DE3925763A1

DE3925763A1 - Stossdaempfungseinrichtung mit veraenderlicher daempfungscharakteristik, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3925763A1
Application number: DE3925763A
Authority: DE
Inventors: Fumiyuki Yamaoka; Shinobu Kakizaki; Shigeru Kikushima
Original assignee: Atsugi Motor Parts Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1990-02-15
Also published as: US4961483A; GB9221422D0; GB8917622D0; GB2258904A; GB2222226A; GB2258904B; GB2222226B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Stoßdämpfungseinrichtung bzw. -anordnung mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik, die geeignet ist, in einem Aufhängungssystem für die Räder eines Kraftfahrzeuges angewandt zu werden. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Stoßdämpfer, der so ausgelegt ist, daß er in der Lage ist, ein elektrisches Signal abzugeben, das die Kolbenhubrichtung des Stoßdämpfers angibt.

In modernen Kraftfahrzeugtechnologien sind jeweils Kraftfahrzeugteile erforderlich geworden, die eine hohe Leistungsfähigkeit und ein großes Reaktionsverhalten zeigen. Im Falle einer Aufhängung ist es erforderlich, ein hohes Niveau an Fahrkomfort und Fahr- bzw. Lenkstabilität zu schaffen. Um sowohl ein hohes Maß an Fahrkomfort als auch ein hohes Maß an Lenk- und Fahrstabilität zu schaffen, hat sich eine hohe Ansprechempfindlichkeit gegen Schwingungseinwirkungen auf das Aufhängungssystem als erforderlich erwiesen.

Ein typisches Aufhängungssystem mit veränderlicher Dämpfungskraft ist in der japanischen Patentveröffentlichung 61-85 210 dargestellt worden. In dem gezeigten System ist ein piezoelektrisches Element in jedem Stoßdämpfer in jeder Aufhängung angeordnet, um Veränderungen des Fluiddruckes in dem zugehörigen Stoßdämpfer zu erfassen. Eine Steuereinheit ist vorgesehen, um ein Eingangssignal aufzunehmen, das den Fluiddruck, erfaßt durch das piezoelektrische Element, repräsentiert. Die Steuereinheit gibt eine gesteuerte Spannung an das piezoelektrische Element, um die Betriebsart des Stoßdämpfers zwischen zumindest zwei Betriebszuständen, nämlich der Einstellung WEICH, in der eine kleinere Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Schwingungsbelastung erzeugt wird, und der Einstellung HART umzuschalten, in der eine größere Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Schwingungseingangsgröße erzeugt wird.

Allgemein ist die Steuereinheit bei Schwingungseinwirkungen mit niedriger Frequenz wirksam, die eine Verhaltensänderung der Fahrzeugkarosserie verursachen, um den Betriebszustand bzw. die Einstellung des Stoßdämpfers für eine bestimmte Zeitspanne auf die Einstellung HART zu verändern. Während der Stoßdämpfer auf die Einstellung der Dämpfungscharakteristik HART eingestellt bleibt, arbeitet das piezoelektrische Element weiter als ein Betätigungsglied für die Beibehaltung der Einstellung der Dämpfungscharakteristik auf das Niveau HART des Stoßdämpfers. Daher kann das piezoelektrische Element dann, wenn es als Betätigungsglied in der vorerwähnten Weise aktiv ist, den Fluiddruck nicht überwachen.

In der modernen Technologie der Aufhängungssteuerung wurden veränderliche Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers zwischen einem Kolbendruckhub in Abhängigkeit von einer Einfederungsbewegung zwischen der Fahrzeugkarosserie und einem Rad des Fahrzeuges sowie ein Kolbenausdehnungshub in Abhängigkeit von einer Rückkehrbewegung (Ausfederungsbewegung) zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Rad des Fahrzeuges berücksichtigt, um eine bessere Schwingungsstabilisierungsleistung zu erhalten. Daher ist es wünschenswert, die Dämpfungscharakteristika des Stoßdämpfers in Abhängigkeit von der Art der Kolbenwirkung bzw. der Richtung der wirksamen Kolbenbetätigung einzustellen. Um dies zu verwirklichen, ist es wesentlich, die Kolbenwirkungsart auf der Grundlage der Veränderung des Fluiddruckes in dem Stoßdämpfer zu erfassen. Wie oben erläutert wurde, wird das piezoelektrische Element in einem als Fluiddruck-Erfassungselement inoperativen bzw. unwirksamen Zustand gehalten, während der Stoßdämpfer sich in der Einstellung der Stoßdämpfungscharakteristik auf dem Niveau HART befindet.

Dies kann Schwierigkeiten bei der Stoßdämpfung verursachen. Z.B. kann dann, wenn die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers auf HART eingestellt ist, um eine verhältnismäßig große Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Schwingungseinwirkung bzw. eines Schwingungseingangssignals zu erzeugen, kann die Dämpfungskraft, die in Abhängigkeit von der Druckwirkung bzw. Druckbetätigungswirkung des Kolbens erzeugt wird, die Eingangsschwingung verstärken. Diese Tendenz kann für den zweiten und folgende Schwingungszyklen von Bedeutung sein. Dies vermindert deutlich die Schwingungsstabilisierungsfähigkeit des Fahrzeuges und führt zu einem unkomfortablen Fahrgefühl.

Daher ist es wünschenswert, in Abhängigkeit von einem Kolbendruckhub eine weiche Dämpfungscharakteristik einzustellen und in Abhängigkeit von einem Kolben Ausdehnungshub eine harte Dämpfungscharakteristik vorzusehen. Um dies zu erreichen, wird es wesentlich, die Richtung des Kolbenhubes zu erfassen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Stoßdämpfungseinrichtung mit einem Stoßdämpfer zu schaffen, der in der Lage ist, Signale abzugeben, die die Richtung des Kolbenhubes angeben.

Um das vorerwähnte und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung zu errreichen, enthält eine Stoßdämpfungseinrichtung mit einer veränderlichen Dämpfungscharakteristik nach der vorliegenden Erfindung einen piezoelektrischen Wandler, der in Abhängigkeit von dem Kolbenhub arbeitet, um ein die Richtung der Kolbenbewegung bzw. den Kolbenhub repräsentierendes Signal zu erzeugen. Das den Kolbenhub repräsentierende Signal enthält eine Komponente, die die Richtung des Kolbenhubes repräsentiert, um so eine Steuerung der Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes zu ermöglichen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Stoßdämpfungseinrichtung mit variabler Dämpfungscharakteristik:
einen Hohlzylinder, der einen Innenraum begrenzt,
eine Kolbenanordnung, die innerhalb des Innenraumes des Zylinders angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Arbeitskammer zu bilden,
eine Verbindungswegeinrichtung, eingearbeitet in die Kolbenanordnung, um die erste und zweite Arbeitskammer miteinander kommunizierend zu verbinden, wobei die Verbindungseinrichtung einen ersten Verbindungsweg aufweist, der aktiv und wirksam ist, während eines Kolbenauslenkhubes, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer herzustellen und einen zweiten Verbindungsweg enthält, der während des Kolbenrückkehrhubes zur Einrichtung einer Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer aktiviert und wirksam ist,
eine erste Ventileinrichtung, die in dem ersten Verbindungsweg angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer während des Kolbendruckhubes wirksam ist, um eine gesteuerte Querschnittsfläche eines ersten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des ersten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer veränderlich ist,
eine zweite Ventileinrichtung, die in Verbindung mit dem zweiten Verbindungsweg angeordnet und die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer während des Kolbenausfederungshubes wirksam ist, um eine gesteuerte Querschnittsfläche eines zweiten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des zweiten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer wirksam ist,
ein erstes piezoelektrisches Element, das in Verbindung mit der ersten Ventileinrichtung vorgesehen ist, um die Ventilcharakteristik des ersten Ventiles zu verändern, wobei das erste piezoelektrische Element in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein erstes, den Druck repräsentierendes Signal mit einem ersten Wert zu erzeugen, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist,
ein zweites piezoelektrisches Element, das in Verbindung mit der zweiten Ventileinrichtung vorgesehen ist, um die Ventilcharakteristik des zweiten Ventiles zu verändern, wobei das zweite piezoelektrische Element in Abhängigkeit von der Druckdifferenz wirksam ist, um ein zweites, den Druck repräsentierendes Signal mit einem zweiten Wert zu schaffen, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist, und
eine Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten, den Druck repräsentierenden Signal arbeitet, um die Richtung des Kolbenhubes auf der Grundlage dieser Signale zu unterscheiden, und ein erstes und ein zweites Steuersignal, das an das erste und zweite piezoelektrische Element gelegt wird, zu erzeugen, um die gewünschte Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes zu erhalten.

Das erste piezoelektrische Element kann in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeiten, die durch den Kolbeneinfederungshub erzeugt wird, um ein erstes Niveau eines ersten, den Druck repräsentierenden Signales zu erzeugen und kann in Abhängigkeit von der Druckdifferenz wirksam sein, die durch den Kolbenausfederungshub erzeugt wird, um ein zweites Niveau des ersten, den Druck repräsentierenden Signales zu erzeugen. Das zweite piezoelektrische Element arbeitet in Abhängigkeit von der Druckdifferenz, die durch den Kolbeneinfederungshub erzeugt wird, um ein drittes Niveau eines zweiten, den Druck repräsentierenden Signales zu erzeugen, wobei das dritte Niveau niedriger ist als das erste Niveau; und das zweite piezoelektrische Element arbeitet in Abhängigkeit von der Druckdifferenz, die durch den Ausfederungshub des Kolbens erzeugt wird, um ein viertes Niveau des zweiten, den Druck repräsentierenden Signales zu erzeugen, wobei das vierte Niveau höher ist als das zweite Niveau. Zumindest eines der Signale, nämlich des ersten druckrepräsentierenden Signales mit dem zweiten Niveau und des zweiten druckrepräsentierenden Signales mit dem dritten Niveau gibt ein Null-Niveau an.

