DE4024305A1

DE4024305A1 - Aktives aufhaengungssystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4024305A1
Application number: DE4024305A
Authority: DE
Inventors: Yuki Okuyama; Kunio Katada; Katsuya Kii; Takashi Yonezawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1991-03-21
Anticipated expiration: 2010-08-01
Also published as: JPH0365414A; JP2514252B2; US5037128A; DE4024305C2

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Aufhängungssystem für Kraftfahrzeuge ge mäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein aktives Aufhängungssystem, das eine verbesserte Kurvenstabilität unter Beibehaltung des Fahrkomforts ermöglicht.

Die parallele US-Patentanmeldung 1 69 201 vom 16. März 1988 sowie die parallele veröffentlichte europäische Patentanmeldung 2 83 004 beschreiben ein aktiv gesteuertes Aufhängungssystem mit einer Anti-Roll-Steuerung, das auf Seitenbeschleunigungen des Fahrzeugs anspricht und die Aufhängungs- Charakteristika einstellt. Die verwendete Steuereinheit ändert ihre Charakte ristik entsprechend den Rollbewegungen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. In einem Bereich der Fahrzeuggeschwindig keit, in dem der größere Regelgewinn der Regelung starke und nicht akzep table, selbstinduzierte seitliche Vibrationen auslöst, wird der Gewinn auf ei nen kleineren Wert reduziert als bei anderen Geschwindigkeitsbereichen. Insbesondere kann der größere Regelungsgewinn selbstinduzierte seitliche Schwingungen bei niedrigen Geschwindigkeiten auslösen, so daß der Gewinn hier auf einen kleineren Wert reduziert wird.

Die parallele US-Patentanmeldung 1 76 246 vom 31. März 1988 sowie die entsprechende veröffentliche europäische Anmeldung 2 85 153 beschreiben eine aktiv gesteuerte Aufhängung für Fahrzeuge, die einen Faktor verwendet, der repräsentativ ist für einen selbstinduzierten Stellungsänderungs-Faktor als Korrekturfaktor für die Stellungsregelung. Die Aufhängungscharakteristik wird gesteuert auf der Basis von Parametern, die die Roll- und/oder Tauch energie repräsentieren. Der Korrekturfaktor, der repräsentativ ist für die selbstinduzierten Stellungsänderungen, wird abgeleitet auf der Basis der Än derungsgeschwindigkeit zur Unterdrückung der selbst induzierten Roll- und/oder Tauchbewegungen. Durch Unterdrückung dieser Komponente aus der Roll- und/oder Tauchbeschleunigung können bessere, für die Roll- und Tauchbewegungen repräsentative Charakteristika geliefert werden, so daß sich eine zufriedenstellende Fahrstabilität und ausreichender Fahrkomfort ergeben.

Die parallele US-Patentanmeldung 1 72 419 vom 24. März 1988 sowie die entsprechende veröffentlichte europäische Anmeldung 2 84 053 beschreiben eine Aufhängungssteuerung für Kraftfahrzeuge zur Unterdrückung von Tauch bewegungen und Regelung der Stellung des Fahrzeugaufbaus. Das Aufhän gungssystem überwacht Tauchbewegungen des Fahrzeugs zur Einstellung von Ansprech-Charakteristika der Steuerung in Abhängigkeit von der Größe des Tauchmoments, das ausgeübt werden soll. Das Aufhängungssystem stellt die Aufhängungs-Charakteristika der vorderen und hinteren Aufhängung unab hängig voneinander entsprechend vorgegebenen Anti-Tauch-Koeffizienten ein, die eingestellt werden entsprechend den Aufhängungs-Charakteristika und/oder der Aufhängungsgeometrie des Fahrzeugs.

Diese bekannten Systeme umfassen Beschleunigungssensoren für senkrechte Beschleunigungen, die auf den Fahrzeugaufbau in den Positionen der Aufhän gungen ausgeübt werden. Entsprechende Beschleunigungssignale werden in tegriert zur Ableitung der Größe der jeweiligen Verschiebung zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Rädern.

Andererseits beschreibt die japanische Patentanmeldung 63-2 27 411 ein akti ves Aufhängungssystem, bei dem die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Rädern zur Ableitung von Steuerungs befehlen für die Dämpfung der senkrechten Schwingungen verwendet wer den. Das System umfaßt weiterhin einen Sensor für Längsbeschleunigungen und einen Sensor für Seitenbeschleunigungen zur Überwachung der Größe der Tauch- und Rollbewegungen und zur Stabilisierung der Stellung des Fahr zeugaufbaus.

Bei diesem System wird vorzugsweise eine sanftere Dämpfungscharakteristik für senkrechte Schwingungen auf glatten Straßen zur Erzielung eines ausrei chenden Fahrkomforts verwendet. Andererseits können bei der Kurvenfahrt auf welliger Fahrbahn weiche Dämpfungs-Charakteristika dazu führen, daß die Kurvenstabilität des Fahrzeugs aufgrund fehlender Dämpfungskraft gering ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein aktives Fahrzeugaufhängungssystem anzugeben, das eine ausreichend hohe Kurvenstabilität bietet, ohne daß der Fahrkomfort beeinträchtigt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnen den Teil des Hauptanspruchs.

