DE4345233C2

DE4345233C2 - Aufhängungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE4345233C2
Application number: DE4345233A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nezu; Kenjiro Matsumoto; Takao Kohara; Hiroshi Sakai; Masaaki Uchiyama
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2013-02-04

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängungsvorrichtung, die zwischen dem Rad (oder der Achse) und der Karosserie eines Fahrzeugs angeordnet ist, und zwar eine Aufhängungssteuervorrichtung dafür, die als semiaktive Aufhängung ausgebildet ist, welche eine kontinuierliche Änderung des Dämpfungskoeffizienten entsprechend dem Schwingungszustand des Fahrzeugs hervorruft.

Im Stand der Technik gibt es einige Vorschläge für die Verbesserung der Schwingungsübertragungseigenschaften einer Aufhängung, welche eine Änderung des Dämpfungskoeffizienten entsprechend dem Zustand der Vertikalschwingung des Fahrzeugs bewirken, beispielsweise in der US-Patentschrift 3 807 678, auf den Seiten 619-626 des ASME Journal of Engineering for Industry, Nr. 96-2, veröffentlicht im Mai 1974, usw.

Wie in diesen Veröffentlichungen beschrieben ist, ist ein Verfahren zum Steuern des Koeffizienten durch Beurteilung des Vorzeichens des Produkts der absoluten Geschwindigkeit S einer gefederten Masse (einer Karosserie), welche die Geschwindigkeit der Vertikalschwingung der Karosserie darstellt, und der Relativgeschwindigkeit der gefederten Masse (der Karosserie) bezüglich der ungefederten Masse (eines Rades) bekannt. Ein Verfahren zum Steuern des Koeffizienten durch Beurteilung des Vorzeichens des Produktes der Relativverschiebung der gefederten Masse (der Karosserie) bezüglich der ungefederten Masse (dem Rad) und deren Relativgeschwindigkeit ist bekannt, wie in dem US-Patent Nr. 4 821 849 beschrieben.

Das erstgenannte Steuerverfahren wird nachstehend kurz erläutert.

In der Theorie der Dämpfung ist es bekannt, daß dadurch gute Dämpfungseigenschaften erzielt werden, wenn ein Schwingungs dämpfer zur Verfügung gestellt wird, der eine Dämpfungskraft bezüglich der Absolutgeschwindigkeit S der gefederten Masse (der Karosserie) erzeugt, zwischen der gefederten Masse (der Karosserie) und einem Punkt, der durch das absolute Koordinatensystem begrenzt ist (sogenanntes "Skyhook"-Prinzip). Allerdings ist es in einem Fahrzeug unmöglich, einen Schwingungsdämpfer in der Praxis an dem absoluten Koordinatensystem zu befestigen. Daher wird es als ausreichend angesehen, einen Schwingungsdämpfer zwischen der gefederten Masse (der Karosserie) und der ungefederten Masse (dem Rad) parallel bereitzustellen, wobei die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers variabel ist. In diesem Falle erzeugt der zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse (dem Rad) vorgesehene Schwingungsdämpfer eine Dämpfungskraft nur in der Richtung entgegengesetzt zur Ausdehnung (Zugstufe) oder dem Zusammenziehen (Druckstufe) des Schwingungsdämpfers. Daher kann der Schwingungsdämpfer manchmal nicht die Dämpfungskraft in derselben Richtung erzielen wie ein Schwingungsdämpfer, der zwischen der gefederten Masse und dem absoluten Koordinatensystem vorhanden ist. Daher wird die Dämpfungskraft zu diesem Zeitpunkt als Null angenommen.

Das voranstehende Konzept ist nachstehend in Gleichungsform dargestellt.

Wenn S (S-X) < O (1)

dann F = -CsS = -C (S-X) (2)

und C = CsS / (S-X) (3)

wenn S (S-X) < 0 (4)

dann F = 0 (5)

und C = 0 (6)

Hierbei bedeutet:

S: Absolutgeschwindigkeit der gefederten Masse (der Karosserie);
X: Absolutgeschwindigkeit der ungefederten Masse (des Rades);
F: Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers;
Cs: Dämpfungskoeffizient des Schwingungsdämpfers, der zwischen der gefederten Masse und dem absoluten Koordinatensystem vorgesehen ist;
C: Dämpfungskoeffizient des Schwingungsdämpfers, der zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse (dem Rad) vorgesehen ist.

Daher ist es möglich, gute Dämpfungseigenschaften ähnlich denen eines Schwingungsdämpfers zu erhalten, der zwischen der gefederten Masse und dem absoluten Koordinatensystem angeordnet ist, und zwar durch Steuern des Dämpfungskoeffizienten C des Schwingungsdämpfers, der zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse (dem Rad) vorgesehen ist, entsprechend den Gleichungen (3) und (6), und unter den Bedingungen gemäß den Gleichungen (1) und (4).

