DE4331582C2

DE4331582C2 - Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer mit Druckmittel arbeitenden aktiven Radaufhängung, und Radaufhängung zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE4331582C2
Application number: DE4331582A
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Dipl Ing Taniguchi; Takao Dipl Ing Morita; Tadao Dipl Ing Tanaka; Kenji Dipl Ing Hayase; Masanori Dipl Ing Tani
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2013-09-18
Also published as: US5393087A; GB2270889B; KR970000619B1; DE4331582A1; GB9319287D0; KR940006819A; GB2270889A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer mit kompressiblem Druckmittel arbeitenden aktiven Radaufhängung, und eine Radaufhängung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Aus der DE 40 26 790 C1 ist eine mit hydraulischem Druckmittel arbeitende aktive Radaufhängung bekannt die normalerweise auf schwache Dämpfung eingestellt ist. Wird an einem Rad durch einen dortigen Wegaufnehmer eine Aufbauresonanz festgestellt, so wird dieser Resonanz dadurch entgegengewirkt, daß während ein oder zwei Hüben einem hydraulischen Verdrängeraggregat an diesem Rad Hydrauliköl aus einem kleinen Druckspeicher zugeführt bzw. Hydrauliköl in einen Vorratsbehälter abgelassen wird. Dadurch werden diese Schwingungen rasch gedämpft. Sollten die Schwingungen länger andauern, so wird die Dämpfung eines an diesem Rad vorgesehenen Dämpferbeins auf "hart" umgeschaltet, da das Hydrauliköl im Druckspeicher nur für zwei Korrekturhübe ausreicht.

Aus der DE 38 13 695 A1 ist es bekannt, Schwingungen eines Fahrzeugaufbaus, die durch Unebenheiten der Fahrbahn hervorgerufen werden, pneumatisch zu dämpfen. Hierzu wird die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus erfaßt. Wenn diese nach oben gerichtet ist, wird aus einem entsprechenden Federzylinder Luft abgelassen, und wenn sie nach unten gerichtet ist, wird diesem Zylinder Luft zugeführt. Auf diese Weise wird besonders die Aufbau-Resonanz gedämpft. Für Frequenzen oberhalb der Aufbau-Resonanz ist ein (passiver) Hilfsdämpfer vorgesehen, der die Dämpfung dieser höheren Frequenzen übernimmt, so daß die pneumatische Anlage entsprechend klein ausgelegt werden kann. Sehr tiefe Frequenzen (unterhalb von 0,2 Hz) werden ausgefiltert, so daß sie die aktive Aufhängung nicht beeinflussen.

Aus der EP 0 426 338 A1 kennt man eine semiaktive Aufhängung für ein Kraftfahrzeug. Diese verwendet für jedes Rad einen zwischen Rad und Aufbau angeordneten Wegaufnehmer, dessen Signal differenziert wird und so die vertikale Relativgeschwindigkeit zwischen Rad und Aufbau liefert. Ferner verwendet diese Aufhängung für jedes Rad einen am Aufbau angeordneten Beschleunigungssensor, dessen Ausgangssignal integriert wird und folglich die Vertikalgeschwindigkeit des Aufbaus an dieser Stelle liefert. Durch eine Differenzbildung zwischen den beiden Geschwindigkeitssignalen erhält man die Vertikalgeschwindigkeit des betreffenden Rades, und diese dient dazu, je nach Zustand der Fahrbahn unterschiedliche Regelverstärkungen einzustellen. An jedem Rad befindet sich ein Dämpferbein mit variabler Dämpfung, und abhängig von den Regelverstärkungen, und einer im Speicher gespeicherten Kennlinie für das Dämpferbein, wird diese Dämpfung auf einen Wert eingestellt, der optimal an den Zustand der Fahrbahn angepaßt ist.

Ferner ist es aus der US-A 4 856 815 bekannt, zur Unterdrückung von Schwingungen eines Fahrzeugaufbaus, die durch einen entsprechenden Input von der Fahrbahn verursacht werden, eine aktive Federung zu verwenden, bei der eine positive Dämpfung dadurch bewirkt wird, daß man ein kompressibles Druckmittel entsprechenden Druckmittel-Federkammern entweder zuführt oder aus diesen abfließen läßt. Z.B. zeigt diese US-A eine pneumatische Federung, welche so ausgelegt ist, daß sie den Fahrzeugaufbau in einer horizontalen Lage hält, selbst wenn das Fahrzeug auf einer unebenen Straße fährt. Bei dieser Federung wird Luft den Luftfederkammern von Aufhängungseinheiten zugeführt oder von diesen abgeführt, welche zwischen dem Fahrzeugaufbau und den entsprechenden Rädern angeordnet sind, entsprechend dem Ausgangssignal eines Hubsensors bzw. Wegaufnehmers, welches Signal die Relativverschiebung zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Rädern repräsentiert, oder allgemeiner, zwischen den gefederten und den ungefederten Massen eines Fahrzeugs, um so den Hub der Aufhängungseinheiten in der Weise zu steuern, daß die gefederte Seite horizontal gehalten werden kann, selbst wenn die ungefederte Seite eine vertikale Auf- und Abwärtsbewegung infolge einer Änderung des Niveaus der Fahrbahn ausführt.

Bei dieser bekannten Federung wird dann, wenn das Ausgangssignal des Hubsensors größer oder gleich einem vorgegebenen Wert wird, ein Zufuhrventil während einer vorgegebenen Zeitspanne geöffnet, um der Luftfederkammer aktiv Luft zuzuführen, falls die Luftfeder expandiert, und ein Auslaßventil wird während einer vorgegebenen Zeitspanne geöffnet, um Luft aus der Luftfederkammer aktiv abfließen zu lassen, falls die Luftfeder kontrahiert.

Diese Art von Federungen kann eine vertikale Bewegung des Fahrzeugaufbaus unterdrücken, ist aber nicht ausreichend effektiv bei der Reduzierung der Kraft, welche die vertikale Bewegung des Fahrzeugaufbaus selbst bewirkt. Insbesondere dann, wenn die Resonanzbedingungen für den Fahrzeugaufbau als gefederte Masse erfüllt sind, tritt am Fahrzeugaufbau eine "hüpfende" Vibration auf, welche den Fahrzeuginsassen ein unangenehmes Fahrgefühl vermittelt.

Als Steuer- bzw. Regeltechnik zur Reduzierung solcher "hüpfender" Vibrationen ist in der Fachwelt die Skyhook-Dämpfertheorie von Carnop bekannt. Nach dieser Theorie wird eine Kraft erzeugt, welche proportional zur vertikalen Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus ist, und man läßt sie in einer Richtung wirken, welche die vertikale Geschwindigkeit kompensiert, um dadurch Schwingungen des Fahrzeugaufbaus zu unterdrücken, welche durch die Anregungen verursacht werden, die von der Fahrbahn her übertragen werden. Bislang ist die Skyhook-Dämpfertheorie realisiert bei einer aktiven Federung, welche ein nicht kompressibles Druckmittel als Arbeitsmedium verwendet.

Z.B. zeigt die US-A 5 089 966 eine hydraulische, aktive Federung, die Hydrauliköl als Arbeitsmedium verwendet. Bei dieser Federung erhält man die Vertikalgeschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus, indem man seine vertikale Beschleunigung erfaßt und integriert, und ein Öldruck, welcher der Vertikalgeschwindigkeit proportional ist, wird den Betätigungsgliedern zugeführt, um Schwingungen des Fahrzeugaufbaus zu dämpfen.

Diese Art von hydraulischen, aktiven Federungen weist als unerläßliche Elemente eine hydraulische Druckquelle mit einer Pumpe auf, ferner einen Vorratsbehälter, und einen Pumpen-Druckspeicher zum Eliminieren der Pumpenpulsationen, ferner ein hydraulisches Steuersystem einschließlich eines Betätigungsglieds, ein proportionales Steuerventil zum Zuführen eines gewünschten Hydraulikdrucks von der hydraulischen Druckquelle zum Betätigungsglied, und einen Haupt-Druckspeicher, der zwischen dem proportionalen Steuerventil und dem Betätigungsglied angeordnet ist, um den hydraulischen Druck zu speichern, sowie ein Steuergerät zum Steuern bzw. Regeln des hydraulischen Steuersystems.

Diese hydraulische, aktive Federung ist wirksam beim Ausführen von Dämpfungsvorgängen beruhend auf der Skyhook-Dämpfertheorie, aber sie erfordert ein proportionales Steuerventil mit hoher Arbeitsgenauigkeit und hoher Ansprechgeschwindigkeit, was die Kosten entsprechend erhöht. Da außerdem hydraulisches Druckmittel als Arbeits-Druckmittel verwendet wird, ist die hydraulische Druckquelle groß, erfordert viel Raum für die Federung und erhöht das Fahrzeuggewicht.

Andererseits ist es bei einer pneumatischen, aktiven Federung wegen der Kompressibilität der als Druckmittel dienenden Luft schwierig, den inneren Druck der Luftfederkammer der Vorrichtung zu steuern oder zu regeln, indem man beispielsweise ein proportionales Regelventil verwendet. Ferner hat eine pneumatische Federung eine niedrige Ansprechgeschwindigkeit, und deshalb ist es schwierig, ein Betätigungsglied nach Art einer Luftfederkammer zum richtigen Zeitpunkt zu betreiben, um eine Kraft zu erzeugen, welche Schwingungen des Fahrzeugaufbaus unterdrückt. Aus diesem Grunde wurde bislang noch keine auf der Skyhook-Dämpfertheorie beruhende Steuer- bzw. Regeltechnik entwickelt, welche bei einer pneumatischen aktiven Federung verwendbar ist.

Die erwähnte hydraulische aktive Federung, bei welcher eine aktive Steuerung, beruhend auf der Skyhook-Dämpfertheorie, möglich ist, verwendet drei oder vier Sensoren zur Erfassung der vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus, um Steuerinformationen zur Verwendung bei der aktiven Steuerung zu erhalten. Jedoch sind die vertikalen Beschleunigungssensoren teuer, und eine Zunahme der Zahl dieser Sensoren erfordert im allgemeinen eine durchdachtere Installation derselben, eine Temperaturkorrektur der Sensor-Ausgangssignal-Charakteristiken, die Auslegung eines fehlersicheren Systems für den Fall des Auftretens von Fehlern bei den Sensoren, etc. Infolgedessen ist die bekannte Vorrichtung, welche drei oder vier vertikale Beschleunigungssensoren verwendet, teuer.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer mit Druckmittel arbeitenden aktiven Radaufhängung, und eine Radaufhängung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, bereitzustellen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer mit Druckmittel arbeitenden aktiven Radaufhängung, deren Aufhängungscharakteristik durch Zufuhr und Abfluß eines kompressiblen Arbeits-Druckmittels über zumindest ein Schaltventil zu bzw. von einem druckmittelbetätigten Betätigungsglied aktiv geändert wird, mit folgenden Schritten:

a) Über einen Sensor wird die Vertikalbeschleunigung oder -Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus erfaßt;
b) wenn die Frequenz der erfaßten Schwingungen des Fahrzeugaufbaus in einen vorgegebenen Frequenzbereich fällt, der eine Resonanzfrequenz einschließt, wird ein Zufuhr/Abfluß-Steuermuster für die Betätigung des Schaltventils vorgegeben;
c) die erforderliche Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit für das mindestens eine Schaltventil wird aus dem Zufuhr/Abfluß-Steuermuster entsprechend der Größe der erfaßten Vertikalbeschleunigung oder -Geschwindigkeit bestimmt;
d) die Zufuhr/Abfluß-Steuerung des Druckmittels wird mit der definierten Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit so durchgeführt, daß die vertikale Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus verringert wird.

Man erhält so ein sehr einfach und rasch arbeitendes Verfahren, bei dem gemäß der Skyhook-Dämpfertheorie die Kompensationskräfte jeweils mindestens angenähert im richtigen Zeitpunkt wirksam werden, obwohl als Arbeitsmedium ein kompressibles Arbeits-Druckmittel verwendet wird.

Dabei wird in Weiterbildung der Erfindung dann mit der Zufuhr/Abfluß- Steuerung begonnen, wenn die Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung oder -geschwindigkeit größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Wert geworden ist, und sie wird beendet, wenn die Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung oder -geschwindigkeit kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert geworden ist, der kleiner ist als der erste vorgegebene Wert nach dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung. Auf diese Weise wird die Zufuhr/Abfluß-Steuerung nur dann durchgeführt, wenn dies nach objektiven Kriterien erforderlich ist.

Wenn beim Schritt a) ein Meßwert für eine Relativverschiebung zwischen gefederter und ungefederter Seite differenziert wird, um ein Vertikalgeschwindigkeitssignal zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, das so erhaltene Signal einer Phasenkompensation zu unterwerfen, um es hinsichtlich seiner Phase nach früh oder nach spät zu verschieben, so daß es im wesentlichen dieselbe Phase hat wie die vertikale Beschleunigung. Dadurch wird es möglich, die Zufuhr/Abfluß-Steuerung mittels dieses phasenverschobenen Signals so durchzuführen, daß sie im wesentlichen phasenrichtig, bezogen auf die auftretenden Beschleunigungskräfte, erfolgt.

Aus diesem Grund wird in bevorzugter Weise die Phase des Geschwindigkeitssignals bei der Phasenkompensation um einen vorgegebenen Winkel verschoben, wofür sich besonders gut ein Tiefpaßfilter eignet, da die Frequenz des Geschwindigkeitssignals in einem relativ engen Frequenzbereich liegt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß daß beim Schritt b) die Zahl der Ausführungen von Zufuhren/Abflüssen erfaßt wird, und daß entsprechend dieser erfaßten Zahl eines aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Zufuhr/Abfluß-Steuermustern selektiert wird.

Ein besonders einfach durchzuführendes Verfahren erhält man dadurch, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt wird, und daß mit der Zufuhr/Abfluß- Steuerung bei den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern auf der Hinterradseite begonnen wird, wenn eine der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Verzögerungszeit ab dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung für die Betätigungsglieder auf der Vorderradseite abgelaufen ist. Dies ermöglicht eine aktive Steuerung nach der Skyhook-Dämpfertheorie bei niedrigen Kosten und ohne Verwendung eines teuren Systems von Sensoren zur Erzeugung von Steuerinformationen.

Als kompressibles Druckmittel wird bevorzugt Luft verwendet.

Eine bevorzugte aktive Radaufhängung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 9. Diese Radaufhängung arbeitet mit einer Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer gefederten Vertikalbeschleunigung, welche im Hinblick auf den Zeitbedarf der bei einem pneumatischen System erforderlichen Schritte (Bestimmung der Frequenz; Betätigung eines Ventils; Erzeugung einer Kraft) eine günstige Phasenlage hat. Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Radaufhängung ist Gegenstand des Anspruchs 10.