Vorzugsweise leitet die Steuereinrichtung das erste und zweite Steuersignal ab, um so die Dämpfungscharakteristik während des Kolbeneinfederungshubes (Druckhub) weicher zu machen und die Dämpfungscharakteristik während des Kolbenausfederungshubes härter zu machen. Die Steuereinrichtung kann das erste und zweite Steuersignal unabhängig voneinander ableiten, so daß die Dämpfungscharakteristik während des Kolbenauslenkhubes (Einfedern der Fahrzeugkarosserie) und während des Rückkehrhubes (Ausfedern der Fahrzeugkarosserie) unabhängig voneinander gesteuert werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Stoßdämpfungseinrichtung mit variabler Dämpfungscharakteristik auf:
einen Hohlzylinder, der einen Innenraum begrenzt,
eine Kolbenanordnung, die innerhalb des Innenraumes des Zylinders angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Arbeitskammer zu bilden,
eine Verbindungswegeinrichtung, die in die Kolbenanordnung integriert ist, um die erste und zweite Arbeitskammer miteinander zu verbinden, wobei die Verbindungseinrichtung einen ersten Verbindungsweg enthält, der aktiv und wirksam ist während des Kolbenauslenkhubes, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer herzustellen, und einen zweiten Verbindungsweg enthält, der während des Kolbenrückkehrhubes aktiv und wirksam ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer herzustellen,
eine Bodenventilanordnung, die zwischen der zweiten Arbeitskammer und einer Fluidreservoirkammer angeordnet ist, wobei die Bodenventileinrichtung einen dritten Pfad zur Einrichtung einer Fluidverbindung zwischen der zweiten Kammer und der Fluidreservoirkammer bildet,
eine erste Ventileinrichtung, die dem dritten Verbindungspfad zugeordnet ist und in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer während eines Kolbenauslenkhubes arbeitet, um eine gesteuerte Querschnittsfläche eines ersten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des ersten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer veränderlich ist,
eine zweite Ventileinrichtung in Verbindung mit dem zweiten Verbindungspfad, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer während eines Kolbenrückkehrhubes arbeitet, um eine gesteuerte Querschnittsfläche eines zweiten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des zweiten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der zweiten und ersten Arbeitskammer veränderlich ist,
ein erstes piezoelektrisches Element, das in Verbindung mit der ersten Ventileinrichtung vorgesehen ist, um die Ventilcharakteristik des ersten Ventiles zu verändern, wobei das erste piezoelektrische Element in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein erstes, den Druck repräsentierendes Signal zu erzeugen, das einen ersten Wert besitzt, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist,
ein zweites piezoelektrisches Element, das der zweiten Ventileinrichtung zugeordnet ist, um die Ventilcharakteristik des zweiten Ventiles zu verändern, wobei das zweite piezoelektrische Element in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein zweites, den Druck repräsentierendes Signal zu erzeugen, mit einem zweiten Wert, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist, und
eine Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten, den Druck repräsentierenden Signal arbeitet, um die Richtung des Kolbenhubes auf der Grundlage dieser Signale zu unterscheiden und ein erstes und zweites Steuersignal zu erzeugen, das an das erste und an das zweite piezoelektrische Element gelegt wird, um die gewünschte Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes zu erhalten.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines bevorzugten Aus führungsbeispieles eines Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach einem Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, dem eine Steuereinheit zugeordnet ist, die ein bevorzugtes Verfahren der Aufhängungssteuerung abarbeitet,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Hauptteiles des bevorzugten Ausführungsbeispieles des Stoßdämpfers mit veränderlicher Dämpfungs kraft nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Steuereinheit, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Aufhän gungssystemes für ein Kraftfahrzeug angewandt wird und ausgelegt ist, um das bevorzugte Steuerungsverfahren für die Aufhängung auszu führen,

Fig. 4 ein detailliertes Blockdiagramm der Steuerein heit nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung einer vereinfachten Modifikation eines Ausgangsschaltkreises in der Steuereinheit,

Fig. 6 ein Zeitdiagramm, das die Veränderung der Auf hängungseinstellung in bezug auf die Veränderung der Dämpfungskraft, die durch den Stoßdämpfer erzeugt werden soll, zeigt,

Fig. 7(a) und (b) vergrößerte Schnittdarstellungen, die einen Hauptteil einer Kolbenanordnung zeigen, welche in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Stoßdämpfungsanordnung nach der vorliegen den Erfindung verwendet werden,

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm, das das bevorzugte Ver fahren der Steuerung der Aufhängung zeigt, das in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt werden soll,

Fig. 9 ein Zeitdiagramm, das die Steuervorgänge zeigt, die in dem bevorzugten Ausführungs beispiel der Stoßdämpfungsanordnung bzw. der Aufhängung nach der vorliegenden Erfin dung ausgeführt werden,

Fig. 10 eine Schnittdarstellung einer Modifikation des bevorzugten Ausführungsbeispieles des Stoßdämpfers nach der vorliegenden Erfin dung und

Fig. 11 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Bodeneinsatzanordnung, die in der Modifika tion der Stoßdämpfungsanordnung der vorlie genden Erfindung gemäß Fig. 10 angewandt wird.

Bezugnehmend nunmehr auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Stoßdämpfungseinrichtung, nachfolgend als Stoßdämpfer bezeichnet, nach der vorliegenden Erfindung zeigt diese das Hauptbauteil des bevorzugten Ausführungsbeispieles des Kraftfahrzeug-Aufhängungssystemes nach der vorliegenden Erfindung. Der gezeigte Stoßdämpfer 1 umfaßt einen in zwei Richtungen wirksamen Stoßdämpfer mit veränderlichen Dämpfungscharakteristiken. Der Stoßdämpfer 1 besitzt ein inneres und ein äußeres Zylinderrohr 3 und 2. Der innere und äußere Zylinder 3 sind in koaxialer Anordnung vorgesehen, um eine Ringkammer 7 zu begrenzen, die als Reservoirkammer dient.

Eine Kolbenanordnung 4 ist innerhalb des Innenraumes des inneren Zylinderrohres 3 angeordnet, um den Innenraum in eine obere und eine untere Arbeitskammer 14 und 15 zu unterteilen. Die Kolbenanordnung 4 ist am unteren Ende einer Kolbenstange 6 gelagert. Die Kolbenstange 6 wird durch eine Kolbenstangenführung 8 geführt, mit der sie in der oberen Endöffnung des inneren Zylinderrohres 3 in Eingriff ist. Die Kolbenstangenführung 8 wirkt mit einer Kolbendichtung 9 und einer Anschlagplatte 10 zusammen, um eine obere Verschlußanordnung zu bilden, um abdichtend die oberen Enden des inneren und äußeren Zylinderrohres 3 und 2 zu verschließen.

Das obere Ende der Kolbenstange 6 ist mit einer Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) in einer Weise verbunden, die für sich bekannt ist. Andererseits ist ein Verbindungsauge 32 mit einer Augenhülse 31 am unteren Ende des äußeren Zylinderrohres 2 vorgesehen. Das äußere Zylinderrohr 2 ist mit einem - nicht gezeigten - Aufhängungsteil verbunden, das drehbar ein Fahrzeugrad lagert. Hierdurch ist der Stoßdämpfer 1 zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Aufhängungsteil angeordnet, um Schwingungsenergie aufzunehmen, die eine relative Verlagerung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Aufhängungsteil verursacht. Der Stoßdämpfer 1 wird in Abhängigkeit von einer Auslenkungshubbewegung zusammengedrückt (Einfederung), bei der die Fahrzeugkarosserie und das Aufhängungsteil so verschoben werden, daß sie sich einander annähern, und der Stoßdämpfer wird in Abhängigkeit von einer Rückkehrbewegung gegen diese eine Verkürzung des Stoßdämpfers herbeiführende, erste Bewegung verlängert bzw. ausgedehnt (Ausfederung), wobei hierbei die Fahrzeugkarosserie und das Aufhängungsteil voneinander weg verschoben werden. In Abhängigkeit von der Einfederungs-Hubbewegung der Fahrzeugkarosserie und des Aufhängungsteiles führt die Kolbenanordnung 4 einen Hub in Druckhubrichtung aus, wobei die untere Arbeitskammer 15 zusammengedrückt wird. Dies veranlaßt eine Zunahme des Arbeitsfluiddruckes des in der unteren Arbeitskammer und einer Abnahme des Arbeitsfluiddruckes in der oberen, höheren Arbeitskammer. Andererseits führt in Abhängigkeit von einer Ausfederungs-Hubbewegung zwischen Fahrzeugkarosserie und Aufhängungsteil die Kolbenbewegung 4 einen Hub in Ausdehnungshubrichtung auf, wobei die obere, höhere Arbeitskammer zusammengedrückt wird. Daher wird der Fluiddruck in der oberen Arbeitskammer 14 erhöht und der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 vermindert. Die Fluidreservoirkammer 7 ist normalerweise auf einem Druck gehalten, der im wesentlichen dem Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 entspricht.

Die untere Endöffnung des inneren Zylinders 3 ist durch eine Bodenventilanordnung 12 verschlossen, die einen Verbindungsweg 11 bildet. Die Bodenventilanordnung 12 stellt somit eine Fluidverbindung zwischen der Fluidreservoirkammer 7 und der unteren Arbeitskammer 15 her.

Die Kolbenanordnung 4 begleitet ein Ausdehnungsprofil 16, das in einem Kolbenausdehnungshub wirksam ist, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen. Das Ausdehnungsventil 16 ist verbunden mit einer Vorspannfeder 17, die auf das Ausdehnungsventil 16 einwirkt, um das Ausdehnungsventil 16 beständig in Abwärtsrichtung vorzuspannen. Die Vorspannfeder ist auf dem unteren Ende der Kolbenstange 6 durch eine Einstellmutter 18 und eine Kontermutter 19 befestigt. Eine Einstellmutter 20 ist auch im Eingriff mit dem unteren Ende der Kolbenstange 6.

Die Bodenventilanordnung 5 besitzt ein Rückschlagventil 21, das einem Anschluß 22 zugeordnet ist, um den Anschluß so zu verschließen, daß er geöffnet werden kann. Das Rückschlagventil 21 ist so gestaltet, daß es während eines Kolbenausdehnungshubes öffnet, um das Einströmen von Fluid aus der Reservoirkammer 7 in die untere Arbeitskammer 15 zu gestatten. Das Bodenventil 5 ist auch mit einem Druckventil 23 versehen, das mit dem unteren Ende einer Drosselstelle 24 verbunden ist, um in Abhängigkeit von dem Druckhub zu öffnen, um eine Fluidverbindung von der unteren Arbeitskammer 15 zu der Reservoirkammer 7 herzustellen. Das Rückschlagventil 21 und das Druckventil 23 sind an einem Bodenventilkörper 12 durch einen Spannstift 26 montiert und befestigt. Ein Anschlagblatt 25 ist ebenfalls an dem Bodenventilkörper 12 befestigt, um die Größe der Öffnung des Rückschlagventiles 21 zu begrenzen. In der dargestellten Konstruktion arbeitet das Rückschlagventil 21 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der unteren Arbeitskammer 15 und der Fluidreservoirkammer 7, um in die Offenstellung zum Einführen von Arbeitsfluid, das sich in der Fluidreservoirkammer 7 befindet, in die untere Arbeitskammer 15 verschoben bzw. umgeschaltet zu werden. Andererseits wird während des Kolbendruckhubes eine Druckdifferenz zwischen der unteren Arbeitskammer 15 und der Fluidreservoirkammer 7 geschaffen, um das Druckventil 23 zu verschieben bzw. umzuschalten. Durch Öffnen des Druckventiles 23 wird es einer begrenzten Strömungsmenge des Arbeitsfluides gestattet, von der unteren Arbeitskammer 15 in die Fluidreservoirkammer 7 unter Erzeugung einer Dämpfungskraft zu strömen.

