DE69013172T2 - Aufhängungsregelungssystem für Kraftfahrzeuge mit gleitungsabhängiger Einstellung der Radlastverteilung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufhängungssteuersystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Ein Aufhängungssteuersystem der hier behandelten Art ist offenbart in der Europäischen Patentanmeldung EP-A 0 231 025.
• Die (ungeprüfte) Japanische Offenlegungsschrift (Tokkai) Showa 62-275814 offenbart eine Art aktives Aufhängungssystem, das in aktiver Weise Stellungsänderungen des Fahrzeugaufbaus je nach Fahrtzustand des Fahrzeugs unterdrückt und damit Fahrkomfort und Fahrstabilität sicherstellt. Dieses nach dem Stand der Technik vorgeschlagene Aufhängungssteuersystem wirkt dahingehend, dass es die Lastverteilung der Strassenräder steuert und so Stellungsänderungerungen des Fahrzeugaufbaus wie beispielsweise Wanken und Nicken ausschaltet. Insbesonders betrifft die in dieser Vorveröffentlichung offenbarte Erfindung die Aufhängungssteuerung gegen Wankbewegungen unter Einstellen der Radlastverteilung der rechts- bzw. linksseitigen Strassenräder und damit eine entsprechende Einstellung der Kurvenkräfte. Der Vorschlag gemäss dieser Vorveröffentlichung sieht nämlich vor, die Radlastverteilung so vorzunehmen, dass dem durch Querbeschleunigung infolge von Antriebs- und Bremskräften dem Fahrzeug beaufschlagten Giermoment entgegengewirkt wird. Dieses bereits früher vorgeschlagene System ist erfolgreich einsetzbar zur Minimierung von Kurvenkraftänderungen und gewährleistet so ein besseres Kurvenfahrverhalten des Fahrzeugs.
• Andererseits ist dieses bereits früher vorgeschlagene System noch mit dem Nachteil behaftet, dass Fahrzeuggleichgewicht und Fahrzeugstabilität noch der Verbesserung bedürfen, da hier die Reibung der Fahrbahnoberfläche bzw. die Strassen-/Reifenhaftung mit dem entsprechenden Radschlupf eines jeden einzelnen Strassenrads bei der Steuerung der Radlastverteilung nicht berücksichtigt sind. Der Faktor Strassen-/Reifenhaftung ist besonders wichtig im Sinne der Sicherstellung einer ausreichend grossen Fahrstabilität des Fahrzeugs bei Kurvenfahrten bzw. beim Bremsen unter in der Nähe des kritischen Punkts liegenden Bedingungen. Ist nämlich die Haftung relativ gering, besteht die Möglichkeit eines Haftungsabrisses mit dem Ergebnis, dass die Fahrzeugstellung eine abrupte Anderung erfährt und das Fahrzeug instabil wird.
• Die vorerwähnte EP-A 0 231 025 beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung der Fahrzeugstellung, die eine Antirutschsteuerung beim Abbremsen und eine Antischlupfsteuerung beim Beschleunigen des Fahrzeugs ausführt. Die Antirutschsteuerung erfolgt durch entsprechende Einstellung des Radzylinderdrucks und damit durch Regulieren der Bremskraft eines jeden der Strassenräder. Zur Durchführung der Antischlupfsteuerung wird die Antriebskraft eines angetriebenen Rads gesteuert, indem bei Auftreten von Schlupf die Bremskraft an dem betreffenden Rad reguliert wird. Da bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb der hintere Teil der Fahrzeugkarosserie plötzlich wegknickt, wenn die Bremskraft zur Verringerung des Schlupfs derselben auf die angetriebenen Hinterräder wirkt, wird durch eine Steuereinrichtung die Aufhängungscharakteristik dieser Hinterräder in Richtung auf ein härteres Reaktionsverhalten verändert. Diese Anderung der Aufhängungscharakteristik lässt sich erreichen, indem die Federkonstante einer Aufhängung, die Dämpfungskraft eines Stossdämpfers oder die Steifigkeit einer Aufhängungsbuchse bzw. eines Stabilisators vergrössert wird.
• Dieses vorbekannte Aufhängungssteuersystem ist von komplexer Konstruktion, weil der Radschlupf sowohl beim Abbremsen als auch beim Beschleunigen über die den entsprechenden Strassenrädern beaufschlagte Bremskraft gesteuert und zusätzlich die Aufhängungscharakteristik dieser gebremsten Strassenräder in Richtung auf ein härteres Verhalten verändert wird, um die Auswirkung dieser Art von Schlupfregelung in Grenzen zu halten.
• Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Aufhängungssteuersystems der hier behandelten Art, das durch Ausschaltung der vorbeschriebenen Nachteile des herkömmlichen Systems eine höhere Fahrzeugstabilität gewährleistet.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
• Zweckmässige Ausführungsformen sind in den Unteranprüchen beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die vorliegende Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Einzelbeschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen ihrer bevorzugten Ausführungsform, wobei jedoch als vorausgesetzt gilt, dass diese die Erfindung nicht auf diese spezifische Ausführungsform beschränken, sondern lediglich dem besseren Verständnis dienen.
• Es bedeutet:
• Figur 1 ein Schaltbild eines hydraulisch aktiven Aufhängungssystems, auf welches die bevorzugte Ausführungsform eines Aufhängungssteuersystems anwendbar ist;