Allerdings erfordern die voranstehend beschriebenen Vorgehensweisen eine Messung der Relativverschiebung zwischen der Karosserie oder der gefederten Masse und dem Rad oder der ungefederten Masse, oder der Relativgeschwindigkeit zwischen diesen entlang der Vertikalrichtung. Um daher ein derartiges Verfahren für ein Fahrzeug zu verwenden, mußte ein Fahrzeughöhensensor unter der Karosserie angebracht werden, um die Entfernung zwischen der Karosserie und dem Rad zu messen.

Wenn ein Fahrzeug mit einem derartigen Fahrzeughöhensensor dort eingesetzt wird, wo es schneit, haftet häufig Schnee während des Fahrens an dem Höhensensor an und bringt diesen zum Einfrieren. Wird das Fahrzeug am nächsten Morgen in Betrieb gesetzt, so tritt häufig eine Zerstörung des Höhensensors auf, da ein Hebel oder dergleichen des Höhensensors durch übermäßige Kraft betätigt wird.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehenden Umstände entwickelt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Aufhängesteuervorrichtung, bei welcher der Dämpfungskoeffizient der Aufhängung einfach auf der Grundlage nur der Vertikalschwingung der Karosserie eines Fahrzeugs eingestellt werden kann, ohne Messung der Relativgeschwindigkeit oder der Relativverschiebung zwischen der Karosserie und dem Rad entlang der Vertikalrichtung, also ohne irgendeinen Fahrzeughöhensensor.

Zur Lösung der voranstehenden Aufgabe wird eine Aufhängungssteuervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen.

Dabei weist die Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf: einen Schwingungsdämpfer mit variablem Dämpfungskoeffizient, der zwischen der Karosserie und dem Rad eines Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei dessen Dämpfungskoeffizient in der Druckstufe des Schwingungs dämpfers annähernd konstant ist, und der Dämpfungskoeffizient in der Zugstufe zwischen einem kleinen Wert und einem großen Wert variabel ist; eine Vertikalschwingungserfassungseinrichtung zur Erfassung der Vertikalschwingung der Karosserie des Fahrzeugs in bezug auf das absolute Koordinatensystem; und eine Steuerung zur Ermittlung der Absolutgeschwindigkeit der Vertikalschwingung der Karosserie auf der Grundlage des ermittelten Signals von der Vertikalschwingungs-Erfassungseinrichtung, wobei die Steuerung ein Steuersignal an den Schwingungsdämpfer mit variablem Dämpfungskoeffizienten so ausgibt, daß das Steuersignal den Dämpfungskoeffizienten während der Zugstufe dazu veranlaßt, einen großen Wert einzunehmen, wenn festgestellt wird, daß die Karosserie sich in der Richtung nach oben auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit bewegt, und den Dämpfungskoeffizienten dazu veranlaßt, während der Zugstufe einen kleinen Wert anzunehmen, wenn ermittelt wird, daß sich die Karosserie in der Richtung nach unten auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit bewegt.

Bei der Erfindung wird die Absolutgeschwindigkeit der Vertikalschwingung der Karosserie berechnet, und auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit gibt die Steuerung ein Steuersignal an den Schwingungsdämpfer mit variablem Dämpfungskoeffizienten aus, so daß das Steuersignal den Dämpfungskoeffizienten in der Zugstufe dazu veranlaßt, einen großen Wert anzunehmen, wenn beurteilt wird, daß sich die Karosserie in Richtung nach oben auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit bewegt, und den Dämpfungskoeffizienten in der Zugstufe dazu veranlaßt, einen kleinen Wert anzunehmen, wenn beurteilt wird, daß sich die Karosserie in Richtung nach unten auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit bewegt. Für die Druckstufe des Schwingungsdämpfers ist eine Verstellbarkeit nicht vorgesehen; der Betrieb erfolgt hier mit konstanter Einstellung einer niedrigen Dämpfung. Daher ist es möglich, die Art der Steuerung zu vereinfachen.

Die vorliegende Erfindung erfordert keinen Höhensensor zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit oder der Relativverschiebung zwischen der Karosserie und dem Rad in der Vertikalrichtung.

Vorzugsweise ist die Steuerverstärkung variabel. Weiterhin ist es vorzuziehen, daß mit zunehmendem Absolutwert der Beschleunigung der Karosserie die Steuerverstärkung kleiner wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Aufhängungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Aufbaus eines Stoßdämpfers 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A eine Aufsicht auf eine bewegbare Platte 25, die bei einem Schwingungsdämpfer mit variablem Dämpfungskoeffizienten angebracht ist;

Fig. 3 einen Graphen mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem Drehwinkel der bewegbaren Platte (Fig. 2A) eines Drosselventils 70, dem Dämpfungskoeffizienten während der Zugstufe und dem Dämpfungskoeffizienten während der Druckstufe;

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Steuerung 80 bei dieser Ausführungsform;

Fig. 5(a) und (b) Graphen mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem Steuerausgangssignal, wenn das Fahrzeug auf eine Stufe fährt, und der Verschiebung der gefederten Masse, wenn das Fahrzeug dabei durch die Steuerung 80 gesteuert wird;

