DE69132069T2

DE69132069T2 - DOUBLE PISTON SHOCK ABSORBER

Info

Publication number: DE69132069T2
Application number: DE69132069T
Authority: DE
Inventors: Leo W. Davis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2011-12-07
Also published as: DE69132069D1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Aufhängungssysteme für Landfahrzeuge, in ihrer bevorzugten Ausführungsform ein Flüssigkeitsfeder- Aufhängungssystem, bei dem die Feder- und Dämpfungskennlinie jeder Flüssigkeitsfeder während des Fahrzeugbetriebs mittels Rechner abhängig von erfühlten Veränderungen in den Flüssigkeitsfeder- und Fahrzeugbetriebsparametern eingestellt wird.The invention relates generally to suspension systems for land vehicles, in its preferred embodiment a fluid spring suspension system in which the spring and damping characteristics of each fluid spring are adjusted by computer during vehicle operation in dependence on sensed changes in the fluid spring and vehicle operating parameters.

Es wurden verschiedene Vorschläge gemacht, die herkömmlichen hydraulischen Stoßdämpfer und deren äußere Schraubenfederanordnungen in Fahrzeugaufhängungssystemen zu ersetzen durch kompaktere Bauteile, die unter der Bezeichnung Flüssigkeitsfedern bekannt sind. Eine herkömmliche Flüssigkeitsfeder enthält ein zylindrisches Gehäuse mit einer Innenkammer, in der komprimierbare Flüssigkeit enthalten ist, einen in der Kammer verschieblich angeordneten Kolben, eine an einem Kolben befestigte Stangenanordnung, die axial in die Kammer hinein und aus ihr herausbewegbar ist und mit einem äußeren Federbein ausgestattet ist, welches aus einem der Gehäuseenden nach außen vorsteht. Indem die Flüssigkeitsfeder betrieblich zwischen der Fahrzeugkarosserie und der zugehörigen Radlageranordnung liegt, erzeugt die komprimierbare Arbeitsflüssigkeit sowohl Feder- als auch Dämpfungskräfte in dem Aufhängesystem, abhängig von der relativen axialen Translation zwischen der Stangenanordnung und dem Gehäuse der Flüssigkeitsfeder, verursacht durch eine relative Vertikalverlagerung zwischen Rad und Karosserie.Various proposals have been made to replace conventional hydraulic shock absorbers and their external coil spring assemblies in vehicle suspension systems with more compact components known as fluid springs. A conventional fluid spring includes a cylindrical housing having an internal chamber containing compressible fluid, a piston slidably disposed within the chamber, a rod assembly attached to a piston and axially movable in and out of the chamber, and an external strut projecting outwardly from one of the housing ends. With the fluid spring operatively located between the vehicle body and the associated wheel bearing assembly, the compressible working fluid generates both spring and damping forces in the suspension system dependent upon the relative axial translation between the rod assembly and the fluid spring housing caused by a relative vertical displacement between the wheel and the body.

Die komprimierbare Arbeitsflüssigkeit ermöglicht es dem System, eine nicht-lineare Kraft/Auslenkung-Kurve zu besitzen. Dieses nicht-lineare Verhalten ist deshalb wichtig, weil es niedrigere Federraten beim Normalbetrieb und höhere Federraten dann aufweist, wenn das Fahrzeug über einen Huckel fährt. Nicht-Linearität in dem System wird hervorgerufen durch die Komprimiezbarkeit der auf Siliconbasis bestehenden Arbeitsflüssigkeit, die etwa dem 1,5- bis 2-fachen der Komprimierbarkeit eines konventionellen Hydraulikfluids entspricht. Im Betrieb sorgt das nicht-lineare System für eine Federrate, die exponentiell ansteigt, wenn sich das Federbein aus seiner normalen statischen Stellung in den voll zusammengedrückten Zustand bewegt. Diese Zunahme macht es für die Aufhängeeinheit möglich, scharfe Stöße ohne anzuschlagen zu absorbieren. Wenn hingegen die Federrate linear ist, wird ein wesentlich größerer Kolbenhub benötigt, damit die Aufhängeeinheit vergleichbare Stoßkräfte absorbiert.The compressible working fluid allows the system to have a non-linear force/displacement curve. This non-linear behavior is important because it results in lower spring rates during normal operation and higher spring rates when the vehicle goes over a bump. Non-linearity in the system is caused by the compressibility of the silicone-based working fluid, which is approximately 1.5 to 2 times the compressibility of a conventional hydraulic fluid. In operation, the non-linear system provides a spring rate that increases exponentially as the strut moves from its normal static position to the fully compressed state. This increase makes it possible for the suspension unit to absorb sharp impacts without hitting. If, on the other hand, the spring rate is linear, a much larger piston stroke is required for the suspension unit to absorb comparable impact forces.

Herkömmliche Flüssigkeitsfederaufhängungen lassen sich für unterschiedliche Fahrzeuggewichte abstimmen und leicht einstellen (Federkraft), außerdem für unterschiedliche Fahrkennwerte (Dämpfung). Man sieht, daß nicht-lineare Federbeine unter Verwendung eines komprimierbaren Arbeitsfluids sowohl hinsichtlich Federung als auch hinsichtlich Dämpfung das Potential überlegener Leistungsfähigkeit besitzen.Conventional fluid spring suspensions can be tuned and easily adjusted for different vehicle weights (spring force), as well as for different driving characteristics (damping). It can be seen that non-linear struts using a compressible working fluid have the potential for superior performance in terms of both suspension and damping.

Es sind verschiedene Ausgestaltungen vorgeschlagen worden, um die Federkraft- und/oder Dämpfungskraft-Kennlinie von Flüssigkeitsfedern selektiv auf Werte einzustellen, die während des Fahrzeugbetriebs solange im wesentlichen konstant bleiben, bis sie neu eingestellt werden, wenn das Fahrzeug ruht. Diese im wesentlichen fixe Federkraft- und Dämpfungskraft-Kennlinie stellt die bestmögliche Kompromiß-Einstellung zur Berücksichtigung eines häufig umfangreichen Bereichs von Straßenzuständen und Fahrzeugbetriebs-Eingangsgrößen dar (so zum Beispiel Lenkvorgang, Bremskräfte, Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, die im Betrieb des Fahrzeugs vorkommen.Various designs have been proposed to selectively adjust the spring force and/or damping force characteristics of fluid springs to values that remain substantially constant during vehicle operation until readjusted when the vehicle is at rest. This substantially fixed spring force and damping force characteristic represents the best possible compromise setting for taking into account an often wide range of road conditions and vehicle operating inputs (such as steering, braking forces, vehicle speed, and the like) encountered during vehicle operation.

Herkömmliche nicht-lineare Aufhängesysteme, so zum Beispiel Gas-Öl- Systeme, sind zu voluminös und schwer für bestimmte zivile und militärische Fahrzeuge. Es gibt ein anhaltendes Interesse an der Verringerung von Größe und Gewicht derartiger nicht-linearer Aufhängesysteme, ebenso wie an der Verbesserung der Betriebsleistung.Conventional non-linear suspension systems, such as gas-oil systems, are too bulky and heavy for certain civil and military vehicles. There is ongoing interest in reducing the size and weight of such non-linear suspension systems, as well as improving operational performance.

Beispiele für den allgemeinen Aufbau und die Arbeitsweise einer in ein Fahrzeug-Aufhängungssystem eingebauten Flüssigkeitsfeder finden sich in folgenden US-Patenten:Examples of the general design and operation of a fluid spring incorporated into a vehicle suspension system can be found in the following US patents:

4 741 516 4 877 2224 741 516 4 877 222

4 735 402 4 652 0084 735 402 4 652 008

Die UK-Patentanmeldung 2 159 604 offenbart einen einstellbaren Hydraulikdämpfer mit einer in eine obere und eine untere Kammer unterteilten Arbeitskammer. Obere und untere Kammern haben die Möglichkeit einer Umgehungsströmung zu einer Kompensationskammer, wenn ein Erweiterungsphasen-Ventil ausgefahren wird. Eine Modulationskammer ist mit einer externen Druckquelle gekoppelt, um den Druck der verschiedenen Kammern zu modulieren. Es gibt ein fixes Rohr, welches eine Kolbenanordnung führt, allerdings ist dessen oberes Ende nicht gegenüber einem Steuerrohr abgedichtet, welches teilweise mit komprimiertem Gas und Öl gefüllt ist. Die Arbeitskammer ist nicht unterteilt in Stoß- und Rückstoßkammern, wie dies bei den beschriebenen Ausführungsformen der Anmelderin näher definiert ist.UK patent application 2 159 604 discloses an adjustable hydraulic damper with a working chamber divided into an upper and a lower chamber. Upper and lower chambers have the possibility of bypass flow to a compensation chamber when an extension phase valve is extended. A modulation chamber is coupled to an external pressure source to modulate the pressure of the various chambers. There is a fixed tube carrying a piston assembly, but its upper end is not sealed against a control tube which is partially filled with compressed gas and oil. The working chamber is not divided into shock and rebound chambers as further defined in the applicant's described embodiments.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Flüssigkeitsfeder-Aufhängesystems für ein Fahrzeug, bei dem die Federkraft- und Dämpfungskraft-Kennlinie der Flüssigkeitsfedern automatisch während des Fahrzeugbetriebs so eingestellt wird, daß Schwankungen sowohl hinsichtlich Straßenzuständen als auch Eingangsgrößen bezüglich Fahrzeugbelastungs-Änderungen und Fahrzeugbetrieb oder eine Kombination daraus kompensiert werden.The primary object of the present invention is to provide an improved fluid spring suspension system for a vehicle in which the spring force and damping force characteristics of the fluid springs are automatically adjusted during vehicle operation to compensate for variations in both road conditions and inputs related to vehicle load changes and vehicle operation, or a combination thereof.