Ein Rückkehr- oder Ausfederungsanschlag 28, der aus einem elastischen Material, wie z.B. Gummi besteht, ist auf der Kolbenstange 6 durch einen Halter 27 befestigt. Der Rückkehranschlag 28 schützt die Kolbenanordnung 4 vor einem direkten Zusammenstoß auf das untere Ende der Kolbenstangenführung 8.

Die Anschlagplatte 10 ist auf das obere Ende des äußeren Zylinderrohres 2 gespannt. Der Anschlag 10 begrenzt eine Mittelöffnung 10 a, durch die sich die Kolbenstange 6 erstreckt. Eine Gummihülse (nicht gezeigt) ist im Eingriff mit dem Umfang der Mittelöffnung 10 a der Anschlagplatte 10, um gleitend und abdichtend die Kolbenstange 6 zu führen. Eine Hauptlippe 29 und eine Staublippe 30 sind ebenfalls in der oberen Verschlußanordnung vorgesehen. Die Hauptlippe 29 ist in abdichtendem Kontakt mit dem Außenumfang der Kolbenstange 6, um eine fluiddichte Abdichtung einzurichten. Andererseits ist die Staublippe 30 in der Nähe der Anschlagplatte 10 vorgesehen und ist in Berührung mit dem Außenumfang der Kolbenstange 4, um eine fluiddichte Abdichtung einzurichten, um Spritzwasser, Staub usw. abzuhalten.

Die Kolbenanordnung 4 ist so gestaltet, daß sie die Dämpfungscharakteristika ändert, um eine Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Schwingungseingangsgröße entsprechend den veränderlichen Charakteristika bei unterschiedlicher Einrichtung der Dämpfung zu erzeugen. Um die Einrichtung der Dämpfung der Kolbenanordnung zu steuern, ist eine Steuereinheit 100 mit der Kolbenanordnung 4 über ein Kabel 35 verbunden, das sich durch die Kolbenstange 6 erstreckt.

Fig. 2 zeigt im einzelnen den Aufbau der Kolbenanordnung 4, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers 1 nach Fig. 1 angewandt wird. Wie gezeigt, begrenzt die Kolbenstange 6 eine sich axial erstreckende Durchgangsöffnung 21, durch die sich der Kabelbaum bzw. die Verkabelung 35 erstreckt. Das untere Ende der Durchgangsöffnung 21 ist in Verbindung mit einer Gewindenut 41 a, die einen Kolbenaufnahmebehälter bildet. Die Kolbenanordnung 4 enthält einen Kolbenkörper 42, der eine aufwärtsgerichtete Verlängerung besitzt, die in Gewindeeingriff ist mit der Gewindenut 41 an der Kolbenstange 6, so daß der Kolbenkörper 42 fest an dem unteren Ende der Kolbenstange 6 befestigt ist. Der Kolbenkörper 42 besitzt einen Außenumfang, der dem Innenumfang des inneren Zylinders 3 entspricht. Ein Dichtungsteil 44 mit niedriger Reibung, das aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten, wie z.B. Teflon hergestellt ist, ist in Anlage am Außenumfang des Kolbenkörpers 42, um eine fluiddichte Abdichtung zum Innenumfang des inneren Zylinders 3 zu bilden. Der Kolbenkörper 42 besitzt ein mit Gewinde versehenes unteres Ende, mit dem das obere Ende einer Hülse 43 im Eingriff ist. Die vorerwähnte Einstellmutter 18, die Kontermutter 19 und die Einstellmutter 20 sind auf dem Außenumfang des unteren Endabschnittes der Hülse 43 aufgenommen.

Der Kolbenkörper 42 begrenzt einen Innenraum 45, der über Verbindungswege 46 und 47, die durch den Kolbenkörper 42 hindurch begrenzt bzw. gebildet sind, in Verbindung ist mit der oberen und unteren Arbeitskammer 14, 15. Andererseits bildet die Hülse 43 eine Durchgangsöffnung 48 für die Verbindung zwischen dem Innenraum 45 und der unteren Arbeitskammer 17. Das Ausdehnungsventil 16 ist in Verbindung mit dem Ende der Durchgangsöffnung 48 über die untere Arbeitskammer 15, um so den Fluidströmungswegquerschnitt zur Erzeugung einer Dämpfungskraft zu begrenzen. Das Ausdehnungsventil 16 arbeitet in Abhängigkeit davon, daß ein Fluiddruck die Federkraft der Vorspannfeder 17 überwindet, um die Strömungswegfläche aufzuweiten, um eine Druckentlastungswirkung zu erreichen.

Die Anordnung des Kolbenkörpers 42 und der Hülse 43 bildet eine erste und eine zweite Kammer 49 und 50 von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. Diese erste und zweite Kammer 49, 50 haben kleineren Durchmesser als der Raum 45 und sind mit diesem verbunden. Ein erstes piezoelektrisches Element 60 ist innerhalb der ersten Kammer 49 angeordnet. Das erste piezoelektrische Element 60 besitzt einen oberen Abschnitt, der in Verbindung ist mit einer Einstellvorrichtung 51. Die Einstellvorrichtung 51 weist eine Einstellschraube 53 auf, die in Eingriff ist mit einem Innengewinde 52, ausgebildet am Innenumfang des oberen Endes des Kolbenkörpers 42. Die Einstellmutter 43 besitzt ein unteres Ende, das mit einer oberen Endplatte 56 gekuppelt ist, die auf dem oberen Ende des piezoelektrischen Elementes 60 über eine Kontaktplatte 54 und eine Kappe 55 befestigt ist. Die Einstellschraube 53 ist manuell zum Zwecke einer axialen Verschiebung drehbar, um eine axiale Verlagerung des piezoelektrischen Elementes 60 zu veranlassen. Das piezoelektrische Element 60 ist über eine untere Endplatte 59 mit einem Schlittenteil 71 verbunden.

In ähnlicher Weise ist ein zweites piezoelektrisches Element 90 innerhalb der zweiten Kammer 50 angeordnet. Das zweite piezoelektrische Element 90 ist innerhalb der zweiten Kammer durch eine Kappe 94 und die Einstellmutter 20 gelagert, so daß ihre axiale Lage durch die Einstellmutter 20 eingestellt werden kann. Das obere Ende des zweiten piezoelektrischen Elementes 90 ist mit einem Ventilkern 72 über eine obere Endplatte 88 verbunden.

Der Schlitten 71 und die Ventilbohrung 72 sind mit einem Ventilkörper 73 verbunden, um eine Steuervorrichtung 70 für die Einstellung des Dämpfungszustandes zu bilden. Wie gezeigt, ist der Ventilkörper 73 innerhalb des Raumes 45 angeordnet, um darin eine obere und eine untere ringförmige Kammer 79 und 80 zu bilden bzw. zu begrenzen. Der Ventilkörper 73 bildet bzw. begrenzt außerdem eine ringförmige Kammer 81, die zwischen dem Außenumfang des Ventilkörpers 73 und dem Innenumfang des Kolbenkörpers 42 begrenzt bzw. gebildet ist. Die obere, ringförmige Kammer 79 ist über einen Verbindungsweg 48 in Verbindung mit der oberen Arbeitskammer 14. Andererseits ist die untere, ringförmige Kammer 80 über die Durchgangsöffnung 48 in Verbindung mit der unteren Arbeitskammer 15. Die Ringkammer 81 ist mit dem Fluidweg 47 in Verbindung mit der unteren Arbeitskammer 15. Der Ventilkörper 73 bildet eine Mittelöffnung 82, durch die sich ein oberer, zylindrischer Abschnitt 83 des Ventilkernes 72 erstreckt sowie Verbindungsdrosselstellen 76 und 77. Die Verbindungsdrosselstelle 76 öffnet sich zu einer Ringnut 84, ausgebildet an der Oberseite des Ventilkörpers und umgeben durch einen ringförmigen Steg 85. Die Ringnut 84 ist der oberen Ringkammer 79 ausgesetzt. Die Verbindungsdrosselstelle 76 öffnet sich auch zu der Ringkammer 81. Andererseits öffnet sich die Verbindungsdrosselstelle 77 zu einer ringförmigen Nut 87, ausgebildet an der Unterseite des Ventilkörpers 72 und umgeben durch einen ringförmigen Steg 86. Die ringförmige Nut 86 ist der unteren Ringkammer 80 ausgesetzt. Die Verbindungsdrosselstelle 77 öffnet sich auch zu der oberen Ringkammer 79.

Ein oberes und ein unteres Ventilteil 74 und 75 sind vorgesehen, um die Ringnuten 84 und 87 zu schließen, so daß sie geöffnet werden können und um hierdurch eine Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 84 und 87 und zugehörigen Ringkammern 79 und 80 zu blockieren. Die Ventilteile 74 und 75 umfassen Blattfedern, die elastisch in Abhängigkeit von einem auf sie ausgeübten Druck deformierbar sind. Normalerweise sind die Ventilteile 74 und 75 an den Mittelnabenabschnitten gelagert, die an dem Mittelabschnitt des Ventilkörpers vorspringen. An dieser Stelle ist die Hebellänge der Ventilteile 74 und 75 verhältnismäßig groß, um eine anfängliche Steifigkeit zu haben, um eine elastische Deformation in Abhängigkeit von dem auf sie ausgeübten Fluiddruck zu veranlassen. Andererseits sind dann, wenn die Ringvorsprünge 71 b und 72 a des Schlittens 71 und des Ventilkernes 72 an den Ventilteilen 74 und 75 aktiv sind, wenn der Schlitten 71 und der Ventilkern 72 durch die Wirkung der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 betätigt werden, die Hebellängen der Ventilteile 74 und 75 vermindert, um die Steifigkeit zu erhöhen und eine größere Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Schwingungseingangsgröße zu erzeugen. In der nachfolgenden Diskussion wird der Dämpfungszustand bzw. die Einrichtung der Dämpfung, bei der die Ringvorsprünge 71 b und 72 des Schlittens und des Ventilkernes nicht aktiv sind, als die Einstellung WEICH bezeichnet. Andererseits wird der Dämpfungszustand bzw. die Einstellung der Dämpfung, bei der die Ringvorsprünge 71 b und 72 aktiv sind, um die Steifigkeit zu erhöhen, nachfolgend als Einstellung des Dämpfungszustandes HART bezeichnet.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Ventilteile 74 und 75 eine Mehrzahl von dünnen, scheibenförmigen Entlastungsfedern für eine elastische Deformation in Abhängigkeit von dem auf sie ausgeübten Fluiddruck aufweisen können.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind das erste und zweite piezoelektrische Element 60 und 90 mit der Steuereinheit 100 über Kabel 61, 62, 91 und 92 verbunden, die die Verkabelung bzw. den Kabelbaum bilden. Wie deutlich aus Fig. 4 ersichtlich ist, verbinden die Kabel 61 und 91 die zugehörigen piezoelektrischen Elemente 60 und 90 jeweils mit Erde. Andererseits verbinden die Kabel 62 und 92 die piezoelektrischen Elemente 60 und 90. Jedes der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 umfaßt eine Mehrzahl von dünnen, scheibenförmigen, piezoelektrischen Platten, die in Reihe aufeinandergeschichtet sind. Jede der piezoelektrischen Platten hat jeweils ein Paar Elektroden. Wie bekannt ist, wird dann, wenn eine Spannung an jede piezoelektrische Platte gelegt wird, eine Elektrodistorsion veranlaßt, um die axiale Länge der Platten auszudehnen und zu verkürzen. Die Größe der Elektrodistorsion verändert sich in Abhängigkeit von der Größe der Spannung, die an die piezoelektrischen Platten angelegt wird. Solch eine Elektrodistorsion kann eine mechanische Distorsion des piezoelektrischen Elementes nach sich ziehen, um eine Veränderung der axialen Länge des piezoelektrischen Elementes zu veranlassen.

