Nicht spurgebundenes Kurvenneigerfahrzeug Die Erfindung betrifft ein mehrspuriges, nicht spurgebundenes Kurvenneigerfahrzeug mit einer Aktuatorik zur aktiven Verän- derung des Wankwinkels des Fahrzeuges sowie mit einer Regel- vorrichtung, welche die Aktuatorik gemäß einem einen ge- wünschten Wankwinkel des Fahrzeuges wiedergebenden Sollwert- signal betätigt, das von einem Sollwertgeber in Abhängigkeit von mittels einer Sensorik erfaßten Parametern in Korrelation zur Querbeschleunigung des Fahrzeuges erzeugbar ist, derart, daß sich das Fahrzeug bei Kurvenfahrt zur Kurveninnenseite neigt.

Bei Fahrzeugen mit geringer Spurweite, d. h. geringem Querab- stand der Fahrzeugräder, kann die notwendige Kippstabilität, insbesondere bei Kurvenfahrt in grundsätzlich bekannter Weise dadurch gewährleistet werden, daß sich das Fahrzeug entgegen der jeweiligen Querbeschleunigung zur Seite neigt. Dadurch wird der Fahrzeugschwerpunkt seitwärts, in eine der Querbe- schleunigung entgegengerichteten Richtung verlagert und den jeweils wirksamen Querkräften ein entsprechend erhöhter Wi- derstand entgegengesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine einerseits die Fahrsi- cherheit des Fahrzeuges und andererseits den Komfort der In- sassen gewährleistende Regelung des Wankwinkels zu ermögli- chen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sensorik zumindest Lenkwinkel und Fahrgeschwindigkeit bzw. damit korrelierte Größen (z. B. Lenkhandradwinkel, Raddrehzah- len) des Fahrzeuges erfaßt und der Sollwertgeber zunächst, insbesondere vor Auftreten einer tatsächlichen Querbeschleu- nigung bzw. vor einer Änderung der Querbeschleunigung des Fahrzeuges, ein Sollwertsignal in Korrelation zu einer nach dem Lenkwinkel und der Fahrgeschwindigkeit zu erwartenden Querbeschleunigung erzeugt.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Wank- winkel des Fahrzeuges nicht nur in Abhängigkeit von der tat- sächlichen Querbeschleunigung des Fahrzeuges bzw. von mit dieser Querbeschleunigung korrelierten Parametern sondern auch in Abhängigkeit von fahrerseitig bestimmten Parametern zu steuern, die mit einer mehr oder weniger großen zeitlichen Verzögerung zu einer tatsächlichen Querbeschleunigung bzw. einer Änderung der Querbeschleunigung des Fahrzeuges führen können.

Gegenüber einer im wesentlichen allein auf die tatsächliche Querbeschleunigung des Fahrzeuges reagierenden Regelung des Wankwinkels erfolgt bei der Erfindung eine Vorsteuerung des Wankwinkels in Anpassung an fahrerseitig eingeleitete Fahrma- növer, so daß eine zu den Fahrmanövern gleichphasige Verände- rung des Wankwinkels erreichbar wird, ähnlich wie bei einem einspurigen Fahrzeug, z. B. Motorrad.

Insbesondere wird mit der Erfindung der Tatsache Rechnung ge- tragen, daß eine Lenkwinkeländerung erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung zu einer veränderten Querbeschleuni- gung des Fahrzeuges führen kann, weil Lenkbewegungen der Fel- gen der Fahrzeugräder nur mit zeitlicher Verzögerung auf die Reifen übertragen werden und darüber hinaus erst ein mehr oder weniger großer Schräglaufwinkel der Fahrzeugräder auf- treten muß, bevor die Räder Querkräfte auf das Fahrzeug aus- zuüben vermögen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dem Sollwertgeber ein Speicher für ein Kennfeld zugeordnet sein, welches die zu erwartende Querbeschleunigung in Abhän- gigkeit von zumindest der Fahrgeschwindigkeit sowie dem Lenk- winkel bzw. korrelierten Parametern wiedergibt. Damit steht der jeweils aktuelle Wert für die zu erwartende Querbeschleu- nigung des Fahrzeuges praktisch verzögerungsfrei zur Verfü- gung, so daß der Sollwert für den einzustellenden Wankwinkel ohne Phasenverschiebung zu einem Lenkmanöver verändert werden kann. Auf diese Weise läßt sich in besonders einfacher Weise erreichen, daß sich das Fahrzeug simultan zu einem fahrersei- tigen Lenkmanöver seitwärts neigt.

