专利摘要:
Eswird ein Verfahren zum Betrieb eines aktiven Fahrwerksystems vorgeschlagen,bei dem Abstützaggregate(6) zwischen Rädern(1-4) und Aufbau (5) angeordnet werden und bei dem die Abstützkräfte der Abstützaggregate(6) durch einen Rechner eingestellt werden.Erfindungsgemäß ist für das Verfahrenvorgesehen, dass die Räder(1-4) mindestens einer Achse mit einem Vorspurwinkel angeordnetwerden und die Radaufstandskräfte (F11-F14) der Räder (1-4)dieser Achse durch Ansteuerung der Abstützaggregate (9) unterschiedlicheWerte annehmen und dadurch an der Achse eine Seitenkraft (FresV, FresH) erzeugtund ein resultierendes Giermoment (Mz) aufgebaut wird.Anwendungin Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.
公开号:DE102004007549A1
申请号:DE200410007549
申请日:2004-02-17
公开日:2005-09-01
发明作者:Dieter Dr.-Ing. Ammon;Magnus Dipl.-Ing. Rau;Avshalom Dipl.-Ing. Suissa
申请人:DaimlerChrysler AG;
IPC主号:B60G17-015
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines aktiven Fahrwerksystems.
[0002] Ausder Patentschrift DE38 44 803 C1 ist ein aktives Fahrwerksystem bekannt, über dessenAbstützaggregateeine gezielte Änderungder Abstützkräfte eingestelltwerden kann. Beim Auftreten von Abweichungen der Wank- und Nickwinkelzu den jeweiligen Sollwerten werden Änderungen der Abstützkräfte unddamit verbundene Radaufstandskräfteaktiv verändert.Weiter besteht mit Hilfe der Abstützaggregate die Möglichkeit,Radbewegungen, welche die Bodenhaftung der Räder beeinträchtigen, selektiv an einzelnenRadaufhängungenentgegen zu wirken.
[0003] Aufgabeder Erfindung ist es demgegenüber, über dieaktive Änderungder Radaufstandskräfteeinen Geradeauslauf des Fahrzeuges zu verbessern.
[0004] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs1 gelöst.
[0005] Daserfindungsgemäße Verfahrenzeichnet sich dadurch aus, dass die Räder mindestens einer Achsemit einem Vorspurwinkel angeordnet werden und die Radaufstandskräfte derRäder dieserAchse durch Ansteuerung der Abstützaggregateunterschiedliche Werte annehmen und dadurch an der Achse eine Seitenkrafterzeugt und ein resultierendes Giermoment aufgebaut wird. Ein aktivesFahrwerksystem erlaubt die Radaufstandskräfte indivi duell einzustellen.In Verbindung mit fest vorgegebenen Vorspurwinkel wirkt an den Rädern beiGeradeausfahrt eine Seitenkraft, dessen Höhe von der jeweiligen Radaufstandskraftabhängt.Bei gleich großen Radaufstandskräften amlinken und rechten Rad einer Achse sind die Seitenkräfte gegeneinandergerichtet und gleich groß,so dass sich diese gegenseitig aufheben. Mit der Einstellung vonungleichen Aufstandskräftenan den Räderneiner Achse stellen sich an den Rädern auch ungleiche Seitenkräfte ein,so dass an der Achse eine resultierende Seitenkraft angreift, wodurchein am Schwerpunkt des Fahrzeuges angreifendes Giermoment aufgebautwird. In vorteilhafter Weise kann über dieses Verfahren Einflussauf die Fahrtrichtung des Fahrzeuges genommen werden, ohne dassein Lenk- oder Bremseingriff erforderlich ist. Diese Fahrtrichtungskorrekturdurch Veränderungder Aufstandkräfteist bei Geradeausfahrt als auch bei Kurvenfahrten anwendbar.
