DE3917716C2

DE3917716C2 - Federungssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3917716C2
Application number: DE3917716A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kikushima; Fumiyuki Yamaoka; Shinobu Kakizaki; Junichi Emura
Original assignee: Atsugi Motor Parts Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: GB8912368D0; GB2220624B; DE3917716A1; GB2220624A; US4948163A

Description

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge.

In der JP 61-85210 A wird ein Federungssystem beschrieben, das die folgenden Merkmale aufweist:

- wenigstens einen zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem Radträger des Fahrzeugs wirkenden Schwingungsdämpfer, dessen Zylinder durch einen Kolben in zwei mit einem Druckmedium gefüllte Arbeitskammern unterteilt wird und bei dem die Dämpfungscharakteristik mit Hilfe von Strömungsverbindungen zwischen den beiden Arbeitskammern steuern den piezoelektrischen Elementen veränderbar ist,
- wobei die piezoelektrischen Elemente zugleich als Fühler zur Erfassung des Druckes in wenigstens einer der Arbeitskammern des Schwingungs dämpfers und damit zur Erzeugung eines die Kolbenbewegung repräsen tierenden Signals betreibbar sind,
- und eine Steuereinrichtung zur Erzeugung eines an das piezoelektrische Element übermittelten Steuersignals zur Steuerung der Dämpfungscha rakteristik des Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit vom Bewegungszu stand des Fahrzeugs.

Bei diesem Federungsystem wird bei niederfrequenten Schwingungen, die Lageänderungen des Fahrzeugaufbaus verursachen können, für ein bestimmtes Zeitintervall auf eine härtere Dämpfungscharakteristik umgeschaltet. So lange die härtere Dämpfungscharakteristik eingestellt ist, arbeitet das piezo elektrische Element als Stellglied, so daß es während dieser Zeit nicht zur Messung des Druckes in dem Schwingungsdämpfer genutzt werden kann.

Bei modernen Federungssystemen ist erwogen worden, die Dämpfungscharak teristik des Schwingungsdämpfers zwischen dem Kompressionshub beim Einfedern der betreffenden Radaufhängung des Fahrzeugs und dem Expansions hub beim Ausfedern zu verändern, um eine wirksame sogenannte semi-aktive Schwingungsdämpfung für den Fahrzeugaufbau zu erreichen. Dabei ist es notwendig, die Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit von der jeweiligen Hubrichtung des Kolbens einzustellen. Um dies zu verwirklichen, muß die Hubbewegung des Kolbens z. B. anhand der Änderungen des Druckes in dem Schwingungsdämpfer, fortlaufend erfaßt werden. Bei dem eingangs erwähn ten herkömmlichen Federungssystem ist dies jedoch nicht möglich, da das druckempfindliche Element nicht zur Druckmessung nutzbar ist, solange es als Stellelement für die harte Dämpfungscharakteristik wirkt.

Federungssysteme mit semiaktiven Schwingungsdämpfern werden beispiels weise in EP 0 239 831 A1 und EP 0 221 486 A2 beschrieben. Bei diesen be kannten Systemen werden jedoch keine piezoelektrischen Elemente als Stell- und Fühlelemente eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federungssystem der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß seine Schwingungsdämpfer als semi-aktive Dämpfer gesteuert und durch schnelles Ansprechen der Fahrkomfort und die Fahrstabilität gesteigert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Federungssystem arbeiten die piezoelektrischen Elemente wechselweise und mit der Belastungsrichtung des Schwingungsdämpfers wechselnd als Stellelement zur Beeinflussung der Dämpfung bzw. als Sensor zur Erfas sung des Druckes in der jeweils belasteten Arbeitskammer des Schwingungs dämpfers. Auf diese Weise kann bewegungskonform mit der Schwingungs bewegung des Fahrzeugaufbaus die Dämpfungscharakteristik für die oszillierenden Einfeder- und Ausfederbewegungen des Stoßdämpfers zwischen einer härteren und einer weiche ren Dämpfungscharakteristik umgeschaltet werden.

Während des Normalbetriebs wird durch dieses Umschalten der Dämpfungscharakteri stik eine semi-aktive Schwingungsdämpfung ermöglicht. Andererseits kann bei dem erfindungsgemäßen Federungssystem die Dämpfungscharakteristik auch un abhängig vom Schwingungszustand erhöht bzw. gesteuert werden, um Lageänderungen des Fahrzeugaufbaus zu begegnen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind für die entgegengesetzten Bewe gungsrichtungen des Kolbens unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken einstellbar, und bei der Unterdrückung von Lageänderungen des Fahrzeugauf baus wird eine härtere Dämpfungscharakteristik in den einzelnen Schwin gungsdämpfern jeweils nur für die Bewegungsrichtung des Kolbens gewählt, die der Lageänderung des Fahrzeugaufbaus entspricht. Plötzliche Fahrbahn stöße, die eine entgegengesetzte Kolbenbewegung verursachen, können des halb weich aufgefangen werden, ohne daß eine besondere Umschaltung erfor derlich ist.

Weil die härtere Dämpfungscharakteristik für jede Hubrichtung mit Hilfe gesonderter piezoelektrischer Elemente eingestellt wird, steht je weils eines der piezoelektrischen Elemente für die Druckmessung zur Verfü gung, so daß eine kontinuierliche Überwachung des Druckes und damit der Richtung und des Ausmaßes der Kolbenbewegung möglich ist.

Eine zuverlässige Erfassung von Lageänderungen des Fahrzeugaufbaus, die eine Änderung der Dämpfungscharakteristik zur Lagestabilisierung erforderlich machen, wird dadurch ermöglicht, daß bei der Feststellung von Lageänderun gen einerseits Betriebsparameter wie Beschleunigungen, Lenkeinschläge oder Bremsbetätigungen erfaßt werden, die eine Wank- oder Nickbewegung des Fahrzeugaufbaus erwarten lassen, und andererseits anhand der von den einzelnen Schwingungsdämpfern erhaltenen Drucksignale überprüft wird, ob tatsächlich eine entsprechende Wank- oder Nickbewegung auftritt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Stoßdämpfer mit variab ler Dämpfungskraft sowie ein Blockdiagramm einer zugehörigen Steuereinrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen wesentli chen Teil des Stoßdämpfers;

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der Steuer einrichtung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Schaltskizze einer vereinfachten Ausführungs form einer Ausgangschaltung der Steuereinheit;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm der Änderungen des Betriebsmo dus des Stoßdämpfers in bezug auf Änderungen der Dämpfungskraft;

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung des Federungssystems;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm der Steuervorgänge;

Fig. 9 ein Flußdiagramm eines abgewandelten Verfahrens zur Steuerung des Federungssystems;

Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Rollunterdrückungs-Pro gramms;

Fig. 11 ein Flußdiagramm eines Nickunterdrückungs-Pro gramms;

Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Abwandlung des Nickunter drückungs-Programms gemäß Fig. 11;

Fig. 13 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbei spiels einer Steuereinrichtung für das Federungssy stem;

Fig. 14(A) und 14(B) Flußdiagramme einer Abfolge von Steuerungsprozes sen zur Roll- und Nickunterdrückung.

In Fig. 1 ist ein Stoßdämpfer dargestellt, der eine Hauptkomponente eines Kraftfahrzeug-Federungssystems bildet. Der Stoßdämpfer 1 ist ein doppelt wir kender Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik und weist ein Au ßenrohr 2 und ein Innenrohr 3 auf. Die Innen- und Außenrohre 3, 2 sind koaxial angeordnet und bilden eine als Speicherkammer dienende ringförmige Kammer 7.

Im Inneren des Innenrohres 3 ist eine Kolbeneinheit 4 angeordnet, die das Inne re des Innenrohres in obere und untere Arbeitskammern 14 und 15 unterteilt. Die Kolbeneinheit 4 ist am unteren Ende einer Kolbenstange 6 gehalten. Die Kol benstange 6 erhält Führung durch ein in die obere Öffnung des zylindrischen In nenrohres 3 eingesetztes Führungselement 8. Das Führungselement 8 bildet zu sammen mit einer Kolbendichtung 9 und einer Anschlagplatte 10 eine obere Stopfenanordnung, durch die die Innen- und Außenrohre 3 und 2 am oberen En de dicht verschlossen werden.

Das obere Ende der Kolbenstange 6 ist in an sich bekannter Weise mit einem nicht gezeigten Fahrzeugaufbau verbunden. Am unteren Ende des Außenrohres 2 ist eine Verbindungsöse 32 mit einer Lagerbuchse 31 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Verbindungsöse ist das Außenrohr 2 mit einem nicht gezeigten Radträger verbunden, an dem ein Rad des Fahrzeugs drehbar gelagert ist. Der Stoßdämpfer 1 ist somit wirkungsmäßig zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger an geordnet, so daß er die durch Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger erzeugte Schwingungsenergie aufnimmt. Beim Einfedern des Fahrzeugs, wenn sich der Abstand zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Radträger verringert, wird der Stoßdämpfer 1 komprimiert, und beim Ausfe dern des Fahrzeugs wird der Stoßdämpfer expandiert. Beim Einfedern führt die Kolbeneinheit 4 einen Kompressionshub aus, bei dem das Volumen der unteren Arbeitskammer 15 abnimmt. Dies führt zu einer Erhöhung des Drucks in der un teren Arbeitskammer und zu einer Abnahme des Druckes in der oberen Arbeits kammer. Beim Ausfedern des Fahrzeugs führt die Kolbeneinheit 4 einen Expan sionshub aus, und das Volumen der oberen Arbeitskammer wird verringert. In diesem Fall wird der Druck in der oberen Arbeitskammer 14 erhöht und in der unteren Arbeitskammer 15 verringert. In der Speicherkammer 7 herrscht nor malerweise der gleiche Druck wie in der unteren Arbeitskammer 15.

Die untere Öffnung des Innenrohres 3 ist durch eine Bodenventilanordnung 5 verschlossen, die einen Verbindungskanal 11 bildet. Durch die Bodenventilan ordnung 5 wird somit eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Speicherkam mer 7 und der unteren Arbeitskammer 15 hergestellt.

Zu der Kolbeneinheit 4 gehört ein Expansionsventil 16, das eine Dämpfungskraft während des Expansionshubes des Kolbens erzeugt. Durch eine Feder 17 wird das Expansionsventil 16 ständig nach oben vorgespannt. Die Feder 17 ist mit Hil fe einer Stellmutter 18 und einer Kontermutter 19 am unteren Ende der Kolben stange 6 befestigt. Weiterhin ist auf dem unteren Ende der Kolbenstange 6 eine Einstellmutter 20 angeordnet.