Bei einer speziellen Ausführungsform, die beispielgebend für die vorliegende Erfindung ist und im folgenden als Beispiel beschrieben wird, wird die Feder- und Dämpfungskraft-Kennlinie jeder Flüssigkeitsfeder eines Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems kontinuierlich mittels Rechner während des Fahrzeugbetriebs eingestellt in Abhängigkeit erfühlter Schwankungen der Flüssigkeitsfeder- und/oder Fahrzeugbetriebs-Parameter.In a specific embodiment which is exemplary of the present invention and is described by way of example below, the spring and damping force characteristics of each fluid spring of a motor vehicle suspension system are continuously adjusted by computer during vehicle operation in response to sensed variations in fluid spring and/or vehicle operating parameters.

Jede Flüssigkeitsfeder der speziellen Ausführungsform besitzt ein Hauptzylindergehäuse mit einer darin ausgebildeten Druckkammer, in der eine Doppelkolbenanordnung verschieblich angeordnet ist, welche die Hauptdruckkammer in Stoßkammer und Rückstoßkammer unterteilt. Die Doppelkolbenanordnung enthält einen mit dem Hauptgehäuse verbundenen und koaxial innerhalb der Hauptdruckkammer angeordneten Stützkolben. Koaxial an dem statischen Stützkolben ist ein Trennkolbenkopf angebracht, der abgedichtet an der Hauptgehäusekammerwandung zur Axialbewegung relativ zu der Wandung in und aus der Druckkammer anliegt. Der Trennkolbenkopf ist mit einem rohrförmigen Kolben verbunden, der einen rohrförmigen Federbeinabschnitt enthält, welcher von dem Gehäuse nach außen wegsteht, und der eine Längsbohrung aufweist, die eine Druckmodulationskammer definiert.Each liquid spring of the specific embodiment has a master cylinder housing having a pressure chamber formed therein in which a dual piston assembly is slidably disposed dividing the main pressure chamber into a shock chamber and a recoil chamber. The dual piston assembly includes a support piston connected to the main housing and coaxially disposed within the main pressure chamber. A separating piston head is coaxially attached to the static support piston and is sealed against the main housing chamber wall for axial movement relative to the wall in and out of the pressure chamber. The separating piston head is connected to a tubular piston which includes a tubular strut portion which projects outwardly from the housing and which has a longitudinal bore defining a pressure modulation chamber.

Innerhalb der Stoß- und Rückstoßkammern sowie innerhalb der Druckmodulationskammer des rohrförmigen Kolbens befindet sich eine komprimierbare Arbeitsflüssigkeit. In dem Ringraum zwischen dem statischen Lagerkolben und dem rohrförmigen Kolben befindet sich ein ringförmiger Strömungsdurchgang. Strömungstransferöffnungen durchsetzen radial den rohrförmigen Kolben in enger Nachbarschaft zu der Seite der Rückstoßkammer des Trennkolbenkopfs, und es sind radial verlaufende Strömungstransferöffnungen in dem statischen Lagerkolben, diesen durchsetzend, in Strömungsverbindung mit der Stoßkammer bzw. der Rückstoßkammer ausgebildet. Der statische Lagerkolben wird durchsetzt von einem Längsströmungskanal, der über die Strömungstransferöffnung in Strömungsverbindung mit den Stoß- und Rückstoßkammern steht. Ein Drehmeßventil befindet sich zwischen der Stoß- und der Rückstoßkammer, es ist unabhängig betätigbar, um den Strom der komprimierbaren Flüssigkeit zwischen ihnen zu messen. Die Kolbenmodulationskammer steht über ein Rückschlagventil mit der Stoßkammer in Strömungsverbindung.A compressible working fluid is located within the impact and recoil chambers and within the pressure modulation chamber of the tubular piston. An annular flow passage is located in the annular space between the static bearing piston and the tubular piston. Flow transfer openings radially penetrate the tubular piston in close proximity to the recoil chamber side of the separating piston head, and radially extending flow transfer openings are formed in the static bearing piston, penetrating it, in flow communication with the impact chamber and the recoil chamber, respectively. The static bearing piston is penetrated by a longitudinal flow channel, which is in flow communication with the impact and recoil chambers via the flow transfer opening. A rotary measuring valve is located between the impact and recoil chambers and is independently operable to measure the flow of compressible fluid between them. The piston modulation chamber is in flow connection with the impact chamber via a check valve.

Jede der Flüssigkeitsfedern ist mit seinem Zylindergehäusekolben an einer zugehörigen Radanordnung befestigt und ist mit ihrem Federbein an der Fahrzeugkarosserie in der Weise befestigt, daß eine vertikale Auslenkung der Radanordnung gegenüber der Karosserie eine relative axiale Versetzung zwischen der Stabanordnung und dem Gehäuse veranlaßt, mithin dazu führt, daß die komprimierbare Arbeitsflüssigkeit Feder- und Dämpfungskräfte ausübt, die der vertikalen Radverlagerung nachgiebig und reaktiv Widerstand leistet. Eine Steuereinrichtung dient zum selektiven und unabhängigen Betätigen des Drehmeßventils, um den Strom komprimierbarer Flüssigkeit durch die Kolbenstangenöffnungen zu messen, um auf diese Weise selektiv das wirksame Volumen der komprimierbaren Flüssigkeit zu variieren und den Druck der komprimierbaren Flüssigkeit in der Stoß- und Rückstoßkammer dadurch selektiv zu variieren, daß der Druck der komprimierbaren Flüssigkeit innerhalb der Modulationskammer moduliert wird.Each of the fluid springs is attached to an associated wheel assembly with its cylinder housing piston and is attached to the vehicle body with its spring strut in such a way that a vertical deflection of the wheel assembly relative to the body causes a relative axial displacement between the rod assembly and the housing, thus causing the compressible working fluid to exert spring and damping forces which compliantly and reactively resist vertical wheel displacement. A control device is used to selectively and independently actuate the rotary metering valve to measure the flow of compressible fluid through the piston rod openings to thereby selectively vary the effective volume of compressible fluid and to selectively vary the pressure of the compressible fluid in the shock and recoil chamber by modulating the pressure of the compressible fluid within the modulation chamber.

Es sind Mittel vorgesehen zum Erzeugen von Flüssigkeitsfeder- Betriebsparametersignalen, darunter ein erstes Signal, welches kennzeichnend ist für die relative Axialstellung des Kolbens innerhalb der Gehäuse, und ein zweites Signal, welches kennzeichnend ist für den Druck der komprimierbaren Flüssigkeit innerhalb der Stoßkammer. Darüber hinaus sind Mittel vorgesehen, um Fahrzeugbetriebs-Parametersignale zu erzeugen, die in repräsentativer Weise Signale bezüglich Richtung und Betrag eines Lenkeinschlags des Fahrzeugs, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die auf das Fahrzeug ausgeübte Bremskraft angeben.Means are provided for generating fluid spring operating parameter signals including a first signal indicative of the relative axial position of the piston within the housings and a second signal indicative of the pressure of the compressible fluid within the shock chamber. Means are also provided for generating vehicle operating parameter signals representative of signals relating to the direction and magnitude of a vehicle steering angle, the vehicle speed and the braking force applied to the vehicle.

Rechnermittel empfangen die Flüssigkeitsfeder-Betriebsparametersignale und die Fahrzeugbetriebs-Parametersignale, um ansprechend darauf Ausgangssignale zu erzeugen, die dazu dienen, das Meßventil und ein Proportional-Strömungssteuerventil in der Weise zu betätigen, daß die Feder- und Dämpfungskennlinie jeder Flüssigkeitsfeder automatisch so eingestellt wird, daß eine gewünschte Fahrhöhenauslenkung und eine optimale Dämpfungskraft aufrecht erhalten werden, um das Fahrverhalten zu optimieren.Computer means receives the fluid spring operating parameter signals and the vehicle operating parameter signals for responsively producing output signals operable to actuate the metering valve and a proportional flow control valve to automatically adjust the spring and damping characteristics of each fluid spring to maintain a desired ride height deflection and an optimum damping force to optimize ride quality.