Eine andere aktive Radaufhängung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Diese verwendet das Ausgangssignal eines zwischen Rad und Aufbau angeordneten Wegaufnehmers, um ein Geschwindigkeitssignal für die relative Verschiebungsgeschwindigkeit zwischen Rad und Aufbau zu erhalten. Da dieses Geschwindigkeitssignal keine günstige Phasenlage hat, wird es einer Phasenkompensation unterworfen, um eine phasenrichtige Steuerinformation zu erhalten, und diese kann dann ebenfalls zum Steuern der aktiven Aufhängungsvorrichtung dienen. Dabei wird bevorzugt gemäß Anspruch 12 die Zufuhr/Abfluß-Steuerung nur eingeleitet, wenn diese Steuerinformation einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen aktiven Radaufhängung ist Gegenstand des Anspruchs 14. Eine solche Radaufhängung ermöglicht eine aktive Steuerung nach der Skyhook- Dämpfertheorie auch dann, wenn das Arbeits-Druckmittel kompressibel ist, also z. B. aus Luft besteht.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaubild, welches einen Hauptteil eines pneumatischen Federungssystems darstellt, bei welchem das Steuer- bzw. Regel verfahren zur Federungssteuerung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches einen Teil eines Fahrqualität- Steuerverfahrens zur Ausführung des Steuerverfahrens zur Federungssteuerung zeigt, wie es von einer Steuer/Regeleinheit ausgeführt wird, die in Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches den übrigen Teil des Steuerverfahrens für die Fahrqualität darstellt,

Fig. 4 ein Schaubild, welches ein Verfahren zur Berechnung der Vibrationsfrequenz bei einer gefederten vertikalen Beschleunigung zeigt, wie es bei einem Steuerverfahren für die Fahrqualität ausgeführt wird, sowie den Ausführungs- Zeitablauf für die Zufuhr-/Abflußsteuerung,

Fig. 5 ein Schaubild, welches ein Beispiel eines Zufuhr/Abfluß- Zeitkennfelds zeigt, wie es für die Fahrqualitätssteuerung verwendet wird,

Fig. 6 ein Schaubild, welches die Verzögerung illustriert, die bei der Betätigung eines pneumatischen Federungssystems auftritt,

Fig. 7 ein Schaubild, welches den zeitlichen Ablauf für die Erzeugung einer Kraft zeigt, wie sie bei einer gefederten Beschleunigung auftritt und die in der Lage ist, die Arbeitsverzögerung eines pneumatischen Federungssystems zu kompensieren,

Fig. 8 ein Flußdiagramm, welches Einzelheiten eines Zufuhr/Abfluß- Steuerverfahrens gemäß Fig. 3 zeigt,

Fig. 9 ein Schaubild, welches die Grundidee eines Arbeitssteuerverfahrens für eine pneumatische aktive Federung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 10 ein Flußdiagramm, welches einen Teil eines Fahrqualität- Steuerverfahrens nach dem Verfahren des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,

Fig. 11 ein Schaubild, welches ein Beispiel eines Verzögerungs- Kennfelds zeigt, wie es für die Fahrqualitätssteuerung verwendet wird,

Fig. 12 ein Schaltbild, welches schematisch einen Steuerinformationsgenerator für ein pneumatisches aktives Federungssystem zeigt, bei welchem ein Verfahren nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Anwendung findet,

Fig. 13 ein Flußdiagramm, welches einen Teil eines Fahrqualität- Steuerverfahrens nach dem Verfahren des dritten Ausführungsbeispiels zeigt,

Fig. 14 ein Flußdiagramm, welches den restlichen Teil des Fahrqualität-Steuerverfahrens zeigt,

Fig. 15 ein Schaubild, welches ein Verfahren zur Berechnung der Vibrationsfrequenz der Steuerinformation (relative vertikale Geschwindigkeit) Z_V bei der Fahrqualitätssteuerung und den Ausführungs-Zeitablauf für die Zufuhr/Abflußsteuerung zeigt,

Fig. 16 ein Schaubild, welches ein Beispiel eines Zufuhr/Abfluß- Zeitkennfelds zeigt, wie es für die Fahrqualitätssteuerung verwendet wird,

Fig. 17 ein Flußdiagramm, welches einen Teil eines Fahrqualität- Steuerverfahrens zur Ausführung einer Arbeitssteuermethode für ein pneumatisches Federungssystem nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 18 ein Flußdiagramm, welches den übrigen Teil des Fahrqualität- Steuerverfahrens zeigt,

Fig. 19 ein Schaubild, welches ein Beispiel eines Zufuhr/Abfluß- Zeitkennfelds zeigt, wie es für die Fahrqualitätssteuerung verwendet wird,

Fig. 20 ein Schaubild, welches in Abhängigkeit von der Zeit Änderungen des Federungshubs, eine gefederte vertikale Beschleunigung, und die Federungsgeschwindigkeit zeigt, die beobachtet werden, wenn das aktive Federungs- Arbeitssteuerverfahren nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt wird, und

Fig. 21 ein Schaubild analog Fig. 20, welches über der Zeit entsprechende Änderungen zeigt, wenn ein konventionelles aktives Federungs-Arbeitssteuerverfahren ausgeführt wird.

Nachfolgend wird ein pneumatisches aktives Federungssystem beschrieben, bei welchem ein Arbeitssteuerverfahren nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Anwendung findet. Gelegentlich spricht man hier auch von einer aktiven Federung.

Das Federungssystem hat primär die Funktion, eine Fahrqualitätssteuerung nach der vorliegenden Erfindung auszuführen, welche auf der Skyhook- Dämpfertheorie beruht und dafür ausgelegt ist, das seltsame und unkomfortable Gefühl (nachfolgend Hubschwingphänomen genannt) zu reduzieren, das der Fahrer als Ergebnis vertikaler Vibrationen des Fahrzeugaufbaus erfährt (auf der gefederten Seite). Dies geschieht zusätzlich zur Niveausteuerung und Lagesteuerung eines vierradrigen Kraftfahrzeugs, in welchem das Federungssystem eingebaut ist. Zu diesem Zweck weist das Federungssystem vier Federungs- bzw. Aufhängungseinheiten auf, welche jeweils einem Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, sowie eine pneumatische Schaltung zur Zufuhr bzw. zum Ablassen von Luft zu bzw. von Luftfederkammern dieser vier Aufhängungseinheiten, ebenso wie in der Federung gemäß US-PS 4 856 815. Diese Anordnung steuert die Zufuhr/den Abfluß von Luft zu bzw. von den vier Luftfederkammern, und zwar unabhängig voneinander, durch Öffnen bzw. Schließen verschiedener Ventile, welche in der pneumatischen Schaltung angeordnet sind, um dadurch den inneren Druck der einzelnen Luftfederkammern auf eine Mehrzahl verschiedener Werte zu ändern. Das Federungssystem gemäß Fig. 1 ist vorzugsweise mit vier Sensoren für vertikale Beschleunigung versehen, um, bevorzugt jeweils in der Nähe eines der vier Räder, die vertikalen Beschleunigungen der gefederten Seite eines Fahrzeugaufbaus zu erfassen, und zwar als Steuerinformation zur Verwendung in der Zufuhr/Abflußsteuerung.

Das Federungssystem weist eine Steuer/Regeleinheit 36 auf, welche einen Prozessor 36a, einen Speicher 36b, eine Eingabe/Ausgabeschaltung etc. aufweist, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Steuer/Regeleinheit 36 hat die Funktion eines Steuerteils für das Federungssystem, sowie die Funktion, die Arbeitsweise der verschiedenen Teile des Kraftfahrzeugs zu steuern, und sie führt verschiedene Steuervorgänge parallel miteinander aus, gemäß einem Steuerprogramm, das im Speicher 36b gespeichert ist.

Das Federungssystem weist vier Federungs- bzw. Aufhängungseinheiten FS1, FS2, RS1 und RS2 auf; diese sind - in dieser Reihenfolge - dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Die vier Einheiten haben einen identischen Aufbau. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Symbol S verwendet, um kollektiv auf die vier Aufhängungseinheiten Bezug zu nehmen, und die Symbole FS1 bis RS2 werden verwendet, um separat auf die einzelnen Aufhängungseinheiten Bezug zu nehmen.

Die Aufhängungseinheiten S weisen jeweils einen Stoßdämpfer 1 vom Typ mit variabler Dämpfungskraft auf, welcher angeordnet ist zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem entsprechenden Rad. Der Stoßdämpfer 1 weist einen Zylinder auf, der am Rad befestigt ist, sowie eine Kolbenstange 2 mit einem Kolben, der verschiebbar im Zylinder angeordnet ist. Die Kolbenstange 2 ist an ihrem oberen Ende mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers 1 wird gesteuert durch Betätigung eines Ventils 5a mittels eines Betätigungsglieds 6, und zwar über eine Steuerstange 5, welche die Kolbenstange 2 durchdringt.

Jede Aufhängungseinheit S weist ferner eine Luftfederkammer 3 auf, welche mit dem Stoßdämpfer 1 zusammengebaut ist. Die Luftfederkammer 3 (in Form eines Federbalgs) befindet sich am oberen Abschnitt des Stoßdämpfers 1 koaxial zur Kolbenstange 2, und ein Teil von ihr wird durch einen Balg 4 definiert. Die Luftfederkammer 3 steht in Verbindung mit der pneumatischen Schaltung durch einen Durchlaß 2a in der Kolbenstange 2, so daß Luft ihr zugeführt und aus ihr abgeleitet werden kann.

Die pneumatische Schaltung des Federungssystems weist einen Hochdruck-Vorratsbehälter 15a auf zur Zufuhr von Druckluft zu den Aufhängungseinheiten S, sowie einen Niederdruck-Vorratsbehälter 15b, welchem die Luft zugeführt wird, die von den Aufhängungseinheiten S abgegeben wird. Dem Hochdruck-Vorratsbehälter 15a der pneumatischen Schaltung ist ein Kompressor 11 zugeordnet zum Komprimieren der Luft, welche durch ein Luftfilter 12 zugeführt wird, ferner ein Lufttrockner 13, der mit einem Trockenstoff gefüllt ist, z. B. mit Silikagel, und ein Rückschlagventil 14. Auf diese Weise wird komprimierte, getrocknete Luft im Hochdruck-Vorratsbehälter 15a gespeichert.

Ferner weist die pneumatische Schaltung eine Rückführpumpe 16 auf, deren Saugseite mit dem Niederdruck-Vorratsbehälter 15b und deren Auslaßseite mit dem Hochdruck-Vorratsbehälter 15a verbunden ist. Ein Rückführpumpenrelais 17 dient dazu, der Rückführpumpe 16 elektrische Energie zuzuführen oder diese Energie abzuschalten, und ein Niederdruck-Druckschalter 18 hat die Funktion, den inneren Druck des Niederdruck-Vorratsbehälters 15b zu erfassen, so daß der innere Druck des Niederdruck-Vorratsbehälters 15b auf einem Niveau gehalten werden kann, welches niedriger oder gleich einem ersten vorgegebenen Druck ist, z. B. 0,6 kp/cm². Wird der innere Druck des Niederdruck- Vorratsbehälters 15b höher als der erste vorgegebene Druck, so schaltet der Druckschalter 18 ein, und das Rückführpumpenrelais 17 schaltet ebenfalls ein entsprechend einem Steuersignal, welches von der Steuer/Regeleinheit 36 infolge der Druckschalterbetätigung zugeführt wird, um die Rückführpumpe 16 in Betrieb zu setzen. Schaltet der Druckschalter 18 aus, so wird die Pumpe 16 abgeschaltet.

Ferner ist ein Hochdruck-Druckschalter 44 zur Erfassung des inneren Druckes des Hochdruck-Vorratsbehälters 15a vorgesehen, sowie ein Kompressorrelais 43 zur Steuerung der Energiezufuhr zum Kompressor 11, so daß der innere Druck des Hochdruck-Vorratsbehälters 15a auf einem Niveau gehalten werden kann, welches höher als oder gleich einem zweiten vorgegebenen Druck ist, z. B. 9,5 kp/cm². Wird der innere Druck des Hochdruck-Vorratsbehälters 15a niedriger als der zweite vorgegebene Druck, so schaltet der Druckschalter 44 ein, und das Kompressorrelais 43 schaltet ebenfalls ein gemäß einem Steuersignal, welches von der Steuer/Regeleinheit 36, gesteuert durch diese Schalterbetätigung, zugeführt wird, um so den Kompressor 11 zu betätigen. Schaltet der Druckschalter 44 ab, so wird der Kompressor 11 ausgeschaltet. Jedoch ist die Betätigung des Kompressors 11 gesperrt, solange die Rückführpumpe 16 in Betrieb ist.

Die pneumatische Schaltung hat eine Luftzufuhrleitung, welche vom Hochdruck-Vorratsbehälter 15a zu einem Luftzufuhr-Steuerventil 19 geht. Wenn das Ventil 19 eingeschaltet ist, läßt es eine kleine Luftmenge durch eine nicht dargestellte Drossel durchströmen; wenn es ausgeschaltet ist, läßt es eine große Luftmenge durch einen nicht dargestellten Durchlaß großen Durchmessers, sowie durch die erwähnte Drossel, durchströmen. Hinter dem Ventil 19 teilt sich die Luftzufuhrleitung in der dargestellten Weise. Einer der Leitungszweige hinter dem Ventil 19 geht zu den Vorderrad-Aufhängungseinheiten FS1 und FS2; in ihm sind ein Luftzufuhr-Magnetventil 20 für die Vorderräder sowie ein Rückschlagventil 21 angeordnet. Dieser Zweig gabelt sich weiter hinter dem Rückschlagventil 21 in zwei sekundäre Leitungen. Eine der sekundären Leitungen erstreckt sich zur Aufhängungseinheit FS1 für das linke Vorderrad, und zwar über ein Magnetventil 22 für die vordere linke Seite, welches ein Dreiwege Auswahlventil aufweist; die andere sekundäre Leitung erstreckt sich zur Aufhängungseinheit FS2 für das rechte Vorderrad über ein Magnetventil 23 für die vordere rechte Seite, analog zum Ventil 22. Das Ventil 20 erlaubt das Durchströmen von Luft, wenn es eingeschaltet ist, und es sperrt den Durchlaß von Luft, wenn es ausgeschaltet ist. Die Ventile 22 und 23 bewirken jeweils eine Verbindung des oben beschriebenen Luftzufuhrweges und schalten einen Luftabflußweg, der später erläutert wird, ab, wenn sie abgeschaltet sind, und sie schalten den Luftzufuhrweg ab und den Luftabflußweg ein, wenn sie eingeschaltet sind.

In der gleichen Weise hat der andere Zweig, welcher sich von einer Stelle hinter dem Ventil 19 zu den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 für die Hinterräder erstreckt, ein Luftzufuhr-Magnetventil 24 für die Hinterräder, ähnlich dem Ventil 20, und ein Rückschlagventil 25, und hinter dem Rückschlagventil 25 verzweigt er sich weiter zu zwei sekundären Leitungen. Eine der sekundären Leitungen erstreckt sich zur Aufhängungseinheit RS1 für das linke Hinterrad, und zwar über ein Magnetventil 26 für hinten links, ähnlich den Ventilen 22 und 23, und die andere sekundäre Leitung erstreckt sich zur Aufhängungseinheit RS2 für das rechte Hinterrad über ein Magnetventil 27 für hinten rechts, ähnlich dem Ventil 26.

Eine Luft-Auslaßleitung der pneumatischen Schaltung erstreckt sich jeweils von den Aufhängungseinheiten FS1 bis RS2 zu den Magnetventilen 22, 23, 26 bzw. 27 und teilt die sekundären Leitungen mit der Luftzufuhrleitung. Zwei sekundäre Leitungen, welche den Aufhängungseinheiten FS1 und FS2 für die Vorderräder zugeordnet sind, vereinigen sich hinter den Magnetventilen 22 und 23 und sind mit dem Niederdruck-Vorratsbehälter 15b über ein Auslaßrichtungs- Auswahlventil 28 verbunden, welches ein Dreiwege-Auswahlventil aufweist. In gleicher Weise sind zwei sekundäre Leitungen, welche den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 für die Hinterräder zugeordnet sind, hinter den Magnetventilen 26 und 27 miteinander vereinigt und über ein Auslaßrichtungs-Auswahlventil 32 (ähnlich dem Ventil 28) mit dem Niederdruck-Vorratsbehälter 15b verbunden.

Die Ventile 28 und 32 haben jeweils einen ersten Auslaßanschluß, der mit dem Vorratsbehälter 15b verbunden ist, wie bereits erläutert, sowie einen zweiten Auslaßanschluß, der mit dem Lufttrockner 13 verbunden ist, und zwar über ein zugeordnetes Rückschlagventil 29 oder 33 und eine Leitung L, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Leitungen, welche die ersten Auslaßanschlüsse der Ventile 28 und 32 mit dem Vorratsbehälter 15b verbinden. Dies ist in Fig. 1 durch das Symbol für eine Drossel an der Leitung L angedeutet. Die Ventile 28 und 32 verbinden jeweils einen Einlaßanschluß mit einem ersten Auslaßanschluß, wenn sie eingeschaltet sind, und sie verbinden den Einlaßanschluß mit einem zweiten Auslaßanschluß, wenn sie ausgeschaltet sind. Zwischen dem Lufttrockner 13 und dem Luftfilter 12 sind ein Auslaß-Magnetventil 31 und ein Rückschlagventil 46 angeordnet, welche einen Teil der Auslaßseite der pneumatischen Schaltung bilden, in Verbindung mit den Elementen 12 und 13, so daß Luft durch das Luftfilter 12 abgelassen werden kann.