[0006] InAusgestaltung der Erfindung werden bei dem Verfahren die Radaufstandskräfte derRäder verschiedenerAchsen, die jeweils einen Vorspurwinkel aufweisen, so eingestellt,dass durch die an den Achsen erzeugten Seitenkräfte ein gleichsinniges Giermomentaufgebaut wird. Bevorzugt werden die Radaufstandskräfte so eingestellt,dass an allen Achsen Seitenkräfteaufgebaut werden, die zum Aufbau eines Giermomentes beitragen. Beispielsweisebei einem zweiachsigen Fahrzeug wird bezogen auf die Fahrtrichtungan der Vorderachse eine nach rechts gerichtete und an der Hinterachseeine nach links gerichtete resultierende Seitenkraft aufgebaut. Über dieseEinstellung der Radaufstandskräftewird ein Giermoment zur wirkungsvollen Beeinflussung der Fahrtrichtungdes Fahrzeuges erzeugt.
[0007] Inweiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Radaufstandskräfte an einemzweiachsigen Fahrzeug an einem vorderen Rad und einem diagonal dazuangeordneten hinteren Rad um einen gleichen Betrag erhöht und andem anderen vorderen Rad und dem dazu diagonal angeordneten hinteren Radjeweils um diesen Betrag erniedrigt. Diese Veränderung der Radaufstandskräfte hat denVorteil, dass die Lage des Aufbaus dadurch nicht verändert wird. Über dieseEinstellung der Radaufstandskräfte wirddie Fahrtrichtung des Fahrzeuges beeinflusst, ohne dass der Fahrkomfortinfolge Schwankungen des Aufbaus beeinträchtigt ist.
[0008] Inweiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Höhe des Giermomentes in Abhängigkeiteines Seitenwindes eingestellt. Fahrtrichtungsabweichungen des Fahrzeugesinfolge Seitenwind werden über einenGierratensensor und/oder einen Seitenwindsensor erkannt. Um einenSpurversatz des Fahrzeuges zu vermeiden, wird der Fahrtrichtungsabweichungein überVeränderungder Radaufstandskräfte erzeugtes,korrigierendes Giermoment entgegengesetzt.
[0009] Inweiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Höhe des Giermomentes in Abhängigkeiteiner Fahrbahnquerneigung eingestellt. Eine Querneigung der Fahrbahnhat zur Folge, dass das Fahrzeug von der über ein Lenkrad eingestelltenFahrtrichtung abweicht. Übereinen Neigungssensor und/oder einen Gierratensensor ist dieser Einflusserkennbar, so dass der Abweichung durch Veränderung der Radaufstandskräfte entgegengewirktwird.
[0010] Inweiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Abstützaggregateals Federbeine, mit einer veränderbarenVorspannung einer Schraubenfeder und/oder Luftfeder ausgeführt. DasFahrwerksystem weist beispielsweise Abstützaggregate, bei denen eineVorspannung einer Feder verändertwird, auf. Überdie Variation der Federvorspannung sind die Radaufstandskräfte einstellbar.
[0011] Inweiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Abstützaggregateals hydropneumatisches Federbeine ausgeführt. Ein hydropneumatischesFederbein weist einen Hydraulikzylinder, der mit einem Hydrospeicherund einer Pumpe verbunden ist, auf. Zur Erhöhung der Radaufstandskraftwird Ölin den Hydraulikzylinder gefördert,eine Verminderung der Aufstandskraft erfolgt durch Ablassen vonHydraulikölin einen Tank.
[0012] Inweiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorspurwinkel undder damit verbundene Schräglaufwinkel α an einerVorderachse und/oder an einer Hinterachse nach Bedarf über einVerstellelement verändert.Die Höhedes durch Änderungder Radaufstandkräfteerzeugbaren Giermomentes ist von den eingestellten Vorspurwinkelnabhängig.Da ein dauerhaft eingestellter großer Vorspurwinkel einen hohenReifenverschleiß undKraftstoffverbrauch verursacht, wird ein Verstellelement vorgesehen,das den Vorspurwinkel nur bei Bedarf vergrößert. Dieses Verstellelementist beispielsweise in Spurstangen der Vorder- und/oder Hinterachseangeordnet. Damit wird in vorteilhafter Weise die Höhe des zurFahrtrichtungskorrektur erforderlichen Giermoments erhöht.
