DE4418625B4

DE4418625B4 - Steuereinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, Verfahren zur Einstellung der Federkonstanten und zur Einstellung des Dämpfungsmaßes einer Radaufhängung

Info

Publication number: DE4418625B4
Application number: DE4418625A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Nagoya Kojima; Osamu Murata; Hirobumi Ohta
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2014-05-28
Also published as: US5446662A; DE4418625A1

Abstract

Steuerungseinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit
– einer Einrichtung (11) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
– einer Einrichtung (21) zum Berechnen der Änderung einer scheinbaren Federkonstanten und/oder der Änderung eines scheinbaren Dämpfungsmaßes jeweils aufgrund einer Zunahme oder einer Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit; und
– einer Einrichtung (41) zum Regeln der Federkonstanten in Abhängigkeit von der Änderung der scheinbaren Federkonstanten und/oder zum Regeln des Dämpfungsmaßes in Abhängigkeit von der Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes,
– wobei die Änderung der scheinbaren Federkonstanten und/oder die Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes proportional zur Änderung der aerodynamischen Kraft ist/sind, die auf die Lageänderung des Fahrzeugs zurückzuführen ist, und die von der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Aerodynamik-Kennlinie abhängt, die auf der Grundlage der Form des Fahrzeugs bestimmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, sowie die Verfahren zur Einstellung der Federkonstanten und zur Einstellung des Dämpfungsmaßes einer Radaufhängung.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Federrate (Federkonstante) einer Kraftfahrzeugaufhängung nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit variiert wird (z.B. JP 63-46911 A ). Nach diesem Verfahren wird die Federkonstante derart gesteuert, daß sie auf einen unterhalb eines Normalwerts liegenden Wert reduziert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und einen vorbestimmten Wert überschreitet. Keine Aufmerksamkeit wird bei diesem Verfahren dem Effekt einer Kraft geschenkt, die durch den Luftstrom hervorgerufen wird, wie er normalerweise bei einem fahrenden Fahrzeug vorhanden ist (diese Kraft soll im folgenden als "aerodynamische Kraft" bezeichnet werden).

Es ist ferner ein weiteres herkömmliches Verfahren bekannt, bei dem das Dämpfungsmaß der Fahrzeugaufhängung nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs variiert wird (z.B. JP 60-71315 A ). Bei diesem Verfahren wird das Dämpfungsmaß auf einen oberhalb eines Normalwerts liegenden hohen Wert eingestellt, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, und wird auf einen unterhalb eines Normalwerts liegenden, relativ niedrigen Wert eingestellt, wenn das Fahrzeug langsam fährt. Bei diesem Stand der Technik wird dem Effekt der auf das fahrende Fahrzeug einwirkenden aerodynamischen Kraft ebenfalls keine Aufmerksamkeit geschenkt.

In der DE 41 19 323 A1 ist ein Verfahren zur frequenzabhängigen, adaptiven Regelung eines Fahrzeugs beschrieben, bei dem die Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers abhängig vom Straßenzustand und der Fahrgeschwindigkeit, die beide die Anregungsfrequenz bestimmen, verstellt wird. Dabei nimmt die Dämpfungskraft mit zunehmender Geschwindigkeit zu.

Die DE 35 05 220 A1 beschreibt eine hydropneumatische Fahrzeugfeder, bei der die Federeigenschaften in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Neigung oder Kippung des Fahrzeugs, Straßenunebenheiten oder nach Wahl des Fahrers verändert werden können.

Die Auswirkung der aerodynamischen Kraft auf die Bewegung eines Fahrzeugs verstärkt sich, wenn die Fahrgeschwindigkeit zunimmt. Um deshalb das Fahrgefühl für den Fahrer und auch das Ansprechverhalten und die Sicherheit des Fahrzeugs zu verbessern, muß die aerodynamischen Kraft in die Berechnung zum Variieren zumindest der Federkonstanten oder des Dämpfungsmaßes eingehen.

Die Auswirkung der aerodynamischen Kraft auf die Bewegung eines Fahrzeugs wurde bislang nicht im einzelnen studiert. Die Erfinder haben in diesem Zusammenhang Einzelheiten des aerodynamischen Effekts unter Anwendung der Prinzipien der Aeroelastizität analysiert.

Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung des Fahrgefühls (des komfortablen Fahrens), des Ansprechverhaltens und der Sicherheit eines Fahrzeugs, indem die Federkonstante und/oder das Dämpfungsmaß einer Fahrzeugaufhängung unter Berücksichtigung einer auf die Fahrzeugbewegung einwirkenden aerodynamischen Kraft gesteuert wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung eines herkömmlichen experimentellen Federkonstanten-Abstimmverfahrens für eine Aufhängung, basierend auf einer Prüfung unter Verwendung eines Prüffahrzeugs, um ein neues Federkonstanten-Abstimmverfahren für eine Fahrzeugaufhängung anzugeben, bei dem eine auf das Fahrzeug einwirkenden aerodynamischen Kraft und die Federkonstante einer als elastisches Element dienenden Aufhängung miteinander gekoppelt werden, indem das Prinzip der Aeroelastizität angewendet wird.

Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein herkömmliches experimentelles Dämpfungsmaß-Abstimmverfahren für eine Fahrzeugaufhängung, basierend auf einer Prüfung unter Verwendung eines tatsächlichen Fahrzeugs, zu verbessern, um ein neues Dämpfungsmaß-Abstimmverfahren für eine Fahrzeugaufhängung anzugeben, bei dem eine auf ein Fahrzeug einwirkende aerodynamischen Kraft und das Dämpfungsmaß einer als elastisches Element dienenden Aufhängung miteinander gekoppelt werden, indem die Aero elastizität angewendet wird.

Die Erfinder haben die Änderung des aerodynamischen Verhaltens bei einer Änderung der Höhe des fahrenden Fahrzeugs analysiert. 2 und 3 zeigen eine nach oben und nach unten gehende Hebebewegung sowie eine Nick- oder Kippbewegung um den Schwerpunkt eines Fahrzeugs.

Um das Fahrgefühl und das Fahrverhalten (Beherrschbarkeit) des Fahrzeugs im Laufzustand des Fahrzeugs zu verbessern, in welchem die Hebebewegung und die Kippbewegung des Fahrzeugs eine äußerst wichtige Rolle bei der Gesamtbewegung des Fahrzeugs spielen, beispielsweise beim Geradeausfahren des Fahrzeugs, ist es grundsätzlich in höchstem Maße wirksam, das Ansprechverhalten auf die Hebebewegung sowie die Kippbewegung zu verbessern. Wenn auf die Verbesserung der Hebebewegung und der Kippbewegung abgezielt wird, reicht es aus, lediglich eine Hälfte eines Kraftfahrzeugmodells, welches ein Vorderrad und ein Hinterrad enthält, zu berücksichtigen, um ausgehend davon die Fahrzeugbewegung anhand der Hebebewegung und der Kippbewegung des Fahrzeug-Halbmodells zu formulieren und abzuschätzen.

2A, 2B und 3A, 3B zeigen die Änderung eines Auftriebsbeiwert C_L und eines Kippmomentkoeffizienten C_PM in Abhängigkeit der Höhenänderung eines Fahrzeugs (Hebeversatz) bzw. der Änderung eines Kippwinkels.

Wie aus den 2A, 2B und den 3A, 3B entnehmbar ist, sind der Auftriebsbeiwert und der Kippmomentkoeffizient annähernd proportional dem Hebeversatz und der Kippwinkeländerung in einer eine praktische Rolle spielende Höhenversatzzone des Fahrzeugs, wobei die Gradienten dieser Faktoren linear sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zumindest die Federkonstante oder das Dämpfungsmaß (oder beide Werte) einer Fahrzeugaufhängung auf den optimalen Wert einge stellt, indem ein Verhalten ausgenutzt wird, gemäß dem sich die oben beschriebene aerodynamische Kennlinie im wesentlichen proportional zum Hebeversatz und zur Kippwinkeländerung in dem praktischen Höhenänderungsbereich eines Fahrzeugs ändert.

Mit anderen Worten: der Umstand, daß die aerodynamische Kraft auf ein Fahrzeug im wesentlichen proportional zum Hebeversatz und zur Kippwinkeländerung einwirkt, zeigt, daß die auf das Fahrzeug einwirkende aerodynamische Kraft Kräfte hervorruft, die im wesentlichen proportional zu der Höhenänderung des Fahrzeugs sind, und außerdem proportional zu der Höhenänderungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs sind.

Insbesondere haben die Erfinder herausgefunden, daß ein Fahrzeug in seiner Aufhängung ein Federelement und ein Dämpfungselement aufweist, und daß die aerodynamische Kraft scheinbar die Federkonstante und das Dämpfungsmaß der Aufhängung ändert, wobei das Fahrgefühl und das Fahrverhalten (Beherrschbarkeit) des Fahrzeugs beeinflußt werden. Da weiterhin die auf das Fahrzeug einwirkende aerodynamische Kraft sich nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit und der Höhe des Fahrzeugs ändert, müssen verschiedene Annahmen und Bedingungen in Betracht gezogen werden, um Grundsätze der Aerodynamik auf ein Bewegungsmodell eines Fahrzeugs anzuwenden, so daß das Modell-System kompliziert wird.

Um die obigen Nachteile zu überwinden, haben die Erfinder herausgefunden, daß die aerodynamische Kraft für die Änderung der Fahrzeughöhe repräsentiert wird durch eine konstante aerodynamische Ableitung (Differentialquotienten) zum Aufstellen einer linearisierten Bewegungsgleichung, und das Einschwingverhalten des Fahrzeugs nach einer externen Störung in der gleichen Weise behandelt werden kann wie ein Einschwingproblem eines allgemeinen Feder- und Dämpfungssystems.

Erfindungsgemäß wird große Aufmerksamkeit auf das Federelement der Aufhängungselemente eines Fahrzeugs gerichtet, und der Effekt der aerodynamische Kraft wird abge schätzt als Änderung des Federelements, wodurch die Abänderung der Federkonstanten aufgrund des Effekts der aerodynamischen Kraft durch einen veränderlichen Federmechanismus kompensiert wird.

Außerdem wird erfindungsgemäß dem Dämpfungselement der Aufhängungselemente des Fahrzeugs viel Aufmerksamkeit geschenkt, und die Auswirkung der aerodynamischen Kraft wird abgeschätzt als Änderung des Dämpfungselements, wodurch die Änderung des Dämpfungsmaßes aufgrund der Auswirkung der aerodynamischen Kraft durch einen variablen Dämpfungsmechanismus kompensiert wird.

Die obigen Ziele werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Bei der Aufhängungssteuereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit von der Detektoreinrichtung ermittelt, und die Änderung der scheinbaren Federkonstanten der Fahrzeugaufhängung aufgrund einer Zunahme oder einer Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die scheinbare Dämpfungsmaßänderung der Fahrzeugaufhängung aufgrund einer Zunahme oder einer Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit wird bzw. werden berechnet durch die Federkonstantenänderungs-Berechnungseinrichtung bzw. die Dämpfungsmaßänderungs-Berechnungseinrichtung.

