DE19815859B4

DE19815859B4 - Dämpfungseinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19815859B4
Application number: DE19815859A
Authority: DE
Inventors: Michiya Atsugi Hiramoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: JPH10278529A; KR19980081151A; DE19815859A1; US6092011A

Abstract

Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit:
zumindest einem Schwingungsdämpfer (SA), welcher so aufgebaut und zwischen einer gefederten Masse einer Fahrzeugkarosserie und einer ungefederten Masse eines entsprechenden Fahrzeugrades derart angeordnet ist, dass ein erster Betriebsmodus eingestellt wird, um eine relativ hohe Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe vorzusehen, während eine relativ niedrige Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe vorgesehen wird, dass ein zweiter Betriebsmodus eingestellt wird, um eine relativ hohe Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe vorzusehen, während die relativ niedrige Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe vorgesehen wird, und dass ein dritter Betriebsmodus eingestellt wird, um die relativ niedrigen Dämpfungscharakteristika sowohl in der Zug- als auch Druckstufe vorzusehen;
einer Bestimmungseinheit zum Ermitteln des vertikalen Verhaltens der gefederten Masse der Fahrzeugkarosserie; und
einer Schalteinheit (40) für einen drei Modi der Dämpfungseinstellung umfassenden Basismodus, in dem die Richtung des ermittelten Vertikalverhaltens der Fahrzeugkarosserie bestimmt und der Schwingungsdämpfer (SA) in den ersten Betriebsmodus...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.
Bei einem bereits bekannten Fahrzeugaufhängungs-Steuer- bzw. -Regelsystem ist ein Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik angeordnet, bei welchem die Dämpfungscharakteristika bzw. -eigenschaften in der Zug- und Druckstufe unabhängig voneinander durch eine Schwenkbewegung eines darin angeordneten Steuer- bzw. Regelventils gesteuert bzw. geregelt werden.

Ein derartiger Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik ist beispielsweise in der ersten Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. Heisei 8-58333 beschrieben, welche am 5. März 1996 veröffentlicht wurde.

Das heißt, der in der oben genannten ersten Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung beschriebene Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik ist derart aufgebaut und angeordnet, daß er eine Schaltung in drei Dämpfungscharakteristikmoden ermöglicht. In eine ersten Modus, in welchem die Dämpfungskraft in der Zugstufe hoch (hart) und in der Druckstufe klein (weich) ist; in einen zweiten Modus, in welchem die Dämpfungskraft in der Zugstufe klein und in der Druckstufe groß ist; sowie in einen dritten Modus, in welchem die Dämpfungskraft in der Zugstufe einen mittleren Wert (zwischen der harten und weichen Dämpfungscharakteristik) sowie in der Druckstufe einen mittleren Wert (zwischen der harten und weichen Dämpfungscharakteristik) einnimmt.

Bei dem bereits bekannten Fahrzeugaufhängungs-Steuersystem, welches den oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik einsetzt, werden sowohl die linken als auch rechten Fahrzeugkarosseriebereiche, auf welche eine Wankbewegung einwirkt, kurzzeitig einer Verlagerung ausgesetzt, wenn das Fahrzeug ein Slalommanöver ausführt, wobei in dem Fahrzeug die oben beschriebene Steuervorrichtung für die Dämpfungscharakteristik montiert ist.

Um dieses Wankverhalten zu unterbinden, muß der Dämpfungscharakteristikmodus zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus entsprechend der Verlagerung der Wankbewegungsrichtung des Fahrzeugs alternierend verändert werden. Gleichzeitig bedarf es einer Zeitdauer, um die Dämpfungscharakteristiksteuerung bezüglich des aktuellen Wankverhaltens des Fahrzeugs zu schalten. Somit kann in einfacher Form eine ungenügende Unterdrückung eines vorübergehenden Wankverhaltens, insbesondere während eines Slalommanövers des Fahrzeugs, auftreten.

Des Weiteren kann eine ungenügende Dämpfungscharakteristik bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs die Dämpfungskraft beeinflussen, so daß die Lenkstabilität wiederum beeinträchtigt wird.

Aus der DE 42 25 755 A1 ist eine Dämpfungssteuerung bekannt, die semiaktiv in drei Modi arbeitet und in ihrer Arbeitsweise auf eine Kurvenfahrt und insbesondere auf die dynamischen Vorgänge im Kurveneinlauf und Kurvenauslauf eingerichtet ist.

Ferner beschreibt die DE 39 30 555 A1 eine Dämpfungssteuerung, bei welcher für Arbeitspunkte außerhalb des regulären Arbeitsbereiches der semiaktiven Dämpfung ein zusätzlicher Modus eingeschaltet wird, bei welchem der Dämpfer in Zug- und Druckstufe hart ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4 angegebenen Art zu schaffen, welche das vorübergehende Wankverhalten unterdrückt und die Lenkstabilität während hoher Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gewährleisten kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 oder 4 gelöst; die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeuges, welches eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung der Dämpfungscharakteristik eines erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispieles aufweist;
2 ein System-Blockdiagramm der Steuer- bzw. Regelvorrichtung der Dämpfungscharakteristik des bevorzugten Ausführungsbeispiels von 1;
3 eine Querschnittansicht jedes Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik der 1 und 2;
4 und 5 eine Draufsicht bzw. Bodenansicht eines Kolbenelementes von 3;
6 erläuternde Querschnittansichten eines Steuer- bzw. Regelventils, welches entlang der Linien S1-S1, S2-S2, S3-S3 und S4-S4 von 3 geschnitten wurde, um die Betriebsweise des Steuer- bzw. Regelventils des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik von 3 zu erläutern;
7 eine einstückige erläuternde Ansicht des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteri stik von 3, um die Arbeitsfluidströmung in einer H-H-Charakteristikposition, einer H-S-Charakteristikposition, einer S-S-Charakteristikposition und einer S-H-Charakteristikposition zu erläutern;
8 eine erläuternde Ansicht des Dreh-(Schwenk-)Winkels des Steuer- bzw. Regelventils, der Dämpfungscharakteristik in den Zug- und Druckstufen aus den H-S- zu H-H-Bereichen und die Öffnungs- und Schließungssituationen jedes Strömungskanals beim Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik von 3;
9 ein erläuterndes Blockdiagramm einer Signalverarbeitungsschaltung, um die vertikalen Geschwindigkeitssignale (VB) der gefederten Masse in der Steuer- bzw. Regeleinheit der 1 und 2 abzuleiten;
10 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Steuerung bzw. Regelung eines normalen Steuer- bzw. Regelvorgangs mittels eines normalen Steuer- bzw. Regelabschnittes (Schalteinheit im Grundmodus der Dämpfungscharakteristik) in der Steuer- bzw. Regeleinheit der 1 und 2;
11A, 11B, 11C und 11D einstückige Zeitsteuerdiagramme zum Erläutern des Steuer- bzw. Regelvorganges mittels des normalen Steuer- bzw. Regelabschnittes von 10;
12 eine erläuternde Ansicht des Dreh-(Schwenk-)Winkels des Steuer- bzw. Regelventils, der Dämpfungscharakteristik in den Zug- und Druckstufen von einem H-S-Bereich ➀ und einem H-H-Bereich ➃ sowie Öffnungs- und Schließungssituationen jedes Strömungskanals bei einer Modifikation des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik;
13 eine Querschnittansicht einer weiteren Modifikation des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik;
14 eine vergrößerte Querschnittansicht variabler Drosselmechanismen bei weiteren Modifikationen des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik von 13; und
15 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Kolbens bei einer weiteren Modifikation des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik der 13 und 14.