Die Bodenventilanordnung 5 weist ein Rückschlagventil 21 zum Öffnen und Schließen einer Öffnung 22 auf. Das Rückschlagventil 21 öffnet sich während des Expansionshubes des Kolbens, so daß eine Flüssigkeitsströmung von der Spei cherkammer 7 in die untere Arbeitskammer 15 ermöglicht wird. Weiterhin weist die Bodenventilanordnung 5 ein Kompressionsventil 23 auf, das am unte ren Ende einer Engstelle 24 angeordnet ist und sich während des Kompressi onshubes des Kolbens öffnet, so daß eine Flüssigkeitsverbindung von der unteren Arbeitskammer 15 zu der Speicherkammer 7 hergestellt wird. Das Rückschlag ventil 21 und das Kompressionsventil 23 sind mit Hilfe eines Klemmstiftes 26 an einem Bodenventilkörper 12 montiert und gesichert. An dem Bodenventilkör per 12 ist außerdem eine Anschlagplatte 25 zur Begrenzung des Öffnungsgrades des Rückschlagventils 21 vorgesehen. Das Rückschlagventil 21 reagiert auf die Druckdifferenz zwischen der unteren Arbeitskammer 15 und der Speicherkam mer 7 und wird durch diese Druckdifferenz in die geöffnete Stellung bewegt, so daß Arbeitsflüssigkeit aus der Speicherkammer in die untere Arbeitskammer eingeleitet wird. Während des Kompressionshubes des Kolbens bewirkt die Druckdifferenz zwischen der unteren Arbeitskammer 15 und der Speicherkam mer 7 ein Öffnen des Kompressionsventils 23. Hierdurch wird eine begrenzte Flüssigkeitsströmung von der unteren Arbeitskammer 15 in die Speicherkam mer 7 ermöglicht und eine Dämpfungskraft erzeugt.

Auf der Kolbenstange 6 ist mit Hilfe eines Halters 27 ein Expansions-Begrenzer 28 aus elastischem Material, beispielsweise aus Gummi montiert. Der Begrenzer 28 verhindert einen ungedämpften Aufprall der Kolbeneinheit 4 auf das untere Ende des Führungselements 8.

Die Anschlagplatte 10 ist auf das obere Ende des Rohres 2 aufgeklemmt und weist eine von der Kolbenstange 6 durchlaufene Mittelöffnung 10a auf. Eine nicht ge zeigte Gummibuchse steht mit dem Rand der Mittelöffnung 10a der Anschlag platte 10 in Eingriff und bildet eine Gleitführung und Dichtung für die Kolben stange 6. Zu der oberen Stopfenanordnung gehören außerdem eine Haupt-Dicht lippe 29 und eine Staublippe 30. Die Haupt-Dichtlippe 29 steht in dichtender Be rührung mit der Außenfläche der Kolbenstange und bildet eine Flüssigkeitsdich tung. Die Staublippe 30 ist der Anschlagplatte 10 zugewandet und liegt flüssig keitsdicht an der Umfangsfläche der Kolbenstange 6 an, so daß das Eindringen von Staub, Schmutzwasser und dergleichen in den Stoßdämpfer verhindert wird.

Die Kolbeneinheit 4 ist so konstruiert, daß sie den auf den Stoßdämpfer einwir kenden Schwingungen oder Erschütterungen eine Dämpfungskraft gemäß ei ner je nach Betriebsmodus unterschiedlichen Dämpfungscharakteristik entge gensetzt. Zur Steuerung des Betriebsmodus der Kolbeneinheit 4 dient eine Steuereinheit 100, die mit der Kolbeneinheit 4 über ein durch die Kolbenstange verlaufendes Kabel 35 verbunden ist.

Der Aufbau der Kolbeneinheit 4 ist im einzelnen in Fig. 2 dargestellt. Die Kol benstange 6 weist eine in Axialrichtung durchgehende Öffnung 41 auf, durch die das Kabel 35 hindurchgeführt ist. Das untere Ende der Öffnung 41 steht mit einer Gewindenut 41a in Verbindung, die einen Halter für den Kolben bildet. Die Kol beneinheit 4 umfaßt einen Kolben 42, der einen in die Gewindenut 41a der Kol benstange 6 eingeschraubten aufwärts gerichteten Fortsatz aufweist, so daß der Kolben 42 fest am unteren Ende der Kolbenstange 6 montiert ist. Die äußere Um fangsfläche des Kolbens 42 liegt an der Innenfläche des Innenrohres 3 an. An der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 42 ist ein reibungsarmes Dichtelement 44 aus einem reibungsarmen Material wie beispielsweise Teflon vorgesehen, das den Spalt zwischen dem Kolben und dem Innenrohr 3 flüssigkeitsdicht abdich tet. Der Kolben 42 ist an seinem unteren Ende mit einem Gewinde versehen, in das das obere Ende einer Hülse 43 eingeschraubt ist. Die Stellmutter 18, die Kon termutter 19 und die Einstellmutter 20 sind auf einen unteren Endabschnitt der Hülse 43 aufgeschraubt.

Der Kolben 42 weist einen über Kanäle 46 und 47 mit den oberen und unteren Ar beitskammern verbundenen Hohlraum 45 auf. Die Hülse 43 bildet eine durchge hende Öffnung 48 zur Verbindung des Hohlraums 45 mit der unteren Arbeits kammer 15. Das Expansionsventil 16 ist an dem in die untere Arbeitskammer 15 mündenden Ende der Öffnung 48 angebracht und begrenzt den Strömungsquer schnitt, so daß eine Dämpfungskraft erzeugt wird. Wenn der hydraulische Druck die Kraft der Feder 17 überwindet, so wird durch das Expansionsventil 16 der Strömungsquerschnitt vergrößert und eine Druckentlastung ermöglicht.

Durch den Kolben 42 und die Hülse 43 werden erste und zweite Kammern 49 und 50 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt gebildet. Diese Kam mern sind mit dem Hohlraum 45 verbunden und weisen einen kleineren Durch messer auf als dieser. In der ersten Kammer 49 ist ein erstes piezoelektrisches Element 60 angeordnet. An einem oberen Abschnitt des ersten piezoelektri schen Elements 60 ist ein Einstellmechanismus 51 vorgesehen. Der Einstellme chanismus 51 weist eine Einstellschraube 53 auf, die in ein Innengewinde 52 am oberen Ende des Kolbens 42 eingeschraubt ist. Das untere Ende der Einstellmut ter 53 ist über eine Kontaktplatte 54 und eine Kappe 55 mit einer oberen End platte 56 gekoppelt, die am oberen Ende des piezoelektrischen Elements 60 be festigt ist. Die Einstellmutter 53 kann von Hand verstellt werden, so daß das pie zoelektrische Element 60 axial verschoben wird. Das piezoelektrische Element 60 ist über eine untere Endplatte 59 mit einem Gleitstück 71 verbunden.

Ein zweites piezoelektrisches Element 90 ist in der zweiten Kammer 50 ange ordnet und wird durch eine Kappe 94 und die Einstellmutter 20 gehalten, so daß die axiale Position dieses piezoelektrischen Elements mit Hilfe der Einstellmut ter verändert werden kann. Das obere Ende des zweiten piezoelektrischen Ele ments 90 ist über eine obere Endplatte 88 mit einem Ventilkern 72 verbun den.

Das Gleitstück 71 und der Ventilkern 72 bilden zusammen mit einem Ventilkör per 73 einen Steuermechanismus 70 zur Einstellung des Betriesmodus. Der Ventilkörper 73 ist in dem Hohlraum 45 angeordnet und unterteilt diesen in ringförmige obere und untere Kammern 79 und 80. Weiterhin bildet der Ventil körper 73 eine ringförmige Kammer 81 zwischen dem äußeren Umfang des Ventilkörpers 73 und der Innenfläche des Kolbens 42. Die obere ringförmige Kammer 79 steht über den Kanal 46 mit der oberen Arbeitskammer 14 in Ver bindung, und die untere ringförmige Kammer 80 ist über die Öffnung 48 mit der unteren Arbeitskammer 15 verbunden. Die ringförmige Kammer 81 ist über den Kanal 47 mit der unteren Arbeitskammer 15 verbunden. Der Ventilkörper 43 weist eine von einem oberen zylindrischen Abschnitt 83 des Ventilkerns 72 durchlaufene Mittelöffnung 82 sowie Verbindungsöffnungen 76 und 77 auf. Die Verbindungsöffnung 76 mündet in eine an der oberen Oberfläche des Ventilkör pers ausgebildete ringförmige Nut 84, die von einem ringförmigen Steg 85 um geben ist. Die Nut 84 ist zu der ringförmigen Kammer 79 geöffnet. Die Verbin dungsöffnung 76 mündet am anderen Ende in die ringförmige Kammer 81. Die Verbindungsöffnung 77 mündet in eine an der Unterseite des Ventilkörpers 72 gebildete ringförmige Nut 87, die von einem ringförmigen Steg 86 umgeben ist und zu der unteren ringförmigen Kammer 80 geöffnet ist. Das andere Ende der Verbindungsöffnung 77 mündet in die obere ringförmige Kammer 79. Die ring förmigen Nuten 84 und 87 sind durch obere und untere Ventilglieder 74 und 75 verschließbar, so daß die Flüssigkeitsverbindung zwischen den ringförmigen Nuten und den zugehörigen ringförmigen Kammern 79 und 80 unterbrochen werden kann. Die Ventilglieder 74 und 75 weisen Blattfedern auf, die in Abhän gigkeit von dem auf sie einwirkenden Druck elastisch verformbar sind. Die Ven tilglieder 74 und 75 sind normalerweise an ringförmigen Erhebungen in der Mitte des Ventilkörpers gehalten. In diesem Zustand weisen die Ventilglieder 74 und 75 eine verhältnismäßig große Hebellänge auf, die so auf die Eigensteif heit der Ventilglieder abgestimmt ist, daß eine elastische Verformung der Ven tilglieder durch den auf sie einwirkenden Druck möglich ist. Wenn dagegen das Gleitstück 71 und der Ventilkern 42 durch die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 betätigt werden und mit ringförmigen Vorsprüngen 71b und 72a auf die Ventilglieder 74 und 75 einwirken, so werden die Hebellängen der Ventilglie der verkürzt und die Steifheit entsprechend erhöht, so daß den auf den Stoß dämpfer einwirkenden Erschütterungen eine größere Dämpfungskraft entge gengsetzt wird. Im folgenden soll der Betriebsmodus, in dem die Ventilglieder 74 und 75 eine geringere Steifheit aufweisen und nicht durch die ringförmigen Vorsprünge 71b und 72b des Gleitstückes und des Ventilkerns beaufschlagt wer den, als "weich" bezeichnet werden, und der Betriebsmodus, in dem die Ventil glieder durch die ringförmigen Vorsprünge versteift werden, soll als "hart" be zeichnet werden.

Die Ventilglieder 74 und 75 können eine Vielzahl dünner scheibenförmiger Blattfedern aufweisen, die in Abhängigkeit von dem ausgeübten Flüssigkeits druck elastisch verformbar sind.

