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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkungsdämpfersystem vom Flüssigkeitsdrucktyp
für Fahrzeuge,
das für
Fahrzeuge mit Aufsitzsattel wie etwa Motorräder und dergleichen bevorzugt
ist und dazu benutzt wird, während
der Fahrt Schwingen eines Lenkers zu unterbinden.
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Um
zu verhindern, dass der Lenker bei einer Störung aufgrund eines Rückschlags
schwingt, sind Lenkungsdämpfersysteme
vom Flüssigkeitsdrucktyp bekannt
geworden, die eine Dämpfkraft
gegen das Schwingen erzeugen (siehe zum Beispiel
japanisches Patent Nr. 2593461 ). Darüber hinaus
sind auch Systeme bekannt geworden, in denen die Dämpfkraft
variabel ist, so dass die Dämpfkraft
nur bei Bedarf erzeugt wird und in anderen Situationen keine unnötige Dämpfkraft
erzeugt wird; zum Beispiel ist ein System, das die Dämpfkraft
basierend auf dem Lenkwinkel und der Fahrgeschwindigkeit steuert (
JP-63-64888 A ),
ein System, das die Dämpfkraft
basierend auf Laständerungen
am Vorderrad steuert (
JP-07-74023
A ) und dergleichen bekannt.
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Die
US-A-4773514 offenbart
ein Lenkungsdämpfersystem
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dort ist der Kanalspalt immer
mit einem radialen Kanal verbunden, um daraus Dämpfflüssigkeit abzuleiten.
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In
Lenkungsdämpfern
mit variabler Dämpfkraft
gemäß dem oben
erwähnten
herkömmlichen Beispiel
ist anzunehmen, dass eine erfasste Sensorgröße und eine erzeugte Dämpfkraftgröße, die
zum Steuern der Dämpfkraft
verwendet werden, in einer linearen Beziehung liegen. Jedoch würde bei
einer solchen linearen Beziehung das Vorderradlenksystem unter Erzeugung
einer erforderlichen Dämpfkraft stärker lenken,
wenn der aufgrund einer Störung
erzeugte Rückschlag
größer ist.
Daher ist es erwünscht,
einen starken Rückschlag
zu verhindern, indem eine Dämpfkraft
rasch und geeignet erzeugt wird, ohne ein starkes Lenken hervorzurufen.
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Wenn übrigens
die Erzeugung einer unnötig starken
Dämpfkraft
erlaubt wird, muss der Lenkungsdämpfer
eine nötige
hohe Festigkeit haben, um die besonders starke Dämpfkraft auszuhalten. Daher
ist es auch erwünscht,
dass eine übermäßig starke Dämpfkraft
erzeugt wird. Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die oben erwähnten
Anforderungen zu realisieren.
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Zur
Lösung
der oben erwähnten
Probleme bezieht sich die Erfindung von Anspruch 1 auf ein Lenkungsdämpfersystem
vom Flüssigkeitsdrucktyp, worin
eine Dämpfkraft
ein Vorderrad-Lenksystem, das an einem vorderen Abschnitt eines
Fahrzeugkörpers
vorgesehen ist, ausgeübt
wird, und das ein Steuerventil aufweist, um die Dämpfkraft
variabel zu machen, worin das Steuerventil einen Ventilkörper aufweist,
der in einem Kanal für
das Arbeitsfluid ausfährt
und einfährt,
wobei der Ventilkörper
eine Dicke aufweist, die sich entlang der Längsrichtung davon gleichmäßig verändert, und
Ausfahr/Einfahrbewegungen des Ventilkörpers die Freifläche eines
um den Ventilkörper
herum ausgebildeten Kanalspalts variabel machen, und wobei die Freifläche in Bezug auf
Veränderungen
des Ausfahr/Einfahrhubs des Ventilkörpers nicht linear verändert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalspalt eine geschlossene ringförmige oder
polygonale Querschnittsform hat, wodurch die an dem Kanalspalt erzeugte
Dämpfkraft
in Bezug auf die Veränderungen
des Hubs in der Art einer quadratischen Kure erhöht wird.
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Gemäß Anspruch
2 enthält
das Steuerventil ein Obergrenz-Beschränkungsmittel, um die Erzeugung
der Dämpfkraft
auf nicht mehr als eine vorbestimmte Obergrenze zu beschränken.
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Gemäß Anspruch
3 ist das Steuerventil ein Solenoidventil, und die obere Grenzbeschränkung der
Dämpfkraft
wird durch elektromagnetische Kraft des Solenoidventils erzeugt.
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Gemäß der Erfindung
von Anspruch 1 wird die Änderung
der Freifläche
eines Kanalspalts, der um den Ventilkörper herum gebildet wird, in
Bezug auf den Hubbetrag des Ventilkörpers, der ausfährt und
einfährt,
nicht-linear verändert,
wodurch die an dem Kanalspalt erzeugte Dämpfkraft nach Art einer quadratischen
Kurve in Bezug auf die Änderung
im Hub erhöht
wird. Weil daher die Dämpfkraft
rasch erhöht
wird, wenn der erzeugte Rückschlag
größer ist, kann
ein starker Rückschlag
effizient verhindert werden, indem die Dämpfkraft rasch und geeignet
erzeugt wird, ohne zu bewirken, dass das Vorderrad-Lenksystem um
ein großes
Ausmaß lenkt.
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Gemäß der Erfindung
von Anspruch 1 ist der Kanalspalt ringförmig, so dass sich die Freifläche nach
Art einer quadratischen Beziehung zur Änderung des Radius des Kanalspalts
verändert,
der proportional zum Hubbetrag des Ventilkörpers ist, einhergehend mit
den Ausfahr/Einfahrbewegungen des Ventilkörpers. Daher kann die Änderung
der Freifläche
nach Art einer quadratischen Kurve, wie oben erwähnt, leicht und mit einer kompakten
einfachen Struktur realisiert werden, weil es ausreicht, dass der Begrenzungskanal
und der Ventilquerschnitt kreisförmig
ausgebildet werden.