Die Federkonstante und/oder das Dämpfungsmaß der Aufhängung wird bzw. werden auf der Grundlage der berechneten scheinbaren Federkonstantenänderung bzw. der berechneten scheinbaren Dämpfungsmaßänderung korrigiert in der Federkonstanten-Korrektureinrichtung bzw. der Dämpfungsmaß-Korrektureinrichtung, so daß zumindest die Federkonstante oder das Dämpfungsmaß, oder aber beide Werte, welche in geeigneter Weise das Fahrgefühl, das Ansprechverhalten und die Sicherheit des Fahrzeugs verbessern, eingestellt werden.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Federkonstante und/oder das Dämpfungsmaß der Aufhängung nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs korrigiert unter Berücksichtigung der Auswirkung der aerodynamischen Kraft, so daß der Fahrer ein besseres Fahrgefühl hat (das Fahrgefühl wird verbessert), und darüber hinaus das Ansprechverhalten und die Sicherheit des Fahrzeugs verbessert werden.

Um die obigen Ziele zu erreichen, weist ein Verfahren zur Einstellung der Federkonstanten die Merkmale des Anspruchs 19 auf.

Es werden nun die Arbeitsweise und die Auswirkung des Federkonstanten-Abstimmverfahrens für die Aufhängung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung erläutert.

Bei dem Federkonstanten-Abstimmverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird zunächst die aerodynamische Ableitung in Heberichtung, welche den Anhebeeffekt auf den Auftriebsbeiwert und den Kippmomentkoeffizienten des Fahrzeugs repräsentiert, und/oder die aerodynamische Ableitung in Kipprichtung, welche den Kippeffekt auf den Auftriebskoeffizienten und den Kippmomentkoeffizienten des Fahrzeugs repräsentiert, gemessen.

Als nächstes wird die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs aufgestellt, in der zumindest eine der aerodynamischen Ableitungen in Hebe- und Kipprichtung berücksichtigt ist, um die Änderung der aerodynamischen Kraft in Heberichtung und/oder die Änderung der aerodynamischen Kraft in Kipprichtung in die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs einzubringen.

Als nächstes wird die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, in welcher die aerodynamischen Differentialquotienten in Hebe- und Kipprichtung nicht berücksichtigt sind, aufgestellt, und anschließend wird unter der Annahme, daß die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, die die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, äquivalent zu der Bewegungsgleichung des Fahrzeugs ist, welche die aerodynamischen Ableitungen berücksichtigt, mindestens eine der Änderungen der aerodynamischen Kraft in Heberichtung bzw. der aerodynamischen Kraft in Kipprichtung in der Bewegungsgleichung, welche die aerodynamischen Ableitungen berücksichtigt, ausgelöst als Änderung der scheinbaren Federkonstanten der Aufhängung in der Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, welche die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, wodurch die Änderung der aerodynamischen Ableitung abgeschätzt werden kann als Änderung der scheinbaren Federkonstante der Fahrzeug aufhängung.

Weiterhin wird dadurch, daß die Federkonstante der Aufhängung auf der Grundlage der scheinbaren Federkonstantenänderung der Aufhängung eingestellt wird, die Möglichkeit eröffnet, die Federkonstante der Aufhängung unter Berücksichtigung der Wirkung der aerodynamischen Kraft einzustellen.

Unter Verwendung der so eingestellten Federkonstanten wird die Federkonstante der Aufhängung nach Maßgabe der Laufgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Auswirkung der aerodynamischen Kraft korrigiert, so daß ein komfortableres Fahren für den Fahrer möglich ist und außerdem das Ansprechverhalten und die Sicherheit des Fahrzeugs verbessert werden können.

Um die obigen Ziele zu erreichen, weist das Verfahren zur Einstellung des Dämpfungsmaßes die Merkmale des Anspruchs 20 auf.

Das Dämpfungsmaß-Abstimmverfahren für die Aufhängung sowie dessen Auswirkung gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beschrieben.

Gemäß dem Dämpfungsmaß-Abstimmverfahren nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zunächst mindestens eine von den aerodynamischen Ableitungen in Heberichtung, die den Hebeeffekt auf den Auftriebsbeiwert und den Kippmomentkoeffizienten des Fahrzeugs repräsentiert, und in Kipprichtung, welche den Kippeffekt auf den Auftriebsbeiwert und den Kippmomentkoeffizienten des Fahrzeugs repräsentiert, gemessen.

Als nächstes wird die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs aufgestellt, in der mindestens eine der genannten aerodynamischen Ableitungen in Hebe- und Kipprichtung berücksichtigt ist, um die Änderung der aerodynamischen Kraft in Heberichtung und/oder die Änderung der aerodynamischen Kraft in Kipprichtung in die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs einzubringen.

Dann wird die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, in der die aerodynamischen Ableitungen in Hebe- und Kipprichtung nicht berücksichtigt sind, aufgestellt, und dann wird unter der Annahme, daß die Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, welche die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, äquivalent ist zu der Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, welche die aerodynamischen Ableitungen berücksichtigt, mindestens eine der Änderungen der aerodynamischen Kraft in Heberichtung bzw. in Kipprichtung in der die aerodynamischen Ableitungen berücksichtigenden Fahrzeug-Bewegungsgleichung ausgelöst als eine Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes der Aufhängung in der Bewegungsgleichung des Fahrzeugs, welche die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, wodurch die Änderung der aerodynamischen Ableitung abgeschätzt werden kann als eine Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes der Aufhängung.

Weiterhin wird durch Einstellen des Dämpfungsmaßes der Aufhängung auf der Grundlage der scheinbaren Dämpfungsmaßänderung der Aufhängung die Möglichkeit eröffnet, das Dämpfungsmaß der Aufhängung unter Berücksichtigung der Auswirkung der aerodynamischen Kraft einzustellen.

Unter Verwendung des so eingestellten Dämpfungsmaßes wird das Dämpfungsmaß der Aufhängung abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Auswirkung der aerodynamischen Kraft korrigiert, so daß für den Fahrer ein komfortableres Fahrverhalten des Fahrzeugs spürbar ist und darüberhinaus das Ansprechverhalten und die Sicherheit des Fahrzeugs verbessert werden können.