• Figur 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines in dem hydraulisch aktiven Aufhängungssystem gemäss Figur 1 einzusetzenden Drucksteuerventils;
• Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Aufhängungssteuersystems;
• Figur 4 ein Flussdiagramm einer von der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Aufhängungssteuersystems auszuführenden Ablauffolge zur Steuerung der Radlastverteilung;
• Figur 5 ein Diagramm, aus dem das Verhältnis zwischen Radschlupf und Antriebs-/Bremskraft hervorgeht;
• Figur 6 ein Schaltbild eines pneumatischen Aufhängungssystems, auf welches die bevorzugte Ausführungsform eines Aufhängungssteuersystems ebenfalls anwendbar ist; und
• Figur 7 eine schematische Darstellung eines variablen Stabilisators, welcher in der bevorzugten Ausführungsform eines Aufhängungssteuersystems ebenfalls angewandt werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
• Mit Bezug auf die Zeichnungen ist zunächst festzustellen, dass die bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufhängungssteuersystems auf die verschiedensten Ausführungen von Fahrzeug-Aufhängungssystemen anwendbar ist, welche zur Einstellung der Aufhängungscharakteristika und entsprechend zur Einstellung der Radlastverteilung konzipiert und geeignet sind. Aus diesem Grunde sei klar darauf hingewiesen, dass die nachstehend erläuterten Aufhängungssysteme lediglich Beispiele für die Anwendung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Aufhängungssteuersystems darstellen.
• Wie nunmehr aus Figur 1 ersichtlich, umfasst ein hydraulisch aktives Aufhängungssystem Hydraulikzylinder 10FL, 10FR, 10RL und 10RR für die vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Räder. Die Zeichnung weist aus, dass jeder Hydraulikzylinder 10FL, 10FR, 10RL und 10RR über das obere Ende einer mit einem Kolben 10h fest verbundenen Kolbenstange 10c mit einem Fahrzeugaufbau (nicht dargestellt) sowie mit einem Aufhängungsglied (nicht dargestellt) verbunden ist, das der drehbaren Lagerung der entsprechenden vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken bzw. hinteren rechten Räder dient und am Fahrzeugaufbau angelenkt ist. Wie ersichtlich, unterteilt der Kolben den Innenraum eines jeden der Hydraulikzylinder in obere und untere Fluidkammern 10g und 10e. Jeder Hydraulikzylinder 10FL, 10FR, 10RL und 10RR weist einen Verbindungskanal 10a auf, der die Fluidverbindung zwischen der unteren Fluidkammer und einem Druckspeicher 11 über eine durchflussbegrenzende Blende 12 herstellt. Entsprechend sind die oberen und unteren Fluidkammern 10g und 10e über eine längsgerichtete durchflussbegrenzende Blende 10f miteinander verbunden. Die Blenden 12 und 10f begrenzen den Durchfluss zwecks Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den oberen und unteren Fluidkammern 10g, 10e und damit einer Dämpfungskraft.
• Für die jeweiligen oberen Kammern 10g der Hydraulikzylinder 10FL, 10FR, 10RL bzw. 10RR werden Steuerdrücke Pc&sub1;, Pc&sub2;, Pc&sub3; und Pc&sub4; aus einem an anderer Stelle zu erläuternden hydraulischen Drucksteuerkreis aus eingebracht. Dieser Steuerdruck Pc&sub1;, Pc&sub2;, Pc&sub3; und Pc&sub4; dient zur Einstellung des Fluiddrucks in der oberen Fluidkammer 10g. Der sich einstellende Fluiddruck in der oberen Fluidkammer 10g wird über die durchflussbegrenzende Blende 10f allmählich in die untere Fluidkammer 10e übertragen. Je nach Änderung des Fluiddrucks in der oberen Fluidkammer 10g fährt der Kolben 10h entsprechend der Druckdifferenz zwischen den oberen und unteren Fluidkammern 10g und 10e nach oben und unten, um den hydraulischen Kraftausgleich zwischen den auf die Ober- und Unterseiten des Kolbens wirkenden Kräften herzustellen. Da der Kolben die Kolbenstange 10c trägt, wird der relative Abstand zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Aufhängungsglied je nach Grösse des Kolbenhubs eingestellt. Damit lässt sich durch Einstellen der in die obere Fluidkammer 10g einzubringenden Steuerdrücke Pc&sub1;, Pc&sub2;, Pc&sub3; und Pc&sub4; der relative Abstand zwischen Fahrzeugaufbau und Aufhängungsglied entsprechend einstellen. Andererseits dienen der Druckspeicher 11 sowie die Blenden 12 und 10f zur Absorbierung von Druckschwankungen und Dämpfungsbewegungen des Kolbens und wirken somit dahingehend, dass Schwingungsenergie von hoher Frequenz und geringer Schwingungsbreite wie beispielsweise durch Strassenstösse bedingte Schwingungsenergie absorbiert wird.