Bei dem erfindungsgemäßen sind Sensoren für Vertikalbeschleunigungen des Aufbaus in den Positionen der Radaufhängungen vorgesehen, die ein entspre chendes Beschleunigungssignal abgeben. Das System leitet die senkrechte Bewegungsgeschwindigkeit auf der Basis der Beschleunigungssignale ab. Ein Steuerbefehl zur Stabilisierung der senkrechten Schwingungen wird daher auf der Basis der senkrechten Bewegungsgeschwindigkeit und eines gegebe nen Regelgewinns oder Verstärkungsfaktors gebildet. Zur Erleichterung der Erzielung einer hohen Kurvenstabilität ändert das System den Gewinn zur Ableitung der Steuerbefehle in Abhängigkeit von der seitlichen Beschleuni gung, die auf den Fahrzeugaufbau ausgeübt wird.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Aufhängungssystem

eine Aufhängung zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Rad mit ei ner Arbeitskammer mit variablem Druck zur Erzeugung einer Dämp fungskraft gegen die Relativverschiebung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Rad,
ein Hydrauliksystem in Verbindung mit der Arbeitskammer zur Einstel lung des Fluiddrucks in der Kammer, welches Hydrauliksystem ein Drucksteuerventil zur Steuerung der Einleitung und Ableitung von Druck fluid in die und aus der Arbeitskammer und zur Einstellung des Fluid drucks in der Arbeitskammer umfaßt,
einen ersten Sensor zur Überwachung der senkrechten Beschleunigung am Aufhängungssystem und zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals,
einen zweiten Sensor zur Überwachung der in Querrichtung zur senk rechten Achse auftretenden Beschleunigung und zur Erzeugung eines zweiten Beschleunigungssignals und
eine Steuereinheit, die das erste Beschleunigungssignal aufnimmt und daraus eine senkrechte Geschwindigkeit ableitet, einen Regelgewinn auf der Basis des zweiten Beschleunigungssignals bildet, einen gewünschten Fluiddruck in der Arbeitskammer auf der Basis der senkrechten Ge schwindigkeit und des Regelgewinns ermittelt und ein Steuersignal zur Steuerung der Position des Drucksteuerventils zur Einstellung des Fluid drucks in der Arbeitskammer auf den gewünschten Fluiddruck erzeugt.

Der zweite Sensor kann eine seitliche Beschleunigung überwachen und das zweite Beschleunigungssignal bilden. Die Steuereinheit kann den Regelge winn erhöhen entsprechend der Erhöhung des zweiten Beschleunigungs signals. Die Steuereinheit kann den Steuergewinn konstant auf einem vorge gebenen Mindestwert halten, wenn das zweite Beschleunigungssignal gerin ger als ein vorgegebener Wert bleibt.

Vorzugsweise kann das Aufhängungssystem weiterhin einen dritten Sensor zur Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit und zur Erzeugung eines ent sprechenden Signals aufweisen, und die Steuereinheit kann den zunehmen den Anteil des Regelgewinns entsprechend den zweiten Beschleunigungs signal variieren in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Steuereinheit kann eingestellt werden auf eine Anzahl von Variations-Charak teristika des Steuergewinns und eine der Variations-Charakteristika in Ab hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit auswählen.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein aktives Auf hängungssystem

eine Aufhängung zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Rad, die ei ne Arbeitskammer mit variablem Druck zur Erzeugung einer Dämpfungs kraft entgegen einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Rad umfaßt,
ein Hydrauliksystem in Verbindung mit der Arbeitskammer zur Einstel lung des Fluiddrucks in der Kammer, welches Hydrauliksystem ein Drucksteuerventil zur Steuerung des eingeleiteten und abgezogenen Druckes der Kammer und zur Einstellung des Fluiddrucks in der Kam mer aufweist, einen ersten Sensor zur Überwachung von senkrechten Be schleunigungssignalen an der Aufhängung und zur Erzeugung eines ent sprechenden ersten Beschleunigungssignals, einen zweiten Sensor zur Überwachung von Beschleunigungen in Richtung quer zur senkrechten Achse und zur Erzeugung eines entsprechenden zweiten Beschleuni gungssignals und
eine Steuereinheit, die das erste Beschleunigungssignal aufnimmt und ein senkrechtes Geschwindigkeitssignal bildet und einen Regelgewinn arbeitet auf der Basis des zweiten Beschleunigungssignals sowie eine senkrechte Bewegung ableitet in Abhängigkeit vom eingestellten Druck wert bzw. der Abweichung des Drucks von einem vorgegebenen neutralen Druck, welche Steuereinheit ein Steuersignal zur Steuerung der Position des Drucksteuerventils auf der Basis des Druckwertes in Abhängigkeit von der senkrechten Bewegung ermittelt.