Die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Dabei werden die Begriffe Heben im Sinne einer Höhenänderung und Kippen im Sinne der Änderung des Nickwinkels eines Fahrzeugs verwendet. Die Stellung bzw. Lage eines Fahrzeugs ist durch dessen Höhe und Winkel relativ zu einem Boden definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines grundlegenden Ausbaus gemäß der Erfindung,
2A ein Diagramm, welches die Hebeversetzung veranschaulicht,
2B eine graphische Darstellung der Änderung einer aerodynamischen Ableitung in Heberichtung,
3A ein Diagramm, welches die Kippwinkelveränderung veranschaulicht,
3B eine graphische Darstellung der Änderung einer aerodynamischen Ableitung in Kipprichtung,
4 den grundlegenden Aufbau einer ersten und einer zweiten Ausführungsform,
5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Federkonstanten-Änderung und der Fahrgeschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform,
6A und 6B graphische Darstellungen des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß dem Stand der Technik,
7A und 7B graphische Darstellungen des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform,
8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Federkonstanten-Änderung und der Fahrgeschwindigkeit gemäß einer zweiten Ausführungsform,
9A und 9B graphische Darstellungen des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform,
10 den grundlegenden Aufbau einer dritten, einer vierten und einer fünften Ausführungsform,
11 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dämpfungsmaß-Änderung und der Fahrgeschwindigkeit gemäß der dritten Ausführungsform,
12 eine graphische Darstellung des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß dem Stand der Technik,
13 eine graphische Darstellung des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß der dritten Ausführungsform,
14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Federkonstanten-Änderung und der Fahrgeschwindigkeit gemäß der vierten Ausführungsform,
15 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dämpfungsmaß-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der vierten Ausführungsform,
16 eine graphische Darstellung des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß der vierten Ausführungsform,
17 eine graphische Darstellung der Beziehung der Federkonstanten-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der fünften Ausführungsform,
18 eine graphische Darstellung der Dämpfungsmaß-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der fünften Ausführungsform,
19A und 19B graphische Darstellungen des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß dem Stand der Technik
20A und 20B graphische Darstellungen des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß der fünften Ausführungsform,
21 eine graphische Darstellung des Ansprechverhaltens eines Fahrzeugs gemäß einer sechsten Ausführungsform,
22 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Federkonstanten-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der siebten Ausführungsform, und
23 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dämpfungsmaß-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der siebten Ausführungsform.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Erste Ausführungsform
Bei einer ersten Ausführungsform gelangt eine erfindungsgemäße Aufhängungssteuereinrichtung zur Anwendung bei einem Fahrzeug, bei dem die Federkonstante (Federrate) ei ner Aufhängung auf einen veränderlichen Wert eingestellt werden kann.
Die Aufhängungssteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthält einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11, eine Steuerschaltung 21, eine Treiberschaltung 41 und einen Luftfedermechanismus 101, der gemäß 4 ein Steuerobjekt ist.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11 enthält einen Tachometer, einen Luftgeschwindigkeitssensor oder dergleichen, und er dient zum Ausgeben eines elektrischen Signals, welches der gemessenen Geschwindigkeit entspricht und als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal U bezeichnet wird. Die Steuerschaltung 21 hat die Aufgabe, den Wert einer scheinbar sich ändernden Federkonstanten auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignal U zu berechnen, und den berechneten Wert als scheinbare Federkonstanten-Änderung auszugeben.
Die Berechnung der scheinbaren Federkonstanten-Änderung in der Steuerschaltung 21 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 2A, 2B, 3A und 3B erläutert.
Wie aus den 2A, 2B, 3A und 3B hervorgeht, ändern sich der Auftriebsbeiwert und der Kippmomentkoeffizient im wesentlichen proportional zum Höhenversatz und zum Kippwinkeländerung innerhalb einer praktischen Lageänderungszone für die Höhe eines Fahrzeugs, wobei die Gradienten dieser Koeffizienten linear sind.
Mit anderen Worten: die Wirkung der aerodynamischen Kraft ist im wesentlichen proportional zu dem Hebe- oder Höhenversatz sowie der Kippwinkeländerung, so daß man erwartungsgemäß davon ausgehen kann, daß die Wirkung der aerodynamischen Kraft äquivalent zu der Funktion einer Feder ist, welche eine Kraft hervorruft, die proportional zu einem Bewegungshub einer Aufhängung ist.
Auf der Grundlage dieser Äquivalenz kann die Wirkung der aerodynamischen Kraft die Änderung der Höhe eines Fahrzeugs insoweit verändert werden, daß die Änderungsgeschwindigkeit sowohl des Auftriebsbeiwerts als auch des Kippmomentkoeffizienten in Abhängigkeit des Hebe- bzw. Höhenversatzes und der Kippwinkeländerung durch einen konstanten Wert dargestellt wird, so daß sich die Änderungsgeschwindigkeit als aerodynamischer Differentialkoeffizient in die Bewegungsgleichung für das Fahrzeug einführen läßt. Die Bewegungsgleichung eines Fahrzeugs, welches die aerodynamische Ableitung berücksichtigt, ist unten angegeben. Bei der folgenden Beschreibung wird die zeitliche Ableitung (der Differentialkoeffizient) einer Variablen x mit x' bezeichnet. FL = (1/2)ρU2A(CLZZ + CLTHθ) (1) FPM = (1/2)ρU2Aa(CPMZZ + CPMTHθ) (2) Mw' = –kfxf – cfxf' – krxr – crxr' + FL (3) Ip' = af(kfxf – cfxf') + ar(krxr – crxr') + FPM (4)a_f, a_r: Strecke vom Schwerpunkt eines Fahrzeugs zur Lage der Vorderräder bzw. der Hinterräder [m]
a: Radstand (= a_f + a_r) [m]
A: Vordere Projektionsfläche eines Fahrzeugs [m²]
c_f, c_r: Dämpfungskoeffizienten der vorderen bzw. hinteren Aufhängung [Ns/m]
C_LZ: Aerodynamische Ableitung des Auftriebbeiwerts in Heberichtung (= ∂C_L/∂z) [1/m]
C_LTH: Aerodynamische Ableitung des Auftriebsbeiwerts in Kipprichtung (= ∂C_L/∂θ) [1/rad]
C_PMZ: Aerodynamische Ableitung des Kippmomentkoeffizienten in Heberichtung (= ∂C_PM/∂z) [1/m]
C_PMTH: Aerodynamische Ableitung in Nickrichtung des Kippmomentkoeffizienten (= ∂C_PM/∂θ) [1/rad]
F_L, F_PM: äußere Kräfte in Hebe- und Nickbewegungsrichtung [N]
I: Trägheitsmoment bezüglich der Nickachse [kgm²]
k_f, k_r: Federkonstanten der Vorderradaufhängung bzw. der Hinterradaufhängung [N/m]
M: Gefederte Fahrzeugmasse [kg]
θ: Kippwinkeländerung (Nickwinkeländerung) [rad]
P: Winkelgeschwindigkeit der Kippbewegung (= θ') [rad/s]
R: Strecke vom Schwerpunkt eines Fahrzeugs zur vorderen Spitze der Fahrzeugkarosserie [m]
U: Fahrzeuggeschwindigkeit [m/s]
z: Hebeversatz des Schwerpunkts eines Fahrzeugs [m]
z_f, z_r: Hebeversatz der Zentren von Vorder- und Hinterrad [m]
w: Geschwindigkeit der Hebebewegung (= z') [m/s]
x_f, x_r: Hübe der vorderen und hinteren Aufhängung [m]
ρ: Luftdichte [kg/m³]
Die Gleichung (1) hat präsentiert eine externe Kraft in Richtung der Hebebewegung, während die Gleichung (2) eine externe Kraft in Richtung der Kipp- bzw. Nickbewegung repräsentiert. Aus diesen Gleichungen (1) und (2) ist ersichtlich, daß die externen Kräfte, die proportional zu den Änderungen z und θ sind, in Hebe- bzw. Nickrichtung erfolgen. Außerdem sind diese externen Kräfte proportional zum Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit und zu den aerodynamischen Ableitungen C_LZ, C_LTH, C_PMZ, C_PMTH, welche sich notwendigerweise nach Maßgabe der Fahrzeugform bestimmen.
Die aerodynamischen Ableitungen werden nach folgender Prozedur gemessen.
In einem Windkanal wird ein Testfahrzeug oder ein Modell angeordnet, und die Höhe des Testfahrzeugs wird in Heberichtung sowie in Kipprichtung um vorbestimmte Beträge bezüglich einer Referenzhöhe versetzt, wobei in der Referenzhöhe das Fahrzeug unbesetzt und unbeladen horizontal angeordnet ist (2A und 3A). Im Fall eines realen Fahrzeugs verändert sich die Höhe des Fahrzeugs relativ zu der Referenzhöhe durch Einbringen von Gewichten in das Fahrzeuginnere, den Kofferraum und den Motorraum des Fahrzeugs, d.h. dort, wo keine Einwirkung seitens des Luftstroms gegeben ist. Im Fall eines Modells, wird die Höhe des Modells dadurch um einen vorbestimmten Betrag geändert, daß man die Halterungsposition der Räder ändert, oder die Länge der Drähte, oder den Einstellwinkel von Haltestangen ändert, wenn das Modell mit Drähten oder Haltestangen gelagert ist. Die aerodynamischen Kennwerte (C_L und C_PM) in der Referenzhöhe und die vorbestimmte Versatzhöhe werden gemessen, und es wird die Beziehung zwischen dem Versatz und den gemessenen aerodynamischen Kennwerten dargestellt (2B und 3B). Die Beziehung zwischen dem Versatz oder der Änderung und jedem der aerodynamischen Kennwerte ist in einem bei normaler Fahrt anzunehmenden Versatzbereich oder Änderungsbereich linear, so daß man die aerodynamische Ableitung bestimmt, welche durch die Neigung der erhaltenen Linie definiert wird.
Die Bewegungsgleichungen entsprechend den Gleichungen (1) bis (4) werden in Zustandsgleichungen transformiert, und die Hebebewegung sowie die Nickbewegung werden unter Verwendung der Zustandsgleichungen folgendermaßen dargestellt: Mw' = (–afkf + arkr + qACLTH)θ + (–afcf + arcr)p + (–kr – kr + qACLZ)Z + (–cf – cr)w + kfzf + cfwf + krzr + crwr) (5) Ip' = (–af2kf – ar 2kt + qAaCPMTH)θ + (–af 2cf – ar 2cr)p + (–afkf + arkr + qAaCPMZ)Z + (–afcf + arcr)w + (afkf)Zf + (afcf)wf – arkrZr – arcrwr (6)wobei, Wf = Zf', Wr = Zr' , q = (1/2)ρU2 (7)
Aus dem ersten und dem dritten Term, welche die aerodynamischen Ableitungen auf den rechten Seiten der Gleichungen (5) und (6) enthalten, d.h., durch die nachstehenden Gleichungen, ist gezeigt, daß sich die Federkonstante aufgrund der aerodynamischen Kraft scheinbar ändert. A1 = –af 2 kf – ar 2kr + qAaCPMTH (8) A2 = –afkf – arkr + qAaCPMZ (9) A3 = –afkf – arkr + qACLTH (10) A4 = –kf – kr + qACLZ (11)
Die Werte A₁ bis A₄, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen, werden unter Verwendung der Gleichungen (8) bis (11) innerhalb der Steuerschaltung 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung berechnet, um eine scheinbare Federkonstante oder Federrate zu berechnen, welche eine solche Bedingung erfüllt, daß die Änderung einer Federkonstanten einer Aufhängung, die durch einige Terme (die die Koeffizienten k_f, k_r enthalten) der so berechneten Gleichungen A₁ bis A₄ repräsentiert wird (Berechnungsergebnis), scheinbar äquivalent ist der Änderung einer Federkonstanten einer Aufhängung, die man durch eine Bewegungsgleichung erhält, welche die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, d. h., eine Bewegungsgleichung, in welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit U auf 0 gesetzt ist. D.h.: wenn man die scheinbaren Federkonstanten der vorderen und hinteren Aufhängung des Fahrzeugs in dessen Fahrzustand mit k_f* bzw. k_r* bezeichnet, so erfüllen k_f* bzw. k_r* die folgende Gleichung (12)
Die Lösung des kleinsten Quadrats der obigen Gleichung liefert die scheinbaren Federkonstanten k_f* bzw. k_r* der vorderen und der hinteren Radaufhängungen für das Fahrzeug, und man erhält die Differenz zwischen der scheinbaren Federkonstanten und der tatsächlichen Federkonstanten k_r, k_r, d. h. die scheinbaren Federkonstanten-Änderungen Δk_f = k_f – k_f* und Δk_r = k_r – k_r*.