Das Federungssystem weist ferner verschiedene Sensoren auf, welche mit der Steuer/Regeleinheit 36 verbunden sind. Ein Sensor 34F zur Erfassung der Höhe des Vorderteils des Fahrzeugs ist angeordnet zwischen einem unteren Arm 35 der vorderen rechten Aufhängung, und dem Fahrzeugaufbau, und ein Sensor 34R zur Erfassung der Höhe des hinteren Teils des Fahrzeugs ist angeordnet zwischen einem seitlichen Stab 37 der hinteren linken Aufhängung und dem Fahrzeugaufbau. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 ist in einem (schematisch dargestellten) Tachometer eingebaut, und vier Sensoren für vertikale Beschleunigungen, von denen nur einer bei 51 dargestellt ist, ein Beschleunigungssensor 52 für seitliche Beschleunigungen, und ein Beschleunigungssensor 53 für Beschleunigungen in Längsrichtung sind an geeigneten Stellen des Fahrzeugaufbaus angeordnet, um die vertikale Beschleunigung, die seitliche Beschleunigung, und die Beschleunigung in Längsrichtung zu erfassen, welche jeweils auf den Fahrzeugaufbau wirken, also auf die gefederte Masse. Deshalb kann man - abkürzend - z. B. von einem "Sensor für die gefederte Beschleunigung" sprechen. Mit dem Bezugszeichen 40 ist ein Lenkradsensor bezeichnet, dessen Funktion es ist, die Geschwindigkeit der Drehung des Lenkrads 41 zu erfassen, also die Steuer-Winkelgeschwindigkeit, und mit 42 ist ein Gaspedalsensor bezeichnet, mit dem der Winkel erfaßt wird, um den das Gaspedal nach unten getreten wird.

Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise des aktiven Federungssystems beschrieben, das in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut ist.

Das Federungssystem führt die Fahrzeug-Höhensteuerung, die Fahrzeug- Lagesteuerung, und schließlich die Fahrqualitätssteuerung aus, letzteres beruhend auf der Skyhook-Dämpfertheorie, wie sie oben erläutert wurde.

Bei der Fahrzeughöhensteuerung bestimmt der Prozessor 36a der Steuer/Regeleinheit 36, ob die Fahrzeughöhe stimmt, und zwar anhand der Ausgangssignale der Fahrzeug-Höhensensoren 34F und 34R. Ist die Fahrzeughöhe kleiner als der gewünschte Sollwert, so werden die vorderen und hinteren Luftzufuhr-Magnetventile 20 und 24, gesteuert vom Prozessor 36a, eingeschaltet, so daß Druckluft vom Hochdruck- Vorratsbehälter 15a den Luftfederkammern 3 der Aufhängungseinheiten S zugeführt wird. Ist die richtige Fahrzeughöhe erreicht, so werden die Ventile 20 und 24 abgeschaltet, um die Luftzufuhr zu unterbrechen.

Ist andererseits die Fahrzeughöhe größer als die gewünschte Sollhöhe, so werden die Magnetventile 22, 23, 26 und 27 und die Auswahlventile 28 und 32 für die Auslaßrichtung eingeschaltet, so daß Druckluft in den Luftfederkammern 3 zum Niederdruck-Vorratsbehälter 15b abgelassen wird. Hat die Fahrzeughöhe den richtigen Wert erreicht, so wird der Ablaß von Luft unterbrochen. Diese Fahrzeughöhensteuerung ist jedoch blockiert, wenn das Fahrzeug beispielweise eine Kurve fährt (Quersperrung).

Bei der Wanksteuerung, welche eine Betriebsart der Fahrzeuglagesteuerung ist, werden dann, wenn das Lenkrad 41 im Uhrzeigersinn verdreht wird und der Fahrzeugaufbau folglich die Tendenz hat, eine Drehbewegung um seine Längsachse entgegen dem Uhrzeigersinn auszuführen, die Luftzufuhr-Magnetventile 20 und 24 durch die Steuer/Regeleinheit 36 während einer vorgegebenen Zeit eingeschaltet, die Magnetventile 23 und 27 für die rechten Räder werden eingeschaltet, und das Auslaßrichtungs-Auswahlventil 32 wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit eingeschaltet. Infolgedessen wird eine vorgegebene Menge Druckluft vom Hochdruck-Vorratsbehälter 15a den Luftfederkammern 3 der linken Aufhängungseinheiten FS1 und RS1 zugeführt, während eine vorgegebene Menge Druckluft aus den Luftfederkammern 3 der rechten Aufhängungseinheiten FS2 und RS2 zum Niederdruck-Vorratsbehälter 15b abgelassen wird. Hierdurch wird eine Drehbewegung des Fahrzeugaufbaus um seine Längsachse entgegen dem Uhrzeigersinn unterdrückt. Wird danach festgestellt, daß das Lenkrad 41 in eine neutrale Lage zurückgedreht wurde, was mittels des Ausgangssignals des Lenkradsensors 40 ermöglicht wird, oder daß die seitliche Beschleunigung abgenommen hat, was sich aus dem Ausgangssignal des seitlichen Beschleunigungssensors 52 ergibt, so schließt daraus der Prozessor 36a der Steuer/Regeleinheit 36, daß sich der Fahrzustand von einer Kurvenfahrt zu einer Fahrt in gerader Richtung geändert hat. Unmittelbar danach schaltet der Prozessor 36a die Magnetventile 23 und 27 aus, sowie das Auslaßrichtungs-Auswahlventil 32, wodurch die Drücke in den Luftfederkammern 3 der linken und der rechten Aufhängungseinheiten gleich gemacht werden.

Wird das Lenkrad 41 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so läuft ein Vorgang ab, der dem eben beschriebenen ähnlich ist. Es wird nämlich Druckluft den Luftfederkammern 3 der rechten Aufhängungseinheiten FS2 und RS2 zugeführt, und Druckluft wird aus den Luftfederkammern 3 der linken Aufhängungseinheiten FS1 und RS1 abgelassen, wodurch eine Wankbewegung, also ein Rollen, des Fahrzeugs um seine Längsachse im Uhrzeigersinn, unterdrückt wird.

Bei der Steuerung gegen das Nicken geht man wie folgt vor. Wenn die negative Beschleunigung, erfaßt durch das Ausgangssignals des Längsbeschleunigungssensors 53, größer oder gleich einem vorgegebenen Wert wird, z. B. infolge Betätigung der Bremse, wird das Luftzufuhr- Magnetventil 20 während einer vorgegebenen Zeitspanne eingeschaltet, die Magnetventile 26 und 27 der Hinterräder werden eingeschaltet, und das Auswahlventil 32 für die Auslaßrichtung wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit eingeschaltet, gesteuert vom Prozessor 36a. Infolgedessen wird eine vorgegebene Menge Druckluft vorm Hochdruck- Vorratsbehälter 15a den Aufhängungseinheiten FS1 und FS2 der Vorderräder zugeführt, und es wird eine vorgegebene Menge Druckluft aus den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 der Hinterräder zum Niederdruck-Vorratsbehälter 15b abgelassen, wodurch ein Nicken des Fahrzeugaufbaus unterdrückt wird, d. h. das Fahrzeug geht nicht vorne in die Knie. Nimmt danach die negative Beschleunigung betragsmäßig ab, so werden die Luftzufuhr-Magnetventile 22 und 23 während einer vorgegebenen Zeitspanne eingeschaltet, und die Magnetventile 26 und 27 für die Hinterräder werden abgeschaltet. Hierdurch wird Druckluft aus den Aufhängungseinheiten FS1 und FS2 für die Vorderräder abgelassen, und Druckluft wird den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 für die Hinterräder zugeführt, wodurch die Innendrücke der vier Luftfederkammern 3 auf einen Druckwert zurückgeführt werden, den sie vor Beginn des Steuervorgangs hatten.

Bei dem Steuervorgang gegen das Hocken des Fahrzeugs zum Verhindern eines Anhebens der Vorderseite des Fahrzeugaufbaus, z. B. bei Beschleunigung des Fahrzeugs aus dem Stillstand, geht man wie folgt vor. Wird anhand des Ausgangssignals des Gaspedalsensors 43 etc. eine schnelle Beschleunigung festgestellt, so schaltet der Prozessor 36a der Steuer/Regeleinheit 36 das Luftzufuhr-Magnetventil 24 während einer vorgegebenen Zeitspanne ein, schaltet die Magnetventile 22 und 23 der Vorderräder ein, und schaltet das Auslaßrichtungs- Auswahlventil 32 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ein. Hierdurch wird Druckluft aus den Aufhängungseinheiten FS1 und FS2 für die Vorderräder abgelassen, und Druckluft wird den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 für die Hinterräder zugeführt. Hört die rasche Beschleunigung auf, so werden das Luftzufuhr-Magnetventil 20 und die Magnetventile 26 und 27 für die Hinterräder eingeschaltet, während die Magentventile 22 und 23 für die Vorderräder abgeschaltet werden, wodurch die inneren Drücke der vier Luftfederkammern 3 auf einen Druckwert zurückgeführt werden, wie er vor Beginn des Steuervorgangs in ihnen herrschte.

Nachfolgend wird nun die Fahrtqualitätssteuerung für das pneumatisch arbeitende aktive Federungssystem beschrieben werden, welches nach der Skyhook-Dämpfertheorie arbeitet.

Wird das Zündschloß des Fahrzeugs vom Fahrer durch Drehen des Zündschlüssels betätigt, so startet der Prozessor 36a der Steuer/Regeleinheit 36 die Fahrtqualitätssteuerung, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Diese wird periodisch ausgeführt, parallel zu verschiedenen Steuervorgängen einschließlich der eben beschriebenen Steuerung für Fahrzeughöhe und Fahrzeuglage, sowie einer Motorsteuerung bekannter Art. Die Fahrtqualitätssteuerung verwendet bevorzugt die Ausgangssignale der vier vertikalen Beschleunigungssensoren als Steuerinformation, und sie wird bewirkt durch Steuerung der inneren Drücke der Luftfederkammern 3 der vier Aufhängungseinheiten S, und zwar unabhängig voneinander. Zu diesem Zwecke wird der Steuervorgang der Fig. 2 und 3 für jede der Aufhängungseinheiten S ausgeführt. Nachfolgend wird, um die Beschreibung nicht zu überladen, der Steuervorgang für nur eine Aufhängungseinheit beschrieben werden; die anderen Vorgänge laufen analog ab.

Bei jedem Steuerzyklus der Fahrtqualitätssteuerung bestimmt der Prozessor 36a als erstes, ob der Wert eines Flag-Signals F, das in einem eingebauten Register gespeichert ist, "1" ist, was anzeigt, daß ein Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang (Schritt S12) der Fahrtqualitätssteuerung in Ausführung ist (Schritt S1). Ist der Wert des Flag-Signals F nicht "1", so liest der Prozessor 36a das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 38 und stellt fest, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V einen Wert hat, der größer oder gleich einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert V0 ist, z. B. 70 km/h; dies stellt eine Untergrenze für einen Fahrzeuggeschwindig keitsbereich dar, in welchem der Fahrer möglicherweise das oben erwähnte Hubschwingungsphänomen (wafting) spürt (Schritt S2). Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner als der vorgegebene Wert V0, so kann man annehmen, daß sie in einen Bereich fällt, in welchem das Hubschwingungsphänomen selten auftritt, und der Prozessor 36a beendet den vorliegenden Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne einen wesentlichen Teil hiervon auszuführen.

Wird im Schritt S2 festgestellt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer oder gleich dem vorgegebenen Wert V0 ist, so bestimmt der Prozessor 36a, ob irgend eine andere aktive, die Zufuhr/Abflußsteuerung involvierende Steuerung als die Fahrtqualitätssteuerung (nachfolgend nur noch als "aktive Steuerung" bezeichnet), in Ausführung ist, z. B. die oben erwähnte Fahrzeug-Lagesteuerung (Schritt S3). Wird eine solche aktive Steuerung ausgeführt, so erfolgt keine wesentliche Steuerung, und der augenblickliche Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung wird beendet. Die aktive Steuerung wird nämlich mit Vorrang gegenüber der Fahrtqualitätssteuerung ausgeführt, also z. B. eine Lagesteuerung oder eine Höhensteuerung.

Wird im Schritt S3 festgestellt, daß keine andere aktive Steuerung ausgeführt wird, so liest der Prozessor 36a das Ausgangssignal des vertikalen Beschleunigungssensors 51, welcher einer Aufhängungseinheit S zugeordnet ist, deren Zufuhr/Abflußsteuerung im Augenblick vorgenommen wird, und bestimmt, ob der Absolutwert/Z_G/ der vertikalen Beschleunigung einen Wert annimmt, der größer oder gleich einem vorgegebenen Wert Z_GO ist, z. B. als 0,15 g, was das Auftreten eines Hubschwingungsphänomens repräsentiert (Schritt S4). Ist der Absolutwert/Z_G/ der vertikalen Beschleunigung nicht größer als oder gleich dem vorgegebenen Wert Z_G0, so beendet der Prozessor 36a den augenblicklichen Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne einen wesentlichen Teil von ihr auszuführen.

Wird andererseits im Schritt S4 festgestellt, daß der Absolutwert/Z_G/ der vertikalen Beschleunigung größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Z_G0 ist, so erfaßt der Prozessor 36a einen Maximalwert Z_Gmax der Vertikalbeschleunigung Z_G durch Überwachung des Ausgangssignals des Sensors für die vertikale Beschleunigung (Sensor 51 in Fig. 1) und speichert den erfaßten maximalen Wert Z_Gmax im Speicher 36b (Schritt S5). Dann berechnet der Prozessor 36a die Vibrationsfrequenz f_n der vertikalen Beschleunigung Z_G (Schritt S6). Beispielsweise mißt der Prozessor 36a unter Verwendung eines nicht dargestellten Zeitglieds eine Zeit TINT(+) oder TINT(-), die abgelaufen ist ab dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des Sensors 51 für die vertikale Beschleunigung einen positiven oder negativen Schwellenwert Z_G(+) bzw. Z_G(-) gekreuzt hat, welcher gleich oder größer ist als der vorgegebene Wert Z_G0, vor Ausführung des Schrittes S5 bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des Sensors 51 den negativen oder positiven Schwellenwert nach Ausführung des Schrittes S5 kreuzte, und berechnet einen Wert entsprechend der Hälfte des Kehrwerts der gemessenen Zeit, d. h. 1/2 TINT(+) oder 1/2 TINT(-), als Vibrationsfrequenz f_n, vgl. Fig. 4.

Dann bestimmt der Prozessor 36a, ob die so berechnete Vibrationsfrequenz f_n einen Wert annimmt, der größer oder gleich einem unteren Grenzwert f_nL (z. B. 0,8 Hz) eines vorgegebenen Frequenzbereichs ist, welcher die Resonanzfrequenz der gefederten Masse (Fahrzeugaufbau) einschließt und gleichzeitig niedriger als oder gleich einem oberen Grenzwert f_nH (z. B. 1,2 Hz) des vorgegebenen Frequenzbereichs ist, um so zu bestimmen, ob die berechnete Frequenz f_n in den vorgegebenen Frequenzbereich fällt (Schritt S7). Liegt die Vibrationsfrequenz f_n der vertikalen Beschleunigung Z_G nicht in der Nähe der Resonanzfrequenz des Fahrzeugaufbaus, so geht man davon aus, daß das Hubschwingungsphänomen wahrscheinlich nicht auftreten wird, und der Prozessor 36a beendet den augenblicklichen Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne einen wesentlichen Teil von ihr auszuführen. In diesem Falle wird der maximale vertikale Beschleunigungswert Z_Gmax, der im Speicher 36b gespeichert ist, gelöscht.

