DE3519587C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugfederung
mit Höhenregelfunktion nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es sind Fahrzeugfederungen bekannt, bei denen die Bodenfreiheit
des Fahrzeuges während der Fahrt über
eine unebene Fahrbahn vergrößert wird, um die Fahrfähigkeit
zu verbessern und Schäden an der Karosserie zu
vermeiden.
In der früher angemeldeten, jedoch nicht vorveröffentlichten
EP-A1 01 34 145 ist ebenfalls eine Fahrzeugfederung
beschrieben, die
die Federung härter einstellt, wenn
eine unebene Fahrbahn angetroffen wird. Das Vorhandensein
einer unebenen Fahrbahn hier wird dann festgestellt,
wenn die von einem Fahrzeughöhensensor festgestellte
Fahrzeughöhe länger als
eine vorbestimmte Zeit oberhalb eines voreingestellten
Höhenwertes, oder wenn die von einem Beschleunigungssensor
festgestellte vertikale Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus
länger als eine vorbestimmte
Zeit oberhalb eines vorbestimmten Beschleunigungsbereiches
liegt.
Bei einem Stand der Technik gemäß der gattungsbildenden
japanischen Patentveröffentlichung 57-1 38 406 wird das
Vorliegen einer unebenen Fahrbahn durch die Häufigkeit
des Überschreitens der Grenzen eines Toleranzbandes der
Sollhöhe nach beiden Seiten durch einen Höhenfühler
festgestellt. Wird aufgrund dieser Feststellung die
Bodenfreiheit vergrößert, wobei sich die Grenzen des
Toleranzbandes aufgrund der Bauart und Anlenkung des
Höhenfühlers nicht im gleichen Maße mitverschieben, so
sinkt trotz gleicher Schwingbewegung des Fahrzeugaufbaus die Häufigkeit des Überschreitens beider Grenzen
des Toleranzbandes auf etwa die Hälfte des vorherigen
Wertes (man vergleiche die Fig. 1 und 2 der Zeichnung).
Dieses wird als Signal für eine ebene Fahrbahn gewertet
und führt zum Absenken des Fahrzeugs. Bei niedriger
Bodenfreiheit ist die Häufigkeit jedoch wieder hoch, so
daß insgesamt ein ständiger Wechsel zwischen hoher und
niedriger Fahrzeughöhe auftritt (Hunting).
Es ist daher das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Problem, einen solchen ständigen Wechsel zwischen
hoher und niedriger Fahrzeughöhe (Hunting) zu vermeiden.
Dies wird durch die Lehre des Patentanspruches 1 erreicht.
Das Problem wird also dadurch behoben, daß
gleichwertig und gleichwirkend ein zweites Signal für
das Vorliegen unebener Fahrbahn aus der Beschleunigung
des Fahrzeugaufbaus gebildet wird, das auch
bei Wegfall des ersten Signales betreffend die Höhenschwankungen
korrekt den Fahrbahnzustand beschreibt und
das Fahrzeug auf der größeren Höhe hält. Dieses Vorgehen
ist nicht durch die Verwendung allein des zweiten Signales
zu ersetzen, da das erste Signal des Höhenfühlers
nahezu unmittelbar nach Erreichen einer unebenen Fahrbahn
auftritt und so eine schnelle Reaktion der Federung
erlaubt, während die für die Erzeugung des zweiten
Signales maßgebliche Aufbaubeschleunigung sich erst als
Folge und damit zeitverzögert aufbaut.
Vorzugsweise ist die Entscheidungseinrichtung so
aufgebaut, daß sie für eine vorgegebene Zeit nach dem
Wegfall beider Kriterien die Sollhöhe auf dem höheren
Wert hält. Hiermit wird erreicht, daß kürzere ebene
Teile einer ansonsten unebenen Fahrbahn nicht sofort zur
Verringerung der Sollhöhe führen.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich erläutert.
Fig. 1 und 2 sind Darstellungen zur Erläuterung
der Entscheidung über eine
unebene Fahrbahn bei einer bekannten
Anordnung;
Fig. 3 ist eine schaubildliche Darstellung
eines Fahrzeuges mit einer
erfindungsgemäßen Federung bzw. Radaufhängung;
Fig. 4A zeigt die gesamte erfindungsgemäße
Federungsanordnung;
Fig. 4B ist ein Schnitt durch eine Radfederungseinheit;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm der gesamten
Regelung nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm mit Einzelheiten
der Entscheidung über das Vorliegen
einer unebenen Fahrbahn (Schritt S 2)
der Fig. 5;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm mit Einzelheiten
der Entscheidung über die Sollhöhe
(Schritt S 3) der Fig. 5;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm der Einzelheiten
der Entscheidung über das
Vorliegen einer unebenen Fahrbahn
nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm mit Einzelheiten
der Sollhöhenentscheidung
in der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm mit Einzelheiten
einer Fahrbahnentscheidung
in einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm mit Einzelheiten
der Entscheidung über das
Vorliegen einer unebenen Fahrbahn
nach einer vierten Ausführungsform
der Erfindung.
Die Fig. 3 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. In der Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen B
die Fahrzeugkarosserie, FA die Vorderräder und FB die Hinterräder.