4 zeigt ein Beispiel der Steuerschaltung 21 gemäß dieser Ausführungsform, in welcher diese Werte nacheinander unter Verwendung eines Mikrocomputers 51 für eine Aufhängung berechnet werden. Alternativ kann man folgendermaßen vorgehen: da die Federkonstanten-Änderung repräsentiert wird als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie es oben erläutert ist, werden vorab nach Art einer Kartenübersicht Korrekturwerte für ein zelne Fahrzeuggeschwindigkeiten gespeichert, und jeder der Korrekturwerte wird schrittweise für eine jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit ausgegeben.
Die Treiberschaltung 41 dient zum Variieren und Korrigieren der Federkonstanten der Aufhängung nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Ausgangssignals der Steuerschaltung 21, um den Luftfedermechanismus 101 zu steuern.
Der Luftfedermechanismus 101 ist bislang als Luftfedertyp-Aufhängevorrichtung bekannt geworden und er enthält ein Zylinderglied 112, dessen unterer Endabschnitt an einem als Radachsteil dienenden Arm 115 befestigt ist, eine Kolbenstange 113 deren oberes Ende am Fahrzeugkörper 116 befestigt ist, und eine Luftkammer 114 zwischen dem Zylinderglied 112 und der Kolbenstange 113. Die Auf-Abwärts-Bewegung des Fahrzeugkörpers wird durch den Luftdruck, der abgedichtet in der Luftkammer 114 enthalten ist, elastisch aufgenommen. Die Federkonstante oder Federrate der Aufhängung läßt sich dadurch verändern, daß man der Luftkammer 114 Luft zuführt, oder Luft aus der Luftkammer 114 abläßt. Die Luftzufuhr und -abfuhr in die bzw. aus der Luftkammer 114 wird von Solenoidventilen 111 und 121 gesteuert, wobei die Luftmenge zur Eingabe in die oder zum Ablassen aus der Luftkammer 114 auf der Grundlage des Ausgangssignals der Treiberschaltung 41 variiert und korrigiert wird.
5 ist eine graphische Darstellung der scheinbaren Federkonstanten-Änderung, wie sie von der Steuerschaltung 21 berechnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Federkonstante veränderlich gesteuert (eingestellt oder justiert) auf der Grundlage eines Beziehungsausdrucks zwischen der scheinbaren Federkonstanten-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß folgenden Gleichungen: kf = αfU2 (13) kr = αrU2 (14)
In den obigen Gleichungen (13) und (14) sind α_f und α_r Konstanten, die auf der Grundlage des jeweiligen Fahrzeugtyps bestimmt werden. Bei dieser Ausführungsform werden die folgenden Werte als Beispiel für einen Personenkraftwagen normaler Größe verwendet: αf = 0,79, αr = 0,44 [N·S2/m3]
Bei einem Kompakt-Personenwagen geringeren Gewichts werden folgende Werte als Beispiel verwendet: αf = 0,74, αr = 036 [N·S2/m3]
Wie oben beschrieben, läßt sich die Federkonstante der Aufhängung, die sich scheinbar nach Maßgabe der Zunahme oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, so steuern, daß sie nicht von irgendeiner möglicherweise zunehmenden oder abnehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, indem die Federkonstante der Aufhängung derart variiert und korrigiert wird, daß die scheinbare Federkonstanten-Änderung ausgeglichen wird, um auf diese Weise ein Fahrzeug-Verhalten zu erreichen, welches ein stabiles Fahrgefühl und ein stabiles Fahrverhalten gewährleistet.
6A und 6B zeigen das Ansprechverhalten eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik, 7A und 7B zeigen das Ansprechverhalten eines Fahrzeugs mit der Aufhängungssteuereinrichtung gemäß der Erfindung.
6A und 7A zeigen eine Impulsansprechkennlinie, welche den Höhenversatz eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit repräsentiert, wenn das Fahrzeug bei Geradeausfahrt über eine feine Stufe fährt, und 6B und 7B zeigen das Einschwingverhalten der Verschiebung der Fahrzeughöhe im Frequenzband, wenn das Fahrzeug über die feine Stufe fährt.
Beim Stand der Technik ohne Steuervorgang gemäß 6B verringert sich die Resonanzfrequenz der Einschwing-Wellenform stärker, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich erhöht. Das bedeutet: wenn das Fahrzeug eine externe Störung erhält, während es fährt, so fällt die Winkeländerung moderater aus, wenn das Fahrzeug schnell fährt, und das Einschwingverhalten der Bewegung neigt dazu, schlechter zu werden, wie aus 6A hervorgeht.
Wenn allerdings diese Ausführungsform gesteuert oder geregelt durchgeführt wird, verbessert sich der Trend der Verringerung der Resonanzfrequenz, wie es in 7B gezeigt ist, und die das zeitabhängige Einschwingverhalten repräsentierende Wellenform ist im wesentlichen auch dann unverändert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. D.h. wie aus 7A hervorgeht, läßt sich auch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit das gleiche Ausmaß des Einschwingverhaltens in Abhängigkeit von einer externen Kraft erreichen, wie bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit.
Zweite Ausführungsform
Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Art und Weise der Berechnung seitens der Aufhängungssteuerschaltung 21 geändert. Gegenüber der Steuereinrichtung nach dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Die zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Federkonstanten unter Berücksichtigung lediglich der Änderung der aerodynamischen Ableitung in Nickrichtung berechnet wird, weil die Änderung der aerodynamischen Ableitung in Heberichtung geringer ist, als die in Kipprichtung (Nickrichtung) und somit vernachlässigbar ist. Bezüglich des aerodynamischen Verhaltens und des Fahrzeugmodells lassen sich die gleichen Angaben machen, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform, und in den Gleichungen (1) bis (11) können die aerodynamischen Ableitungen in Heberichtung C_LZ und C_PMZ auf Null gesetzt werden.
Wenn die scheinbaren Federkonstanten der Vorderrad- und Hinterradaufhängungen eines fahrenden Fahrzeugs mit k_f* bzw. k_r* bezeichnet werden, erfüllen k_f* und k_r* folgende Gleichung (15):
Eine Lösung der obigen Gleichung liefert die scheinbare Federkonstante k_f* und k_r* für die Vorderrad- und Hinterradaufhängung des Fahrzeugs, und die Differenz zwischen der scheinbaren Federkonstante und der tatsächlichen Federkonstante k_f, k_r, d.h., die scheinbaren Federkonstanten-Änderungen Δk_f = k_f – k_f* und Δk_r = k_r – k_r* stehen zur Verfügung.
8 ist eine graphische Darstellung, welche die scheinbare Änderung der Federkonstanten darstellt, wie sie von der Steuerschaltung 21 berechnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Federkonstante veränderlich gesteuert (eingestellt) auf der Grundlage eines Relations-Ausdrucks zwischen der scheinbaren Federkonstanten-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß folgenden Gleichungen: kf = αfU2 (16) kr = αrU2 (17)
In den obigen Gleichungen (16) (17) sind α_f und α_r Konstanten, die auf der Grundlage des Fahrzeugtyps bestimmt werden. Bei dieser Ausführungsform werden die folgenden Werte als Beispiel für einen Personenkraftwagen normaler Größe verwendet: αf = 1,2 , and αr = 035 [N·S2/m3]
Für einen kompakten, leichtgewichtigen Personenkraftwagen werden die folgenden Werte als Beispiel verwendet: αf = 1,3, and αr = 0,37 [N·S2/m3]
Wie oben beschrieben, läßt sich die Federkonstante der Aufhängung, die sich scheinbar in Abhängigkeit der Zunahme oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, so steuern, daß sie nicht von irgendeiner zwischen einem niedrigen Wert und einem hohen Wert sich ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, indem die Federkonstante der Aufhängung derart variiert und korrigiert wird, daß die scheinbare Änderung der Federkonstanten wettgemacht wird, um dadurch Fahrzeugeigenschaften zu erzielen, welche ein stabiles Fahrgefühl und Fahrverhalten gewährleisten.
Der Effekt der Aufhängungssteuereinrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in den 9A und 9B dargestellt und wird deutlich durch Vergleich mit den 6A und 6B, welche das Ansprechverhalten eines zum Stand der Technik gehörenden Fahrzeugs veranschaulichen. 9A und 9B zeigen das Ansprechverhalten eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
Die 6A und 9A zeigen eine Impulsantwort (Impulsansprechcharakteristik), welche den Höhenversatz des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Zeit repräsentiert, wenn das geradeausfahrende Fahrzeug über eine feine Stufe fährt, und die 6B und 9B zeigen das Einschwingverhalten des Höhenversatzes des Fahrzeugs in einem Frequenzband, wenn das Fahrzeug über die feine Stufe fährt.
Für den Stand der Technik ohne Steuerung gemäß 6B gilt, daß die Resonanzfrequenz der Einschwingverhalten-Wellenform sich stärker verringert, wenn das Fahrzeug schneller fährt. Dies bedeutet: Wenn das fahrende Fahrzeug eine äußere Störung erfährt, ist die Winkeländerung moderater, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist, und das Einschwingverhalten der Bewegung neigt dazu in der in 6A dargestellten Weise verschlechtert zu werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform mit der Steuereinrichtung wird jedoch die Abnahme-Tendenz der Resonanzfrequenz verbessert, wie es in 9B gezeigt ist und die das Einschwingverhalten in Abhängigkeit der Zeit repräsentierende Wellenform ist auch dann praktisch unverändert, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Aus 9A ergibt sich also, daß bei einer von außen einwirkenden Kraft das Einschwingverhalten des Fahrzeugs bei hoher Fahrgeschwindigkeit praktisch das gleiche ist, wie bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit.
Wie oben beschrieben, läßt sich durch die zweite Ausführungsform der gleich Effekt erzielen, wie durch die erste Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
Bei einer dritten Ausführungsform ist die Art und Weise der Berechnung der Aufhängungssteuerschaltung 21 hinsichtlich der Aufhängungssteuereinrichtung gegenüber der ersten Ausführungsform geändert, und die Aufhängungssteuereinrichtung findet Anwendung bei einem Fahrzeug, bei dem das Dämpfungsmaß der Aufhängung unterschiedlich gesteuert werden kann.
Die Aufhängungssteuereinrichtung der dritten Ausführungsform enthält einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11, eine Steuerschaltung 21, eine Treiberschaltung 41 und einen variablen Dämpfungsmechanismus 302, der als zu steuerndes Objekt dient, wie aus 10 ersichtlich ist.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11 enthält einen Tachometer, einen Luftstrom-Geschwindigkeits-Sensor oder dergleichen und gibt ein elektrisches Signal aus, welches als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal U der gemessenen Geschwindigkeit entspricht. Die Steuerschaltung 21 dient zum Berechnen des Wertes eines sich scheinbar ändernden Dämpfungsmaßes auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitsignals U, und sie gibt den berech neten Wert als scheinbare Dämpfungsmaßänderung aus.
Gemäß 10 ist der Luftfedermechanismus 101 als Federelement der Aufhängung dargestellt, allerdings ist bei der dritten Ausführungsform kein variabler Luftfedermechanismus vorgesehen, weil er zum Steuern des Federelements bei der dritten Ausführungsform nicht notwendig ist.
Anstelle der Luftfeder kann eine Schraubenfeder oder dergleichen bei dieser dritten Ausführungsform vorhanden sein.
Die Berechnung der scheinbaren Dämpfungsmaßänderung innerhalb der Steuerschaltung 21 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 2A, 2B und 3A, 3B beschrieben.
Wie aus den 2A, 2B und den 3A, 3B ersichtlich ist, ändern sich der Auftriebsbeiwert und der Nickmomentkoeffizient im wesentlichen proportional zum Hebeversatz und zur Kippwinkeländerung in einer praktischen Höhenversatzzone eines üblichen Fahrzeugs, wobei die Gradienten dieser Koeffizienten linear sind.