• Wie aus Figur 1 ersichtlich, umfasst der hydraulische Steuerkreis eine Fluidpumpe 13, Einweg-Rückschlagventile 14, 15 und 16, einen Druckspeicher 17, ein Druckentlastungsventil 18, einen Ölkühler 19, einen Fluidsammelbehälter 20 und ein Absperrventil 21. Diese Bauelemente bilden einen Druckquellenkreis im hydraulischen Steuerkreis zur Erzeugung von Hydraulikdruck und zur Verteilung des so erzeugten Hydraulikdrucks zu den jeweiligen Hydraulikzylindern 10FL, 10FR, 10RL bzw. 10RR. Während des Betriebs der Fluidpumpe 13 wird nämlich der Hydraulikdruck durch einen Hydraulikkreis zirkuliert. Der maximale Leitungsdruck einer Versorgungsleitung wird bestimmt durch einen festgesetzten Druck im Druckentlastungsventil 18, indem überschüssiger Druck über eine Rücklaufleitung in den Fluidsammelbehälter 20 abgeleitet wird. Andererseits ist das Absperrventil 21 einem Hauptschalter wie beispielsweise einem Zündschalter so zugeordnet, dass das Ventil offen gehalten wird, solange der Hauptschalter sich in EIN-Schaltstellung befindet, und dass beim Schalten in die AUS-Stellung das Ventil geschlossen wird, um die Fluidverbindung zwischen dem Druckquellenkreis und den Hydraulikzylindern 10FL, 10FR, 10RL und 10RR zu unterbrechen und damit den Fluiddruck in diesen aufrecht zu erhalten. Proportionalmagnetventile 23FL, 23FR, 23RL und 23RR sind zur Erzeugung der den Hydraulikzylindern zuzuführenden Steuerdrücke Pc&sub1;, Pc&sub2;, Pc&sub3; und Pc&sub4; zwischen dem Druckquellenkreis und den Hydraulikzylindern 10FL, 10FR, 10RL und 10RR angeordnet und dienen somit als Drucksteuerventile. Jedes dieser Proportionalmagnetventile 23FL, 23FR, 23RL und 23RR weist einen Proportionalmagneten 23a zur Einstellung eines Vorsteuerdrucks in den Drucksteuerventilen 23FL, 23FR, 23RL und 23RR auf.
• Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Drucksteuerventils, wie es für ein aktives Aufhängungssystem in der dargestellten Ausführungsform einzusetzen ist.
• Gemäss seinem in Figur 2 dargestellten Aufbau umfasst das Drucksteuerventil 23 ein Ventilgehäuse 142 mit einer Ventilbohrung 144, die durch eine Trennwand 146 in eine Ventilkammer 142L und eine Steuerkammer 142U unterteilt ist. Die Trennwand 146 ist mit einer Verbindungsbahnöffnung 146A als Verbindung zwischen der Steuerkammer 142U und der Ventilkammer 142L versehen. Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die Steuerkammer 142U und die Ventilkammer 142L über die Verbindungsbahnöffnung 146A in der Flucht zueinander angeordnet. Parallel mit einem senkrecht zur Achse der Ventilkammer 142L und der Steuerkammer 142U verlaufenden Abschnitt der Trennwand 146 ist ein eine feststehende Blende bildendes Trennelement 150 vorgesehen. Dieses Trennelement 150 bildet eine im wesentlichen mit der Verbindungsbahnöffnung 146A fluchtende Drosselblende. Trennwand 146 und Trennelement 150 bilden zwischen sich eine Vorsteuerkammer PR.
• In der Ventilkammer 142L ist eine unter Druckbeanspruchung verschiebbare Magnetspule 152 angeordnet, die zwischen ihrem oberen Ende und dem Trennelement 150 eine untere Rückführkammer FU bildet. Weiter bildet die Ventilspule 152 zwischen ihrem anderen Ende und dem Boden der Ventilkammer 142L eine untere Rückführkammer FL. Zwischen den oberen und unteren Rückführkarnern FU und FL befindliche voneinander abgesetzte Federn 160U und 160L beaufschlagen der Ventilspule 152 eine Federkraft, um deren Bewegung elastisch zu begrenzen. Die Kraft dieser Federn 160U und 160L wird jeweils so eingestellt, dass die Ventilspule 152 in ihrer neutralen Stellung gehalten wird, wenn sich die Eluiddrücke in den oberen und unteren Rückführkammern FU und FL im Gleichgewicht befinden. Die Ventilkammer 142L ist über einen Einlass 154s mit einer Versorgungsleitung 35, über einen Auslass 154r mit einer Rücklaufleitung und über einen Steuerkanal 154e mit einer Drucksteuerleitung verbunden, wobei Einlass, Auslass und Steuerkanal im Ventilgehääuse 142 ausgebildet sind. In ihrer vorerwähnten neutralen Stellung unterbricht die Ventilspule 152 die Verbindung der Drucksteuerkammer PC mit jedem der Einlässe 154s und jedem der Auslässe 154r. Solange sich also die Ventilspule 152 in ihrer neutralen Position befindet, wird die gesamte Fluidkraft in dem die obere Fluidkammer 10g des Hydraulikzylinders 10 umfassenden Hydraulikkreis in Strömungsrichtung hinter dem Drucksteuerventil konstant gehalten.
• Die Ventilspule 152 weist Anlageflächen 152a und 152b auf, die über einen stabförmigne Abschnitt 152e kleineren Durchmessers miteinander verbunden sind, wobei die Anlagefläche 152a neben der unteren Rückführkammer FL liegt, so dass ihr oberes Ende dem Fluiddruck in der unteren Rückführkammer ausgesetzt ist. Entsprechend befindet sich die Anlagefläche 152b neben der oberen Rückführkammer FU, wodurch ihr oberes Ende dem Fluiddruck in der oberen Rückführkammer zugewandt ist. Der stabförmige Abschnitt 152e zwischen den Anlageflächen 152a und 152b bilden mit der Umfangswand der Ventilkammer 142L zusammenwirkend zwischen sich eine Drucksteuerkammer PC. Eine Fluidströmungsbahn 152d steht über eines ihrer Enden mit der Drucksteuerkammer PC und über ihr anderes Ende mit der unteren Rückführkammer FL in Verbindung. In der Fluidströmungsbahn 152d ist eine feststehende durchflussbegrenzende Blende 152f zur Durchflussbegrenzung angeordnet.