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Gemäß der Erfindung
von Anspruch 2 umfasst das Steuerventil ein Obergrenz-Beschränkungsmittel,
so dass die Erzeugung der Dämpfkraft auch
dann auf einen erforderlichen Pegel begrenzt werden kann, wenn die
Dämpfkraft
nach Art einer quadratischen Kurve rasch zunimmt. Daher ist es unnötig, dem
Lenkungsdämpfer
eine unnötig
hohe Festigkeit zu geben.
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Gemäß der Erfindung
von Anspruch 3 ist der Steuerventil ein Solenoidventil, wodurch
sichergestellt wird, dass auch dann, wenn tendenziell eine Dämpfkraft
erzeugt wird, die größer ist
als die elektromagnetische Kraft des Sole noidventils, die Entstehung
einer starken Dämpfkraft
unterbunden wird, weil Solenoidventil durch den Flüssigkeitsdruck
geöffnet
wird. Daher kann das Obergrenz-Beschränkungsmittel mit einer einfachen
Struktur aufgebaut werden, worin der Steuerventil einfach ein Solenoidventil
ist, und darüber
hinaus ist es nicht notwendig, ein besonderes Obergrenz-Beschränkungsmittel
separat vorzusehen.
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Eine
erste Ausführung
wird basierend auf den Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Perspektivansicht, die ein Kraftrad aufweist, auf das die vorliegende
Erfindung angewendet wird.
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2 ist
eine Seitenansicht der Struktur des vorderen Abschnitts eines Fahrzeugkörpers, an
dem ein Lenkungsdämpfer
vorgesehen ist.
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3 ist
eine Draufsicht desselben.
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4 ist
eine Darstellung einer allgemeinen Struktur des Lenkungsdämpfers.
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5 ist
eine Schnittansicht eines Solenoidventils.
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6 ist
eine Schnittansicht entlang Linie 6-6 von 5.
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7 ist
ein Graph, der Wirkungen zeigt.
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In 1 ist
ein oberer Abschnitt einer vorderen Gabel 2 zum Lagern
eines Vorderrads 1 an ihrem unteren Ende mit einem vorderen
Abschnitt eines Fahrzeughauptrahmens 2 verbunden und ist
durch einen Lenker 4 lenkbar. Ein Kraftstofftank 5 ist
am Fahrzeughauptrahmen 3 angebracht. Die Nummer 6 bezeichnet
einen Sitz, 7 bezeichnet die hintere Verkleidung, 8 bezeichnet
einen Schwingarm und 9 bezeichnet ein Hinterrad.
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Als
Nächstes
wird der Lenkungsdämpfer
beschrieben. Wie in den 2 und 3 gezeigt,
ist der Lenkungsdämpfer 10 an
der Oberseite an der oberen Brücke 11 angeordnet,
an der der Lenker 4 angebracht ist. Die obere Brücke 11 ist
an einem Kopfabschnitt 3a wellengelagert, die ein vorderer
Endabschnitt des Fahrzeughauptrahmens 3 ist. Die obere
Brücke
stellt an einer unteren Brücke 12,
die an der Unterseite vorgesehen ist, ein Paar dar, um eine Lenkwelle 14,
die an einem Kopfrohr 13 gelagert ist, von den Ober- und
Unterseiten her, aufzunehmen. Die obere Brücke 11, die untere
Brücke 12 und die
Lenkwelle 14 werden als ein Körper gedreht.
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Das
Kopfrohr 13 ist in der vorliegenden Ausführung ein
zylindrischer Abschnitt, der integral in der vertikalen Richtung
an der Mitte eines vorderen Abschnitts des Kopfabschnitts 2a ausgebildet
ist. Es sollte angemerkt werden, dass das Kopfrohr 3 ein
bekanntes Kopfrohr sein kann, das vor aus einem Rohrelement gebildet
wird, das von dem Fahrzeughauptrahmen getrennt ist, und mit dem
vorderen Endabschnitt des Fahrzeughauptrahmens durch Schweißung oder
dergleichen vereinigt ist. Der Lenkungsdämpfer 10 ist so angeordnet,
dass er in der Vorne-Hinten-Richtung an der Oberseite des Kopfabschnitts 3a länglich ist
und von der Oberseite zur Rückseite
des Kopfrohrs 13 entlang der Mitte C (3)
des Fahrzeugkörpers
reicht.
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Jeweilige
obere Abschnitte des Links-Rechts-Paars von Abschnitten der vorderen Gabel 2 sind
an der oberen Brücke 11 und
der unteren Brücke 12 angebracht.
Das Kopfrohr 13 ist ein rohrartiger Abschnitt, der integral
mit dem Kopfabschnitt 3a des Fahrzeughauptrahmens 3 ausgebildet ist.
Der Fahrzeughauptrahmen 3 umfasst einen Kopfabschnitt 3a und
Hauptrahmenabschnitte 3b, die sich als Paar von den linken
und rechten Seiten eines hinteren Endabschnitts des Kopfabschnitts 3a zu
den linken und rechten Hinterseiten hin erstrecken (3a).
Ein Steg 11a, der integral nach vorne vorsteht, ist an
der Mitte eines vorderen Abschnitts der oberen Brücke 11 angebracht,
ein Hauptschalter 15, der mit einem Lenkschloss integriert
ist, ist dort angebracht, und Bedienungen, wie etwa Ausschalten
und Entriegeln, werden durch einen Schlüssel 16 ausgeführt.