Eine strikte Berücksichtigung des Höhenversatzes eines Fahrzeugs bei dessen Bewegung ergibt, daß sich die vordere Spitze des Fahrzeugs mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit bewegt, und darüberhinaus sich auch mit einer Hebegeschwindigkeit und einer Nickgeschwindigkeit oder Kippgeschwindigkeit in vertikaler Fahrzeugrichtung bewegt (entsprechend dem Produkt aus der Kippwinkelgeschwindigkeit und der Strecke zwischen der Lage des Schwerpunkts des Fahrzeugs und der Spitze des Fahrzeugs). D.h.: die Spitze des Fahrzeugs wird in der Richtung eines zusammengesetzten Vektors aus den obigen drei Geschwindigkeiten in Relation zu der Luft bewegt. Dieser Höhenversatz ist unabhängig von der Bewegung, die durch die Kippwinkeländerung um den Schwerpunkt des Fahrzeugs dargestellt wird, wie es in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wird, und somit muß die Kippwinkelveränderung unter Berücksichtigung des Höhenversatzes korrigiert werden. Die korrigierte Nickwinkeländerung beträgt: θ = θ – (z' + Rθ')/U (18)wobei θ: tatsächliche Nickwinkeländerung [rad]
Unter Verwendung der tatsächlichen Nickwinkel oder Kippwinkeländerung werden die äußere Kraft F_L der Hebebewegung, wie sie durch die Gleichung (1) bei der ersten Ausführungsform und die externe Kraft F_PN der Nickbewegung gemäß der Gleichung (2) in Verbindung mit der ersten Ausführungsform repräsentiert werden, in folgende Gleichungen (19) und (20) umgesetzt: FL = (1/2)ρU2A(CLZZ + CLTHθ) (19) FPM = (1/2)ρU2Aa(CPMZ + CPMTHθ) (20)
Die Gleichung (19) repräsentiert die externe Kraft in Richtung Hebebewegung, und die Gleichung (20) repräsentiert die externe Kraft in Richtung der Nickbewegung. Es ist ersichtlich aus diesen Gleichungen (18) bis (20), daß die äußeren Kräfte in Hebe- und Kipprichtung proportional sind zu den Hebeversatz z und der tatsächlichen Nickwinkeländerung θ, d.h., der Kippwinkeländerung, der Hebeversatzgeschwindigkeit und der Kippwinkeländerungsgeschwindigkeit. Außerdem sind diese Kräfte proportional zum Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit und den aerodynamischen Ableitungen C_LZ, C_LTH, C_PMZ und C_PMTH, die notwendigerweise in Abhängigkeit der Form des Fahrzeugs bestimmt werden.
Die Bewegungsgleichungen, die durch drei Gleichungen (3), (4) sowie (18) bis (20) repräsentiert werden, werden in eine Zustandsgleichungs-Form transformiert und unter Verwendung dieser Zustandsgleichungen ergeben die Hebebewegung und die Nickbewegung durch folgernde Gleichungen Mw' = (–afkf + arkr + qACLTH)θ + (–afcf + arcr qARCLTH)p + (–kf – kr + qACLZ)Z + (–cf – crqACLTH)w + kfzf + cfwf + krzr + crwr (21) Ip' = (–af2kf – ar 2kr + qAaCPMTH)θ + (–af 2cf – ar 2cr – qAaRCPMTH)p + (–afkf + arkr + gAaCPMZ)Z + (–afcf + arcr – gAaCPMTH)w + (afkf)Zf + (afcf)wf – arkrZr – arcrwr (22)wobei, Wf = Zf', Wr = Zr', q = (1/2)ρU2 (23)
Die die aerodynamischen Ableitungen enthaltenden Terme in dem ersten bis vierten Term auf den rechten Seiten der Gleichung (21) und (22) bedeuten, daß die Bewegungskennwerte des Fahrzeugs durch die aerodynamische Kraft variiert werden. D.h.: die Wirkung der aerodynamischen Kraft unter Berücksichtigung der Höhenänderung des Fahrzeugs wird als äquivalent zu der Wirkung einer Feder betrachtet, welche eine Kraft im Verhältnis zu einem Hub der Aufhängung hervorruft, sowie äquivalent zu der Wirkung eines Dämpfers, der eine Kraft im Verhältnis zu der Hubänderungsgeschwindigkeit der Aufhängung erzeugt. Betrachtet man den zweiten und den vierten Term auf der rechten Seite der Gleichungen (21) und (22), so ist ersichtlich, daß das Dämpfungsmaß von der aerodynamischen Kraft scheinbar geändert wird.
Wie aus den Gleichungen (5), (21) und den Gleichungen (6), (22) ersichtlich ist, läßt sich die scheinbare Federkonstante in dergleichen Weise behandeln, auch wenn man irgendeine Kippwinkeländerung gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform, bei der der Effekt der aerodynamischen Kraft auf das Dämpfungsmaß nicht berücksichtigt ist, und die Kippwinkeländerung nach der dritten Ausführungsform, bei der der Effekt der aerodynamischen Kraft auf das Dämpfungsmaß berücksichtigt wird, verwendet. Deshalb ist bei der ersten und der zweiten Ausführungsform die Kippwinkeländerung, welche keine scheinbare Dämpfungsmaßänderung enthält, verwendet, wie durch die Gleichungen (5) und (6) gezeigt ist, während bei der dritten Ausführungsform, die durch die Gleichung (20) repräsentierte momentane Kippwinkeländerung dazu verwendet wird, die scheinbare Dämpfungsmaßänderung zu berechnen, wie dies durch die Gleichungen (21), (22) angegeben wird.
Die Koeffizienten des zweiten und des vierten Terms auf der rechten Seite der Gleichungen (21) und (22) werden durch folgende Gleichungen dargestellt: D1 = –afcf – arcr + qARCLTH (24) D2 = –cf – cr – qAaCLTH (25) D3 = –af 2cf – ar 2cr + qAaRCPMTH (26) D4 = –afcf + arcr – qAaCPMTH (27)
Die Werte von D₁ bis D₄, die auf dem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren, werden unter Zugrundelegung der Gleichung (24) bis (27) durch die Steuerschaltung 21 dieser Ausführungsform berechnet, um ein scheinbares Dämpfungsmaß zu berechnen, damit die Bedingung erfüllt ist, daß die Änderung eines Dämpfungsmaßes einer Aufhängung, repräsentiert durch einige Terme (welche die Koeffizienten c_f, c_r enthalten) der Gleichungen D₁ bis D₄ (Rechenergebnis), scheinbar äquivalent ist zu der Änderung eines Dämpfungsmaßes einer Aufhängung, welche man durch eine Bewegungsgleichung erhält, die die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, d.h. eine Bewegungsgleichung, in der die Fahrgeschwindigkeit U auf Null gesetzt ist. D.h.: wenn die scheinbaren Federkonstanten der Vorderrad- und Hinterradaufhängungen des Fahrzeugs im Fahrzustand c_f* und c_r* sind, so erfüllen c_f* und c_r* folgende Gleichung (28):
Die Lösung nach dem kleinsten Quadrat der obigen Gleichung liefert die scheinbaren Dämpfungsmaße für die Vorderrad- und Hinterradaufhängung des Fahrzeugs, c_f* und c_r*, man erhält die Differenz der scheinbaren Federkonstanten und der tatsächlichen Federkonstanten, c_f und c_r, d.h. die scheinbaren Federkonstanten-Änderungen Δc_f = c_f – c_f* und Δc_r = c_r – c_r*.
10 zeigt ein Beispiel für die Steuerschaltung 21 gemäß dieser Ausführungsform, in welcher diese Werte nacheinander unter Verwendung eines Mikrocomputers 51 für eine Aufhängung; berechnet werden. Alternativ kann man folgendermaßen vorgehen:
weil die Änderung des Dämpfungsmaßes als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß obiger Beschreibung dargestellt wird, lassen sich vorab Korrekturwerte für repräsentative Fahrzeuggeschwindigkeiten in Form einer Karte oder Tabelle speichern, und jeder der Korrekturwerte wird für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit schrittweise ausgegeben. Die Treiberschaltung 41 dient dazu, das Dämpfungsmaß der Aufhängung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Ausgangssignals der Steuerschaltung 21 zu variieren und zu korrigieren, um den veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301 zu steuern.
Der veränderliche Dämpfungsmechanismus 301 ist bekannt und diente bislang als Einrichtung zum veränderlichen Einstellen des Dämpfungsmaßes des Stoßdämfers, abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs. In den veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301 wird der Durchmesser einer in den veränderlichen Dämpfungsmechanismus eingebauten Öffnung durch einen Aktuator 302 variiert, um den Strömungswiderstand für ein die Öffnung durchströmendes Dämpfungsöl so einzustellen, daß das Dämpfungsmaß auf den jeweils erforderlichen Wert geändert wird. Der Aktuator 302 wird auf der Grundlage des Ausgangssignals der Treiberschaltung 41 veränderlich und zum Zwecke der Korrektur gesteuert.
11 ist eine graphische Darstellung der scheinbaren Änderung des Dämpfungsmaßes, wie sie von der Steuerschaltung 21 berechnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Dämpfungsmaß veränderlich gesteuert (eingestellt) auf der Grundlage eines Verhältnis-Ausdrucks zwischen der scheinbaren Dämpfungsmaß-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß folgenden Gleichungen: cf = δfU (29) cr = δrU (30)
In den obigen Gleichungen (29) und (30) sind δ_f und δ_r Konstanten, die abhängig vom Fahrzeugtyp bestimmt werden. Bei dieser Ausführungsform werden die folgenden Werte als Beispiel für einen Personenkraftwagen normaler Größe verwendet: δf = –2,4, and δr = –0,43 [N·S2/m3]
Bei einem leichtgewichtigen Kompakt-Personenkraftfahrzeug werden beispielsweise folgende Werte zugrunde gelegt: δf = –2,0, and δr = –0,27 [N·S2/m3]
Wie oben beschrieben, läßt sich das Dämpfungsmaß der Aufhängung, welches abhängig von einer Zunahme oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit sich scheinbar ändern würde, so steuern, daß es nicht von irgendeiner zwischen niedriger und hoher Geschwindigkeit liegenden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, indem das Dämpfungsmaß der Aufhängung derart variiert und korrigiert wird, daß die scheinbare Dämpfungsmaßänderung ausgeglichen wird und damit Fahrzeugkennwerte erhalten werden, die ein stabiles Fahrgefühl and hohe Fahrleistung erlauben.
12 zeigst das Ansprechverhalten eines Fahrzeugs gemäß des Stands der Technik, und 13 zeigst das Ansprechverhalten eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Aufhän gungssteuereinrichtung.
12 und 13 zeigen anhand graphischer Darstellungen eine Impulsantwort, die repräsentativ ist für den Höhenversatz des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Zeit, wenn das geradeausfahrende Fahrzeug über eine feine Stufe fährt.
Beim Stand der Technik ohne Steuervorgang gemäß 12 wird ein erstes Tal des Hebeversatzes abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit stark variiert, wenn das Fahrzeug während seines Laufs einer externen Störung ausgesetzt wird, und das Fahrzeug besitzt unterschiedliches Bewegungsverhalten bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit. Folglich ändert sich das Fahrgefühl beim Fahren des Fahrzeugs abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, und der Fahrer oder die Insassen des Fahrzeugs können beim Fahren ein unangenehmes Gefühl haben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform mit dem Steuerbetrieb jedoch wird gemäß 13 die Änderung des Einschwingverhaltens in Abhängigkeit der Zeit praktisch auch dann auf geringstem Wert gehalten, wenn das Fahrzeug mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fahrt. Das Fahrverhalten ändert sich also nicht zwischen hoher und niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, so daß man ein stabiles Fahrgefühl auch im Bereich niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit erhält.
Vierte Ausführungsform
Bei der vierten Ausführungsform wird die Art und Weise der Berechnung seitens der Aufhängungssteuerschaltung 21 der Aufhängungssteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung abgewandelt, und die Aufhängungssteuereinrichtung findet Anwendung bei einem Fahrzeug, bei dem sich die Federkonstante, sowie das Dämpfungsmaß der Aufhängung gleichzeitig variabel steuern läßt.
Die Aufhängungssteuereinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform enthält einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11, eine Steuerschaltung 21, eine Treiberschaltung 41, einen veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301 und einen Luftfedermechanismus 101, bei denen es sich gemäß 10 um zu steuernde Objekte handelt.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11 enthält einen Tachometer, einen Luftgeschwindigkeitssensor oder dergleichen und liefert ein elektrisches Signal, welches als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal U der ermittelten Geschwindigkeit entspricht. Die Steuerschaltung 21 dient zum Berechnen der sich scheinbar ändernden Federkonstanten und des sich scheinbar ändernden Dämpfungsmaßes auf der Grundlage des Geschwindigkeitsignals U, und sie gibt die berechneten Werte als scheinbare Federkonstanten- und Dämpfungsmaß-Änderungen aus.
Die Berechnung der scheinbaren Federkonstanten- und Dämpfungsmaß-Änderungen innerhalb der Steuerschaltung 21 wird im folgenden erläutert.