Nachfolgend wird auf die Zeichnung Bezug genommen, um das Verständnis für die vorliegende Erfindung zu erleichtern.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug, welches eine Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Dämpfungscharakteristika des jeweiligen Schwingungsdämpfers entsprechend einem erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiel aufweist.
2 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm der Steuer- bzw. Regelvorrichtung für die Dämpfungscharakteristik bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung von 1.
Jeder von vier Schwingungsdämpfern SA_FR, SA_FL, SA_RL und SA_RR ist zwischen der Fahrzeugkarosserie als gefederter Masse und einem entsprechenden linken und rechten Vorder- und Hinterrad als ungefederte Masse angeordnet.
Ein die vier Schwingungsdämpfer repräsentierender Schwingungsdämpfer wird lediglich mit SA bezeichnet.
Des weiteren bezeichnet der Index FR das rechte Vorderrad, FL das linke Vorderrad, RR das rechte Hinterrad und RL das linke Hinterrad.
Mehrere vertikale Beschleunigungssensoren der gefederten Masse, d.h. vier vertikale G-Sensoren Gc (G_CFL, G_CFR, G_CRL und G_CRR) sind an vorgegebenen Positionen an der Fahrzeugkarosserie benachbart dem jeweils entsprechenden linken (FL) und rechten (FR) Vorderrad und linken (RL) und rechten (RR) Hinterrad angeordnet, um die Vertikalbeschleunigungen der gefederten Masse an den linken und rechten vorderradseitigen Positionen der Fahrzeugkarosserie zu erfassen (sie sind positiv (+), wenn jede der Beschleunigungen relativ zur Straßenoberfläche, auf welcher das Fahrzeug fährt, nach oben gerichtet ist, sowie negativ (–), wenn sie relativ zur Straßenoberfläche nach unten gerichtet sind).
Ein Lenkwinkelsensor 20 ist an der Lenksäule eines Lenksystems ST angeordnet, um den Lenkwinkel θ und die Lenkgeschwindigkeit θv zu erfassen. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 ist am Fahrzeug installiert, um die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs zu erfassen. Eine Steuer- bzw. Regeleinheit 40 – wird im folgenden Steuereinheit genannt – ist an einem Teil der Fahrzeugkarosserie benachbart ei nem Fahrgastsitz angeordnet, um Signale zu empfangen, welche von jedem der vertikalen G-Sensoren Gc (G_CFL, G_CFR, G_CRL und G_CRR) abgeleitet wurden, und um Antriebssignale für Schrittmotoren 30 der jeweiligen Schwingungsdämpfer SA_FL, SA_FR, SA_RL und SA_RR aus zugeben.
Die Steuereinheit 40 umfaßt eine Eingangsschnittstelle 40a; eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 40b; einen gemeinsamen Bus, einen ROM (Festspeicher); einen RAM (direkter Zugriffsspeicher) 40ac; einen RAM (direkter Zugriffsspeicher); eine Ausgangsschnittstelle 40aa; und vier Treiber 40c. Die Treiber 40c sind mit den jeweils entsprechenden Schrittmotoren 3 verbunden, um Steuersignale von der Ausgangsschnittstelle 40aa zu empfangen und die Treibersignale auszugeben, um die entsprechenden Schrittmotoren 3 entsprechend dem Inhalt der Steuersignale zu drehen bzw. zu schwenken. Die Schrittmotoren 30 sind in den jeweiligen Schwingungsdämpfern SA_FL, SA_FR, SA_RL und SA_RR angeordnet.
Die Steuereinheit 40 empfängt Sensorsignale von den vertikalen G-Sensoren Gc, dem Lenkwinkelsensor 20 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 und führt die Steuerung bzw. Regelung der Dämpfungscharakteristik für die jeweiligen Schwingungsdämpfer SA (SA_FL, SA_FR, SA_RL und SA_RR), basierend auf den oben beschriebenen Sensorsignalen, aus.
Die Steuer- bzw. Regeleinheit 40 weist eine Signalverarbeitungsschaltung (siehe 9) auf, welche ein vertikales Geschwindigkeitssignal VB der gefederten Masse ableitet, um eine Steuerung der Dämpfungscharakteristik für jeden Schwingungsdämpfer SA, basierend auf den Vertikalbeschleunigungen G (G_FL, G_FR, G_RL und G_RR) der gefederten Masse von den vertikalen G-Sensoren Gc (Gc_FL, Gc_FR, Gc_RL und Gc_RR), durchzuführen. Details der Signalverarbeitungsschaltung werden nachfolgend beschrieben.
3 zeigt eine Schnittansicht des wesentlichen Aufbaus des Schwingungsdämpfers SA.
Der Schwingungsdämpfer SA weist einen Kolben P auf, welcher die Innenseite des Zylinders 2 in eine obere Kammer A und eine untere Kammer B festlegt. Der Kolben P ist am Außenumfang der Spitze einer Kolbenstange 1 befestigt (zylindrisches Element) und gleitet innerhalb des Zylinders 2. Der Kolben 2 umfaßt: ein Kolbenelement 3 und ein druckstufiges Unterelement 4 sowie zugstufiges Unterelement 5, welche in Reihe an oberen und unteren Enden des Kolbenelementes 3 angeordnet sind.
Ein Kolbenring 6 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbenelementes 3 befestigt. Der Kolbenring 6 dichtet gleitend zwischen dem Kolbenelement 3 und dem Zylinder 2 ab.
Die 4 und 5 zeigen Details des Kolbenelementes 3.
Vier druckstufige Verbindungsöffnungen 3a, welche die Arbeitsfluidströmung von der unteren Kammer B zur oberen Kammer A sicherstellen, und vier zugstufige Verbindungsöffnungen 3b, welche die Arbeitsfluidströmung von der oberen Kammer A zur unteren Kammer B gewährleisten, sind alternierend in Umfangsrichtung des Kolbenelementes 3 angeordnet.
Zusätzlich steht eine druckstufige Sitzfläche 3c an einer Oberfläche des Kolbenelementes 3 vor und ist mit einer Aufnahmekammer 3e für den druckstufigen Zwischendruck aus gebildet, welche mit einer druckstufigen Verbindungsöffnung 3a kommuniziert. Eine druckstufige Sitzfläche 3d, welche eine Aufnahmekammer 3f des druckstufigen Zwischendruckes bildet, steht auf einer unteren Fläche des Kolbenelementes 3 vor und kommuniziert mit der druckstufigen Verbindungsöffnung 3a. Die Aufnahmekammer 3f für den druckstufigen Zwischendruck kommuniziert mit jeder zugstufigen Verbindungsöffnung 3b. Ein druckstufiges hochdämpfendes Ventil 7 ist auf der Oberfläche des Kolbenelementes 3 angeordnet und berührt die druckstufige Sitzfläche 3c, so daß eine Strömung des Arbeitsfluids in jede druckstufige Verbindungsöffnung 3a in begrenztem Umfang ermöglicht wird. Ein zugstufiges hochdämpfendes Ventil 8 ist an der unteren Fläche des Kolbenelementes 3 installiert und ermöglicht eine Strömung des Arbeitsfluids in jede zugstufige Verbindungsöffnung 3b in begrenztem Umfang sowie berührt die zugstufige Sitzfläche 3d.