• Ein Tellerventil 148 ist unter Druckeinwirkung beweglich im Innern der Steuerkammer 142U vorgesehen und weist einen Ventilkopf 148a von im wesentlichen konischer Form auf, welcher der Verbindungsbahnöffnung 146A der Trennwand 146 gegenüber angeordnet ist. Das Tellerventil 148 ist betrieblich einem Proportionalmagnetventil 29 als Betätigungselement zugeordnet, das ein fest auf dem Ventilgehäuse 142 montiertes und einen Innenraum zur Aufnahme eines Plungers 142 bildendes Gehäuse 162 aufweist. Der Plunger 166 ist mit einer Kolbenstange 166A versehen, deren Spitze in Kontakt mit dem oberen Ende des Tellerventils 148 an dem vom Ventilkopf 148a abgewandten Ende gehalten wird. Damit wird das Tellerventil 148 zur Steuerung des Querschnitts der Verbindungsbahnöffnung 146A je nach Stellung des oberen Endes der Kolbenstange 146A über den Plunger 166 axial bewegt. Die Verstellung des Bahnguerschnitts im Bereich der Verbindungsbahnöffnung 146A resultiert in einer Anderung des in die Vorsteuerkammer PR einzuleitenden Fluiddrucks.
• Zur Steuerung der Stellung des Plungers 166 mit der Kolbenstange 166A ist eine Proportionalmagnetspule 168 um den Plunger 166 herum im Gehäuse 162 angeordnet. Der Innenraum des Gehäuses 162 steht mit der Steuerkammer 142U zwecks Fluidaustauschs zwischen diesen in Verbindung. Der Plunger 166 ist mit einer Fluidbahn 166B zwecks Fluidverbindung zwischen den oberen und unteren Abschnitten des Innenraums versehen. Damit wird der Fluiddruck in diesen oberen und unteren Innenraumabschnitten des Gehäuses 162 gleich dem Druck in der Steuerkammer 142U gehalten. Dies verhindert die Einwirkung von Fluiddruck auf das Tellerventil und den Plunger, so dass die Stellung des oberen Endes der Kolbenstange 166A ausschliesslich in Abhängigkeit von der Stärke der Erregung der Proportionalmagnetspule 168 bestimmt wird.
• Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist das Tellerventil 148 einen zylindrischen Abschnitt 148b grösseren Durchmessers auf, der die Steuerkammer 142U in einen oberen und einen unteren Bereich 142Uu und 142Ul unterteilt. Diese oberen und unteren Bereiche 142Uu und 142Ul stehen mit dem Auslass 154r über eine Vorsteuerdruck-Rücklaufbahn PT in Verbindung. In dieser Rücklaufbahn PT ist eine mehrstufige Blende Pr zur Begrenzung des Fluidflusses durch diese hindurch vorgesehen, die eine Anzahl von Lamellen mit Durchgangslöchern aufweist und so konstruiert ist, dass das in Strömungsrichtung gesehen ganz vorne angeordnete Blendenelement hauptsächlich den Fluiddurchsatz bei ruhigem Durchfluss und alle Blendenelemente wirkungsgleich den Fluiddurchsatz bei unregelmässigem und gestörtem Durchfluss beschränken. Es erhellt sich also, dass die in der dargestellten Ausführungsform eingesetzte mehrstufige Blende Pr bei unregelmässigem bzw. gestörtem Fluidfluss eine stärkere Beschränkung bewirkt als bei ruhigem Durchfluss. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die mehrstufige Blende Pr in Strömungsrichtung gesehen vor den oberen und unteren Bereichen 142Uu und 142Ul angeordnet. Andererseits befindet sich eine feste Drosselblende Pd hinter dem unteren Bereich 142Ul und vor dem oberen Bereich 142Uu. Entsprechend steht die Vorsteuerdruckkammer PR über eine Vorsteuerdruckbahn PP mit dem Einlass 154s in Verbindung. Eine mehrstufige Blende Qp in ähnlicher Ausführung und Durchflussbegrenzungsfunktion wie die mehrstufige Blende Pr ist in der Vorsteuerdruckbahn angeordnet.
• Eine feste Drosselblende Pro befindet sich auch im Auslass 154r, um den Fluidfluss durch diesen hindurch zu begrenzen. Der Durchmesser der Fluidbahn im Bereich der Blende Pro ist so gewählt, dass eine grosse Durchflussbeschränkung bei den Fluiddruck mit einer Frequenz von ca. 1 Hz zyklisch veränderndem pulsierenden Fluidstrom erfolgt.
• Gemäss Figur 2 ist das Drucksteuerventil 23 so angeordnet, dass die Achse der Ventilbohrung 144 parallel zur Längsachse des Fahrzeugaufbaus liegt. Die auf den Fahrzeugaufbau wirkende Längsbeschleunigung ist viel kleiner als die auf diesen aufgebrachte Quer- und Vertikalbeschleunigung. Durch Anordnung des Drucksteuerventils 23 in der Weise, dass sich das Tellerventil 148 und die Ventilspule 152 unter Druckeinwirkung in Längsrichtung bewegen, kann also der Einfluss der von aussen aufgebrachten Beschleunigung minimiert werden.
• Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, ist für die Drucksteuerventile 23FL, 23FR, 23RL und 23RR eine Steuereinrichtung 26 vorgesehen, welche die Steuersignale I&sub1;, I&sub2;, I&sub3; und I&sub4; für die Betätigungselemente der jeweiligen Drucksteuerventile nach vorgegebenen Aufhängungssteuerparametern bestimmen. In der dargestellten Ausführungsform sind als Aufhängungssteuerparameter eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und eine Lenkwinkelverschiebung θ gewählt. Zur Beistellung dieser Fahrzeuggeschwindigkeit V und Lenkwinkelverschiebung θ sind ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 und ein Lenkwinkelsensor 28 mit der Steuereinrichtung 26 verbunden. Es versteht sich, dass auf der Grundlage des Lenkwinkels θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein für die Fahrzeugstellungsänderung repräsentatives Datum abgeleitet werden kann.