Gemäß Fig. 2 sind die ersten und zweiten piezoelektrischen Elemente 60 und 90 über Adern 61, 62, 91 und 92 des Kabels 35 mit der Steuereinrichtung verbun den. Gemäß Fig. 4 werden durch die Adern 61 und 91 die jeweils zugehörigen piezoelektrischen Elemente 60 und 90 mit Masse verbunden, während die Adern 62 und 92 die piezoelektrischen Elemente mit den Ausgängen der Steu ereinheit 100 verbinden. Jedes der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 weist eine Vielzahl übereinandergestapelter dünner scheibenförmiger piezoelektri scher Platten auf, die jeweils mit zwei Elektroden versehen sind. Wenn eine Spannung an solche piezoelektrischen Platten angelegt wird, so wird bekannt lich eine piezoelektrische Verformung hervorgerufen, so daß die axialen Abmes sungen der Platte vergrößert oder verringert werden. Das Ausmaß der Verfor mung ist in Abhängigkeit von der Höhe der angelegten Spannung veränderlich. Durch diese piezoelektrischen Verformungen wird eine mechanische Formän derung des gesamten piezoelektrischen Elements und damit eine Änderung der Länge des piezoelektrischen Elements in Axialrichtung verursacht.

Umgekehrt erzeugen die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 eine elektri sche Spannung, wenn sie durch den Flüssigkeitsdruck beaufschlagt werden und ihre piezoelektrischen Platten hierdurch mechanisch verformt werden. Die Hö he der elektrischen Spannung ist von der Stärke der mechanischen Verformung abhängig und entspricht somit dem auf die piezoelektrischen Elemente wirken den Druck. Das erste piezoelektrische Element 60 wird über das Gleitstück 71 mit dem auf das Ventilglied 74 wirkenden Druck in der ringförmigen Kammer 81 beaufschlagt, der dem Druck in der unteren Arbeitskammer 15 entspricht. Das erste piezoelektrische Element 60 liefert somit ein Drucksignal S_p, das eine Kompression oder den komprimierten Zustand des Stoßdämpfers anzeigt. Das zweite piezoelektrische Element 90 wird über den Ventilkern 72 mit dem auf das Ventilglied 75 wirkenden Druck in der oberen ringförmigen Kammer 79 be aufschlagt, der dem Druck in der oberen Arbeitskammer 14 entspricht. Das zweite piezoelektrische Element 90 liefert somit ein Drucksignal S_s, das eine Expansion oder einen expandierten Zustand des Stoßdämpfers anzeigt. Die Amplitude der Drucksignale S_p und S_s ist in Abhängigkeit von dem Druck in der unteren bzw. oberen Arbeitskammer veränderlich. Beim Kompressionshub wirkt außerdem der in der unteren Arbeitskammer 15 herrschende Druck über die Einstellmutter 20 und eine Kappe 94 auf das zweite piezoelektrische Ele ment 90. Auch beim Kompressionshub liefert das zweite piezoelektrische Ele ment 90 daher das Expansions-Drucksignal S_s. Während des Expansionshubes wird somit nur das Expansions-Drucksignal S_s von dem zweiten piezoelektri schen Element 90 erzeugt, während beim Kompressionshub die beiden piezo elektrischen Elemente 60 und 90 beide Drucksignale S_p und S_s erzeugen.

Die Drucksignale S_p und S_s werden der Steuereinheit 100 zugeführt und dort zu Steuersignalen S_A für den Expansionszustand und S_B für den Kompressionszu stand verarbeitet. Das Expansions-Steuersignal S_A gelangt an das erste piezo elektrische Element 60 und bewirkt eine Längenänderung dieses piezoelektri schen Elements und eine Einstellung der Position des Ventilkerns 72 und somit eine Einstellung der Steifheit der Ventilglieder 74 und 75. Durch Einstellung der Steifheit des Ventilgliedes 75 kann der Betriebsmodus zwischen "hart" und "weich" umgeschaltet werden. In ähnlicher Weise gelangt das Kompressions- Steuersignal S_B an das zweite piezoelektrische Element 90, so daß dessem axiale Länge verändert und die Position des Gleitstückes 71 in bezug auf die Ventilglie der 74 und 75 eingestellt wird. Hierdurch wird die Steifheit der zugehörigen Ventilglieder so eingestellt, daß eine Umschaltung zwischen "hart" und "weich" erfolgt. Auf diese Weise kann die Dämpfungscharakteristik im Kompressionshub eingestellt werden.

Die Steuereinheit 100 führt darüber hinaus Rollunterdrückungs- und Nickunter drückungs-Steueroperationen zur Lagestabilisierung des Fahrzeugs aus. Zu die sem Zweck ist die Steuereinheit gemäß Fig. 3 mit einem Lenkwinkelsensor 150, einem Bremsschalter 152 und einem Drosselklappensensor 154 verbun den. Der Lenkwinkelsensor 150 ist an der Fahrzeuglenkung angeordnet, über wacht den Lenkeinschlag und erzeugt ein Lenkwinkelsignal S_d, das die Größe und Richtung des Einschlags angibt. Der Bremsschalter 152 wird entsprechend der Betätigung der Fahrzeugbremse ein- und ausgeschaltet. Wenn die Bremse be tätigt wird, so wird der Bremsschalter 152 eingeschaltet, und es wird ein logi sches H-Signal S_b zur Anzeige des Bremszustands erzeugt. Der Drosselklappen sensor 154 weist beispielsweise ein Potentiometer auf und überwacht die Win kelstellung der Drosselklappe im Ansaugsystem des Fahrzeugmotors. Der Dros selklappensensor 154 liefert ein Drosselklappen-Winkelsignal TVO entspre chend der Winkelstellung der Drosselklappe.

Gemäß Fig. 3 weist die Steuereinheit 100 eine auf einem Mikroprozessor aufge baute Schaltung mit einer Eingabe-/Ausgabe-Einheit 101, einer Eingabeschal tung 110, einer arithmetischen Schaltung 120, einer Treiberschaltung 130 und einer Spannungsversorgungsschaltung 140 auf. Die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 101 ist über die Adern 62 und 92 der Kabel 35 mit den Dämpfungs-Steuermecha nismen 70 der Stoßdämpfer 1 am linken und rechten Vorderrad und am linken und rechten Hinterrad verbunden. Die von den piezoelektrischen Elementen 60 und 90 der Stoßdämpfer 1 erzeugten Kompressions-Drucksignale S_p und Ex pansions-Drucksignale S_s werden der Steuereinheit 100 über die Eingabe-/Aus gabe-Einheit 101 zugeführt. Die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 101 weist mehrere Steuerkanäle zur Steuerung der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 in den einzelnen Stoßdämpfern 1 auf, obgleich in Fig. 4 nur ein einziger Stoßdämpfer 1 gezeigt ist. Jeder Steuerkanal weist erste und zweite Eingabe-/Ausgabe-Teile 101a und 101b zur Aufnahme der Drucksignale S_p und S_s und zur Ausgabe der Steuersignale S_A und S_B auf. Der erste Steuerteil 101a enthält einen Kondensa tor C₁, der das Kompressions-Drucksignal S_p aufnimmt und als Filter zum Ausfil tern einer Gleichstrom-Rauschkomponente aus dem Eingangssignal dient. Au ßerdem weist der erste Steuerteil 101a zwei mit gegengesetzer Polarität ange ordnete Dioden D₁ und D₂ auf.

In ähnlicher Weise enthält der zweite Steuerteil 101b einen Kondensator C₁₁ zur Aufnahme des Kompressions-Drucksignals S_s und zum Ausfiltern einer Gleichstrom-Rauschkomponente aus dem Eingangssignal sowie zwei mit entge gengesetzter Polarität angeordnete Dioden D₁ und D₂.

Die Kondensatoren C₁ und C₁₁ sind mit ersten und zweiten Teilen 110a und 110b der Eingabeschaltung 110 verbunden. Der erste Teil 110a der Eingabe schaltung enthält einen Schalttransistor Tr₃ und einen Verstärker 112. Die Ba sis des Schalttransistors Tr₃ ist mit einem Ausgang der arithmetischen Schaltung 120 verbunden und erhält von dieser einen Wahlbefehl. Der Kollektor des Schalt transistors Tr₃ ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C₁ der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 101 und dem Verstärker 112 verbunden. Der Emitter des Schalttransistors ist mit Masse verbunden. Weiterhin sind in dem ersten Teil der Eingabeschaltung eine Diode D₄ und ein Widerstand R₈ vorhan den. Der Wahlbefehl ist normalerweise deaktiviert und hat den logischen Wert L, so daß der Schalttransistor Tr₃ normalerweise gesperrt ist. In diesem Zustand wird das Kompressions-Drucksignal S_p über den Verstärker 112 an die arithme tische Schaltung 120 weitergeleitet. Wenn das Wahlsignal jedoch aktiv ist und den logischen Wert H annimmt, so wird der Schalttransistor Tr₃ leitend, und der Eingang des Verstärkers 112 wird auf Masse gelegt, so daß das Eingangssig nal des Verstärkers 112 im wesentlichen den Wert Null annimmt.

Der in Fig. 4 lediglich als Block gezeigte zweite Teil 110b der Eingabeschaltung weist den gleichen Aufbau wie der oben beschriebene erste Teil 110a auf.

Die Treiberschaltung 130 weist ebenfalls erste und zweite Teile 130a und 130b auf. Der erste Teil 130a der Treiberschaltung enthält einen Steuerteil 130c und einen Schaltteil 130d. Sowohl der Steuerteil 130c als auch der Schaltteil 130d sind mit der arithmetischen Schaltung 120 verbunden und nehmen das Expansi ons-Steuersignal S_A auf. Der Steuerteil 130c enthält einen Operationsverstärker 131, der das Expansions-Steuersignal S_A mit einem über einen durch Wider stände R₂ und R₃ gebildeten Spannungsteiler vom Ausgang zurückgeführten Rückkopplungssignal vergleicht. Solange das Steuersignal größer ist als das Rückkopplungssignal, hat das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 131 ei nen niedrigen Wert L, so daß die Basis eines Transistors Tr₄ auf niedrigem Po tential gehalten wird. Die Vorspannung am Kollektor des Transistors Tr₄ nimmt deshalb einen hohen Wert an, so daß ein weiterer Transistor Tr₁ durchgeschal tet wird. Hierdurch wird dem piezoelektrischen Element 60 eine Treiberspan nung zugeführt, so daß sich dessen axiale Länge vergrößert und der Dämpfungs- Steuermechanismus 70 von dem Betriebsmodus "weich" auf "hart" umgeschaltet wird.

Der Schaltteil 130d der Treiberschaltung enthält einen Operationsverstärker 132, der das Expansions-Steuersignal S_A mit einem Bezugswert vergleicht, der von der Spannungsversorgungsschaltung über einen Widerstand R₅ und einen durch Widerstände R₆ und R₇ gebildeten Spannungsteiler zugeführt wird. So lange das von der arithmetischen Schaltung 120 erhaltene Eingangssignal klei ner ist als der von dem Spannungsteiler gelieferte Bezugswert, wird das Aus gangssignal des Operationsverstärkers 132 auf niedrigem Niveau gehalten, so daß ein Schalttransistor Tr₂ nichtleitend bleibt und die Verbindung zwischen der Diode D₂ und Masse unterbrochen ist. Die Höhe des Bezugswertes wird durch die Widerstände R₆ und R₇ bestimmt und ist so gewählt, daß der Bezugs wert einer bestimmten Anfangsbelastung des ersten piezoelektrischen Ele ments 60 entspricht. Wenn das von der arithmetischen Schaltung gelieferte Ex pansions-Steuersignal S_A größer oder gleich dem Bezugswert ist, so nimmt das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 132 einen hohen Wert an, und der Transistor Tr₂ wird durchgeschaltet. Infolgedessen wird die Diode D₂ über den Tansistor Tr₂ mit Masse verbunden, und die als Treiberspannung auf der Ader 62 liegende Spannung wird geerdet, so daß das an dem piezoelektrischen Ele ment 60 anliegende Steuersignal S_A abgeleitet wird. Der Transistor Tr₂ bleibt leitend bis das Potential an dem ersten piezoelektrischen Element 60 auf den Anfangswert abgenommen hat und demgemäß das Ausgangssignal der arithmeti schen Schaltung 120 unter den Bezugswert absinkt.