Eine druckstufige Sitzfläche 4b, welche eine Aufnahmekammer 4a des druckstufigen Druckes bildet, steht von einer Oberfläche des druckstufigen Unterelementes 4 vor. Ein druckstufiges Druck- bzw. Sperrventil 9 berührt und ist an der druckstufigen Sitzfläche 4b befestigt.
Eine zugstufige Sitzfläche 5b bildet die Aufnahmekammer 5a des zugstufigen Druckes und steht auf der unteren Fläche des zugstufigen Unterkörpers 5 vor. Ein zugstufiges Druck- bzw. Sperrventil 10 berührt und ist an der zugstufigen Sitzfläche 5b befestigt.
Unterlegscheiben bzw. Scheiben 12a, 12b, 12c und 12d sowie Halteelemente 13a und 13b sind an der Kolbenstange 1 angeordnet, um die Wändevariable bzw. „flexed variable" jedes Ventils 7, 8, 9 und 10 in deren Öffnungsrichtung in vorgegebenem Umfang zu unterdrücken, so daß die Biegung jedes Ventils in dessen Öffnungsrichtung auftritt.
Ein Steuer- bzw. Regelventil 14 (auch Schwenkelement oder Einstellelement genannt) mit im wesentlichen zylindrischer Form ist schwenkbar in eine Öffnung 1e eingefügt, welche derart ausgestaltet ist, daß sie axial durch die Kolbenstange 1 verläuft.
Ein Paar von druckstufigen Verbindungsnuten 14a und 14d ist axial auf dem Außenumfang des Steuer- bzw. Regelventils 14 – wird im folgenden Steuerventil genannt – axial ausgebildet und symmetrisch zueinander relativ zu dem radialen Mittelpunkt des Steuerventils 14 ausgestaltet. Erste und zweite Seitenöffnungen 1a und 1b (erste Öffnung 1a und zweite Öffnung 1b) sind radial auf der Kolbenstange 1 ausgestaltet.
Ein druckstufiger Nebenstromkanal bzw. Bypass-Strömungskanal II ist ausgebildet, welcher das Arbeitsfluid zwischen den druckstufigen Verbindungsöffnungen 3a und der oberen Kammer A (druckstufige untere Druckkammer) kommuniziert, indem das Fluid an dem druckstufigen hochdämpfenden Ventil 7 vorbeigeführt wird. Der druckstufige Nebenstromkanal II umfaßt das Paar erster und zweiter Verbindungsnuten 14a und 14b, die ersten und zweiten Teile 1a und 1b sowie die Aufnahmekammer 3e für den druckstufigen Zwischendruck.
Ein zugstufiger Nebenstromkanal I kommuniziert das Arbeitsfluid zwischen den zugstufigen Verbindungsöffnungen 3b und der unteren Kammer B (zugstufige untere Druckkammer), indem das Fluid am zugstufigen hochdämpfenden Ventil 8 vorbeigeführt wird. Ein Paar von zugstufigen Verbin dungsnuten 14a und 14b ist am Außenumfang des Steuer- bzw. Regelventils 14 axial ausgebildet und symmetrisch zueinander mit Bezug auf den radialen Mittelpunkt des Steuerventils 14 ausgestaltet. Zusätzlich ist eine dritte Seitenöffnung (dritte Öffnung) 1c und vierte Seitenöffnung (vierte Öffnung) 1d radial an der Kolbenstange 1 ausgestaltet.
Der zugstufige Nebenstromkanal I umfaßt das Paar der zugstufigen Verbindungsnuten 14a und 14b, die dritten und vierten Öffnungen 1c und 1d sowie die Aufnahmekammer 3f für den zugstufigen Zwischendruck, welche an der unteren Endfläche des zugstufigen Unterkörpers 5 ausgestaltet ist.
Eine druckstufige variable Drosslung R₂ ist zwischen druckstufigen Verbindungsnuten 14a und 14b sowie der ersten Seitenöffnung 1a und der zweiten Seitenöffnung 1b ausgebildet. Des weiteren ist eine zugstufige variable Drosslung R₁ zwischen der zugstufigen Verbindungsnut 14b, der dritten Öffnung 1c und der vierten Seitenöffnung 1d ausgebildet. Wenn das Steuerventil 14 verschwenkt wird, kann der Öffnungswinkel jeder variablen Drosslung R₁ und R₂ unabhängig verändert werden.
Das Steuerventil 14 ist mit einer Steuerstange 15 verbunden, welche sich in der Öffnung 1e erstreckt, so daß es die Antriebskraft von einem entsprechenden Schrittmotor 30 in 2 aufnimmt bzw. empfängt.
Jeder Schrittmotor 30 kann derart angetrieben werden, daß er um einen vorgegebenen Winkel entsprechend der Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse verschwenkt wird.
Ein Stopfen 16 verhindert das Herausziehen des Steuerventils 14 aus der Öffnung 1e und ist in die untere Seitenposition des Steuerventils 14 eingepaßt.
Ein Arbeitsfluid-kommunizierender Kanal umfaßt während der Zugstufe des Kolbens P: einen zugstufigen Hauptströmungskanal D, welcher von der oberen Kammer A in die zugstufige Verbindungsöffnung 3b verläuft, das zugstufige hochdämpfende Ventil 8 an der Position der Aufnahmekammer 3f des zugstufigen Zwischendruckes öffnet und in die untere Kammer B durch das geöffnete zugstufige hochdämpfende Ventil 8 verläuft; und einen zugstufigen Nebenstromkanal E, welcher am zugstufigen hochdämpfenden Ventil 8 von der zugstufigen Verbindungsöffnung 3b vorbeiläuft, durch den zugstufigen Nebenstromkanal I läuft, das druckstufige hochdämpfende Ventil 7 an der Position der Aufnahmekammer 3e des druckstufigen Zwischendruckes öffnet und von dem offenen druckstufigen hochdämpfenden Ventil 7 in die untere Kammer A verläuft; sowie einen druckstufigen Nebenstromkanal G, welcher am druckstufigen hochdämpfenden Ventil 7 von der druckstufigen Verbindungsöffnung 3a vorbeiläuft, durch den druckstufigen Nebenstromkanal II läuft, das druckstufige Druckventil 9 öffnet und in die obere Kammer A läuft.
Des weiteren kann das Steuerventil 14 in eine willkürliche Position im Bereich von vier in 6 dargestellten Positionen basierend auf seiner Schwenkbewegung geschaltet werden: in die H-S-Charakteristikposition (erster Modus); in die S-H-Charakteristikposition (zweiter Modus); in die S-S-Charakteristikposition (dritter Modus); und in die H-H-Charakteristikposition (vierter Modus).
8 zeigt die Schaltcharakteristik der Dämpfungscharakteristik sowie die Öffnungs- und Schließungssituation jedes Strömungskanals.
S bezeichnet die weiche (oder geringe) Dämpfungscharakteristik und H bezeichnet die harte (oder hohe) Dämpfungscharakteristik.