Die Steuereinheit kann weiterhin einen Druckeinstellwert in Abhängigkeit von Stellungsänderungen des Aufbaus ableiten und das Steuersignal bilden auf der Basis der Summe der Druckeinstellwerte in Abhängigkeit von der senk rechten Bewegung und der Druckeinstellwerte in Abhängigkeit von Stel lungsänderungen. Der zweite Sensor kann eine Seitenbeschleunigung zur Er zeugung eines zweiten Beschleunigungssignals überwachen, und die Steuer einheit kann einen ersten von Stellungsänderungen abhängigen Druckein stellwert in Abhängigkeit von der Größe der Seitenbeschleunigung ermitteln. Das aktive Aufhängungssystem kann weiterhin einen dritten Sensor zur Über wachung von Längsbeschleunigungen und zur Erzeugung eines dritten Be schleunigungssignals umfassen und einen zweiten Druckeinstellwert in Ab hängigkeit von Stellungsänderungen des Aufbaus in Abhängigkeit von den Längsbeschleunigungen bilden und das Steuersignal auf der Basis der Summe der von der senkrechten Bewegung abhängigen Druckeinstellwerte, der er sten, von der Aufbaustellung abhängigen Druckeinstellwerte und der zweiten, von der Aufbaustellung abhängigen Druckeinstellwerte erzeugen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausfüh rungsform eines aktiven Aufhängungssystem;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausfüh rungsform des Steuersystems in Verbindung mit der Aufhän gung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwi schen dem Stromwert des Aufhängungssteuerbefehls und dem Fluiddruck in einer Arbeitskammer;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Programmab laufs bei der Bildung des Aufhängungssteuersignals;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwi schen dem Regelgewinn und der Seitenbeschleunigung;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm ähnlich Fig. 5, jedoch mit Modifizierung durch Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit als zusätzli chem Parameter.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Aufhängungssystems zur Regelung der Aufbauhöhe und der Stellung des Fahrzeugaufbaus durch Unterdrückung von Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeugaufbau 10 und den Aufhängungs gliedern 24FL, 24FR, 24RL und 24RR der entsprechenden vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts liegenden Aufhängungsmechanismen 14FL, 14FR, 14RL und 14RR, die drehbar die vier Fahrzeugräder 11FL, 11FR, 11RL und 11RR tragen. Die Aufhängungsglieder sollen anschließend nur noch mit der Bezugsziffer 24 bezeichnet werden. Die Aufhängungsmechanismen sollen mit 14 bezeichnet werden. Die vier Aufhängungsmechanismen 14FL, 14FR, 14RL und 14RR weisen Hydraulikzylinder 26FL, 26FR, 26RL und 26RR auf, die überwiegend auch nur noch mit 26 bezeichnet werden sollen.

Die Hydraulikzylinder 26 liegen zwischen dem Fahrzeugaufbau 10 und den Aufhängungsgliedern 24 und erzeugen eine Dämpfungskraft zur Unter drückung von Relativbewegungen zwischen dem Aufbau und den Aufhän gungsgliedern. Die Hydraulikzylinder 26 umfassen insgesamt einen im we sentlichen geschlossenen Zylinder 26a, der eine Kammer bildet. Ein Kolben 26c ist gleitend verschiebbar in der Kammer des Hydraulikzylinders 26 ange ordnet und begrenzt in dieser eine Arbeitskammer 26d sowie eine Ver gleichsdruckkammer 26e. Die Arbeitskammer 26d kann mit der Vergleichs druckkammer 26e über eine Öffnung in dem Kolben mit begrenztem Durch laß in Verbindung stehen. Der Kolben 26 ist mit dem zugehörigen Aufhän gungsglied 24 über eine Kolbenstange 26b verbunden. Eine Aufhängungs- Schraubenfeder 36 ist bei der gezeigten Art der Aufhängung nicht erforder lich zur Erzeugung einer Federkraft in der üblicherweise notwendigen Größe, sondern lediglich für die Federkraft, die notwendig ist, den Fahrzeugaufbau oberhalb der Aufhängungsglieder zu halten.

Die Arbeitskammer 26d des Hydraulikzylinders 26 ist mit einem der Druck steuerventile 28FL, 28FR, 28RL und 28RR über eine Drucksteuerleitung 38 verbunden. Die Drucksteuerventile 28FL, 28FR, 28RL und 28RR sollen eben falls nur noch mit 28 bezeichnet werden. Die Drucksteuerventile 28 sind ih rerseits mit einer Druckquelle 16 über eine Zufuhrleitung 35 und eine Rück leitung 37 verbunden. Eine Zweigschaltung verbindet die Drucksteuerleitung 38 mit einem Druckspeicher 34 über eine Drossel, etwa die Drossel 32. Ein weiterer Druckspeicher 18 ist in der Zufuhrleitung 35 zum Speichern von übermäßigen Drücken vorgesehen, die durch die Druckquelle 16 erzeugt wer den könnten.