Grundsätzlich muß mit der Möglichkeit gerechnet werden, daß ein vom Fahrer gewünschtes und durch Betätigung der Lenkhand- habe oder sonstiger Bedienungsorgane eingeleitetes Fahrmanö- ver vom Fahrzeug nicht oder nur unvollständig ausgeführt wird, etwa weil die Bodenhaftung der Fahrzeugräder für das jeweils gewünschte Fahrmanöver nicht ausreicht und das Fahr- zeug in einen ausgeprägten Driftzustand geraten ist. Um der- artige Situationen gut beherrschen zu können, ist zweckmäßi- gerweise vorgesehen, daß der Sollwertgeber ein Sollwertsignal in Korrelation zu einem die tatsächliche Querbeschleunigung wiedergebenden Signal der Sensorik erzeugt, wenn zwischen diesem Signal und dem die zu erwartende Querbeschleunigung wiedergeben den Signal eine Differenz auftritt, die einen vorgegebenen Schwellwert betragsmäßig überschreitet.

In diesem Zusammenhang kann der Sollwertgeber innerhalb eines Toleranzbandes zwischen einem oberen Schwellwert und einem unteren Schwellwert der vorgenannten Differenz ein Sollwert- signal in Korrelation zu einem Mischwert aus dem Signal für die zu erwartende Querbeschleunigung und dem Signal für die tatsächliche Querbeschleunigung vorgeben, wobei sich der Mischwert vorzugsweise mit zunehmenden Betrag der vorgenann- ten Differenz an das in Korrelation zur tatsächlichen Querbe- schleunigung erzeugte Signal des Wankwinkels annähert.

Um bei Geradeausfahrt unnötige Betätigungen der Aktuatorik zu vermeiden, kann der Sollwertgeber ein Sollwertsignal für eine aufrechte Ausgangslage des Fahrzeuges vorgeben, solange zwi- schen dem Istwert des Lenkwinkels und der Geradeausstellung der Lenkung keine Abweichung bzw. nur eine geringe Abweichung vorliegt, deren Betrag einen Schwellwert unterschreitet. Im Ergebnis führen damit kleine Lenkkorrekturen bzw. unwillkür- liche, geringfügige Lenkbetätigungen des Fahrers auf weitest- gehend gerader Strecke nicht zu einer aktiven Wankwinkelände- rung des Fahrzeuges.

Einerseits muß eine aktive Wankwinkeländerung zügig erfolgen können. Andererseits sollen übermäßig heftige Bewegungen des Fahrzeuges vermieden werden. Deshalb ist in bevorzugter Aus- führung der Erfindung eine Dynamikanpassung vorgesehen, der- art, daß eine aktive Wankwinkeländerung einer vom Fahrer ein- geleiteten Lenkwinkeländerung nur unterhalb einer vorgegebe- nen Anderungsgeschwindigkeit des Lenkwinkels ohne bzw. mit verschwindender Phasenverschiebung folgt, während oberhalb der vorgegebenen Anderungsgeschwindigkeit des Lenkwinkels ei- ne mit der Anderungsgeschwindigkeit zunehmende Verzögerung auftritt.

Dies kann in einfacher Weise dadurch gewährleistet werden, daß dem Sollwertgeber ein Tiefpaßfilter mit steuerbarer Eck- frequenz zugeordnet ist. Wird diese Eckfrequenz oberhalb der vorangehend angegebenen Anderungsgeschwindigkeit des Lenkwin- kels zunehmend abgesenkt, ~olgt der Ausgang des Filters Ände- rungen des Eingangssignales mit zunehmender Verzögerung. Wenn also die vom Sollwertgeber erzeugten Sollwertsignale der Re- gelvorrichtung übe-das genannte Filter zugeleitet werden, kann die gewünschte Dynamikanpassung in einfacher Weise ver- wirklicht werden.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß auch oh- ne weiteres eine Dimpfung von Wankbewegungen des Fahrzeuges durch aktive Betätigung der Aktuatorik möglich ist, indem bei der Erzeugung des Sollwertes für den Wankwinkel auch eine Korrektur berücksichtigt wird, die durch einen zeitlichen Mittelwert der durch entsprechende Sensoren erfaßten Hubstel- lungen der Fahrzeugräder relativ zum Aufbau und der Hubge- schwindigkeiten der Räder vorgegeben werden kann.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin- dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt Fig. 1 eine stark schematisierte Draufsicht auf ein erfin- dungsgemäßes Fahrzeug, wobei insbesondere die Senso- rik dargestellt ist, und Fig. 2 eine schematisierte Frontansicht eines seitwärts ge- neigten, erfindungsgemäßen Kurvenneigerfahrzeuges sowie eine schematische Darstellung der Regelung der Aktuatorik.