Die vorderen Radaufhängungen FS (FS 1, FS 2) sind zwischen
die Karosserie B und die Vorderräder FA, die hinteren Radaufhängungen
RS (RS 1, RS 2) zwischen die Karosserie B und die Hinterräder
FB gelegt. In der Fig. 4A bezeichnet FS 1 die vordere
linke, FS 2 die vordere rechte, RS 1 die hintere linke und RS 2
die hintere rechte Radaufhängung. Die Einheiten FS 1, FS 2, RS 1,
RS 2 sind identisch aufgebaut und sollen allgemein als
S bezeichnet werden, sofern nicht die vordere, hintere,
linke bzw. rechte Radaufhängung speziell angesprochen ist;
weiterhin sollen nur diejenigen Teile erwähnt werden, die für
die Steuerung der Fahrzeughöhe wesentlich sind.
In der Fig. 4B weist die Radaufhängung S ein Federbein mit
einem Stoßdämpfer 1 umschaltbarer Dämpfung auf. Dabei ist der
Zylinder des Stoßdämpfers 1 radseitig angeordnet, während der
Kolben 1 a im Zylinder verschiebbar und eine Kolbenstange 2 mit
dem oberen Ende mit der Karosserie B verbunden ist. Der Stoßdämpfer
liefert seine Dämpfungsfunktion abhängig von der
Schaltstellung eines Dämpfungsventils 8 a (unten ausführlicher
erläutert), wenn der Zylinder sich zur Kolbenstange 2
hinbewegt.
Die Radaufhängung S weist weiterhin eine Hauptfederkammer 3 auf,
deren Funktion hier ist, die Fahrzeughöhe einzustellen; sie
liegt koaxial zur Kolbenstange 2 am oberen Ende des Stoßdämpfers.
Die Hauptfederkammer 3 wird teilweise von einem Luftfederbalg 4 gebildet,
so daß die Fahrzeughöhe vergrößert bzw. verringert werden
kann, indem man Luft der Luftkammer 3 zuführt bzw. aus ihr abläßt.
Koaxial mit der Kolbenstange 2 ist unmittelbar über der
Hauptluftfederkammer 3 eine Hilfsluftfederkammer 5 vorgesehen.
Ein aufwärts gerichtetes Federwiderlager 6 a ist an der Außenfläche
des Zylinders des Stoßdämpfers, ein abwärts gerichtetes Federauflager
6 b unmittelbar auf der Außenfläche der Hilfsfederkammer
5 vorgesehen. Eine Schraubenfeder 7 ist zwischen
Federwiderlager 6 a und Auflager 6 b eingesetzt und fängt einen
Teil des Gewichtes der Karosserie B ab.
Beide Luftkammern 3 und 5 stehen miteinander über eine
Leitung 9, die in die drehbar in die Kolbenstange 2 eingesetzte Steuerstange 8 eingearbeitet ist,
sowie über ein in die Leitung 9 eingesetztes Ventil 10 zur
Umschaltung der Federkonstanten in Verbindung. Das Ventil 10 hat einen
ersten Teil 10 a, der die Verbindung zwischen der Hilfsluftfederkammer 5 und
der Leitung 9 steuert, und einen zweiten Teil 10 b, der die
Verbindung zwischen der Hauptluftfederkammer 3 und der Leitung 9 steuert.
Bei offenem Ventil 10 sind die Luftfederkammern 3 und 5
miteinander verbunden, so daß die Federkonstante niedrig ist.
Ist das Ventil 10 geschlossen, sind die Luftfederkammern 3 und 5
gegeneinander abgeschlossen, so daß die Federkonstante hoch
ist. Mit anderen Worten: Das wirksame Volumen der Federkammer läßt sich
verändern, wenn man das Ventil 10 öffnet oder schließt, indem
man die Steuerstange 8 dreht; auf diese Weise wird die Federkonstante
der Radfederung verändert.
Das Dämpfungsventil 8 a, das den Querschnitt einer Öffnung des Kolbens
1 a im Stoßdämpfer 1 verändert, sitzt am unteren Ende der Steuerstange
8. Das Dämpfungsventil 8 a vergrößert den Querschnitt der Öffnung im Kolben
1 a, wenn die Steuerstange 8 das Ventil 10 geöffnet hat, um die
Dämpfungskraft zu verringern, und verringert ihn,
wenn das Ventil 10 geschlossen worden
ist, um die Dämpfungskraft zu erhöhen.
Es soll nun die Anordnung zur Zufuhr von Luft zu den Hauptluftfederkammern
3 der Radaufhängungen S (bzw. zum Ablassen der
Luft aus diesen) erläutert werden. Druckluft
zur Steuerung der Fahrzeughöhe wird den Radaufhängungen S aus
einem Verdichter 11 als Druckluftgenerator über einen Trockner
12, eine Verbindung 13, ein Hinterrad-Magnetventil 14 oder
ein Vorderrad-Magnetventil 15, eine Verbindungsleitung 16 und
eine Verbindungsöffnung 17 zugeführt, die mit der Leitung 9
in der teils hohl ausgeführten Steuerstange 8 verbunden ist.
Der Verdichter 11 verdichtet über den Luftfilter 18 angesaugte
atmosphärische Luft und gibt sie an den Trockner 12
weiter, der sie mit Silicagel trocknet und an die Radaufhängungen
S weitergibt, wie in Fig. 4A und 4B mit durchgezogenen
Linien dargestellt. Soll Druckluft aus den Radaufhängungen
S abgelassen werden, wird sie über ein Ablaß-Magnetventil 19
in die Atmosphäre abgeführt, wie in Fig. 4A und 4B gestrichelt
gezeigt.