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Steuerung 81 bei einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 7(a) und (b) Graphen mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem Steuerausgangssignal, wenn das Fahrzeug auf eine Stufe fährt, und der Verschiebung der gefederten Masse, wenn das Fahrzeug dabei durch die Steuerung 81 gesteuert wird;

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Steuerung 82 bei einer dritten Ausführungsform;

Fig. 9 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung des Steuerinhalts der Steuerung 82;

Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms in dem Schritt SP5 in Fig. 9; und

Fig. 11 eine Tabelle mit einer Darstellung der Beziehung der Bewegungsrichtung der gefederten Masse und dem Hub des Stoßdämpfers.

Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Fig. 1 ist eine Gesamtansicht mit einer Darstellung einer Aufhängungsvorrichtung für ein Rad eines Fahrzeuges.

In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Karosserie (die gefederte Masse) eines Fahrzeugs, und 2 ein Rad (die ungefederte Masse), welches sich an der Seite einer Achse befindet. Zwischen der Karosserie 1 und dem Rad 2 sind eine Kompressionsfeder 3 und ein Schwingungsdämpfer 4 des Typs mit variablem Dämpfungskoeffizienten parallel zueinander vorgesehen. Ein Beschleunigungssensor 5, der eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Zustands der Vertikalschwingung der Karosserie 1 darstellt, ist an der Karosserie 1 angebracht, die sich auf der Druckfeder 3 befindet. Das ermittelte Signal in bezug auf die Beschleunigung wird einer Steuerung 6 zugeführt. Die Steuerung 6 berechnet auf vorbestimmte Weise auf der Grundlage des ermittelten Signals, welches von dem Beschleunigungssensor 5 ausgegeben wurde, und stellt entsprechend dem gewünschten Wert C eines Dämpfungskoeffizienten des Schwingungsdämpfers 4 mit variablem Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage der berechneten Ergebnisse ein, wie nachstehend im einzelnen erläutert wird.

Nachstehend wird die Theorie der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Bei dem im Stand der Technik beschriebenen Steuerverfahren wird der Dämpfungskoeffizient C des Schwingungsdämpfers 4, der zwischen der Karosserie 1 und dem Rad 2 vorgesehen ist, durch die folgenden Gleichungen festgelegt.

Wenn S (S-X) < 0 (1)

dann C = CsS/(S-X) (3)

wenn S (S-X) < 0 (4)

dann C = 0 (6)

Da die vorliegende Erfindung allerdings keinen Höhensensor verwendet, sondern den Beschleunigungssensor 5, ist es unmöglich, "S-X" zu erhalten. Daher wird die Gleichung (3) unter Verwendung der folgenden zwei Gleichungen approximiert:

(i) Steuerregel I

Der Dämpfungskoeffizient C wird auf der Grundlage der Beziehung der folgenden Gleichungen gesteuert, unter Annahme, daß "S-X" von Gleichung (3) ein gemittelter, konstanter Wert ist.

C = KvS (7)

Kv: eine Konstante.

Die Absolutgeschwindigkeit S der gefederten Masse (Karosserie 1) wird durch Integrieren des Wertes M des Beschleunigungssensors 5 erhalten. Diese Steuerung wird nur mit der Geschwindigkeit der gefederten Masse (Karosserie 1) durchgeführt. Daher ist es möglich, die Steuerfrequenz abzusenken, und bezüglich der Berechnungszeit der Steuerung 6 weist die Steuerung einen Vorteil auf.

(ii) Steuerregel II

Der Dampfungskoeffizient C wird auf der Grundlage der Beziehung der folgenden Gleichungen gesteuert, und zwar dadurch daß der Wert M der gefederten Masse (der Karosserie) anstelle von "S-X" in der Gleichung (3) verwendet wird.

C = KsS/M (8)

Ks: eine Konstante

Die Beschleunigung M der gefederten Masse ist proportional zu der auf die gefederte Masse wirkenden Kraft. Die Kraft wird durch die Summe der Dämpfungskraft F, die gemäß Gleichung (2) proportional zur Relativgeschwindigkeit (S-X) ist, und der Federkraft ausgedrückt. Wenn jedoch die Schwingung gesteuert wird, ist die Relativgeschwindigkeit hoch genug, so daß die Änderung der Federkraft vernachlässigt werden kann. Daher ist die auf die gefederte Masse wirkende Kraft proportional zur Dämpfungskraft F, und die Beschleunigung M der gefederten Masse ist proportional zur Relativgeschwindigkeit (S-X). Daher kann die Beschleunigung M der gefederten Masse anstelle der Relativgeschwindigkeit (F-X) verwendet w erden.

Unter Verwendung der voranstehenden Steuerregeln I und II ist es möglich, den Dämpfungskoeffizienten dadurch zu erhalten, daß nur der Wert M des Beschleunigungssensors 5 verwendet wird, und nicht die Gleichung (3) verwendet wird. Daher läßt sich der Dämpfungskoeffizient durch die folgenden Gleichungen ermitteln.