Die Drucksteuerventile 28 umfassen über die Darstellung der Fig. 1 hinaus elektrisch oder elektromagnetisch betätigte Schaltorgane, wie etwa Proporti onalmagneten. Der Hydraulikzylinder 26 und das Drucksteuerventil 28 kön nen beliebig aufgebaut sein, sofern sie zur Einstellung der Dämpfungs- Charakteristika mit hohe Ansprechgenauigkeit geeignet sind. Typische Kon struktionen der Hydraulikzylinder 26 und der Drucksteuerventile 28 sind in den folgenden älteren Veröffentlichungen oder Anmeldungen wiedergegeben:

US-Patentanmeldung 0 52 934 vom 22. Mai 1989
US-Patentanmeldung 0 59 888 vom 9. Juni 1987 mit entsprechender europäischer Patentanmeldung 2 49 209
US-Patentanmeldung 0 60 856 vom 12. Juni 1987 mit entsprechen der europäischer Patentanmeldung 2 24 227
US-Patentanmeldung 0 60 909 vom 12. Juni 1987
US-Patentanmeldung 0 60 911 vom 12. Juni 1987
US-Patentanmeldung 1 76 246 vom 31. März 1988 mit entsprechen der europäischer Patentanmeldung 2 85 153
US-Patentanmeldung 1 78 066 vom 5. April 1988 mit entsprechender europäischer Patentanmeldung 2 86 072
US-Patentanmeldung 1 67 835 vom 4. März 1988
US-Patentanmeldung 2 44 008 vom 14. September 1988
US-Patentanmeldung 2 55 560 vom 11. Oktober 1988
US-Patentanmeldung 2 66 763 vom 3. November 1988
US-Patentanmeldung 2 61 870 vom 25. Oktober 1988
US-Patentanmeldung 2 63 764 vom 28. Oktober 1988
US-Patentanmeldung 2 77 376 vom 29. November 1988
US-Patentanmeldung 3 03 338 vom 26. Januar 1989
US-Patentanmeldung 3 10 130 vom 22. März 1989
US-Patentanmeldung 3 27 460 vom 22. März 1989
US-Patentanmeldung 3 03 339 vom 26. Januar 1989
US-Patentanmeldung 3 31 602 vom 31. März 1989
US-Patentanmeldung 3 31 653 vom 31. März 1989
US-Patentanmeldung 3 64 477 vom 12. Juni 1989
US-Patentanmeldung 3 65 468 vom 12. Juni 1989

Auf den Inhalt der vorgenannten Anmeldungen und Veröffentlichungen wird zur Ergänzung der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen.

Die Betätigungsorgane sind mit einer auf einem Mikroprozessor basierenden Steuereinheit 100 verbunden. Die Steuereinheit 100 ist mit einem Sensor 102 für Seitenbeschleunigung, einem Sensor 104 für Längsbeschleunigungen und Sensoren 106FL, 106FR, 106RL und 106RR für Vertikalbeschleunigungen verbunden. Es ist bekannt, daß Sensoren 102 für Seitenbeschleunigungen die auf den Fahrzeugaufbau ausgeübte Beschleunigung erfassen und entsprechen des Signal g_y abgeben können. In ähnlicher Weise überwacht der Sensor 104 für Längsbeschleunigungen diese Beschleunigung und erzeugt ein Längsbe schleunigungssignal g_x. Die Vertikal-Sensoren 106FL, 106FR, 106RL und 106RR sind an den jeweiligen Positionen der Aufhängungen 14FL, 14FR, 14RL und 14RR vorgesehen. Diese Sensoren 106FL, 106FR, 106RL und 106RR für senkrechte Beschleunigungen überwachen diese Beschleunigungen in Ver bindung mit den Aufhängungsmechanismen 14FL, 14FR, 14RL und 14RR und erzeugen Signale entsprechend den senkrechten Beschleunigungen an den vier Aufhängungspositionen, welche Signale mit g_zFL, g_zFR, g_zRL und g_zRR be zeichnet werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Steuereinheit 100 einen Mikroprozessor 110, der ein Eingangs-/Ausgangs-Interfac 112, eine arithmetische Schal tung 114 und einen Speicher 116 umfaßt. Der Sensor 102 für Seitenbe schleunigung ist mit dem Interface 112 des Mikroprozessors 110 über einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 120 verbunden. Der A/D-Wandler 120 wandelt die Analogsignale der Seitenbeschleunigung g_y in entsprechende Di gitalsignale um. Andererseits ist der Längsbeschleunigungssensor 104 mit dem Eingangs-/Ausgangs-Interface 112 über einen A/D-Wandler 122 verbun den. Der A/D-Wandler 122 wandelt das Analog-Signal der Beschleunigung g_x in ein Digitalsignal der Längsbeschleunigung um. Die Vertikal-Sensoren 106FL, 106FR, 106RL und 106RR an den vier Radpositionen sind mit dem Eingangs-/Ausgangs-Interface 112 über A/D-Wandler 124FL, 124FR, 124RL und 124RR verbunden. Die A/D-Wandler 124FL, 124FR, 124RL und 124RR wandeln die Analogsignale der vier Sensoren g_zFL, g_zFR, g_zRL und g_zRR in Di gital-Signale der Beschleunigung um. Der Mikroprozessor 110 verarbeitet die digitalen Seitenbeschleunigungssignale in Steuerbefehle S_FL, S_FR, S_RL und S_RR für die vier Räder um. Diese Steuerbefehle S_FL, S_FR, S_RL und S_RR sind Stromsignale mit einem Stromwert, der der Größe der Einstellung des Fluid drucks entspricht.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Stromwert der Aufhängungs-Steuerbefehle variabel zwischen einem vorgegebenen Minimumwert S_MIN und einem vor gegebenen Maximumwert S_MAX. Der Fluiddruck wird ein Minimaldruck P_MIN bei einem Minimalwert S_MIN des Steuerbefehls und wird ein Maximal druck P_MAX bei einem Maximalwert S_MAX des Steuerbefehls. Der Minimal wert S_MIN des Steuerbefehls wird eingestellt im Hinblick auf Rauschen, das sich dem Steuerstrom überlagern kann. Es ist erkennbar, daß der Fluiddruck in der Arbeitskammer 26d des Hydraulikzylinders 26 linear variiert zwischen dem Maximaldruck P_MAX und dem Minimaldruck P_MIN über einen vorgege benen neutralen Druck P_N hinweg, der dem Stromwert S_N entspricht.