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Das
Lenkungsdämpfersystem 10 ist
in der vorliegenden Ausführung
ein Dämpfer
vom Flüssigkeitsdrucktyp
zum Verhindern von Rückschlag,
und umfasst einen Hauptkörperabschnitt 17 und
einen Deckel 18 (2). Die
Rückseite
des Lenkungsdämpfers 10 ist
mit einem Bolzen 20 an einer Nabe 21 befestigt,
die integral mit einer Oberseite des Kopfabschnitts 3a des
Fahrzeughauptrahmens 3 in der Nähe des Kopfrohrs 13 ausgebildet
ist und davon nach oben vorsteht, und hierbei werden der Hauptkörperabschnitt 17 und
der Deckel 18 integral aneinander befestigt. Die Nabe 21 ist
zuvor mit einem Mutterabschnitt versehen worden.
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Hochstehende
Stufenabschnitte 3c sind an der Oberseite von hinteren
Abschnitten des Kopfabschnitts 3a an den linken und rechten
Seiten der Nabe 21 vorgesehen, und Stege 5a, die
links und rechts eines vorderen Abschnitts des Kraftstofftanks 5 ausgebildet
sind, sind dort durch Bolzen 22b durch Gummis 22a schwingungsdämpfend angebracht. Wie
in 3 gezeigt, sind die Stege 5a so ausgebildet,
dass sie von beiden Seiten eines vorderen Endabschnitts eines Vertiefungsabschnitts 5b,
der an der Mitte eines vorderen Abschnitts des Kraftstofftanks 5 vorgesehen
ist, zur Seite der Fahrzeugkörpermitte
hin vorstehen, in dem Zustand, in dem sich nach vorne und oben öffnen, und überlappend
auf den Stufenabschnitten 3c in der Nähe der Abschnitte, wo die vorderen
Endabschnitte der Hauptrahmenabschnitte 3b angeschlossen
sind.
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Wieder
in 2 ist ein Luftfilter 19 an der Unterseite
des Kraftstofftanks 5 angeordnet, und ein vorderer Endabschnitt
davon ist an einen Befestigungsabschnitt 3d am Hinterende
des Kopfabschnitts 3a mit einem Bolzen 19a angebracht,
und an einer Position der Unterseite des vertieften Abschnitts 5b.
Der Befestigungsabschnitt 3d ist ein Abschnitt, der kontinuierlich
von dem Stufenabschnitt 3c zu Rückseite und zur Unterseite
des vertieften Abschnitts 5b vorsteht.
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Eine
Welle 23 durchsetzt einen vorderen Abschnitt des Lenkungsdämpfers 10,
wobei diese Achse in der Figur vertikal ausgerichtet ist, und ist
in Bezug auf den Lenkungsdämpfer 10 drehbar
gelagert. Das Unterende der Welle 23 steht von dem Hauptkörperabschnitt 18 des
Lenkungsdämpfers 10 nach unten
vor und ist am Oberende der Lenkwelle 14 angebracht, und
ist so als ein Körper
drehbar angeschlossen, und die Welle 23 und die Lenkwelle 14 sind
koaxial angeordnet.
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Die
Nummer 24 bezeichnet eine Lenkungsmutter, die das Oberende
der Lenkwelle 14 an der oberen Brücke 11 befestigt.
Das Unterende der Welle 23 durchsetzt ein Loch, das am
Mittelabschnitt der Lenkungsmutter 24 ausgebildet ist.
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Der
obere Abschnitt der Welle 23 durchsetzt den Deckel 18 nach
oben hin, und ihr oberer Endabschnitt tritt in einen Drehwinkelsensor 25 ein,
der auf dem Deckel 18 befestigt ist. Der Drehwinkelsensor 25 ist
bekannt unter Verwendung eines elektrischen Widerstands oder dergleichen,
erfasst einen Lenkwinkel, wie etwa die relative Drehung der Welle 23 und
seitens des Hauptkörpers 17 des
Lenkungsdämpfers 10,
um hier einen Drehwinkel der Lenkwelle 14 zu erfassen,
die sich als ein Körper
mit der Welle 23 dreht, und gibt das Erfassungssignal als
Sensorgröße zum Berechnen
der Lenkgeschwindigkeit an eine Steuereinheit (später beschrieben)
aus.
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Der
Lenkungsdämpfer 10 in 3 zeigt
die Struktur an der Seite des Hauptkörperabschnitts 17 ausschließlich des
Deckels 18, wobei die Nummer 26 eine angenähert fächerförmige Flüssigkeitskammer bezeichnet,
die durch einen vertieften Abschnitt gebildet ist, der in dem Hauptkörperabschnitt
vorgesehen ist, und der Innenraum der Flüssigkeitskammer ist in eine
rechte Flüssigkeitskammer 27 und
eine linke Flüssigkeitskammer 28 unterteilt.
Die Nummer 30 bezeichnet eine flügelförmige Trennwand, die die linken
und rechten Flüssigkeitskammern
voneinander trennt, und ein Ende davon ist mit der Welle 23 integriert,
um sich mit der Welle 23 als ein Körper zu drehen. Die Nummer 31 bezeichnet
ein Steuerventil, und 32 bezeichnet eine Steuereinheit.
Das Steuerventil 31 und die Steuereinheit 32 sind
so vorgesehen, dass sie an einem hinteren Lenkabschnitt des Lenkungsdämpfers 10 nach
außen
vorstehen, und sind in dem vertieften Abschnitt 5b des
Kraftstofftanks 5 zusammen mit einem hinteren Lenkabschnitt
des Lenkungsdämpfers 10 aufgenommen.