Wenn S (S-X) < 0 (1)

dann C = KvS (7)

oder C = KsS/M (8)

bzw.

wenn S (S-X) < 0 (4)

dann C = Cmin (9)

Der Grund dafür, daß der Dämpfungskoeffizient Cmin ist, und nicht 0, wenn S (S-X) < 0 ist, liegt an folgendem.

Wenn die Dämpfungskraft vollständig eliminiert wird, wird ein instabiler Zustand hervorgerufen, bevor die Steuerung diesem folgt, da die Steuerung immer in bezug auf die Schwingungsänderungen verzögert ist. Daher wurde festgelegt, daß C = Cmin ist, um eine minimale Dämpfungskraft vorzugeben.

Die voranstehend beschriebene Beziehung ist in der Tabelle in Fig. 11 gezeigt.

Allerdings kann der Hub des Schwingungsdämpfers, wie in der Tabelle in Fig. 11 gezeigt, durch den Beschleunigungssensor 5 beurteilt werden. Die vorliegende Erfindung erfordert keine derartige Beurteilung, da ein Schwingungsdämpfer eingesetzt wird, bei welchem der Dämpfungskoeffizient in der Zugstufe variabel ist.

Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 2 bis 5 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Der Aufbau eines Schwingungsdämpfers 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Bezug auf Fig. 10 erläutert. Der Schwingungsdämpfer 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten ist parallel zu einer Druckfeder 3 zwischen der Karosserie 1 und dem Rad 2 angeordnete.

In Fig. 2 ist ein Kolben 53 gleitbeweglich so in eine Ölkammer 52 eingeführt, daß dazwischen kein freier Raum verbleibt. Das Innere der Ölkammer 52 ist durch den Kolben 53 in eine untere Kammer R3 und eine obere Kammer R4 unterteilt. An den Kolben 53 ist eine Kolbenstange 54 angeschlossen, die sich durch die obere Kammer R4 nach außerhalb des Zylinders 51 erstreckt.

Der Zylinder 51 ist in einer äußeren Schale 55 vorgesehen. Eine geschlossen Kammer 56, geschlossen durch den Zylinder 51 und die äußere Schale 55, die gegenüber der Außenwelt isoliert ist, ist mit einem Niederdruckgas und einer Ölflüssigkeit gefüllt. In einem Bodenabschnitt des Zylinders 51 sind zwei Verbindungswege 57 und 58 vorgesehen. Jeder der Verbindungswege 57 und 58 verbindet die abgeschlossene Kammer 56 und die untere Kammer R3 der Ölkammer 52. In dem Verbindungsweg 57 ist ein Rückschlagventil 59 vorgesehen, welches nur den Fluß der Ölflüssigkeit von der abgeschlossenen Kammer 56 zu der unteren Kammer R3 der Ölkammer 52 zuläßt. In dem anderen Verbindungsweg 58 ist ein Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus 60 vorgesehen. Der Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus 60 läßt nur den Fluß der Ölflüssigkeit von der unteren Kammer R3 der Ölkammer 53 zu der abgeschlossenen Kammer 56 zu, und erzeugt eine konstante Dämpfungskraft, wenn die Ölflüssigkeit von der unteren Kammer R3 zu der abgeschlossenen Kammer 56 übertragen wird, so daß daher der Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus 60 eine konstante Dämpfungskraft erzeugt, wenn der Schwingungsdämpfer durch die Kolbenstange 54 zusammengedrückt wird.

Der Kolben 53 ist mit zwei Verbindungswegen 61 und 62 versehen, von denen jeder die untere Kammer R3 mit der oberen Kammer R4 verbindet. In dem Verbindungsweg 61 sind ein Dämpfungsventil 63 und ein Rückschlagventil 64 in Reihe angeordnet. Das Dämpfungsventil 63, das gewöhnlich geschlossen ist, wird geöffnet, um die untere Kammer R3 mit der oberen Kammer R4 zu verbinden, wenn die Druckdifferenz zwischen der unteren und oberen Kammer R3 und R4 einen vorbestimmten Wert erreicht, infolge eines Anstiegs des Innendrucks der unteren Kammer R3 während des Zusammendrückens des Schwingungsdämpfers. Das Rückschlagventil 64 läßt nur den Fluß der Ölflüssigkeit von der unteren Kammer R3 zu der oberen Kammer R4 zu. Andererseits sind in dem Verbindungsweg 62 ein Dämpfungsventil 65 und ein Rückschlagventil 66 in Reihenschaltung vorgesehen. Das Dämpfungsventil 65, das gewöhnlich geschlossen ist, wird geöffnet, um die untere Kammer R3 mit der oberen Kammer R4 zu verbinden, wenn die Druckdifferenz zwischen der unteren und oberen Kammer R3 und R4 einen vorbestimmten Wert erreicht, infolge eines Anstiegs des Innendrucks der oberen Kammer R4 während des Herausfahrens des Schwingungsdämpfers. Das Rückschlagventil 66 läßt nur den Fluß der Ölflüssigkeit von der oberen Kammer R4 zu der unteren Kammer R3 zu.