Wird im Schritt S7 festgestellt, daß die Vibrationsfrequenz f_n der vertikalen Beschleunigung in der Nähe der Resonanzfrequenz des Fahrzeugaufbaus liegt, so bestimmt der Prozessor 36a eine Zufuhr/Abfluß-Steuerungszeit T_con entsprechend dem maximalen Wert Z_Gmax der vertikalen Beschleunigung und zwar durch Zugriff zu einem Zufuhr/Abfluß-Zeit-Kennfeld, das im Speicher 36b der Steuer/Regeleinheit 36 gespeichert ist (Schritt S8). Bevorzugt wird das Produkt aus dem Wert T_con, der im Schritt S8 ermittelt wurde, und aus einem vorgegebenen Wert (z. B. 0,7), also 0,7×T_con, als Zufuhr/Abfluß-Steuerungszeit T_con für den ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuerungsvorgangs (des Steuerzyklus, bei welchem das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S1 NEIN ist (F = 0)) verwendet, um dadurch die Menge der zugeführten Luft im ersten Zyklus und den nachfolgenden Zyklen des Zufuhr/Abfluß- Steuervorgangs gleich der Menge von abgeflossener Luft in diesen Zyklen zu machen.

Das Kennfeld für die Zufuhr/Abflußzeiten wird gemäß Fig. 5 ausgebildet. Ist nämlich der Absolutwert /Z_G/ der gefederten vertikalen Beschleunigung gleich einem Beschleunigungs- Schwellwert/Z_G0/ für den Beginn der Zufuhr/Abflußsteuerung, so wird die Zufuhr/Abflußzeit T_con auf eine erste vorgegebene Zeit T_con1 eingestellt; ist der Absolutwert/Z_G/ größer oder gleich einem vorgegebenen Wert Z_G2, so wird die Zufuhr/Abflußzeit T_con auf einen zweiten vorgegebenen Zeitwert T_con2 eingestellt. Fällt der Absolutwert/Z_G/ in den Bereich zwischen dem Schwellwert /Z_G0/ und dem vorgegebenen Wert /Z_G2/ so wird die Zufuhr/Abflußzeit T_con linear erhöht, ausgehend vom ersten vorgegebenen Zeitwert T_con1 bis zum zweiten vorgegebenen Zeitwert T_con2, entsprechend einer Zunahme des Absolutwerts /Z_G/. Werte Z_G1 und -Z_G1, welche hinsichtlich ihres Absolutwerts kleiner sind als die Schwellenwerte Z_G0 und -Z_G0 zum Starten der Steuerung, werden als Schwellenwerte zur Bestimmung der Zufuhr/Abflußzeit T_con verwendet, nachdem die gefederte Beschleunigung nach Beginn der Zufuhr/Abflußsteuerung abgenommen hat (d. h., als Schwellenwerte für den zweiten und die nachfolgenden Steuerzyklen).

Nachdem im Schritt S8 die Zufuhr/Abflußzeit T_con bestimmt wurde, bestimmt der Prozessor 36a wiederum, ob eine aktive Steuerung in Ausführung ist (Schritt S9), und falls eine aktive Steuerung ausgeführt wird, beendet der Prozessor 36a den augenblicklichen Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne einen wesentlichen Teil hiervon auszuführen. Wird andererseits keine andere aktive Steuerung ausgeführt, so stellt der Prozessor 36a wiederum fest, ob der Wert des Flag-Signals F gleich "1" ist, was bedeutet, daß der Zufuhr/Abfluß-Steuerungsvorgang der Fahrtqualitätssteuerung in Ausführung ist (Schritt S10). Da im vorliegenden Fall der Zufuhr/Abfluß- Steuervorgang noch nicht ausgeführt ist und der Wert des Flag-Signals F nicht gleich "i" ist, setzt der Prozessor 36a den Wert des Flag- Signals F auf "1" (Schritt S11) und führt den Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang aus (Schritt S12).

Beim Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang, der in Fig. 8 dargestellt ist, bestimmt der Prozessor 36a als erstes, ob das Vorzeichen des Maximalwerts Z_Gmax der gefederten vertikalen Beschleunigung, der im Schritt S5 erfaßt wurde, positiv ist (+) (Schritt S81). Ist das Ergebnis im Schritt S81 JA, d. h., falls das Vorzeichen des Maximalwerts Z_Gmax positiv ist (+), so schaltet der Prozessor 36a eines der Luftzufuhr-Magnetventile 20, 24 ein, nämlich das Ventil, welches einer der vier Aufhängungseinheiten S zugeordnet ist, deren Werte gerade in Ausführung sind und auf die sich die vorliegende Beschreibung bezieht (Schritt S82). Infolgedessen wird die Zufuhr von Druckluft vom Hochdruck-Vorratsbehälter 15a zur Luftfederkammer 3 dieser Aufhängungseinheit S begonnen.

Im Schritt S83 setzt der Prozessor 36a als Anfangswert die Zeit T_con, die im Schritt S8 ermittelt wurde, in ein Zeitglied, z. B. einen nach unten zählenden Zähler (nicht dargestellt), um die Zeit zu messen, die abgelaufen ist ab dem Einschalt(Betätigungs-)Zeitpunkt des Luftzufuhr-Magnetventils 20 oder 24, und startet den nach unten zählenden Zähler. Dann bestimmt der Prozessor 36a, ob der Zählerstand des nach unten zählenden Zählers "0" ist, um so zu bestimmen, ob die vorgegebene Zeitspanne T_con ab dem Einschaltzeitpunkt des betreffenden Luftzufuhr-Magnetventils abgelaufen ist (Schritt S84). Unmittelbar nachdem das Luftzufuhr-Magnetventil 20 oder 24 eingeschaltet wurde, ist das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S84 NEIN, und infolgedessen wird der Schritt S84 wiederholt ausgeführt. Wird danach im Schritt S84 festgestellt, daß die festgelegte Zeit T_con abgelaufen ist, so schaltet der Prozessor 36a das Luftzufuhr-Magnetventil 20 oder 24 ab, das im Schritt S82 eingeschaltet wurde (Schritt S85), und beendet den ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs, worauf das Flußdiagramm zum Schritt S13 der Hauptroutine zurückkehrt, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Als Ergebnis der Ausführung des ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß- Steuervorgangs, wie er vorstehend beschrieben wurde, wird Druckluft vom Hochdruck-Vorratsbehälter 15a der Luftfederkammer 3 der Aufhängungseinheit S während der vorgegebenen Zeitspanne T_con zugeführt. Da eine vorgegebene Menge Druckluft der Luftfederkammer 3 auf diese Weise zugeführt wird, nimmt der innere Druck der Luftfederkammer 3 zu, und hierdurch wird eine Kraft erzeugt, welche der Zunahme des inneren Druckes entspricht und welche in der Richtung wirkt, daß sie die nach unten wirkende gefederte Geschwindigkeit kompensiert.

Nach Beendigung des vorliegenden Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs erfaßt der Prozessor 36a wiederum einen Maximalwert des Ausgangssignals des Sensors für die vertikale Beschleunigung, speichert den erfaßten Maximalwert, und bestimmt dann, ob der Absolutwert /Z_Gmax/ der maximalen Beschleunigung einen Wert annimmt, der kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert Z_G3 ist (z. B. 0,05 g), was anzeigt, daß das Hubschwingungsphänomen nicht auftritt (Schritt S13). Im vorliegenden Fall ist der erste Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs eben beendet worden, und folglich wird im allgemeinen das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S13 NEIN sein. (g = Erdbeschleunigung).

In diesem Fall geht das Programm zum Schritt S1 zurück und führt den Schritt S1 und die nachfolgenden Schritte erneut aus. Im Schritt 1 wird jedoch festgestellt, daß der Wert des Flag-Signals F "1" ist, und deshalb geht das Programm vom Schritt S1 zum Schritt S5, in welchem Z_Gmax erfaßt wird. Ist die Bedingung fnl f fnH erfüllt, so wird die Zeitspanne T_con entsprechend Z_Gmax bestimmt, und falls keine aktive Steuerung in Ausführung ist, wird der zweite Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs gestartet.

Falls der Maximalwert Z_Gmax der gefederten vertikalen Beschleunigung, welcher dem ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs zugeordnet ist, ein positives Vorzeichen (+) hat, wie im vorstehend beschriebenen Fall, so hat der Maximalwert Z_Gmax, der im Schritt S5 des Zyklus der Hauptroutine erfaßt wird, welcher dem zweiten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs zugeordnet ist, ein negatives Vorzeichen (-), und infolgedessen wird das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S81 der Fig. 8 NEIN. In diesem Fall schaltet der Prozessor 36a die entsprechenden Ventile aus der Menge der Magnetventile 22, 23, 26 und 27 und der Auslaßrichtungs-Auswahlventile 28 und 32 ein (Schritt S86). Infolgedessen wird mit dem Auslaß von Druckluft aus der Luftfederkammer 3 der Aufhängungseinheit S zum Niederdruck- Vorratsbehälter 15b begonnen.

Im Schritt S87 stellt der Prozessor 36a als Anfangswert die Zeitspanne T_con, die im Schritt S8 bestimmt wurde, in einem Zeitglied ein, z. B. einem nach unten zählenden Zahler (nicht dargestellt), um die Zeit zu messen, welche ab dem Einschaltzeitpunkt (Betätigungszeitpunkt) des entsprechenden Ventils (aus der Menge der Magnetventile und Auslaßrichtungs-Auswahlventile) abgelaufen ist, und startet den nach unten zählenden Zähler. Dann bestimmt der Prozessor 36a, ob die vorgegebene Zeitspanne T_con ab dem Einschaltzeitpunkt des Ventils abgelaufen ist (Schritt S88). Unmittelbar nach dem Einschalten der Ventile wird das Ergebnis der Feststellung im Schritt S88 NEIN, und Schritt S88 wird wiederholt ausgeführt. Wird danach im Schritt S88 festgestellt, daß die eingestellte Zeit T_con abgelaufen ist, so schaltet der Prozessor 36a die Ventile ab, welche im Schritt S86 eingeschaltet worden waren (Schritt S89), und beendet den zweiten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs, worauf das Programm zum Schritt S13 der Hauptroutine zurückgeht, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Als Ergebnis der Ausführung des zweiten Zyklus des Zufuhr/Abfluß- Steuervorgangs, wie er vorstehend beschrieben wurde, wird die Druckluft in der Luftfederkammer 3 während der eingestellten Zeit T_con zum Niederdruck-Vorratsbehälter 15b abgelassen. Da eine vorgegebene Menge Druckluft auf diese Weise aus der Luftfederkammer 3 abgelassen wird, nimmt der innere Druck in dieser ab, wodurch eine Kraft entsprechend der Abnahme des inneren Druckes erzeugt wird, deren Wirkung es ist, die nach oben gerichtete gefederte Geschwindigkeit zu kompensieren.

Anschließend erfolgt abwechselnd eine Zufuhr von Druckluft, ähnlich wie sie beim ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs ausgeführt wurde, und ein Ablassen von Druckluft, ähnlich wie es beim zweiten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs ausgeführt wurde, bis der Absolutwert /Z_Gmax/ der maximalen gefederten vertikalen Beschleunigung größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Z_G3 wird. In dem Fall, wo der Maximalwert Z_Gmax der gefederten vertikalen Beschleunigung, welche dem ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs zugeordnet ist, ein negatives Vorzeichen (-) hat, wird, anders als im vorstehend beschriebenen Fall, im ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs ein Ablassen von Druckluft ausgeführt, und danach werden Zufuhr und Ablassen von Druckluft abwechselnd ausgeführt.

Die Zufuhr/Abflußsteuerung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher beschrieben werden. Eine Zufuhr/Abflußzeit, die etwa einen halben Zyklus später Anwendung finden soll, wird bestimmt ausgehend vom Maximalwert Z_Gmax der gefederten vertikalen Beschleunigung. Ist der Wert Z_Gmax positiv, so wird eine Luftzufuhrzeit für einen Zeitpunkt bestimmt, der etwa einen halben Zyklus später liegt; ist der Wert Z_Gmax negativ, so wird eine Luftablaßzeit für einen Zeitpunkt festgelegt, der etwa einen halben Zyklus später liegt. Anders gesagt: Falls das Vorzeichen des Maximalwerts Z_Gmax der gefederten vertikalen Beschleunigung positiv ist, so wird die Luftzufuhrsteuerung eingeleitet, wenn eine Zeitspanne entsprechend etwa dem halben Zyklus der Variation der gefederten vertikalen Beschleunigung abgelaufen ist ab Erzeugung des entsprechenden Maximalwerts Z_Gmax, und falls das Vorzeichen des Maximalwerts Z_Gmax negativ ist, wird die Luftauslaßsteuerung eingeleitet, wenn eine Zeitspanne abgelaufen ist, welche etwa der Hälfte des Zyklus der Variation ab der Erzeugung des entsprechenden Maximalwerts Z_Gmax abgelaufen ist.

Wie die Fig. 4 und 6 zeigen, wird eine bestimmte Zeitspanne verbraucht durch einen Ablauf von Signalverarbeitungsschritten, nämlich den Schritten S1 bis S11, durch die Betätigung der Ventile in der pneumatischen Schaltung entsprechend den Ergebnissen der Signalverarbeitung, und durch die Erzeugung der erwähnten Kraft mittels der Ventilbetätigung. Anders gesagt, unterliegt das pneumatisch arbeitende Federungssystem einer Ansprechverzögerung. Da insbesondere das verwendete Arbeitsmedium Luft ist, die kompressibel ist, erfordert das pneumatische System eine ziemlich lange Zeit ab der Beendigung der Ventilbetätigung bis zur tatsächlichen Erzeugung der Kraft, verglichen mit einem hydraulisch arbeitenden System. Wird die Kraft erzeugt ausgehend von der gefederten Geschwindigkeit, wie bei einem üblichen hydraulisch arbeitenden aktiven Federungssystem, so ist die Phasennacheilung der Erzeugung der Kraft bezüglich der gefederten Geschwindigkeit in einem typischen Fall etwa 90° (Fig. 6 und 7), und die Kraft wird zu einem falschen Zeitpunkt erzeugt.

Deshalb wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die gefederte Beschleunigung, welche der gefederten Geschwindigkeit um 90° in der Phase voreilt, verwendet, um die Notwendigkeit einer Zufuhr/Abflußsteuerung und die Zufuhr/Abflußzeitspanne zu bestimmen, anstelle der gefederten Geschwindigkeit, wie sie beim üblichen System verwendet wird, das weiter oben beschrieben wurde. Ein pneumatisches System benötigt nämlich eine signifikante Zeitspanne ab Abschluß der Signalverarbeitung, einschließlich der Bestimmung der Notwendigkeit einer Zufuhr/Abflußsteuerung und der tatsächlichen Erzeugung der Kraft, und deshalb ist der Beginn der Zufuhr/Abflußsteuerung nach diesem Ausführungsbeispiel um eine Zeitspanne zeitlich nach vorne verschoben, welche der Ansprechverzögerung des pneumatischen Systems entspricht. Infolgedessen wird die Ansprechverzögerung des pneumatischen Systems im wesentlichen kompensiert, und die Kraft, welche die Wirkung hat, die gefederte Geschwindigkeit zu unterdrücken, wird zum erforderlichen Zeitpunkt erzeugt.

Falls im Schritt S13 eines späteren Zyklus der Hauptroutine festgestellt wird, daß der Absolutwert /Z_Gmax/ der maximalen vertikalen Beschleunigung kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert Z_G3 geworden ist, d. h. wenn anzunehmen ist, daß das Hubschwingungsphänomen nicht auftritt, setzt der Prozessor 36a das Flag-Signal F auf "0" zurück, was den Abschluß einer Serie von Zufuhr/Abfluß-Steuervorgängen anzeigt (Schritt S14), und beendet die Fahrtqualitätssteuerung, welche in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Druckluft wird der Luftfederkammer 3 auf eine solche Weise zugeführt oder von ihr abgeleitet, daß Luftzufuhr und Luftabfuhr gleich oft ausgeführt werden, also z. B. 5 mal Luftzufuhr, 5 mal Luftabfuhr. Wenn deshalb im Schritt S13 die Annahme getroffen wird, daß die Fahrtqualitätssteuerung beendet werden sollte, nachdem der Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang eine ungerade Zahl von Malen ausgeführt wurde, geht das Programm zu einem Hilfs-Zufuhr/Abfluß-Steuerverfahren (nicht dargestellt) anschließend an die Fahrtqualitätssteuerung der Fig. 2 und 3; dabei wird Druckluft abgelassen, wenn Druckluft beim vorhergehenden Zyklus des Steuerverfahrens der Fig. 2 oder 3 zugeführt wurde, oder Druckluft wird zugeführt, wenn beim letzten Zyklus ein Luftablaß erfolgte.