Die die aerodynamischen Ableitungen in den ersten bis vierten Termen auf der rechten Seite der Zustandsgleichungen (21), (22) der dritten Ausführungsform enthaltenden Terme bedeuten, daß das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs durch die aerodynamische Kraft variiert werden kann. D.h., die folgenden Gleichungen bedeuten, daß die Federkonstante und das Dämpfungsmaß durch die aerodynamische Kraft scheinbar variiert werden. B1 = –af 2kf – ar 2kr + qAaCPMTH (31) B2 = –afkf + arkr + qAaCPMZ (32) B3 = –afkf + arkr + qACLTH (33) B4 = –kf – kr – qACLZ (34) B5 = –afcf + arcr – qARCLTH (35) B6 = –cf – cr – qACLTH (36) B7 = –afcf – ar 2cr + qAaRCPMTH (37) B8 = –afcr + afcr – qAaCPMTH (38)
Die auf dem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Werte B₁ bis B₈ werden unter Verwendung der Gleichungen (31) bis (38) von der Steuerschaltung 21 dieser Ausführungsform berechnet, um die scheinbare Federkonstante und das scheinbare Dämpfungsmaß zu erhalten, welche eine solche Bedingung erfüllen, daß eine Federkonstanten-Änderung und eine Dämpfungsmaß-Änderung einer Aufhängung, die durch einige die Koeffizienten k_f, k_r, c_f, c_r enthaltenden Terme der so berechneten Gleichungen B₁ bis B₈ (Rechenergebnis) repräsentiert werden, scheinbar äquivalent sind zu einer Federkonstanten-Änderung und einer Dämpfungsmaß-Änderung einer Aufhängung, die man durch eine Bewegungsgleichung erhält, die die aerodynamischen Ableitungen nicht berücksichtigt, d.h., eine Bewegungsgleichung, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit U auf Null gesetzt ist. D.h.: wenn man die scheinbaren Federkonstanten und die scheinbaren Dämpfungsmaße der Vorderrad- und Hinterradaufhängungen des Fahrzeugs im Fahrzustand mit k_f*, k_r* und c_f*, c_r* bezeichnet, so erfüllen die Werte von k_f*, k_r* bzw. c_f*, c_r* folgende Beziehungen (39) und (40):
Die Lösung mit dem kleinsten Quadrat der obigen Gleichungen liefert die scheinbaren Federkonstanten k_f* und k_r* sowie die scheinbaren Dämpfungsmaße c_f* und c_r* der Vorderrad- und Hinterradaufhängung des Fahrzeugs, und man erhält als Ausgangsgröße die Differenz zwischen den scheinbaren Federkonstanten und den tatsächlichen Federkonstanten k_f, k_r, d.h. die scheinbaren Federkonstanten-Änderungen Δk_f = k_f – k_f* und Δk_r = k_r – k_r*, und die Differenz zwischen den scheinbaren Dämpfungsmaßen und den tatsächlichen Dämpfungsmaßen c_f, c_r, d.h. die scheinbaren Dämpfungsmaß-Änderungen Δc_f = c_f – c_f' und Δc_r = c_r – c_r*.
10 zeigt ein Beispiel für die Steuerschaltung 21 nach dieser Ausführungsform, in welcher diese Werte sequentiell unter Verwendung eines Mikrocomputers 51 für die Fahrzeugaufhängung berechnet werden. Alternativ dazu kann man, weil die Änderung der Federkonstanten (des Dämpfungsmaßes) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt wird, Korrekturwerte für repräsentative Fahrzeuggeschwindigkeiten vorab als Tabelle oder Karte speichern, um dann für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit die entsprechenden Korrekturwerte auszulesen.
Die Treiberschaltung 41 dient zum Variieren und Korrigieren der Federkonstanten und des Dämpfungsmaßes der Aufhängung, abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Ausgangssignals der Steuerschaltung 21, um den Luftfedermechanismus 101 und den veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301 zu steuern.
Der Luftfedermechanismus 101 war bislang als Luftfeder-Aufhängeeinrichtung bekannt, und er besitzt den veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301, dessen unterer Endabschnitt an einem als Radachse dienenden Arm 115 angebracht ist, eine Kolbenstange 113, dessen oberer Endabschnitt an der Fahrzeugkarosserie 114 angebracht ist, und eine Luftkammer 114 zwischen dem veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301 und der Kolbenstange 113. Die Auf-und-Niederschwingung des Fahrzeugkörpers wird durch den Luftdruck der dicht in der Luftkammer 114 enthaltenen Luft elastisch aufgenommen. Die Federkonstante der Aufhängung läßt sich dadurch variieren, daß man in die Luftkammer 114 Luft eingibt oder aus der Luftkammer 114 Luft ausläßt. Luftzufuhr und Luftabfuhr in die bzw. aus der Luftkammer 114 wird von Solenoidventilen 111 und 121 gesteuert, wobei die Luftmenge, die der Luftkammer 114 zuzuführen bzw. aus der Luftkammer 114 abzulassen ist, auf der Grundlage des Ausgangssignals der Treiberschaltung 41 variiert und korrigiert wird.
Der veränderliche Dämpfungsmechanismus 301 ist bekannt als Einrichtung zum veränderlichen Einstellen des Dämpfungsmaßes des Dämpfers nach Maßgabe des Laufzustands des Fahrzeugs. Der Durchmesser einer in dem veränderlichen Dämpfungsmechanismus ausgebildeten Öffnung wird von einem Aktuator 302 variiert, um den Strömungswiderstand für das durch die Öffnung strömende Dämpfungsöl einzustellen und dadurch das Dämpfungsmaß zu variieren. Gesteuert wird der Aktuator 302 auf der Grundlage des Ausgangssignals der Treiberschaltung 41.
14 ist eine graphische Darstellung der scheinbaren Federkonstanten-Änderung, wie sie von der Steuerschaltung 21 berechnet wird, und 15 ist eine graphische Darstellung der scheinbaren Dämpfungsmaßänderung, wie sie von der Steuerschaltung 21 zusammen mit der Berechnung der Federkonstanten berechnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Dämpfungsmaß variabel gesteuert (justiert) auf der Grundlage von Verhältnisausdrücken zwischen jeder der scheinbaren Federkonstanten-Änderung und der scheinbaren Dämpfungsmaß-Änderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß folgenden Gleichungen: kf = βfU2 (41) kr = βrU2 (42) cf = γfU (43) cr = γrU (44)
In den obigen Gleichungen (41) bis (44) sind die Werte von β_f, β_r, γ_f, γ_r Konstanten, die sich auf der Grundlage des Fahrzeugtyps bestimmen lassen. Bei dieser Ausführungsform werden als Beispiel für einen Personenkraftwagen normaler Größe folgende Werte zugrundegelegt: βf = 0,79, βr = 0,44 [N·S2/m3] γf = –2,4, γr = –0,43 [N·S2/m2]
Für einen Personenkraftwagen kompakter, leichter Bauart werden z.B. folgende Werte verwendet: βf = 0,74, βr = 0,36 [N·S2/m3] γf = –2,0, γr = –0,27 [N·S2/m2]
Wie oben beschrieben, lassen sich die Federkonstante und das Dämpfungsmaß der Aufhängung, die bei einer Zunahme oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit scheinbar geändert würden, derart steuern, daß sie nicht von der sich zwischen niedriger und hoher Geschwindigkeit ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen, indem die Federkonstante und das Dämpfungsmaß der Aufhängung derart variiert und korrigiert werden, daß die scheinbare Federkonstanten-Änderung sowie die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung ausgeglichen werden, und so ein Fahrzeugverhalten erreicht wird, welches ein stabiles Fahrgefühl und hohe Fahrleistungen ermöglicht.
12 und 16 sind graphische Darstellungen einer Impulsantwort, die den Höhenversatz des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Zeit repräsentiert, wenn das geradeausfahrende Fahrzeug über eine feine Stufe fährt.
12 den zum Stand der Technik gehörigen Ablauf ohne Steuervorgang, wobei ein erstes Tal des Höhenversatzes sich abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit stark ändert, wenn das Fahrzeug während der Fahrt einer externen Störung ausgesetzt wird, wobei das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit ein anderes Bewegungsverhalten aufweist als bei niedriger Geschwindigkeit. Deshalb ändert sich bei diesem Fahrzeug das Fahrgefühl abhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit das Fahrzeug fährt, was von dem Fahrer und/oder den Fahrgästen als möglicherweise unangenehm empfunden wird.
Andererseits bleibt bei dieser Ausführungsform mit dem in 16 dargestellten Steuerbetrieb die Änderung des Einschwingverhaltens in Abhängigkeit der Zeit bei verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten praktisch unverändert. D.h., man erhält ein Fahrgefühl, welches sich bei hoher Geschwindigkeit nicht von dem bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit unterscheidet.
Fünfte Ausführungsform
Bei einer fünften Ausführungsform wird die Aufhängungssteuereinrichtung der vierten Ausführungsform bei einem Fahrzeug angewendet, dessen Aufhängungs-Federkonstante und -Dämpfungsmaß gleichzeitig variabel gesteuert werden können. Bei dieser Ausführungsform gilt als repräsentatives Fahrzeug ein Wagen, dessen Höhe mehr als 1,7 m beträgt.
17 zeigt als graphische Darstellung die scheinbare Federkonstanten-Änderung, wie sie von der Steuerschaltung 21 berechnet wird, und 18 zeigt als graphische Darstellung die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung, wie sie von der Steuerschaltung 21 gleichzeitig mit der Berechnung der scheinbaren Federkonstanten-Änderung berechnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Dämpfungsmaß auf der Grundlage eines Verhältnis-Ausdrucks zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der scheinbaren Federkonstanten- und Dämpfungsmaß-Änderung, wie sie durch die Gleichungen (41) bis (44) repräsentiert werden, variabel gesteuert.
In den Gleichungen (41) bis (44) sind β_f, β_r, γ_f, γ_r konstante Werte, die auf der Grundlage eines Fahrzeugtyps bestimmt werden. Als Beispiele seien folgende Werte angegeben: βf = 0,69, βr = 1,39 [N·S2/m3] γf = –1,5, γr = –2,0 [N·S2/m2]
Weiterhin werden als Beispiel für einen leichtgewichtigen Kompakt-Personenkraftwagen folgende Werte hergenommen: βf = 0,79, βr = 1,38 [N·S2/m3] γf = –1,8, γr = –1,4 [N·S2/m2]
Der Effekt der Aufhängungssteuereinrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in 20 im Vergleich zum Stand der Technik nach 19 dargestellt.
19A und 20A zeigen eine Impulsantwort, die den Höhenversatz des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Zeit für den Fall repräsentiert, daß das geradeausfahrende Fahrzeug über eine feine Stufe fährt. 19B und 20B zeigen das Einschwingverhalten bei dem Höhenversatz des Fahrzeugs in einem Frequenzband zur Zeit, wenn das Fahrzeug über die feine Stufe fährt.
Für den zum Stand der Technik gehörigen Betrieb ohne Steuerung gemäß 19A und 19B gilt, daß die Winkeländerung bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit schnell wird, wenn das fahrende Fahrzeug einer externen Störung ausgesetzt wird, wodurch sich das Fahrgefühl verschlechtert. Die Amplitude der Wellenform fällt bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit stärker aus, und dies bedeutet, daß das Fahrgefühl und das Fahrverhalten beeinträchtigt werden. Bewiesen wird dies noch durch den in 19B dargestellten Umstand, wonach die Resonanzfrequenz sich bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.
Wie in 20 hingegen gezeigt ist, verringert sich die Änderung der Resonanzfrequenz bei der Ausführungsform mit Steuerbetrieb, wie aus 20B erkennbar ist und gleichzeitig reduziert sich auch die Änderung der Amplitude der Wellenform, wie aus 20A ersichtlich ist. D.h.: das Einschwingverhalten in Abhängigkeit der Zeit hat unabhängig von der sich ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit praktisch immer die gleiche Form, und man erhält bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit das gleiche Ausmaß des Einschwingverhaltens in Abhängigkeit von einer externen Kraft, wie man es bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten erhält.
Bei diesen Ausführungsformen ist die Polarität der Werte β_f, β_r, γ_f und γ_r derjenigen nach der vierten Ausführungsform entgegengesetzt. D.h.: die Wirkung der aerodynamischen Kraft ist nicht bei sämtlichen Fahrzeugen gleichförmig, und somit müssen die Federkonstante und das Dämpfungsmaß nach Maßgabe nicht nur der Fahrzeuggeschwindigkeit, sondern auch in Abhängigkeit der aerodynamischen Kennwert eines Fahrzeugs, welches mit der Aufhängungssteuereinrichtung dieser Ausführungsform ausgestattet ist, gesteuert werden.
Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, können durch Ändern und Korrigieren der Federkonstanten und des Dämpfungsmaßes der Aufhängung zum Ausgleich der scheinbaren Federkonstanten-Änderung und der scheinbaren Dämpfungsmaß-Änderung die Federkonstante und das Dämpfungsmaß, die sich bei Zunahme oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit scheinbar ändern, so eingestellt werden, daß sie unabhängig von irgendeiner Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen niedriger und hoher Geschwindigkeit sind, und als Folge davon läßt sich eine Fahrzeugcharakteristik realisieren, welche ein unverändertes Fahrgefühl und ein. unverändertes Fahrverhalten (Steuerbarkeit) gewährleistet.