Eine Umwegleitung 67 zum Verbinden der oberen Kammer R4 mit der unteren Kammer R3 der Ölkammer 52 ist entlang der Zylinder 51 vorgesehen. In der Umwegleitung 67 sind in Reihenschaltung ein Dämpfungskraftänderungsmechanismus 68 und ein Rückschlagventil 69 vorgesehen, welches nur den Fluß der Ölflüssigkeit von der oberen Kammer R4 zu der unteren Kammer R3 zuläßt.

Der Dämpfungskraftänderungsmechanismus 68 weist ein in der Umwegleitung 67 vorgesehenes Drosselventil 70 auf, und ein elektrisches Drehbetätigungsglied 71 zum Einstellen des Öffnungsgrades des Drosselventils 70. Der Öffnungsgrad des Drosselventils 70 zur Umwegleitung 67 kann in mehreren Stufen durch das elektrische Drehbetätigungsglied 71 eingestellt werden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann der Öffnungsgrad des Drosselventils 70 zur Umwegleitung 67 stufenlos dadurch eingestellt werden, daß das elektrische Drehbetätigungsglied 71 entsprechend angetrieben wird.

Das Drosselventil 70 weist eine Drehplatte auf, die durch das elektrische Drehbetätigungsglied 71 gedreht werden kann, etwa die in Fig. 2A dargestellte Drehplatte 25.

Eine längliche Öffnung (26 oder 27) ist in der Drehplatte 25 auf einem mit dieser konzentrischen Kreis angebracht, wie in Fig. 2A gezeigt. Die längliche Öffnung weist eine Breite, die sich in der Drehrichtung allmählich ändert, auf. Variable Abschnitte der länglichen Öffnung 26 oder 27 der Drehplatte liegen der Umwegleitung 67 gegenüber. Die Drehplatte des Drosselventils 70 wird um einen bestimmten Winkel Θ1-Θ7 durch das elektrische Drehbetätigungsglied 71 gedreht, so daß der Öffnungsgrad der Umwegleitung 67 entsprechend eingestellt werden kann.

Die Drehplatte des Drosselventils 70 weist eine Anfangsposition O1 auf. Der Drehwinkel der Drehplatte 25 wird in dem Bereich von O1 bis 07 eingestellt, wobei gilt 0 = Θ1 < Θ2 < Θ3 < Θ4 < Θ5 < Θ6 < Θ7, so daß der Öffnungsgrad des Drosselventils 70 desto größer ist, je größer der Drehwinkel ist. Der Öffnungsgrad des Drosselventils 70 wird in der Ausgangsposition O0 auf 0 eingestellt, in welcher der Drehwinkel der Drehplatte des Drosselventils 70 0 ist, so daß die Ölflüssigkeit nicht durch die Umwegleitung 67 fließt.

Allerdings ist der Dämpfungskraftänderungsmechanismus 68 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, daß er das Drosselventil 70 und das elektrische Drehbetätigungsglied 71 aufweist, wie dies voranstehend beschrieben wurde. Beispielsweise kann der Öffnungsgrad, der dem Drehwinkel Θ1 bis Θ7 entspricht, der Umwegleitung 67 unter Verwendung eines Spulenkörpers und eines hin- und herbeweglichen Betätigungsgliedes eingestellt werden.

Bei dem voranstehend beschriebenen Schwingungsdämpfer 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten ist ein Dämpfungsventil 63, welches normalerweise geschlossen ist, sich jedoch öffnet, wenn der Druck der Ölflüssigkeit in der unteren Kammer R3 einen vorbestimmten Wert erreicht, in dem Verbindungsweg 61 vorgesehen; ein Dämpfungsventil 65, welches normalerweise geschlossen ist, sich jedoch öffnet, wenn der Druck der Ölflüssigkeit in der oberen Kammer R4 einen vorbestimmten Wert erreicht, ist in dem Verbindungsweg 62 vorgesehen, und ein Dämpfungskraftänderungsmechanismus 68 zum Einstellen der Durchgangsfläche ist in der Umwegleitung 67 vorgesehen, welche die obere Kammer R4 mit der unteren Kammer R3 verbindet. Daher wird der Dämpfungskoeffizient während des Zusammendrückens (Druckstufe) des Schwingungsdämpfers auf einen konstanten Wert eingestellt, und es kann der Dämpfungskoeffizient während des Herausfahrens der Kolbenstange 54 eingestellt werden. Entsprechend wird in dem Dämpfungskraftänderungsmechanismus 68 die Drehplatte des Drosselventils 70 durch einen der Drehwinkel Θ1 bis Θ7 gedreht, so daß es möglich ist, den Öffnungsgrad der Umwegleitung 67 einzustellen. Daher ist es möglich, den Dämpfungskoeffizienten in der Zugstufe, also während des Herausfahrens des Schwingungsdämpfers entsprechend auf die Kolbengeschwindigkeit einzustellen, wie in Fig. 3 gezeigt.