An den Trockner 12 ist ein Druckspeicher 20 angeschlossen, und
ein Teil der Druckluft wird aus dem Druckspeicher 20 über ein Zufuhr-
Magnetventil 21 an die jeweiligen Radaufhängungen S gegeben. Ein
Teil der Druckluft vom Trockner 12 wird, falls das Hinterrad-Magnetventil 14
oder das Vorderrad-Magnetventil 15 offen ist, direkt an die Ventile 14 oder 15
über den Bypass und die Verbindung 13, nicht aber durch den Vorratstank 20
angeliefert.
Das Bezugszeichen 22 F bezeichnet einen vorderen Karosserie-
Höhenfühler, der die vordere Fahrzeughöhe ermittelt und am
unteren Querlenker 23 der vorderen rechten Radaufhängung des Fahrzeuges
angebracht ist. Das Bezugszeichen 22 R bezeichnet einen
hinteren Karosserie-Höhenfühler, der die hintere Fahrzeughöhe
ermittelt und auf einem Lenker 24 der hinteren rechten
Radaufhängung angebracht ist. Die Ausgangssignale der Fühler
22 F und 22 R gehen auf eine Steuerungseinheit 25 mit einem Mikrocomputer
als Fahrzeughöhensteuerung.
Die Fühler 22 F und 22 R weisen jeweils ein Hall-IC-Element und
einen Magneten auf, wobei das Element oder der Magnet radseitig
und das jeweils andere Fühlerteil dann karosserieseitig
angebracht ist, um den Abstand zwischen der Isthöhe und
der Normal-, der hohen bzw. der niedrigen Fahrzeughöheneinstellung zu ermitteln.
Insbesondere geben die Fühler bei Übereinstimmung von Isthöhe und normaler Fahrzeughöhe
ein Ausgangssignal N, bei niedriger Fahrzeughöhe ein Ausgangssignal
L, bei hoher Fahrzeughöhe ein Ausgangssignal H,
bei einer unter der niedrigen Fahrzeughöhe liegenden Fahrzeughöhe
ein Ausgangssignal LL, bei zwischen der unteren und der
normalen liegender Fahrzeughöhe ein Ausgangssignal NL, bei
zwischen der normalen und der höher liegenden Fahrzeughöhe
ein Ausgangssignal NH sowie ein Ausgangssignal HH ab, wenn die
Fahrzeughöhe höher als die hohe Fahrzeughöhe ist. Beide Fahrzeughöhenfühler
können auch anders ausgeführt sein - beispielsweise
unter Verwendung eines Phototransistors.
Das Bezugszeichen 27 bezeichnet einen im Tachometer 26 enthaltenen
Geschwindigkeitssensor, der an die Steuerungseinheit 25 ein Geschwindigkeitssignal
abgibt. Der Sensor 27 kann ein "Lead
Switch"
in einem mechanischen Tachometer oder eine Open-Collector-
Ausführung in einem elektronischen Tachometer sein.
Das Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Beschleunigungssensor
(G-Fühler), der die auf die Fahrzeugkarosserie wirkende Beschleunigung
nach Vorwärts/Rückwärts-, Links/Rechts- und Aufwärts/Abwärts ermittelt.
Bei fehlender Beschleunigung
wird das Licht aus einer Lumineszenzdiode
von einer mit einer trägen Masse zusammenwirkenden Platte abgeschirmt
und kann die zugehörige Photodiode nicht erreichen.
Wirkt auf die Karosserie eine Beschleunigung mit einem höheren
als dem Einstellwert, gerät das Gewicht in eine Schräglage bzw.
bewegt sich und das Licht fällt auf die Photodiode, so daß die Beschleunigung vom Sensor 28 erfaßt werden
kann. Das Ausgangssignal des Sensors 28 wird an die Steuerungseinheit 25
gegeben.
Das Bezugszeichen 32 bezeichnet einen Lenksensor, der die Drehgeschwindigkeit,
d. h. die Winkelgeschwindigkeit einer Bewegung des Lenkrades 33
erfaßt. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet einen Beschleunigungssensor,
der die Geschwindigkeit erfaßt, mit der das Gaspedal
des Motors (nicht gezeigt) durchgetreten wird. Die Ausgangssignale
der Sensoren 32; 34 gehen ebenfalls an die Steuerungseinheit 25.
Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Druckluftantrieb an
jeder Radaufhängung S, mit dem sich die Steuerstange 8 über
die Verbindung zu einem 3-Wegeventil 36 drehen läßt. Das Ventil
36 kann bei Ansteuerung von Steuerungseinheit 25 wahlweise
eine erste Stellung, in der eine Verbindung zwischen dem Druckluftantrieb
35 und der Atmosphäre hergestellt wird, und eine
zweite Stellung einnehmen, in der es eine Verbindung zwischen
dem Druckluftantrieb 35 und dem Druckspeicher 20 herstellt, so daß der
Druckluftantrieb 35 die Drehung der Steuerstange 8 steuern
kann. Der Druckluftantrieb 35 hält in der ersten Stellung des
Ventiles 36 die Steuerstange 8 in der Stellung "Weich", in der
die Federkonstante und die Dämpfung der Radaufhängung S
niedrig sind, und hält in der zweiten Stellung des Ventils
die Steuerstange 8 in einer Stellung "Hart", in der die Federkonstante
und die Dämpfung der Radaufhängung S hoch sind.
Der Druckluftantrieb 35 wird von einer Feder immer in die erste
Stellung vorgespannt.
Anstelle des Druckluftantriebes 35 läßt sich auch ein elektromagnetischer
Antrieb verwenden.