• Die Steuereinrichtung 26 umfasst eine Eingangsschnittstelle 33, eine Zentraleinheit (CPU) 34, einen Festspeicher (ROM) 35, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 38 und eine Ausgangsschnittstelle 37. Für die Eingangsschnittstelle sind Radgeschwindigkeitssensoren 29, 30, 31 bzw. 32 vorgesehen, die zur Überwachung der Drehgeschwindigkeit der entsprechenden vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken bzw. hinteren rechten Räder konzipiert sind und für die Geschwindigkeit dieser vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken bzw. hinteren rechten Räder repräsentative Signale Vw&sub1;, Vw&sub2;, Vw&sub3; und Vw&sub4; erzeugen. Die Steuereinrichtung 26 leitet für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentative Werte V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkwinkels θ ab. Auf der Grundlage der für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Werte V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; sowie der für die Rädergeschwindigkeit repräsentativen Signale Vw&sub1;, Vw&sub2;, Vw&sub3; und Vw&sub4; wird von der Steuereinrichtung 26 der jeweilige Radschlupf S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; anhand der nachstehenden Gleichungen abgeleitet:
Bei Beschleunigung
• Si = 1 - Vi/(r&sub0; x Vw&sub1;) ...(1)
Beim Bremsen
• Si = 1 (r&sub0; x Vw&sub1;)/Vi ... (2)
• wobei:
• r&sub0; = der Durchmesser des belasteten Reifens
• i = 1, 2, 3 und 4
• Die Steuereinrichtung 26 führt unter Heranziehung des Radschlupfes S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; als für die Reifen-/Strassenhaftung repräsentative Daten reifen-/strassenhaftungsabhängige Steuerungen durch.
• Nachfolgend sei nunmehr das bevorzugte Verfahren einer reifen-/strassenhaftungsabhängigen Aufhängungssteuerung mit Bezug auf das Flussdiagramm gemäss Figur 4 beschrieben. Wie ersichtlich, führt die Steuereinrichtung 26 im Kraftfahrzeug eine Reihe von Steuervorgängen aus wie beispielsweise die Motor-, die Bremsen-, die Aufhängungssteuerung usw. Damit wird die dargestellte Ablauffolge in Figur 4 in jeweils vorgegebenen zeitlichen Abständen, beispielsweise alle 20 ms, ausgelöst.
• In Schritt 101 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Lenkwinkel θ ausgelesen. Auf der Basis dieser Daten V und θ und unter Berücksichtigung der Spezifikation des Fahrzeugs, für welches das Aufhängungssteuersystem eingesetzt wird, werden die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; der vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken bzw. hinteren rechten Räder als Bezugswerte zur Ableitung des Radschlupfes an den entsprechenden Rädern in Schritt 102 abgeleitet. Anschliessend werden die für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Daten V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; in Schritt 103 ausgelesen, anschliessend in Schritt 104 die für die Radgeschwindigkeit repräsentativen Daten Vw&sub1;, Vw&sub2;, Vw&sub3; und Vw&sub4;. Auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; sowie der für die Radgeschwindigkeit repräsentativen Daten Vw&sub1;, Vw&sub2;, Vw&sub3; und Vw&sub4; werden in Schritt 104 nach einer der Gleichungen (1) bzw. (2) die Radschlupfwerte S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; abgeleitet und auf der Basis der letzteren in Schritt 105 das Rad mit dem grössten Schlupf Smax ausgewählt. Sodann wird in Schritt 106 der grösste Radschlupfwert Smax mit einem vorgegebenen Radschlupf-Schwellenwert Slimit verglichen. Ist der grösste Radschlupfwert Slimit kleiner oder gleich dem Radschlupf-Schwellenwert Slimit, so wird geprüft, ob der Radschlupf nicht zu gross ist und innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Ist dies der Fall, so wird das Verfahren direkt BEENDET. Der Ablauf der Aufhängungssteuerung ist aus verschiedenen Druckschriften bekannt.
• Ist andererseits der in Schritt 106 verglichene grösste Radschlupfwert Smax grösser als der Radschlupf-Schwellenwert Slimit, so geht der Ablauf zwecks Durchführung einer radschlupfabhängigen Steuerung über zu Schritt 107, in deren Rahmen die Radlastverteilung im Hinblick auf eine Reduzierung des Radschlupfes eingestellt wird, um den grössten Radschlupf unter dem Radschlupf-Schwellenwert zu halten. Zu diesem Zweck wird bei der radgeschwindigkeitsabhängigen Aufhängungssteuerung die Radlast das Rads mit dem grössten Schlupf um eine Grösse erhöht, die im Sinne einer Reduzierung des grössten Schlupfes auf den Radschlupf-Schwellenwert abgeleitet wurde.