Zuerst sind in der S-S-Charakteristikposition (➂ in 8) die zugstufige variable Drosslung (R₁) und die druckstufige variable Drosslung (R₂) geöffnet. Wie in der S-S-Spalte von 7 dargestellt, können der zugstufige Hauptströmungskanal D, der zugstufige Nebenstromkanal E, der druckstufige Hauptströmungskanal F und der druckstufige Nebenstromkanal G zwischen den oberen und unteren Kammern A und B kommunizieren. Somit strömt während der Zugstufe das Arbeitsfluid durch den zugstufigen Nebenstromkanal E und weist einen geringen Strömungswiderstand im niedrigen Kolbengeschwindigkeitsbereich auf.
Wenn die Kolbengeschwindigkeit abnimmt, strömt das Arbeitsfluid durch den Hauptströmungskanal D. Somit wird die Dämpfungscharakteristik während der Zugstufe auf weich eingestellt.
Zudem strömt während der Druckstufe das Arbeitsfluid durch den druckstufigen Nebenstromkanal G und weist einen geringen Strömungswiderstand im niedrigen Kolbengeschwindigkeitsbereich auf. Wenn die Kolbengeschwindigkeit zunimmt, strömt das Arbeitsfluid durch den druckstufigen Hauptströmungskanal F. Demgemäß wird die Dämpfungscharakteristik während der Druckstufe weich eingestellt (S-S-Charakteristik).
Umgekehrt wird in der S-H-Charakteristikposition (➁ in 8) von 6 die zugstufige variable Drosslung R₁ geöffnet und die druckstufige variable Drosslung R₂ geschlossen. Wie in der S-H-Spalte von 7 gezeigt, kann das Arbeitsfluid nur durch den druckstufigen Hauptströmungskanal F, den zugstufigen Hauptströmungskanal D und den zugstufigen Nebenstromkanal E fließen. Somit wird die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe weich, jedoch in der Druckstufe hart (S-H-Charakteristik).
Zudem ist in der H-S-Charakteristikposition (➀ in 8) die druckstufige variable Drosslung R₂ geöffnet und die zugstufige variable Drosslung R₁ geschlossen. Wie in der S-H-Spalte von 7 dargestellt, kann das Arbeitsfluid lediglich durch den druckstufigen Hauptströmungskanal F, den zugstufigen Hauptströmungskanal D und den zugstufigen Nebenstromkanal E strömen. Demgemäß wird die Dämpfungscharakteristik während der Zugstufe weich, jedoch während der Druckstufe hart (S-H-Charakteristik).
Des weiteren ist in der H-S-Charakteristikposition (➀ in 8) die druckstufige variable Drosslung R₂ geöffnet und die zugstufige variable Drosslung R₁ geschlossen. Wie in der H-S-Spalte von 7 gezeigt, kann das Arbeitsfluid nur durch den zugstufigen Hauptströmungskanal D, den druckstufigen Hauptströmungskanal F und den druckstufigen Nebenstromkanal G strömen. Folglich wird die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe weich, jedoch in der Zugstufe hart (H-S-Charakteristik).
Des weiteren sind in der H-H-Charakteristikposition von 6 (➃ in 8) sowohl die zugstufige variable Drosslung R₁ als auch die druckstufige variable Drosslung R₂ geschlossen, Wie in der H-H-Spalte von 7 darge stellt, kann das Arbeitsfluid nur durch den druckstufigen Hauptströmungskanal F und den zugstufigen Hauptströmungskanal D strömen. Demgemäß ist die Dämpfungscharakteristik sowohl in der Druck- als auch Zugstufe hart (H-H-Charakteristik).
Wenn das Steuerventil 14 entgegen dessen Uhrzeigersinn verschwenkt wird, um von der S-S-Charakteristikposition von 6 in die H-S-Charakteristikposition geschaltet zu werden, wird der Drosselöffnungswinkel der zugstufigen Drosslung R₁ gedrosselt, so daß die Kanal-Querschnittsfläche des zugstufigen Nebenstromkanals F vermindert wird. Demgemäß wird die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe allmählich härter, wenn die Dämpfungscharakteristik während der Druckstufe im weichen Zustand gehalten wird (H-S-Charakteristikbereich (erster variabler Bereich)).
Wenn das Steuerventil 14 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, um von der S-S-Charakteristikposition von 6 zur S-H-Charakteristikposition zu schalten, wird der Drosselöffnungswinkel der druckstufigen variablen Drosslung R₂ gedrosselt, so daß die Kanalquerschnittsfläche des druckstufigen Nebenstromkanals G vermindert wird. Somit wird die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe allmählich härter, wenn die Zugstufe im weichen Zustand gehalten wird (S-H-Charakteristikbereich (zweiter variabler Bereich)).
Wenn das Steuerventil 14 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird, um von der H-S-Charakteristikposition von 6 zur H-H-Charakteristikposition zu schalten, wird des weiteren der Drosselöffnungswinkel der druckstufigen variablen Drosslung R₂ gedrosselt, so daß die Kanal-Querschnittsfläche des druckstufigen Nebenstromkanals G vermindert wird. Folglich nimmt die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe allmählich zu bzw. wird härter, wenn die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe im harten Zustand beibehalten wird (H-H-Charakteristikbereich (dritter variabler Bereich)).
Als nächstes wird der Aufbau der Signalverarbeitungsschaltung, um die Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse abzuleiten, nachfolgend mit Bezug auf 9 beschrieben, wobei die Vertikalgeschwindigkeit VB für die Dämpfungscharakteristiksteuerung aller Schwingungsdämpfer SA durch die Steuereinheit 40 eingesetzt wird.
Im Schritt B1 von 9 wandelt die CPU 40b der Steuer- bzw. Regeleinheit 40 – wird im folgenden Steuereinheit genannt – die jeweiligen Vertikalgeschwindigkeiten G (G_FL, G_FR, G_RL und G_RR) der gefederten Masse, welche durch entsprechende vertikale G-Sensoren Gc (Gc_FL, Gc_FR, Gc_RL und Gc_RR) erfaßt wurden, in entsprechende Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse an den jeweiligen, an den Fahrzeugrädern angeordneten Positionen der Fahrzeugkarosserie durch eine Integrationsverarbeitung um.
Im Schritt B2 von 9 werden die umgewandelten Vertikalgeschwindigkeiten der gefederten Masse durch Bandpassfilter (BPFs) gefiltert, um Frequenzkomponenten zu eliminieren, welche von einem zu steuernden Zielfrequenzband abweichen. Detaillierter ausgedrückt, besteht jeder gleiche Bandpassfilter (BPF) aus einem Hochpassfilter (HPF) (dessen Grenzfrequenz beträgt 0,8 Hz) und einem Tiefpassfilter (LPF) (dessen Grenzfrequenz beträgt 1,2 Hz). Wenn ein Resonanzfrequenzband der gefederten Masse des Fahrzeugs als Ziel angesetzt wird, leitet die CPU 40b vertikale Geschwindigkeitssignale VB (VB_FL, VB_FR, VB_RL, VB_RR) der gefederten Masse als Hubsignale (Vertikalverhalten des Fahrzeugs) ab.
Als nächstes führt die Steuereinheit 40 den Dämpfungscharakteristik-Steuervorgang für jeden Schwingungsdämpfer SA durch.