Das Bezugszeichen LF bezeichnet die Grenze zwischen dem Motorenraum
(links von der gestrichelten Linie LF der Zeichnung)
und dem Fahrgastraum (zwischen den gestrichelten Linien LF
und LR) , das Bezugszeichen LR die Grenze zwischen dem Fahrgastraum
und dem Kofferraum (rechts von der gestrichelten
Linie LR).
Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Anschlagpuffer, der
Schäden an der Wandung der Hauptluftfederkammer 3 verhindern
soll, wenn bei der Fahrt auf unebenem Boden der Zylinder des
Stoßdämpfers 1 weit nach oben ausgelenkt wird.
Das Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Betriebsarten-Wahlschalter
MDSW als Wahlschalter für die Fahrzeughöhe. Dieser Schalter
31 dient zur Auswahl der Betriebsart AUTO, bei der die
Fahrzeughöhe selbsttätig in Abhängigkeit vom Fahrzustand des
Fahrzeuges auf einen normalen, einen niedrigen oder einen hohen
Wert geregelt wird, und der Betriebsart HOCH, in der die
Fahrzeughöhe auf die hohe Fahrzeughöhe geregelt wird, wie unten
ausführlich erläutert.
Es soll nun die Arbeitsweise der wie oben beschriebenen aufgebauten
Fahrzeugfederung bzw. Radaufhängung erläutert werden.
Es sei zunächst auf das Flußdiagramm der Fig. 5 eingegangen.
Im Schritt S 1 wird zur Initialisierung die Fahrzeughöhenregelung
in die Betriebsart AUTO und die Sollhöhe H (TAR) auf die normale
Höhe gesetzt. Im Schritt S 2 erfolgt eine Beurteilung, ob
eine unebene Fahrbahn vorliegt, wie unten ausführlicher unter
Bezug auf die Fig. 6 erläutert wird. Es wird also festgestellt,
ob die Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, uneben ist oder
nicht. Im Schritt S 3 wird über die Festsetzung der Fahrzeughöhe
H (TAR) entschieden, wie ausführlich unter Bezug auf Fig. 7
unten erläutert. Der Steuerungsfluß geht weiter zum Schritt S 4,
in dem das Höhensignal der Fahrzeughöhensensoren 22 F und 22 R von
der Steuerungseinheit 25 aufgenommen wird. Im Schritt S 5 wird entschieden,
ob die von den Sensoren 22 F und 22 R ermittelten Höhenwerte H
dem im Schritt S 3 festgesetzten Höhenwert H (TAR) entsprechen.
Falls NEIN, wird im Schritt S 6 eine Höhenregelung zum Wert
H (TAR) hin eingeleitet. Ist beispielsweise die im Schritt S 4
ermittelte Höhe niedriger als H (TAR), wird Luft den Hauptluftfederkammern
3 der Radaufhängungen S zugeführt, um das Fahrzeug
anzuheben. Wird hingegen im Schritt S 4 ermittelt, daß die
Ist-Höhe größer als H (TAR) ist, steuert die Steuerungseinheit 25 die
Magnetventile 36 so, daß Luft aus den Hauptfederkammern 3 der jeweiligen
Radaufhängungen S abgelassen und die Karosserie somit
abgesenkt wird. Dann kehrt der Steuerungsfluß zum Schritt S 2
zurück. War die Antwort im Schritt S 5 JA, d. h., war die Höhe H
gleich H (TAR), wird im Schritt S 7 die Höhenregelung abgeschlossen.
Im Schritt S 5 wird bevorzugt ein Mittelwert der im Schritt S 4
über eine bestimmte Zeitspanne (beispielsweise 10 Sekunden)
erfaßten Fahrzeughöhen mit dem Wert H (TAR) verglichen, um geringfügige
Schwankungen und Unsicherheiten zu eliminieren.
Die Entscheidung im Schritt S 2 der Fig. 5, ob eine unebene
Fahrbahn vorliegt, soll nun ausführlich anhand der Fig. 6
erläutert werden.
Ein 2-s-Zeitgeber T, der zwei Sekunden abzählt, wird in
Schritt S 11 geprüft; mit anderen Worten: Der Zählwert des
Zeitgebers T wird an die Steuerungseinheit 25 gegeben und im Schritt
S 12 entschieden, ob 2 Sekunden verstrichen sind. Falls NEIN,
geht der Steuerungsfluß zum Schritt S 13, und es werden die Ausgangssignale
H der Höhenfühler 22 F; 22 R an die Steuerungseinheit 25
gegeben. Im Schritt S 14 wird das Ausgangssignal G des Beschleunigungsfühlers
28 von der Steuerungseinheit 25 übernommen. Der
Steuerungsfluß geht zum Schritt S 11 zurück, um die nächste
Zustandsänderung zu ermitteln.
Hat der Zeitgeber T zwei Sekunden abgezählt, ist im Schritt
S 12 die Antwort JA, und der Fluß geht zum Schritt S 16, wo der
Zeitgeber T rückgesetzt wird; dann geht der Fluß zum Schritt
S 17. Es wird dort die Anzahl HH (n) des Auftretens des Fahrzeughöhenkodes
HH in den Ausgangssignalen der Sensoren 22 F; 22 R (Schritt
S 13) ermittelt und festgestellt, ob der Kode HH zweimal oder
öfter aufgetreten ist. Im Schritt S 17
wird also festgestellt, ob innerhalb eines Intervalls von zwei Sekunden
die Fahrzeughöhe öfter als zweimal höher als der Hoch-
Wert war. Falls JA, geht der Fluß zum Schritt S 18, wo die Anzahl
LL (N) des Fahrzeughöhenkodes LL im Ausgangssignal der
Sensoren 22 F; 22 R im Schritt S 13 ermittelt und geprüft wird,
ob der Kode LL zweimal oder öfter aufgetreten ist.