• Generell besteht der Steuerungsablauf in dem aktiven Aufhängungssystem darin, die Radlast des betreffenden einzelnen Rads zu steuern und die Radlastdifferenz in Längs- und Querrichtung gleich zu halten, um das Giermoment unverändert zu lassen. Andererseits ist das Verhältnis zwischen dem Radschlupf Si und den Antriebs- bzw. Bremskräften in Fifur 5 aufgezeigt, in welcher die Kurve A die Anderung des Radschlupfes Si gegenüber der Antriebs- und Bremskraft Qi darstellt, wenn die Radlastverteilung zur Aufbringung der Radlast W eingestellt wird. Demgegenüber zeigt die Kurve B die Anderung des Radschlupfes Si gegenüber der Antriebs- und Bremskraft Qi in den Fällen, da die Radlastverteilung so eingestellt wird, dass im Rahmen des bevorzgten Verfahrens die auf das Rad mit dem grössten Schlupf wirkende Last um die aufgebrachte Radlast W' (W - ΔW) erhöht wird.
• In der Annahme einer Radlast W sowie einer Antriebs- und Bremskraft Qi&sub1; wird wie aus Figur 5 ersichtlich der Radschlupf im Punkt X zu Si&sub1;. Ist dieser Radschlupf Si&sub1; grösser als der Radschlupf-Schwellenwert Slimit, erfolgt eine rapide Senkung der Kurvenkraft CF mit daraus resultierendem Abriss der Reifen-/Strassenhaftung, die zuerst an dem Rad mit dem grössten Schlupf auftritt. Dies hebt das Gleichgewicht des Fahrzeugaufbaus auf und führt zur einer Stellungsänderung des letzteren. In dieser Phase wird durch Reduzierung des Radschlupfes von Si&sub2; auf den Wert Si&sub2;, der kleiner ist oder gleich dem Radschlupf-Schwellenwert entsprechend dem Punkt Z, die Antriebs- und Bremskraft unerwünschterweise auf Qi&sub2; vermindert. Deshalb wird erfindungsgemäss durch Hinzufügen von WΔ zur normalen Radlast W der Radschlupf von Si&sub1; zu Si&sub2; reduziert, ohne dass eine Verminderung der Antriebs- und Bremskraft Qi&sub1; entsprechend dem Punkt Y verursacht wird.
• Es versteht sich, dass die Fahrzeugstabilität auf einer reibungsarmen Strasse sichergestellt werden kann, da die radschlupfabhängige Aufhängungssteuerung nicht nur dann erfolgt, wenn der Radschlupf von einer Längs- oder Querbeschleunigung verursacht wird, sondern auch, wenn der Reibungskoeffizient u an der Strassenoberfläche bei jedem einzelnen Rad unterschiedlich ist.
• Eigur 6 zeigt ein Schaltbild einer pneumatischen Aufhängung, auf welche die bevorzugte Ausführungsform des Aufhängungssteuersystems ebenfalls anwendbar ist. In dieser Ausführungsform weisen die vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Aufhängungssysteme 58FL, 58FR, 58RL und 58RR eine Pneumatikkammer 58a mit variablem Volumen auf. Jede der Pneumatikkammern 58a ist mit einer Druckluftquelle mit einem Elektromotor 50 und einem motorgetriebenen Kompressor 51 mit einem Lufteinlass, einem Luftfilter 52 und einem Lufttrockner 53 versehen. Für die mit dem Auslass des Kompressors über den Lufttrockner 53 verbundene Druckversorgungsleitung ist ein Drucksammelbehälter 55 über ein Einwege-Rückschlagventil 54 angeschlossen. Weiter ist zwischen die Druckversorgungsleitung und den Drucksammelbehälter 55 ein Hauptventil 57 eingeschaltet. Drucksteuerventile 56FL, 56FR, 56RL bzw. 56RR sind in der betreffenden Stichleitung zur Verbindung der Druckversorgungsleitung mit den Pneumatikkammern 58a des jeweiligen Aufhängungssystems 58FL, 58FR, 58RL und 58RR angeordnet. Für die jeweiligen Pneumatikkammern 58a sind Nebenbehälter 61 über Absperrventile 60 angeschlossen.
• Jedes der Drucksteuerventile 56FL, 56FR, 56RL und 56RR ist mit einem Dreiwegeventil ausgestattet, das hinsichtlich seiner Position zwischen einer Versorgungsstellung für die Zufuhr von Luftdruck Pc&sub1;, Pc&sub2;, Pc&sub3; und Pc&sub4; zu der jeweiligen Stichleitung, einer Ablaßstellung zum Austragen bzw. zur Abfuhr des Luftdrucks in der Pneumatikkammer 58a sowie einer Absperrstellung zur Unterbrechung des Luftstroms durch die Stichleitung veränderbar ist. Wie aus Figur 6 ersichtlich, weist jedes der Drucksteuerventile 56FL, 56FR, 56RL und 56RR ein Paar elektromagnetisch zu betätigender Magnetspulen 56a und 56b auf.
• Zur betrieblichen Steuerung des Motors 50, des Hauptventils 57, der Drucksteuerventile 56FL, 56FR, 56RL und 56RR sowie der Absperrventile 60 ist eine Steuereinrichtung 26 auf Mikroprozessorbasis vorgesehen, welche die erfindungsgemässe bevorzugte Aufhängungssteuerung im wesentlichen in der gleichen Weise wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform durchführt. Ahnlich wie bei dieser vorbeschriebenen Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 26 mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27, dem Lenkwinkelsensor 28 und den Radgeschwindigkeitssensoren 29, 30, 31 und 32 verbunden. Weiter steht die Steuereinrichtung 26 mit Drucksensoren 59 in Verbindung, die den Luftdruck in den jeweiligen Stichleitungen erfassen. Schliesslich ist die Steuereinrichtung 26 noch mit Hubsensoren 62 verbunden, die der Erfassung des relativen Abstands zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Aufhängungsglied in den jeweiligen Aufhängungssystemen 58FL, 58FR, 58RL und 58RR dienen.