[0013] WeitereMerkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibungsowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindungsind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgendenBeschreibung näher erläutert. Eszeigen
[0014] 1 Darstellungeines Fahrzeugmodells mit einem aktiv ansteuerbaren Feder-Dämpfersystem,
[0015] 2 eineFahrzeugdraufsicht mit Darstellung von Seitenkräften und
[0016] 3 qualitativeDarstellung des Zusammenhangs zwischen Seitenkraft und Schräglaufwinkelbei vorgegebener Radaufstandskraft.
[0017] GleicheBauteile und physikalischen Größen sindin den 1-3 gleich bezeichnet.
[0018] In 1 istschematisch ein Kraftfahrzeug gezeigt, das über ein aktives Fahrwerksystemverfügt.Die Verbindung zwischen den Rädern 1, 2, 3, 4 zumFahrzeugaufbau 5 ist jeweils über ein aktiv ansteuerbaresAbstützaggregat 6,das als Feder-Dämpfersystem ausgeführt ist,hergestellt. Das Feder-Dämpfersystem 6 weisteine Feder 8, die beispielsweise als Stahl- oder Luftfederausgeführtist, einen Dämpfer 7 undein hydraulisch ansteuerbares Stellelement 9 auf. Das Feder-Dämpfersystem 6 ist zwischenFahrzeugaufbau 5 und einem gegenüber dem Aufbau 5 beweglichenTeil wie beispielsweise einem Radträger oder einem Lenker angeordnet.Der Dämpfer 7 isteiner Hintereinanderschaltung von Feder 8 und Stellelement 9 parallelgeschaltet. Über eineAnsteuerung des Stellelements 9 ist die Kraft der Feder 8 veränderbar.Als hydraulische Druckquelle dient eine nicht dargestellte, vomFahrzeugmotor angetriebene Pumpe. Die Druckansteuerung der Stellelemente 9 erfolgt über eineVentileinheit, die wiederum mit einem Steuergerät verbunden ist. Des weiterenist das Steuergerätmit Weggebern verbunden, welche die jeweilige Hubstellung der Räder 1, 2, 3, 4 zumFahrzeugaufbau 5 wiedergeben.
[0019] Aufgrundder Schwerkraft S des Fahrzeugaufbaus wirkt an jedem Rad 1, 2, 3, 4 eineRadaufstandkraft F11_0, F12_0,F13_0, F14_0. DieRadaufstandkräfteF11_0–F14_0 werden durch Ansteuerung der Stellelement 9 aufeinen Wert F11–F14 vergrößert oder verkleinert.
[0020] DieRäder 1–4 desin 2 dargestellten Fahrzeuges weisen einen positivenVorspurwinkel auf. Sind die Radaufstandkräfte F11_0–F14_0 der Räder 1–4 einerAchse gleich groß,so sind die erzeugten SeitenkräfteFSV, FSH infolgeder sich einstellenden Schräglaufwinkel α an den Rädern 1–4 einerAchse gleich groß.Damit ist die resultierende Seitenkraft Null und das Fahrzeug fährt geradeaus.
[0021] Dasaktive Fahrwerksystem bietet nun die Möglichkeit unterschiedlicheRadaufstandkräfte F11–F14 einzustellen. In vorteilhafter Weise sinddie RadaufstandkräfteF11–F14 so einstellbar, dass auf das Fahrzeugein Giermoment Mz wirkt. Dieses GiermomentMz wird bevorzugt dazu genutzt den Fahrzeuggeradeauslaufzu stabilisieren, beispielsweise kann dadurch wirkungsvoll der Einflussvon Seitenwind und/oder Fahrbahnunebenheiten kompen siert werden.Um den Komfort des Fahrers nicht zu mindern, sind die Radaufstandkräfte F11–F14 derart veränderbar, dass sich der Fahrzeugaufbau 5 nichtbewegt.