Andererseits wird dann, wenn Fluiddruck auf die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 einwirkt, jede der piezoelektrischen Platten als Bestandteil der piezoelektrischen Elemente einer mechanischen Distorsion unterzogen, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Größe der durch die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 erzeugten elektrischen Energie verändert sich in Abhängigkeit von der Größe der mechanischen Distorsion und entspricht hierdurch der Größe des Druckes, der auf die piezoelektrischen Elemente ausgeübt wird. Im praktischen Aufbau ist das piezoelektrische Element 90 einem Fluiddruck der ringförmigen Kammer 81 unterworfen, ausgeübt über den Schlitten bzw. das Gleitteil auf das Ventilteil, der dem Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 entspricht. Das erste piezoelektrische Element 60 erzeugt so ein dem Druckzustand entsprechendes, den Druck repräsentierendes Signal Sp. Andererseits ist das zweite piezoelektrische Element 90 dem Fluiddruck in der oberen ringförmigen Kammer 79 unterworfen, ausgeübt auf das Ventilteil über das Ventilteil 75 und den Ventilkern 72, wobei der Fluiddruck demjenigen in der oberen Fluidkammer 14 entspricht. Das zweite piezoelektrische Element 90 erzeugt so ein druckrepräsentierendes Signal Ss. Es ist deutlich, daß die Größe des druckrepräsentierenden Signales Sp des Druckzustandes und des druckrepräsentierenden Signales Ss veränderlich ist, in Abhängigkeit von der Größe des Druckes in der oberen und unteren Arbeitskammer 14 und 15. Außerdem wird bei einem Kolbendruckhub der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 auch auf das zweite piezoelektrische Element 90 über die Einstellmutter 20 und eine Kappe 94 übertragen. Daher wird selbst bei einem Kolbenausdehnungshub das den Druck repräsentierende Signal Ss durch das zweite piezoelektrische Element 90 ausgegeben. Daher wird während des Kolbenausdehnungshubes nur das druckrepräsentierende Signal Ss von dem piezoelektrischen Element 90 abgegeben. Andererseits werden während eines Kolbendruckhubes beide, den Druckzustand und den Druck repräsentierende Signale Sp und Ss von dem ersten und zweiten piezoelektrischen Element 60 und 90 ausgegeben.

Die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 geben das den Druck im Druckzustand repräsentierende Signal Sp und das druckrepräsentierende Signal Ss an die Steuereinheit 100. Die Steuereinheit 100 verarbeitet diese den Druckzustand und den Druck repräsentierenden Signale Sp und Ss, um ein Steuersignal S _A für den Ausdehnungszustand und ein Steuersignal S _B für den Druckzustand zu erzeugen. Das Steuersignal S _A für den Ausdehnungszustand bzw. die entsprechende Betriebsweise wird an das erste piezoelektrische Element 60 gelegt, um dessen axiale Länge zu steuern, um die Lage des Ventilkernes 72 einzustellen und hierdurch die Steifigkeit der Ventilteile 74 und 75 einzustellen. Durch Einstellung der Steifigkeit des Ventilteiles 75 kann die Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von dem Kolbenausdehnungshub zwischen der Einstellung HART und der Einstellung WEICH umgeschaltet werden. In ähnlicher Weise wird das Steuersignal S _B für den Druckzustand an das zweite piezoelektrische Element 90 zur Steuerung der axialen Länge desselben gelegt, um die Lage des Schlittens bzw. Gleitteiles 71 relativ zu den Ventilteilen 74 und 75 einzustellen und hierdurch die Steifigkeit des zugehörigen Ventilteiles einzustellen, um den Dämpfungs-Betriebszustand zwischen der Einstellung der Dämpfungscharakteristik HART und der Dämpfungscharakteristik WEICH umzuschalten. Hierdurch können die Dämpfungscharakteristika während des Kolbendruckhubes eingestellt werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die Steuereinheit 100 einen mikroprozessorgestützten Schaltkreis mit einem Eingabe/Ausgabe-Anschluß 101, einem Eingabeschaltkreis 110, einem Rechenschaltkreis 120, einer Treiberschaltung 130 und einem Treiberenergieschaltkreis 140. Die E/A-Einheit 101 ist mit der jeweiligen Dämpfungssteuerungsvorrichtung 70 des Stoßdämpfers 1, der in Aufhängungssystemen von links-, von rechts-, hinten-links und hinten-rechts des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, über die Kabel 62 und 92 des Kabelbaumes 35 verbunden. Die den Druckzustand repräsentierenden Signale Sp und die den Druck repräsentierenden Signale Ss, erzeugt durch die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 der jeweiligen Stoßdämpfer 1, werden durch das E/A-Interface 101 in die Steuereinheit 100 eingegeben. Die E/A-Einheit 101 besitzt eine Mehrzahl von Steuerkanälen, die jeweils vorgesehen sind, um die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 in den jeweiligen Stoßdämpfern 1 des Aufhängungssystemes vorn-links, vorn-rechts, hinten-links und hinten-rechts zu steuern, obwohl Fig. 4 nur einen Stoßdämpfer 1 zeigt. Jeder Steuerkanal 1 besitzt einen ersten und einen zweiten E/A-Abschnitt 101 a und 101 b, um die druckrepräsentierenden Signale Sp und Ss aufzunehmen und die Steuersignale S _A und S _B auszugeben. Der erste Steuerabschnitt 101 a besitzt einen Kondensator C ₁ zur Aufnahme des den Druckzustand druckrepräsentierenden Signales Sp und um als Filter zur Beseitigung von Gleichstromstörkomponenten in dem Eingangssignal zu dienen. Der erste Steuerabschnitt 101 a besitzt auch ein Paar Dioden D ₁ und D ₂, die mit entgegengesetzten Polaritäten angeordnet sind.

In vergleichbarer Weise besitzt der zweite Steuerabschnitt 101 b einen Kondensator C ₁₁ zur Aufnahme des druckrepräsentierenden Signales Ss, und um als Filter zur Beseitigung von Gleichstrom-Störkomponenten in dem Eingangssignal zu dienen. Der zweite Steuerabschnitt 101 b besitzt ebenfalls ein Paar Dioden D ₁₁, D ₁₂, die mit entgegengesetzten Polaritäten angeordnet sind.

Die Kondensatoren C ₁ und C ₁₁ sind jeweils mit dem ersten und zweiten Abschnitt 110 a und 110 b des Eingabeschaltkreises 110 verbunden. Der erste Abschnitt 110 a enthält einen Schalttransistor T r ₃ und einen Verstärker 112. Der Schalttransistor T r ₃ hat eine Basiselektronik, verbunden mit einem Ausgangsterminal der Rechenschaltung 120, um von dieser einen Auswahlbefehl zu erhalten. Der Transistor T r ₃ besitzt eine Kollektorelektrode, verbunden mit einer Verbindung zwischen dem Kondensator C ₁ der E/A-Einheit 101 und dem Verstärker 112. Die Emitter-Elektrode des Schalttransistors T r ₃ ist geerdet. Außerdem enthält der erste Abschnitt 110 a eine Diode D ₄ und einen Widerstand R ₈. Bei dem gezeigten Aufbau ist der Auswahlbefehl normalerweise auf AUS gehalten, um einen Befehl mit dem Niveau NIEDRIG an die Basiselektrode des Schalttransistors T r ₃ zu geben. Daher wird der Schalttransistor T r ₃ normalerweise im Zustand AUS gehalten, um eine Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt und Erde zu unterbrechen. In dieser Lage ist das die Druckbetriebsart bzw. den Druckzustand repräsentierendes Signal Sp an den Verstärker 112 und anschließend an die Rechenschaltung 120 gelegt. Andererseits arbeitet der Schalttransistor T r ₃ in Abhängigkeit von dem Befehlssignal mit dem Signalniveau HOCH, um in den Schaltzustand EINZUGELANGEN, um eine Erdungsschaltung zum Erden des Verbindungspunktes zwischen dem Kondensator C ₁ und dem Verstärker 112 einzurichten. Im Ergebnis ist das den Druckzustand repräsentierende Signal Sp von dem ersten piezoelektrischen Element 60 geerdet. Daher wird die Eingabe in die Rechenschaltung 120 von dem Verstärker 112 im wesentlichen Null.

Obwohl Fig. 5 einen einfachen Block, um den zweiten Abschnitt der Eingabeschaltung zu zeigen, sollte darauf hingewiesen werden, daß der Schaltungsaufbau und die Wirkungsweise der Schaltung des zweiten Abschnittes identisch mit derjenigen sind, die in bezug auf den ersten Abschnitt erläutert wurden.