Fig. 4 zeigt einen Programmablauf zur Ableitung des Steuerbefehls, der durch den Mikroprozessor 110 der Steuereinheit 100 gebildet wird. Der Pro grammdurchlauf erfolgt bei vorgegebenen Zeiten, beispielsweise alle 20 msec. Unmittelbar nach dem Start des Programms werden die Digitalsignale g_y für Querbeschleunigung, g_x für Längsbeschleunigung und g_zFL, g_zFR, g_zRL und g_zRR für die senkrechten Beschleunigungen an den Radaufhängungen im Schritt 1002 ausgelesen. Auf der Basis des Seitenbeschleunigungssignals g_y, des Längsbeschleunigungssignals g_x und der vier senkrechten digitalen Be schleunigungssignale an den Aufhängungen g_zFL, g_zFR, g_zRL und g_zRR, die in der Stufe 1002 ausgelesen worden sind, werden die entsprechenden Be schleunigungsdaten G_y, G_x und G_zFL, G_zFR, G_zRL und G_zRR im Schritt 1004 abgeleitet.

Sodann wird im Schritt 1006 der Regelgewinn K_z abgeleitet auf der Basis der Querbeschleunigungsdaten G_y. In der Praxis wird der Regelgewinn K_z abge leitet aus einer Tabelle unter Vergleich mit einer Tabelle mit zuvor gespei cherten Daten, die die Charakteristika berücksichtigen, wie es in Fig. 5 dar gestellt ist. Wie Fig. 5 zeigt, wird der Regelgewinn konstant gehalten bei ei nem Wert von 50 kgf/cm²/G, während die Querbeschleunigung, repräsen tiert durch die Daten G_y, kleiner oder gleich 0,2 G gehalten wird. Anderer seits wird bei einer Querbeschleunigung über 0,2 G der Regelgewinn K_z line ar proportional zu der zunehmenden Querbeschleunigung erhöht.

Anschließend werden im Schritt 1008 vor vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts die Daten V_zFL, V_zFR, V_zRL und V_zRR der senkrech ten Bewegungsgeschwindigkeit abgeleitet durch Integration der entspre chenden Beschleunigungsdaten g_zFL, g_zFR, g_zRL und g_zRR über eine vorgege bene Zeit. Sodann werden die von der senkrechten Bewegungsgeschwindig keit abhängigen Steuerwerte S_zFL, S_zFR, S_zRL und S_zRR abgeleitet auf der Ba sis der vierten senkrechten Geschwindigkeitsdaten V_zFL, V_zFR, V_zRL und V_zRR. Dies erfolgt im Schritt 1010. In der Praxis sind die von der senkrechten Be wegungsgeschwindigkeit abhängigen Steuerwerte S_zFL, S_zFR, S_zRL und S_zRR abzuleiten durch Multiplizieren der senkrechten Bewegungsgeschwindig keitsdaten V_zFL, V_zFR, V_zRL und V_zRR mit dem Regelgewinn K_z, der im Schritt 1006 abgeleitet worden ist. Im Schritt 1012 wird ein Anti-Tauch- Korrekturwert S_x auf der Basis der Längsbeschleunigungsdaten G_x. In der Praxis wird der Korrekturwert S_x berechnet durch Multiplizieren der Längsbeschleunigungsdaten G_x mit einem vorgegebenen Anti-Tauch-Regelge winn K_x. In ähnlicher Weise wird im Schritt 1014 der Anti-Roll-Korrektur wert S_y abgeleitet auf der Basis der Querbeschleunigungsdaten G_y. In der Pra xis wird der Anti-Tauch-Korrekturwert S_y berechnet durch Multiplizieren der Querbeschleunigungsdaten G_y mit einem vorgegebenen Anti-Tauch-Re gelgewinn K_y.