Der Aufbau der Steuerung 80 wird nachstehend erläutert. Die Steuerung 80 berechnet einen gewünschten Wert C des Dämpfungskoeffizienten, welcher zur Ermittlung des Drehwinkels Theta der Drehplatte des Drosselventils 70 verwendet wird, und die Drehplatte wird auf der Grundlage des gewünschten Wertes C gedreht.

Die Steuerung 80 weist einen Block 30 auf zur Berechnung des Absolutwertes S der Geschwindigkeit der Karosserie 1 durch Integrieren der Beschleunigung M der gefederten Masse, einen Block 31 zur Berechnung des gewünschten Wertes C des Dämpfungskoeffizienten durch Multiplizieren der Absolutgeschwindigkeit S der Karosserie 1, berechnet in dem Block 30, mit einer Steuerverstärkung Kv, und einem Block 32′ zur Berechnung des Drehwinkels Theta der Drehplatte des Drosselventils 70 auf der Grundlage des in dem Block 31 berechneten, gewünschten Wertes C.

Bei der Steuerung 80 gemäß der ersten Ausführungsform stellt der Block 32′ die Beziehung zwischen dem gewünschten Wert C des Dämpfungskoeffizienten, der nicht kleiner als 0 ist, und dem Drehwinkel Theta der Drehplatte des Drosselventils 70 ein, um hierdurch die Steuerung des Dämpfungskoeffizienten nur in der Zugstufe des Schwingungsdämpfers auszuführen, wie voranstehend erläutert.

Der Unterschied zwischen dem Fall, in welchem die Drehplatte des Schwingungsdämpfers 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten durch die Steuerung 80 gesteuert wird und dem Fall, in welchem die Drehplatte des Schwingungsdämpfers 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten nicht durch die Steuerung 8% gesteuert wird, wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 5(a) und (b) erläutert.

Die durchgezogene Linie in Fig. 5(a) zeigt die Verschiebung der Karosserie 1 unter Steuerung durch die Steuerung 80 an, wenn das Fahrzeug auf eine Stufe aufläuft, und die gestrichelte Linie zeigt die Verschiebung der Karosserie 1 an, wenn diese nicht durch die Steuerung 80 gesteuert wird. Wie aus Fig. 5(a) hervorgeht, wird bestätigt, daß dann, wenn der Schwingungsdämpfer 80 mit variablem Dämpfungskoeffizienten durch die Steuerung 80 gesteuert wird, die Amplitude der Schwingungssignalform nach dem Auflaufen auf die Stufe kleiner ist, und eine ordentliche Schwingungssignalform erhalten werden kann, verglichen mit dem Fall, in welchem der Schwingungsdämpfer 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten nicht durch die Steuerung 80 gesteuert wird.

Fig. 5(b) ist ein Graph, welcher die Art des Ausgangssignals des Steuersignals (Theta) im Verlauf der Zeit zeigt, wenn der Schwingungsdämpfer 50 mit variablem Dämpfungskoeffizienten durch die Steuerung 80 gesteuert wird. Die Größe des Steuersignals (Theta) entspricht dem Drehwinkel Theta der Drehplatte, um welchen diese gedreht werden soll. Mit zunehmendem Drehwinkel Theta der Drehplatte des Drosselventils 70 wird daher der Absolutwert des Steuersignals (Theta) größer, entsprechend dem Drehwinkel Theta.

Wie voranstehend erläutert, wird bei der Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Absolutgeschwindigkeit S der Karosserie 1 auf der Grundlage des erfaßten Signals des an der Karosserie 1 befestigten Beschleunigungssensors 5 berechnet, und auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit S wird der gewünschte Wert C des Dämpfungskoeffizienten berechnet. Wenn der gewünschte Wert C des Dämpfungskoeffizienten nicht kleiner als 0 ist, wird die Drehplatte des Drosselventils 70 in der positiven Richtung gedreht, entsprechend dem gewünschten Wert C. Daher führt die Aufhängungsvorrichtung gemäß der Erfindung die Steuerung des Dämpfungskoeffizienten nur während des Herausfahrens des Stoßdämpfers aus.

Die Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfordert keinen Höhensensor zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit oder der Relativverschiebung zwischen der Karosserie und dem Rad entlang der Vertikalrichtung. Daher wird kein Schaden infolge einer Zerstörung des Höhensensors hervorgerufen. Da die Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform überhaupt keinen Höhensensor für das Fahrzeug benötigt, lassen sich daher verringerte Fahrzeugherstellungskosten erwarten.

Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 6 und 7 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist ähnlich wie der der ersten Ausführungsform. Der Unterschied im Aufbau liegt im Inhalt des Blockes, der die Steuerung 81 bildet.