Die Treiberschaltung 130 enthält auch einen ersten und einen zweiten Abschnitt 130 a und 130 b. Der erste Abschnitt 130 a der Treiberschaltung 130 besitzt einen Steuerabschnitt 130 c und einen Umschaltabschnitt 130 d. Beide Abschnitte, d.h. der Steuerabschnitt 130 c und der Schaltabschnitt 130 d, sind mit dem Rechenschaltkreis 120 verbunden, um das den Ausdehnungszustand bzw. die entsprechende Betriebsart anzeigende Steuersignal S _A aufzunehmen. Das Steuersignal 130 c besitzt einen Operationsverstärker 131, der das Niveau des Steuersignales S _A für die Betriebsart Ausdehnung mit dem Niveau eines Rückkopplungssignales vergleicht, das von dem Ausgabeende über einen Spannungsteiler, gebildet durch die Widerstände R ₂ und R ₃ zurückgeführt wird. Solange wie das Niveau des den Ausdehnungszustand repräsentierenden Steuersignale höher ist als das Niveau des Rückkopplungssignales, ist das Signalniveau des Ausgangssignales des Operationsverstärkers 131 ein Signal mit dem Signalwert NIEDRIG, um das Eingabeniveau einer Torelektrode (Gate) des Transistors T r ₄ auf dem Niveau NIEDRIG zu halten. Daher wird die Vorspannung der Kollektorelektrode des Transistors T r ₄ hoch, um den Transistor T r ₁ einzuschalten. Durch Einschalten des Transistors T r ₁ wird die Treiberspannung an das piezoelektrische Element 60 gelegt, um die axiale Länge desselben auszudehnen um den Dämpfungszustand der Steuervorrichtung 70 für den Dämpfungsbetriebszustand von der Einstellung WEICH auf die Dämpfungscharakteristik bzw. Einstellung HART umzuschalten.

Andererseits besitzt der Umschaltabschnitt 130 d auch einen Operationsverstärker 132. Der Operationsverstärker 132 nimmt das Steuersignal S _A für den Ausdehnungszustand auf und vergleicht das Niveau des Steuersignales für den Ausdehnungszustand mit einem Referenzniveau, das von einer Treiberenergieschaltung über einen Widerstand R ₅ und einen Spannungsteiler, gebildet durch die Widerstände R ₆ und R ₇ eingegeben wird. Mit dieser Schaltungsverbindung wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 132 auf dem Signalwert NIEDRIG gehalten, um einen Schalttransistor T r ₂ im nicht-leitfähigen Zustand zu halten, um die Verbindung zwischen der Diode D ₂ und Erde zu blockieren, während das Niveau des Eingangssignales von der Rechenschaltung 120 niedriger bleibt als ein Niveau eines Referenzeingangssignales von dem Spannungsteiler der Widerstände R ₆ und R ₇. Es wird darauf hingewiesen, daß das Referenzniveau durch die Widerstandswerte der Widerstände R ₆ und R ₇ bestimmt wird, deren Referenzniveau auf einen Wert entsprechend eines bestimmten, anfänglichen Spannungsniveaus festgelegt wird, das auf das erste piezoelektrische Element 60 einwirkt. Wenn andererseits das Niveau des Steuersignales S _A für den Expansionsbetrieb von der Rechenschaltung höher ist oder gleich ist dem Referenznivau, ändert sich das Niveau des Ausgangssignales des Operationsverstärkers 132 auf das Niveau HOCH, um den Transistor T r ₂ einzuschalten. Im Ergebnis ist die Diode D ₂ mit Erde über den Transistor Tr ₂ verbunden. Daher wird das Spannungssignal als Treiberspannung an dem Kabel 62 geerdet, so daß die Steuersignalspannung S _A für den Betriebszustand Ausdehnung, angelegt an das erste piezoelektrische Element 60, entladen bzw. abgegeben werden kann. Der Transistor T r ₂ wird im leitfähigen Zustand gehalten, bis das Potential an dem ersten piezoelektrischen Element 60 auf das Anfangsniveau abfällt, bei dem sich das Niveau des Eingangssignales von dem Rechenschaltkreis auf bzw. über das Referenzniveau hinaus verringert.

Obwohl der gezeigte Aufbau eine spezielle Schaltungskonfiguration anwendet, um die gewünschte Schaltbetätigung für die Betriebsart, zur Umschaltung der Betriebsart des ersten piezoelektrischen Elementes 60 zwischen einer Wirkungsweise als Sensor zur Überwachung des Fluiddruckes in der unteren Arbeitskammer 15 und einer Betriebsart als Betätigungseinrichtung zur Steuerung des Dämpfungszustandes anwendet, wird darauf hingewiesen, daß es möglich ist, einen anderen Aufbau der Schaltung zu wählen bzw. zu verwenden. Z.B. kann, wie in Fig. 5 gezeigt ist, jeder der Ausgabeschaltkreise 130 a und 130 b ein Paar Pufferverstärker oder Trennverstärker 131′ und 132′ sowie Transistoren T r ₁′ und Tr ₂′ aufweisen. In solch einem Fall führt die Rechenschaltung 120 wahlweise das Steuersignal S _A für die Ausdehnungs-Betriebsart bzw. den Ausdehnungszustand für die Pufferverstärker 131′ und 132′ zu. Das heißt, wenn die härtere Dämpfungscharakteristik eingestellt werden soll, führt die Rechenschaltung 120 das Steuersignal S _A für den Ausdehnungszustand an den Pufferverstärker 131′, um den Transistor T r ₁′ in den leitfähigen Zustand zu schalten, um eine gesteuerte Spannung des Steuersignales für den Ausdehnungszustand anzulegen. Andererseits wird, um die geringere Dämpfungscharakteristik einzustellen, das Steuersignal für den Ausdehnungszustand an den Pufferverstärker 132′ gelegt, um den Transistor T r ₂ einzuschalten, um den Erdungsschaltkreis zur Entladung der Steuersignalspannung, angelegt an das erste piezoelektrische Element 60, zu vervollständigen.

Wie hieraus ersichtlich ist, ist das piezoelektrische Element 60, das zur Überwachung des Niveaus des Fluiddruckes in der unteren Arbeitskammer 15 wirksam ist, der Kondensator C ₁ des ersten Abschnittes 101 a der E/A-Einheit 101, der erste Abschnitt 110 a, die Rechenschaltung 120, der zweite Abschnitt 130 b des Ausgabeschaltkreises und das Diodenpaar D ₁₁ und D ₁₂ des zweiten Abschnittes 101 b der E/A-Einheit 101 und das piezoelektrische Element 90 wirksam sind, um die Art der Dämpfung der Steuerungsvorrichtung für den Dämpfungszustand einzustellen und einen Steuerkanal für den Druckzustand für die Piezodruckbetriebsart bilden. Andererseits bilden das zweite piezoelektrische Element 90, das für die Überwachung des Niveaus des Fluiddruckes in der oberen Arbeitskammer 14 wirksam ist, der Kondensator C ₁₁ des zweiten Abschnittes 101 b der E/A-Einheit 101, der zweite Abschnitt 110 b, die Rechenschaltung 120, der zweite Abschnitt 103 a des Ausgabeschaltkreises und das Diodenpaar D ₁ und D ₂ des ersten Abschnittes 101 a der E/A-Einheit 101 und das piezoelektrische Element 60, das zur Einstellung der Dämpfungsart der Steuervorrichtung 70 für den Dämpfungszustand wirksam ist, einen Steuerkanal für den Ausdehnungszustand bzw. die Ausdehnungs-Betriebsweise.

Um die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 anfänglich festzulegen, wird eine Einstellung durch die Einstellmuttern 53 und 20 ausgeführt. Das heißt, eine bestimmte Spannung wird an die jeweiligen piezoelektrischen Elemente 60 und 90 angelegt. In dieser Lage werden die Einstellmuttern 53 und 20 gedreht, um eine Spannung auf die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 auszuüben. Diese Einstellung wird fortgesetzt, bis das Niveau des Ausgangssignales der piezoelektrischen Elemente 60 und 90 ein bestimmtes Niveau erreicht.

Die Arbeitsweise, die nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Aufhängungssystemes ausgeführt wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 erläutert.

Wie in Fig. 6(c) gezeigt ist, wird der Fluiddruck in der oberen Arbeitskammer 14 durch das erste und das zweite piezoelektrische Element 60 und 90 während des Kolbenausdehnungshubes überwacht. Die piezoelektrischen Elemente 60 und 90 erzeugen so die den Druck repräsentierenden Signale Sp und Ss. Anschließend führt der Rechenschaltkreis 120 einen Rechenvorgang aus, um eine Veränderungsgeschwindigkeit bzw. das Maß der Veränderung der den Druck repräsentierenden Signale Sp und Ss abzuleiten. Das Maß bzw. die Geschwindigkeit der Veränderung der den Druck repräsentierenden Signale Ss und Sp ist in Fig. 6(c) dargestellt. Wenn das Maß bzw. die Geschwindigkeit der Veränderung einen bestimmten Wert erreicht, wird das Steuersignal für den Ausdehnungszustand ausgegeben, durch das eine härtere Dämpfungscharakteristik angestrebt wird, um den Dämpfungszustand bzw. die Dämpfungscharakteristik von WEICH auf HART umzuschalten, wie dies in Abständen, die mit H in Fig. 6(d) bezeichnet ist, gezeigt ist. Die Einstellung der Dämpfung wird von der Einstellung HART auf die Einstellung WEICH zurückgeschaltet, wenn das Maß der Veränderung auf bzw. unter Null abnimmt.

Andererseits wird während des Kolbendruckhubes der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 sowohl durch das erste als auch durch das zweite piezoelektrische Element 60 und 90 überwacht. Das erste piezoelektrische Element 60 erzeugt anschließend das den Druckzustand druckrepräsentierende Signal Sp. Gleichzeitig trägt das piezoelektrische Element 90 das den Druck repräsentierende Signal Ss. Daher kann die Entscheidung bzw. Bewertung durch den Rechenschaltkreis 120 anschließend getroffen werden, daß der Kolben sich in dem Druckhub befindet. Daher berechnet die Rechenschaltung 120 die Veränderungsgeschwindigkeit bzw. die Größe der Veränderung des den Druckzustand druckrepräsentierenden Signales Sp. Wenn das Maß bzw. die Geschwindigkeit der Veränderung, die auf der Grundlage des den Druckzustand repräsentierenden Signales Sp abgeleitet wurde, einen bestimmten Wert erreicht, wird das Steuersignal S _B für den Druckzustand an das zweite piezoelektrische Element 90 gegeben, um die Einstellung der Dämpfungscharakteristik von WEICH auf HART umzuschalten. Vergleichbar zu der Ausdehnungs-Betriebsart wird die Einstellung der Dämpfung auf die Charakteristik WEICH zurückgeschaltet, wenn das Maß der Veränderung Null erreicht oder unter Null sich vermindert.