Gemäß Fig. 1 besiz _ ein nur schematisch dargestelltes Kur- venneiger-Fahrzeug ~ lenkbare Vorderräder 2, die über einen nur schematisch an edeuteten Lenkgetriebstrang 3 zu ihrer Lenkverstellung mit einem fahrerseitig betätigten Lenkhandrad 4 verbunden sind. Des weiteren besitzt das Fahrzeug 1 unlenk- bare Hinterräder 5, welche vorzugsweise auch die Antriebsrä- der des Fahrzeuges-ilden (Antriebstrang nicht dargestellt).

Gegebenenfalls kann anstelle zweier Hinterräder 5 ein einzi- ges Hinterrad oder ein Zwillingsrad vorgesehen sein, welches in Fahrzeugmitte angeordnet ist.

Gemäß Fig. 2 ist den Fahrzeugrädern 2 bzw. 5 eine nicht näher dargestellte Aktuatorik 6 zugeordnet, welche jeweils die Fahrzeugräder eine= Fahrzeugseite relativ zum Fahrzeugaufbau anzuheben und die Fahrzeugräder der anderen Fahrzeugseite ab- zusenken gestattet, derart, daß das Fahrzeug 1 wie in Fig. 2 dargestellt ist, e-ne mehr oder weniger große Seitwärtsnei- gung erhält. Durch diese Aktuatorik 6 kann also der Wankwin- kel des Fahrzeuges, d. h. der Winkel zwischen einer eine Fahr- zeughochachse enthaltenden fahrzeugfesten Längsebene und ei- ner in Fahrzeualanasrichtung erstreckten Vertikalebene, aktiv verändert werden.

Um die nachfolgend dargestellte Regelung des Wankwinkels zu vereinfachen, soll die Aktuatorik kinematisch so ausgelegt werden, daß der Wankwinkel des Fahrzeuges proportional zum Stellhub der Aktuatorik ist.

Die Aktuatorik kann beispielsweise durch hydraulische Aktua- toren (nicht dargestellt) gebildet werden. Dies ist insofern vorteilhaft, als derartige Aktuatoren bei geringem Raumbedarf hohe Leistungen erbringen können.

Gemäß Fig. 2 können die Fahrzeugräder 2 am Fahrzeugaufbau bzw. am Chassis mittels oberer und unterer Querlenker 7 und 8 angelenkt sein, wobei die unteren Querlenker 8 im dargestell- ten Beispiel als dD ? pelarmige Hebel ausgebildet sind, deren eine Hebelarme 8'd-s jeweilige Rad 2 führen und deren ande- ren Hebelarme 8"jeweils über Federn 9 mit einer gemeinsamen Koppelstange 10 miteinander gekuppelt sind, die vom nicht nä- her dargestellten X_tuator der Aktuatorik 6 in Fahrzeugquer- richtung aktiv verstellbar ist. Auf diese Weise können die Räder 2 relativ zum Fahrzeugaufbau einerseits federn. Andererseits kann durch Verstellung der Koppelstange 10 der Wankwinkel des Fahrzeuges verändert wer- den.

Das Fahrzeug besitzt eine umfangreiche Sensorik. Durch Rad- sensoren 11 können die Raddrehzahlen und damit die Fahrge- schwindigkeit des Fahrzeuges sowie damit korrelierte Größen erfaßt werden.

Ein Drehwinkelsensor 12 erfaßt den Drehwinkel des Lenkhandra- des 4 und damit eine zum Lenkwinkel der Vorderräder 2 analoge Größe. Statt dessen ist es auch möglich, mit nicht darge- stellten Sensoren den Stellhub von Lenkgetriebeteilen zu er- fassen.

Mit einem Giersensor 13 können Drehbewegungen des Fahrzeuges bezüglich seiner Hochachse registriert werden. Zusätzlich oder alternativ können derartige Bewegungen des Fahrzeuges auch durch zumindest zwei Sensoren für die Querbeschleunigung des Fahrzeuges 1 erfaßt werden, vorausgesetzt, daß die beiden Sensoren 14 einen hinreichenden Abstand in Fahrzeuglängsrich- tung aufweisen, d. h. der eine Sensor mißt die Querbeschleuni- gung des vorde-en Fahrzeugbereiches, während der andere Sen- sor 14 die Querbeschleunigung des hinteren Fahrzeugbereiches mißt. Hierbei ist die Differenz dieser beiden Querbeschleuni- gungen ein Mat dite Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Außerdem besitzt dad Fahrzeug Hubsensoren Hubsensoren durch durch die Hubstellung de= Rader 2 bzw. 5 relativ zum Fahrzeugaufbau er- faßbar ist. D-ese Sensoren 15 können z. B. die Winkelstellung der Querlenker 7 oder 8 relativ zum Fahrzeugaufbau erfassen.