Die folgende Beschreibung sowie die Zeichnung zeigen anhand eines Beispiels die Erfindung, welche durch die beigefügten Ansprüche gekennzeichnet ist, deren Begriffe den Schutzumfang festlegen.The following description and the drawing show by way of example the invention, which is characterized by the appended claims, the terms of which determine the scope of protection.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 eine durchgehende Längsschnittansicht eines Doppelkolben- Federbeins gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a continuous longitudinal sectional view of a double piston strut according to the present invention;

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Teile aufweisende vergrößerte Ansicht der relativen Stellung der Doppelkolbenkomponenten in der Position der maximalen Fahrhöhen-Auslenkung;Fig. 2 is an enlarged view, with parts partially broken away, of the relative position of the dual piston components in the position of maximum ride height deflection;

Fig. 3 ähnlich wie Fig. 2 die relativen Stellungen der Doppelkolbenkomponenten, um die relativen Stellungen der Doppelkolbenkomponenten abhängig vom Stoß-Ausfahrzustand des rohrförmigen Hauptkolbens in Bezug auf den statischen Lagerkolben zu veranschaulichen;Fig. 3 is a view similar to Fig. 2 showing the relative positions of the double piston components to illustrate the relative positions of the double piston components depending on the shock extension state of the tubular main piston with respect to the static bearing piston;

Fig. 4 ein vereinfachtes elektrisches, hydraulisches und mechanisches Diagramm zum Veranschaulichen der gegenseitigen Verbindung der verschiedenen Komponenten eines Flüssigkeitsfeder-Aufhängungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 4 is a simplified electrical, hydraulic and mechanical diagram illustrating the interconnection of the various components of a fluid spring suspension system according to a preferred embodiment of the invention;

Fig. 5 eine vereinfachte Schnittansicht eines Meßventils entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 3;Fig. 5 is a simplified sectional view of a metering valve taken along line 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 eine Leistungskurve zum Veranschaulichen der Federbein- Auslenkung als Funktion einer dynamischen Belastung;Fig. 6 is a performance curve illustrating the strut deflection as a function of dynamic loading;

Fig. 7 ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkeitsfeder in einer Doppel-Dreiecklenker-(A-Rahmen-)Anordnung zeigt;Fig. 7 is a simplified schematic diagram showing the fluid spring shown in Fig. 1 in a double wishbone (A-frame) arrangement;

Fig. 8 eine Schnittansicht der Doppel-Dreiecklenker-(A-Rahmen-)Anordnung nach Fig. 4 entlang der Linie 8-8.Fig. 8 is a sectional view of the double wishbone (A-frame) assembly of Fig. 4 taken along line 8-8.

In der folgenden Beschreibung sind gleiche Teile in der Beschreibung und den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Zeichnungsfi guren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, die Proportionen gewisser Teile sind möglicherweise zur deutlicheren Darstellung übertrieben.In the following description, identical parts in the description and the drawings are provided with identical reference numerals. The drawing fi Illustrations are not necessarily to scale; the proportions of certain parts may be exaggerated for clarity.

Nunmehr auf die Fig. 1 und 4 bezugnehmend, beinhaltet ein verbessertes Flüssigkeitsfeder-Fahrzeugaufhängungssystem 10 eine etwa vertikal orientierte Doppelkolben-Flüssigkeitsfeder 12 an jedem Rad 14 des Fahrzeugs. Die Flüssigkeitsfeder 1% dient zur Befestigung an einer Fährzeugkarosserie F mit ihrem oberen Ende, ihr unteres Ende ist an der Achswelle 16 des zugehörigen Rades 14 befestigt. Die Flüssigkeitsfeder 12 ist derart einsetzbar, daß sie die erforderlichen Aufhängungsfeder- und -dämpfungskräfte an jeder Radanordnung bereitstellt. Wie im folgenden beschrieben wird, wird die Flüssigkeitsfeder 12 von einem Rechner 18 gesteuert, der kontinuierlich und automatisch die wesentlichen Betriebsaspekte der Flüssigkeitsfeder 12 ansprechend auf erfühlte Schwankungen von ausgewählten Fahrzeug- und Flüssigkeitsfeder-Betriebsparametern einstellt.Referring now to Figures 1 and 4, an improved fluid spring vehicle suspension system 10 includes a generally vertically oriented dual piston fluid spring 12 at each wheel 14 of the vehicle. The fluid spring 12 is adapted to be attached to a vehicle body F at its upper end and its lower end secured to the axle shaft 16 of the associated wheel 14. The fluid spring 12 is operable to provide the required suspension spring and damping forces at each wheel assembly. As will be described hereinafter, the fluid spring 12 is controlled by a computer 18 which continuously and automatically adjusts the essential operating aspects of the fluid spring 12 in response to sensed variations in selected vehicle and fluid spring operating parameters.

Die Flüssigkeitsfeder 12 enthält längliches Hauptzylindergehäuse 20 mit einem oberen Gehäuseende 20A und einem unteren Gehäuseende 20B. An dem unteren Gehäuseende 20B ist ein kugelförmiges Lager 22 befestigt, welches mit der Radaufhängung 16 gemäß Fig. 4 verbunden ist. Ein kugelförmiges Lager 24 ist an der Gehäusekappe 26 befestigt, in der das Hauptgehäuse 20 teleskopisch aufgenommen ist. Die kugelförmige Lageranordnung 24 dient zur Befestigung an einer (nicht dargestellten) Fahrzeugkarosserie. Eine ringförmige Stopfbüchse 28 ist in das obere Gehäuseende 20A des Hauptzylindergehäuses 20 über eine Gewindeverbindung T eingesetzt. Zwischen der Stopfbüchse 28 und der oberen Gehäuseseitenwand 20A befindet sich eine ringförmige Elastomerdichtung 30. Das Hauptzylindergehäuse 20 besitzt eine Zylinderbohrung 32, die eine Druckkammer 34 zur Aufnahme komprimierbarer Arbeitsflüssigkeit auf Siliconbasis definiert.The fluid spring 12 includes an elongated master cylinder housing 20 having an upper housing end 20A and a lower housing end 20B. A spherical bearing 22 is secured to the lower housing end 20B and is connected to the wheel suspension 16 as shown in Fig. 4. A spherical bearing 24 is secured to the housing cap 26 in which the main housing 20 is telescopically received. The spherical bearing assembly 24 is for attachment to a vehicle body (not shown). An annular gland 28 is inserted into the upper housing end 20A of the master cylinder housing 20 via a threaded connection T. An annular elastomer seal 30 is located between the stuffing box 28 and the upper housing side wall 20A. The main cylinder housing 20 has a cylinder bore 32 which defines a pressure chamber 34 for receiving compressible silicone-based working fluid.

Eine Doppelkolbenanordnung 36 ist verschieblich in der Hauptdruckkammer 34 angeordnet und unterteilt diese in eine Stoßkammer 38 und eine Rückstoßkammer 40. Die Doppelkolbenanordnung 36 enthält einen statischen Stützkolben 42, der an dem unteren Ende 20B des Hauptgehäuses 20 befestigt ist und sich koaxial im Inneren der Hauptdruckkammer 34 befindet. Ein Trennkolbenkopf 34 ist koaxial an dem statischen Stützkolben 42 angebracht und ist abdichtend verschieblich an der Hauptgehäusekammer- Bohrung 32 in Anlage, um in axialer Richtung ausgefahren und zusammengezogen zu werden in Bezug auf die Bohrung und aus der Druckkammer 34 heraus. Der Trennkolbenkopf 44 ist gegenüber der Hauptgehäusekammer-Bohrung 32 durch eine Ringdichtung 46 abgedichtet. Der Trennkolbenkopf 44 ist an einem rohrförmigen Kolben 48 befestigt, der eine Längsbohrung 50 enthält, die eine Druckmodulationskammer 52 bildet. Der rohrförmige Kolben 48 besitzt einen rohrförmigen Federbeinabschnitt 48S, der von dem Hauptzylindergehäuse 20 nach außen ragt und mechanisch mit der Gehäusekappe 26 und dem kugelförmigen Lager 24 verbunden ist.A double piston arrangement 36 is slidably arranged in the main pressure chamber 34 and divides it into a shock chamber 38 and a recoil chamber 40. The dual piston assembly 36 includes a static support piston 42 attached to the lower end 20B of the main housing 20 and located coaxially within the main pressure chamber 34. A separator piston head 34 is coaxially attached to the static support piston 42 and is sealingly slidably engaged with the main housing chamber bore 32 for axial extension and contraction with respect to the bore and out of the pressure chamber 34. The separator piston head 44 is sealed to the main housing chamber bore 32 by an annular seal 46. The separator piston head 44 is attached to a tubular piston 48 which includes a longitudinal bore 50 defining a pressure modulation chamber 52. The tubular piston 48 has a tubular strut portion 48S which projects outwardly from the master cylinder housing 20 and is mechanically connected to the housing cap 26 and the spherical bearing 24.