Dieser Hilfs-Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang wird auch für die anderen drei Aufhängungseinheiten S ausgeführt, in der gleichen Weise wie für die vorstehend erläuterte Aufhängungseinheit S, wodurch die Fahrzeughöhe wieder auf das gleiche Niveau gebracht wird wie vor dem Beginn der Fahrtqualitätssteuerung.

Die Fig. 20 und 21 zeigen über der Zeit die Änderungen des Federungshubs, der gefederten vertikalen Beschleunigung, und der Federungsgeschwindigkeit, wie sie beobachtet werden, wenn man einerseits nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung vorgeht (Fig. 20), andererseits nach einem bekannten Verfahren ähnlich demjenigen, wie es Gegenstand der US-PS 4 856 815 ist (Fig. 21). Wie ein Vergleich der Fig. 20 und 21 zeigt, ist das Verfahren nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weitaus wirkungsvoller bei der Dämpfung von Vibrationen des Fahrzeugaufbaus.

Nachfolgend wird nun ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Arbeitsweise einer mit Druckmittel arbeitenden aktiven Federungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Das Verfahren nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß Zufuhr und Abfluß des Arbeits-Druckmittels zu bzw. von den Betätigungsgliedern für die Vorderräder und die Hinterräder entsprechend dem Ausgangssignal eines einzigen Sensors gesteuert werden kann, welcher Sensor auf der gefederten Seite in der Nähe der Vorderräder angeordnet ist, um einen auf eine vertikale Bewegung bezogenen Parameter zu erfassen; dadurch vermeidet man die Notwendigkeit, eine Mehrzahl von Sensoren zu verwenden und reduziert die Kosten einer solchen Anordnung.

Da das Verfahren nach dem zweiten Ausführungsbeispiel bei einem System ausgeführt werden kann, welches im wesentlichen denselben Aufbau hat wie das pneumatische aktive Federungssystem der Fig. 1 zur Ausführung des Verfahrens nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wird eine Beschreibung der Vorrichtung unterlassen. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel, welches vier Beschleunigungssensoren für vertikale Beschleunigungen verwendet, verwendet das pneumatische Federungssystem zur Ausführung des Verfahrens nach dem zweiten Ausführungsbeispiel einen einzigen Beschleunigungssensor für vertikale Beschleunigungen, oder, allgemeiner gesagt, einen Sensor für einen auf eine vertikale Bewegung bezogenen Parameter. Dieser Sensor ist auf der Seite der Vorderräder angeordnet, um die vertikale Beschleunigung der gefederten Seite (Fahrzeugaufbau) als Steuerinformation zur Verwendung in einer Fahrtqualitätssteuerung zu erfassen.

Die Fahrzeughöhensteuerung und die Fahrzeuglagesteuerung für dieses Federungssystem werden auf die gleiche Weise ausgeführt wie beim ersten Ausführungsbeispiel, und deshalb wird hier ihre Beschreibung weggelassen. Hierzu wird auf die Fig. 1 bis 3 verwiesen.

Es wird nun die auf der Skyhook-Dämpfertheorie beruhende Fahrtqualitätssteuerung für das Federungssystem beschrieben.

Wie das Prinzipbild der Fig. 9 zeigt, verwendet die Fahrtqualitätssteuerung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel als Steuerinformation die gefederte vertikale Beschleunigung, die erfaßt wird als auf eine gefederte vertikale Bewegung bezogener Parameter durch einen einzigen Beschleunigungs-Sensor 51 für vertikale Beschleunigungen. Dieser Sensor 51 ist auf der gefederten Seite (Fahrzeugaufbau C) in der Nähe der Vorderräder D angeordnet. Die Steuer/Regeleinheit 36, welcher das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 51 für vertikale Beschleunigungen zugeführt wird, führt eine integrierte Steuerung auf der Zufuhr- und Abfuhrseite von Luft zu bzw. von zwei Vorderrad-Betätigungsgliedern A aus, welche den Luftfederkammern 3 der Aufhängungseinheiten FS1 und FS2 entsprechen, die in Fig. 1 dargestellt sind. Sie tut dies durch Betätigung von Ventilen (Ventil 20 etc. in Fig. 1), welche den Betätigungsgliedern A zugeordnet sind, wodurch die gefederte Vertikalgeschwindigkeit, oder allgemeiner, die gefederte Vertikalbewegung, der Vorderradseite unterdrückt wird. Wenn eine Verzögerungszeit, welche anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Radabstands L etc. bestimmt wird, ab dem Start der integrierten Steuerung der Vorderradseite abgelaufen ist, führt die Steuer/Regeleinheit 36 eine integrierte Steuerung von Zufuhr und Abfuhr von Luft zu bzw. von zwei Betätigungsgliedern B auf der Hinterradseite E aus, welche den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 der Fig. 1 entsprechen, und zwar durch Betätigung von Ventilen (Ventil 24 etc. in Fig. 1), welche den Betätigungsgliedern B zugeordnet sind, wodurch die gefederte Vertikalgeschwindigkeit auf der Hinterradseite unterdrückt wird.

Im Gegensatz zum Arbeitssteuerverfahren für ein Federungssystem, bei welchem die den einzelnen Rädern zugeordneten Betätigungsglieder unabhängig voneinander gesteuert werden, und zwar beruhend auf den Ausgangssignalen einer Mehrzahl von Sensoren, kann das Verfahren nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei welchem eine integrierte Steuerung der beiden Betätigungsglieder A für die Vorderräder und eine integrierte Steuerung der beiden Betätigungsglieder B für die Hinterräder ausgeführt wird, aufbauend auf dem Ausgangssignal eines einzigen Sensors, die gegenseitige Steuerbeeinflussung zwischen diagonal angeordneten Rädern oder zwischen longitudinal angeordneten Rädern verhindern und erlaubt dadurch ein natürliches Verhalten des Fahrzeugs beim Fahren. Da ferner keine nutzlose Steueraktion erfolgt, welche eine Steuer-Interferenz verursachen könnte, kann der Energieverbrauch der Betätigungsglieder reduziert werden.

Die Fahrtqualitätssteuerung nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird nun im einzelnen beschrieben.

Wird der (nicht dargestellte) Zündschlüssel des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer in die Einschaltstellung gebracht, so beginnt der Prozessor 36a der Steuer/Regeleinheit 36 die Fahrtqualitätssteuerung, welche periodisch und parallel zu verschiedenen anderen Steuervorgängen ausgeführt wird und in Fig. 10 dargestellt ist.

Bei jedem Steuerzyklus der Fahrtqualitätssteuerung führt der Prozessor 36a nacheinander eine Reihe von (in Fig. 10 nicht dargestellten) Schritten aus, welche den Schritten S1 bis S7 der Fig. 2 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V0, oder es wird im Augenblick eine aktive Steuerung ausgeführt, welche nicht die Fahrtqualitätssteuerung ist, oder wenn der Absolutwert /Z_G/ der vertikalen Beschleunigung kleiner ist als der vorgegebene Wert Z_G0, oder falls die Vibrationsfrequenz f_n der vertikalen Beschleunigung Z_G außerhalb des vorgegebenen Frequenzbereichs liegt, beendet der Prozessor 36a den augenblicklichen Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne einen wesentlichen Teil hiervon auszuführen.

Folgende Bedingungen (a) bis (e) werden also daraufhin überprüft, ob sie alle erfüllt sind:

(a) Der Wert des Flag-Signals F ist nicht "1";
(b) die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist größer oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit V0;
(c) keine aktive Steuerung wird im Augenblick ausgeführt;
(d) der Absolutwert /Z_G/ der vertikalen Beschleunigung ist größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Z_G0; und
(e) die Vibrationsfrequenz f_n der vertikalen Beschleunigung Z_G liegt im vorgegebenen Frequenzbereich.

Wenn diese Bedingungen alle erfüllt sind, oder wenn der Wert des Flag-Signals "1" ist, bestimmt der Prozessor 36a Zufuhr/Abfluß- Steuerzeiten T_con (für die Vorderräder) und T_con′ (für die Hinterräder) entsprechend dem Maximalwert Z_Gmax der vertikalen Beschleunigung, und zwar unter Bezugnahme auf (nicht dargestellte) Kennfelder für Vorderrad-Zufuhr/Abflußzeiten und Hinterrad- Zufuhr/Abfluß-Zeiten, die im Speicher 36b der Steuer/Regeleinheit 36 gespeichert sind (Schritt S208). Das Kennfeld für die Vorderrad- Zufuhr/Abfluß-Zeiten wird in der gleichen Weise eingestellt, wie das in Fig. 5 unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel ausführlich erläutert wurde. Das Kennfeld für die Hinterrad- Zufuhr/Abfluß-Zeiten wird ähnlich eingestellt wie das Kennfeld für die Vorderräder, aber im allgemeinen werden die ersten und zweiten vorgegebenen Zeiten T_con1′ und T_con2′ des Hinterrad-Kennfelds, welche den ersten und zweiten vorgegebenen Zeiten T_con1 und T_con2 des Vorderrad-Kennfelds entsprechen, auf Werte eingestellt, welche von den Werten für T_con1 und T_con2 verschieden sind; jedoch ist es nicht ausgeschlossen, hier auch gleiche Werte zu verwenden. Anders ausgedrückt, unterscheidet sich die Zufuhr/Abfluß-Steuerverstärkung, welche der Vorderradseite zugeordnet ist, im allgemeinen von der für die Hinterradseite. Die Zufuhr/Abfluß-Steuerverstärkung für die Hinterradseite kann aus einer Mehrzahl von Quellen ausgewählt werden, abhängig davon, ob die hinteren Sitze des Fahrzeugs von einer Person besetzt sind, oder dergleichen. In diesem Fall wird ein Lastsensor oder dergleichen vorgesehen, um den belasteten Zustand des hinteren Sitzes zu erfassen, und abhängig vom Ausgangssignal dieses Sensors wird eines von mehreren Hinterrad-Kennfeldern selektiert.

Nachdem nun im Schritt S208 die Zufuhr/Abfluß-Zeiten T_con (Vorderräder) und T_con′ (Hinterräder) bestimmt worden sind, stellt der Prozessor 36a wiederum fest, ob eine aktive Steuerung in Ausführung ist (Schritt S209), und falls keine aktive Steuerung in Ausführung ist, bestimmt er, ob der Wert des Flag-Signals F "1" ist (Schritt S210). Ist das Ergebnis im Schritt S210 NEIN, so setzt der Prozessor 36a den Wert des Flag-Signals F auf "1" (Schritt S211), und führt dann einen VorderradZufuhr/Abfluß-Steuervorgang aus, welcher dem Zufuhr/Abfluß- Steuervorgang (Schritt S12 der Fig. 3) des ersten Ausführungsbeispiels entspricht (Schritt S212). Auf die entsprechende Beschreibung bei Fig. 3 wird verwiesen.

Anschließend wird unter Bezugnahme auf ein Verzögerungszeiten- Kennfeld, welches gemäß Fig. 11 ausgestaltet sein kann, durch den Prozessor 36a eine Verzögerungszeit LST entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V eingestellt (Schritt S213). Die Verzögerungszeit LST ist gleich einem Wert ((L/V) - DT), welcher erhalten wird durch Subtrahieren einer hinteren Ansprechverzögerung DT vom Wert, den man erhält, indem man den Radabstand L durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V teilt. Die hintere Ansprechverzögerung DT ist eine Konstante, und sie dient zur Kompensation einer Verzögerung der Zufuhr von Druckluft vom Hochdruck-Vorratsbehälter 15a, welcher in der Nähe der Vorderräder angeordnet ist, zu den Aufhängungseinheiten RS1 und RS2 der Hinterräder. Wird nun festgestellt, daß die im Schritt S213 eingestellte Verzögerungszeit abgelaufen ist, nachdem der Zufuhr/Abfluß- Steuervorgang für die Vorderräder im Schritt S212 gestartet worden war, so startet der Prozessor 36a einen Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang für die Hinterräder (Schritt S214).

Nach Abschluß des augenblicklichen Zyklus der Zufuhr/Abflußsteuerung für die Hinterräder erfaßt der Prozessor 36a wiederum einen Maximalwert des Ausgangssignals des vertikalen Beschleunigungssensors, speichert den erfaßten Maximalwert, und bestimmt dann, ob der Absolutwert /Z_Gmax/ der maximalen Beschleunigung kleiner oder gleich dem vorgegebenen wert Z_G3 geworden ist, welcher anzeigt, daß das Hubschwingungsphänomen nicht auftritt (Schritt S215). Ist das Ergebnis im Schritt S215 NEIN, so werden Schritt S207 und die nachfolgenden Schritte erneut ausgeführt. In diesem Fall wird im Schritt S210 festgestellt, daß der Wert des Flag-Signals F "1" ist, und demgemäß geht das Programm vom Schritt S210 zum Schritt S212 für den Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang der Vorderräder, ohne den Schritt S211 auszuführen.

Falls beim Schritt S215 eines späteren Zyklus festgestellt wird, daß der Absolutwert /Z_Gmax/ der maximalen vertikalen Beschleunigung kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert Z_G3 ist und somit anzunehmen ist, daß kein Hubschwingungsphänomen auftritt, so setzt der Prozessor 36a das Flag-Signal F auf "0" zurück, was den Abschluß einer Serie von Zufuhr/Abfluß-Steuervorgängen anzeigt (Schritt S216), und beendet die Fahrtqualitätssteuerung.

Der Prozessor 36a führt einen Hilfs-Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang (nicht dargestellt) bei Bedarf aus, so daß Luft den Luftfederkammern 3 der Vorderradseite und der Hinterradseite eine gleiche Zahl von Malen zugeführt und eine gleiche Zahl von Malen aus diesen abgelassen wird, wodurch die Fahrzeughöhe auf einen Wert zurückgeführt wird, wie er vor Beginn der Fahrtqualitätssteuerung vorhanden war.

Nachfolgend wird nun ein Arbeitssteuerverfahren für eine pneumatisch arbeitende, aktive Federungsanordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Das Verfahren nach diesem Ausführungsbeispiel wurde geschaffen im Hinblick auf die Tatsache, daß ein aktives Federungssystem, welches drei oder vier vertikale Beschleunigungssensoren verwendet, teuer ist, und daß Kraftfahrzeuge, bei denen eine aktive Steuerung verwendet wird, gewöhnlich mit Weggebern versehen sind, z. B. einem Fahrzeughöhensensor oder einem Hubsensor, wie er für die Fahrzeughöhensteuerung oder die Fahrzeuglagesteuerung verwendet wird. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuerinformation, welche bei der aktiven Steuerung zur Unterdrückung der gefederten Vertikalbewegung verwendet wird, durch einen preiswerten Steuerinformationsgenerator erzeugt wird, wodurch die Notwendigkeit eliminiert wird, einen spezialisierten Sensor zu verwenden.

Zu diesem Zweck hat ein Federungssystem, bei welchem das Arbeitsverfahren nach dem dritten Ausführungsbeispiel angewandt wird, eine grundlegende Anordnung, welcher derjenigen des Federungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, und es hat ferner einen Steuerinformationsgenerator, der nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, zum Zwecke der Erzeugung von Steuerinformation für die Fahrtqualitätssteuerung. Das Aufhängungssystem weist Fahrzeughöhensensoren auf, die nicht dargestellt sind, und die an der Vorderseite des Fahrzeugs links und an der Rückseite des Fahrzeugs rechts angeordnet sind und welche den Sensoren 34F und 34R der Fig. 1 ähnlich sind. Deshalb wird im folgenden das Bezugszeichen 34 verwendet, um kollektiv auf die Fahrzeughöhensensoren Bezug zu nehmen, ohne zwischen ihnen einen Unterschied zu machen.