Die Steuerung 81 bei der zweiten Ausführungsform umfaßt einen Block 30, zum Berechnen der Absolutgeschwindigkeit S der Karosserie 1 durch Integrieren der Beschleunigung M der gefederten Masse, einen Block 41 zur Berechnung eines Faktors A, durch Multiplizieren des Berechnungsergebnisses des Blockes 30 mit einer Verstärkung Ks; einen Block 42, in welchen ein die Beschleunigung repräsentierendes, ermitteltes Signal von dem Beschleunigungssensor 5 eingegeben wird, um den Absolutwert B der eingegebenen Beschleunigung zu berechnen; einen Block 43, zum Erhalten des gewünschten Wertes C mittels Division des Faktors A, der von dem Block 41 erhalten wurde, durch den Absolutwert B der Beschleunigung, der von dem Block 42 erhalten wurde; und einen Block 32′, der ebenso ausgebildet ist wie bei der ersten Ausführungsform, um den Drehwinkel Theta der Drehplatte des Drosselventils 70 auf der Grundlage des gewünschten Wertes C zu erhalten, der in dem Block 43 berechnet wurde.

Das Steuerverfahren unter Verwendung der Steuerung 81 wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 7(a) und (b) erläutert.

Die durchgezogene Linie in Fig. 7(a) bezeichnet die Verschiebung der Karosserie 1, die durch die Steuerung 81 gesteuert wird, wenn das Fahrzeug auf eine Stufe aufläuft, und die gestrichelte Linie bezeichnet die Verschiebung der Karosserie 1, wenn diese nicht durch die Steuerung 81 gesteuert wird. Fig. 7(b) ist ein Graph, der die Art des Ausgangssignals des Steuersignals (Theta) im Verlaufe der Zeit anzeigt, wenn der Schwingungsdämpfer 4 mit variablem Dämpfungskoeffizienten durch die Steuerung 81 gesteuert wird. Die Größe des Steuersignals (Theta) ist äquivalent zum Drehwinkel Theta der Drehplatte des Drosselventils 70, um welchen diese gedreht werden soll.

Wie aus Fig. 7(a) hervorgeht, wird bestätigt, daß dann, wenn der Schwingungsdämpfer 4 mit variablem Dämpfungskoeffizienten durch die Steuerung 81 gesteuert wird, die Amplitude der Schwingungssignalform nach dem Auflaufen auf die Stufe kleiner ist, und eine ordentliche Schwingungssignalform erhalten werden kann, verglichen mit dem Fall, in welchem der Schwingungsdämpfer 4 mit variablem Dämpfungskoeffizienten nicht durch die Steuerung 81 gesteuert wird.

Wie voranstehend im einzelnen erläutert, führt die Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform die Steuerung des Dämpfungskoeffizienten nur in der Zugstufe des Schwingungsdämpfers aus, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Art der Steuerung zu vereinfachen. Anders als beim Stand der Technik benötigt die Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform keinen Höhensensor zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit oder der Relativverschiebung zwischen der Karosserie und dem Rad entlang der Vertikalrichtung. Je kleiner die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers 4 ist, desto größer kann die sich ergebende Dämpfungskoeffizientencharakteristik in der Zugstufe des Schwingungsdämpfers sein. Wenn beispielsweise das Fahrzeug auf eine Stufe aufläuft, kann die Amplitude der Schwingungssignalform nach dem Auflaufen auf die Stufe sehr schnell verkleinert werden, um die Fahrzeughöhencharakteristik des Schwingungsdämpfers zu verbessern.

Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 8 bis 10 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Bei der dritten Ausführungsform ist ein Schalter 83 zur Änderung der Steuerverstärkung Kv vorgesehen, um die Änderung der Steuerverstärkung Kv für einen Block 31′ einzustellen.

Die Art der Steuerung 82 wird nachstehend erläutert.

Unter der Bedingung, daß ein Motor angelassen wurde, wird die für den Block 31′ eingestellte Steuerverstärkung Kv initialisiert (SP1), und nachdem ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist (SP2), wird das Erfassungssignal von dem Beschleunigungssensor 5 der Steuerung eingegeben (SP3). Dann wird der Drehwinkel Theta der Drehplatte 25 auf der Grundlage der Beschleunigung M der gefederten Masse berechnet, die durch den Beschleunigungssensor 5 ermittelt wurde (SP4). In dem nächsten Schritt SP5 wird eine Steuerverstärkung Kv für den Block 31′ ermittelt.

Daher wird die Beurteilung, ob der Schalter 83 zur Änderung der Steuerverstärkung Kv eingeschaltet ist oder nicht, in SPSA getroffen. Ist der Schalter 83 ausgeschaltet, also logisch "Nein", so wird die Steuerverstärkung Kv auf Kv1 eingestellt, für einen Normalmodus, im Schritt SP5B. Ist der Schalter 83 eingeschaltet, also logisch "Ja", so wird die Steuerverstärkung Kv auf Kv2 eingestellt, für einen Sportmodus, im Schritt SP5C. Die Steuerverstärkung Kv1 für einen Normalmodus und die Steuerverstärkung Kv2 für einen Sportmodus weisen folgende Beziehung auf: Kv1 < Kv2.