Das obere Ende des Stützkolbens 42 ist in teleskopischem Eingriff mit der Bohrung 50 des Rohrkolbens 48. Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, ist zwischen den einander überlappenden Endabschnitten des statischen Stützkolbens 42 und dem Rohrkolben 48 ein Strömungsdämpfungs- Ringraum 54 gebildet. Der Ringraum 54 zwischen dem statischen Stützkolben und dem Rohrkolben wird durch eine ringförmige Stopfbuchsendichtung 56 abgedichtet. Der Rohrkolben 48 wird gegenüber der Bohrung der ringförmigen Stopfbuchse 28 von einer ringförmigen Stopfbuchsendichtung 58 abgedichtet. Den Kopf des Rohrkolbens 48 durchsetzt eine Strömungsöffnung 60, die mit einem Hydraulikanschluß 62 in Eingriff steht, um den Strom komprimierbarer Arbeitsflüssigkeit in die und aus der Druckmodulationskammer zu ermöglichen, wie durch den Doppelpfeil 64 angedeutet ist.The upper end of the support piston 42 is in telescopic engagement with the bore 50 of the tube piston 48. As best seen in Fig. 3, a flow dampening annulus 54 is formed between the overlapping end portions of the static support piston 42 and the tube piston 48. The annulus 54 between the static support piston and the tube piston is sealed by an annular gland seal 56. The tube piston 48 is sealed from the bore of the annular gland 28 by an annular gland seal 58. The head of the tube piston 48 has a flow opening 60 therethrough which engages a hydraulic connection 62 to permit the flow of compressible working fluid into and out of the pressure modulation chamber as indicated by the double arrow 64.

Der Rohrkolben 48 und der Trennkolbenkopf 44 sind somit in die Hauptzylinderkammer 34 hinein ausfahrbar und aus dieser heraus zurückziehbar, abhängig von den Differenzdruckbedingungen, die innerhalb der Stoß kammer 48 relativ zu der Rückstoßkammer 40 und relativ zu der Druckmodulationskammer 52 herrschen.The tube piston 48 and the separating piston head 44 are thus extendable into and retractable from the main cylinder chamber 34, depending on the differential pressure conditions that exist within the chamber 48 relative to the recoil chamber 40 and relative to the pressure modulation chamber 52.

Die Auslenkstellung des Trennkolbenkopfs 44 wird von einem Stellungsfühler 66 erfaßt, der an der Gehäusekappe 26 angebracht ist. Der Stellungsfühler 66 trägt einen Leiter, der eine Platte eines Kondensators bildet, dessen zweite Platte durch einen sich verjüngenden leitenden Streifen 68 gebildet wird, der an der äußeren Seitenfläche des Hauptzylindergehäuses 20 angebracht ist. Die durch die Fühlerplatte und den sich verjüngenden Leiterstreifen 68 gebildete Kapazität ändert sich im wesentlichen linear, wenn sich der Fühlerkopf entlang dem sich verjüngenden Streifen bewegt. Der effektive Kapazitätswert, der durch diese Anordnung gebildet wird, stellt einen Teil einer elektronischen Brückenschaltung dar, die ein elektrisches Analog-Ausgangssignal 70 erzeugt, welches direkt proportional ist zu dem radialen Versatz des Fühlerkopfs 66 gegenüber dem sich verjüngenden Streifen 68. Da der Streifen 68 eine lineare Verjüngung besitzt, ist die radiale Versetzung der Fühlerplatte direkt proportional zu der axialen Versetzung des Sensorkopfs gegenüber einer Referenzstellung D&sub0; (Fig. 2). Das elektrische Analog-Ausgangssignal 70 bildet eines der Fahrzeugbetriebs-Parametersignale, die in den Rechner 18 eingegeben werden.The deflection position of the separating piston head 44 is sensed by a position sensor 66 mounted on the housing cap 26. The position sensor 66 carries a conductor forming one plate of a capacitor, the second plate of which is formed by a tapered conductive strip 68 mounted on the outer side surface of the master cylinder housing 20. The capacitance formed by the sensor plate and the tapered conductive strip 68 changes substantially linearly as the sensor head moves along the tapered strip. The effective capacitance value produced by this arrangement forms part of an electronic bridge circuit which produces an electrical analog output signal 70 which is directly proportional to the radial displacement of the sensor head 66 relative to the tapered strip 68. Since the strip 68 has a linear taper, the radial displacement of the sensor plate is directly proportional to the axial displacement of the sensor head relative to a reference position D₀ (Fig. 2). The electrical analog output signal 70 forms one of the vehicle operating parameter signals which are input to the computer 18.

Die Zwischenkammer-Strömungsverbindung zwischen der Stoßkammer 38 und der Rückstoßkammer 40 wird gebildet durch Strömungstransferöffnungen 72, die den statischen Stützkolben in enger Nachbarschaft des unteren Gehäuseendes 20B der Stoßkammerseite des Kolbens durchsetzen, ferner durch Strömungstransferöffnungen 74, welche den statischen Stützkolben in der Nähe des oberen Gehäuseendes 20A auf der Rückstoßkammerseite des Trennkolbenkopfs 44 radial durchsetzen. Die oberen Strömungstransferöffnungen 74 stehen in Strömungsverbindung mit dem Dämpfungsstrom-Ringraum 54. Die Strömungstransferöffnungen 76 durchsetzen radial den Rohrkolben 48 in enger Nachbarschaft der Rückstoßkammerseite des Trennkolbenkopfs, strömungsverbunden mit der Rückstoßkammer 40 und dem Dämpfungsströmungs-Ringraum 54. Der statische Stützkolben 42 wird durchsetzt von einem Längsströmungskanal 78, der strömungsverbunden mit den radialen Strömungsöffnungen 72 und der Stoßkammer 38 ist, außerdem strömungsverbunden ist mit den oberen Strömungstransferöffnungen 74 und dem Dämpfungsströmungs-Ringraum 54.The interchamber flow connection between the impact chamber 38 and the recoil chamber 40 is formed by flow transfer openings 72 which penetrate the static support piston in close proximity to the lower housing end 20B on the impact chamber side of the piston, and also by flow transfer openings 74 which radially penetrate the static support piston near the upper housing end 20A on the recoil chamber side of the separating piston head 44. The upper flow transfer openings 74 are in flow connection with the damping flow annulus 54. The flow transfer openings 76 radially penetrate the tube piston 48 in close proximity to the recoil chamber side of the separating piston head, in flow connection with the recoil chamber 40 and the damping flow annulus 54. The static support piston 42 is penetrated by a longitudinal flow channel 78, which is fluidly connected to the radial flow openings 72 and the impact chamber 38, and is also fluidly connected to the upper flow transfer openings 74 and the damping flow annulus 54.

Gemäß dem einen Aspekt der Erfindung befindet sich zwischen der Stoßkammer 38 und der Rückstoßkammer 40 eine veränderliche Strömungsdrossel 80. Diese veränderliche Strömungsdrossel 80 ist vorzugsweise ein Drehmeßventil, welches unabhängig betätigbar ist, um den Strom komprimierbarer Flüssigkeit aus der Stoßkammer 38 der Rückstoßkammer 40 und den Strom aus der Rückstoßkammer 40 der Stoßkammer 48 zuzumessen. Das Meßventil 80 enthält einen elektrischen Gleichstrom-Schrittmotor 82, dessen Rotor 82R drehbar an einem rohrförmigen Dorn 84 gelagert ist. Mit dem Rotor 82R ist zur Drehung auf dem rohrförmigen Dorn 84 ein Meßventilkörper 86 angebracht, der sich axial erstreckende Umfangskanäle 86A, 86B besitzt, die bei Drehung des Rotors 82R in Zumeß-Ausrichtung mit den Strömungstransferöffnungen 34 und aus dieser Stellung herausrückbar sind, um dadurch selektiv einen Strom komprimierbarer Flüssigkeit zwischen der Stoßkammer 38 und der Rückstoßkammer 40 zu steuern. Der Rotor 82R des Schrittmotors 82 ist in Inkrementen von neun Schritten von jeweils zehn Grad drehbar, so daß die Ventilkörper-Zumeßkanäle selektiv positionierbar sind zwischen einer teilweise geöffneten Stellung (maximale Dämpfung) gemäß Fig. 5 und einer vollständig geöffneten Stellung (minimale Dämpfung).According to one aspect of the invention, a variable flow restrictor 80 is located between the impact chamber 38 and the recoil chamber 40. This variable flow restrictor 80 is preferably a rotary metering valve which is independently operable to meter the flow of compressible fluid from the impact chamber 38 to the recoil chamber 40 and the flow from the recoil chamber 40 to the impact chamber 48. The metering valve 80 contains an electric DC stepper motor 82, the rotor 82R of which is rotatably mounted on a tubular mandrel 84. Mounted for rotation on tubular mandrel 84 with rotor 82R is a metering valve body 86 having axially extending circumferential passages 86A, 86B which are movable into and out of metering alignment with flow transfer ports 34 upon rotation of rotor 82R to thereby selectively control a flow of compressible fluid between impact chamber 38 and recoil chamber 40. Rotor 82R of stepper motor 82 is rotatable in nine ten degree increments so that the valve body metering passages are selectively positionable between a partially open position (maximum damping) as shown in Fig. 5 and a fully open position (minimum damping).