Der Steuerinformationsgenerator des Federungssystems weist bevorzugt vier Sektionen zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformationen auf, entsprechend den vier Rädern. Diese haben einen identischen Aufbau, und deshalb ist in Fig. 12 bei 60 nur eine dieser Sektionen zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformation dargestellt. Jede Sektion 60 erzeugt Information Z_V, welche die relative Vertikalgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Seite darstellt, zur Verwendung bei der Fahrtqualitätssteuerung. Stellt der Prozessor 36a der Steuer/Regeleinheit 36 fest, daß die Geschwindigkeitsinformation Z_V größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, und daß gleichzeitig die Frequenz der Information Z_V in einen vorgegebenen Frequenzbereich fällt, so wird die Geschwindigkeitsinformation Z_V als Zufuhr/Abfluß-Steuerinformation verwendet.

Der Steuerinformationsgenerator ist zusammengesetzt aus den vier Sektionen 60 zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformationen, und aus dem Prozessor 36a, welcher die Funktion hat, die vorgenannten logischen Operationen vorzunehmen.

Jede Sektion 60 zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformation weist einen Verschiebungssensor (Hubsensor oder Weggeber) 61 zur Erfassung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite in der Nähe des entsprechenden Rades auf, und beim dritten Ausführungsbeispiel wird der Fahrzeughöhensensor 34, welcher im allgemeinen für die Fahrzeughöhenregelung verwendet wird, als Verschiebungssensor 61 verwendet. Die Sektion 60 zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformation weist ferner ein Tiefpaßfilter 62 zur Entfernung einer Komponente des Sensor-Ausgangssignals auf, welche Komponente für die Zufuhr/Abflußsteuerung unnötig ist, z. B. eine hochfrequente Komponente des Sensor-Ausgangssignals, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug über eine Erhebung der Straßenoberfläche fährt. Ferner ist ein Differenzierglied 63 zum Differenzieren des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 62 vorgesehen, und ein Verstärkungssteuerglied 64, das gebildet wird von einem invertierenden Verstärker zur Kompensation einer Verstärkungsabnahme, die durch die Phaseneinstellung verursacht wird. Die Ausgangsseite des Verschiebungssensors 61 ist mit dem Eingang des Tiefpaßfilters 62 verbunden, dessen Ausgang über das Differenzierglied 63 mit dem Verstärkungsglied 64 verbunden ist, und das Verstärkungsglied 64 ist mit der Steuer/Regeleinheit 36 verbunden, was in Fig. 12 nicht dargestellt ist.

Die Filterschaltung 62 hat zusätzlich zur Tiefpaßfilterfunktion die Funktion, die Phasennacheilung oder Phasenvoreilung des Sensor- Ausgangssignals einzustellen, und sie erzeugt eine Geschwindigkeitsinformation Z_V mit einer Phase, welche mindestens angenähert der Phase der gefederten vertikalen Beschleunigung entspricht und die relative Geschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Seite repräsentiert, im Zusammenwirken mit dem Differenzierglied 63. Anders gesagt besteht das Tiefpaßfilter 62 aus einem Widerstand und einer Kapazität, und der Wert des Widerstands sowie der Wert der Kapazität sind so ausgewählt, daß die Phaseneinstellfunktion (Phasenkompensationsfunktion) durch das Tiefpaßfilter 62 erreicht wird. Im allgemeinen ist es schwierig, eine Stromkreiskonstante so auszuwählen, daß die Filterschaltung sowohl die Funktion eines Tiefpaßfilters wie eine Phaseneinstellfunktion über einen weiten Frequenzbereich hat; jedoch ist es bei der Fahrtqualitätssteuerung nach dem dritten Ausführungsbeispiel, d. h. im Frequenzbereich der gefederten vertikalen Vibration (Bereich der gefederten Resonanzfrequenz) möglich, eine Filterkreiskonstante so auszuwählen, daß das Tiefpaßfilter 62 beide Funktionen ausführen kann.

Ist die Filterschaltung 62 so ausgebildet, daß sie die Phasenverzögerung einstellt, so wird die Geschwindigkeitsinformation Z_V nicht im gleichen Zyklus gefederter Vibration erzeugt, sondern im nachfolgenden Zyklus gefederter Vibration. Jedoch ist in dem zu erfassenden Vibrationsfrequenzbereich, welcher dem gefederten Resonanzfrequenzbereich entspricht, der bestimmt wird durch das Gewicht des Fahrzeugaufbaus und die Federkonstante der Federung und einen im wesentlichen festgelegten Bereich hat, die gefederte Vibrationsfrequenz fast konstant über der Zeit und unterliegt keiner Änderung über der Zeit. Deshalb entstehen keine Nachteile, wenn die Geschwindigkeitsinformation Z_V, die man erhält, indem man die Phase des Ausgangssignals des Verschiebungssensors 61 verzögert, zur Fahrtqualitätssteuerung verwendet.

Die Geschwindigkeitsinformation Z_V hat eine Phasenlage in der Nähe der Phase der gefederten vertikalen Beschleunigung, wie bereits erwähnt, d. h. diese Phasenlagen entsprechen sich mindestens angenähert. Dies ist nützlich, wenn die Fahrtqualitätssteuerung mittels des pneumatisch arbeitenden aktiven Federungssystems der Fig. 1 ausgeführt wird. Allgemein gesagt ist ein pneumatisch arbeitendes aktives Federungssystem vorteilhaft, weil seine Kosten niedrig sind, denn es können preiswerte Steuerventile verwendet werden; es hat jedoch auch einen Nachteil, denn es spricht langsam an, verglichen mit einem hydraulisch arbeitenden aktiven Federungssystem, denn als Arbeits- Druckmittel wird Luft verwendet, welche kompressibel ist. Es wird nämlich eine erhebliche Zeitspanne benötigt, nachdem Luft einem Betätigungsglied (Luftfederkammer 3 einer Aufhängungseinheit S) zugeführt oder aus ihm abgelassen wurde - über verschiedene Ventile, welche auf ein Steuersignal von der Steuer/Regeleinheit 36 entsprechend der Geschwindigkeitsinformation Z_V ansprechen -, bis eine Kraft tatsächlich erzeugt wird, welche die Wirkung hat, den vertikalen Schwingungsinput von der Straßenoberfläche zu kompensieren; es ist im allgemeinen schwierig, eine solche Kraft zum richtigen Zeitpunkt zu erzeugen.

Die Geschwindigkeitsinformation Z_V, welche beim dritten Ausführungsbeispiel erzeugt wird, hat eine Phase, die nahe bei derjenigen der gefederten vertikalen Beschleunigung liegt, d. h. die Information Z_V eilt der Phase der gefederten vertikalen Geschwindigkeit voraus. Indem man also die Geschwindigkeitsinformation Z_V verwendet, ist es möglich, die Zufuhr/Abflußsteuerung der Betätigungsglieder zu einem frühen Zeitpunkt auszuführen und so die Ansprechverzögerung des pneumatischen Systems zu kompensieren.

Es wird nun der Aufbau des Differenzierglieds 63 des Steuerinformationsgenerators beschrieben. Das Ausgangssignal des Fahrzeughöhensensors 34 hat oft eine Abhängigkeit von der Richtung des Hubs der Federung (oder allgemeiner, von der Richtung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite). Dies ist eine folge von Reibungseinflüssen etc. der Aufhängungseinheit S. Das Sensor-Ausgangssignal kann nämlich verschiedene Werte anzeigen, abhängig von der Richtung des Hubs. Wird also das Ausgangssignal des Fahrzeug-Höhensensors 34 als Verschiebungssensor 61 verwendet, d. h. zur Hubinformation, und dieses wird direkt als Steuerinformation für die Fahrtqualitätssteuerung verwendet, so können möglicherweise Nachteile entstehen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erhält man die Geschwindigkeitsinformation, indem man das Ausgangssignal des Fahrzeughöhensensors 34 differenziert, welcher als Verschiebungssensor 61 dient; diese Differenzierung erfolgt im Differenzierglied 63. Diese Geschwindigkeitsinformation eignet sich besser als Steuerinformation, denn sie gibt genau eine Änderung des Hubs der Aufhängung (oder allgemeiner gesagt, eine Änderung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite) wieder und hat keine Abhängigkeit von der Richtung des Hubs.

Die Fahrzeughöhenregelung und die Fahrzeuglageregelung die mit diesem Federungssystem ausgeführt werden, sind 27561 00070 552 001000280000000200012000285912745000040 0002004331582 00004 27442 identisch mit denjenigen, die beim ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden, und deshalb wird auf die dortige Beschreibung verwiesen, um unnötige Längen zu vermeiden.

Ferner ist die Fahrtqualitätssteuerung des dritten Ausführungsbeispiels identisch mit der Fahrtqualitätssteuerung (Fig. 2 und 3) des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß sie das Ausgangssignal Z_V der Sektion 60 zur Erzeugung einer Geschwindigkeitsinformation als repräsentativ für die relative vertikale Geschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Seite verwendet, anstelle der gefederten vertikalen Beschleunigung Z_G, die bei Fig. 2 und 3 als Steuerinformation verwendet wird. Infolgedessen wird die Fahrtqualitätssteuerung nach dem dritten Ausführungsbeispiel nur kurz erläutert.

Wie die Fig. 13 und 14 zeigen, führt bei der Fahrtqualitätssteuerung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Prozessor 36a nacheinander eine Reihe von Schritten aus, welche den Schritten S1 bis S7 der Fig. 2 entsprechen (Schritte S301 bis S307). Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V0, oder falls eine andere aktive Steuerung als die Fahrtqualitätssteuerung in Ausführung ist, oder falls der Absolutwert /Z_V/ der Steuerinformation, welche von der Sektion 60 geliefert wird, kleiner ist als ein vorgegebener Wert ZV0, oder falls die Vibrationsfrequenz f_n der Steuerinformation Z_V außerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs liegt, so beendet der Prozessor 36a den augenblicklichen Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne einen wesentlichen Teil hiervon auszuführen.

Die Vibrationsfrequenz f_n der Steuerinformation Z_V wird erfaßt beruhend auf einer Zeit TINT(+) oder TINT(-), die abgelaufen ist ab dem Zeitpunkt, an dem die Steuerinformation Z_V einen positiven oder negativen Schwellenwert ZV(+) oder ZV(-) schneidet bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Steuerinformation ZV den negativen oder positiven Schwellenwert schneidet (vgl. Fig. 15).

Wenn folgende Bedingungen (1) bis (5) alle erfüllt sind:

(1) Der Wert des Flag-Signals F ist nicht "1",
(2) die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist höher als oder gleich dem vorgegebenen Geschwindigkeitswert V0,
(3) keine aktive Steuerung ist in Ausführung,
(4) der Absolutwert /Z_V/ der Steuerinformation ist größer als oder gleich dem vorgegebenen Wert ZV0, und
(5) die Vibrationsfrequenz f_n der Steuerinformation Z_V liegt innerhalb des vorgegebenen Frequenzbereichs;

oder falls der Wert des Flag-Signals F "1" ist, so bestimmt der Prozessor 36a eine Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit T_con entsprechend dem Maximalwert ZVmax der Steuerinformation Z_V, und zwar durch Zugriff zu einem Zufuhr/Abfluß-Zeitkennfeld, das im Speicher 36b der Steuer/Regeleinheit 36 gespeichert ist (Schritt S308). Bevorzugt wird das Produkt aus dem Wert T_con, der im Schritt S308 festgelegt wurde, und einem vorgegebenen Wert (z. B. 0,7), also 0,7×T_con, als Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit T_con für den ersten Zyklus des Zufuhr/Abfluß-Steuervorgangs verwendet.

Wie Fig. 16 zeigt, wird das Zufuhr/Abfluß-Kennfeld in der gleichen Weise angelegt wie das Kennfeld der Fig. 5. Ist nämlich der Absolutwert /Z_V/ der Steuerinformation gleich einem Geschwindigkeitsschwellenwert /ZV0/ zum Starten der Zufuhr/Abflußsteuerung, so wird die Zufuhr/Abfluß-Zeit T_con auf eine erste vorgegebene Zeit Tcon31 eingestellt, und falls der Absolutwert /Z_V/ größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ZV2 ist, so wird die Zufuhr/Abfluß-Zeit Tcon auf eine zweite vorgegebene Zeit Tcon32 eingestellt. Fällt der Absolutwert /Z_V/ in den Bereich zwischen dem Schwellenwert /ZV0/ und dem vorgegebenen Wert /ZV2/, so wird die Zufuhr/Abfluß-Zeit T_con linear erhöht von der ersten vorgegebenen Zeit Tcon31 zur zweiten vorgegebenen Zeit Tcon32, und zwar bei einer Zunahme des Absolutwerts von /Z_V/. Werte ZV1 und -ZV1, welche hinsichtlich ihres Absolutwerts kleiner sind als die Schwellenwerte ZV0 und -ZV0 zum Einleiten der Steuerung, werden als Schwellenwerte zur Bestimmung der Zufuhr/Abfluß-Zeit Tcon verwendet, nachdem die relative vertikale Geschwindigkeit Z_V nach dem Start der Zufuhr/Abflußsteuerung abgenommen hat. Infolgedessen wird die Steuerbarkeit der Fahrtqualitätssteuerung nach der Abnahme der Steuerinformation Z_V sichergestellt.

Falls im Schritt S309 festgestellt wird, daß keine aktive Steuerung ausgeführt wird, stellt der Prozessor 36a fest, ob der Wert des Flag- Signals "1" ist (Schritt S310). Ist die Antwort hierbei NEIN, so setzt der Prozessor 36a das Flag-Signal F auf "1" (Schritt S311), führt den Zufuhr/Abfluß-Steuervorgang aus (Schritt S312), ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel, und bestimmt dann, ob der Absolutwert /ZVmax/ des Maximalwerts der Steuerinformation kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ZV3 geworden ist, z. B. 0,02 m/s (Schritt S313).

Danach werden der Schritt S308 und die nachfolgenden Schritte wiederholt ausgeführt, bis der Absolutwert /ZVmax/ kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert ZV3 wird. Ist der Absolutwert /ZVmax/ kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert ZV3 geworden, so setzt der Prozessor 36a das Flag-Signal F auf "0" (Schritt S314), und beendet die Fahrtqualitätssteuerung.

Wie vorstehend beschrieben, werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Notwendigkeit einer Zufuhr/Abflußsteuerung und die Zufuhr/Abfluß- Zeit aufgrund der Steuerinformation Z_V bestimmt, welche eine Phase in der Nähe der Phase der gefederten Beschleunigung hat, welche um 90° der Phase der gefederten Geschwindigkeit vorauseilt und welche die relative vertikale Geschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Seite repräsentiert, und zwar anstelle der gefederten Geschwindigkeit, wie sie bei den bekannten Systemen verwendet wird. Deshalb wird bei dem pneumatisch arbeitenden System, welches eine signifikante Zeitspanne benötigt ab Abschluß der Signalverarbeitung, welche die Bestimmung der Notwendigkeit der Zufuhr/Abflußsteuerung einschließt, bis zur tatsächlichen Erzeugung der Kraft, der Start der Zufuhr/Abflußsteuerung bei diesem Ausführungsbeispiel um eine Zeitspanne nach vorne verschoben, welche der Ansprechverzögerung des pneumatischen Systems entspricht, ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Infolgedessen wird die Ansprechverzögerung des pneumatischen Systems im wesentlichen kompensiert, und die Kraft zur Unterdrückung der gefederten Geschwindigkeit wird zum erforderlichen Zeitpunkt erzeugt.

Nachfolgend wird nun ein Arbeitssteuerverfahren für eine pneumatisch arbeitende aktive Federungsanordnung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.