Weitere Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 7(a) und 7(b) erläutert, in denen die maßlichen Beziehungen der Grundbestandteile der Kolbenanordnung 4 dargestellt sind. Nimmt man an, daß sich der Kolben in dem Rückstell- oder Ausfederungshub befindet, wobei die obere Arbeitskammer 14 druckbelastet wird, wird ein hoher Fluiddruck P in der oberen Arbeitskammer 14 erzeugt. Der erhöhte Fluiddruck in der oberen Arbeitskammer 14 wird über den Verbindungsweg 46 in der oberen Ringkammer 79 angelegt. Der Fluiddruck P belastet anschließend das untere Ventilteil 75 über die Verbindungsdrosselstelle 77 und die Ringnut 87, um einen Spalt für eine Fluidströmung durch das untere Ventilteil 75 zu bilden. Die Größe des Strömungsweges des Spaltes ist in Abhängigkeit von der Größe des Fluiddruckes, der auf das untere Ventilteil 75 ausgeübt wird, veränderlich. In Abhängigkeit von der Größe des Strömungspfadquerschnittes des Spaltes wird die Strömungsbeschränkung bestimmt, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen. Nimmt man hier an, daß die wirksame Fläche des unteren Ventilteiles 75 ATT ist, wird eine Absenkkraft F _T in Abhängigkeit von dem Fluiddruck P erzeugt. Die Absenkkraft F _T, die so erzeugt wird, wird auf das piezoelektrische Element 90 über den Ventilkern 72 übertragen. Daher erzeugt das piezoelektrische Element 90 eine Ausgangsspannung V _T entsprechend der ausgeübten Absenkkraft F _T. Gleichzeitig wirkt der Fluiddruck P in der Ringkammer 79 auf den Schlitten bzw. das Gleitteil 71 ein. Daher wird eine Absenkkraft F _C, die in Abhängigkeit von dem Fluiddruck P und der wirksamen Fläche ACC des Schlittens bzw. Gleitteiles 71 wirksam ist, erzeugt. Die Absenkkraft F _C wird auf das piezoelektrische Element 60 übertragen. Daher erzeugt das piezoelektrische Element 60 eine Ausgangsspannung Vc entsprechend der ausgeübten Zusammendrückkraft F _C.

Die wirksame Querschnittsfläche ACC des Schlittens bzw. Gleitteiles 71 und die wirksame Querschnittsfläche ATT des unteren Ventiles 75 sind jeweils gezeigt wie folgt:

ACC = π/4 (Dc₂²-Dc₁²)
ATT = π/4 (DT₄²-DT₃²)

wobei D c ₂ der Außendurchmesser des Hebers 71 ist,
D c ₁ ein Innendurchmesser des wirksamen Flächenabschnittes des Gleitteiles bzw. Schlittens 71 ist,
D T ₄ ein Außendurchmesser des unteren Ventilteiles 75 ist und
D T ₃ ein Innendurchmesser der wirksamen Fläche des unteren Ventilteiles 75 ist.

Andererseits können die Zusammendrückkräfte F _C und F _T, die jeweils an dem Gleitteil bzw. Schlitten 71 und dem unteren Ventilteil 75 gezeigt werden, dargestellt werden durch:

F _C = P × ACC
F _T = P × ATT (1)

Wie aus den Fig. 7(a) und 7(b) ersichtlich ist, ist die wirksame Fläche ATT des unteren Ventilteiles 75 größer als die wirksame Fläche ACC des Gleitteiles bzw. Schlittens 71 festgelegt. Daher wird die Absenk- oder Zusammendrückkraft F _T größer als die Absenk- bzw. Zusammendrückkraft F _c, wie dies in Fig. 6(c) dargestellt ist.

Nimmt man an, daß sich der Kolben in einem Auslenkungs- bzw. Einfederungshub unter Zusammendrücken der unteren Arbeitskammer 15 befindet, wird in der unteren Arbeitskammer 15 ein hoher Fluiddruck P erzeugt. Der erhöhte Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 wird durch den Verbindungsweg 48 in die untere Ringkammer 80 übertragen. Der Fluiddruck P belastet anschließend über die Verbindungsdrosselstelle 81 und die Ringnut 84 das obere Ventil 74, um einen Spalt zur Fluidströmung durch diesen hindurch zu bilden. Die Größe des Strömungspfades des Spaltes ist veränderlich in Abhängigkeit von der Größe des Fluiddruckes, der auf das obere Ventilteil 74 ausgeübt wird. In Abhängigkeit von der Größe des Strömungswegquerschnittes des Spaltes wird eine Strömungsbeschränkung bestimmt, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen. Hier wird unter der Annahme, daß die wirksame Fläche des oberen Ventilteiles 74 ACT ist, eine Absenk- bzw. Zusammendrückkraft F _c in Abhängigkeit von dem Fluiddruck P erzeugt. Die Zusammendrückkraft F _c, die so erzeugt wird, wird auf das piezoelektrische Element 60 über den Schlitten bzw. das Gleitteil 71 übertragen. Daher erzeugt das piezoelektrische Element 60 eine Ausgangsspannung V _c, die der ausgeübten Zusammendrück- bzw. Niederdrückkraft F _c entspricht. Gleichzeitig wirkt der Fluiddruck P in der Ringkammer 80 auf den Ventilkern 72. Daher wird eine Zusammendrück- bzw. Niederdrückkraft F _T erzeugt, die in Abhängigkeit von dem Fluiddruck P und der wirksamen Fläche ATC des Ventilkernes 72 veränderlich ist. Die Absenk- oder Zusammendrückkraft F _T wird auf das piezoelektrische Element 90 übertragen. Daher erzeugt das piezoelektrische Element 90 eine Ausgangsspannung VT entsprechend der ausgeübten Zusammendrückkraft F _T.

Die wirksame Fläche ATC des Ventilkernes 72 und die wirksame Fläche ACT des oberen Ventilteiles 74, sind jeweils darstellbar wie folgt:

ACT = π/4 (DT₂²-DT₁²)
ATC = π/4 (Dc₄²-DT₃²)

wobei D c ₄ ein Außendurchmesser des Ventilkernes 72 ist,
D c ₃ ein Innendurchmesser des wirksamen Flächenabschnittes des Ventilkernes 72 ist,
D T ₂ ein Außendurchmesser des oberen Ventilteiles 74 ist und
D T ₁ ein Innendurchmesser der wirksamen Fläche des oberen Ventilteiles 74 ist.

Andererseits können die Niederdrück- bzw. Zusammendrückkräfte F _T und F _c, die jeweils an dem Ventilkern 72 und dem oberen Ventilteil 74 erzeugt werden, dargestellt werden durch:

F _T = P × ATC
F _c = P × ACT (1)

Wie aus den Fig. 7(a) und 7(b) ersichtlich ist, ist die wirksame Fläche ACT des oberen Ventilteiles 74 größer festgelegt als die wirksame Fläche ATC des Ventilkernes 72. Daher wird die Zusammendrückkraft F _c größer als die Zusammendrückkraft F _T, wie dies in Fig. 6(c) dargestellt ist.

Wie deutlich ist, dienen die Ausgangsspannungen V _T und V _c als in Druck repräsentierende Signale Sp und Ss. Da das Niveau dieser druckrepräsentierenden Signale sich in Abhängigkeit von den Richtungen des Kolbenhubes ändert, kann eine Unterscheidung der Richtung des Kolbenhubes getroffen werden, indem die Signalniveaus der druckrepräsentierenden Signale verglichen werden.

Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise, wie in der Rechenschaltung ausgeführt wird, verdeutlicht. Unmittelbar nach dem Beginn der Abarbeitung wird in einem Schritt P 1 das den Druck repräsentierende Signal Ss und das den Druck im Druckzustand repräsentierende Signal Sp ausgelesen. Auf der Grundlage des gelesenen druckrepräsentierenden Signales Ss und des den Druck im Druckzustand repräsentierenden Signales Sp wird die Richtung des Kolbenhubes festgestellt. Wie dargelegt, wird der Kolbenausdehnungshub, d.h. der Rückkehr- oder Ausfederungshub erfaßt, wenn das druckrepräsentierende Signal S _p für den Druckzustand auf Null gehalten wird. Andererseits wird dann, wenn das den Druckzustand druckrepräsentierende Signal Sp größer als Null ist, ein Kolbendruck- oder -Einfederungshub erfaßt. Der Rechenschaltkreis 120 wählt so eines der druckrepräsentierenden Signale Ss und des den Druck im Druckzustand repräsentierenden Signales S _p aus. Anschließend wird in einem Schritt P 2 die Veränderungsgeschwindigkeit bzw. das Maß der Veränderung Δ P auf der Grundlage des ausgewählten druckrepräsentierenden Signales Ss und des den Druckzustand betreffenden druckrepräsentierenden Signales Sp abgeleitet. Praktisch wird die Veränderungsrate Δ P durch Differentiation des ausgewählten druckrepräsentierenden Signales Ss bzw. Sp berechnet.

Hier wird das Veränderungsmaß Δ P des Druckes, der auf das erste und zweite piezoelektrische Element 60 und 90 ausgeübt wird, am Beginn bzw. bei dem ursprünglichen Raum des Kolbenausdehnungs-Druckhubes maximal und wird minimal (Null) an der Spitze der Schwingung.

Andererseits wird die Kolbenhubgeschwindigkeit entsprechend der Zunahme des Kolbenhubes und der Verkürzung der Schwingungszyklusperiode größer. Daher kann durch Überwachung der Veränderungsgröße Δ P die Größe der Eingangsschwingung für eine schnellere Reaktion erfaßt werden. Dies kann höhere Reaktionscharakteristiken gegenüber der Eingangsschwingung bei der Steuerung der Betriebsart bzw. Einstellung der Aufhängung ermöglichen.

Es sollte darauf hingewiesen werden, daß es möglich ist, eine Stufe zwischen den Stufen P 1 und P 2 einzuschieben, um den Frequenzbereich des den Druck repräsentierenden Signales zur Ausführung einer Steuerung der Aufhängung auf der Grundlage des den Eingangsdruck bzw. Eingabedruck repräsentierenden Signales innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches zu steuern.

In einem Schritt P 3 wird die Spitze der Veränderungsgeschwindigkeit bzw. des Maßes der Veränderung Δ P erfaßt. Wenn die Spitze der Veränderungsrate Δ P erfaßt ist, wie dies im Schritt P 3 geprüft wird, wird entweder das Steuersignal S _A für den Ausdehnungs-Betriebszustand (Rückkehrbewegung bzw. Ausfederung) oder das Steuersignal S _B für den Druck-Betriebszustand (Auslenkung oder Einfederung des Kolbens) an das entsprechende erste bzw. zweite piezoelektrische Element 60 und 90 in Abhängigkeit von der erfaßten Richtung des Kolbenhubes abgegeben. Anschließend wird in einem Schritt P 5 das Spannungsniveau des Steuersignales S _A für den Expansions-Betriebszustand oder das Steuersignal S _B für den Druck-Betriebszustand, ausgegeben im Schritt P 4, geprüft, ob das Spannungsniveau höher ist als oder gleich ist einem Spannungsgrenzwertniveau V _ref. Der Spannungsgrenzwert V _ref ist auf eine Minimalspannung zur Verursachung einer Distorsion in dem zugehörigen ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Element 60 oder 90 festgelegt, um die Dämpfungscharakteristik von der Einstellung WEICH auf die Einstellung HART umzuschalten. Wenn das Signalniveau der Steuersignalspannung bei der Prüfung im Schritt P 5 sich als nicht höher als oder nicht gleich dem Spannungsgrenzwert V _ref erweist, kehrt der Programmablauf zum Schritt P 4 zurück. Die Schritte P 4 und P 5 werden wiederholt, bis das Spannungsniveau des Steuersignales höher wird als oder gleich wird dem minimalen Spannungsniveau zum Antreiben des zugehörigen ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Elementes 60 bzw. 90. Wenn das Spannungsniveau des Steuersignales höher wird als oder gleich wird dem Spannungsgrenzwertniveau V _ref und dies im Schritt P 5 festgestellt wird, geht der Programmablauf zu ENDE über.