10 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Inhalte einer normalen Steuerung durch einen Grundsteuerbereich darstellt (Schalteinheit für den Dämpfungscharakteristik-Grundmodus). Eine derartige in 10 dargestellte normale Steuerung wird für jeden Schwingungsdämpfer SA (SA_FL, SA_FR, SA_RL und SA_RR) durchgeführt.
Im Schritt 101 von 10 bestimmt die CPU 40b, ob ein repräsentatives der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse positiv ist. Bei JA (plus) im Schritt 101 geht die Routine zum Schritt 102, in welchem der entsprechende Schwingungsdämpfer SA angesteuert wird, um die H-S-Charakteristikposition aufzuweisen. Bei NEIN (Null oder minus) im Schritt 101 geht die Routine zum Schritt 102. Im Schritt 102 bestimmt die CPU 40b, ob das repräsentative der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeitssignale der gefederten Masse negativ (minus) ist. Bei JA im Schritt 102 (minus) geht die Routine zum Schritt 104. Im Schritt 104 steuert die CPU 40b den entsprechenden Schwingungsdämpfer SA an, um die S-H-Charakteristikposition zu liefern. Bei NEIN im Schritt 103 geht die Routine zum Schritt 105.
Im Schritt 105, in welchem ermittelt wurde, daß der Wert des repräsentativen der abgeleiteten Vertikalgeschwindigkeitssignale VB der gefederten Masse Null beträgt, wird der entsprechende Schwingungsdämpfer SA angesteuert, um die S-S-Charakteristikposition zu liefern.
Als nächstes zeigen die 11A, 11B, 11C und 11D als Gesamtheit ein Zeitsteuerdiagramm jedes Signals während des grundsätzlichen Dämpfungssteuervorganges, welcher in Verbindung mit 10 beschrieben wurde.
Es wird angenommen, daß eines der vertikalen Geschwindigkeitssignale VB der gefederten Masse zeitabhängig, wie in 11A dargestellt, variiert wurde. Wenn das vertikale Geschwindigkeitssignal VB der gefederten Masse Null beträgt, wird der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die S-S-Charakteristikposition gesteuert. Zudem wird, wenn der Wert der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse positiv ist (plus), der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die H-S-Charakteristikposition gesteuert. Innerhalb des H-S-Charakteristikbereiches ist die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe auf die weiche Charakteristik festgelegt. Andererseits variiert die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe (Ziel-Dämpfungscharakteristikposition P_T) proportional zur Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse basierend auf der folgenden Gleichung (1). PT = βT VB (1)
βT bezeichnet eine Konstante in der Zugstufe jedes entsprechenden Schwingungsdämpfers SA.
Wenn zusätzlich der Wert des entsprechenden vertikalen Geschwindigkeitssignal VB der gefederten Masse negativ ist (minus), wird der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in den S-H-Charakteristikbereich gesteuert, die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe auf die weiche Charakteri stik fixiert und andererseits die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe (Ziel-Dämpfungscharakteristikposition Pc) proportional zum vertikalen Geschwindigkeitssignal VB der gefederten Masse basierend auf der folgenden Gleichung (2) verändert. Pc = βC VB (2)
βC bezeichnet die Konstante der Druckstufe jedes entsprechenden Schwingungsdämpfers.
Als nächstes werden die Schaltzustände des Steuerbereiches des repräsentativen Schwingungsdämpfers SA hauptsächlich aus dem Steuervorgang der Dämpfungscharakteristik der Steuereinheit 40 mit Bezug auf die 11A bis 11D erläutert.
Beim einstückigen Zeitsteuerdiagramm der 11A bis 11D bezeichnet der Bereich a den Zustand, in welchem der Wert der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse von einem negativen Wert (nach unten gerichtet) zu einem positiven Wert (nach oben gerichtet) umgekehrt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in den H-S-Charakteristikbereich basierend auf der oben beschriebenen Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse gesteuert, da die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und ungefederten Masse weiterhin einen negativen Wert einnimmt (eine der Stufen, bei welchen der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die Druckstufe eintritt). Somit bezeichnet innerhalb des Bereiches a die Druckstufe des entsprechenden Schwingungsdämpfers SA die weiche Charakteristik.
Der Bereich b bezeichnet den Bereich, bei welchem die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und ungefe derten Masse vom negativen Wert in den positiven Wert umgeschaltet wird (eine der Stufen, in welchen der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die Zugstufe eintritt), wobei die entsprechende Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse weiterhin ein positiven Wert (nach oben gerichtet) aufweist. Zu diesem Zeitpunkt wird der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in den H-S-Charakteristikbereich basierend auf der Richtung der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse und einer der Stufen, in welchen der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die Zugstufe eintritt, gesteuert. Innerhalb des Bereiches b bezeichnet die Zugstufe, in welche der entsprechende Schwingungsdämpfer SA eintritt, die harte Charakteristik, in Abhängigkeit vom Wert der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse.
Der Bereich c bezeichnet einen Zustand, bei welchem die entsprechende Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse vom positiven Wert (nach oben gerichtet) zum negativen Wert (nach unten gerichtet) umgekehrt wird, jedoch die Relativgeschwindigkeit weiterhin den positiven Wert bezeichnet (eine der Stufen, bei welchen der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die Druckstufe eintritt). Zu diesem Zeitpunkt wird der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in den S-H-Charakteristikbereich basierend auf der Richtung der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse gesteuert. Folglich bezeichnet innerhalb dieses Bereiches c die Zugstufe, in welche der entsprechende Schwingungsdämpfer SA eintritt, die weiche Charakteristik.
Der Bereich d kennzeichnet einen Zustand, in welchem die entsprechende Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse weiterhin den negativen Wert (nach unten gerichtet) aufweist, jedoch die Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten und ungefederten Masse vom positiven Wert zum negativen Wert umgekehrt wird (eine der Stufen, in welchen der entsprechende Schwingungsdämpfer SA in die Druckstufe eintritt). Somit bezeichnet innerhalb des Bereiches d die Druckstufe, in welche der entsprechende Schwingungsdämpfer SA eintritt, die harte Charakteristik in Abhängigkeit vom Wert der entsprechenden Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse.
Bei diesem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine der Stufen, in welche der entsprechende Schwingungsdämpfer SA eintritt, wenn der oben beschriebene Fall auftritt, in die harte Charakteristik gesteuert, wenn die entsprechende Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse das gleiche Vorzeichen wie die Relativgeschwindigkeit aufweist (Bereich b und Bereich d).
Wenn die entsprechende Vertikalgeschwindigkeit VB der gefederten Masse ein abweichendes Vorzeichen von der Relativgeschwindigkeit (Bereich a und Bereich c) aufweist, wird eine der Stufen, in welche der entsprechende Schwingungsdämpfer SA eintritt, in die weiche Charakteristik gesteuert. Entsprechend obiger Darstellung wird jeder Schwingungsdämpfer SA analog der Dämpfungscharakteristiksteuerung basierend auf dem Skyhook-Prinzip gesteuert bzw. geregelt.