• Bei der dargestellten Ausführung wird die Radlastverteilung auf jedes der vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Räder durch Einstellen des Luftdrucks in den betreffenden Pneumatikkammern 58 gesteuert. Der Druck in der Pneumatikkammer 58a wird durch Schalten der Ventilstellungen primär über die Drucksteuerventile 56FL, 56FR, 56RL und 56RR geregelt. Der Nebenbehälter 61 und die Absperrventile 60 wirken bei der Einstellung des Luftdrucks in den Pneumatikkammern jeweils mit dem Drucksteuerventil zusammen.
• Generell steuert ein solches pneumatisches Aufhängungssystem den Druck in den Pneumatikkammern 58a, um die Höhe des Fahrzeugaufbaus auf der Basis der von den Hubsensoren 62 gelieferten für die Fahrzeughöhe repräsentativen Daten dahingehend zu regulieren, dass diese innerhalb eines vorgegebenen Höhenbereichs bleibt. Deshalb führt die Steuereinrichtung 26 normalerweise die Höheneinstellung in Abhängigkeit von den für die Höhe des Fahrzeugsaufbaus repräsentativen Signale der Hubsensoren 62 durch. Andererseits steuert die Steuereinrichtung den Betrieb des Motors 50, des Hauptventils 57 und der Absperrventile 60 auf der Basis des von den Drucksensoren 59 kommenden Drucksignals.
• Die Steuereinrichtung 26 führt weiterhin einen ähnlichen Prozess durch wie mit Bezug auf Figur 5 erläutert. Ist nämlich der grösste Radschlupf Smax grösser als der Radschlupf-Schwellenwert Slimit, so wird eine radschlupfabhängige Aufhängungssteuerung bewirkt dergestalt, dass der Luftdruck in der Pneumatikkammer eines der Aufhängungssysteme 58FL, 58FR, 58RL und 58RR um eine zur Reduzierung des Radschlupfes auf einen Wert kleiner oder gleich dem Radschlupf-Schwellenwert ausreichende Grösse ΔW erhöht wird.
• Wenngleich vorstehend eine spezifische Ausführung einer pneumatischen Aufhängung erörtert wurde, ist die dargestellte Ausführungsform doch für pneumatische Aufhängungssysteme der verschiedensten Art einsetzbar.
• Figur 7 zeigt schematisch einen variablen Stabilisator zur Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufhängungssteuersystems. In seiner dargestellten Ausführung umfasst der variable Stabilisator ein Paar Hydraulikzylinder 70 und 71 mit genereller Anordnung in den vorderen und hinteren Aufhängungssystemen. Der Hydraulikzylinder 70 bildet eine obere Fluidkammer 70a und eine untere Fluidkammer 70b. Entsprechend bildet der Hydraulikzylinder 71 eine obere Fluidkammer 71a und eine untere Fluidkammer 71b. Die obere Fluidkammer 70a des Hydraulikzylinders 70 ist über eine Verbindungsleitung 72 mit der unteren Fluidkammer 71b des Hydraulikzylinders 71 verbunden. Ein Druckspeicher 73 ist an der Verbindungsleitung 72 angeschlossen. Andererseits steht die obere Fluidkammer 71a des Hydraulikzylinders 71 über eine Verbindungsleitung 74 mit der unteren Fluidkammer 70b des Hydraulikzylinders 70 in Verbindung. Ein Druckspeicher 75 ist an die Verbindungsleitung 74 angeschaltet. Bei der dargestellten Ausführung wird in der Annahme, dass eine nach oben gerichtete Kraft ΔFf auf das Vorderrad ausgeübt wird und ein Kolben 70c des Hydraulikzylinders 70 einen Hub in der Grösse ΔXf ausführt, einem Kolben 71c des Hydraulikzylinders 71 eine nach oben wirkende Kraft Δf (die in etwa der aufwärts gerichteten Kraft ΔFf entspricht) beaufschlagt, wenn der Hub des Kolbens 71c Null ist. Hierdurch lässt sich ein Stabilisierungseffekt erzielen.
• Liegt bei der dargestellten Ausführung der Fahrzustand des Fahrzeugs durch Bremsen oder Kurvenfahrt nahe am kritischen Punkt und ist angenommenerweise der Radschlupf durch unterschiedliche Strassenreibung oder ungleichmässige Radbelastung bedingt, so wird die den Hydraulikzylindern 70 und 71 zu beaufschlagende nach unten wirkende Kraft reduziert. In diesem Falle ist ein Stabilisierungseffekt ähnlich dem in Ansprechung an die aufwärts gerichtete Kraft ΔFt erzielten beim variablen Stabilisator erreichbar.
• Bei der beschriebenen Ausführugnsform lässt sich die radschlupfabhängige Steuerung zur Einstellung der Radlast für das Rad mit dem grössten Schlupf durchführen, indem der Einstelldruck Pf und ΔPr der Druckspeicher 73 und 75 ent-
• Damit erfüllt die Erfindung alle ihr gestellten Aufgaben und bietet alle von ihr gewünschten Vorteile.
• Wenngleich die vorliegende Erfindung des besseren Verständnisses wegen im Rahmen ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, gilt als vorausgesetzt, dass sie auch auf verschiedene sonstige Weise ausführbar ist, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Damit umfasst die Erfindung alle möglichen Ausführungsformen und Abwandlungen der beschriebenen Ausführungen, die realisierbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung wie in den bei liegenden Ansprüchen ausgewiesen zu sprengen.
• So besteht beispielsweise trotz der Tatsache, dass die beschriebenen Ausführungsformen auf die Einstellung von hydraulischem oder pneumastischem Druck von aktiv wirkenden Zylindern gerichtet sind, die Möglichkeit, auch die Dämpfungscharakteristika von Stossdämpfern entsprechend einzustellen. Aus diesem Grunde ist das erfindungsgemässe Aufhängungssteuersystem anwendbar auf Aufhängungen, die Stossdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik beinhalten.