Die Art der Ableitung des Anti-Tauch-Korrekturwertes K_y und des Anti-Roll- Korrekturwertes werden beschrieben in den zuvor erwähnten parallelen US- Patentanmeldungen 1 69 201, 1 76 246 und 1 72 419. Der Inhalt dieser Druck schriften wird in die vorliegende Beschreibung einbezogen.

Sodann werden die Aufhängungs-Steuerbefehle S_FL, S_FR, S_RL und S_RR im Schritt 1016 abgeleitet durch folgende Gleichungen:

S_FL = S_zFL + S_x + S_y + S_N
S_FR = S_zFR + S_x + S_y + S_N
S_RL = S_zRL + S_x + S_y + S_N
S_RR = S_zRR + S_x + S_y + S_N

In diesen Gleichungen ist S_N ein vorgegebener Höhensteuerwert, der ein Wert sein kann zur Einstellung der Fahrzeughöhe in eine neutrale Höhenposi tion, jedoch auch in beliebiger Weise anders festgesetzt sein kann. Anschlie ßend werden die Aufhängungs-Steuersignale S_C, die repräsentativ sind für die Aufhängungs-Steuerwerte S_FL, S_FR, S_RL und S_RR im Schritt 1018 ausge worfen.

Sofern das Fahrzeug auf einer flachen und glatten Straße mit konstanter Ge schwindigkeit geradeaus fährt, werden keine Änderungen des Fahrzeugauf baus hervorgerufen. Daher sind der Querbeschleunigungs-Signalwert g_y, der Längsbeschleunigungs-Signalwert g_x und die senkrechten Beschleunigungs- Signalwerte g_zFL, g_zFR, g_zRL und g_zRR gleich Null (0). Alle Aufhängungs-Steu erwerte, die im Schritt 1016 abgeleitet werden, werden S_N. Die Fahrzeughö he wird gehalten bei der Fahrzeughöhe, die repräsentiert wird durch den Signalwert S_N. Wenn der Höhensteuerungssignalwert S_N den neutralen Wert des Fahrzeugaufbaus darstellt, ist der Fluiddruck in den Arbeitskammern 26d der Hydraulikzylinder 26FL, 26FR, 26RL und 26RR bei den neutralen Druck P_N.

Wenn die Fahrzeugräder 16FR, 16FR, 16RL und 16RR über Wellen auf der Straßenoberfläche fahren, kann die Schwingungskomponente in einem Fre quenzbereich, der dem Resonanzband des Fahrzeugaufbaus entspricht, durch Fluiddruckänderungen in dem Hydrauliksystem einschließlich der Druck steuerventile 28FL, 28FR, 28RL und 28RR absorbiert werden. Die Aufnahme der Schwingungsfrequenz, die dem Resonanzfrequenzbereich des Fahrzeug aufbaus entspricht, erfolgt durch Zufuhr des Leitungsdrucks durch den Einlaß des Drucksteuerventils bis hin zur Arbeitskammer 26d oder Ablassen des Fluiddrucks in der Arbeitskammer aus dem Auslaß des Drucksteuerventils. Andererseits wird die Schwingungskomponente in einem Frequenzbereich, der der Resonanzfrequenz der Räder entspricht, welche Frequenz relativ hoch liegt gegenüber der Resonanzfrequenz des Fahrzeugaufbaus, durch die Niederdruckspeicher 34 absorbiert.

Bei der Kurvenfahrt wird eine Querbeschleunigung aufgrund der Zentrifugal kraft auf das Fahrzeug ausgeübt, so daß dieses rollt. In diesem Fall wird das Querbeschleunigungssignal g_y anders als Null. Das Querbeschleunigungssignal g_y weist eine Polarität auf, die variabel ist in Abhängigkeit von der Richtung der Seitenbeschleunigung. Bei der gezeigten Ausführungsform wird das Quer beschleunigungssignal G_y positiv bei der Lenkung nach links und einem Rol len nach rechts und negativ im entgegengesetzten Falle.