Der Lenkwinkelsensor 150, der Bremsschalter 152 und der Drosselklappensen sor 154 sind gemäß Fig. 4 über Pufferverstärker 151, 153 und 155 mit der arithmetischen Schaltung 120 verbunden. In Fig. 4 ist weiterhin durch gestri chelte Linien ein Längsbeschleunigungssensor 156 angedeutet, der über einen Pufferverstärker 157 mit der arithmetischen Schaltung 120 verbunden ist. Der Längsbeschleunigungsensor 156 dient zur Überwachung der Längsbeschleuni gung des Fahrzeugaufbaus und erzeugt ein entsprechendes Längsbeschleuni gungsignal G_s. Obgleich dies in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt ist, kann den analogen Signalquellen, beispielsweise dem Drosselklappensensor ein Analog-/Digital-Wandler nachgeschaltet sein, damit das analoge Signal des Sen sors in ein von dem Mikroprozessor verarbeitbares digitales Signal umgewandelt wird. Der in Fig. 4 lediglich als Alternative gezeigte Längsbeschleunigungssen sor 156 kann die Kombination aus Bremsschalter 152 und Drosselklappensensor 154 ersetzen, da sowohl der Sensor 156 als auch die Kombination der Sensoren 152 und 154 Signale liefern, die den Beschleunigungs- oder Verzögerungszu stand des Fahrzeugs angeben.

Die spezielle Schaltung, die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Um schaltung des ersten piezoelektrischen Elements 60 zwischen Sensorbetrieb zur Überwachung des Druckes in der unteren Arbeitskammer und Stellgliedbe trieb zur Steuerung des Betriebsmodus des Stoßdämpfers verwendet wird, kann durch eine geeignete Schaltung mit anderem Schaltungsaufbau ersetzt werden. Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines vereinfachten Schaltungsaufbaus, bei dem jede der Ausgabeschaltungen 130a und 130b zwei Pufferverstärker 131′ und 132′ und Transistoren Tr₁′ und Tr₂′ aufweist. In diesem Fall liefert die arithmetische Schaltung 120 selektiv das Expansions-Steuersignal S_A an die Pufferverstärker 131′ und 132′. Wenn die harte Dämpfungscharakteristik gewählt wird, so liefert die arithmetische Schaltung 120 das Expansions-Steuersignal S_A an den Puffer verstärker 131′, so daß der Transistor Tr₁′ leitend wird und eine entsprechend dem Expansions-Steuersignal gesteuerte Spannung liefert. Beim Umschalten auf eine weiche Dämpfungscharakteristik wird das Expansions-Steuersignal dem Pufferverstärker 132′ zugeführt, so daß der Transistor Tr₂ leitend wird und eine vollständige Erdung herbeigführt wird. Hierdurch wird die an dem ersten piezo elektrischen Element anliegende Steuerspannung abgeleitet.

Das als Sensor zur Überwachung des Druckes in der unteren Arbeitskammer 15 arbeitende piezoelektrische Element 60, der Kondensator C₁ des ersten Teils 101a der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 101, der erste Teil 110a der Eingabeschal tung 110, die arithmetische Schaltung 120, der zweite Teil 130b der Ausgabe schaltung und die Dioden D₁₁ und D₁₂ des zweiten Teils 101b der Eingabe-/Aus gabe-Schaltung 101 sowie das als Stellglied zur Einstellung des Betriebsmodus an dem Dämpfungs-Steuermechanismus 70 arbeitende piezoelektrische Ele ment 90 bilden einen Steuerkanal für die Kompressionsphase des Stoßdämp fers. Andererseits bilden das als Sensor zur Überwachung des Druckes in der obe ren Arbeitskammer 14 dienende piezoelektrische Element 90, der Kondensator C₁₁ des zweiten Teils 101b der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 101, der zweite Teil 110b der Eingabeschaltung, die arithmetische Schaltung 120, der erste Teil 130a der Ausgabeschaltung und die Dioden D₁ und D₂ des ersten Teils der Einga be-/Ausgabe-Einheit sowie das als Stellglied zur Einstellung des Betriebsmodus an dem Dämpfungs-Steuermechanismus 70 arbeitende piezoelektrische Ele ment 60 einen Steuerkanal für die Expansionsphase des Stoßdämpfers.

Die Anfangseinstellung der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 wird mit Hil fe der Einstellmuttern 53 und 20 vorgenommen. Eine vorgegebene Spannung wird an die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 angelegt, und die Einstell muttern 53 und 20 werden gedreht, um die auf die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 wirkende mechanische Belastung einzustellen. Diese Einstellung wird fortgesetzt, bis die Ausgangsspannungen der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 einen bestimmten Wert erreichen.

Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Federungssystems soll nachfolgen den anhand der Fig. 6 bis 8 erläutert werden.

Gemäß Fig. 6(c) wird der Druck in der oberen Arbeitskammer 14 während des Expansionshubes durch das zweite piezoelektrische Element 90 überwacht. Das piezoelektrische Element 90 liefert somit das Expansions-Drucksignal S_s. Da das Ausgangssignal des ersten piezoelektrischen Elements 60 zu dieser Zeit den Wert Null hat, kann festgestellt werden, daß sich der Stoßdämpfer in der Expan sionsphase befindet. Diese Feststellung erfolgt in der arithmetischen Schaltung 120 der Steuereinheit 100. Anschließend führt die arithmetische Schaltung 120 eine arithmetische Operation zur Bestimmung der Änderungsrate des Expansi ons-Drucksignals S_s aus. Die Änderungsraten der Drucksignale S_s und S_p sind in Fig. 6(d) gezeigt. Wenn die Änderungsrate einen vorgegebenen Wert erreicht, so wird das Expansions-Steuersignal zum Umschalten auf eine harte Dämpfung scharakteristik ausgegeben, so daß der Betriebsmodus von "weich" auf "hart" um geschaltet wird, wie in den mit H gekennzeichneten Intervallen in Fig. 6(d) ge zeigt ist. Der Betriebsmodus wird jeweils beim Nulldurchgang der Änderungsra te wieder von "hart" auf "weich" zurückgeschaltet.

Während des Kompressionshubes wird der Druck in der unteren Arbeitskam mer 15 von beiden piezoelektrischen Elementen 60 und 90 überwacht. Das erste piezoelektrische Element 60 erzeugt das Kompressions-Drucksignal S_p. Gleich zeitig liefert das zweite piezoelektrische Element 90 das Expansions-Drucksig nal S_s. Aufgrund dieses Umstands stellt die arithmetische Schaltung 120 fest, daß sich der Stoßdämpfer in der Kompressionsphase befindet. Die arithmeti sche Schaltung 120 berechnet daher die Änderungsrate des Kompressions- Drucksignals S_p. Wenn die aus dem Kompressions-Drucksignal S_p abgeleitete Änderungsrate den vorgegebenen Wert erreicht, so wird das Kompressions- Steuersignal S_B an das zweite piezoelektrische Element 90 übermittelt, um den Betriebsmodus von "weich" auf "hart" umzuschalten. Ebenso wie während der Expansionsphase wird der Betriebsmodus beim Nulldurchgang der Änderungs rate auf "weich" zurückgeschaltet.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der arithmetischen Schaltung veranschaulicht. Unmittelbar nach dem Start des Steuerprogramms werden in einem Schritt P₁ das Expansions-Drucksignal S_s und das Kompressions-Druck signal S_p gelesen. Anschließend wird anhand der Drucksignale S_s und S_p zwi schen Expansion und Kompression unterschieden. Der Expansionshub wird dar an erkannt, daß das gelesene Kompressions-Drucksignal S_p den Wert Null hat. Wenn das Kompressions-Drucksignal S_p dagegen einen Wert größer als Null hat, so bedeutet dies, daß ein Kompressionshub vorliegt. Die arithmetische Schal tung 20 wählt anhand dieser Unterscheidung eines der Drucksignale S_s und S_p für die weitere Verarbeitung aus. Anschließend wird in einem Schritt P₂ die Än derungsrate ΔP des ausgewählten Drucksignals bestimmt, in dem das ausge wählte Drucksignal nach der Zeit differenziert wird.

Die Änderungsrate des auf die ersten und zweiten piezoelektrischen Elemente 60 und 90 wirkenden Druckes ist in der Anfangsphase des Expansions- oder Kompressionshubes maximal und erreicht an den Umkehrpunkten der auf den Stoßdämpfer einwirkenden Schwingung ein Minimum (Null). Andererseits nimmt die Kolbengeschwindigkeit bei zunehmenden Hublängen und abneh mender Schwingungsperiode zu. Durch Überwachung der Änderungsrate ΔP kann deshalb die Größe der Schwingung schneller festgestellt werden. Dies er möglicht ein rascheres Ansprechverhalten bei der aktiven Dämpfung der auf das Federungssystem einwirkenden Schwingungen.

Zwischen den Schritten P1 und P2 kann als weiterer Schritt eine Überprüfung des Frequenzbereichs der Drucksignale vorgenommen werden, so daß eine akti ve Schwingungsdämpfung anhand der Drucksignale innerhalb eines vorgegebe nen Frequenzbereiches durchgeführt wird.