Claims (8)

1. Aufhängungssteuersystem für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau und einer Anzahl von Straßenrädern, mit

- einem Aufhängungssystem (10; 58; 70,71), das zwischen dem Fahrzeugaufbau und jedem der Straßenräder angeordnet ist;

- einer ersten Einrichtung (23; 56; 73,75) in Verbindung mit dem Aufhängungssystem (10; 58; 70,71) zur Einstellung der Last (W), die auf jedes der Straßenräder ausgeübt wird;

- einer zweiten Einrichtung (27,28,62) zur Überwachung vorgegebener Aufhängungssteuerparameter zur Bildung eines ersten Satzes von Parameterdaten (V,θ);

- einer dritten Einrichtung (27-32) zur Überwachung des Zustands des Radschlupfes an einer Anzahl der Straßenräder zur Bildung eines zweiten Satzes von Parameterdaten (V,θ,Vwi); und

- einer vierten Einrichtung (26) zur Aufnahme des ersten und zweiten Satzes der Parameterdaten (V,θ; V,θ,Vwi) zur Steuerung des Betriebs der ersten Einrichtung (23; 56; 73,75) und zur Ableitung eines für den Radschlupf repräsentativen Wertes (Si) für jedes der Straßenräder auf der Grundlage des zweiten Satzes der Parameterdaten (V,θ,Vwi),

dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der größte für den Radschlupf repräsentative Wert (Smax) einer Anzahl von für den Radschlupf repräsentativen Werten (Si) kleiner oder gleich einem vorgegebenen Radschlupf-Schwellenwert (Slimit) ist, eine normale Auihängungssteuerung auf der Grundlage des ersten Satzes der Parameterdaten (V,θ) durch die vierte Einrichtung (26) durchgeführt wird, und wenn der maximale, für den Radschlupf repräsentative Wert (Smax) größer als der Schwellenwert (Slimit) ist, die vierte Einrichtung (26) die erste Einrichtung (23; 56; 73,75) derart steuert, daß die Radlast (W), die auf das Rad mit dem größten Radschlupf ausgeübt wird, um einen Wert (ΔW) erhöht wird, der ausreichend ist zur Reduzierung des Radschlupfes derart, daß der Radschlupf kleiner oder gleich dem Radschlupf-Schwellenwert (Slimit) ist.

2. Auffiängungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Aufhängungssystem eine variable Fluidkammer (10g,58a) zur Einstellung der Aufhängungscharakteristika umfaßt;

- ein Drucksteuerkreis mit einer Fluiddruckquelle (13,51) und die erste Einrichtung (23,56) mit der variablen Fluidkammer (10g,58a) verbunden ist; und

- die erste Einrichtung ein Drucksteuerventil (23,56) umfaßt, das die Zufuhr und das Ablassen des Fluiddrucks (Pci) in bezug auf die variable Druckkammer (10g,58a) steuert.

3. Aufhängungssteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der maximale, für den Radschlupf repräsentative Wert (Smax) kleiner oder gleich dem Schwellenwert (Slimit) ist, die vierte Einrichtung (26) ein Steuersignal (Ii) an das Drucksteuerventil (23,56) des Rades mit dem größten Radschlupf liefert und damit den Fluiddruck (Pci) in der entsprechenden variablen Fluidkammer (10g,58a) um eine zusätzliche Größe erhöht, die auf der Basis des ersten Satzes der Parameterdaten (V,θ) abgeleitet ist.

4. Aufhängungssteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung (26) die zusätzliche Größe des Druckes in Abhängigkeit von dem Niveau des Radschlupfes in bezug auf den Schwellenwert (Slimit) ermittelt.

5. Aulhängungssteucrsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängungssystem ein hydraulisch aktives Aufhängungssystem mit einem Hydraulikzylinder (10) ist, der eine variable Druckkammer (10g) als variable Fluidkammer umfaßt, daß die Fluiddruckquelle eine hydraulische Druckquelle (13) umfaßt und daß das Drucksteuerventil ein Proportionalmagnetventil (23) umfaßt.

6. Aufhängungssteuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängungssystem ein pneumatisches Aufhängungssystem (58) mit einer Pneumatikkammer (58a) mit variablem Volumen als variable Fluidquelle ist, daß die Fluiddruckquelle eine Druckluftquelle (51) umfaßt und daß das Drucksteuerventil ein Dreiwege-Dreipositions-Ventil (56) ist.

7. Aufhängungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängungssteuersystem einen variablen Stabilisator mit zwei ersten und zwei zweiten Zylindern (70,71) umfaßt welcher erste Zylinder (70) eine obere erste und eine untere zweite Kammer (70a,70b) beidseitig eines ersten Kolbens (70c) bildet, welcher zweite Zylinder (71) eine obere dritte und eine untere vierte Kammer (71a,71b) beiderseits eines zweiten Kolbens (71c) bildet, welche erste Kammer (70a) mit der vierten Kammer (71b) über eine erste Leitung (72) verbunden ist, welche zweite Kammer (70b) mit der dritten Kammer (71a) über eine zweite Leitung (74) verbunden ist und welche erste Einrichtung (73,75) in der ersten und zweiten Leitung (72,74) zur Einstellung des festgesetzten Druckes (ΔPf,ΔPr) in dieser ist.

8. Aufhängungssteuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Druckspeicher (73,75) mit variablem Einstelldruck (ΔPf,ΔPr) ist und daß der Druckspeicher (73,75) mit jeder der ersten und zweiten Leitungen (72,74) verbunden ist.