Des weiteren wird bei oben beschriebenem Ausführungsbeispiel, wenn eine der Stufen, in welche der entsprechende Schwingungsdämpfer SA eintritt, umgeschaltet, d.h. wenn der Bereich vom Bereich a zum Bereich c oder vom Bereich c zum Bereich d übertragen wird (von der weichen Charakteristik in die harte Charakteristik) die Dämpfungscharakteri stikposition in einer der Stufen, auf welche der Schaltvorgang der Steuerung übertragen wurde, bereits zur harten Charakteristikseite des vorherigen Bereiches a oder c geschalten wurde, so daß der Schaltvorgang von der weichen Charakteristik zur harten Charakteristik ohne Zeitverzögerung ausgeführt werden kann.
Als nächstes werden die Inhalte der Schaltsteuerung zwischen der normalen Dämpfungssteuerung durch den Basissteuerbereich der Steuereinheit 40 und eine korrigierende Steuerung durch einen korrigierenden Steuerbereich der Steuereinheit 40 (eine Schalteinheit für einen Spezialmodus der Dämpfungscharakteristik) sowie deren korrigierende Steuerung erläutert.
Wenn als erstes das Lenkwinkelsignal, welches den Lenkwinkelversatz θ bezeichnet, vom Lenkwinkelsensor 20 empfangen wird und die Steuereinheit 40 bestimmt, daß ein Lenkvorgang derart stattfindet, daß eine Reihe von Lenkrichtungsänderungsvorgängen auftritt, um das Fahrzeug entsprechend oder einen vorgegebenen Lenkwinkelversatz θf übersteigend zu lenken, so daß das Fahrzeug eine slalomähnliche Bewegung ausführt, wird der Schaltvorgang der Steuerung von der normalen Dämpfungscharakteristiksteuerung durch den normalen Steuerbereich der Steuereinheit 40 zur korrigierenden Steuerung durch den korrigierenden Steuerbereich der Steuereinheit 40 ausgeführt.
Detaillierter ausgedrückt, wird bei der korrigierenden Steuerung die Dämpfungscharakteristik jedes Schwingungsdämpfers SA derart gesteuert, daß er in die H-H-Charakteristikposition geschaltet wird, bei welcher die Dämpfungscharakteristika sowohl der Zug- als auch Druckstufe eine harte Charakteristik aufweisen. Demzufolge kann ein vorübergehendes Wankverhalten der Fahrzeugkarosserie, welches aus den Lenkrichtungsänderungen einer Reihe von Lenkvorgängen resultiert, im anfänglichen Zustand der Lenkrichtungsänderung unterdrückt werden.
Wenn die Steuereinheit 40 feststellt, daß die nachfolgende Richtungsänderung zur neutralen Position des Lenkrades des Lenksystems ST innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach der ersten Lenkrichtungsänderung zu einer Lenkgrenzposition stattgefunden hat, bestimmt die Steuereinheit 40, daß höchstwahrscheinlich eine Fahrspuränderung oder ein Slalommanöver durchgeführt wird. Demzufolge wird, während die nachfolgende vorgegebene verzögerte Zeitdauer abgelaufen ist, der Zustand beibehalten, bei welchem der geschaltete Zustand dem vierten Modus entspricht (H-H-Charakteristikposition). Anschließend wird der in den vierten Modus geschaltete Zustand gelöst.
Somit wird das vorübergehende Wankverhalten während des Slalommanövers oder während eines Fahrspurwechsels ohne Steuerverzögerung unterdrückt.
Wenn andererseits der nachfolgende Lenkrichtungsänderungsvorgang zur neutralen Position oder umgekehrten bzw. anderen Grenzposition des Lenkrades des Lenksystems ST nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer nach dem ersten Lenkrichtungsänderungsvorgang zur Lenkgrenzposition auftritt, ermittelt die Steuereinheit 40, daß kein Slalommanöver durchgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der zum vierten Modus geschaltete Zustand gelöst, so daß von der korrigierenden Steuerung zum normalen Steuerzustand der Dämpfungscharakteristik zurückgekehrt wird. Folglich kann der Fahrzeugkomfort sichergestellt werden.
Wenn zudem die Steuereinheit 40 bestimmt, daß die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit Vs gleich oder höher als ein vorgegebener hoher Geschwindigkeitswert Vf ist, schaltet die Steuereinheit 40 die Steuerung der Dämpfungscharakteristik von der normalen Dämpfungscharakteristik durch die normale Dämpfungscharakteristiksteuerung zur korrigierenden Steuerung durch den korrigierenden Steuerbereich (H-H-Charakteristikposition). Demgemäß kann die Lenkstabilität automatisch gewährleistet werden, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt.
Wie oben erläutert, kann bei dem Ausführungsbeispiel der Fahrzeugsteuervorrichtung für die Dämpfungscharakteristik das bei einem Slalommanöver oder einem Fahrspurwechsel auftretende vorübergehende Wankverhalten in seinem anfänglichen Zustand unterdrückt werden, ohne daß eine Ansprechverzögerung der Steuerung auftritt.
Des weiteren kann die Lenkstabilität bei hoher Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges sichergestellt werden.
12 zeigt die Schaltcharakteristik der Dämpfungscharakteristik sowie die Öffnungs- und Schließungszustände der jeweiligen Strömungskanäle bei einer Modifikation jedes Schwingungsdämpfers SA mit variabler Dämpfungscharakteristik.
Wie in 12 dargestellt ist der H-H-Charakteristikbereich ➃ an einem dem S-H-Charakteristikbereich ➁ nachfolgenden Bereich vorgesehen, obgleich ➃ an einem dem H-S-Charakteristikbereich ❷ nachfolgenden in 8 angeordnet ist. Im H-H-Charakteristikbereich von 12 nimmt die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe allmählich zu bzw. wird härter, wobei die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe auf der harten Charakteristik gehalten wird.
Die 14, 15 und 16 zeigen eine weitere Modifikation des Schwingungsdämpfers mit variabler Dämpfungscharakteristik, welcher bei einer Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungscharakteristik des Fahrzeugschwingungsdämpfers bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einsetzbar ist.
Insbesondere stellt 13 eine Querschnittansicht einer weiteren Modifikation des Schwingungsdämpfers SA2 mit variabler Dämpfungscharakteristik dar.
14 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines zugstufigen variablen Drosselmechanismus, welcher nachfolgend beschrieben wird.
15 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer nachfolgend zu beschreibenden Kolbenanordnung.
Bei der Modifikation jedes Schwingungsdämpfers SA2 von 13 ist der Kolben 22 gleitend mit dem Zylinder 21 montiert, so daß der Zylinder 21 in die obere Kammer 21a und die untere Kammer 21b unterteilt wird.
Des weiteren bildet ein Außenmantel 23 eine Reservoirkammer 23a auf dem Außenumfang des Zylinders 21. Eine Basis 24 dient als Trennung der unteren Kammer 21b und der Reservoirkammer 23a am unteren Endbereich des Zylinders 21. Ein Rückflußkanal 24a ermöglicht die Strömung des Arbeitsfluids lediglich in die Richtung von der Reservoirkammer 23a zur unteren Kammer 21b und ist an der Basis 24 installiert.
Der Kolben 22 ist am unteren Ende der Kolbenstange 25 befestigt. Ein Führungselement 26 dient zur Führung der Gleitbewegung der Kolbenstange 25. Des weiteren trennt das Führungselement 26 die obere Kammer 21a und die Reservoirkammer 23a am oberen Endbereich des Zylinders 21.