In einemn Schritt P3 wird überprüft, ob die Änderungsrate ΔP innerhalb einer be stimmten Totzone liegt, die in bezug auf die Änderungsrate Null festgelegt ist. Die Totzone ist definiert durch eine obere Grenze und eine untere Grenze. Die Ände rungsrate ΔP wird deshalb mit den oberen und unteren Grenzen der Totzone ver glichen, und es wird festgestellt, daß die Änderungsrate innerhalb der Totzone liegt, wenn die Änderungsrate kleiner oder gleich der oberen Grenze der Totzo ne und größer oder gleich der unteren Grenze der Totzone ist. Wenn die Ände rungsrate ΔP außerhalb der Totzone liegt, so wird in Schritt P4 überprüft, ob ein Scheitelwert vorliegt oder nicht. Wenn in Schritt P4 ein Scheitelwert der Ände rungsrate ΔP festgestellt wird, so wird in einem Schritt P5 in Abhängigkeit von der festgestellten Bewegungsrichtung des Kolbens entweder das Expansions- Steuersignal S_A oder das Kompressions-Steuersignal S_B an das jeweils zugehöri ge piezoelektrische Element 60 oder 90 übermittelt. Anschließend wird in ei nem Schritt P6 überprüft, ob der Spannungspegel des Steuersignals S_A bzw. S_B größer oder gleich einem Schwellenwert V_ref ist. Der Schwellenwert V_ref ist auf eine Mindestspannung zur Erzeugung einer Verformung des zugehörigen piezo elektrischen Elements 60 oder 90 zum Umschalten von "weich" auf "hart" einge stellt. Solange der Spannungspegel des Steuersignals nicht größer oder gleich dem Schwellenwert V_ref ist, wird der Schritt P5 wiederholt. Die Schritte P5 und P6 werden durchlaufen, bis der Spannungspegel des Steuersignals größer oder gleich der zur Ansteuerung des ersten oder zweiten piezoelektrischen Elements 60 oder 90 erforderlichen Mindestspannung ist. Wenn der Spannungspegel des Steuersignals größer oder gleich dem Schwellenwert V_ref ist, so ist das Pro gramm beendet.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Dämpfungscharakteristik lediglich durch Umschaltung zwischen zwei Betriebsmodi, nämlich "hart" und "weich" geändert. Es ist jedoch auch möglich, die Dämpfungscharakteristik in nerhalb eines oder beider der Betriebsmodi "hart" und "weich" in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude weiter zu verändern. Da die Verformung der pie zoelektrischen Elemente im wesentlichen proportional zu der angelegten Span nung ist, kann auch eine lineare oder stufenlose Veränderung der Dämpfungs charakteristik erreicht werden, indem die Spannung des Steuersignals konti nuierlich verändert wird. In der Praxis könnte die Spannung des Steuersignals entsprechend der Änderung der Änderungsrate ΔP variiert werden. Außerdem ist es denkbar, die Spannung des Steuersignals entsprechend den Scheitelwer ten der Änderungsrate ΔP zu steuern.

Wenn sich bei der Überprüfung in Schritt P4 ergibt, daß kein Scheitelwert der Änderungsrate ΔP vorliegt, so wird in Schritt P6 überprüft, ob die Änderungsrate gleich Null ist. Wenn die Änderungsrate ΔP größer als Null ist, so wird das Pro gramm unmittelbar beendet.

Wenn sich bei der Überprüfung in Schritt P3 ergibt, daß die Änderungsrate ΔP in nerhalb der Totzone liegt, so wird in einem Schritt P7 der Schalttransistor Tr₂ in den betreffenden ersten oder zweiten Teil 130a oder 130b der Treiberschal tung durchgeschaltet, um die an dem piezoelektrischen Element 60 oder 90 an liegende Spannung abzuleiten. In einem Schritt P8 wird dann überprüft, ob das in Schritt P1 ausgewählte Expansions- oder Kompressions-Drucksignal S_s bzw. S_p kleiner oder gleich einem Wert P_set ist. Solange das Drucksignal größer ist als der Wert P_set, werden die Schritte P7 und P8 wiederholt, um die an dem betref fenden piezoelektrischen Element 60 oder 90 anliegende Spannung auf einen Wert kleiner oder gleich dem Wert P_set zu verringern.

Fig. 8 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels eines mit der oben beschriebenen Anordnung ausgeführten Steuermvorgangs. In diesem Beispiel wird angenommen, daß die Änderungsrate ΔP der Drucksignale S_s und S_p den in Fig. 8(c) gezeigten Verlauf hat.

An einem Punkt A nimmt die Änderungsrate ΔP rasch zu, so daß sie größer oder gleich dem vorgegebenen Wert P_ref wird. Der Betriebsmodus wird dann für das Intervall zwischen den Punkten A und B von "weich" auf "hart" umgeschaltet. Während dieses Intervalls ist das Drucksignal S_s oder S_p in der Höhe entspre chend dem Spannungswert des an das betreffende piezoelektrische Element an gelegten Treibersignals verschoben, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 8(b) angedeutet wird. Gemäß Fig. 8(b) ändert sich das Drucksignal entspre chend der Änderung des Druckes in der betreffenden oberen oder unteren Ar beitskammer, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8(b) angegeben wird. An dem Punkt B erreicht die Schwingung einen Scheitelwert und die Änderungsra te ΔP nimmt den Wert Null an. Daraufhin wird der Betriebsmodus wieder auf "weich" umgeschaltet.

Gemäß Fig. 8(a) wird angenommen, daß das Fahrzeug ausfedert und demgemäß ein Expansionshub des Stoßdämpfers verursacht wird. Die der Expansionsbewe gung entgegenwirkende Dämpfungskraft wird durch die Umschaltung des Be triebsmodus auf "hart" in dem Intervall zwischen den Punkten A und B erhöht. Nach dem Punkt B bewegt sich der Kolben in Kompressionsrichtung, so daß er in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. In diesem Fall wird der Betriebsmodus auf "weich" umgeschaltet, so daß die Schwingungsenergie in dem Intervall zwischen dem Punkt B und einem Punkt C wirksam absorbiert wird. Am Punkt C erreicht die Änderungsrate ΔP in der Kompressionsphase einen Wert größer oder gleich dem vorgegebenen Wert P_ref, so daß die Dämpfungscharakteristik erneut auf "hart" umgeschaltet wird. In dem Intervall von dem Punkt C zu einem Punkt D wird deshalb eine stärkere Dämpfungskraft erzeugt, die der Kolbenbewegung entgegenwirkt. Ähnlich wie am Punkt B erreicht die Änderungsrate ΔP am Punkt D den Wert Null. An einem Punkt E erreicht die Änderungsrate ΔP erneut einen Scheitelwert. Da jedoch gemäß Fig. 8(c) die Änderungsrate noch innerhalb der Totzone liegt, erfolgt keine Umschaltung des Betriebsmodus auf "hart", und in dem Intervall zwischen dem Punkt E und einem Punkt F wird die weiche Dämp fungscharakteristik beibehalten. Durch Wiederholen der oben beschriebenen Vorgänge wird der Betriebsmodus in dem Intervall zwischen den Punkten F und G zwischen "hart" und "weich" umgeschaltet.

Da bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Steuerung der Dämp fungscharakteristik im Expansionshub unabhängig von der Steuerung im Kom pressionshub erfolgt, wird eine wirksame Dämpfung der Kolbenbewegung und eine wirksame Absorption der Schwingungsenergie erreicht. Da außerdem wäh rend des Kompressionshubes das erste piezoelektrische Element 60 als Sensor zur Abtastung des Druckes in der unteren Arbeitskammer 15 und das zweite pie zoelektrische Element 90 als Stellglied zur Umschaltung des Betriebsmodus zwischen "hart" und "weich" dient, wohingegen während des Expansionshubes das zweite piezoelektrische Element 90 als Sensor zur Abstastung des Druckes in der oberen Arbeitskammer 14 und das erste piezoelektrische Element 60 als Stellglied zur Umschaltung des Betriebsmodus dient, kann die Überwachung des Druckes und die Steuerung des Betriebsmodus gleichzeitig und unabhängig von einander vorgenommen werden. Auf diese Weise läßt sich eine genaue Steuerung und ein schnelles Ansprechverhalten erreichen.

Bei Schwingungen mit relativ kleiner Amplitude wird der Betriebsmodus "weich" beibehalten. Hierdurch wird der Eindruck einer harten Federung ver mieden und der Fahrkomfort verbessert. Bekanntlich haben die von dem Rad auf den Stoßdämpfer übertragenen Schwingungen eine kleine Amplitude und eine hohe Frequenz, so daß durch sie die Fahrstabilität nicht beeinträchtigt wird und es im Hinblick auf eine Verbesserung des Fahrkomforts günstiger ist, diese Schwingungen zu absorbieren, statt sie auf den Fahrzeugaufbau zu übertragen. Die Schwingungen, die von dem Fahrzeugaufbau auf den Stoßdämpfer übertragen werden, sind dagegen hauptsächlich durch Lageänderungen des Fahrzeugs ver ursacht. Diese Schwingungen müssen stark gedämpft werden, damit die Fahr stabilität des Fahrzeugs gewährleistet bleibt. Durch die Totzone bei der Steue rung der Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers wird einerseits ein hoher Fahrkomfort und andererseits eine hohe Fahrstabilität erreicht.

Die Amplitude von Schwingungen, die durch Fahrbahnstöße und Lageänderun gen des Fahrzeugs verursacht werden, nimmt mit zunehmender Fahrzeugge schwindigkeit tendenziell zu. Bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit treten hef tigere Fahrbahnstöße auf, die von dem Rad auf den Stoßdämpfer übertragen wer den, und auch die durch Trägheitskräfte bewirkten Lageänderungen des Fahr zeugaufbaus haben eine größere Amplitude. Es ist deshalb zweckmäßig, die Brei te der Totzone, d.h., die oberen und unteren Grenzen der Totzone, in Abhängig keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren. Fig. 9 zeigt eine Abwand lung des Programms zur Steuerung der Dämpfungscharakteristik des Stoß dämpfers, bei der zur besseren Anpassung der Dämpfungscharakteristik an die Fahrzeuggeschwindigkeit eine geschwindigkeitsabhängige Totzone vorgesehen ist. Bei diesem Programm ist zwischen den Schritten P2 und P3 gemäß Fig. 7 ein zusätzlicher Schritt P9 eingefügt. In dem Schritt P9 wird die Breite der in der Umgebung der Änderungsrate ΔP = 0 gebildeten Totzone in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Die Breite der Totzone kann auf ver schiedene Weise verändert werden. Weiterhin ist ein zusätzlicher Schritt P10 zwischen den Schritten P3 und P7 vorgesehen. In dem Schritt P10 wird über prüft, ob die Änderungsrate ΔP den Wert Null hat. Wenn die Änderungsrate un gleich Null ist, werden die Schritte P7 und P8 übersprungen, und die Schritte P7 und P8 werden nur dann ausgeführt, wenn die Änderungsrate gleich Null ist.

Die Breite der Totzone kann kontinuierlich entsprechend der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder auch stufenweise bei einem bestimmten Schwel lenwert der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden. In jedem Fall kann die geeignete Kennlinie für die Änderung der Breite der Totzone in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit experimentell im Hinblick auf die gewünschten Federungseigenschaften, die Eigenschaften des Fahrzeugs und sonstige Fakto ren bestimmt werden. Beispielsweise wird bei niedriger Fahrzeuggeschwindig keit eine breitere Totzone gewählt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine bestimmte niedrige Grenzgeschwindigkeit ist, wird die Breite der Tot zone konstant auf einem bestimmten Maximalwert gehalten. Wenn dagegen die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit und kleiner oder gleich einer bestimmten oberen Grenzgeschwindigkeit ist, so wird die Breite der Totzone nichtlinear in Abhängigkeit von der Änderung der Fahr zeuggeschwindigkeit verändert. Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten oberhalb der oberen Grenzgeschwindigkeit wird die Breite der Totzone konstant auf einem vorgegebenen Minimalwert gehalten.