Bei einer Rollbewegung nach rechts wird ein positiver Wert des Querbe schleunigungssignals g_y durch den Querbeschleunigungssensor abgegeben. Solange die Querbeschleunigung kleiner als der vorgegebene Wert ist, bei spielsweise 0,2 G, wird der Regelgewinn K_z, der im Schritt 1006 abgeleitet wird, konstant auf dem Minimalwert gehalten. Da der Regelgewinn konstant auf dem Minimalwert gehalten wird, ändern sich die von den senkrechten Bewegungen abhängigen Höhensteuerwerte S_z minimal gemäß Festlegung durch den Regelgewinn K_z. Unter diesen Bedingungen ist die Differenz zwi schen den Aufhängungsregelwerten S_FL, S_FR, S_RL und S_RR und dem Höhen regelwert S_N bei einem relativ kleinen Wert, so daß der Fluiddruck in den Arbeitskammern der Hydraulikzylindern in der Nähe des neutralen Druckes P_N gehalten wird. Da in diesem Falle die Größe der Rollbewegung gering ist, ist die senkrechte Beschleunigung auf der rechten und linken Seite der Fahr zeugkarosserie gering. Die von der senkrechten Bewegung abhängigen Steu ersignalwerte S_zFL, S_zFR, S_zRL und S_zRR, die auf der Basis der senkrechten Bewegungsgeschwindigkeiten V_zFL, V_zFR, V_zRL und V_zRR und des Regelge winns K_z dem Schritt 1010 abgeleitet werden, sind gering. Ferner wird der Anti-Roll-Steuerwert S_y gering gehalten. Daher können die Aufhängungs- Steuerwerte S_FR und S_RR für die Räder auf der Außenseite in bezug auf den Kurvenmittelpunkt etwas größer sein als die Höhenregelungswerte S_N. Der Fluiddruck in den Arbeitskammern 26d der Hydraulikzylinder 26FR und 26RR ist etwas höher als der neutrale Druck P_N. Andererseits sind die Auf hängungs-Regelwerte S_FRL und S_RL auf der inneren Seite in bezug auf den Kurvenmittelpunkt etwas kleiner als die Höhenregelwerte S_N. Der Fluid druck in den Arbeitskammern 26d der Hydraulikzylinder 26FL und 26RL weicht entsprechend von dem neutralen Druck P_N ab.

Wenn die Querbeschleunigung relativ gering ist und eine geringe Rollbewe gung ausgelöst wird, wird die senkrechte Bewegung auf der linken und rech ten Seite der Fahrzeugkarosseie relativ gering. Da in diesem Falle die Kurven stabilität nicht durch die Fahrzeugbewegung beeinflußt wird, ist der Fahr komfort mit einer weichen Aufhängungscharakteristik wichtiger als die Kur venstabilität. Wie erwähnt wurde, ist der Fluiddruck in den jeweiligen Ar beitskammern im wesentlichen gleich dem Neutraldruck, so daß die weiche Charakteristik erreicht wird. Wenn andererseits die Seitenbeschleunigung größer wird als ein vorgegebener Wert von beispielsweise 0,2 G, wird der Re gelgewinn K_z, der im Schritt 1006 abzuleiten ist, durch die erhöhten Seiten beschleunigungsdaten G_y vergrößert, wie Fig. 6 zeigt. Daher ändern sich die von den senkrechten Bewegungen abhängigen Höhensteuerwerte S_zFL, S_zFR, S_zRL und S_zRR, die im Schritt 1010 abgeleitet werden, mit einer größeren Rate, so daß ein höherer Fluiddruck in der Arbeitskammer erzeugt wird. Fer ner wird wegen der relativ größeren Querbeschleunigung G_y der Anti-Roll- Steuerwert S_y relativ groß. Daraus ergibt sich eine härtere Charakteristik auf den außenseitigen Rädern, d. h. den rechts liegenden Rädern, bezogen auf ei ne Linkskurve, und eine weichere Charakteristik auf den inneren Rädern, d. h. links. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Kurvenstabilität.

Eine Anti-Tauch-Steuerung kann durchgeführt werden zur Aufrechterhaltung des Fluiddrucks in den Arbeitskammern in der Nähe des neutralen Drucks bei relativ geringen Tauchbewegungen, während die Differenz gegenüber dem neutralen Druck zur Unterdrückung von Tauchbewegungen erhöht wird, wenn die Tauchbewegungen zunehmen. Die gezeigte Ausführungsform ermög liht eine gute Unterdrückung von Tauchbewegungen ohne Beeinträchtigung des Fahrkomforts.

Obgleich bei der gezeigten Ausführungsformen der Regelgewinn in Abhängig keit von der Größe der Querbeschleunigung eingestellt wird, ist es möglich, den Regelgewinn in Abhängigkeit von der Größe der Längsbeschleunigung oder beider Beschleunigungen einzustellen. Im übrigen wird zwar der Regel gewinn in Abhängigkeit von der Größe der Querbeschleunigung variiert, je doch ist es auch möglich, eine Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindig keit hinzuzufügen, wie Fig. 6 zeigt. Bei dem Beispiel der Fig. 6 wird der Gra dient der Änderung des Regelgewinns in Abhängigkeit von der Querbeschleu nigung variiert in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Durch Ein führung der Fahrzeuggeschwindigkeit in die Ableitung des Regelgewinns kann eine genauere Aufhängungs-Steuerung erreicht werden. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist es möglich, vorab eine Anzahl von unterschiedlichen Varia tions-Charakteristika festzusetzen und eine von ihnen entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit auszuwählen.

Die Erfindung gestattet eine Reihe von Abwandlungen. Während sie für ein hydraulisches System beschrieben wird, kann sie auch pneumatisch oder hy dropneumatisch arbeiten. Während nach der vorstehenden Beschreibung die einzelnen Daten in digitaler Form verarbeitet werden, ist auch eine Analog schaltung möglich. Bei einer Analogschaltung kann ein variabler Gewinnver stärker verwendet werden zur Einstellung des Regelgewinns oder Verstär kungsgrades entsprechend der Querbeschleunigung und/oder Längsbeschleu nigung.