Ein Speicher 27 ist mit der Reservoirkammer 23a verbunden. Ein oberer Verbindungsmantel 28 ist zwischen dem Zylinder 21 und der Außenhülle bzw. dem Außenmantel 23 angeordnet. Der obere Verbindungsmantel 28 bildet einen oberen ringförmigen Strömungskanal 28a, welcher mit der oberen äußeren Umfangsfläche des Zylinders 21 durch die obere Kammer 21a und die Verbindungsöffnung 21c verbunden ist. Ein unterer Verbindungsmantel 29 ist zwischen dem Zylinder 21 und dem Außenmantel bzw. der Außenhülle 23 angeordnet. Der untere Verbindungsmantel 29 bildet einen unteren ringförmigen Strömungskanal 29a, welcher das Arbeitsfluid mit der unteren Kammer 21b durch die Verbindungsnut 24b verbindet, welche zwischen der unteren äußeren Umfangsfläche des Zylinders 21 ausgebildet ist. Wie in 14 dargestellt, bildet ein zugstufiger variabler Drosslungsmechanismus 31 einen zugstufigen Verbindungskanal 31a, welcher das Arbeitsfluid zwischen dem oberen ringförmigen Strömungskanal 28a und der Reservoirkammer 23a strömen läßt.
Der zugstufige variable Drosslungsmechanismus 31 steuert variabel die Arbeitsfluid-Strömungsmenge des zugstufigen Verbindungskanals 31a. Wie in 14 dargestellt, läuft ein Rückflußkanal 32 am zugstufigen variablen Drosslungsmechanismus 31 vorbei und ermöglicht eine Arbeitsfluidströmung lediglich von der Reservoirkammer 23a zum oberen ringförmigen Strömungskanal 28a.
Ein druckstufiger variabler Drosslungsmechanismus 33 bildet einen druckstufigen Verbindungskanal 33a, durch welchen das Arbeitsfluid zwischen der unteren ringförmigen Nut 29a und der Reservoirkammer 23a fließen kann.
Der druckstufige variable Drosslungsmechanismus 33 steuert in variabler Form die Arbeitsfluid-Strömungsmenge im druckstufigen Verbindungskanal 33a.
Ein Rückflußkanal 34 läuft am druckstufigen variablen Drosslungsmechanismus 33 vorbei und ermöglicht eine Strömung des Arbeitsfluids von der Reservoirkammer 33a zum unteren ringförmigen Strömungskanal 29a.
Der Kolben 22, wie in 15 dargestellt, umfaßt: eine zugstufige Verbindungsöffnung 22b, welche im begrenzten Umfang eine Strömung des Arbeitsfluids lediglich von der oberen Kammer 21a zur unteren Kammer 21b durch ein zugstufiges Scheibenventil 22a (zugstufiges hochdämpfendes Ventil) ermöglicht; und eine druckstufige Verbindungsöffnung 22d, welche im begrenzten Umfang eine Strömung des Arbeitsfluids lediglich von der unteren Kammer 21b zur oberen Kammer 21a ermöglicht, um die hochdämpfende Kraft durch ein druckstufiges Scheibenventil 22c (druckstufiges hochdämpfendes Ventil) zu erzeugen.
Der zugstufige variable Drosslungsmechanismus 31, wie in 14 dargestellt, bildet eine einzige Einheit, in welcher der Rückflußkanal 32, der zugstufige Strömungskanal 31a und der Rückflußkanal 32 einstückig in ein normales geschlossenes elektromagnetisches Ventil SB integriert sind.
Die Querschnittsfläche des Strömungskanals des zugstufigen Verbindungskanals 31a wird variabel zum Drosselöffnungsgrad entsprechend dem Treibersignal zum elektromagnetischen Ventil SB gesteuert.
Da der druckstufige variable Drosslungsmechanismus 33 den gleichen Aufbau wie der zugstufige variable Drosslungsmechanismus 31 aufweist, wird eine detaillierte Erläuterung der gleichen Bezugszeichen, wie beim zugstufigen variablen Drosslungsmechanismus 31 weggelassen.
Beim Schwingungsdämpfer SA2 mit variabler Dämpfungscharakteristik der Modifikation wurde der Aufbau oben beschrieben.
Die Arbeitsfluid-Verbindungskanäle während der Zugstufe betragen zwei Strömungskanäle: 1. der zugstufige Hauptströmungskanal (siehe 15), welcher bei der oberen Kammer 21a startet, in die zugstufige Verbindungsöffnung 22b und das ventilgeöffnete zugstufige Scheibenventil 22a verläuft sowie an der unteren Kammer 21b endet; und 2. den zugstufigen Nebenflußkanal, welcher an der oberen Kammer 21a anfängt, in die Verbindungsöffnung 21c, den oberen ringförmigen Strömungskanal 28a, den zugstufigen Verbindungskanal 31a, die Reservoirkammer 23a und den Rückflußkanal 24a verläuft sowie in der unteren Kammer 21b endet.
Andererseits betragen die Arbeitsfluidverbindungskanäle während der Druckphase zwei Strömungskanäle: 1. den druckstufigen Hauptströmungskanal (siehe 15), welcher von der unteren Kammer 21b abgeht, in die druckstufige Verbindungskammer 22d und das ventilgeöffnete druckstufige Scheibenventil 22c verläuft sowie an der oberen Kammer 21a endet; und 2. den druckstufigen Nebenflußkanal, welcher von der unteren Kammer 21b abgeht, in die Verbindungsnut 24b, den unteren ringförmigen Strömungskanal 29a, den druckstufigen Verbindungskanal 33a, die Reservoirkammer 23a, den Rückflußkanal 34, den oberen ringförmigen Strömungskanal 28a und die Verbindungsöffnung 31c verläuft sowie in der oberen Kammer 21a endet.
Zusätzlich kann die Querschnittsfläche des Strömungskanals des zugstufigen Nebenflußkanals variabel gesteuert werden, um einen willkürlichen Strömungskanalquerschnitt durch eine variable Steuerung mittels eines dem elektromagnetischen Ventil SB des zugstufigen variablen Drosslungsmechanismus 31 zugeführten Antriebssignals bzw. Treibersignals zu liefern. Die Strömungskanal-Querschnittsfläche des druckstufigen Nebenflußkanals kann variabel gesteuert werden, um eine willkürliche Strömungskanal-Querschnittsfläche durch die variable Steuerung mittels des durch das elektromagnetische Ventil SB des druckstufigen variablen Drosslungsmechanismus 32 zugeführten Treibersignals vorzusehen.
Somit weist die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe die harte Charakteristik auf, wenn der zugstufige Nebenflußkanal geschlossen ist, und eine weiche Charakteristik auf, wenn der zugstufige Nebenflußkanal geöffnet ist. Des weiteren kann die Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe variabel gesteuert werden, um eine willkürliche Charakteristik zwischen den maximal weichen und harten Charakteristiken vorzusehen, wenn der Drosselöffnungswinkel des zugstufigen Nebenstromkanals variabel gesteuert wird.
Andererseits weist die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe die harte Charakteristik auf, wenn der druck stufige Nebenflußkanal geschlossen ist, und weist die weiche Charakteristik auf, wenn der druckstufige Nebenflußkanal geöffnet ist. Des weiteren kann die Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe variabel gesteuert werden, um eine willkürliche Charakteristik zwischen den maximal weichen und harten Charakteristiken vorzusehen, wenn der Drosselöffnungswinkel des druckstufigen Nebenflußkanals variabel gesteuert wird.