Die Sensoren 11 bis 15 sind mit der EingangsseiLe eines rech- nergestützten Sollwertgebers 16 verbunden, dessen Ausgang mit einem Regler 17 verbunden ist, der die Aktuatorik 6 in Abhän- gigkeit von einem Soll-Istwert-Vergleich zwischen einem vom Sollwertgeber 16 erzeugten Sollwertsignal für den Wankwinkel des Fahrzeuges und einem aus den Signalen der Wegsensoren 15 ermittelbaren Istwert des Wankwinkels steuert.

Um Signalrauschen auszublenden, können den Sensoren 11 bis 15 jeweils Tiefpaßfilter (nicht dargestellt) nachgeordnet sein.

Zwischen Sollwertgeber 16 und Regler 17 ist vorzugsweise ein Tiefpaßfilter 18 mit steuerbarer Eckfrequenz geschaltet, wel- che in Abhängigkeit von der aus den Signalen des Drehwinkel- sensors 12 ermittelbaren Änderungsgeschwindigkeit des Lenk- winkels steuerbar sein kann, derart, daß die Eckfrequenz bei abnehmender Anderungsgeschwindigkeit angehoben und unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes der Anderungsgeschwindigkeit auf einem oberen Grenzwert konstant gehalten wird. Auf diese Weise bewirkt der Regler 17 bei geringen Anderungsgeschwin- digkeiten des Lenkwinkels eine zur Änderung des vom Sollwert- geber 16 erzeugten Sollwertsignals für den Wankwinkel im we- sentlichen phasengleiche Verstellung des Aktuators 6, während bei höheren Anderungsgeschwindigkeiten des Lenkwinkels eine mehr oder weniger große Phasenverschiebung auftritt. Damit wird gewährleistet, daß ein"Verreißen"der Lenkung durch den Fahrer nicht zu einer übermäßig heftigen Änderung des Wank- winkels führen kann.

Im übrigen hat das Tiefpaßfilter 18 ständig die Wirkung, daß hochfrequente Anteile des dem Tiefpaßfilter 18 zugeführten Signales nicht auf den Ausgang des Tiefpaßfilters übertragen werden. Dadurch wird einerseits der Fahrkomfort wesentlich erhöht. Andererseits werden sprunghafte Änderungen des dem Regler 17 zugeleiteten Sollwertsignales sowie damit einherge- hende sprunghafte Änderungen der von der Aktuatorik 6 erzeug- ten Wankmomente vermieden. Dies ist deshalb wichtig, weil die Aktuatorik 6 andernfalls die dynamische Kippstabilität des Fahrzeuges negativ beeinflussen könnte.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann eine besonders wirksame aktive Stabilisierung des Fahrzeuges ge- genüber Wankmomenten dadurch erreicht werden, daß der Soll- wertgeber 16 dem Regler 17 über einen zusätzlichen Kanal 19 ein Zusatzsignal zuleitet, welches sich proportional zu der aufgrund der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit und der Lenkbetä- tigung des Fahrers zu erwartenden Querbeschleunigung ändert.

Dieses Zusatzsignal wird in einer eingangsseitigen Addierstu- fe 17'des Reglers 17 additiv mit dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 verknüpft.

Zusätzlich oder alternativ kann der Sollwertgeber 16 der Ad- dierstufe 17'des Reglers 17 ein weiteres zusätzliches Signal zuleiten, welches im Sinne einer Dämpfung vom Wankbewegungen des Aufbaus wirksam wird. Zur Erzeugung eines solchen Signa- les kann der Sollwertgeber 16 die Signale der Hubsensoren 15 oder zusätzlicher Sensoren (nicht dargestellt) auswerten, um den jeweiligen Federweg der Räder 2 bzw. 5 sowie die daraus ermittelbaren Hubgeschwindigkeiten der Räder relativ zum Auf- bau zu erfassen. Unter Berücksichtigung der durch das Feder- system des Fahrzeuges (Federn 9) vorgegebenen Aufbaufeder- steifigkeit und-dämpfung kann dann das über den Kanal 20 ab- zugebende Zusatzsignal berechnet werden, beispielsweise gemäß Wz = k-I f (ch + dh') dt wobei ZusatzsignalWz= A = angestrebte Wankdämpfung FederkonstantederAufbaufederungc= DämpfungderAufbaufederungd= HubstellungderRäderh= h'= Hubstellung der Rader Zeit.t=