf "1"
gesetzt ist, gleichgültig, ob das Fahrzeug gerade oder in
einer Kurve fährt, während der Steuerungsfaktor Q für die Hin
terräder normalerweise auf "1" gesetzt ist und nur in einer
Anfangsstufe eines Lenkvorgangs auf einen Wert gesetzt wird,
der kleiner als "1" ist, beispielsweise auf "0.8" (Herab
setzen des Steuerungsfaktors) oder auf "0" (Verzögern). Es
ist ferner möglich, nur für die Strömungsmengensignale für
die Hinterräder aus dem Wanksteuerabschnitt eine Ver
zögerungsschaltung vorzusehen, die so beschaffen sein kann,
daß sie in einer Anfangsstufe eines Lenkvorgangs arbeitet,
um dadurch eine Verzögerung auszuführen, während ansonsten
keine Verzögerung vorzunehmen ist.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Steuersystem zum
Bestimmen der Steuerungsfaktoren L u. Q angibt. Wie in Fig. 3 und
8 gezeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 62 einen Sensor zum
Erfassen eines Lenkwinkels ΘH eines Lenkrades.
Die Geschwindigkeit ΘH′ der Lenkbewegung wird durch
Lenkwinkel-Differenzierung gewonnen. Wenn die Geschwin
digkeit ΘH, der Lenkbewegung durch einen Entscheidungsab
schnitt als gleich oder größer als ein Referenzwert α beur
teilt wird, wird einerseits der Steuerungsfaktor L auf "1"
gesetzt, während andererseits der Steuerungsfaktor Q auf "0"
(oder "0.8") gesetzt wird. Des weiteren wird die Verzögerung
zusammen mit den Einstellungen durchgeführt. Wenn anderer
seits die Geschwindigkeit ΘH, der Lenkbewegung durch den
Entscheidungsabschnitt als kleiner als der Referenzwert α
beurteilt wird, werden die beiden Steuerungsfaktoren L, Q
jeweils auf "1" gesetzt, und es wird hierbei keine Verzöge
rung durchgeführt.
Die Kontrolle über das Verwinden ist vorgesehen, um einem
Verwinden des Fahrzeugkörpers B gegenzusteuern. Die Verwindung verfälscht natürlich die Signale der Höhensensoren. Der Druck,
der auf jede der Zylindereinheiten 1 einwirkt, entspricht
einer Last, der jedes der Räder ausgesetzt ist, so daß die
Kontrolle über das Verwinden des Fahrzeugkörpers B, das sich
aus der ausgeübten Last ergibt, durchgeführt wird, um ein
stärkeres Verwinden zu verhindern.
Im einzelnen wird die Steuerung betreffend das Verwinden
grundsätzlich durch Durchführen einer Rückkopplungsregelung
in einer Richtung ausgeführt, wobei ein Verhältnis einer
Differenz zwischen Drücken auf den rechten und linken Vor
derrädern zu einer Addition der Drücke derselben in Über
einstimmung mit einem Verhältnis einer Differenz zwischen
Drücken der rechten und linken Hinterräder zu einer Addition
der Drücke derselben gebracht wird. Ein Steuerverhältnis
eines Verwindungsbetrages auf der Vorderseite des Fahrzeug
körpers zu einem Verwindungsbetrag auf der Hinterseite des
selben wird durch Korrektur unter Benutzung eines Korrek
turkoeffizienten ωF zum Bestimmen eines Steuerverhältnisses
bestimmt, und ein Steuerverhältnis der Kontrolle über die
Lagen, wie zuvor unter (1) weiter oben beschrieben, zu der
Kontrolle über den Fahrkomfort, wie unter (2) weiter oben
beschrieben, ist durch Korrektur mit einem Korrekturkoeffi
zienten ωA gegeben. Bei der Steuerung zum Regulieren dieses
Verwindens sind die Steuerwerte schließlich als Strömungsmengen
signale QPFR, QPFL, QPRR u. QPRL für jede der vier Zy
lindereinheiten 1 bestimmt.