Obwohl in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Dämpfungseinstellung zwischen zwei Stufen, d.h. der Charakteristik HART und der Charakteristik WEICH umschaltet, ist es möglich, die Dämpfungscharakteristik bezüglich beider Einstellungsweisen HART bzw. WEICH entsprechend der Größe der Schwingungen zu verändern. Da nämlich die Größe der Distorsion im wesentlichen sich direkt proportional zur angelegten Spannung verhält, kann eine lineare oder stufenlose Veränderung der Dämpfungscharakteristika durch lineares oder stufenloses Enden der Spannung des Steuersignales erhalten werden. Praktisch kann es möglich sein, die Steuersignalspannung entsprechend der Veränderung der Veränderungsgeschwindigkeit bzw. der Größe der Veränderung Δ P zu ändern. Außerdem kann es auch möglich sein, die Steuersignalspannung entsprechend dem Spitzenwert bzw. Spitzenniveau der Veränderungsgeschwindigkeit bzw. Veränderungsrate Δ P zu bestimmen.

Wenn andererseits im Schritt P 3 kein Spitzenwert der Veränderungsrate Δ P erfaßt wurde, wird in einem Schritt P 6 geprüft, ob dies bedeutet, daß die Veränderungsgeschwindigkeit bzw. das Maß der Veränderung von Expansionen bzw. Kompressionen in Verbindung mit der Kolbenanordnung Null ist. Wenn im Schritt P 6 festgestellt wird, daß die Veränderungsrate Δ P größer als Null ist, geht das Verfahren direkt über ENDE.

Wenn andererseits im Schritt P 6 festgestellt wird, daß das Maß der Veränderung Δ P Null ist, wird der Schalttransistor T r ₂ in dem entsprechenden ersten bzw. zweiten Abschnitt 130 a und 130 b eingeschaltet, um die Spannung in einem Schritt P 7 über das zugehörige piezoelektrische Element 60 bzw. 90 zu entladen bzw. anzulegen. Anschließend wird in einem Schritt P 8 eines der druckrepräsentierenden Signale Ss und des den Druckzustand repräsentierenden Drucksignales Sp, und zwar dasjenige, das im Schritt P 1 ausgewählt wurde, erneut gegenüber einem festgelegten Wert P _set geprüft. Solange wie das geprüfte druckrepräsentierende Signal sich im Schritt P 8 als größer herausstellt als der festgelegte Wert P _set, werden die Schritte P 7 und P 8 wiederholt, um die Spannung, die an das entsprechende piezoelektrische Element 60 oder 90 angelegt wird, auf einem niedrigeren Niveau als oder gleich dem festgelegten Wert P _set zu entladen bzw. anzulegen.

Fig. 9 zeigt ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des praktischen Betriebes, ausgeführt mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Erfindungssystemes nach der vorliegenden Erfindung, zeigt. In dem gezeigten Beispiel wird angenommen, daß die Veränderungsrate Δ P des druckrepräsentierenden Signales Ss und des den Druck des Druckzustandes repräsentierenden Signales Sp sich verändert, wie dies in Fig. 9(c) dargestellt ist. Im Punkt A nimmt die Größe der Veränderung Δ P rapide zu, um größer als oder gleich dem festgelegten Wert P _ref zu sein. Anschließend wird die Dämpfungscharakteristik von der Einstellung WEICH auf die Einstellung HART umgeschaltet, wie dies in der Periode zwischen dem Punkt A und einem Punkt B gezeigt ist. Während dieser Phase wird das den Druck repräsentierende Signal Ss oder Sp in seiner Größe entsprechend dem Spannungsniveau des Treibersignales verschoben, das auf das entsprechende piezoelektrische Element einwirkt, wie dies durch die strichpunktierte Linie in Fig. 9(b) dargestellt ist. Wie aus Fig. 9(b) ersichtlich ist, ändert das druckrepräsentierende Signal somit entsprechend der Veränderung des Fluiddruckes in der entsprechenden oberen bzw. unteren Arbeitskammer, wie dies durch die unterbrochene Strichlinie in Fig. 9(b) dargestellt ist. Im Punkt B erreicht die Schwingung den Spitzenwert, so daß die Änderungsgeschwindigkeit bzw. die Größe der Änderung P Null wird. Als Antwort hierauf wird die Einstellung der Dämpfungscharakteristik von der Einstellung HART auf die Einstellung WEICH umgeschaltet.

Wie aus Fig. 9(a) ersichtlich ist, wird dann, wenn man annimmt, daß eine Schwingung in Ausfederungsrichtung veranlaßt ist, um einen Ausfederungshub des Kolbens zu veranlassen, die Dämpfungskraft, die gegen den Kolbenausfederungshub erzeugt wird, erhöht, indem die Dämpfungscharakteristik auf die Einstellung HART festgelegt wird, wie dies in der Periode zwischen den Punkten A und B gezeigt ist. Im Anschluß an den Punkt B führt der Kolben einen Hub in Druckrichtung aus, um in die Anfangslage zurückzukehren. In solch einem Fall ist die Dämpfungscharakteristik auf die Einstellung WEICH festgelegt, um wirksam die Schwingungsenergie zu absorbieren, wie dies in der Periode zwischen dem Punkt B und C gezeigt ist. Im Punkt C erreicht das Veränderungsmaß Δ P in der Druck-Betriebsart einen Wert, der größer ist als der vorgegebene Wert P _ref, um wiederum eine Umschaltung der Dämpfungscharakteristik von der Einstellung WEICH auf die Einstellung HART zu verursachen. Daher wird von einem Punkt C bis zu einem Punkt D eine größere Dämpfungskraft entgegen dem Kolbenhub erzeugt. In vergleichbarer Weise zu dem vorerwähnten Verfahren in bezug auf den Punkt B wird die Veränderungsrate Δ P im Punkt D Null. Anschließend wird die Dämpfungscharakteristik von WEICH auf HART umgeschaltet. Durch Wiederholen des vorerwähnten Verfahrens werden die Dämpfungscharakteristika zwischen der Einstellung HART und der Einstellung WEICH während der Perioden zwischen den Punkten D und E, E und F und den Punkten F und G umgeschaltet.

Hieraus wird deutlich, daß, da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Steuerung der Dämpfungscharakteristik bei einem Kolbenausdehnungshub unabhängig von derjenigen bei einem Kolbendruckhub erfolgt, eine wirksame Unterdrückung bzw. Behinderung der Kolbenhübe und damit eine wirksame Absorption der Schwingungsenergie erreicht werden kann. Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das erste piezoelektrische Element 60 aktiviert ist, um den Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15 während des Kolbendruckhubes zu erfassen, und das zweite piezoelektrische Element 90 aktiviert ist, um die Einstellung der Betriebsart bzw. Dämpfungscharakteristik zwischen der Einstellung HART und der Einstellung WEICH während des Kolbendruckhubes zu bewirken; und da das zweite piezoelektrische Element 90 aktiv ist, um den Fluiddruck in der oberen Arbeitskammer 14 während eines Kolbenausdehnungshubes zu erfassen, und da das erste piezoelektrische Element 60 aktiv ist, um die Dämpfungscharakteristik zwischen der Einstellung HART und der Einstellung WEICH während des Kolbenausdehnungshubes einzustellen, kann die Überwachung des Fluiddruckes und der Steuerung der Einstellung der Dämpfungscharakteristik gleichzeitig und unabhängig voneinander erfolgen. Daher kann eine Steuerung der Dämpfungscharakteristik mit hoher Präzision und hoher Reaktionscharakteristik erhalten werden.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Modifikation des vorerwähnten, bevorzugten Ausführungsbeispieles des Stoßdämpfers mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik nach der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau ist insbesondere anwendbar auf Stoßdämpfer vom Doppelzylindertyp, die ein inneres und äußeres Zylinderrohr 3 und 2 aufweisen, welche koaxial angeordnet sind, um zwischen sich eine ringförmige Fluidreservoirkammer 7 zu bilden. In der gezeigten Modifikation ist ein einziges piezoelektrisches Element in der Kolbenanordnung in einer Weise ähnlich derjenigen des vorerwähnten piezoelektrischen Elementes 90 angeordnet und das piezoelektrische Element 60 und der zugehörige Schlitten bzw. das Gleitteil 71 sind nicht vorgesehen.

Um die Einstellung der Dämpfungscharakteristika während eines Kolbendruckhubes vornehmen zu können, ist ein weiteres piezoelektrisches Element 170 vorgesehen, um mit einer Bodenventilanordnung 150 zusammenzuwirken, die am Boden des inneren Zylinderrohres 3 gemeinsam mit einer Hülse 152 und einer Bodenplatte 151 eingesetzt ist. Ein Dichtungsring 178 ist zwischen die Hülse 152 und die Bodenplatte 151 eingesetzt.

Die Bodenventilanordnung 150 besitzt einen Ventilkörper 160, der auf dem Boden des inneren Zylinderrohres 3 befestigt ist. Ein Ventilanschluß 162 und eine Verbindungsdrosselstelle 164 werden durch den Ventilkörper 160 gebildet. Beide Enden des Ventilanschlusses 162 und des Verbindungsweges 164 sind jeweils zu Ringnuten 162 a, 164 a und 162 b, 164 b offen. Das obere Ende der Ringnut 164 a ist durch ein federbelastetes und ringförmiges Ventil 161 verschlossen. Das Ventil 161 ist gegen das Öffnungsende der Ringnut 164 a durch eine Schraubenfeder 165 vorgespannt, die auf ein Ventilsitzteil 166 aufgesetzt ist. Das Ventilsitzteil 166 ist an einem Schaftteil eines Ventildichtungskörpers 169 befestigt. Andererseits ist die untere Endöffnung der Ringnut 162 b durch ein Scheibenventilteil 163 verschlossen, das ebenfalls durch den Ventilsitzkörper 169 gelagert ist. Der Ventilsitzkörper 169 ist mit einem Dichtungsring 177 versehen, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zum Innenumfang der Hülse 152 zu schaffen.