Sechste Ausführungsform
In einer sechsten Ausführungsform wird die Art und Weise der Berechnung durch die Aufhängungssteuerschaltung 21 der Aufhängungssteuereinrichtung für ein Fahrzeug nach der vierten Ausführungsform geändert, und die Aufhängungssteuereinrichtung findet Anwendung bei einem Fahrzeug, bei dem die Federkonstante und das Dämpfungsmaß der Aufhängung mit einer zeitlichen Verzögerung gegenüber der Zeit gesteuert werden, zu der die externe Störung aufgebracht wird.
Die Aufhängungssteuereinrichtung nach der sechsten Ausführungsform enthält den Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11, die Steuerschaltung 21, die Treiberschaltung 41, den veränderlichen Dämpfungsmechanismus 301 und den Luftfedermechanismus 101, bei denen es sich um gesteuerte Objekte handelt, wie in 10 dargestellt ist. Außerdem ist ein (nicht gezeigter) Sensor für externe Störungen vorhanden.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 11 enthält einen Tachometer, einen Luftgeschwindigkeitssensor oder dergleichen und liefert als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal U ein elektrisches Signal entsprechend einer ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit. Der (nicht dargestellte) Sensor für externe Störungen ist ein Sensor für mindestens eine der folgenden Größen: eine Versetzung, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung der Hebebewegung des Fahrzeugs, einen Winkelversatz, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung der Nickbewegung des Fahrzeugs, einen Versatz, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung einer ungefederten Masse, eine auf den Federmechanismus einwirkende Kraft und eine auf den Dämpfungsmechanismus einwirkende Kraft, wobei der Sensor ein entsprechendes elektrisches Signal als externes Störungssignal liefert.
Die Steuerschaltung 21 dient zum Berechnen der sich scheinbar ändernden Federkonstanten und des sich scheinbar ändernden Dämpfungsmaßes auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit U, und sie gibt die berechneten Werte als scheinbare Federkonstanten- und Dämpfungsmaß-Änderungen nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne aus, nachdem das äußere Störungssignal einen vorbestimmten Wert überschritten hat.
Die Berechnung der scheinbaren Dämpfungsmaß-Änderung und der scheinbaren Federkonstanten-Änderung sind die gleichen wie bei der vierten Ausführungsform, und der übrige Aufbau ist im wesentlichen demjenigen der vierten Ausführungsform ähnlich.
Der Effekt der Aufhängungssteuereinrichtung dieser Ausführungsform ist in 21 im Vergleich zu dem Ergebnis der vierten Ausführungsform nach 16 dargestellt.
16 und 21 zeigen jeweils eine Impulsantwort, die den Höhenversatz des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Zeit repräsentiert, wenn das geradeausfahrende Fahrzeug über eine feine Stufe fährt.
Wie aus 16 als Ergebnis der vierten Ausführungsform ersichtlich ist, ändert sich der Maximalwert einer ersten Versetzungsamplitude, nachdem das Fahrzeug während seiner Geradeausfahrt über die feine Stufe fährt, abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Um die Wirkung der vierten Ausführungsform noch zu steigern, sieht die sechste Ausführungsform eine Zeitverzögerung vor, wenn die Änderungen der Federkonstante und des Dämpfungsmaßes von der Steuerschaltung 21 ausgegeben werden. Bei dieser Ausführungsform berechnet die Steuerschaltung 21 die scheinbare Federkonstanten-Änderung und die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn ein externes Störungssignal von einem nicht-gefederten Beschleunigungssensor, der als externer Störungssensor dient, den Wert IG übersteigt, werden die scheinbaren Änderungen nach Verstreichen von 0,25 s ausgegeben.
Bei der Ausführungform nach 21 besitzt die zeitabhängige Einschwingkurve, die die Amplitudenänderung mit dem ersten Maximalwert nach dem Überfahren der Stufe durch das Fahrzeug enthält, eine im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängige Wellenform. D.h.: man erkennt, daß auch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit das gleiche Einschwingverhalten gegenüber einer externen Störung und das gleiche Fahrverhalten wie bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit erzielt werden können.
Siebte Ausführungsform
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei der die Federkonstante und das Dämpfungsmaß unter Berücksichtigung einer Last- (Gewicht-) Verteilung auf Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs gesteuert werden.
22 zeigt ein Beispiel der Änderung der scheinbaren Federkonstante, wie sie von der Steuerschaltung 21 berechnet wird, und 23 zeigt ein Beispiel für die Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes, die gleichzeitig von der Steuerschaltung berechnet wird.
Die Verteilung der Last (des Gewicht) auf die Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs läßt sich behandeln wie die Lage des Schwerpunkts des Fahrzeugs. Bezeichnet man also den Abstand zwischen der Lage der Achsen von Vorder- und Hinterrädern und der Lage des Schwerpunkts mit e, die Beziehung zwischen der Höhe der Achsenlage der Vorder- und Hinterräder mit z und den momentanen Hebeversatz der Lage des Schwerpunkts mit Z, so ergibt sich folgende Beziehung: Z = z – eθ (98)
Hier ist e der Abstand zwischen der Lage der Achse der Vorder- und Hinterräder und der Lage des Schwerpunkts [m];
Z ist der momentane oder tatsächliche Hebeversatz des Schwerpunkts [m].
Unter Verwendung der Gleichung (98) stellen sich die externe Kraft F_L der Hubbewegung und das externe Kraftmoment F_PM der Nickbewegung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wie folgt dar: FL = (1/2)ρU2A (CPMZ + CLTHθ) (99) FPM = (1/2)ρU2Aa (CPMZ + CPMTHθ) + (1/2)eρU2A(CLZ + CLTHθ) (100)
Durch Transformieren der durch die Gleichungen (21) (22) und die Terme der externen Kraft und des externen Kraftmoments nach den Gleichungen (97) bis (99) der dritten Ausführungsform repräsentierten Bewegungsgleichung in Zustandsgleichungen, und durch Um schreiben von θ zu θ und Z zu z, läßt sich die Hebebewegung sowie die Nick- oder Kippbewegung folgendermaßen darstellen: Mw' = (–afkf + arkr + qACLTH – eqACLZ)θ (–afcf + arcr – qARCLTH/U)p + (–kr –kr + qACLZ)Z + (–cf –cr – qACLTH/U)W + kfzf + cfwf + krzr + crwr (101) Ip' = (–af2 kf – ar 2kr + qAaCPMTH – eqAaCPMZ – eqACLTH + e2qACLZ)θ + (–af 2cf – ar 2cr – qAaRCPMTH/U + eqARCLTH/U)p + (–afkf + arkr + qAaCPMZ – eqACLZ)Z + (–afcf + arcr – qAaCPMTH/U + eqACLTH/U))w + afkfzf + afcfwf – arkrzr – arcrwr (102)wobei wf = zf', wr = zr', q = (1/2)ρU2 (103)
Die die aerodynamischen Ableitungen in dem ersten bis vierten Term auf der rechten Seite der obigen Zustandsgleichungen (101) und (102) enthaltenden Terme bedeuten, daß das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs durch die aerodynamische Kraft variiert wird. D.h.: die nachstehenden Gleichungen bedeuten, daß die Federkonstante und das Dämpfungsmaß scheinbar von der aerodynamischen Kraft verändert werden. G1 = –af 2kf – ar2kr + qAaCPMTH – eqAaCPMZ – eaACLTH + e2qACLZ G2 = –afkf – arkr + qAaCPMZ + eqACLZ G3 = –afkf – arkr + qAaCLTH + eqACLZ G4 = –kf – kr + qACLZ G5 = –afcf + arcr – qARCLTH/U G6 = –cf – cr – qACLTH/U G7 = –af 2cf + ar 2cr – qAaCPMTH/U + eqARCLTH/U G8 = –afcf + arcr – qAaCPMTH/U + eqACLTH/U (104–111)
Werte von G₁ bis G₈, die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit beruhen, werden gemäß dieser Ausführungsform in der Steuerschaltung 21 unter Verwendung der Gleichungen (16) bis (23) berechnet, um eine scheinbare Federkonstante und ein scheinbares Dämpfungsmaß zu erhalten, welche einer solchen Bedingung genügen, daß die Änderungen des Dämpfungsmaßes und der Federkonstante einer Aufhängung, die durch die so berechneten Gleichungen G₁ bis G₈ erhalten werden (Berechnungsergebnisse) scheinbar äquivalent sind zu den Änderungen des Dämpfungsmaßes und der Federkonstante einer Aufhängung, die man durch eine Bewegungsgleichung erhält, in welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit U auf Null gesetzt ist. D.h.: wenn man das scheinbare Dämpfungsmaß und die scheinbaren Federkonstanten von Vorderrad- und Hinterradaufhängungen des Fahrzeugs im Fahrzustand mit c_f*, c_r* bzw. mit k_f*, k_r* bezeichnet, so erfüllen diese Werte folgende Gleichungen (112) und
Die Lösung nach den kleinsten Quadraten der obigen Gleichungen liefert die scheinbaren Dämpfungsmaße c_f* und c_r* und die scheinbaren Federkonstanten k_f* und k_r* der Vorderrad- und Hinterradaufhängungen des Fahrzeugs, sowie die Differenz zwischen den scheinbaren Dämpfungsmaßen und den tatsächlichen Dämpfungsmaßen c_f, c_r, d.h. die scheinbaren Dämpfungsmaß-Änderungen Δc_f = c_f – c_f* und Δc_r = c_r – c_r*, sowie die Differenz zwi schen den scheinbaren Federkonstanten und den tatsächlichen Federkonstanten kf, kr, d.h. die scheinbaren Federkonstanten-Änderungen Δk_f = k_f – k_f* und Δk_r = k_r – k_r*. kf = ξfu2 (114) kf = ξrU2 (115) cr = ηfU (116) cr= ηrU (117)
In den obigen Gleichungen (114) bis (117) sind die Werte von ξ_f, ξ_r, η_f, η_r konstante Werte, die anhand des Fahrzeugtyps bestimmt werden. Bei dieser Ausführungsform werden die folgenden Werte als Beispiel für einen Personenkraftwagen normaler Größe (bei dem sich die Lage des Schwerpunkts von der Mittelstellung zwischen den Radachsen um etwa 10% des Radstands zur Seite der Vorderräder hin verschiebt) benutzt: ξf = 0,73, ξr = 0,38 [N·S2/m3] ηf = -2,2 ηr = –0,35 [N·S2/m2]
Für einen leichtgewichtigeren kompakten Personenkraftwagen werden folgende Werte eingesetzt: ξf = 0,68, ξr = 0,30 [N·S2/m3] ηf = –1,9 ηr = –0,21 [N·S2/m2]
Weiterhin werden die folgenden Werte als Beispiel für einen Wagen mit einer Höhe von 1,7 m oder darüber verwendet (bei dem die Lage des Schwerpunkts gegenüber der Mitte des Radstands um 10% des Radstand-Wertes zur Seite der Vorderräder hin verschoben ist) ξf = 0,34, ξr = –1,7 [N·S2/m3] ηf = –0,6, ηr = –2,3 [N·S2/m2]
Weiterhin werden die folgenden Werte als Beispiel für einen Leichtwagen verwendet: ξf = 0,42, ξr = –1,7 [N·S2/m3] ηf = –0,9, ηr = –1,7 [N·S2/m2]
Bei der siebten Ausführungsform lassen sich die Federkonstante und das Dämpfungsmaß unter Berücksichtigung der Verschiebung des Schwerpunkts richtig einstellen. Wenn ein Sensor zum Feststellen der Lasten für die Vorder- und Hinterräder verwendet wird, berechnet sich die Verschiebung des Schwerpunkts für die Einstellung der Federkonstante und des Dämpfungsmaßes unter Berücksichtigung der Schwerpunktverschiebung während der tatsächlichen Fahrt.
Wie in Verbindung mit dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, werden die Änderungen der scheinbaren Federkonstante und des scheinbaren Dämpfungsmaßes von dem Fahrzeugtyp, der Fahrzeug-Spezifikation und der Verschiebung des Schwerpunkts beeinflußt. Eine Proportionalitätskonstante, welche die scheinbare Federkonstante festlegt, fällt vorzugsweise in folgende Bereiche (wobei die Einheit N·S²/m³ ist): wenn das Fahrzeug ein Personenwagen mit einer Höhe von weniger als 1,7 m ist, 0,5 bis 1,4 für die Vorderräder und 0,2 bis 0,5 für die Hinterräder; handelt es sich um ein Personenfahrzeug mit einer Höhe von mehr als 1,7 m, 0,2 bis 1,7 für die Vorderräder und –2,7 bis –1,2 für die Hinterräder. Die Proportionalitätskonstante, welche das scheinbare Dämpfungsmaß bestimmt, fällt vorzugsweise in folgende Bereiche (wobei die Einheit N·S²/m² ist): handelt es sich um ein Personenfahrzeug mit einer Höhe von weniger als 1,7 m, –2,5 bis –1,8 für die Vorderräder und –0,5 bis –0,1 für die Hinterräder; bei einem Personenfahrzeug mit einer Höhe von mehr als 1,7 m, –1,9 bis –0,5 für die Vorderräder und 1,0 bis 3,0 für die Hinterräder.