Im Schritt S 18 wird also ermittelt, ob innerhalb eines Intervalls
von 2 Sekunden die Fahrzeughöhe öfter als zweimal
unter dem Niedrig-Wert gelegen hat. Falls JA, geht der Fluß
zum Schritt S 19, wo die Entscheidung getroffen wird, daß eine
unebene Fahrbahn vorliegt; insbesondere wird hierzu eine Marke
("flag") DF in einer vorbestimmten Speicherzelle in der Steuerungseinheit
25 gesetzt.
Falls im Schritt S 17 oder S 18 die Antwort NEIN war, geht der
Fluß zum Schritt S 20 und wird aus dem Ausgangssignal G im
Schritt S 14 die Anzahl GG (n) der Einschaltvorgänge des Beschleunigungssensors
28 ermittelt und festgestellt, ob der
Sensor 28 öfter als zweimal geschaltet hat.
Im Schritt S 20 wird also ermittelt, ob das Ausgangssignal des
Sensors 28 innerhalb eines Intervalles von zwei Sekunden öfter
als zweimal höher als ein Sollwert und niedriger als ein anderer Sollwert
war. Falls NEIN, wird im Schritt S 21 festgesetzt, daß
keine unebene Fahrbahn vorliegt; insbesondere wird hierzu die
entsprechende Marke in der Steuerungseinheit 25 rückgesetzt. Ist im
Schritt S 20 die Antwort JA, wird im Schritt S 22 die Anzahl
GG (n-1) der Schaltvorgänge des Beschleunigungssensors 28 ermittelt und festgestellt,
ob die Ausgangssignale dieses Sensors 28 während der
vorherigen zwei Sekunden öfter als zweimal den EIN-Pegel angenommen
haben. Falls JA, wird im Schritt S 19 entschieden,
daß die Fahrbahn uneben ist; falls NEIN, wird im Schritt S 21
festgesetzt, daß die Fahrbahn eben ist.
Es soll nun die Festsetzung der Höhe H (TAR) im Schritt S 3
der Fig. 5 ausführlich unter Bezug auf die Fig. 7 erläutert
werden.
Im Schritt S 31 wird ermittelt, ob die Marke DF gesetzt ist (den Wert, log. 1 hat), d. h.
ob eine unebene Fahrbahn vorliegt.
Falls JA, wird im Schritt S 32 die hohe Fahrzeughöhe H bzw. Bodenfreiheit als
Sollhöhe H (TAR) festgesetzt. Ist im Schritt S 31 die Antwort
jedoch NEIN, wird im Schritt S 33 ermittelt, ob mit dem Schalter
31 die Betriebsart AUTO gewählt wurde. Falls JA, wird im
Schritt S 34 ermittelt, ob die Normalhöhe N als H (TAR) angesetzt
ist. Falls hier NEIN gilt, wird im Schritt S 35 ermittelt, ob die
vom Geschwindigkeitssensor 27 ermittelte Fahrgeschwindigkeit V 70 km/h
oder weniger beträgt. Falls NEIN, wird im Schritt S 36 die
niedrige Fahrzeughöhe L als Sollwert H (TAR) festgesetzt.
Falls jedoch im Schritt S 34 die Antwort JA ist, d. h. in der Betriebsart AUTO die Normalhöhe N gilt, geht der Fluß
zum Schritt S 37, und es wird ermittelt, ob die vom Sensor 27 erfaßte
Geschwindigkeit V 90 km/h oder mehr beträgt. Falls JA,
wird im Schritt S 38 ermittelt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit
V während eines Intervalls von 10 Sekunden 90 km/h oder mehr
betrug. In diesem Fall, wird im Schritt S 36 die niedrige Fahrzeughöhe
L als Sollhöhe H(TAR) festgelegt.
Lag also bei als Sollhöhe festgesetzter normaler Fahrzeughöhe bzw. Bodenfreiheit
im beschleunigten Zustand während 10 Sekunden eine
Fahrgeschwindigkeit 90 km/h oder höher vor, wird die
niedrige Fahrzeughöhe L automatisch als Sollhöhe H(TAR) festgesetzt.
Es läßt sich so die Fahrstabilität bei hoher Reisegeschwindigkeit
verbessern.
War die Antwort im Schritt S 37
jedoch NEIN, lag die Fahrgeschwindigkeit also unter 90 km/h,
wird im Schritt S 39 die Sollhöhe H(TAR) auf den
Normalwert N gesetzt. Nimmt dann die Fahrgeschwindigkeit V
auf 70 km/h oder weniger aus dem Zustand heraus ab, in dem bei
90 km/h oder mehr die niedrige Fahrzeughöhe L als Sollhöhe
H(TAR) festgesetzt worden war,
wird in den
Schritten S 34, S 35 und S 39 die normale Fahrzeughöhe N als
Sollhöhe H(TAR) festgesetzt.