Die Hülse 152 wirkt mit dem Ventilkörper 160 zusammen, um eine Ringkammer 155 a zu bilden, die in Verbindung mit der Ringnut 164 ist und die der Ringnut 162 b über das Scheibenventilteil 163 gegenüberliegt. Die Ringkammer 155 a ist mit der Fluidreservoirkammer 7 über einen radialen Kanal 155 verbunden. Das piezoelektrische Element 170 ist auf einem Einstellblock 172 befestigt, der mit einer Einstellschraube 175 verbunden, die in eine Gewindebohrung 174 eingreift, welche durch den Boden der Hülse 152 führt. Die Einstellschraube 175 und die Gewindebohrung 17 bilden eine Einstellvorrichtung 173. Die Einstellschraube 175 bildet eine Mittelöffnung, mit der eine Kappe 176 und ein Dichtungsring 179 in Eingriff sind. Das piezoelektrische Element 170 ist mit der Steuereinheit 100 über einen Kabelbaum 183, der die Kabelleitungen 181 und 182 einschließt, verbunden.

Bei diesem Aufbau arbeitet das piezoelektrische Element 170 in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 15, um ein den Druck repräsentierendes Signal zu erzeugen. Andererseits erfaßt das piezoelektrische Element 90 die Fluiddrücke in der oberen und unteren Arbeitskammer 14 und 15, um das druckrepräsentierende Signal zu erzeugen. Daher kann durch Bewertung der den Druck repräsentierenden Signale Sp und Ss die Richtung des Kolbenhubes unterschieden und erfaßt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert wurde, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklicht werden kann, ohne die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Für die Bemessung der Erfindung sind daher vorzugsweise die beigefügten Ansprüche maßgebend.

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik, mit zumindest einem piezoelektrischen Wandler, der in Abhängigkeit von dem Kolbenhub arbeitet, um ein den Kolbenhub repräsentierendes Signal zu erzeugen. Das den Kolbenhub repräsentierende Signal enthält eine Komponente, die die Richtung des Kolbenhubes angibt, so daß es möglich ist, die Steuerung der Dämpfungscharakteristik der Stoßdämpfungsanordnung in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes vorzunehmen.

Claims

1. Stoßdämpfungseinrichtung mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch:
einen hohlen Zylinder (3), in dem ein Innenraum gebildet ist,
eine Kolbenanordnung (4), angeordnet innerhalb des Innenraumes des Zylinders (3), zur Begrenzung einer ersten und einer zweiten Arbeitskammer (14, 15),
eine Verbindungswegeinrichtung (45, 46, 47, 48), eingearbeitet in die Kolbenanordnung (4) zur Verbindung der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15), wobei die Verbindungseinrichtung (45, 46, 47, 48) einen ersten Weg enthält, der während eines Kolbeneinfederungshubes aktiv ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) herzustellen, und einen zweiten Weg enthält, der während eines Kolbenausfederungshubes wirksam ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) herzustellen,
eine erste Ventileinrichtung (73), die dem ersten Verbindungsweg zugeordnet ist und in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) während eines Kolbeneinfederungshubes arbeitet, um eine gesteuerte Fläche eines ersten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des ersten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) veränderlich ist,
eine zweite Ventileinrichtung (16), verbunden mit dem zweiten Verbindungsweg, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) während eines Kolbenausfederungshubes arbeitet, um eine gesteuerte Fläche eines zweiten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des zweiten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) veränderlich ist,
ein erstes piezoelektrisches Element (60), verbunden mit der ersten Ventileinrichtung (73), um die Ventilcharakteristika des ersten Ventiles (73) zu verändern, wobei das erste piezoelektrische Element (60) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein erstes druckrepräsentierendes Signal (Sp) zu erzeugen, das einen ersten Wert besitzt, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbendruckes veränderlich ist,
ein zweites piezoelektrisches Element (90), verbunden mit der zweiten Ventileinrichtung (16) zur Veränderung der Ventilcharakteristika des zweiten Ventiles (16), wobei das zweite piezoelektrische Element (90) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein zweites druckrepräsentierendes Signal (Ss) zu erzeugen, das einen zweiten Wert besitzt, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist, und
eine Steuereinrichtung (100), die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten druckrepräsentierenden Signal (Sp, Ss) arbeitet, um die Richtung des Kolbenhubes auf der Grundlage dieser Signale (Sp, Ss) zu unterscheiden und ein erstes und ein zweites Steuersignal (S _A, S _B) zu erzeugen, um diese an das erste und zweite piezoelektrische Element (60, 90) anzulegen, um eine gewünschte Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von den Richtungen des Kolbenhubes zu erhalten.

2. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste piezoelektrische Element (60) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbeneinfederungshub erzeugt wird, um ein erstes Niveau des ersten druckrepräsentierenden Signales (Sp) zu erzeugen, und das in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbenausfederungshub erzeugt wird, um ein zweites Niveau des ersten druckrepräsentierenden Signales (Sp) zu erzeugen; und das zweite piezoelektrische Element (90) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbeneinfederungshub erzeugt wird, um ein drittes Niveau des zweiten druckrepräsentierenden Signales (Ss) zu erzeugen, wobei das dritte Niveau niedriger ist als das erste Niveau und das zweite piezoelektrische Element (90) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbenausfederungshub erzeugt wird, um ein viertes Niveau des zweiten druckrepräsentierenden Signales (Ss) zu erzeugen, wobei das vierte Niveau höher ist als das zweite Niveau.

3. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das zweite Niveau des ersten druckrepräsentierenden Signales (Sp) oder das dritte Niveau des zweiten druckrepräsentierenden Signales (Ss) den Signalwert Null aufweist.

4. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) das erste und zweite Steuersignal (S _A, S _B) ableitet, um die Dämpfungscharakteristik während eines Kolbeneinfederungshubes weicher einzustellen und die Dämpfungscharakteristik während eines Kolbenausfederungshubes härter einzustellen.

5. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) das erste und zweite Steuersignal (S _A, S _B) unabhängig voneinander ableitet, so daß die Dämpfungscharakteristik bei einem Kolbeneinfederungshub und bei einem Kolbenausfederungshub jeweils unabhängig voneinander gesteuert werden kann.

6. Stoßdämpfungseinrichtung mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch:
einen hohlen Zylinder (3), in dem ein Innenraum gebildet ist,
eine Kolbenanordnung (4), die innerhalb des Innenraumes des Zylinders (3) angeordnet ist, um darin eine erste und eine zweite Arbeitskammer (14, 15) zu bilden,
eine Verbindungswegeinrichtung (45, 46, 47, 48), eingearbeitet in die Kolbenanordnung (4) zur Verbindung der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15), wobei die Verbindungseinrichtung (45, 46, 47, 48) einen ersten Verbindungspfad enthält, der während des Kolbeneinfederungshubes wirksam ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) einzurichten, und mit einem zweiten Verbindungsweg, der während des Kolbenausfederungshubes wirksam ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) einzurichten,
eine Bodenventilanordnung (12), die zwischen der zweiten Arbeitskammer (15) und einer Fluidreservoirkammer (7) angeordnet ist, wobei die Bodenventileinrichtung (12) einen dritten Verbindungsweg (11) zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der zweiten Kammer (15) und der Fluidreservoirkammer (7) bildet,
eine erste Ventileinrichtung (21), verbunden mit dem dritten Verbindungsweg (11), die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) während des Kolbeneinfederungshubes arbeitet, um eine gesteuerte Fläche eines ersten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des ersten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) veränderlich ist,
eine zweite Ventileinrichtung (16), verbunden mit dem zweiten Verbindungsweg, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) während eines Kolbenausfederungshubes arbeitet, um eine gesteuerte Fläche eines zweiten Fluidströmungsspaltes zu bilden, wobei die Fläche des zweiten Fluidströmungsspaltes in Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer (14, 15) veränderlich ist,
ein erstes piezoelektrisches Element (60), verbunden mit der ersten Ventileinrichtung (21) zur Veränderung der Ventilcharakteristik des ersten Ventiles (21), wobei das erste piezoelektrische Element (60) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein erstes druckrepräsentierendes Signal (Sp) zu erzeugen, das einen ersten Wert besitzt, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist,
ein zweites piezoelektrisches Element (90, 170), verbunden mit der zweiten Ventileinrichtung (16), um die Ventilcharakteristik des zweiten Ventiles (16) zu verändern, wobei das zweite piezoelektrische Element (90, 170) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, um ein zweites druckrepräsentierendes Signal (Ss) zu erzeugen, das einen zweiten Wert besitzt, der in Abhängigkeit von der Richtung des Kolbenhubes veränderlich ist, und
eine Steuereinrichtung (100), die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten druckrepräsentierenden Signal (Sp, Ss) wirksam ist, um die Richtung des Kolbenhubes auf der Grundlage der Signale (Sp, Ss) zu unterscheiden und ein erstes und ein zweites Steuersignal (S _A, S _B) zu erzeugen, das an das erste bzw. zweite piezoelektrische Element (60; 90, 170) gelegt wird, um in Abhängigkeit von den Richtungen des Kolbenhubes die gewünschte Dämpfungscharakteristik zu erhalten.

7. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste piezoelektrische Element (60) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbeneinfederungshub erzeugt wird, um ein erstes Niveau des ersten druckrepräsentierenden Signales (Sp) zu erzeugen, und in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch einen Kolbenausfederungshub erzeugt wird, um ein zweites Niveau des ersten druckrepräsentierenden Signales (Sp) zu erzeugen, und daß das zweite piezoelektrische Element (90, 170) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbeneinfederungshub erzeugt wird, um ein drittes Niveau des zweiten druckrepräsentierenden Signales (Ss) zu erzeugen, wobei das dritte Niveau niedriger ist als das erste Niveau, und das zweite piezoelektrische Element (90, 170) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz arbeitet, die durch den Kolbenausfederungshub erzeugt wird, um ein viertes Niveau des zweiten druckrepräsentierenden Signales (Ss) zu erzeugen, wobei das vierte Niveau höher ist als das zweite Niveau.

8. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das zweite Niveau des ersten druckrepräsentierenden Signales (Sp) oder das dritte Niveau des zweiten druckrepräsentierenden Signales (Ss) einen Niveauwert Null angibt.

9. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) das erste und zweite Steuersignal (S _A, S _B) ableitet, um die Dämpfungscharakteristik während des Kolbeneinfederungshubes weicher einzustellen und die Dämpfungscharakteristik während eines Kolbenausfederungshubes härter einzustellen.

10. Stoßdämpfungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) das erste und zweite Steuersignal (S _A, S _B) unabhängig voneinander ableitet, so daß die Dämpfungscharakteristik während des Kolbeneinfederungshubes und während des Kolbenausfederungshubes unabhängig voneinander gesteuert werden kann.