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Ein
Lenkschloss 15 und die Lenkwelle 14 und die Welle 23 sind
angenähert
auf der gleichen geraden Linie in Bezug auf die Mittellinie C des
Fahrzeugkörpers
angeordnet, wobei das Lenkschloss 15 und das Steuerventil 31 und
die Steuereinheit 32 an den entgegengesetzten Seiten in
der Vorne-Hinten-Richtung
in Bezug auf den Lenkungsdämpfer 10 angeordnet
sind, wobei das Steuerventil 31 und die Steuereinheit 32 an
den linken und rechten Seiten in Bezug auf die Mittellinie C des
Fahrzeugkörpers
angeordnet sind, und das Steuerventil 31 und die Steuereinheit 32 an
hinteren Abschnitten des Hauptkörperabschnitt 17 angebracht
sind.
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4 zeigt
schematisch die Struktur des Lenkungsdämpfers 10, worin der
Innenraum des Lenkungsdämpfers 10 mit
der fächerförmigen Flüssigkeitskammer 26 versehen
ist, die zur Rückseite des
Fahrzeugkörpers
breiter wird (in der Figur nach unten), wobei die Welle 23 an
einer Position angeordnet ist, die dem Gelenk des Fächers entspricht,
und die linke Seite der Flüssigkeitskammer 26 in
die rechte Flüssigkeitskammer 27 und
die linke Flüssigkeitskammer 28 durch
die Trennwand 30 unterteilt ist, die sich flügelförmig integral
von der Welle 23 nach hinten erstreckt. Der Lenkungsdämpfer 10 ist
vom Flügeltyp,
worin die Trennwand 30 ein Schwingkolben ist.
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Das
Außenende 30a der
Trennwand 30 definiert zwischen sich selbst und der Innenoberfläche einer
bogenförmigen
Wand 29 der Flüssigkeitskammer 26 einen
kleinen Spalt 26a zur Verbindung zwischen der rechten Flüssig keitskammer 27 und
der linken Flüssigkeitskammer 28.
Eine nicht komprimierbare Arbeitsflüssigkeit, wie etwa Öl, ist in
der rechten Flüssigkeitskammer 27 und
der linken Flüssigkeitskammer 28 eingeschlossen,
welche miteinander durch den Spalt 26a in Verbindung stehen
und miteinander durch einen Bypasskanal 33 verbunden sind.
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Wenn
daher das Vorderrad-Lenksystem aufgrund einer Drehschwingung des
Vorderrads in Richtung nach links oder rechts gedreht wird und die Trennwand 30 gemeinsam
damit gedreht wird (gestrichelte Linien in der Figur), bewegt sich,
wenn die Drehung der Trennwand 30 vergleichsweise langsam ist,
die Arbeitsflüssigkeit
von der volumenreduzierten Flüssigkeitskammer
durch den Spalt 26a zur volumenerweiterten Flüssigkeitskammer
an der entgegengesetzten Seite, um sich hierdurch an die Volumenänderung
anzupassen. In diesem Fall wird an dem Spalt 26a nur eine
geringe Dämpfkraft
oder nur eine leichte Dämpfkraft
erzeugt.
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Wenn
andererseits die Drehung der Trennwand 30 schnell ist, überschreitet
die zu bewegende Menge der Arbeitsflüssigkeit die Menge, die durch den
Spalt 26a hindurchtreten kann, so dass sich das Arbeitsfluid
von der volu- menreduzierten Flüssigkeitskammer
durch den Bypasskanal 33 zu der Flüssigkeitskammer an der anderen
Seite hindurchbewegt. Das Steuerventil 31 ist an einem
Zwischenabschnitt des Bypasskanals 33 vorgesehen.
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Das
Steuerventil 31 umfasst einen variablen Begrenzungskanal
zum Erzeugen einer Dämpfkraft. Daher
ist es, durch Verändern
der Kanalquerschnittsfläche
des Begrenzungskanals möglich,
die Bewegung der Arbeitsflüssigkeit
einhergehend mit der Volumenänderung
zwischen den linken und rechten Flüssigkeitskammern zu begrenzen,
um hierdurch eine variable Dämpfkraft
zu erzeugen.
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Das
Steuerventil 31 in der vorliegenden Ausführung ist
gebildet aus einem ersten Steuerventil 31a zum Regulieren
der Dämpfkraft
der Arbeitsflüssigkeit, die
von der rechten Flüssigkeitskammer 27 zur
linken Flüssigkeitskammer 28 fließt, und
einem zweiten Steuerventil 31b zum Regulieren der Dämpfkraft
der Arbeitsflüssigkeit,
die umgekehrt von der linken Flüssigkeitskammer 28 zur
rechten Flüssigkeitskammer 27 fließt. Hier
kann anstelle des ersten Steuerventils 31a und des zweiten
Steuerventils 31b, die separate Elemente sind, auch ein
einziges Steuerventil verwendet werden.
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Der
Bypasskanal 33 umfasst einen ersten Kanal 33a,
der durch das erste Steuerventil 31a hindurchgeht, und
einen zweiten Kanal 33b, der durch das zweite Steuerventil 31b hindurchgeht;
wobei ein erster Strömungsratensensor 37a an
der Eingangsseite des ersten Steuerventils 31a in dem ersten
Kanal 33a vorgesehen ist und ein zweiter Strömungsratensensor 37b an
der Eingangsseite des zweiten Steuerventils 31b in dem
zweiten Kanal 33b vorgesehen ist. Zusätzlich ist in dem Lenkungsdämpfer 10 ein
Hubsensor 38 vorgesehen, um den Drehbetrag der Trennwand 30 zu
erfassen.