Ist im Schritt S 33 die Antwort NEIN, d. h. findet sich, daß
für die Fahrzeughöhenregelung die Betriebsart HOCH eingestellt
worden ist, geht der Fluß zum Schritt S 40, und es wird ermittelt,
ob die Fahrzeughöhe H als Sollhöhe H (TAR) gesetzt ist. Falls JA,
wird im Schritt S 41 ermittelt, ob das Fahrzeug
70 km/h oder schneller fährt. Falls NEIN, wird im Schritt S 32
die hohe Fahrzeughöhe als Sollhöhe H (TAR) festgesetzt. Ist im
Schritt S 41 die Antwort JA, wird im Schritt S 42 ermittelt, ob
die Fahrgeschwindigkeit innerhalb eines Intervalls von 10
Sekunden 70 km/h oder höher war. Falls NEIN, wird im Schritt
S 32 die hohe Fahrzeughöhe bzw. Bodenfreiheit H als Sollwert H (TAR) festgesetzt;
falls JA, wird im Schritt S 39 die normale Fahrzeughöhe N als
Sollwert H (TAR) festgesetzt.
Ist im Schritt S 40 die Antwort NEIN, wird im Schritt
S 43 ermittelt, ob die normale Fahrzeughöhe als Sollwert
H (TAR) gesetzt ist. Falls JA, wird im Schritt S 44
ermittelt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 50 km/h oder weniger
beträgt. Falls auch hier JA gilt, wird im Schritt S 32 die hohe Fahrzeughöhe H
als Sollwert H (TAR) festgesetzt. Falls jedoch im Schritt S 43
oder S 44 die Antwort NEIN ist, geht der Fluß zum Schritt S 34
zurück und wird die Sollhöhe H (TAR) entsprechend der Betriebsart
AUTO festgesetzt.
In dieser oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird,
falls sich ergibt, daß das Fahrzeug auf unebener Fahrbahn
fährt, die hohe Fahrzeughöhe und Bodenfreiheit H automatisch als Sollwert H (TAR)
festgesetzt und die Fahrzeug-Isthöhe auf diesen Wert
geregelt. Der Bodenabstand wird also vergrößert
und die Wahrscheinlichkeit einer Bodenberührung
verringert, so daß die Fahrfähigkeit des Fahrzeuges auf unebenem
Boden verbessert und die Wahrscheinlichkeit von
Schäden verringert wird.
Ist weiterhin bei der Entscheidung über die Fahrt auf unebenem
Boden (vergl. das Flußdiagramm der Fig. 6) die erste Bedingung,
daß innerhalb eines Intervalls von zwei Sekunden von den Höhenfühlern 22 F;
R 22 der Kode HH (entsprechend erhebliche Abweichungen von der
normalen Fahrzeughöhe) und der Fahrzeughöhenkode LL jeweils
öfter als zweimal ermittelt werden, oder die zweite Bedingung
erfüllt, nämlich daß innerhalb des Intervalls von zwei Sekunden der Beschleunigungssensor
28 öfter als zweimal erhebliche Beschleunigungsänderungen
der Karosserie feststellt, wird die Entscheidung
getroffen, daß eine unebene Fahrbahn vorliegt.
Selbst wenn also nach einer Nachstellung der Fahrzeughöhe auf
den hohen Wert die erste Bedingung von den Fühlern 22 F; 22 R
nicht mehr erfüllt wird, weil aufgrund der Höhenverstellung der Kode LL nicht mehr auftritt,
kann die zweite Bedingung vom Beschleunigungssensor 28
erfüllt sein und damit die Entscheidung aufrechterhalten werden, daß die Fahrbahn
uneben ist. Damit wird eine Schwingung der Höhenregelung bei
der Fahrt über unebenen Boden, wie es bei herkömmlichen Anordnungen
auftritt, vermieden.
Im allgemeinen wird die Federung
unmittelbar nach dem Übergang von einer ebenen
auf eine unebene Fahrbahn und damit wesentlich früher ausgelenkt
als sich eine Änderung der auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigung
bemerkbar macht; selbst wenn also die
zweite Bedingung vom Beschleunigungssensor 28 noch nicht erfüllt ist, erfüllen
die Signale der Sensoren 22 F; 22 R die erste Bedingung, so daß eine Entscheidung
über das Vorliegen einer unebenen Fahrbahn ohne Verzögerung
erfolgen kann.
Liegt weiterhin ein Betriebsarten-Wahlschalter 31 vor und ist die
Betriebsart HOCH gewählt, kann die hohe Fahrzeughöhe H als Sollwert
H (TAR) festgesetzt werden. Übersteigt bei eingestellter
hoher Fahrzeughöhe die Fahrtgeschwindigkeit V zehn Sekunden
lang einen Wert von 70 km/h, wird der Sollwert H (TAR) selbsttätig
auf die normale Fahrzeughöhe herab- und die Höhe H (TAR)
wie in der Betriebsart AUTO festgesetzt.
Ist die Betriebsart AUTO gewählt, wird gewöhnlich die normale
Fahrzeughöhe als Sollwert H (TAR) festgesetzt, während bei
90 km/h oder mehr im beschleunigten Zustand als Sollwert die
niedrige Fahrzeughöhe und bei 70 km/h oder weniger im verlangsamten
Zustand dann die normale Fahrzeughöhe als Sollwert gilt.
Bei hoher Fahrtgeschwindigkeit nimmt also die Fahrzeughöhe ab,
so daß die Fahrstabilität erheblich gesteigert wird.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann der Beschleunigungssensor
28 die Vorwärts/Rückwärts-, Links/Rechts-
und die Aufwärts/Abwärts-Beschleunigung erfassen, die am
Fahrzeug wirken. Es reicht hier aber zur Entscheidung über
das Vorliegen einer unebenen Fahrbahn auch ein Beschleunigungsfühler
aus, der nur die Auf/Abwärtsbeschleunigungen erfaßt.