Der rohrförmige Dorn 84 besitzt eine Mittelbohrung 88 in Strömungsverbindung mit dem Strömungskanal 78 und den Stützkolben 42 in Längsrichtung durchsetzend. Das Zumeßventil 80 ist innerhalb einer Gegenbohrung 90 gelagert, die im oberen Ende des statischen Stützkolbens 42 ausgebildet ist. Die Meßventilanordnung 80 ist in der Gegenbohrung 90 durch eine mit Gewinde versehene Haltekappe 92 eingeschlossen. Elektrische Gleichstrom-Betriebsleistung für den Schrittmotor 82 wird über einen Leiter 94 geliefert, der durch eine Längsbohrung 96 in der Seitenwand des Stützkol bens 42 geführt ist. Die Kolbenstange 42 und das Hauptzylindergehäuse 20 bilden den Gleichstrom-Rückleiter.The tubular mandrel 84 has a central bore 88 in fluid communication with the flow channel 78 and extending longitudinally through the support piston 42. The metering valve 80 is mounted within a counterbore 90 formed in the upper end of the static support piston 42. The metering valve assembly 80 is enclosed in the counterbore 90 by a threaded retaining cap 92. DC electrical operating power for the stepper motor 82 is provided via a conductor 94 which extends through a longitudinal bore 96 in the side wall of the support piston. bens 42. The piston rod 42 and the master cylinder housing 20 form the direct current return conductor.

Ein Rückschlagventil 98 befindet sich innerhalb einer Tasche der Haltkappe und ist als vorgespannte Feder zum Schließen eines Ausströmkanals 100 ausgebildet, wobei die Feder nachgiebig ist, um die Druckmodulationskammer 52 ansprechend auf einen vorbestimmten Druckunterschied in Strömungsverbindung mit der Mittelbohrung 88 des rohrförmigen Dorns 84 zu bringen. Durch diese Ausgestaltung veranlaßt ein positiver Druckunterschied in der Druckmodulationskammer 52 relativ zu der Stoßkammer 38, daß das Rückschlagventil 98 öffnet und damit ermöglicht, daß die Stoßkammer 38 auf einen Druckpegel der Druckmodulationskammer 52 unter Druck gesetzt wird. Das Rückschlagventil 98 ist also in der Weise betreibbar, daß eine Einweg-Zwischenkammerströmung von der Modulationskammer zu der Stoßkammer 38 möglich ist, ein Rückstrom jedoch gesperrt wird.A check valve 98 is located within a pocket of the retaining cap and is configured as a preloaded spring for closing an outflow passage 100, the spring being resilient to place the pressure modulation chamber 52 in fluid communication with the central bore 88 of the tubular mandrel 84 in response to a predetermined pressure differential. With this configuration, a positive pressure differential in the pressure modulation chamber 52 relative to the shock chamber 38 causes the check valve 98 to open, thereby allowing the shock chamber 38 to be pressurized to a pressure level of the pressure modulation chamber 52. The check valve 98 is thus operable to allow one-way interchamber flow from the modulation chamber to the shock chamber 38, but to block reverse flow.

Der rohrförmige Kolben 48 ist verschieblich und abgedichtet in Eingriff mit der ringförmigen Gehäusestopfbuchse 28, und die verschiebliche Einheit ist außerdem durch eine ringförmige Abstreifdichtung 102 abgedichtet. Die Rückstoßkammer ist von einer O-Ringdichtung 104 abgedichtet, die sich in einer Ringnut 106 der Gehäusestopfbuchse 28 befindet. Durch den Trennkolben 44 gegen die ringförmige Gehäusestopfbuchse 28 ausgeübte Schlagkräfte werden von einem nachgiebigen Stoßkissen 108 aufgenommen.The tubular piston 48 is slidably and sealingly engaged with the annular housing gland 28, and the slidable unit is further sealed by an annular wiper seal 102. The recoil chamber is sealed by an O-ring seal 104 located in an annular groove 106 of the housing gland 28. Impact forces exerted by the separating piston 44 against the annular housing gland 28 are absorbed by a resilient impact pad 108.

Befindet sich das Fahrzeug im Ruhezustand, so übt der Anteil des von der Radaufhängung und der Flüssigkeitsfeder 12 abgestützten Teils des Fahrzeuggewichts eine nach unten gerichtete Axialkraft auf den rohrförmigen Kolben 48 aus, die dann die Neigung hat, den Trennkopf 44 weiter in die Hauptdruckkammer 34 hineinzudrängen und dadurch das Volumen der Stoßkammer 38 zu verringern. Die nach unten gerichtete Bewegung des Trennkolbens verringert außerdem das Volumen der Druckmodulations kammer und komprimiert dabei unter Druckbildung die Arbeitsflüssigkeit innerhalb der Druckmodulationskammer 52.When the vehicle is at rest, the portion of the vehicle weight supported by the wheel suspension and the fluid spring 12 exerts a downward axial force on the tubular piston 48, which then tends to push the separating head 44 further into the main pressure chamber 34 and thereby reduce the volume of the impact chamber 38. The downward movement of the separating piston also reduces the volume of the pressure modulation chamber and thereby compresses the working fluid within the pressure modulation chamber 52 under pressure formation.

Wenn sich der Trennkolben 44 nach unten bewegt, wird die komprimierbare Arbeitsflüssigkeit durch die Strömungsöffnungen 72 nach oben durch den Strömungskanal 78 gedrängt, wo sie über das Drehmeßventil 80 in die Strömungstransferöffnungen 74 und 76 ausgetragen wird. Wenn der nach oben gerichtete Netto-Fluiddruck auf der Seite des statischen Stützkolbens 42 und auf der Seite des Trennkolbens 44 der von der Radaufhängung aufgenommenen Belastung durch das Fahrzeuggewicht gleicht, befindet sich der Rohrkolben 48 an einem vertikalen Gleichgewichts-Auslenkpunkt D&sub1; innerhalb der Hauptdruckkammer 34 (Fig. 3). Dieser Gleichgewichtspunkt entspricht der Fahrhöhe oder der Betriebshöhe des Fahrzeugs, wenn dieses stillsteht oder auf im wesentlichen ebener Fahrbahn fährt.As the separator piston 44 moves downward, the compressible working fluid is forced through the flow ports 72 upward through the flow passage 78 where it is discharged via the rotary metering valve 80 into the flow transfer ports 74 and 76. When the net upward fluid pressure on the static support piston 42 side and on the separator piston 44 side equals the vehicle weight load carried by the suspension, the tubular piston 48 is at a vertical equilibrium deflection point D1 within the main pressure chamber 34 (Fig. 3). This equilibrium point corresponds to the ride height or operating height of the vehicle when it is stationary or traveling on a substantially level road.

Wenn eine zusätzliche, nach oben gerichtete Stoßkraft auf die Radaufhängung einwirkt, wird das Hauptzylindergehäuse 20 entlang dem Rohrkolben 48 weiter nach oben bewegt, und der Strom von komprimierbarer Arbeitsflüssigkeit wird über das Meßventil 80 geleitet, um die Drücke in der Stoß- und Rückstoßkammer auszugleichen. Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung wird der Druck der Stoßkammer 38 moduliert durch den Strom aus der Druckmodulationskammer 32, der versucht, die Auslenkung des Trennkolbens 44 auf die gewünschte Fahrhöhe D&sub1; zurückzubringen. Erreicht wird dies durch den Rechner 18, der das Analogsignal 70 empfängt, das die momentane Fahrhöhen-Auslenkung angibt. Ansprechend auf das Fahrhöhen-Auslenkungssignal 70 sowie weitere Fahrzeugbetriebsparameter veranlaßt der Rechner 18 eine Zunahme oder Abnahme des Drucks innerhalb der Druckmodulationskammer 52, indem er den Strom komprimierbarer Arbeitsflüssigkeit aus einem Akkumulator über ein Proportionalströmungs-Steuerventil 112 und einem Richtungsströmungs- Steuerventil 114 lenkend steuert. Der Akkumulator 110 wird aus einem Reservoir 115 für komprimierbare Flüssigkeit über einen Hydraulikverstärker 117 befüllt.When an additional upward shock force is applied to the suspension, the master cylinder housing 20 is moved further upward along the piston rod 48 and the flow of compressible working fluid is directed across the metering valve 80 to equalize the pressures in the shock and recoil chambers. In accordance with an important feature of the invention, the pressure of the shock chamber 38 is modulated by the flow from the pressure modulation chamber 32 which attempts to return the deflection of the separating piston 44 to the desired ride height D₁. This is accomplished by the computer 18 receiving the analog signal 70 indicative of the instantaneous ride height deflection. In response to the ride height deflection signal 70 and other vehicle operating parameters, the computer 18 causes an increase or decrease in the pressure within the pressure modulation chamber 52 by directing the flow of compressible working fluid from an accumulator via a proportional flow control valve 112 and a directional flow control valve 114. The accumulator 110 is filled from a compressible fluid reservoir 115 via a hydraulic booster 117.