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Diese
Strömungsratensensoren 37a, 37b erfassen
die Drehrichtung der Lenkwelle 14 und erfassen auch die
Strömungsrate
und Strömungsgeschwindigkeit.
Der Hubsensor 38 dient zur Erfassung des Drehbetrags der
Lenkwelle 14 und kann hilfsweise auch zur Berechnung der
Lenkgeschwindigkeit der Lenkwelle 14 benutzt werden. Die
Erfassungswerte der Sensoren können
als Sensorgrößen benutzt
werden, die sich auf die Höhe
des Rückschlags beziehen,
und die Erfassungsergebnisse werden an die Steuereinheit 32 ausgegeben,
um nach Bedarf zur Dämpfkraftregelung
benutzt zu werden.
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5 zeigt
die Struktur des Steuerventils 31. Da das erste Steuerventil 31a und
das zweite Steuerventil 31b die gleiche Struktur haben,
werden die Steuerventile als gemeinsames Steuerventil 31 beschrieben,
ohne diese voneinander zu unterscheiden. Das Steuerventil 31 hat
eine Struktur, worin eine Wicklung 41, eine Feder 42 und
ein Stößel 43 in
einem Gehäuse 40 aufgenommen
sind, und worin ein angenähert
konisch geformter Nadelabschnitt 44, der am einen Ende
des Stößels 43 ausgebildet
ist, in der Figur in der vertikalen Richtung in einem Begrenzungsabschnitt 45 ausfährt und
einfährt.
Der Nadelabschnitt 44 hat eine Dicke, die entlang seiner
axialen Richtung allmählich
zunimmt (oder allmählich
abnimmt). Der Begrenzungsabschnitt 45 ist ein Abschnitt
zum Begrenzen der Kanalquerschnittsfläche des Bypasskanals 33.
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Das
Steuerventil 31 ist als Linearsolenoid aufgebaut, welches
einen Antriebsabschnitt aufweist, der sich geradlinig mit einem
Hub bewegt, der proportional zur Sensorgröße ist. Der Stößel 43 wird
in der Figur gegen die Feder 42 nach unten bewegt, entsprechend
einer elektromagnetischen Kraft durch Erregung der Wicklung 41,
um den Kanalquerschnitt des Kanalspalts 46 zu verändern, der
zwischen der Innenwand des Begrenzungsabschnitt 45 und
dem Umfang des Nadelabschnitts 45 ausgebildet ist, wodurch
die Höhe
der Dämpfkraft,
die durch den Kanalspalt 46 hindurchtretenden Arbeitsflüssigkeit
erzeugt wird, verändert
wird. Wenn die Wicklung 41 entmagnetisiert wird, wird der
Stößel 43 durch
die Feder 42 so vorgespannt, dass diese sich in der Figur
nach oben bewegt, wodurch der Begrenzungsabschnitt 45 geöffnet wird,
mit dem Resultat, dass eine Dämpfkraft
erzeugt wird.
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Wie
aus den Querschnitten in Bezug auf die axialen Richtungen des Nadelabschnitts 44 und
den in 6 gezeigten Begrenzungsabschnitt 45 klar wird,
sind die Querschnitte des Nadelabschnitts 44 und des Begrenzungsabschnitts 45 kreisförmig, und der
dazwischen gebildete Kanalspalt 46 ist ringförmig. Das
Symbol R1 bezeichnet den Radius des Nadelabschnitts 44 an
einem bestimmten Querschnitt, R2 bezeichnet den Radius des Kanalspalts 46,
und S bezeichnet die Freifläche,
die der Kanalquerschnittsfläche
des Kanalspalts 46 entspricht, welche die jeweiligen Werte
in dem gleichen beliebigen Abschnitt zeigen (in der Figur dem Abschnitt
entsprechend 6-6 von 5.
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Die
Freifläche
S ist entsprechend den Ausfahr/Einfahrbewegungen des Stößels 43 variabel, und
während
des Einfahrens/Ausfahrens des Stößels 43 ändert sich
der Radius R1 des Nadelabschnitts 44 in einem bestimmten
Querschnitt linear proportional zum Hub d. Einhergehend hiermit ändert sich
der Radius R2 des Kanalspalts 46 umgekehrt proportional
zum Radius R1, da der Innendurchmesser des Begrenzungsabschnitts 45 konstant
ist.
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Im
Ergebnis ändert
sich, da die Freifläche
S proportional zum Quadrat des Radius R2 ist, die Änderung
der Freifläche
S quadratisch in Bezug auf die Änderung
des Radius R1 des Nadelabschnitts 44. Dementsprechend wird
der Begrenzungsbetrag des Bypasskanals 33 in einem quadratischen
Modus in Bezug auf den Hubbetrag des Nadelabschnitts 44 verändert, und
die Erzeugung der Dämpfkraft
wird nach Art einer nichtlinearen quadratischen Kurve verändert.
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Wieder
in 5 bezeichnet die Nummer 47 einen Einlass
des Begrenzungsabschnitts 45, und 48 bezeichnet
einen Auslass. Der Auslass 48 wird durch ein Rückschlagventil
geöffnet
und geschlossen, das aus einer Kugel 49 und einer Sperrfeder
aufgebaut ist; wobei der Auslass 48 geschlossen wird, wenn
der Flüssigkeitsdruck
am Auslass 48 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und
geöffnet
wird, wenn der Flüssigkeitsdruck
nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, um hierdurch zu erlauben,
dass das Arbeitsfluid von dem Einlass 47 zum Auslass 48 fließt. Das Rückschlagventil
ist jeweils im ersten Steuerventil 31a und zweiten Steuerventil 31b vorgesehen
(siehe 4), und das Rückschlagventil,
das an der Seite des ersten Steuerventils 31a vorgesehen
ist, gestattet den Fluss des Arbeitsfluids nur von der rechten Flüssigkeitskammer 27 zur
Seite der linken Flüssigkeitskammer 28 und
verhindert den Rückfluss.