[0022] Dieidealisierte Schwerpunktslage S befindet sich in dem in 2 dargestelltenFahrzeug mittig zwischen Vorder- und Hinterachse sowie mittig zwischenden linken Rädern 1, 3 undrechten Rädern 2, 4.Die idealisierte Schwerpunktslage ist der Funktionsbeschreibungdes Verfahrens zugrunde gelegt, das Verfahren kann selbstverständlich auchbei jeder anderen, beliebigen Schwerpunktslage angewendet werden.Dabei wird beispielsweise die Aufstandskraft F11_0 amRad 1 und die Aufstandskraft F14_0 amRad 4 um einen vorbestimmbaren Betrag ΔF erhöht und die Aufstandskraft F13_0 des Rades 3 und die AufstandskraftF12_0 Rades 2 gleichzeitig um dengleichen Betrag ΔFerniedrigt.
[0023] Diewirksamen RadaufstandkräfteF11–F14 in 1 sind dann: F11 = F11_0 + ΔF F12 = F12_0 – ΔF F13 = F13_0 – ΔF F14 = F14_0 + ΔF
[0024] Durchdiese unterschiedlichen Radaufstandskräfte F11–F14 führtdas Fahrzeug bei einer Bewegung des Fahrzeuges in Fahrtrichtung 10 infolge einerSeitenkraftänderungeine Gier- und Querbewegung aus.
[0025] Infolgeeines fest eingestellten Vorspurwinkels und der Bewegung des Fahrzeugesin Fahrtrichtung 10 weist jedes Rad einen Schräglaufwinkel α auf, derin Abhängigkeitder jeweiligen Radaufstandkraft F11–F14 eine am Rad 1–4 angreifende Seitenkraft Fsbestimmt, siehe 3. Dabei weisen in Fahrtrichtung 10 gesehendie rechten Räder 2, 4 einenpositiven und die linken Räder 1, 3 einennegativen Schräglaufwinkel α auf. Indem Diagramm in 3 sind qualitativ für verschiedenRadaufstandkräfted.h. für5000N, 6000N, 7000N die an einem Rad angreifenden Seitenkräfte Fs inAbhängigkeitdes Schräglaufwinkels α aufgetragen.Es handelt sich hierbei um eine qualitative Darstellung, die zurErklärungdes Verfahrens dient. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dassbei gleich großenRadaufstandkraft F11–F14 aufgrunddes symmetrischen Verlaufs der Kurve die Summe der an einer Achseangreifenden SeitenkräfteFs Null ist. Beispielsweise ist bei einer Radaufstandskraft F11, F12 von jeweils6000N an den Rädern 1, 2 derVorderachse die Seitenkraft FS1 am linken Rad 1 beieinem Schräglaufwinkel –α betragsmäßig gleichgroß wieFS2 am rechten Rad 2 mit dem Schräglaufwinkel α, wobei dieKraftrichtungen entgegengesetzt sind. Für diesen Fall gilt für die resultierendeKraft FresV an der Vorderachse FresV = –FS1 + FS2 = 0.