Jedes der Strömungsmengensignale zur Kontrolle über die La
gen, über den Fahrkomfort und über das Verwinden für jede
der vier Zylindereinheiten 1 wird schließlich zu jedem an
deren addiert, die Signale werden als endgültige Strömungs
mengensignale QFR, QFL, QRR u. QRL bestimmt, und jedes der
Strömungsmengen-Regelventile 15, 19 wird gesteuert, um eine
Strömungsmenge derart einzustellen, daß diese mit jedem der
endgültigen Strömungsmengensignale QFR, QFL, QRR bzw. QRL
korrespondiert.
Claims (14)
1. Federungsvorrichtung für ein Fahrzeug,
mit Fahrzeug-Höhensensoren (51), Höhenstelleinrichtungen für die
Radaufhängungen (1, 6) und einer Steuerung (U), wobei die Steuerung die Signale
(X) der Höhensensoren (51) so verarbeitet und die Höhenstelleinrichtungen so
ansteuert, daß der Fahrzeugkörper (B) eine vorbestimmte Höhenlage einnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß Werte der vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugkörpers (B) in Form von Signalen von drei Beschleunigungssensoren (53FL; 53FR; 53R) ermittelt und als weitere Steuerungsparameter der Steuerung (U) zur Bestimmung der Steuerwerte für die Höheneinstelleinrichtungen zugeführt werden,
- - wobei die drei Beschleunigungssensoren (53FL; 53FR; 53R) so angeordnet sind, daß zwei (53FL; 53FR) der drei Beschleunigungssensoren durch die Längsachse des Fahrzeugkörpers (B) voneinander getrennt sind und zumindest der eine von den zwei Beschleunigungssensoren (53FL; 53FR) und der dritte Beschleunigungssensor (53R) durch eine mittlere Querachse des Fahrzeugkörpers (B) voneinander getrennt sind,
- - und der Steuerwert zum Ausgleichen von Nick- und Wankbewegungen durch parallele Verarbeitung der Signale von den Fahrzeug-Höhensensoren (51FR; 51FL; 51RR; 51RL) und den Beschleunigungssensoren (53FL; 53FR; 53R) und durch Kombination der so getrennt ermittelten Steuerparameter bezüglich der Höhenlage und bezüglich der Vertikalbeschleunigung erzeugt wird, um so Abweichungen der Höhe des Fahrzeugkörpers (B) von einer vorgegebenen Höhe unter Berücksichtigung vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugkörpers (B) schnell auszuregeln.
2. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bewegung des Fahrzeugkörpers (B) als aus drei Komponenten
bestehend berücksichtigt wird, nämlich eine Hubkomponente, eine Nickkomponente
und eine Wankkomponente, daß für jede der drei Komponenten ein
moduskorrespondierender Steuerparameter auf der Grundlage der Ausgangssignale
zumindest zweier der drei Beschleunigungssensoren (53FR; 53FL; 53R) bestimmt wird,
um der Bewegung des Fahrzeugkörpers (B) gegensteuern zu können, und
daß ein Steuerwert zum Bestimmen der Zufuhr oder der Abfuhr von Druckflüssigkeit zu
oder von der Höhenstelleinrichtung (1, 5) auf der Grundlage der drei
moduskorrespondierenden Steuerwerte bestimmt wird.
3. Federungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der moduskorrespondierende Steuerparameter, der mit der Hubkomponente
korrespondiert, auf der Grundlage eines Additionswerts aus jedem der Ausgangswerte
der drei Beschleunigungssensoren (53FR; 53FL; 53R) bestimmt wird.
4. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der moduskorrespondierende Steuerparameter, der mit der Nickkomponente
korrespondiert, auf der Grundlage eines Ausgangswerts des einen
Beschleunigungssensors (53R), der in dem hinteren Bereich des Fahrzeugkörpers (B)
angeordnet ist, und eines Mittelwerts der Ausgangswerte der zwei
Beschleunigungssensoren (53FR; 53FL), die in dem vorderen Bereich desselben
angeordnet sind, bestimmt wird.
5. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der moduskorrespondierende Steuerparameter, der mit der Wankkomponente
korrespondiert, auf der Grundlage der Ausgangswerte der zwei
Beschleunigungssensoren (53FR; 53FL), die in dem vorderen Bereich des
Fahrzeugkörpers (B) angeordnet sind, bestimmt wird.
6. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung betreffend die Zufuhr oder die Abfuhr von Druckflüssigkeit zu oder
von der Höhenstelleinrichtung (1, 5) im Hinterradbereich gegenüber der Steuerung
betreffend die Zufuhr oder die Abfuhr von Druckflüssigkeit zu oder von der
Höhenstelleinrichtung (1, 5) im Vorderradbereich in einem Anfangszustand eines
Lenkvorgangs verzögert wird.
7. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Steuerungsfaktor zum Bestimmen des Steuerwerts zum Steuern der Zufuhr oder
der Abfuhr von Druckflüssigkeit zu oder von der Höhenstelleinrichtung (1, 5) im
Hinterradbereich kleiner als ein Steuerungsfaktor zum Bestimmen des Steuerwerts zum
Steuern der Zufuhr oder der Abfuhr von Druckflüssigkeit zu oder von der
Höhenstelleinrichtung (1, 5) im Vorderradbereich in einem Anfangszustand eines
Lenkvorgangs gemacht wird.
8. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerwert durch Addition der getrennt erzeugten Steuerparameter erzeugt
wird.
9. Federungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß vorgesehen sind:
- - ein Drucksensor (52), der auf jeder der Zylindereinheiten (2) zum Erfassen eines Drucks in der betreffenden Zylindereinheit angeordnet ist, und
- - ein drittes Steuermittel zum Steuern des Strömungsmengen-Regelventils (19) in Reaktion auf ein Ausgangssignal des Drucksensors, um so einer Einwirkung einer Verwindungskraft zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil des Fahrzeugkörpers (B) entgegenwirken zu können,
wobei ein Additionswert, der durch Addieren der Steuerwerte des ersten, des zweiten
und des dritten Steuermittels gewonnen ist, als der Steuerwert für das Strömungsmengen-
Regelventil bestimmt wird.
10. Federungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Steuermittel umfaßt:
- - ein erstes Verhältnisbestimmungsmittel zur Bestimmung eines Verhältnisses eines Additionswerts zu einem Subtraktionswert aus Ausgangswerten der zwei Drucksensoren (52) für die Zylindereinheiten für das rechte und das linke Vorderrad, und
- - ein zweites Verhältnisbestimmungsmittel zur Bestimmung eines Verhältnisses eines Additionswerts zu einem Subtraktionswert aus Ausgangswerten der zwei Drucksensoren (52) für die Zylindereinheiten für das rechte und das linke Hinterrad,
wobei ein Steuerwert für das dritte Steuermittel so bestimmt wird, daß eine Differenz
zwischen dem Verhältnis, das durch das erste Verhältnisbestimmungsmittel bestimmt
ist, und dem Verhältnis, das durch das zweite Verhältnisbestimmungsmittel bestimmt
ist, reguliert wird.
11. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei (53FR; 53FL) der drei Beschleunigungssensoren im Bereich des Fahrzeugkörpers (B) in Positionen angeordnet sind, die in einem Abstand voneinander im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Längsmittellinie des Fahrzeugkörpers (B) angeordnet sind, und
daß der dritte Beschleunigungssensor (53R) im hinteren Bereich des Fahrzeugkörpers (B) in einer Position angeordnet ist, die bezüglich der Querrichtung des Fahrzeugkörpers (B) im wesentlichen mittig liegt.
daß zwei (53FR; 53FL) der drei Beschleunigungssensoren im Bereich des Fahrzeugkörpers (B) in Positionen angeordnet sind, die in einem Abstand voneinander im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Längsmittellinie des Fahrzeugkörpers (B) angeordnet sind, und
daß der dritte Beschleunigungssensor (53R) im hinteren Bereich des Fahrzeugkörpers (B) in einer Position angeordnet ist, die bezüglich der Querrichtung des Fahrzeugkörpers (B) im wesentlichen mittig liegt.
12. Federungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zwei Beschleunigungssensoren (53FR; 53FL), die in dem vorderen Bereich des
Fahrzeugkörpers (B) angeordnet sind, in betreffenden rechten und linken Endbereichen
einer Instrumententafel angeordnet sind und der dritte Beschleunigungssensor (53R),
der im hinteren Bereich des Fahrzeugkörpers (B) angeordnet ist, im Bereich eines
Kofferraums angeordnet ist, der in einer Position hinter einem Fahrzeug-Fahrgastraum
ausgebildet ist.
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