Nachdem die Steuerverstärkung im Schritt SP5C auf Kv1 oder Kv2 eingestellt wurde, kehrt der Betriebsablauf zum Schritt SP2 zurück, und dann werden die Schritte SP2 bis 5 erneut wiederholt. Wenn der Schalter 83 betätigt wird, wird die Einstellung der Steuerverstärkung Kv schnell geändert.

Bei der dritten Ausführungsform wird die Steuerverstärkung Kv durch den Schalter 83 geändert. Allerdings kann der Schalter 83 auch durch einen
Horizontalbeschleunigungssensor betätigt werden, der getrennt zur Ermittlung der Horizontalbeschleunigung vorgesehen ist.

In der Ausführungsform wird die Steuerverstärkung durch den Schalter 83 in zwei Stufen geändert, jedoch ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Die Steuerverstärkung kann in drei oder mehr Schritten oder kontinuierlich geändert werden. Das Änderungssystem für die Steuerverstärkung kann für die Aufhängungssteuervorrichtung der in Fig. 2 gezeigten Art eingesetzt werden.

Wie voranstehend beschrieben, ist es bei der Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform möglich, die Einstellung der Steuerverstärkung Kv1 oder Kv2 durch den Schalter 83 zu ändern, und die Steuerverstärkung entsprechend dem Wunsch eines Fahrers oder dem Verhalten des Fahrzeugs auszuwählen.

Die im Zusammenhang mit jeder der voranstehenden Ausführungsformen beschriebene Aufhängungsvorrichtung ist auf jedem Rad des Fahrzeugs vorgesehen. Allerdings ist es möglich, auch eine derartige Anordnung zu treffen, ohne in der Praxis die Leistung zu verringern, wenn Schwingungsdämpfer, bei welchen die Dämpfungskoeffizienten sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe gesteuert werden, für die Vorderräder verwendet werden, auf denen mehr Gewicht lastet infolge des Motors, der in einem oberen Abschnitt an der Seite der Vorderräder vorgesehen ist, und durch Verwendung von Schwingungsdämpfern, bei welchen nur der Dämpfungskoeffizient in der Zugstufe gesteuert wird, beispielsweise den bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Schwingungsdämpfer für die Hinterräder, auf denen wenig Gewicht lastet.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängungsvorrichtung zur Begrenzung der Schwingungen der Karosserie des Fahrzeuges. Allerdings ist es möglich, ein komfortables Fahrverhalten zur Verfügung zu stellen, und die Kontrollierbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern, nämlich durch Kombination der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Steuerung zur Begrenzung von Rollbewegungen, des Abtauchens der Frontpartie des Fahrzeugs, durch Verwendung einer Querbeschleunigung oder einer Längsbeschleunigung.

Claims

1. Aufhängungssteuervorrichtung mit:
einem Schwingungsdämpfer (50) mit variablem Dämpfungskoeffizienten (C), der zwischen der Karosserie (1) und dem Rad (2) eines Fahrzeuges vorgesehen ist, wobei sein Dämpfungskoeffizient (C) in der Druckstufe niedrig und annähernd konstant ist;
einer Vertikalschwingungsermittlungseinrichtung (5) zur Ermittlung der Vertikalschwingung der Karosserie (1) des Fahrzeugs in bezug auf das absolute Koordinatensystem, z. B. durch vertikale Beschleunigungssensoren (5) und
einer Steuerung (80), die eine Steuerverstärkung (Kv) aufweist, zur Ermittlung einer Absolutgeschwindigkeit (S) der Vertikalschwingung der Karosserie (1) auf der Grundlage des Signals der Vertikalschwingungsermittlungseinrichtung (5), wobei die Steuerung (80) auf der Grundlage der Absolutgeschwindigkeit (S) ein Steuersignal (Θ) an den Schwingungsdämpfer (50) mit variablem Dämpfungskoeffizienten (C) ausgibt, das dann, wenn sich die Karosserie (1) in Richtung nach oben bewegt, den Dämpfungskoeffizienten (C) in der Zugstufe auf einen großen Wert und dann, wenn sich die Karosserie (1) in Richtung nach unten bewegt, den Dämpfungskoeffizienten (C) in der Zugstufe auf einen kleinen Wert setzt.

2. Aufhängungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerverstärkung (Kv) variabel ist.

3. Aufhängungssteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit wachsendem Absolutwert der vertikalen Beschleunigung der Karosserie (1) die Steuerverstärkung (Kv) kleiner wird.

4. Aufhängungssteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (82) einen Schalter (83) aufweist, durch welchen die Steuerverstärkung (Kv) stufenweise in zumindest zwei Stufen (Kv1; Kv2) einstellbar ist.