In Fig. 6 ist das Ansprechverhalten der Flüssigkeitsfeder 12 in Form einer Auslenkung bei Belastung dargestellt. Bei diesem Beispiel ist der Kolben der Flüssigkeitsfeder 12 an einem vertikalen Gleichgewichts-Auslenkpunkt A, der einem Hub D&sub1; von 3 Zoll entspricht, wobei in der Stoß- und der Rückstoßkammer ein Vorlade-Druckpegel P von etwa 1800 psi herrscht. Ansprechend auf eine Stoßbelastung und bei nicht vorhandenem Modulationsdruck durchfährt der Rohrkolben 48 einen Hub durch die Hauptdruckkammer 34, bei dem der Betriebspunkt einer nicht-linearen Lastauslenkkurve X folgt. Ohne Kompensation durch Druckmodulation setzt der Kolben seinen Hub solange fort, bis es zum Anschlag kommt. Bei Beaufschlagung mit einer Hochdruckwelle der komprimierbaren Flüssigkeit aus der Druckmodulationskammer 52 über das Rückschlagventil 98 in die Stoßkammer 38 allerdings wird der Kolbenhub an einem Punkt B umgekehrt, wobei der rohrförmige Kolben 48 soweit zurückgezogen wird, bis das Gleichgewicht an dem Soll-Fahrhöhenablenkpunkt D&sub1; am Punkt C der Lastauslenkungskurve Y erreicht ist. Mit der Reaktion auf die Stoßkräfte gleicht sich der Druck in der Stoßkammer mit dem Druck in der Rückstoßkammer aus und bewirkt damit, daß der Betriebspunkt zu dem Punkt A auf der Lastauslenkungskurve X zurückkehrt. Die Lastauslenkungskurven X, Y definieren allgemein die Grenzen einer Betriebslast-Ablenkungshüllkurve. Der Arbeitspunkt A läßt sich an jeder Stelle innerhalb der Betriebshüllkurve dadurch einrichten und aufrecht erhalten, daß eine geeignete Modulation des Druckniveaus innerhalb der Modulationsdruckkammer 52 erfolgt.In Fig. 6, the response of the liquid spring 12 is shown in terms of deflection under load. In this example, the piston of the liquid spring 12 is at a vertical equilibrium deflection point A corresponding to a stroke D1 of 3 inches with a precharge pressure level P of approximately 1800 psi in the shock and recoil chambers. In response to a shock load and in the absence of modulating pressure, the tube piston 48 travels through the main pressure chamber 34 in a stroke where the operating point follows a non-linear load deflection curve X. Without compensation by pressure modulation, the piston continues its stroke until it stops. However, when a high pressure wave of compressible fluid is applied from the pressure modulation chamber 52 through the check valve 98 into the shock chamber 38, the piston stroke is reversed at a point B, retracting the tubular piston 48 until equilibrium is reached at the desired ride height deflection point D1 at point C on the load deflection curve Y. In response to the shock forces, the pressure in the shock chamber equalizes with the pressure in the recoil chamber, causing the operating point to return to point A on the load deflection curve X. The load deflection curves X, Y generally define the boundaries of an operating load deflection envelope. The operating point A can be established and maintained at any point within the operating envelope by appropriately modulating the pressure level within the modulation pressure chamber 52.

Das proportionierende Strömungssteuerventil 112 wird gesteuert durch ein Strömungsdurchsatz-Steuersignal 116, welches von dem Rechner 18 erzeugt wird. Das Proportionierungs-Steuerventil wird von einem Steueraktuator 118 angetrieben. Der Steueraktuator 118 bewegt ein Pendelelement innerhalb des Ventils, um eine Strömungsdurchsatz-Proportioniersteuerung der komprimierbaren Flüssigkeit aus dem Reservoir 110 zu dem Richtungssteuerventil 114 aus einer ersten Stellung, in der die Eingänge vollständig gesperrt sind, in eine zweite Stellung, in der die Eingangsöffnungen vollständig offen sind, um unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit aus dem Reservoir 110 aufzunehmen, und in eine dritte Stellung, in der eine Ausgangsöffnung frei und eine Ausgangsöffnung gesperrt ist, zu erreichen. Das Drei-Stellungs-Vier-Wege-Proportionierventil 112 ist auch in der Weise betreibbar, daß eine kontinuierlich veränderliche Strömungsdurchsatz- Steuerung zwischen einem Zustand vollständig geschlossen (gesperrt) und vollständig geöffnet (frei) erreicht wird.The proportioning flow control valve 112 is controlled by a flow rate control signal 116 generated by the computer 18. The proportioning control valve is driven by a control actuator 118. The control actuator 118 moves a shuttle within the valve to provide flow rate proportioning control of the compressible fluid from the reservoir 110 to the directional control valve 114 from a first position in which the inlets are fully closed to a second position in which the inlets are fully open to supply pressurized working fluid from the reservoir 110, and to a third position in which one outlet port is open and one outlet port is blocked. The three-position, four-way proportioning valve 112 is also operable to achieve continuously variable flow rate control between a fully closed (blocked) and fully open (free) state.

Das Richtungs-Strömungssteuerventil 114 spricht an auf Steuersignale 120 und 122 des Rechners, um die Bodenöffnung 124, die in Strömungsverbindung mit der Stoßkammer 38 steht, selektiv zu speisen, während die obere Öffnung 60, die in einer ersten Stellung mit der Modulationskammer 52 in Strömungsverbindung steht, freizugeben, wobei die obere Öffnung in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der die Stoßkammer 38 gesperrt und die Modulationskammer 52 offen ist, um unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit aus dem Akkumulator 110 aufzunehmen, und weiterhin in eine dritte Stellung bewegbar ist, in der die Druckmodulationskammer 52 befüllt und die Stoßkammer 38 freigegeben wird, damit unter Druck stehendes Arbeitsfluid in das Hydraulikreservoir 110 zurückströmen kann.The directional flow control valve 114 is responsive to control signals 120 and 122 from the computer to selectively feed the bottom port 124 in flow communication with the impact chamber 38 while releasing the top port 60 in flow communication with the modulation chamber 52 in a first position, the top port being movable to a second position in which the impact chamber 38 is blocked and the modulation chamber 52 is open to receive pressurized working fluid from the accumulator 110 and further movable to a third position in which the pressure modulation chamber 52 is filled and the impact chamber 38 is released to allow pressurized working fluid to flow back into the hydraulic reservoir 110.

Aufgrund dieser Ausgestaltung ist das Richtungssteuerventil 114 so betreibbar, daß es den Strom durch die Hydraulikleitungen 62 und 126 in der Weise umschaltet, daß die Druckmodulationskammer 52 von Laden auf Entladen umgeschaltet werden kann, und die Stoßkammer 38 von Laden auf Entladen umgeschaltet werden kann, abhängig von der rechnerseitigen Steuerung. Darüber hinaus lassen sich sowohl die Druckmodulationskammer 52 als auch die Stoßkammer 38 gleichzeitig befüllen, und beide Kammern können gleichzeitig gesperrt werden. Die Druckmodulationskammer 52 und die Stoßkammer 38 lassen sich selektiv sperren oder öffnen zum Befüllen bzw. zum Entspannen, wie dies durch die Fahrzeugbetriebsparameter vorgegeben wird.Due to this configuration, the directional control valve 114 is operable to switch the flow through the hydraulic lines 62 and 126 such that the pressure modulation chamber 52 can be switched from charging to discharging and the shock chamber 38 can be switched from charging to discharging, depending on the computer control. In addition, both the pressure modulation chamber 52 and the shock chamber 38 can be filled simultaneously and both chambers can be blocked simultaneously. The pressure modulation chamber 52 and the shock chamber 38 can be selectively blocked or opened for filling or for depressurizing, respectively, as dictated by the vehicle operating parameters.

Die Fahrzeugbetriebsparameter beinhalten Eingangssignale, die durch eine von Hand oder automatisch einstellbare Fahrhöhensteuerung 128, einen Fahrzeuggeschwindigkeitswandler 132, einen Lenkungswandler 134, einen Bremskraftwandler 136 und eine von Hand einstellbaren Dämpfungssteuerung 138 gebildet werden. Die Fahrhöhensteuerung 128, der Fahrzeuggeschwindigkeitswandler, der Lenkungswandler, der Bremswandler, der Fahrhöhenfühler und die manuelle Dämpfungseinstellung erzeugen jeweils Analogsignale, die anschließend zur Eingabe in den Rechner 18 von einem Analog-Digital-Wandler (ADU) digitalisiert werden. Der Rechner 18 empfängt diese analogen und digitalen Fahrzeugbetriebsparameter-Signale und erzeugt Steuersignale für die proportionierende Strömungssteuerung 112 und die Richtungsströmungssteuerung 114, außerdem ein Gleichstrom- Zumeßsteuersignal 140, welches elektrisch über die Stromleitung 74 und einen Verbinder 142 an den elektrischen Schrittmotor des Zumeßventils 40 geleitet wird, um automatisch die. Feder- und Dämpfungskennlinie der Flüssigkeitsfeder 12 einzustellen und damit eine gewünschte Fahrhöhen- Auslenkung aufrecht zu erhalten.The vehicle operating parameters include input signals provided by a manually or automatically adjustable ride height control 128, a vehicle speed converter 132, a steering converter 134, a brake force transducer 136 and a manually adjustable damping control 138. The ride height control 128, vehicle speed transducer, steering transducer, brake transducer, ride height sensor and manual damping adjustment each produce analog signals which are subsequently digitized by an analog to digital converter (ADC) for input to the computer 18. The computer 18 receives these analog and digital vehicle operating parameter signals and produces control signals for the proportioning flow control 112 and the directional flow control 114, as well as a DC metering control signal 140 which is electrically supplied via power line 74 and connector 142 to the electric stepper motor of the metering valve 40 to automatically adjust the spring and damping characteristics of the fluid spring 12 to maintain a desired ride height deflection.