[0026] Gemäß vorangehenderGleichungen werden die Kräftean dem System so abgestimmt, dass an den Rädern 1, 2, 3, 4 beiBewegung des Fahrzeuges in Fahrtrichtung 10 Seitenkräfte angreifenaus denen ein Giermoment Mz resultiert.Die im folgenden erklärte,beispielhafte Veränderungder RadaufstandkräfteF11–F14 erzeugt ein rechts drehendes GiermomentMz. An der Vorderachse wird gemäß 1 und 3 dieRadaufstandskraft F11_0 des linken Rades 1 umeinen Wert ΔF= 1000N von 6000N auf 7000N erhöht,wodurch wie in 2 und 3 dargestelltdie Seitenkraft FS1 betragsmäßig um denWert ΔFs1 ansteigt. Am rechten Rad 2 wirddie Radaufstandskraft F12_0 um den gleichenBetrag ΔFvon 6000N auf 5000N erniedrigt, so dass die Seitenkraft FS2 um den Wert ΔFS2 absinkt.An der Vorderachse wirkt damit gemäß 2 eine entgegender Richtung der y-Achse gerichtete resultierende Seitenkraft FresV = –FS1 – ΔFS1 + FS2 – ΔFS2, wobei mit FS1 =FS2 FresV = –ΔFs1 – ΔFs2
[0027] Gemäß obigenGleichungen ist an der Hinterachse die Radaufstandskraft F13_0 des linken Rades 3 um den Wert ΔF = 1000Nerniedrigt und die Radaufstandskraft F14_0 desrechten Rades ist um den Wert ΔF= 1000N erhöht.Entsprechend einem zu 3 analogen, den Radaufstandskräften F13_0 und F14_0 zugehörigen Schräg laufwinkel-Seitenkraft Diagrammsinkt nun betragsmäßig dieSeitenkraft FS3 am linken Rad 3 umden Wert ΔFs3, am rechten Rad 4 steigt die SeitenkraftFS4 um den Wert ΔFs4,die resultierende Seitenkraft an der Hinterachse ergibt sich dannzu FresH = –FS3 + ΔFs3 + FS4 + ΔFs4, wobei mit FS3 =FS4 FresH = ΔFs3 + ΔFs4.
[0028] Damitwirkt an der Hinterachse eine resultierende Seitenkraft FresH = ΔFs3 + ΔFs4, die entgegen der Kraft an der Vorderachsewirkt. Im Falle einer gleichen Achslast an der Vorder- und Hinterachse weisendie SeitenkräfteFresV und FresH einengleich großenWert auf.
[0029] DieSeitenkräfteFresV und FresH erzeugenein rechtsdrehendes Giermoment Mz, das zurStabilisierung des Geradeauslaufs des Kraftfahrzeuges genutzt wird.Beispielsweise ist durch das Giermoment Mz einvon rechts einwirkender Seitenwind derart kompensierbar, dass dasFahrzeug ohne Eingriff eines Fahrers weiterhin geradeaus fährt. DasGiermoment Mz wird entsprechend der Höhe des Seitenwindes über dieVariation der Kräfte ΔF eingestellt.Gleichermaßenwird auf einer nach links geneigter Fahrbahn über das Giermoment Mz der Geradesauslauf stabilisiert. Weiterhinkönnenauch Einflüssevon Fahrbahnunebenheiten wie Spurrillen oder Längsfugen ausgeglichen werden.Neben einer Korrektur des Geradesauslaufs bei Geradeausfahrt kann über dasGiermoment Mz auch eine Abweichung des Fahrzeugesvon einer Soll-Kreisbahn bei Kurvenfahrt, die beispielsweise durcheinen Seitenwind, eine Fahrbahnquerneigung usw. ausgelöst wird,ausgeglichen werden.
[0030] Umein linksdrehendes Giermoment aufzubauen, erfolgt an dem vorderenrechten und hinteren linken Rad 2, 3 eine Erhöhung undan dem vorderen linken und hinteren rechten Rad 1, 4 eineVerringerung der RadaufstandkräfteF11–F14.
[0031] DieErkennung einer den Geradeauslauf beeinträchtigenden Größe wie beispielsweiseSeitenwind erfolgt überSeitenwindsensoren, Gierratensensoren, Wanksensoren, Beschleunigungssensorenin Längs-,Quer, -Hochachsenrichtung, Umwelterkennung mittels Bildverarbeitungoder aus einer Kombination dergleichen. Diese Größen werden dem Steuergerät zugestellt,das fürdie jeweilige Fahrsituation die erforderlichen Radaufstandkräfte berechnetund die Stellelemente 9 ansteuert. Ferner wird über die Weggeberdie Aufbaulage überwacht,so dass gegebenenfalls bei einer Veränderung der Aufbaulage über dieRadaufstandskräfteF11–F14 dieser entgegengewirkt wird.
[0032] Ineiner modifizierten Ausführungsformwird nur an einer Achse eine Seitenkraft erzeugt. Wenn beispielsweiseein Fahrzeug nur an der Vorderachse eine Vorspur aufweist, so kann über die Änderung derRadaufstandkräfteF11, F12 eine Richtungskorrekturdes Fahrzeuges vorgenommen werden.