Das Rückschlagventil
an der Seite des zweiten Steuerventils 31b funktioniert
umgekehrt.
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Eine
Obergrenze ist auf die von der Wicklung 41 erzeugte elektromagnetische
Kraft gesetzt, so dass die Größe der am
Kanalspalt 46 erzeugten Dämpfkraft eine Obergrenze des
erforderlichen Pegels erreicht, wenn die elektromagnetische Kraft
an ihrer Obergrenze ist. Wenn nämlich
die Lenkge schwindigkeit auffällig
hoch wird und eine Dämpfkraft erzeugt
werden soll, die größer ist
als die Dämpfkraftobergrenze, überwindet
die Dämpfkraft
die elektromagnetische Kraft, um den Nadelabschnitt 44 in der
Figur aufwärts
zu bewegen, um hierdurch die Freifläche S des Kanalspalts 46 zu
vergrößern, mit dem
Resultat, dass die Dämpfkraft
nicht weiter erhöht
wird. Daher wird die den erforderlichen Pegel überschreitende Dämpfkraft
abgeschnitten.
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Als
Nächstes
wird ein Verfahren zum Steuern/Regeln der Bremskraft beschrieben.
Wenn in 4 die Lenkwelle aufgrund einer
Störung
gedreht wird, wird die Welle 23 gedreht, die mit der Lenkwelle integriert
ist. Wenn die Trennwand 30 zur Seite der linken Flüssigkeitskammer 28 gedreht
wird, berechnet die Steuereinheit 32 die Lenkgeschwindigkeit durch
Differenzieren des vom Drehwinkelsensor 25 erfassten Drehwinkel,
erfasst die Drehrichtung basierend auf den Erfassungsergebnissen
des zweiten Strömungsratensensors 37b und
des Hubsensors 38 und gibt, basierend auf diesen Daten,
an das zweite Steuerventil 31b eine Anweisung zur Begrenzung des
zweiten Kanals 33b um einen vorbestimmten Betrag entsprechend
der Lenkgeschwindigkeit. Auch in dem Fall, wo die Trennwand 30 in
der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird im ersten Steuerventil 31a ähnlich eine
Anweisung zur Begrenzung gegeben.
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Diese
Anweisung soll bewirken, dass der Stößel 43 des in 5 gezeigten
Steuerventils um den von der Steuereinheit 32 berechneten
Betrag ausfährt
oder einfährt;
konkret, der Stößel 43 wird
abgesenkt, um den Kanalspalt 46 an dem Begrenzungsabschnitt 45 zu
beschränken.
Hierdurch wird die Freifläche
S des Kanalspalts 46 verändert, um eine erforderliche
Dämpfkraft
zu erzeugen, wodurch die Drehung der Trennwand 30 unterbunden
wird, und auf die Drehung der Welle 23 und der Lenkwelle 14,
die integral mit der Trennwand 30 sind, eine Dämpfkraft
ausgeübt
wird, wodurch das Schwingen des Lenkers aufgrund des Rückschlags
gedämpft wird.
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Da
hierbei der Kanalspalt 46 ein ringförmiger Kanal ist und der Nadelab schnitt 44 angenähert konisch
geformt ist, wobei seine Dicke entlang seiner axialen Richtung allmählich zunimmt
(oder allmählich abnimmt),
verändert
sich, wenn der Nadelabschnitt 44 mit einem Hubbetrag d proportional zur Lenkgeschwindigkeit
ausfährt
und einfährt,
der Radius R1 des Nadelabschnitts 44 in einem beliebigen
Querschnitt des Begrenzungsabschnitts 45 proportional zum
Hubbetrag d, und der Radius
R2 des Kanalspalts 46 ist umgekehrt proportional zur Veränderung des
Radius R1.
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Darüber hinaus
ist die Freifläche
S proportional zum Quadrat des Radius R2 des Kanalspalts 46, und
die Höhe
der erzeugten Dämpfkraft
ist umgekehrt proportional zur Größe der Freifläche S; schließlich ist
die Änderung
der erzeugten Dämpfkraft
proportional zum Quadrat der Änderung
des Hubs des Nadelabschnitts 44, und somit zum Quadrat
der Änderung
der Lenkgeschwindigkeit. Daher nimmt die Höhe der erzeugten Dämpfkraft
rasch zu, wenn die Lenkgeschwindigkeit zunimmt.
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Im
Ergebnis nimmt, wie in einer Dämpfkraftkurve
D1 in 1 gezeigt, die Höher der erzeugten Dämpfkraft
in Antwort auf eine Zunahme der Lenkgeschwindigkeit nach Art einer
nichtlinearen quadratischen Kurve rasch zu. In dem Graph repräsentiert
die Abszissenachse die Lenkgeschwindigkeit ω, und die Ordinatenachse repräsentiert
die Dämpfkraft
D. Die Dämpfkraftkurve
D ist eine ideale Dämpfkraftkurve gemäß der vorliegenden
Erfindung, ohne Obergrenz-Beschränkung,
und eine Dämpfkraftkuve
D2 ist eine Dämpfkraftkurve
mit der Obergrenz-Beschränkung
durch das Solenoidventil in der vorliegenden Ausführung.