Zur Ausführung der oben beschriebenen Verfahren kann die arithmetische Schaltung 120 einen Speicher enthalten. In dem die Kennlinie gemäß Fig. 10 in tabellarischer Form gespeichert ist. Die einzelnen Tabellenwerte für die Brei te der Totzone werden dann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gelesen.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird von einer breiten Totzone auf eine schmalere Totzone umgeschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ei nen ersten Schwellenwert überschreitet, und es wird von der schmalen Totzone auf die breite Totzone umgeschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen niedrigeren zweiten Schwellenwert unterschreitet, so daß die Umschaltung mit einer gewissen Hysterese erfolgt.

Im letzteren Fall es ist möglich, die Steuerung für die Vorderräder und die Hin terräder getrennt vorzunehmen. Eine Möglichkeit besteht darin, für die Fede rungen an den Vorderrädern und den Hinterrädern gleichzeitig von einer brei ten Totzone auf eine schmalere Totzone umzuschalten, wenn die Fahrzeugge schwindigkeit den ersten Schwellenwert überschreitet. Alternativ ist es mög lich, die Umschaltung der Breite der Totzone für die Vorderräder und die Hin terräder zu verschiedenen Zeiten, d.h., bei verschiedenen Geschwindigkeiten vorzunehmen, so daß sich für die Vorderradaufhängungen und die Hinterradauf hängungen unterschiedliche Ansprechcharakteristiken ergeben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10, 11 und 12 sollen nachfolgend Steueroperati onen zur Lagestabilisierung des Fahrzeugs beschrieben werden. Fig. 11 und 12 veranschaulichen ähnliche Verfahren zur Nickunterdrückung unter Verwen dung unterschiedlicher Steuerparameter. Die gezeigten Verfahren werden pe riodisch in bestimmten Zeitintervallen, beispielsweise alle 20 ms ausgeführt. Die Ausführung der entsprechenden Programmroutinen wird durch ein im Hinter grund laufendes Hauptprogramm gesteuert.

Fig. 10 zeigt ein Verfahren zur Rollunterdrückung. Unmittelbar nach dem Auf ruf der entsprechenden Programmroutine werden in einem Schritt P11 das Kompressions-Drucksignal S_p, und das Expansions-Drucksignal S_s und das Lenkwinkelsignal S_d gelesen. Anhand des Lenkwinkelsignals S_d wird in einem Schritt P12 die Winkelgeschwindigkeit ΔS_d des Lenkeinschlags ermittelt. Diese Winkelgeschwindigkeit wird in einem Schritt P13 mit einem vorgegebenen Schwellenwert Sd_ref verglichen. Wenn die Winkelgeschwindigkeit ΔS_d größer oder gleich dem Schwellenwert ist, so wird das Lenkwinkelsignal S_d in einem Schritt P14 mit einem Lenkwinkel-Schwellenwert R verglichen.

Die Schwellenwerte für die Winkelgeschwindigkeit des Lenkeinschlags und für den Lenkwinkel werden experimentell derart bestimmt, daß ein Kurvenfahrzu stand des Fahrzeugs erfaßt wird, bei dem die Tendenz zu einer Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus besteht.

Wenn das Lenkwinkelsignal Sd größer oder gleich dem Lenkwinkel-Schwellen wert R ist, so wird in einem Schritt P15 überprüft, ob die Rollbewegung des Fahr zeugs durch eine Rechtskurve verursacht wird, so daß sich die linke Seite des Fahrzeugaufbaus absenkt und die rechte Fahrzeugseite anhebt. Wenn dies der Fall ist, so wird in einem Schritt P16 überprüft, ob die Stoßdämpfer 1FL und 1RL der vorderen und hinteren linken Radaufhängungen einfedern. In diesem Fall wird weiterhin in einem Schritt P17 überprüft, ob die Stoßdämpfer 1FR und 1RR der vorderen und hinteren rechten Radaufhängungen ausfedern. In den Schritten P13 und P14 wird festgestellt, ob das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Lenk bewegung eine Steuerung zur Rollunterdrückung erforderlich macht. In den Schritten P16 und P17 wird dagegen überprüft, ob tatsächlich eine Rollbewe gung des Fahrzeugs nach links auftritt. Wenn die Abfrage in Schritt P17 bejaht wird, so bedeutet dies, daß durch die Lenkbewegung nach rechts eine Rollbewe gung des Fahrzeugs nach links verursacht wird.

Wenn eine der Abfragen in den Schritten P13, P14, P16 und P17 ein negatives Ergebnis hat, so wird ein Schritt P18 ausgeführt, in dem die normale Steuerung zur aktiven Schwingungsdämpfung gemäß Fig. 7 oder 9 vorgenommen wird.

Bei positivem Ergebnis der Abfrage in Schritt P17 wird eine Steuerung zur Rol lunterdrückung vorgenommen. In diesem Fall wird in einem Schritt P19 das Kompressions-Steuersignal S_B an die piezoelektrischen Elemente 60 der vorde ren linken und hinteren linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL übermittelt, um diese Stoßdämpfer in den Betriebsmodus "hart" umzuschalten. Die Drücke in den un teren Arbeitskammern 15 können währenddessen mit Hilfe der piezoelektri schen Elemente 90 überwacht werden. Anschließend wird in einem Schritt P20 das Expansions-Steuersignal S_A an die piezoelektrischen Elemente 90 der vor deren rechten und hinteren rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR übermittelt, um diese Stoßdämpfer auf eine harte Dämpfungscharakteristik umzuschalten. Zur Drucküberwachung in den oberen Arbeitskammern 14 dienen dabei die piezo elektrischen Elemente 60. In den Schritten P19 und P20 wird die härtere Dämpfungscharakteristik jeweils nur für eine Richtung der Kolbenbewegung eingestellt, so daß dem tatsächlichen Kolbenhub ein größerer Widerstand entge gengesetzt wird. In der entgegengesetzten Hubrichtung weisen die Stoßdämp fer dagegen eine neutrale Dämpfungscharakteristik auf. Somit verhalten sich die vorderen und hinteren linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL härter gegenüber dem Kolbenhub beim Einfedern, und die vorderen und hinteren rechten Stoßdämp fer 1FR und 1RR verhalten sich härter gegenüber dem Kolbenhub beim Ausfe dern.

Auf diese Weise wird die Amplitude der Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus nach links wirksam verringert.

Die Größe der Steuersignale S_B und S_A kann dabei in Abhängigkeit von der Ge schwindigkeit des Lenkeinschlags variiert werden, die im allgemeinen die Stär ke der Rollneigung beeinflußt.

Wahlweise ist es auch möglich, bei der Unterdrückung einer Rollbewegung nach links lediglich die einfedernden vorderen und hinteren linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL anzusteuern.

Nach der Ausgabe der Steuersignale S_B und S_A in den Schritten P19 und P20 werden in Schritt P21 die Signalpegel der Steuersignale mit dem vorgegebenen Wert P_ref verglichen, und die Schritte P19, P20 und P21 werden gegebenenfalls wiederholt, bis die Steuersignale S_B und S_A den vorgegebenen Wert P_ref errei chen.

Wenn in Schritt P15 keine Lenkbewegung nach rechts festgestellt wurde, so wird in einem Schritt P22 überprüft, ob eine Lenkbewegung nach links vorliegt. Wenn dies der Fall ist, so wird in einem Schritt P23 überprüft, ob die linken Stoß dämpfer 1FL und 1RL ausfedern. Wenn diese Abfrage bejaht wird, so wird in ei nem Schritt P24 überprüft, ob die rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR einfedern. Wenn eine der Abfragen in den Schritten P22, P23 und P24 verneint wird, so wird in Schritt P25 die normale Steuerung zur Schwingungsdämpfung gemäß Fig. 7 oder 9 ausgeführt.

Wenn die Abfrage in Schritt P24 bejaht wird, so bedeutet dies, daß Bedingungen vorliegen, in denen eine Steuerung zur Unterdrückung der Rollbewegung erfor derlich ist. In einem Schritt P26 wird das Expansions-Steuersignal S_A an die pie zoelektrischen Elemente 90 der linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL übermittelt, so daß deren Dämpfungscharakteristik härter wird. In einem nachfolgenden Schritt P27 wird das Kompressions-Steuersignal S_B an die piezoelektrischen Elemente 60 der rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR übermittelt, um deren Dämpfungscharakteristik härter zur machen. Die in den Schritten P26 und P27 eingestellten härteren Dämpfungscharakteristiken wirken jeweils nur den Kol benbewegungen in der durch die Rollbewegung bedingten Richtung entgegen, während in der entgegengesetzten Richtung ein neutrales Verhalten der Fede rung beibehalten wird. Auf diese Weise wird dem Kolbenhub beim Einfedern der rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR eine größere Dämpfungskraft entgegenge setzt, so daß die Amplitude der Kolbenbewegung verringert wird. Den Kolben der linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL wird dagegen beim Ausfedern ein größerer Wi derstand entgegengesetzt. Auf diese Weise wird das Ausmaß der Rollbewegung nach rechts wirksam verringert.

Wahlweise kann die Dämpfung der Rollbewegung nach rechts auch dadurch un terdrückt werden, daß lediglich die einfedernden Stoßdämpfer 1FR und 1RR auf der rechten Fahrzeugseite entsprechend angesteuert werden.

Nach der Ausgabe der Steuersignale S_A und S_B in den Schritten P26 und P27 werden die Signalpegel der Steuersignale mit dem vorgegebenen Wert P_ref ver glichen, und gegebenenfalls werden die Schritte P26, P27 und P28 wiederholt, bis die Signalpegel der Steuersignale den Wert P_ref erreichen.

Wenn das Ergebnis der Abfrage in Schritt P21 oder P28 positiv ist, wird das Hin tergrundprogramm fortgesetzt.

Fig. 11 zeigt ein Verfahren zur Nickunterdrückung, mit dem ein Absenken und Anheben des Fahrzeugbugs bei der Verzögerung bzw. Beschleunigung des Fahr zeugs verhindert wird. In einem Schritt P31 werden das Kompressions-Druck signal S_p, das Expansions-Drucksignal S_s und das Drosselklappensignal TVO ge lesen. Aus dem Drosselklappensignal TVO wird in einem Schritt P32 die Ände rungsgeschwindigkeit 4TVO der Drosselklappe abgeleitet. Diese Änderungsge schwindigkeit wird dann in einem Schritt P33 mit einem Schwellenwert R_th verglichen.

Wenn die Änderungsgeschwindigkeit größer oder gleich dem Schwellenwert R_th ist, so wird in einem Schritt P34 überprüft, ob die linken und rechten vorde ren Stoßdämpfer 1FL und 1FR ausfedern. Wenn dies der Fall ist, wird in einem anschließenden Schritt P35 überprüft, ob die linken und rechten hinteren Stoß dämpfer 1RL und 1RR einfedern. In den Schritten P34 und P35 wird somit das Anheben des Fahrzeugbugs bei der Beschleunigung festgestellt. Wenn eine der Abfragen in Schritten P34 und P35 ein negatives Ergebnis hat, so bedeutet dies, daß sich der Fahrzeugbug nicht anhebt, und in einem Schritt P36 wird die nor male Steuerung zur aktiven Schwingungsdämpfung ausgeführt.