[0033] Ineiner weiteren Ausführungsind bei Tolerierung von Aufbaubewegungen darüber hinaus unsymmetrische Änderungender Radaufstandkräfte F11–F14, d.h. mit einem ΔF unterschiedlicher Höhe an denRädern 1, 2, 3, 4 anwendbar.Gleichfalls sind auch gezielte Aufbaubewegungen, die beispielweise einenFahreindruck bei einer Fahrkorrektur durch Veränderung der Radaufstandkräfte verbessert,realisierbar. Bei außermittigenSchwerpunktslagen S, die von der in 2 gezeigtenabweichen, sind gegebenenfalls Aufbaubewegungen in Kauf zu nehmen, soferndiese nicht durch eine unsymmetrische Veränderung der Radaufstandkräfte ausgeglichenwerden können.
[0034] Ineiner weiteren modifizierten Ausführungsform wird eine Vorrichtungvorgesehen, die die Vorspur der Räder 1, 2, 3, 4 beiBedarf temporärerhöht. Dasmaximal erreichbare Giermoment Mz steigtmit zunehmendem Vorspurwinkel an. Um eine mit zunehmenden Vorspurwinkelpermanente Erhöhung desRollwiderstands zu vermeiden, wird der Vorspurwinkel nur erhöht, wenndiese zum Aufbau eines angeforderten Giermomentes Mz erforderlichist.
[0035] Mitdieser Vorrichtung ist an jeder Achse je nach Bedarf ein negativersowie ein positiver Vorspurwinkel einstellbar.
权利要求:
Claims (8)
[1] Verfahren zum Betrieb eines aktiven Fahrwerksystemsfür einKraftfahrzeug, – beidem Abstützaggregate(6) zwischen Rädern (1–4)und Aufbau (5) angeordnet werden und – bei demdie Abstützkräfte derAbstützaggregate(6) durch einen Rechner eingestellt werden, dadurchgekennzeichnet, dass – dieRäder (1–4)mindestens einer Achse mit einem Vorspurwinkel angeordnet werdenund die – Radaufstandskräfte (F11–F14) der Räder(1–4)dieser Achse durch Ansteuerung der Abstützaggregate (9) unterschiedlicheWerte annehmen und dadurch an der Achse eine Seitenkraft (FresV, FresH) erzeugt undein resultierendes Giermoment (Mz) aufgebaut wird.
[2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Radaufstandskräfte(F11–F14) Räderverschiedener Achsen, die jeweils einen Vorspurwinkel aufweisen,so eingestellt werden, dass durch die an den Achsen erzeugten Seitenkräfte (FresV, FresH) eingleichsinniges Giermoment (Mz) aufgebaut wird.
[3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Radaufstandskräfte(F11–F14) eines zweiachsigen Fahrzeuges an einemvorderen Rad (1, 2) und einem diagonal dazu angeordnetenhinteren Rad (4, 3) um einen gleichen Betrag (ΔF) erhöht und andem anderen Vorderrad (2, 1) und dem dazu diagonalangeordneten Hinterrad (3, 4) jeweils um diesenBetrag (ΔF)erniedrigt werden.
[4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Höhedes Giermomentes (Mz) in Abhängigkeiteines Seitenwindes eingestellt wird.
[5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Höhedes Giermomentes (Mz) in Abhängigkeiteiner Fahrbahnquerneigung eingestellt wird.
[6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Abstützaggregate (6)als Federbeine, mit einer veränderbarenVorspannung einer Schraubenfeder und/oder Luftfeder ausgeführt werden.
[7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Abstützaggregate (6)als hydropneumatisches Federbeine ausgeführt werden.
[8] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Vorspurwinkel und der damit verbundene Schräglaufwinkel α an einerVorderachse und/oder einer Hinterachse über ein Verstellelement nachBedarf verändertwerden kann.
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优先权:
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