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Zusätzlich ist
L0 eine Standardlinie für
den Fall, wo die Dämpfkraft
in Bezug auf die Lenkgeschwindigkeit ω linear verändert wird. L1 ist eine Obergrenzlinie,
und L2 ist eine Untergrenzlinie, die jeweils einen Obergrenzwert
und einen Untergrenzwert der Dämpfkraft
zeigen, die bei einer bestimmten Lenkgeschwindigkeit erforderlich
ist. Der Wert auf der Standardlinie L0 in der Achsrichtung ist ein
Zwischenwert zwischen dem Obergrenzwert und dem Untergrenzwert. ω1 ist ein
Fahrer-Bedienbereich, in dem die Dämpfkraft niedrig gelegt ist,
um glatte Bedienungen durch den Fahrer zu erlauben, während ω2 ein Störungskonvergenzbereich
ist, dem es notwendig ist, die Störung durch Verbesserung der Dämpfkraft
positiv zu konvergieren. ω3
ist ein Obergrenz-Beschränkungsbereich,
in dem der unnötig überschüssige Abschnitt
der Dämpfkraft
abgeschnitten ist.
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Wie
in dieser Figur gezeigt, nimmt in beiden Fällen die Dämpfkraftkurve D1 und der Dämpfkraftkurve
D2 nach Art einer quadratischen Kurve zu, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω zunimmt.
Hier wird im Hinblick darauf, dass sich in dem Fahrer-Bedienungsbereich ω1 die Dämpfkraft
unterhalb der Standardlinie L0 verändert, sichergestellt, dass
eine glatte Bedienung durch den Fahrer ermöglicht wird. Auch wird im Hinblick
darauf, dass sich in dem Störungskonvergenzbereich ω2 andererseits
die Dämpfkraft oberhalb
der Standardlinie L0 verändert,
sichergestellt, dass die Störung
effizient konvergiert wird.
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Somit
wird die Erzeugung der Dämpfkraft
basierend auf der Lenkgeschwindigkeit gesteuert/geregelt, und daher
wird es möglich,
die Höhe
des Rückschlags
vorherzusagen und eine geeignete Dämpfkraft zu erzeugen. Obwohl
in diesem Fall berücksichtigt
wird, dass der Lenkwinkel im Vorderradlenksystem größer wird,
wenn der durch eine Störung
erzeugte Rückschlag
größer wird,
kann die erforderliche Dämpfkraft
erzeugt werden, bevor der tatsächliche
Lenkwinkel zu groß wird.
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Weil
sich darüber
hinaus die Dämpfkraft
in Bezug auf die Lenkgeschwindigkeit ω nichtlinear verändert, wird
die Erzeugung der Dämpfkraft
in Antwort auf die Lenkgeschwindigkeit wie folgt veranlasst. In dem
Bereich ω2,
wo eine größere Dämpfkraft
erforderlich ist, wird nämlich
die Dämpfkraft
oberhalb der Standardlinie L0 rasch erhöht, wodurch ein Rückschlag
effizient verhindert werden kann. Im Fahrer-Bedienungsbereich ω1 ist die
Erzeugung der Dämpfkraft
etwas unter die Standardlinie L0 gedrückt, wodurch der Bedienbarkeit
durch den Fahrer Priorität
gegeben werden kann. Dementsprechend wird es möglich, eine optimale Steuerung
der Erzeugung der Dämpfkraft
entsprechend den tatsächlichen Fahrbedingungen
zu erzielen.
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Wenn
darüber
hinaus der Schnittpunkt zwischen der Dämpfkraftkurve D1, die eine
quadratische Kurve ist, und der Standardlinie L0, die eine gerade Linie
ist, auf die Grenze zwischen dem Fahrer-Bedienungsbereich ω1 und den
Störungskonvergenzbereich ω2 gelegt
wird, ist es durch Einstellen des Koeffizienten der zweiten Ordnung
oder dergleichen in der Dämpfkraftkurve
D1, die eine quadratische Kurve ist, möglich, die oben erwähnte Korrektur
leicht zu realisieren, um sicherzustellen, dass das Verhältnis der
Erzeugung der Dämpfkraft
in Bezug auf die Standardlinie L0 im Fahrerbedienungsbereich ω1 von jener
im Störungskonvergenzbereich ω2 unterschiedlich
ist.
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In
dem Obergrenz-Beschränkungsbereich ω3 ist ein
Unterschied zwischen der Dämpfkraftkurve D1
und der Dämpfkraftkurve
D2 vorhanden, und die Dämpfkraftkurve
D1 erhöht
die Erzeugung der Dämpfkraft,
wobei sie ω2
kontinuierlich folgt. Andererseits erreicht in der Dämpfkraftkurve
D2 die Erzeugung der Dämpfkraft
eine ausreichende Obergrenze, und wo es nicht notwendig ist, die
erzeugende Dämpfkraft
zu erhöhen,
selbst wenn die Lenkgeschwindigkeit ω weiter zunimmt, wird eine
weitere Zunahme der Dämpfkraft
unterbunden, und die Dämpfkraft
wird auf angenähert
dem gleichen Pegel konstant gehalten.
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Konkret
wird die maximale Leistung der elektromagnetischen Kraft an dem
Steuerventil 31 in 5 auf ein
Ausmaß gelegt,
das an die Obergrenze der Dämpfkraft
angepasst wird. Wenn die Lenkgeschwindigkeit ω in ω3 hineingeht, so dass eine Dämpfkraft
oberhalb der Obergrenze erzeugt werden könnte, überwindet auf diese Weise der
Flüssigkeitsdruck
aufgrund der Dämpfkraft,
die an dem Beschränkungsabschnitt 45 erzeugt
wird, die elektromagnetische Kraft, so dass sich der Stößel 43 in
der Figur aufwärts
bewegt, um die Freifläche
S zu vergrößern, wodurch
die Dämpfkraft
auf der Obergrenze gehalten wird.