Die Verwendung des proportionierenden Strömungssteuerventils 112 und des Strömungsrichtungs-Steuerventils 120 in Verbindung mit der Druckmodulationskammer 52 und der Stoßkammer 38 gestattet das selektive, unabhängige und rasche Variieren der Stoß- und Rückstoß- Dämpfungseigenschaften der Flüssigkeitsfeder 12 in einem umfangreichen Einstellbereich. Wird beispielsweise das Zumeßventil 80 in seine Maximalstellung bezüglich der Strömungssteueröffnung 74 und 76 verdreht, so besitzen die Dämpfungskräfte, die auf den statischen Stützkolben 42 und den rohrförmigen Kolben 48 einwirken, ihre Minimum-Amplituden, wobei der Ventilkörper 86 sich in seiner am wenigsten drosselnden Stellung befindet. Auf der anderen Extremseite des Dämpfungsbereichs werden, wenn der Zumeßventilkörper 86 sich in seiner in Fig. 5 gezeigten vollständig geschlossenen Stellung befindet, die verfügbaren Stoß- und Rückstoßdämpfungskräfte maximiert. Zwischen diesen beiden Extremen sind unendlich viele relative Winkelstellungen sowie entsprechende verfügbare Einstellungen für die Stoß- und Rückstoßdämpfungskraft vorhanden.The use of the proportioning flow control valve 112 and the flow direction control valve 120 in conjunction with the pressure modulation chamber 52 and the shock chamber 38 allows the shock and rebound damping characteristics of the fluid spring 12 to be selectively, independently and rapidly varied over a wide range of adjustment. For example, when the metering valve 80 is rotated to its maximum position relative to the flow control orifices 74 and 76, the damping forces acting on the static support piston 42 and the tubular piston 48 are at their minimum amplitudes with the valve body 86 in its least restrictive position. At the other extreme of the damping range, when the metering valve body 86 is in its fully closed position shown in Figure 5, the available shock and rebound damping forces are maximized. Between these two extremes there are an infinite number of relative angles and corresponding available settings for shock and recoil damping force.

Man kann nicht nur den Zumeßstrom in variabler Weise mit Hilfe des Meßventils 40 einschränken, sondern man kann die Druckmodulations kammer 52 und die Stoßkammer 38 selektiv befüllen oder entspannen sowie öffnen oder verschließen gegenüber dem Ausgang des proportionierenden Strömungssteuerventils 112, wodurch die Stoßkammer 38 unmittelbar durch Druckänderungen innerhalb der Druckmodulationskammer 52 moduliert werden kann, um die Dämpfungskennlinie der Flüssigkeitsfeder 12 zusätzlich zu modifizieren. Dies ermöglicht die Verwendung der Druckmodulationskammer 52 zum Speichern von Druckenergie, wenn das Gehäuse 20 in vertikaler Richtung ausgelenkt wird, um die so gespeicherte Druckenergie freizusetzen, wenn das Gehäuse in die entgegengesetzte Vertikalrichtung bewegt wird.Not only can the metering flow be limited in a variable manner using the measuring valve 40, but the pressure modulation chamber 52 and the shock chamber 38 can be selectively filled or released and opened or closed relative to the output of the proportioning flow control valve 112, whereby the shock chamber 38 can be directly modulated by pressure changes within the pressure modulation chamber 52 to further modify the damping characteristic of the liquid spring 12. This enables the pressure modulation chamber 52 to be used to store pressure energy when the housing 20 is deflected in the vertical direction in order to release the pressure energy thus stored when the housing is moved in the opposite vertical direction.

Die Arbeit der Flüssigkeitsfeder 12 wird in einzigartiger Weise während des Fahrzeugbetriebs gesteuert durch Steuereingangssignale 128 (Fahrhöheneinstellung), 132A (Fahrzeuggeschwindigkeit), 134A (Lenkung), 136A (Bremskraft), 138A (manuelle Dämpfung) und 70 (Auslenkungs-Höhe). Das Auslenkungssignal 70, welches von dem Stellungsfühler 66 abgegeben wird, besitzt einen Betrag, der proportional ist zu dem Auslenkweg D&sub1; (Fig. 3), wie dieser gegenüber der voll ausgefahrenen Stellung D&sub0; gemessen wird, ist folglich kennzeichnend für die axiale Stellung des Kolbenkopfs 44 gegenüber den einander abgewandten Enden der Hauptzylinder-Druckkammer 34.The operation of the fluid spring 12 is uniquely controlled during vehicle operation by control input signals 128 (ride height adjustment), 132A (vehicle speed), 134A (steering), 136A (braking force), 138A (manual damping) and 70 (deflection height). The deflection signal 70 output by the position sensor 66 has a magnitude proportional to the deflection distance D1 (Fig. 3) as measured from the fully extended position D0, and is thus indicative of the axial position of the piston head 44 relative to the opposite ends of the master cylinder pressure chamber 34.

Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Federkraftkennlinie als auch die Stoß- und Rückstoßdämpfungskennlinie der Flüssigkeitsfeder 12 abhängig von Schwankungen der Fahrzeugbetriebsparameter und dem Auslenkungs-Arbeitsparameter der Flüssigkeitsfeder selbst kontinuierlich überwacht und automatisch variiert. Beispielsweise ermöglicht es die zuvor beschriebene kontinuierliche Erfassung der Auslenkstellung des Kolbenkopfs 34 dem Rechner 18, zu jedem Augenblick die Richtung des relativen Hubs des Kolbens 48, dessen Geschwindigkeit und dessen Beschleunigung gegenüber dem Hauptzylindergehäuse 20 zu berechnen und darauf ansprechend die Steuersignale 116 und 120 für das proportionierende Strömungssteuerventil 112 bzw. das Strömungsrichtungssteuerventil 114 zu variieren, um so augenblicklich die effektive Kolbengeschwindig keit und/oder -beschleunigung während eines Stoß- oder Rückstoßhubs des Rads 14 einzustellen. Man erkennt, daß das Aufhängungssystem 10 in geeigneter Weise dazu eingesetzt werden kann, kontinuierlich und automatisch die Feder- und Dämpfungskennlinie der Flüssigkeitsfeder 12 einzustellen, um so allgemein die Leistungsfähigkeit der Aufhängung über einen großen Bereich von Straßenzuständen zu optimieren, die das Fahrzeug zu jedem gegebenen Zeitpunkt möglicherweise antrifft.In this embodiment, both the spring force characteristic and the shock and rebound damping characteristic of the fluid spring 12 are continuously monitored and automatically varied depending on variations in the vehicle operating parameters and the deflection operating parameter of the fluid spring itself. For example, the previously described continuous detection of the deflection position of the piston head 34 enables the computer 18 to calculate at any instant the direction of the relative stroke of the piston 48, its speed and its acceleration relative to the master cylinder housing 20 and responsively vary the control signals 116 and 120 for the proportioning flow control valve 112 and the flow direction control valve 114, respectively, so as to instantaneously determine the effective piston speed. speed and/or acceleration during a bump or rebound stroke of the wheel 14. It will be appreciated that the suspension system 10 may be suitably employed to continuously and automatically adjust the spring and damping characteristics of the fluid spring 12 so as to generally optimize the performance of the suspension over a wide range of road conditions which the vehicle may encounter at any given time.

Das Aufhängungssystem 10 nutzt den gesamten Vorteil der momentanen Nachgiebigkeit und Komprimierbarkeit der komprimierbaren Arbeitsflüssigkeit auf Siliconbasis. Wegen der Silicon-Arbeitsflüssigkeit kann das Aufhängungssystem 10 rascher auf Stoßimpulse ansprechen als Gas/Öl- Systeme, da die Silicon-Arbeitsflüssigkeit keinen Hydraulikstrom erfordert, bevor Nachgiebigkeit eintritt. Die sofortige Reaktion und das stärkere Dämpfungsvermögen verringern nicht nur die Stärke des Stoßes, sondern verringern außerdem in signifikanter Weise die Anzahl nachfolgender Stoß-Zyklen, die auf die Karosserie ausgeübt werden, was die sämtlichen Aspekte der Handhabung und des Fahrkomforts verbessert. Darüber hinaus ist das verbesserte Aufhängungssystem gekennzeichnet durch ein geringeres Massengewicht und geringere Baugröße, was ein geringeres ungefedertes Gewicht ermöglicht, mithin die Handhabung beim Fahren zusätzlich verbessert.The suspension system 10 takes full advantage of the instantaneous compliance and compressibility of the compressible silicone-based working fluid. Because of the silicone working fluid, the suspension system 10 can respond to shock impulses more quickly than gas/oil systems because the silicone working fluid does not require hydraulic flow before compliance occurs. The instantaneous response and increased damping capability not only reduces the severity of the shock, but also significantly reduces the number of subsequent shock cycles imposed on the body, improving all aspects of handling and ride comfort. In addition, the improved suspension system is characterized by a lower mass weight and smaller package size, which allows for a lower unsprung weight, thus further improving ride handling.