Das Verfahren nach diesem Ausführungsbeispiel verwendet einen Verschiebungssensor, der normalerweise in Kraftfahrzeugen eingebaut ist, bei welchen eine aktive Steuerung verwendet wird, um eine Federungssteuerung auszuführen, welche auf der Skyhook-Dämpfertheorie beruht. Dieses Verfahren ist ähnlich dem dritten Ausführungsbeispiel und ist so ausgelegt, daß es die Schwierigkeit überwindet, eine aktive Steuerung richtig entsprechend dem Ausgangssignal des Verschiebungssensors auszuführen. Diese Schwierigkeit ergibt sich aus einer reduzierten Empfindlichkeit des Verschiebungssensors (Weggebers), die verursacht wird durch eine Reduzierung der relativen vertikalen Verschiebung zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Rädern infolge Ausführung der aktiven Steuerung.

Das Federungssystem des vierten Ausführungsbeispiels hat einen grundsätzlichen Aufbau, der identisch ist mit demjenigen des Systems nach dem dritten Ausführungsbeispiel, und er enthält den Steuerinformationsgenerator 60 der Fig. 12. Ferner zeichnet sich das System nach dem vierten Ausführungsbeispiel dadurch aus, daß die Zufuhr/Abflußsteuerung in der richtigen Weise gemäß einem Steuermuster ausgeführt werden kann, welches aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Steuermustern auf der Grundlage der Steuerinformation selektiert wird.

Die Fahrtqualitätssteuerung dieses Ausführungsbeispiels wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 beschrieben.

Bei der Fahrtqualitätssteuerung führt der Prozessor 36a nacheinander eine Reihe von Schritten aus, welche den Schritten S301 bis S307 der Fig. 13 entsprechen (Schritte S401 bis S407). Sind folgende Bedingungen (A) bis (E) alle erfüllt:

(A) Der Wert des Flag-Signals F ist nicht "1",
(B) die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist größer oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit V0,
(C) keine aktive Steuerung wird ausgeführt,
(D) der Absolutwert /Z_V/ der Steuerinformation ist größer als oder gleich dem vorgegebenen Wert ZV0, und
(E) die Vibrationsfrequenz f_n der Steuerinformation Z_V liegt im vorgegebenen Frequenzbereich;

oder falls der Wert des Flag-Signals F "1" ist, so bestimmt der Prozessor 36a eine Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit Tcon entsprechend dem Maximalwert ZVmax der Steuerinformation ZV sowie eine Zahl N, welche angibt, wie oft die Zufuhr/Abflußsteuerung ausgeführt wurde, und zwar unter Zugriff auf ein Zufuhr/Abfluß-Zeitkennfeld, das im Speicher 36b der Steuer/Regeleinheit 36 gespeichert ist (Schritt S408 in Fig. 18).

Das Zufuhr/Abfluß-Zeitkennfeld ist gemäß Fig. 19 ausgestaltet. Dieses Kennfeld enthält nämlich beispielsweise drei Steuermuster P1, P2 und P3, welche einem ersten Geschwindigkeitsbereich, einem zweiten Geschwindigkeitsbereich bzw. einem dritten Geschwindigkeitsbereich entsprechen, die aufgeteilt sind entsprechend dem Absolutwert /ZVmax/ des Maximalwerts ZVmax der Steuerinformation, der im Schritt S405 erfaßt wurde; diese Bereiche sind jeweils dargestellt durch eine Kurve, beruhend auf der Zahl N von Ausführungen der Zufuhr/Abflußsteuerung und der Zufuhr/Abfluß-Zeit Tcon. Das erste Geschwindigkeitsgebiet ist ein Gebiet, in dem der Absolutwert /ZVmax/ größer oder gleich dem oben erwähnten vorgegebenen Wert ZV0 (z. B. 0,05 m/s) ist, und gleichzeitig kleiner als ein erster vorgegebener Wert ZV1, z. B. 0,07 m/s, wie in Fig. 19 bei P1 angegeben. Der zweite Geschwindigkeitsbereich ist ein Bereich, in dem der Absolutwert größer oder gleich dem ersten vorgegebenen Wert ZV1 und gleichzeitig kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert ZV2 ist, z. B. 0,1 m/s. Der dritte Geschwindigkeitsbereich ist ein Bereich, in dem der Absolutwert größer oder gleich dem zweiten vorgegebenen Wert ZV2 ist, wie in Fig. 19 angegeben. Jedes Steuermuster enthält vier Zufuhr/Abfluß-Steuerzeiten Tcon41 bis Tcon44, welche so gewählt sind, daß ihre Werte in der angegebenen Reihenfolge kleiner werden, und die Zufuhr/Abflußsteuerung wird jeweils insgesamt viermal ausgeführt entsprechend dem jeweiligen Steuermuster, d. h. Luftzufuhrsteuerung und Luftabflußsteuerung werden abwechselnd und jeweils zweimal ausgeführt.

Allgemein gesagt stellt das Steuermuster eine richtige Luftzufuhr/Abflußmenge dar, welche angepaßt ist an die Dämpfungscharakteristiken der gefederten Vertikalbewegung, welche verursacht wird durch die Zufuhr/Abflußsteuerung; mit anderen Worten stellt sie eine richtige Luftzufuhr/Abfluß-Menge dar, welche der Zeit entspricht, die seit dem Start der Zufuhr/Abflußsteuerung abgelaufen ist.

Nachdem die Zufuhr/Abfluß-Zeit Tcon im Schritt S408 ermittelt wurde, bestimmt der Prozessor 36a erneut, ob gerade eine aktive Steuerung ausgeführt wird (Schritt S409), und falls keine aktive Steuerung ausgeführt wird, stellt der Prozessor 36a fest, ob der Wert des Flag- Signals "1" ist, was anzeigt, daß die Zufuhr/Abflußsteuerung der Fahrtqualitätssteuerung ausgeführt wird (Schritt S410). Im vorliegenden Fall ist die Zufuhr/Abflußsteuerung noch nicht ausgeführt, und folglich ist der Wert des Flag-Signals nicht "1", und folglich setzt der Prozessor 36a das Flag-Signal F auf den Wert "1" (Schritt S411), und führt dann die Zufuhr/Abflußsteuerung aus (Schritt S412), ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Nach dem Abschluß des augenblicklichen Zyklus des Zufuhr/Abfluß- Steuervorgangs erhöht der Prozessor 36a die Zahl N der Ausführungen des Steuervorgangs um "1" (Schritt S413) und stellt fest, ob die erhöhte Zahl N der Ausführungen einen Wert hat, der größer oder gleich "4" ist (Schritt S414). Im vorliegenden Fall wurde die Zufuhr/Abflußsteuerung eben erst begonnen, und folglich ist das Ergebnis der Feststellung im Schritt S414 NEIN; deshalb beendet der Prozessor 36a den augenblicklichen Zyklus der Fahrtqualitätssteuerung, ohne den Wert des Flagsignals F auf "0" zu ändern, der eine Beendigung der Zufuhr/Abflußsteuerung bedeuten würde.

Infolgedessen wird im Schritt S401 des nachfolgenden Zyklus festgestellt, daß der Wert des Flagsignals F "1" ist. Deshalb geht das Programm vom Schritt S401 zum Schritt S405, und der Schritt S405 und die nachfolgenden Schritte werden erneut ausgeführt. Da in diesem fall im Schritt S410 festgestellt wird, daß der Wert des Flag-Signals f "1" ist, geht das Programm vom Schritt S410 zum Schritt S412 für die Zufuhr/Abflußsteuerung, ohne den Schritt S411 auszuführen. Falls im Schritt S414 eines späteren Zyklus festgestellt wird, daß die Zahl N der Ausführungen des Steuervorgangs größer oder gleich "4" geworden ist, d. h., falls festgestellt wird, daß eine Gesamtzahl von vier Zyklen der Zufuhr/Abflußsteuerung abgeschlossen worden ist, setzt der Prozessor 36a das Flag-Signal F auf "0" zurück, was die Beendigung der Zufuhr/Abflußsteuerung anzeigt, und setzt die Zahl N der Ausführungen des Steuervorgangs auf "0" zurück (Schritt S415), gefolgt von einer Beendigung der Fahrtqualitätssteuerung, die in den Fig. 17 und 18 dargestellt ist.

Auf diese Weise wird jedesmal, wenn eine Vibration von der Straßenoberfläche auf das Fahrzeug einwirkt, im Normalfall eine Gesamtzahl von z. B. vier Zyklen der Zufuhr/Abflußsteuerung auf eine solche Art ausgeführt, daß Luftzufuhrsteuerung und Luftabflußsteuerung abwechselnd ausgeführt werden, und zwar jeweils zweimal, wodurch die gefederte vertikale Vibration allmählich unterdrückt wird. Bei jedem Zyklus der Zufuhr/Abflußsteuerung wird eine Luftmenge, welche an die gefederte vertikale Vibration angepaßt ist, und die als Folge der Zufuhr/Abflußsteuerung graduell abnimmt, der Luftfederkammer 3 der Aufhängungseinheit S zugeführt oder aus ihr abgelassen. Das Ergebnis ist, daß selbst wenn die relative Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite infolge der Ausführung der Zufuhr/Abflußsteuerung abnimmt und die Empfindlichkeit des Verschiebungssensors 61 abnimmt, die Zufuhr/Abflußsteuerung kontinuierlich und kraftvoll entsprechend dem Steuermuster ausgeführt wird. Es wird nämlich periodisch die Zufuhr oder der Abfluß einer richtigen Luftmenge, welche an den Zeitraum angepaßt ist, der seit dem Beginn der Zufuhr/Abflußsteuerung abgelaufen ist, periodisch ausgeführt. Bei Fahrt auf einer Autobahn oder dergleichen tritt selten ein kontinuierlicher Vibrationsinput von der Straßenoberfläche auf. Im Normalfall kann deshalb fast jede gefederte vertikale Vibration durch die Zufuhr/Abflußsteuerung unterdrückt werden, bei welcher die Luftmengen, die zum Zeitpunkt des Vibrationsinputs zugeführt oder abgelassen werden sollen, ebenso bei den nachfolgenden Steuerzyklen, entsprechend dem Steuermuster vorbestimmt sind, das zum Zeitpunkt des Vibrationsinputs selektiert wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen vier Ausführungsbeispiele beschränkt, und es sind zahlreiche Abwandlungen möglich.

Beispielsweise wird im zweiten Ausführungsbeispiel eine pneumatisch arbeitende aktive Federungsanordnung zur Unterdrückung der gefederten vertikalen Geschwindigkeit durch die Zufuhr/Abflußsteuerung beschrieben, welche die gefederte vertikale Beschleunigung verwendet, die vom vertikalen Beschleunigungssensor 51 als Steuerinformation erfaßt wird. Die vorliegende Erfindung kann aber bei verschiedenen Arten von Federungen verwendet werden, bei denen die gefederte vertikale Bewegung (vertikale Lage, vertikale Geschwindigkeit, vertikale Beschleunigung) unterdrückt wird durch Ausführen der Zufuhr/Abflußsteuerung an den Betätigungsgliedern der Vorder- und der Hinterräder. Allgemein gesprochen wird die Zufuhr/Abflußsteuerung nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt basierend auf einem sich auf eine gefederte vertikale Bewegung beziehenden Parameter (vertikale Lage, Geschwindigkeit oder Beschleunigung), die erfaßt wird von einem einzigen Sensor, der auf der gefederten Seite, also an der gefederten Masse, in der Nähe der Vorderräder angeordnet ist. Bei einem hydraulischen System, das eine kleinere Ansprechverzögerung hat als ein pneumatisches System, wird beispielsweise die Zufuhr/Abflußsteuerung ausgeführt unter Verwendung der gefederten vertikalen Beschleunigung, die erfaßt wird vom vertikalen Beschleunigungssensor 51, oder der gefederten vertikalen Geschwindigkeit, die erhalten wird durch Integration der gefederten vertikalen Beschleunigung, und diese dienen als Steuerinformation, so daß die gefederte vertikale Beschleunigung oder die gefederte vertikale Geschwindigkeit reduziert wird.

Beim dritten und vierten Ausführungsbeispiel wird die pneumatisch arbeitende aktive Federungsanordnung zur Unterdrückung der gefederten vertikalen Geschwindigkeit beschrieben, aber die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Arten von Federungen angewandt werden einschließlich einer hydraulischen Federung, bei welcher die gefederte vertikale Bewegung (vertikale Lage, vertikale Geschwindigkeit, vertikale Beschleunigung) unterdrückt wird, indem man eine Zufuhr/Abflußsteuerung an den Betätigungsgliedern ausführt. Wird die vorliegende Erfindung bei einer hydraulischen Federung verwendet, welche ein ausgezeichnetes Ansprechverhalten zeigt, so kann die Sektion 60 zur Erzeugung von Steuerinformation abgewandelt werden; z. B. kann in diesem Fall das Differenzierglied 63 weggelassen werden.

Obwohl beim dritten und vierten Ausführungsbeispiel der Fahrzeughöhensensor 34 als Verschiebungssensor (Weggeber) 61 verwendet wird, kann alternativ ein Hubsensor oder dergleichen verwendet werden, der getrennt vom Fahrzeughöhensensor 34 angeordnet ist.

Bei der Fahrtqualitätssteuerung nach dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zufuhr/Abflußsteuerung der Betätigungsglieder (Luftfederkammern 3 der Aufhängungseinheiten S), welche den einzelnen Rädern zugeordnet sind, basierend auf der Geschwindigkeitsinformation, die geliefert wird von den Sektionen 60 zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformation für die einzelnen Räder. Alternativ können zwei geschwindigkeitsinformations erzeugende Sektionen vorgesehen werden entsprechend zwei Verschiebungssensoren, welche an den Vorderrädern bzw. an den Hinterrädern angeordnet sind, so daß die Zufuhr/Abflußsteuerung der beiden Betätigungsglieder, die jeweils einem Paar von Vorderrädern und einem Paar von Hinterrädern zugeordnet sind, integriert werden kann und entsprechend der Geschwindigkeitsinformation ausgeführt werden kann, die von einer einzigen Sektion zur Erzeugung von Geschwindigkeitsinformation geliefert wird, welche für die beiden betreffenden Betätigungsglieder gemeinsam ist. In diesem Fall können die Kosten für die Sensorik weiter reduziert werden.