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Da
somit der Erzeugung der Dämpfkraft
eine Obergrenze gegeben wird, um sicherzustellen, dass eine Dämpfkraft,
die größer als
die erforderliche Dämpfkraft
zum Verhindern von Rückschlag
ist, nicht erzeugt wird, ist es möglich, die Entstehung einer Dämpfkraft
auf einem Pegel zu verhindern, der zur Verhinderung von Rückschlägen unnötig hoch
ist, um die Festigkeit, die für
den Lenkungsdämpfer 10 erforderlich
ist, geeignet zu machen. Darüber
hinaus kann das Obergrenz-Beschränkungsmittel
leicht und kostengünstig
aufgebaut werden, indem einfach die elektromagnetische Kraft eingestellt
wird, ohne ein Obergrenz-Beschränkungsmittel
mit einem speziellen Mechanismus vorzusehen.
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Darüber hinaus
wird im Falle des gezeigten Beispiels, in dem die Arbeitsflüssigkeit
von der linken Flüssigkeitskammer 28 zur
Seite der rechten Flüssigkeitskammer 27 fließt, von
den zwei Systemen des Bypasskanals 33, wie in 4 gezeigt,
nur der zweite Kanal 33b an einer Seite durch das zweite
Steuerventil 31b eingeschränkt, wohingegen der erste Kanal
an der anderen Seite nicht eingeschränkt ist, weil das erste Steuerventil 31a im
offenen Ventilzustand ist. Daher findet der Fluss der Arbeitsflüssigkeit
von der rechten Flüssigkeitskammer 27 zur
Seite der linken Flüssigkeitskammer 28 durch
den ersten Kanal 33a glattgängig statt. Hierbei erlaubt
auch das Rückschlagventil
in dem ersten Steuerventil 31 diesen Durchfluss. Dementsprechend
ist es möglich,
nicht nur das Drehen des Vorderradlenksystems aufgrund eines Rückschlags
zu verhindern, sondern auch ein rasches Drehen zum Rückstellen
des Lenkers zur Geradeaus-Vorwätsstellung
zu erlauben.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungen
beschränkt,
und es sind verschiedene Modifikationen und Anwendungen innerhalb
des Umfangs der Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist,
möglich.
Zum Beispiel ist der Lenkungsdämpfer,
auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, nicht auf den
Flügeltyp
beschränkt, der
eine schwingende Trennwand aufweist, wie in der Ausführung, sondern
kann auch ein Zylindersystem sein, das einen Kolben aufweist, der
ausfährt und
einfährt.
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Zusätzlich ist
die Querschnittsform des Kanalspalts 46 nicht auf die Ringform
beschränkt,
sondern kann auch polygonaler Querschnitt sein, insofern sich die
Freifläche
S im quadratischen Verhältnis in
Bezug auf den Hubbetrag des Ventilkörpers verändert. Das Steuerventil 31 ist
nicht auf das Solenoidventil beschränkt, und es können auch
andere bekannte Arten verwendet werden. In diesem Fall ist ein Obergrenz-Beschränkungsmittel
separat vorgesehen. Es sollte angemerkt werden, dass das Obergrenz-Beschränkungsmittel
nicht notwendigerweise erforderlich ist, und die Art einer quadratischen
Kurve angewendet werden kann, wie die in der Dämpfkraftkurve D1 gezeigt ist.
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Übrigens
braucht die Dämpfkraftsteuerung nicht
notwendigerweise auf der Lenkgeschwindigkeit beruhen, sondern kann
auf beliebigen verschiedenen Sensorgrößen beruhen, wie etwa Lenkwinkel,
die sich auf die Höhe
des Rückschlags
beziehen.
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Wenn
beim Gebrauch eines Lenkungsdämpfersystems
vom Flüssigkeitsdrucktyp,
das eine Dämpfkraft
erzeugt, um ein Schwingen eines Lenkers durch Rückschlagen einer Störung zu
verhindern, die Erzeugung einer Dämpfkraft linear einer Sensorgröße entspricht,
die sich auf die Stärke
des Rückschlags
bezieht, würde
ein Vorderradlenksystem proportional stärker lenken, wenn der Rückschlag
größer wird.
Im Hinblick hierauf wird danach gestrebt, die Erzeugung der Dämpfkraft
nicht-linear zu machen, so dass der Lenkwinkel auch dann nicht zu
stark vergrößert wird,
wenn der Rückschlag größer wird.
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In
der Erfindung ist ein Lenkungsdämpfer vom
Flüssigkeitsdrucktyp
mit einem Begrenzungskanal 33 für Arbeitsflüssigkeit und einem Solenoid-Steuerventil 31 zum
Verändern
der Kanalquerschnittsfläche
des Begrenzungskanals 33 versehen, und ein Nadelabschnitt 44,
der an der Endspitze eines Stößels 43 als
Teil des Solenoidventils ausgebildet ist, wird in einem Begrenzungsabschnitt 45,
der mit einem Bypasskanal 33 verbunden ist, ausgefahren
und eingefahren. Ein ringförmiger
Kanalspalt 46 ist zwischen dem Nadelabschnitt 44 und
der Innenwand des Begrenzungsabschnitts 45 ausgebildet,
so dass dann, wenn der Nadelabschnitt 44 proportional zur
Lenkgeschwindigkeit eines Vorderradlenksystems ausfährt oder
einfährt,
die Freifläche
des Kanalspalts 46 nach Art einer quadratischen Kurve in
Bezug auf den Hubbetrag des Nadelabschnitts 44 verändert wird,
wodurch die Erzeugung der Dämpfkraft nach
Art einer quadratischen Kurve rasch erhöht wird. Zusätzlich wird
eine Obergrenze der Dämpfkraft durch
eine elektromagnetische Kraft des Solenoidventils beschränkt.