Claims

1. Aktives Aufhängungssystem mit

einer Aufhängung zwischen einem Fahrzeugaufbau (10) und einem Rad (11), mit einer Arbeitskammer (26d) mit variablem Druck zur Erzeugung einer Dämpfungskraft gegen Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeug aufbau und dem Rad;
einem Hydrauliksystem (16, 28, 35, 37) in Verbindung mit der Arbeits kammer (26d) zur Einstellung des Fluiddrucks in der Kammer, welches Hydrauliksystem ein Drucksteuerventil (28) zur Steuerung der Einleitung und Ableitung von unter Druck stehendem Fluid in die und aus der Ar beitskammer und zur Einstellung des Fluiddrucks in der Arbeitskammer umfaßt;
einem ersten Sensor (106) zur Überwachung senkrechter Beschleunigun gen innerhalb des Aufhängungssystems und zur Erzeugung eines entspre chenden ersten Beschleunigungssignals;
einem zweiten Sensor (102) zur Ermittlung von Querbeschleunigungen und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals; und
einer Steuereinheit (100), die die ersten und zweiten Beschleunigungs signale aufnimmt und senkrechte Geschwindigkeitsdaten sowie einen Regelgewinn auf der Basis des zweiten Beschleunigungssignals ableitet und den gewünschten Fluiddruck in der Arbeitskammer auf der Basis der senkrechten Bewegungsgeschwindigkeit und des Regelgewinns ermittelt und ein entsprechendes Steuersignal zur Steuerung der Position des Drucksteuerventils (28) zur Einstellung des Fluiddrucks in der Arbeits kammer (26d) entsprechend dem gewünschten Fluiddruck erzeugt.

2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (102) die Querbeschleunigung überwacht und die zweiten Be schleunigungsdaten ermittelt.

3. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den Regelgewinn entsprechend einer Zunahme des zweiten Beschleunigungssignals erhöht.

4. Aufhängungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den Regelgewinn konstant auf einem vorgegebenen Mini malwert hält, wenn das zweite Beschleunigungssignal kleiner als ein vorgege bener Wert ist.

5. Aufhängungssystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen drit ten Sensor zur Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit und Erzeugung ei nes entsprechenden Signals, wobei die Steuereinheit die zunehmende Rate des Regelgewinns entsprechend der Zunahme der zweiten Beschleunigungs daten in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit regelt.

6. Aufhängungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit auf eine Anzahl von Variations-Charakteristika des Regelge winns eingestellt ist und eine der Charakteristika in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit auswählt.

7. Aufhängungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) einen von der senkrechten Be wegung abhängigen Druckeinstellwert ermittelt, der repräsentativ ist für die Abweichung des Druckes von einem vorgegebenen neutralen Druck (P_N), und ein Steuersignal zur Steuerung der Position des Drucksteuerventils (28) auf der Basis dieses Druckeinstellwertes ermittelt.

8. Aufhängungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) einen Druckeinstellwert in Abhängigkeit von Änderun gen des Fahrzeugaufbaus ermittelt und das Steuersignal auf der Basis der Summe des von der senkrechten Bewegung abhängigen Druckeinstellwertes und des von Stellungsänderungen des Fahrzeugaufbaus abhängigen Druckein stellwertes ermittelt.

10. Aufhängungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (102) Querbeschleunigungen ermittelt und die zweiten Quer beschleunigungsdaten ableitet, und daß die Steuereinheit (100) einen von ei ner ersten Stellungsänderung des Aufbaus abhängigen Druckeinstellwert in Abhängigkeit von der Größe der Querbeschleunigung ermittelt.

11. Aufhängungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Sensor (104) zur Überwachung von Längsbeschleunigungen und zur Erzeugung entsprechender Daten vorgesehen ist, und daß die Steuerein heit (100) einen von einer zweiten Aufbaustellungsänderung abhängigen Druckeinstellwert in Abhängigkeit von der Längsbeschleunigung ermittelt und daß die Steuersignale auf der Basis der Summe des von der senkrechten Bewegung abhängigen Druckeinstellwertes, des von der ersten Stellungsän derung des Aufbaus abhängigen Druckeinstellwertes, und des zweiten von der Stellung des Aufbaus abhängigen Druckeinstellwertes ermittelt.

12. Aufhängungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den Regelgewinn erhöht bei einer Zunahme der zweiten Beschleunigungsdaten.

13. Aufhängungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den Regelgewinn konstant bei einem vorgegegebenen Mindestwert hält, wenn das zweite Beschleunigungssignal kleiner als ein vor gegebener Wert ist.

14. Aufhängungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) den Regelgewinn erhöht mit zunehmender Querbe schleunigung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

15. Aufhängungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (100) eine Anzahl von Variations-Charakteristika des Regel gewinns vorgegeben erhält und eine von diesen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit auswählt.