Ferner wird beim vierten Ausführungsbeispiel die Zufuhr/Abflußsteuerung insgesamt viermal für jede Zufuhr von Vibrationsinput ausgeführt, aber die Zahl der Ausführungen der Zufuhr/Abflußsteuerung ist nicht auf vier beschränkt, und die Zufuhr/Abflußsteuerung kann beispielsweise insgesamt (nur) zweimal ausgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile:

(I) Wird die vorliegende Erfindung bei einer mit Druckmittel arbeitenden aktiven Federungsanordnung verwendet, welche ein kompressibles Druckmittel als Arbeits-Druckmittel verwendet, so wird die gefederte vertikale Beschleunigung erfaßt, und Zufuhr und Abfluß des kompressiblen Druckmittels zu der Federung bzw. von ihr werden, basierend auf der erfaßten Beschleunigung, in der Weise gesteuert, daß die gefederte vertikale Geschwindigkeit kompensiert wird. Infolgedessen kann die gefederte vertikale Bewegung unterdrückt werden, weil die Ansprechverzögerung der mit Druckmittel arbeitenden aktiven Federung kompensiert wird, und die Kosten der Vorrichtung können reduziert werden.
(II) Die Zufuhr/Abflußsteuerung wird ausgeführt, wenn die erfaßte Beschleunigung in der Nähe der gefederten Resonanzfrequenz liegt; auf diese Weise kann das Hubschwingungsphänomen verhindert werden.
(III) Wird die vorliegende Erfindung bei einer pneumatisch arbeitenden Federungsanordnung verwendet, welche Luft als Arbeits-Druckmittel verwendet, so vereinfacht sich die Anordnung der Vorrichtung, und die Kosten werden reduziert.
(IV) Wird die vorliegende Erfindung bei einem Arbeitsverfahren für eine aktive Federungsanordnung verwendet, bei welchem eine Kraft, die dazu dient, die gefederte vertikale Bewegung auf der Seite der Vorderräder und der Seite der Hinterräder zu unterdrücken, dadurch erzeugt wird, daß man das Arbeits-Druckmittel den Betätigungsgliedern für die Vorder- und die Hinterräder zuführt bzw. von diesen ableitet, so erfolgt die Zufuhr/Abflußsteuerung für die Betätigungsglieder der Vorderräder ausgehend vom Ausgangssignal eines einzigen Sensors, welcher auf der gefederten Seite in der Nähe der Vorderräder angeordnet ist, um einen auf die gefederte Vertikalbewegung bezogenen Parameter zu erfassen, und die Zufuhr/Abflußsteuerung für die Betätigungsglieder der Hinterräder wird erst ausgeführt, nachdem eine zeitliche Verzögerung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit ab dem Start der Zufuhr/Abflußsteuerung für die Betätigungsglieder der Vorderräder abgelaufen ist. Folglich ist es unnötig, eine Mehrzahl von Sensoren vorzusehen, wodurch die Kosten der Vorrichtung reduziert werden können.
(V) Dort, wo das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung bei einer aktiven Federung verwendet wird, welche ein kompressibles Druckmittel als Arbeits-Druckmittel verwendet, wird die Zufuhr/Abflußsteuerung für die Betätigungsglieder der Vorderräder und der Hinterräder ausgeführt basierend auf der gefederten vertikalen Beschleunigung auf der Seite der Vorderräder, die erfaßt wird mittels eines einzigen Sensors für die vertikale Beschleunigung, wodurch die Ansprechverzögerung der Federungsanordnung kompensiert werden kann und die gefederte vertikale Vibration zuverlässig unterdrückt werden kann.
(VI) Dort, wo die vorliegende Erfindung zusammen mit einem Steuerinformations generator für eine aktive Federung verwendet wird bei welchem die Zufuhr und der Abfluß von Arbeits-Druckmittel zu bzw. von den Betätigungsgliedern gesteuert wird, um die gefederte vertikale Bewegung zu unterdrücken, weist der Steuerinformationsgenerator einen Verschiebungssensor auf zur Erfassung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der nicht gefederten Seite, ferner Phasenanpassungsmittel, und Mittel zur Berechnung der relativen Verschiebungsgeschwindigkeit zwecks Berechnung der relativen Verschiebungsgeschwindigkeit auf Grund des Ausgangssignals des Verschiebungssensors. Die Phaseneinstellvorrichtung und/oder die Vorrichtung zur Errechnung der relativen Verschiebungsgeschwindigkeit ist an ihrem Eingang verbunden mit dem Verschiebungssensor, und eine Ausgangsseite von ihr ist verbunden mit der anderen der beiden Vorrichtungen, um eine Steuerinformation zu erzeugen, deren Phasenlage in der Nähe der Phasenlage der gefederten vertikalen Beschleunigung liegt, und die der relativen Verschiebungsgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Seite entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, eine Steuerinformation zur Verwendung bei einer aktiven Steuerung zu erzeugen zwecks Unterdrückung der gefederten vertikalen Bewegung, ohne hierzu einen speziellen Sensor zu verwenden.
Die Steuerinformation gibt ein zuverlässiges Bild der Änderung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite. Selbst wenn also das Ausgangssignal des Verschiebungssensors eine Abhängigkeit zeigt von der Richtung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite, z. B. infolge Reibung einer Vorrichtung in der Nähe des Verschiebungssensors, ist die Steuerinformation frei von einer solchen Richtungsabhängigkeit und kann folglich in geeigneter Weise für die Steuerung verwendet werden.
(VII) Wird die Zufuhr/Abflußsteuerung ausgeführt, wenn die Frequenz der Steuerinformation (relative vertikale Geschwindigkeit) innerhalb des Bereichs der gefederten Resonanzfrequenz liegt, so kann der Frequenzbereich der zu erfassenden Vibration eingeengt werden, so daß eine Filterschaltung (Phaseneinstellvorrichtung), welche sowohl die Funktion der Phaseneinstellung wie eine Filterfunktion (Tiefpaßfilter) ausführt, leicht erreichbar ist.
(VIII) Wenn die vorliegende Erfindung bei einem Arbeitsverfahren für eine aktive Federungsanordnung verwendet wird, bei welcher die Zufuhr und der Abfluß des Arbeits-Druckmittels zu bzw. von den Betätigungsgliedern so gesteuert wird, daß die gefederte vertikale Bewegung unterdrückt wird, so wird eine Mehrzahl von Steuermustern voreingestellt, welche jeweils eine Zufuhr/Abflußmenge des Arbeits-Druckmittels repräsentieren, die angepaßt ist an die Dämpfungscharakteristiken der gefederten vertikalen Bewegung gemäß der Zufuhr/Abflußsteuerung. Die Steuerinformation wird erzeugt beruhend auf dem Ausgangssignal eines Verschiebungssensors zur Erfassung der relativen Verschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite, und die Zufuhr/Abflußsteuerung wird ausgeführt entsprechend einem der Steuermuster, das ausgehend von der Steuerinformation ausgewählt. Auf diese Weise ist es möglich, eine aktive Steuerung zur Unterdrückung der gefederten vertikalen Bewegung richtig auszuführen, entsprechend der Steuerinformation, welche erzeugt wurde beruhend auf dem Ausgangssignal des Verschiebungssensors.

Weitere Abwandlungen und Modifikationen liegen im Rahmen des fachmännischen Handelns.

Claims

1. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer mit Druckmittel arbeitenden aktiven Radaufhängung, deren Aufhängungscharakteristik durch Zufuhr und Abfluß eines kompressiblen Arbeits-Druckmittels über zumindest ein Schaltventil zu bzw. von einem druckmittelbetätigten Betätigungsglied aktiv geändert wird, mit folgenden Schritten:

a) über einen Sensor wird die Vertikalbeschleunigung (Z_G) oder -Geschwindigkeit (Z_V) des Fahrzeugaufbaus erfaßt;
b) wenn die Frequenz (f_n) der erfaßten Schwingungen des Fahrzeugaufbaus in einen vorgegebenen Frequenzbereich (f_nL bis f_nH) fällt, der eine Resonanzfrequenz einschließt, wird ein Zufuhr/Abfluß-Steuermuster für die Betätigung des Schaltventils vorgegeben;
c) die erforderliche Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit (T_CON) für das mindestens eine Schaltventil wird aus dem Zufuhr/Abfluß-Steuermuster entsprechend der Größe der erfaßten Vertikalbeschleunigung oder -Geschwindigkeit bestimmt;
d) die Zufuhr/Abfluß-Steuerung des Druckmittels wird mit der definierten Zufuhr/Abfluß-Steuerzeit (T_CON) so durchgeführt, daß die vertikale Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zufuhr/Abfluß-Steuerung begonnen wird, wenn die Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung (Fig. 5: Z_G) oder -Geschwindigkeit (Z_V) größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Wert (Fig. 5: Z_G0; Fig. 13: Z_V0) geworden ist,
und daß sie beendet wird (Fig. 3: S13, S14), wenn die Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung oder -Geschwindigkeit kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert geworden ist, der kleiner ist als der erste vorgegebene Wert nach dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt a) ein Meßwert für eine Relativverschiebung zwischen gefederter und ungefederter Seite differenziert wird, um ein Vertikalgeschwindigkeitssignal zu erhalten, und daß das so erhaltene Signal einer Phasenkompensation unterworfen wird, um es hinsichtlich seiner Phase nach früh oder spät zu verschieben, so daß es im wesentlichen dieselbe Phase hat wie die vertikale Beschleunigung.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase des Vertikalgeschwindigkeitssignals bei der Phasenkompensation um einen vorgegebenen Winkel verschoben wird (Fig. 7).

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt b) die Zahl der Ausführungen von Zufuhren/Abflüssen erfaßt wird, und daß entsprechend dieser erfaßten Zahl eines aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Zufuhr/Abfluß-Steuermustern selektiert wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhr/Abfluß-Steuermuster Daten für eine bestimmte Zahl von aufeinanderfolgenden Ausgleichsvorgängen enthält.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) erfaßt wird, und daß mit der Zufuhr/Abfluß-Steuerung bei den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern (RS1, RS2) auf der Hinterradseite begonnen wird, wenn eine der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) entsprechende Verzögerungszeit ab dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung für die Betätigungsglieder (FS1, FS2) auf der Vorderradseite abgelaufen ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als kompressibles Druckmittel Luft verwendet wird.

9. Mit Druckmittel arbeitende aktive Radaufhängung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern (FS1, FS2, RS1, RS2), welche zwischen gefederten und ungefederten Seiten eines Fahrzeugs angeordnet und der Vorder- bzw. Hinterradseite des Fahrzeugs zugeordnet sind,
mit einer Zufuhrquelle zur Zufuhr von kompressiblem Druckmittel,
mit einem Zufuhrventil, das in einer Zufuhrleitung angeordnet ist, welche die druckmittelbetätigten Betätigungsglieder (FS1, FS2, RS1, RS2) und die Zufuhrquelle verbindet,
mit einem Abflußventil, welches angeordnet ist in einer Abflußleitung, die
mit den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern verbunden ist, mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer gefederten Vertikalbeschleunigung (Z_G) und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches für die erfaßte gefederte Vertikalbeschleunigung repräsentativ ist,
und mit einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung, welche einen Speicher zum Speichern eines Zufuhr/Abfluß-Steuermusters aufweist,
ferner erste Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Frequenz (fn) der gefederten Vertikalbeschleunigung, wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung eine Steuerzeit (T_CON) vom Zufuhr/Abfluß-Steuermuster entsprechend dem Ausgangssignal der Erfassungsvorrichtung einstellt und den Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Zufuhrventils und des Abfuhrventils entsprechend der Steuerzeit (T_CON) steuert, um Zufuhr und Abfluß des kompressiblen Druckmittels zu bzw. von den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern zu steuern, und die Zufuhr/Abfluß-Steuerung des kompressiblen Druckmittels ausgeführt wird, wenn durch die erste Bestimmungsvorrichtung ermittelt wird, daß die Frequenz (fn) der gefederten Vertikalbeschleunigung in einen vorgegebenen Frequenzbereich fällt, der eine gefederte Resonanzfrequenz einschließt.

10. Radaufhängung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36) eine zweite Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung (Z_G) aufweist, wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36) mit der Zufuhr/Abfluß-Steuerung beginnt, wenn die Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung (Z_G) größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Parameter (Z_G0) geworden ist, und diese beendet, wenn die Größe der gefederten Vertikalbeschleunigung kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert geworden ist, der kleiner als der erste vorgegebene Wert nach dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung ist.

11. Mit Druckmittel arbeitende aktive Radaufhängung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
mit druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern, welche zwischen gefederten und ungefederten Seiten eines Fahrzeugs angeordnet und der Vorder- bzw. der Hinterradseite des Fahrzeugs zugeordnet sind,
mit einer Zufuhrquelle zur Zufuhr eines kompressiblen Druckmittels,
mit einem Zufuhrventil, das in einer Zufuhrleitung angeordnet ist, welche die druckmittelbetätigten Betätigungsglieder (FS1, FS2, RS1, RS2) und die Zufuhrquelle miteinander verbindet,
mit einem Abflußventil, welches in einer mit den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern (FS1, FS2, RS1, RS2) verbundenen Abflußleitung angeordnet ist,
mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Relativverschiebung zwischen der gefederten und der ungefederten Seite und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die erfaßte relative Verschiebung repräsentiert,
und mit einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36), welche einen Speicher (36b) zum Speichern eines Zufuhr/Abfluß-Steuermusters aufweist,
ferner Mittel zum Erzeugen einer relativen Verschiebungsgeschwindigkeit zwischen der gefederten und der ungefederten Seite, ausgehend von der erfaßten Relativverschiebung,
ferner Phasenkompensationsmittel (62) zum Einstellen der Phase der relativen Verschiebungsgeschwindigkeit zwecks Erzeugung einer Steuerinformation,
sowie erste Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Frequenz (fn) der Steuerinformation,
wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36) eine Steuerzeit (T_CON) vom Zufuhr/Abfluß-Steuermuster entsprechend der Steuerinformation einstellt und den Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Zufuhrventils und des Abflußventils entsprechend der Steuerzeit (T_CON) steuert, um hierdurch Zufuhr und Abfluß des kompressiblen Druckmittels zu bzw. von den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern (FS1, FS2, RS1, RS2) zu steuern,
wobei die Zufuhr/Abfluß-Steuerung des kompressiblen Druckmittels ausgeführt wird, wenn durch die erste Bestimmungsvorrichtung ermittelt wird, daß die Frequenz (fn) der Steuerinformation in einen vorgegebenen Frequenzbereich fällt, der eine gefederte Resonanzfrequenz einschließt.

12. Radaufhängung nach Anspruch 11, bei welcher die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36) eine zweite Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Größe der Steuerinformation aufweist,
wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung mit der Zufuhr/Abfluß-Steuerung beginnt, wenn die Größe der Steuerinformation größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Parameter geworden ist,
und sie diese beendet, wenn die Größe der Steuerinformation kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert geworden ist, der kleiner als der erste vorgegebene Wert nach dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung ist.

13. Radaufhängung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, welche ferner einen Geschwindigkeitssensor (38) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) aufweist,
wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36) ferner Mittel zum Erhalten einer Verzögerungszeit (Fig. 11: LST) entsprechend der vom Geschwindigkeitssensor (38) erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) aufweist,
und mit der Zufuhr/Abfluß-Steuerung des kompressiblen Druckmittels bezüglich der druckmittelbetätigten Betätigungsglieder (RS1, RS2) auf der Hinterradseite erst begonnen wird, wenn, gerechnet ab dem Beginn der Zufuhr/Abfluß-Steuerung des kompressiblen Druckmittels bezüglich der Vorderradseite, die Verzögerungszeit (LST) abgelaufen ist.

14. Mit Druckmittel arbeitende aktive Radaufhängung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
mit druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern (FS1, FS2, RS1, RS2), welche zwischen gefederten und ungefederten Seiten eines Fahrzeugs angeordnet und der Vorder- bzw. der Hinterradseite des Fahrzeugs zugeordnet sind,
mit einer Zufuhrquelle zur Zufuhr von kompressiblem Druckmittel,
mit einem Zufuhrventil, das in einer Zufuhrleitung angeordnet ist, welche die druckmittelbetätigten Betätigungsglieder (FS1, FS2, RS1, RS2) und die Zufuhrquelle miteinander verbindet,
mit einem Abflußventil, welches in einer Abflußleitung angeordnet ist, die mit den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern verbunden ist,
mit einer Erfassungsvorrichtung (51) zum Erfassen einer gefederten Vertikalbeschleunigung und zur Erzeugung eines Ausgangssignals (Z_G), welches für die erfaßte gefederte Vertikalbeschleunigung repräsentativ ist,
und mit einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36), welche einen Speicher (36b) zum Speichern von Zufuhr/Abfluß-Steuermustern aufweist, ferner eine Meßvorrichtung zum Messen, wieviel Mal die Zufuhr/Abfluß- Steuerung ausgeführt wurde,
und eine erste Bestimmungsvorrichtung zum Ermitteln der Frequenz (fn) der gefederten Vertikalbeschleunigung, wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung (36) ein gewünschtes aus der Mehrzahl von Zufuhr/Abfluß-Steuermustern entsprechend der gemessenen Zahl von Malen auswählt, die die Zufuhr/Abfluß-Steuerung ausgeführt wurde, und eine Steuerzeit (T_CON) vom ausgewählten Zufuhr/Abfluß-Steuermuster entsprechend dem Ausgangssignal der Erfassungsvorrichtung eingestellt wird,
und das Öffnen bzw. Schließen des Zufuhrventils und des Abfuhrventils entsprechend der Steuerzeit (T_CON) gesteuert wird, um hierdurch Zufuhr und Abfluß des kompressiblen Druckmittels zu bzw. von den druckmittelbetätigten Betätigungsgliedern (FS1, FS2, RS1, RS2) zu steuern,
wobei die Zufuhr/Abfluß-Steuerung des kompressiblen Druckmittels ausgeführt wird, wenn die erste Bestimmungsvorrichtung feststellt, daß die Frequenz (fn) der gefederten Vertikalbeschleunigung in einen vorgegebenen Frequenzbereich fällt, der eine gefederte Resonanzfrequenz einschließt.