Weiterhin kann der Beschleunigungsfühler 28 so ausgeführt sein,
daß er beispielsweise bei etwa 0,5 G in der Vertikalen schaltet.
Bei unebener Fahrbahn werden darüber hinaus
die 3-Wege-Ventile 36 von der Steuerungseinheit 25 in die
zweite Stellung gebracht, in der Federkonstante und Dämpfung der Radaufhängungen S hoch sind, um die Fahrstabilität auf unebener
Fahrbahn zu verbessern.
Es soll nun unter Bezug auf die Fig. 8 und 9 eine zweite Ausführungsform
der Erfindung erläutert werden.
Die zweite Ausführungsform ist im Prinzip genau aufgebaut
wie die erste; die Unterschiede sind wie folgt:
Wie sich aus der Fig. 8 ergibt, wird bei der Entscheidung über
das Vorliegen einer unebenen Fahrbahn der Schritt S 10 vor dem
Schritt S 11 der Fig. 6 ausgeführt. Im Schritt S 10 wird entschieden,
ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V 40 km/h oder weniger
beträgt. Falls JA, geht der Fluß zum Schritt S 11; falls NEIN,
geht er zum Schritt S 21.
Wie weiterhin die Fig. 9 zeigt, sind bei der Entscheidung über
den Sollwert H(TAR) die Schritte S 50 bis S 53 zwischen die
Schritte S 31 und S 33 der Fig. 7 eingefügt. Im Schritt S 50 wird
abgefragt, ob eine unebene Fahrbahn festgestellt wurde. Falls
NEIN, geht der Fluß zum Schritt S 33; falls JA, wird im Schritt
S 51 ermittelt, ob nach der Feststellung der unebenen Fahrbahn
ein Intervall von 12 Sekunden verstrichen ist. Falls NEIN,
geht der Fluß zum Schritt S 51, und es bleibt die Fahrzeughöhe erhalten,
d. h. den Radaufhängungen S wird keine Luft zugeführt
oder aus ihnen abgelassen. Dann geht der Fluß zum Punkt RETURN,
d. h. zum Schritt S 31, um die nächste Zustandsänderung festzustellen.
Ist im Schritt S 51 die Antwort JA, geht der Ablauf zum
Schritt S 53, wo die Fahrzeughöhenregelung aus dem Schritt S 52
abgebrochen wird; es folgt dann zum Schritt S 33.
In den Flußdiagrammen der Fig. 8 und 9 bezeichnen denen der
ersten Ausführungsform entsprechende Bezugszeichen eben solche
Teile; sie brauchen daher nicht erneut erläutert zu werden.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform lassen sich
die gleichen Vorteile wie mit der ersten, aber darüber hinaus
folgende erreichen.
Eine Entscheidung, ob eine unebene Fahrbahn vorliegt, kann
nur getroffen werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 40 km/h
oder weniger beträgt, indem man den Schritt S 10 in den Entscheidungsfluß
nach Fig. 8 einfügt. Übersteigt die Geschwindigkeit
40 km/h, geht der Fluß zum Schritt S 21, um die Entscheidung
abzubrechen. Dies geschieht, weil, wenn das Fahrzeug
schneller als 40 km/h fährt, dies kaum auf so unebener Fahrbahn
erfolgt, daß erforderlich wäre, die Fahrzeughöhe auf dem
hohen Wert zu halten. Die unnötige Entscheidung kann also
entfallen, um die Rechengeschwindigkeit des Mikrocomputers
in der Steuerungseinheit 25 zu erhöhen.
Mit der Einstellung des Sollwertes H(TAR) nach Fig. 9 erreicht
man folgende Vorteile. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform
wird, wenn das Fahrzeug wiederholt auf ebener und
unebener Fahrbahn fährt, für die ebene Fahrbahn als Sollwert
H(TAR) die normale Fahrzeughöhe und für die unebene Fahrbahn
der hohe Wert festgesetzt. Der Sollwert H(TAR) wechselt also
ständig zwischen der normalen und der hohen Fahrzeughöhe, so
daß die Regelung ständig zwischen den Regelvorgängen zum Anheben
und Senken der Karosserie hin- und herschaltet. Daher
steigen der Druckluftverbrauch und damit der Leistungsbedarf
der Fahrzeugbatterie infolge des häufigen Anschaltens des Verdichters
11. Wird die kontinuierliche Fahrzeughöhenregelung
mit einer Meldelampe angezeigt, wechselt diese ständig die Anzeige, was
dem Fahrer als Warnsignal gilt. In der zweiten Ausführungsform
bleibt jedoch auch bei entfallener Entscheidung über das Vorliegen
einer unebenen Fahrbahn die Fahrzeughöhenregelung infolge
der Schritte S 50 bis S 53 in der Festsetzung der Sollhöhe
H(TAR) nach Fig. 9 erhalten, so daß das oben erwähnte Problem
im wesentlichen eliminiert wird.
Es soll nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung Fig. 10
eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
Die dritte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der
zweiten, wobei zum Festsetzen des Sollwertes H(TAR) jedoch
die Schritte S 60 und S 61 anstelle der Schritte S 50 bis S 53 im
Flußdiagramm der Fig. 9 verwendet werden. Im Schritt S 60 wird
festgestellt, ob die Entscheidung über das Vorliegen der unebenen
Fahrbahn abgebrochen wurde. Falls NEIN, geht der Fluß
zum Schritt S 33, falls JA, geht der Fluß zum Schritt S 61, wo
festgestellt wird, ob nach dem Abbruch der erwähnten Entscheidung
12 Sekunden vergangen sind. Falls NEIN, geht der Fluß
zum Schritt S 32, wo die hohe Fahrzeughöhe als Sollwert H(TAR)
festgesetzt wird; falls JA, geht der Fluß zum Schritt S 33.