Wenn dagegen beide Abfragen in den Schritten P34 und P35 bejaht werden, so wird in einem Schritt P37 das Expansions-Steuersignal S_A an die piezoelektri schen Elemente 90 der vorderen linken und rechten Stoßdämpfer 1FL und 1FR übermittelt, um deren Dämpfungscharakteristik härter zu machen. Anschlie ßend wird in einem Schritt P38 das Kompressions-Steuersignal S_B an die piezo elektrischen Elemente 60 der hinteren linken und rechten Stoßdämpfer 1RL und 1RR übermittelt, um diese Stoßdämpfer auf eine härtete Dämpfungscharak teristik umzuschalten. Durch die Änderung der Dämpfungscharakteristik in Schritten P37 und P38 wird der Hubbwegung der Kolben in der jeweiligen Bewe gungsrichtung ein größerer Widerstand entgegengesetzt, während das Dämp fungsverhalten gegenüber Kolbenwegungen in der entgegengesetzten Richtung neutral ist. Die vorderen linken und rechten Stoßdämpfer 1FL und 1FR reagieren härter auf das Ausfedern, während die hinteren rechten und linken Stoßdämp fer 1RL und 1RR härter auf das Einfedern reagieren. Auf diese Weise wird das Ausmaß der Nickbewegung des Fahrzeugaufbaus wirksam verringert.

Wahlweise ist es auch möglich, lediglich die Härte der einfedernden Stoßdämp fer oder der vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR zu erhöhen.

In einem Schritt P39 werden die Signalpegel der Steuersignale S_A und S_B mit dem vorgegebenen Wert P_set verglichen. Die Schritte P37, P38 und P39 werden gegebenenfalls wiederholt, bis die Signalpegel der Steuersignale S_A und S_B den vorgegebenen Wert P_set erreicht haben.

Durch die oben beschriebenen Vorgänge wird das Anheben des Fahrzeugbugs bei der Beschleunigung wirksam unterdrückt.

Wenn die Änderungsgeschwindigkeit ΔTVO kleiner ist als der Schwellenwert R_th, so wird in einem Schritt P40 überprüft, ob das Signal des Bremsschalters 152 einen hohen Wert hat. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt P41 über prüft, ob die vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR einfedern. Bei einem positiven Ergebnis dieser Abfrage wird in einem Schritt P42 überprüft, ob die hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR ausfedern. In den Schritten P41 und P42 wird somit ein Absenken des Fahrzeugbugs bei der Verzögerung des Fahrzeugs festgestellt. Wenn eine der Abfragen in Schritten P41 und P42 ein negatives Ergebnis hat, so bedeutet dies, daß keine Absenkung des Fahrzeugbugs stattfindet, und in einem Schritt P43 wird eine normale Steuerung zur aktiven Schwingungsdämpfung ausgeführt.

Andernfalls wird in einem Schritt P44 das Kompressions-Steuersignal S_B an die piezoelektrischen Elemente 60 der vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR über mittelt, so daß diese Stoßdämpfer auf die harte Dämpfungscharakteristik umge schaltet werden. In einem Schritt P45 wird dann das Expansions-Steuersignal S_A an die piezoelektrischen Elemente 90 der hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR übermittelt, um diese Stoßdämpfer auf die härtere Dämpfungscharakteri stik umzuschalten. Die in Schritten P44 und P45 eingestellten härteren Dämp fungscharakteristiken wirken jeweils nur in der ermittelten Bewegungsrichtung der Kolben, während das Dämpfungsverhalten gegenüber der entgegengesetz ten Kolbenbewegung neutral ist. Dem Einfedern der vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR wird somit eine größere Dämpfungskraft entgegengesetzt, so daß der Kolbenhub verringert wird. Bei den hinteren Stoßdämpfern 1RL und 1RR wird dagegen dem Ausfedern ein größerer Widerstand entgegengesetzt, um den Kol benhub zu verringern. Auf diese Weise wird das Absenken des Fahrzeugsbugs bei der Verzögerung wirksam verringert.

Wahlweise kann die Nickbewegung auch dadurch unterdrückt werden, daß nur die einfedernden oder die hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR auf eine härtere Dämpfungscharakteristik umgeschaltet werden.

In einem Schritt P46 werden die Signalpegel der Steuersignale S_A und S_B mit dem vorgegebenen Wert P_set verglichen, und gegebenenfalls werden die Schrit te P44, P45 und P46 wiederholt, bis die Signalpegel der Steuersignale den vorge gebenen Wert P_set erreichen.

Durch die Maßnahmen in den Schritten P31 bis P33 und P40 bis P46 kann das Absenken des Fahrzeugbugs wirksam unterdrückt werden.

Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt P39 oder P46 wird das Hin tergrundprogramm fortgesetzt.

Fig. 12 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des anhand von Fig. 11 be schriebenen Verfahrens zur Nickunterdrückung. Das Verfahren gemäß Fig. 12 unterscheidet sich von dem Verfahren nach Fig. 11 dadurch, daß andere Para meter zur Bestimmung der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs ver wendet werden. Anstelle der Signale des Drosselklappensensors und des Brems schalters wird gemäß Fig. 12 das Signal des Längsbeschleunigungssensors 156 ausgewertet. Die übrigen Schritte dieses Steuerverfahrens sind mit denen gemäß Fig. 11 identisch und sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen bezeich net.

Gemäß Fig. 12 wird in einem Schritt P47 das Kompressions-Drucksignal S_p, das Expansions-Drucksignal S_s und das Längsbeschleunigungssignal S_ac gele sen. In einem Schritt P48 wird die Änderungsrate dS_ac des Längsbeschleuni gungsignals S_ac ermittelt. Diese Änderungsrate wird dann in einem Schritt P49 mit einem Schwellenwert α verglichen. Der Schwellenwert α kann auf einen Wert eingestellt sein, der der Änderung der Längsbeschleunigung des Fahrzeug aufbaus entspricht, bei der ein Anheben des Fahrzeugbugs auftreten kann. Wenn die Änderungsrate dSac größer oder gleich dem Schwellenwert α ist, so werden anschließend die Schritte P34 bis P39 ausgeführt. Wenn dagegen die Abfrage in Schritt P49 ein negatives Ergebnis hat, wird die Änderungsrate dS_ac in einem Schritt P50 mit einem Verzögerungs-Schwellenwert β verglichen, der der Ver zögerung des Fahrzeugs entspricht, bei der eine Absenkung des Fahrzeugbugs auftreten kann. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Überprüfung werden die Schritte P41 bis P46 ausgeführt.

Fig. 13 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung für das Federungssystem. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 100 mit Vertikalbeschleunigungssensoren 158FL, 158FR, 158RL und 158RR ver bunden, die jeweils an der vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken bzw. hinteren rechten Radaufhängung angeordnet sind und die Vertikalbe schleunigung der betreffenden Bereiche des Fahrzeugaufbaus überwachen. Die vier Vertikalbeschleunigungssensoren werden zusammenfassend mit dem Be zugszeichen 158 bezeichnet. Die Vertikalbeschleunigungssensoren erzeugen je weils ein Vertikalbeschleunigungssignal Gs_FL, Gs_FR, Gs_RL bzw. Gs_RR entspre chend den gemessenen Vertikalbeschleunigungen der betreffenden Teile des Fahrzeugaufbaus. Die Steuereinheit 100 führt eine aktive Schwingungsdämpfung aus, indem sie die Härte der Stoßdämpfer abhängig von der jeweiligen Hubrich tung der Kolben innerhalb jedes einzelnen Schwingungszyklus ändert. Außer dem führt die Steuereinheit 100 eine Steuerung zur Lagestabilisierung des Fahr zeugaufbaus aus, indem sie auf der Grundlage der zusammenfassend mit Gs be zeichneten Signale der Vertikalbeschleunigungssensoren 158 Roll- und Nickbe wegungen des Fahrzeugaufbaus unterdrückt. Die Beschleunigungsignale Gs sind positiv bei einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus in Ausfeder-Rich tung und negativ bei Vertikalbeschleunigungen in Einfeder-Richtung.

Das mit der Steuereinrichtung gemäß Fig. 13 ausgeführte Steuerverfahren soll nachfolgend anhand der Fig. 14(A) und 14(B) erläutert werden.

Unmittelbar nach dem Beginn des entsprechenden Steuerprogramms werden in einem Schritt P60 die an den piezoelektrischen Elementen 60 und 90 der Stoßdämpfer 1FL, 1FR, 1RL und 1RR anliegenden Spannungen abgeleitet, d.h., die piezoelektrischen Elemente werden entladen. Anschließend werden in ei nem Schritt P61 die Drucksignale S_p und S_s in digitale Signale umgewandelt und gelesen. Anhand der gelesenen Drucksignale wird in einem Schritt P62 die Än derungsrate ΔP des Druckes bestimmt. In einem Schritt P63 wird überprüft, ob die Änderungsrate ΔP innerhalb der Totzone liegt. Wenn dies der Fall ist, wird das Programm abgebrochen, und das Hintergrundprogramm wird fortgesetzt. Wenn die Änderungsrate außerhalb der Totzone liegt, so wird in einem Schritt P64 überprüft, ob die rechten vorderen und hinteren Stoßdämpfer 1FR und 1RR ausfedern. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in einem Schritt P65 überprüft, ob die vorderen und hinteren rechten Stoßdämnpfer 1FR und 1RR einfedern.

Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt P65 wird in einem Schritt P66 überprüft, ob beide linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL ausfedern. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt P67 überprüft, ob die Beschleunigungsignale Gs_FR und Gs_RR für die rechte Fahrzeugseite positiv und die Beschleunigungssig nale Gs_FL und Gs_RL für die linke Fahrzeugseite negativ sind. Sofern dies zutrifft, werden die Beträge der Beschleunigungssignale Gs in einem Schritt P68 mit ei nem vorgegebenen Beschleunigungs-Schwellenwert Gs_ref verglichen. Ein posi tives Ergebnis der Abfragen in Schritten P65, P66 und P67 bedeutet, daß eine Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus nach rechts stattfindet. Weiterhin wird an hand des Ergebnisses in Schritt P68 entschieden, ob die Geschwindigkeit der Rollbewegung so groß ist, daß eine Steuerung zur Rollunterdrückung ausgeführt werden muß. Wenn die Absolutwerte aller Vertikalbeschleunigungssignale Gs größer oder gleich dem Schwellenwert sind, so wird das Kompressions-Steuer signal SB an die piezoelektrischen Elemente 60 der rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR angelegt (Schritt P69), so daß diese eine härtere Dämpfungscharakte ristik erhalten. In einem Schritt P70 wird das Expansions-Steuersignal S_A an die piezoelektrischen Elemente 90 der linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL angelegt, um diesen Stoßdämpfern eine härtere Dämpfungscharakteristik zu verleihen.