Claims

Steuerungseinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit – einer Einrichtung (11) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; – einer Einrichtung (21) zum Berechnen der Änderung einer scheinbaren Federkonstanten und/oder der Änderung eines scheinbaren Dämpfungsmaßes jeweils aufgrund einer Zunahme oder einer Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit; und – einer Einrichtung (41) zum Regeln der Federkonstanten in Abhängigkeit von der Änderung der scheinbaren Federkonstanten und/oder zum Regeln des Dämpfungsmaßes in Abhängigkeit von der Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes, – wobei die Änderung der scheinbaren Federkonstanten und/oder die Änderung des scheinbaren Dämpfungsmaßes proportional zur Änderung der aerodynamischen Kraft ist/sind, die auf die Lageänderung des Fahrzeugs zurückzuführen ist, und die von der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Aerodynamik-Kennlinie abhängt, die auf der Grundlage der Form des Fahrzeugs bestimmt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Aerodynamik-Kennlinie durch eine aerodynamische Ableitung (Differentialquotient) dargestellt wird, welche der Änderungsgeschwindigkeit des Höhenversatzes und/oder der Nickwinkeländerung für einen Auftriebsbeiwert und einen Kippmomentkoeffizienten entspricht.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die scheinbare Federkonstanten-Änderung auf der Grundlage des Quadrats der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Proportionalitätskonstanten berechnet wird, und die zeitliche Änderung der Lage des Fahrzeugs ungeachtet der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen invariabel ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Proportionalitätskonstante (α) auf einen Wert in den folgenden Bereichen eingestellt wird, wenn es sich bei dem Fahrzeug um ein Personenauto mit einer Höhe von weniger als 1,7 m handelt, wobei f und r die Vorderrad- bzw. die Hinterradaufhängung bedeuten und die Einheit N·S²/m³ ist: α_f= 0,5 bis 1,4, und α_r = 0,2 bis 0,5
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Proportionalitätskonstante (β) auf einen Wert in den folgenden Bereichen eingestellt wird, wenn das Fahrzeug ein Personenwagen mit einer Höhe von mehr als 1,7 m ist, wobei f und r die Vorderrad- bzw. die Hinterradaufhängung bedeuten und die Einheit N·S²/m³ ist: β_f = 0,2 bis 1,7, und β_r = –2,7 bis 1,2
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die scheinbare Federkonstanten-Änderung seriell als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die scheinbare Federkonstanten-Änderung vorab in einer Tabelle als Korrekturbetrag für jeweils eine repräsentative Fahrzeuggeschwindigkeit gespeichert wird.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Federkonstanten-Korrektureinrichtung aufweist: eine Kolbenstange (113), die mit einem Ende an einem Aufhängungsarm und mit dem anderen Ende am Fahrzeugkörper befestigt ist, eine Luftkammer (114), deren Volumen nach Maßgabe einer Streck- und Kontraktionsbewegung der Kolbenstange veränderlich ist, eine Luftquelle für die Zufuhr von Luft zu der Luftkammer, eine Ventilanordnung (111, 121) zum Ändern der Federkonstanten dadurch, daß in die Luftkammer Luft eingeführt bzw. aus der Luftkammer Luft abgelassen wird, und eine Steuereinrichtung (51) zum Steuern des Öffnens und des Schließens der Ventilanordnung.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung proportional zu der Änderung der aerodynamischen Kraft ist, die durch die Änderungsgeschwindigkeit der Fahrzeugstellung hervorgerufen wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Aerodynamik-Kennlinie dargestellt wird durch eine aerodynamische Ableitung entsprechend einer Proportionalitätskonstanten für einen Hebeversatz und/oder eine Nickwinkeländerung für einen Auftriebsbeiwert und einen Kippmomentkoeffizienten.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Proportionalitätskonstanten bestimmt wird, und die zeitliche Änderung der Fahrzeugstellung im wesentlichen invariabel ist, unbeachtet einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Einrichtung nach Anspruch 11, bei der die Proportionalitätskonstante (γ) auf einen Wert in den nachstehenden Bereichen eingestellt wird, wenn das Fahrzeug ein Personenwagen von weniger als 1,7 m Höhe ist, wobei f und r die Vorderrad- bzw. Hinterradaufhängung bedeuten und die Einheit N·S²/m² ist: γ_f = –2,5 bis –1,8, und γ_r = –0,5 bis –0,1
Einrichtung nach Anspruch 12, bei der die Proportionalitätskonstante (γ) auf einen Wert in den folgenden Bereichen eingestellt wird, wenn das Fahrzeug ein Personenwagen mit einer Höhe von mehr als 1,7 m ist, wobei f und r die Vorderrad- bzw. Hinterradaufhängung bedeuten und die Einheit N·S²/m² ist: γ_f= –1,9 bis –0,5, und γ_r = 1,0 bis 3,0
Einrichtung nach Anspruch 11, bei der die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung seriell als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
Einrichtung nach Anspruch 11, bei der die scheinbare Dämpfungsmaß-Änderung vorab in einer Tabelle als Korrekturwert für eine repräsentative Fahreuggeschwindigkeit gespeichert wird.
Einrichtung nach Anspruch 13, bei der die Dämpfungsmaß-Korrektureinrichtung aufweist: eine Kolbenstange, die mit einem Ende an einem Aufhängungsarm (115) und mit dem anderen Ende am Fahrzeugkörper (116) befestigt ist, eine Dämpfungseinrichtung (301) zum Erzeugen einer Dämpfungskraft nach Maßgabe der Streck- und Kontraktionsgeschwindigkeit der Kolbenstange, eine veränderliche Membraneinrichtung (302) zum Variieren des Durchmessers einer Membranöffnung, die in die Dämpfungseinrichtung eingebaut ist, um den Strömungswiderstand für das die Öffnung durchströmende Dämpfungsöl einzustellen und dadurch das Dämpfungsmaß zu variieren, und eine Steuereinrichtung (51) zum Steuern der veränderlichen Membraneinrichtung, um den Durchmesser der Öffnung zu variieren.
Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen externen Störungssensor zum Messen einer externen Störung auf der Grundlage von zumindest einer der folgenden Größen: Versatz, Geschwindigkeit oder Beschleunigung einer Hubbewegung des Fahrzeugs, Winkeländerung, Winkelgeschwindigkeit oder Winkelbeschleunigung einer Nickbewegung des Fahrzeugs, Versetzung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines nicht-gefederten Elements, auf einen Federmechanismus aufgebrachte Kraft und auf einen Dämpfungsmechanismus aufgebrachte Kraft, wobei die Federkonstanten-Korrektureinrichtung und die Dämpfungsmaß-Korrektureinrichtung die scheinbare Federkonstante oder das scheinbare Dämpfungsmaß auf einen vorbestimmten Wert korrigiert, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem die externe Störung einen vorbestimmten Wert überschritten hat.
Einrichtung nach Anspruch 17, bei der die vorbestimmte Zeit auf 0,2 bis 0,3 Sekunden eingestellt wird.
Verfahren zur Einstellung der Federkonstanten für eine Radaufhängung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Messen der Hubbewegung und/oder Nickbewegung des Fahrzeugs – Berechnen der Änderung der aerodynamischen Kraft, welche durch die Hubbewegung und/oder Nickbewegung des Fahrzeugs verursacht wird, in einer Bewegungsgleichung, in welcher die Änderung der aerodynamischen Kraft als eine scheinbare Änderung der Federkonstanten für die Radaufhängung berücksichtigt ist. – Einstellen einer Federkonstanten auf der Grundlage der scheinbaren Änderung der Federkonstanten.
Verfahren zur Einstellung des Dämpfungsmaßes für eine Radaufhängung, gekennzeichnet durch die Schritte: – Messen der Hubbewegung und/oder Nickbewegung des Fahrzeugs – Berechnen der Änderung der aerodynamischen Kraft, welche durch die Hubbewegung und/oder Nickbewegung des Fahrzeugs verursacht wird, in einer Bewegungsgleichung, in welcher die Änderung der aerodynamischen Kraft als eine scheinbare Änderung des Dämpfungsmaßes für die Radaufhängung berücksichtigt ist – Einstellen eines Dämpfungsmaßes auf der Grundlage der scheinbaren Änderung des Dämpfungsmaßes
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Berechnung unter der Annahme erfolgt, dass die eine Änderung der aerodynamischen Kraft berücksichtigende Bewegungsgleichung äquivalent zu der eine Änderung der aerodynamischen Kraft nicht berücksichtigenden Bewegungsgleichung ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Äquivalenz zwischen den Bewegungsgleichungen der Identität in der Einschwingkurve der Fahrzeuglagenverschiebung entspricht, die durch die Bewegungsgleichung dargestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Identität in der Einschwingkurve der Fahrzeuglagenverschiebung im wesentlichen identisch mit der zeitlichen Änderung der Fahrzeuglage ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem das Fahrzeug ein Gebrauchsfahrzeug ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem das Fahrzeug ein Modell ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die aerodynamische Kraft von einer Aerodynamik-Kennlinie abhängt, die sich nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Form des Fahrzeugs bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Aerodynamik-Kennlinie dargestellt wird durch eine aerodynamische Ableitung entsprechend einer Änderungsgeschwindigkeit für eine Hubbewegung und/oder eine Nickbewegung für einen Auftriebsbeiwert und einen Kippmomentkoeffizienten.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Änderungsgeschwindigkeit ein Festwert ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Änderung der Fahrzeugstellung der Änderung der Hubbewegung und/oder der Winkeländerung der Nickbewegung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Lösung unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate für die aerodynamischen Kraftänderungen aufgrund der Hebe- und Nickbewegungen erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die Winkeländerung der Nickbewegung im Hinblick auf die Richtungsverschiebung eines aus Fahrzeuggeschwindigkeit, Hubgeschwindigkeit und Nickgeschwindigkeit zusammengesetzen Vektors korrigiert wird.