Gleichbezeichnete Teile im Flußdiagramm der Fig. 9 entsprechen
denen der Fig. 10; eine ausführliche Erläuterung kann daher
entfallen.
In der dritten Ausführungsform wird mit den Schritten S 60 und
S 61 die hohe Fahrzeughöhe H als Sollwert H(TAR) während 12
Sekunden festgesetzt, auch wenn die Entscheidung über das
Vorliegen einer unebenen Fahrbahn entfällt; man erhält die
gleichen Vorteile wie in der zweiten Ausführungsform.
Unter Bezug auf die Fig. 11 soll nun eine vierte Ausführungsform
der Erfindung erläutert werden.
Die vierte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der
ersten, wobei jedoch in Fig. 11 der Schritt S 23 zwischen den
Schritten S 20 und S 21 im Flußdiagramm der Fig. 6 (Entscheidung
über das Vorliegen einer unebenen Fahrbahn) eingefügt ist. Im
Schritt S 23 wird ermittelt, ob die Entscheidung über das Vorliegen
einer unebenen Fahrbahn während eines Intervalls von sechsmal zwei Sekunden
nicht auftrat. Im Schritt S 23 wird also
ermittelt, ob im Verlauf von 12 Sekunden kein Vorliegen einer
unebenen Fahrbahn festgestellt wurde. Falls JA, geht der Fluß
zum Schritt 21, um die Entscheidung, daß eine unebene Fahrbahn
vorliegt, rückgängig zu machen; falls NEIN, geht der Fluß zum
Punkt RETURN, d. h. zum Schritt S 10 zurück, um die nächste Zustandsänderung
zu erfassen.
In der Fig. 11 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 6
denen der ersten Ausführungsform entsprechende Teile; sie
brauchen daher nicht erneut erläutert zu werden.
In der oben beschriebenen vierten Ausführungsform wird mit dem
Schritt S 23 die Entscheidung über das Vorliegen einer unebenen
Fahrbahn abgebrochen, wenn dies über ein Intervall von
12 Sekunden ständig nicht gilt. Man erhält also die gleichen Vorteile
wie mit der zweiten und der dritten Ausführungsform.
In den oben erläuterten Ausführungsformen arbeitet die Radaufhängung
mit Luftfedern; es kann jedoch auch eine andere Federungsart
- bzw. eine hydropneumatische Federung - vorliegen.
Claims (3)
1. Fahrzeugfederung mit Höhenregelfunktion mit
- - Fluidfederkammern (3) zwischen den Rädern und der Karosserie zur Steuerung der Fahrzeughöhe,
- - Fluidzufuhreinrichtungen (14, 15, 21) zur Zufuhr eines Fluids aus einer Quelle an die Fluidfederkammern über Zufuhr-Magnetventile (21),
- - Fluidablaßeinrichtungen (14, 15, 19) zum Ablassen des Fluids aus den Fluidfederkammern über Ablaßmagnetventile (19),
- - mindestens einem Höhenfühler (22 F; 22 R) zur Ermittlung der Fahrzeughöhe bzw. Bodenfreiheit des Fahrzeuges,
- - einer Steuerungseinheit (25) zur Sollhöhenfestsetzung, die die Sollhöhe bei ebener Fahrbahn auf einen niedrigeren, normalen Wert und bei unebener Fahrbahn auf einen höheren als den normalen Wert setzt,
- - einer Fahrzeughöhensteuerung in der Steuerungseinheit (25), die die Zufuhr-Magnetventile (21) bzw. die Ablaßmagnetventile (19) so ansteuert, daß die Fahrzeughöhe bzw. Bodenfreiheit auf den Sollwert gebracht wird, indem die vom Höhenfühler (22 F, 22 R) ermittelte Fahrzeughöhe mit der festgesetzten Sollhöhe verglichen wird,
- - und mit einer Entscheidungseinrichtung in der Steuerungseinheit (25), die bei Vorliegen einer unebenen Fahrbahn die Radaufhängungen (S) verstellt, wenn innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls die Fahrzeughöhenwerte aus dem Höhenfühler (22 F, 22 R) öfter als vorbestimmt die Grenzen eines Sollbereiches der Fahrzeughöhe überschreiten,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - ein Beschleunigungssensor (28) ermittelt die am Fahrzeug wirkenden Aufbaubeschleunigungen,
- - die Entscheidungseinrichtung in der Steuerungseinheit (25) stellt weiter das Vorliegen einer unebenen Fahrbahn durch ein zweites Kriterium fest, welches erfüllt ist, wenn der Beschleunigungssensor (28) innerhalb eines festgesetzten Zeitintervalles öfter als vorbestimmt Änderungen der Aufbaubeschleunigung außerhalb eines festgesetzten Bereiches ermittelt hat,
- - die Entscheidungseinrichtung stellt das Vorliegen einer unebenen Fahrbahn fest, wenn mindestens eines der beiden Kriterien erfüllt ist.
2. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entscheidungseinrichtung so
aufgebaut ist, daß sie für eine vorgegebene Zeit nach
dem Wegfall beider Kriterien die Sollhöhe auf dem höheren
Wert hält.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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