Wenn in Schritt P64 festgestellt wird, daß die rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR ausfedern, so wird in einem Schritt P71 überprüft, ob die linken Stoßdämp fer 1FL und 1RL einfedern. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schnitt P72 über prüft, ob die Vertikalbeschleunigungssignale Gs_FL und Gs_RL für die linke Fahr zeugseite positiv und die Vertikalbeschleunigungsignale Gs_FR und Gs_RR für die rechte Fahrzeugseite negativ sind. Wenn dies zutrifft, werden in einem Schritt P73 die Absolutwerte der Vertikalbeschleunigungssignale Gs mit einem vorge gebenen Vertikalbeschleunigungs-Schwellenwert Gs_ref verglichen. Ein positi ves Ergebnis der Abfragen in Schritten P71, P72 und P73 bedeutet, daß eine Rollbewegung nach links stattfindet. Anhand des Ergebnisses in Schritt P73 wird entschieden, ob die Geschwindigkeit der Rollbewegung so groß ist, daß ei ne Steuerung zur Rollunterdrückung ausgeführt werden muß. Wenn die Absolut werte aller Vertikalbeschleunigungsignale Gs größer oder gleich dem Schwel lenwert sind, so wird in einem Schritt P74 das Expansions-Steuersignal SA an die piezoelektrischen Elemente 90 der rechten Stoßdämpfer 1FR und 1RR an gelegt, um diesen Stoßdämpfern eine härtere Dämpfungscharakteristik zu ver leihen, und in einem Schritt P75 wird die Härte der linken Stoßdämpfer 1FL und 1RL erhöht, indem deren piezoelektrischen Elementen 60 das Kompressions- Steuersignal S_B zugeführt wird.

Wenn sich in Schritt P65 ergibt, daß beide rechten Stoßdämpfer nicht einfe dern, so wird in einem Schritt P76 überprüft, ob beide vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR ausfedern. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in einem Schritt P77 überprüft, ob die vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR einfedern. Falls dies eben falls nicht zutrifft, wird in einem Schritt P78 die normale Steuerung zur aktiven Schwingungsdämpfung gemäß Fig. 7 oder 9 ausgelöst.

Wenn sich in Schritt P77 ergibt, daß beide vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR einfedern, so wird in einem Schritt P82 überprüft, ob die hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR ausfedern. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt P83 über prüft, ob die Vertikalbeschleunigungsignale Gs_FL und Gs_FR für den vorderen Teil des Fahrzeugs beide positiv und die Vertikalbeschleunigungssignale Gs_RL und Gs_RR für den hinteren Fahrzeugteil beide negativ sind. Ein positives Ergebnis dieser Abfrage bedeutet, daß eine Absenkung des Fahrzeugbugs stattfindet. An schließend wird in einem Schritt P84 überprüft, ob die Absolutwerte sämtlicher Vertikalbeschleunigungssignale Gs größer oder gleich dem Schwellenwert Gs_ref sind. Wenn dies zutrifft, wird in einem Schritt P85 das Kompressions-Steu ersignal S_B an die piezoelektrischen Elemente 60 der vorderen Stoßdämpfer 1FL und 1FR angelegt, und in einem Schritt P86 wird das Expansions-Steuersig nal S_A an die piezoelektrischen Elemente 90 der hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR angelegt.

Wenn die Abfrage in einem der Schritte P82, P83 und P84 ein negatives Ergebnis liefert, wird das Verfahren mit dem Schritt P78 fortgesetzt, d.h., es wird eine normale Steuerung zur Schwingungsdämpfung ausgeführt.

Wenn die Abfrage in Schritt P76 bejaht wird, so wird in einem Schritt P87 über prüft, ob die hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR beide einfedern. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt P88 überprüft, ob die Vertikalbeschleunigungssig nale Gs_FL und Gs_FR für den vorderen Fahrzeugteil beide positiv und die Vertikal beschleunigungsignale Gs_RL und Gs_RR für den hinteren Fahrzeugteil beide nega tiv sind, d.h., ob ein Anheben des Fahrzeugbugs stattfindet. In diesem Fall wird in einem Schritt P89 überprüft, ob die Absolutwerte sämtlicher Vertikalbeschleu nigungssignale Gs größer oder gleich dem Schwellenwert Gs_ref sind. Zutreffen denfalls wird in einem Schritt P90 das Expansions-Steuersignal S_A an die piezo elektrischen Elemente 90 der vorderen Stoßdämpfer 1FL, 1FR und in einem Schritt P91 das Kompressions-Steuersignal S_B an die piezoelektrischen Ele mente 60 der hinteren Stoßdämpfer 1RL und 1RR angelegt.

Wenn die Abfrage in einem der Schritte P87, P88 und P89 ein negatives Ergebnis hat, wird in Schritt P78 die normale Steuerung zur Schwingungsdämpfung aus geführt.

Mit dem in Fig. 14 gezeigten Verfahren wird somit anhand der die Lage des Fahrzeugs bzw. die Lageänderungen angebenden Vertikalbeschleunigungssig nale als Eingangsparameter sowohl eine aktive Rollunterdrückung als auch eine aktive Nickunterdrückung vorgenommen.

Claims

1. Federungssystem für ein Kraftfahrzeug,

- mit wenigstens einem zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem Radträger des Fahrzeugs wirkenden semi-aktiven Schwingungsdämpfer (1), des sen Zylinder (3) durch einen Kolben (42) in zwei mit einem Druckmedi um gefüllte Arbeitskammern (14; 15) unterteilt wird und bei dem die Dämpfungscharakteristik mit Hilfe von Strömungsverbindungen zwischen den beiden Arbeitskammern steuernden piezoelektrischen Elementen (60; 90) veränderbar ist,
- wobei die piezoelektrischen Elemente (60; 90), mit der Belastungsrich tung des Schwingungsdämpfers (1) (Zug- bzw. Druckstufe) wechselnd, als Stellelement zur Beeinflussung der Dämpfung bzw. als Sensor zur Erfas sung des Druckes der jeweils belasteten Arbeitskammer (14; 15) und da mit zur Erzeugung eines die Kolbenbewegung repräsentierenden Signals (S_p; S_s) betreibbar sind,
- mit einer Fahrzeug-Fühleinrichtung (150, 152, 154; 156; 158) zur Überwa chung von Lageänderungen des Fahrzeugaufbaus und zur Erzeugung eines entsprechenden Lageänderungssignals (S_d; TVO; S_ac, Gs),
- und mit einer Steuereinrichtung (100) zur Erzeugung eines an das jeweilige Stellelement (60; 90) übermittelten Steuersignals (S_A; S_B) zur Steue rung der Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfers (1) in Abhän gigkeit vom Bewegungszustand des Fahrzeugs, der von der Steuerein richtung (100) aus den Signalen (S_p; S_s) der Sensoren (60; 90) und dem La gerungssignal (S_d, TVO; S_ac, Gs) bestimmt wird,
- wobei die Steuereinrichtung (100) jeweils das als Stellglied wir kende piezoelektrische Elemente (60 oder 90) in einer ersten Betriebsart ansteuert, wenn das Lageänderungssignal eine vorgegebene Bedingung erfüllt, die einer relativ kleinen Lageänderung des Fahrzeugaufbaus entspricht, und andernfalls das Stellelement in einer zweiten Betriebsart ansteuert,
- wobei in der ersten Betriebsart in jeder Schwingungsperiode des Stoß dämpfers eine Umschaltung wenigstens zwischen einer harten und einer weichen Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der Hubrichtung des Kolbens (42) erfolgt und in der zweiten Betriebsart unabhängig von der Hubrichtung des Kolbens (42) die Ansteuerung zur Unterdrückung der Lage änderung des Fahrzeugaufbaus erfolgt.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) anhand des Signals (S_p, S_s) eine die Kolbenbewe gung repräsentierende Größe ermittelt, überprüft, ob diese Größe innerhalb einer in bezug auf einen vorgegebenen Neutralwert bestimmten Totzone liegt, ein Steuersignal (S_A, S_B) zur Umschaltung auf die härtere Dämpfungscharak teristik erzeugt, wenn die die Kolbenbewegung repräsentierende Größe au ßerhalb der Totzone liegt und einen Scheitelwert erreicht, und auf eine wei chere Dämpfungscharakteristik zurückschaltet, wenn die die Kolbenbewe gung repräsentierende Größe den Neutralwert durchläuft.

3. Federungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers (1) für einan der entgegengesetzten Hubrichtungen des Kolbens unabhängig veränderbar sind und daß die Steuereinrichtung (100) auch in der zweiten Betriebsart Steuersignale (S_A; S_B) zum Umschalten auf die härtere Dämpfungscharakte ristik für die entsprechende Hubrichtung des Kolbens erzeugt.

4. Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsart bei der Einfederbewegung des Stoßdämpfers (Druckstufe) eine Um schaltung auf die härtere Dämpfungscharakteristik erfolgt.

5. Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsart bei der Ausfederbewegung des Stoßdämpfers (Zugstufe) eine Um schaltung auf die härtere Dämpfungscharakteristik erfolgt.

6. Federungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung einen die Lage des Fahr zeugaufbaus beeinflussenden Betriebsparameter des Fahrzeugs überwacht, daß die Steuereinrichtung (100) anhand des Lageänderungssignals einen Zustand erfaßt, in dem eine Lageänderung des Fahrzeugs zu erwarten ist, und bei Vorliegen dieses Zustands anhand des den Kolbenhub repräsentierenden Sig nals (S_p; S_s) überprüft, ob tatsächlich eine entsprechende Lageänderung auftritt.

7. Federungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens zwei Stoßdämpfer (1FL, 1FR, 1RL, 1RR) an verschiedenen Radträgern des Fahrzeugs vorgesehen sind und daß die piezoelektrischen Elemente (60; 90) der einzelnen Schwingungs dämpfer unabhängig voneinander durch die Steuereinheit (100) ansteuerbar sind.

8. Federungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) die Signale (S_p; S_s) des jeweiligen Sensors und das Lageänderungssignal aufnimmt und zur Unterdrückung von Lageänderungen des Fahrzeugaufbaus auf das Lageänderungssignal hin nunmehr ohne Unter scheidung zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsart ein erstes Steuersignal (S_A) zum Einstellen einer härteren Dämpfungscharakteristik ge genüber der Einfederbewegung an den einen der wenigstens zwei Schwingungsdämpfer (1FL; 1FR; 1RL; 1RR) und ein zweites Steuersignal (S_B) zur Einstellung einer härteren Dämpfungscharakte ristik gegenüber der Ausfederbewegung an den anderen Schwingungsdämp fer übermittelt.

9. Federungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus erfaßt und die Steuereinrichtung (100) die Schwingungsdämpfer (1FL; 1FR; 1RL; 1RR) auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs im Sinne einer Wankunterdrückung ansteuert.

10. Federungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung einen Lenkwinkelsensor (150) aufweist.

11. Federungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung einen Querbeschleunigungssensor aufweist.

12. Federungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus erfaßt und daß die Steuereinrichtung (100) die vorderen und hinteren Schwingungs dämpfer (1FL; 1FR bzw. 1RL; 1RR) des Fahrzeugs im Sinne einer Unterdrückung von Nickbewegungen ansteuert.

13. Federungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung einen Bremsschalter (152) und/oder einen Drossel klappensensor (154) aufweist.

14. Federungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung einen Längsbeschleunigungssensor (156) aufweist.

15. Federungssystem nach einem der Ansprüche 8, 9 und 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fahrzeug-Fühleinrichtung wenigstens einen Verti kalbeschleunigungssensor (158) aufweist.