Wie oben beschrieben, kann die Dämpfungscharakteristik sowohl in der Druck- als auch Zugstufe variabel gesteuert werden, um eine willkürliche Kombination der ersten bis vierten Moden zu erreichen, wenn der zugstufige variable Drosslungsmechanismus 31 und der druckstufige variable Drosslungsmechanismus 33 im wesentlichen unabhängig voneinander variabel gesteuert werden.
Da jeder Schwingungsdämpfer SA oder SA2 im wesentlichen zueinander unabhängig variabel steuerbar ist, kann die Steuerungs-Ansprechcharakteristik des Schaltvorganges der Dämpfungscharakteristikmoden verbessert werden.
Obgleich das Fahrzeugvertikalverhalten basierend auf dem vertikalen Beschleunigungssignal von den jeweiligen G-Sensoren Gc_FL, Gc_FR, Gc_RL und Gc_RR ermittelt wird, kann das Fahrzeugvertikalverhalten durch die Extrahierung der Resonanzfrequenzbandkomponenten der gefederten Masse aus den erfaßten Werten der Rädersensoren bestimmt werden. Dies ist beispielhaft in dem US-Patent Nr. 5,638,275 dargestellt. (Die Offenbarung des oben genannten US-Patents wird durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen).
Des weiteren kann ein manueller Schalter SW mit der Steuereinheit 40 verbunden sein, um mit Kraft die jeweiligen Schwingungsdämpfer SA in die vierten Moden durch die Steuereinheit 40 zu schalten, wenn die Steuereinheit eingeschalten wird. Des weiteren kann eine Zeitsteuerung in der CPU 40b der Steuereinheit 40 vorgesehen werden, um die vorgegebene Zeitdauer und die vorgegebene Verzögerungszeit zu messen. Des weiteren kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 in den Tacho der Instrumententafel des Fahrzeugs eingearbeitet werden. Schließlich sind die elektromagnetischen Ventile SB für den jeweiligen zug- und druckstufigen variablen Drosslungsmechanismus 31 und 33 bei der anderen Modifikation des Schwingungsdämpfers SA2 mit der Ausgangsschnittstelle 40aa der Steuereinheit 40, wie in 2 dargestellt, verbunden.

Claims

Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit: zumindest einem Schwingungsdämpfer (SA), welcher so aufgebaut und zwischen einer gefederten Masse einer Fahrzeugkarosserie und einer ungefederten Masse eines entsprechenden Fahrzeugrades derart angeordnet ist, dass ein erster Betriebsmodus eingestellt wird, um eine relativ hohe Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe vorzusehen, während eine relativ niedrige Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe vorgesehen wird, dass ein zweiter Betriebsmodus eingestellt wird, um eine relativ hohe Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe vorzusehen, während die relativ niedrige Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe vorgesehen wird, und dass ein dritter Betriebsmodus eingestellt wird, um die relativ niedrigen Dämpfungscharakteristika sowohl in der Zug- als auch Druckstufe vorzusehen; einer Bestimmungseinheit zum Ermitteln des vertikalen Verhaltens der gefederten Masse der Fahrzeugkarosserie; und einer Schalteinheit (40) für einen drei Modi der Dämpfungseinstellung umfassenden Basismodus, in dem die Richtung des ermittelten Vertikalverhaltens der Fahrzeugkarosserie bestimmt und der Schwingungsdämpfer (SA) in den ersten Betriebsmodus geschaltet wird, wenn die Richtung des ermittelten Vertikalverhaltens nach oben gerichtet ist, der Schwingungsdämpfer (SA) in den zweiten Modus geschaltet wird, wenn das Vertikalverhalten nach unten gerichtet ist, oder in den dritten Modus geschaltet wird, wenn keine eindeutige Bewegungstendenz vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinheit (40) den Schwingungsdämpfer (SA) in einen vierten Betriebsmodus mit in Zug- und Druckstufe harter Einstellung schaltet, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wobei der vierte Betriebsmodus dann aktiviert wird, wenn ein Wechsel der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und eine nachfolgende Rückkehr der gewechselten Fahrtrichtung in den Ursprungszustand innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgt.
Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Bedingung eine Fahrzeuglenkbedingung ist und dass die Fahrtrichtung des Fahrzeugs von einem Lenkwinkelsensor (20) erfasst wird.
Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (Sensor 50) eine einem vorgegebenen höheren Geschwindigkeitswert entsprechende oder höhere Geschwindig-keit bezeichnet.
Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit: zumindest einem Schwingungsdämpfer (SA), welcher so aufgebaut und zwischen einer gefederten Masse einer Fahrzeugkarosserie und einer ungefederten Masse eines entsprechenden Fahrzeugrades derart angeordnet ist, dass ein erster Betriebsmodus eingestellt wird, um eine relativ hohe Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe vorzusehen, während eine relativ niedrige Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe vorgesehen wird, dass ein zweiter Betriebsmodus eingestellt wird, um eine relativ hohe Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Druckstufe vorzusehen, während die relativ niedrige Dämpfungscharakteristik als Dämpfungscharakteristik in der Zugstufe vorgesehen wird, und dass ein dritter Betriebsmodus eingestellt wird, um die relativ niedrigen Dämpfungscharakteristika sowohl in der Zug- als auch Druckstufe vorzusehen; einer Bestimmungseinheit zum Ermitteln des vertikalen Verhaltens der gefederten Masse der Fahrzeugkarosserie; und einer Schalteinheit (40) für einen drei Modi der Dämpfungseinstellung umfassenden Basismodus, in dem die Richtung des ermittelten Vertikalverhaltens der Fahrzeugkarosserie bestimmt und der Schwingungsdämpfer (SA) in den ersten Betriebsmodus geschaltet wird, wenn die Richtung des ermittelten Vertikalverhaltens nach oben gerichtet ist, der Schwingungsdämpfer (SA) in den zweiten Modus geschaltet wird, wenn das Vertikalverhalten nach unten gerichtet ist, oder in den dritten Modus geschaltet wird, wenn keine eindeutige Bewegungstendenz vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinheit (40) den Schwingungsdämpfer (SA) in einen vierten Betriebsmodus mit in Zug- und Druckstufe harter Einstellung schaltet, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, die Schalteinheit (40) den vierten Betriebsmodus einschaltet, wenn ein Bestimmungselement für die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ermittelt, dass die Änderung der Fahrtrichtung gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, den vierten Modus nach einer Verzögerung (T) von einem Zeitpunkt abschaltet, wenn nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer ab Einschaltung des vierten Betriebsmodus eine Rückkehr der veränderten Fahrtrichtung zur ursprünglichen Fahrtrichtung auftritt; und den vierten Modus abschaltet, wenn die vorgegebene Zeitdauer nach dem Schalten in den vierten Modus verstrichen ist.
Dämpfungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Lenkwinkelsensor (20) zum Erfassen einer Lenkwinkelversetzung (θ) des Lenkrades eines Fahrzeuglenksystems, und/oder einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (50) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und die vorgegebene Bedingung darin besteht, dass die erfasste Lenkwinkelversetzung (θ) und/oder die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.