Das verbesserte Aufhängungssystem 10 ist also im Stande, einen großen Bereich von Belastungen aufzunehmen und die Last-Kraft-Relation der Flüssigkeitsfeder langsam und sofort zu variieren, um dadurch einem Fahrzeug die Möglichkeit zu geben, auch rauhe Straßen zu überfahren, während das aufgehängte Chassis stabil und bequem verharrt. Auf diese Weise nimmt das System große Schwankungen statischer und dynamischer Belastung bei reduziertem dynamischen Einfluß auf das aufgehängte Chassis auf. Das Aufhängungssystem besitzt die Fähigkeit, die Bewegung des Kolben-Federbeins 48 einschließlich deren Richtung, ihrer momentanen Stellung und Beschleunigung zu erfassen und die Dämpfungsfunktion sowie Stoß- und Rückstoß so zu modifizieren, daß die Verringerung der auf das Chassis übertragenen Kraft maximiert und damit der Fahrkomfort verbessert wird.The improved suspension system 10 is thus able to accommodate a wide range of loads and to vary the load-force relationship of the fluid spring slowly and instantly to enable a vehicle to negotiate rough roads while the suspended chassis remains stable and comfortable. In this way, the system accommodates large variations in static and dynamic loads with reduced dynamic influence on the suspended chassis. The suspension system has the ability to sense the movement of the piston strut 48, including its direction, instantaneous position and acceleration, and to modify the damping function and shock and rebound so that the reduction in the the power transmitted to the chassis is maximized, thereby improving driving comfort.

Die Fahrhöhenfühler-Signale werden von dem Rechner gelesen, der dann passende Ausgangssignale für die Proportionalströmungssteuer- und Strömungsrichtungssteuerventile erzeugt, um die gewünschte Druckkraft und den gewünschten Dämpfungspegel zur Optimierung des Chassis- Fahrverhaltens zu bewirken. Bei einem Fahrzeug mit vier Rädern stellen die Ausgangssignale der vier Last-Fahrhöhen-Auslenkfühler die dynamische Bewegung des Chassis dar und beschreiben das Hub-, Nick-, Roll- und Verziehungs-Verhalten des Chassis relativ zu der Straße. Das Aufhängungssystem 10 nutzt die Dämpfungskraft als Gegenreaktion auf Beschleunigungskräfte und erzeugt eine Zunahme oder Verringerung bei der Modulation der Federkräfte, um die Verlagerung des betreffenden Federbeins zu reduzieren oder zu steigern und damit ein stabileres Fahren bei unebener Wegstrecke zu erreichen.The ride height sensor signals are read by the computer which then generates appropriate output signals to the proportional flow control and flow direction control valves to provide the desired compression force and damping level to optimize chassis handling. In a four wheel vehicle, the output signals from the four load ride height deflection sensors represent the dynamic motion of the chassis and describe the heave, pitch, roll and camber behavior of the chassis relative to the road. The suspension system 10 uses the damping force to counteract acceleration forces and generates an increase or decrease in the modulation of the spring forces to reduce or increase the displacement of the respective strut and thereby achieve a more stable ride over rough terrain.

Die Flüssigkeitsfeder-Aufhängungseinheiten arbeiten sowohl als Feder als auch als Stoßdämpfer, wobei beide Funktionen innerhalb gewünschter Bereiche zum Steigern oder Verringern der Dämpfung einer Modulation zugänglich sind, um härteres oder weicheres Ansprechverhalten zu erreichen und die Federkraft zu erhöhen oder zu verringern, um auf diese Weise dynamischen Fahrbahnbedingungen sowie Bewegungen der ungefederten Masse und des Chassis zu entsprechen und so die dynamischen Bewegungen des Chassis zu reduzieren und ein ruhigeres komfortableres Fahren zu ermöglichen. Das Signal von den Fahrhöhenfühlern an jedem Federbein wird nach Richtung und Lage in Bezug auf die gewünschte Fahrhöhe erfaßt, um dadurch eine Echtzeiteinstellung durch den Rechner zu erhalten. Die Fahrhöhen-Stellungssignale werden kontinuierlich überwacht und dienen dem Steuersystem zum Vergleichen gegenüber anderen Federbeinen, was Zustände des Chassis bezüglich Vertikalhub, Roll- und Verziehungszuständen angibt, wobei korrigierende Dämpfungs- und Federkräfte augenblicklich innerhalb der Federbeine so modifiziert werden, daß die gewünschte Fahr- und Fahrzeugsteuerung erreicht wird.The fluid spring suspension units operate as both a spring and a shock absorber, with both functions accessible within desired ranges to increase or decrease damping modulation to achieve harder or softer response and to increase or decrease spring force to match dynamic road conditions, unsprung mass and chassis movements, reducing dynamic chassis movements and providing a smoother, more comfortable ride. The signal from the ride height sensors on each strut is sensed for direction and location in relation to the desired ride height to provide real-time adjustment by the computer. The ride height position signals are continuously monitored and are used by the control system to compare against other struts, indicating conditions of the chassis in terms of vertical lift, roll and camber conditions, with corrective damping and spring forces being instantaneously modified within the struts to achieve the desired ride and vehicle control.

Man sieht, daß das Aufhängungssystem 10 eine größere Dämpfungskraft- Verfügbarkeit und die Möglichkeit zum raschen Ändern der Federkraft bereitstellt. Dies führt zu einem verbesserten Leistungsverhalten gegenüber bekannten Aufhängungssystemen. Darüber hinaus vereinfacht das erfindungsgemäße Aufhängungssystem den Zusammenbau, indem es sowohl die Anzahl von Bauteilen als auch die Komplexität der Bauteile der Flüssigkeitsfeder reduziert. Die Kosten und das Gewicht des gesamten Systems verringern sich entsprechend. Darüber hinaus wird eine verbesserte Fahrqualität über eine größere Lastschwankungsbreite erreicht, was Reibung verringert und Zuverlässigkeit steigert. Folglich sind zahlreiche Faktoren überwunden, die die Entwicklung praktischer dynamischer Fahrsteuer- Aufhängungssysteme behindert haben. Das erfindungsgemäße Aufhängungssystem kann an eine große Vielfalt von Anwendungen angepaßt werden, von denen die folgenden Möglichkeiten vorgesehen sind:It will be seen that the suspension system 10 provides greater damping force availability and the ability to quickly change the spring force. This results in improved performance over known suspension systems. In addition, the suspension system of the present invention simplifies assembly by reducing both the number of components and the complexity of the fluid spring components. The cost and weight of the entire system are correspondingly reduced. In addition, improved ride quality is achieved over a wider range of load variations, reducing friction and increasing reliability. Consequently, numerous factors that have hindered the development of practical dynamic ride control suspension systems are overcome. The suspension system of the present invention can be adapted to a wide variety of applications, of which the following possibilities are provided:

a. rasches Ansprechen auf Nivellier-Systemea. rapid response to leveling systems

b. Schräglage bei Eckenb. Inclination at corners

c. ebenes Fahren in einer Kurvec. driving on a flat curve

d. Verringern des frontseitigen Eintauchens beim Bremsend. Reduce frontal dive during braking

e. Verringern des frontseitigen Hochgehens beim Beschleunigene. Reduce front end lift during acceleration

f. Verringerung der Chassis-Nickneigungf. Reduction of chassis pitch

g. Verringerung der Chassis-Rollneigungg. Reduction of chassis roll

h. Verringerung der Chassis-Schaukelzyklenh. Reduction of chassis rocking cycles

i. Reduzierung von Spitzen-Stoßkräften, die auf das Chassis übertragen werdeni. Reduction of peak impact forces transmitted to the chassis

j. da die Federkraft auf komprimierbarer Flüssigkeit beruht, Verringerung der Lenklager-Reaktion und damit Überflüssig-Werden eines getrennten Lagers, welches ansonsten bei herkömmlicher Stahlfederreaktion und -drehung erforderlich wärej. since the spring force is based on compressible fluid, the steering bearing reaction is reduced and a separate bearing, which would otherwise be required for conventional steel spring reaction and rotation, is no longer required

k. das Fahren auf einem komprimierbaren Fluid verringert Geräusche und hochfrequente Vibrationen am Chassis durch bessere Isolierungk. Driving on a compressible fluid reduces noise and high-frequency vibrations on the chassis through better insulation

1. eine elektronische Dämpfungssteuerung kann eine Abstimmung auf Dämpfungskräfte ermöglichen, um optimale Systemerfordernisse für eine ruhige Fahrt mit Dämpfungsunterschied für Stoß und Rückstoß zu erreichen1. Electronic damping control can enable tuning of damping forces to achieve optimal system requirements for a smooth ride with damping difference for shock and rebound

m. elektronischer Hydraulikdruck bei der Strömungssteuerung ermöglicht Federkraft-Änderungen in Echtzeit, so daß Kräfte für die Beseitigung von Nick-, Roll- und Vertikal-(Hub-)Bewegung des Chassis moduliert werden könnenm. Electronic hydraulic pressure in the flow control enables spring force changes in real time so that forces can be modulated to eliminate pitch, roll and vertical (lift) movement of the chassis

n. eine Verringerung der Hublänge sorgt für ein besseres Fahren als die herkömmliche Aufhängung, da kein Erfordernis besteht, den Hub an Änderungen des Lastaufnahmevermögens des Fahrzeugs anzupassen.n. reducing the stroke length provides a better ride than conventional suspension as there is no need to adjust the stroke to accommodate changes in the vehicle’s load carrying capacity.

Es sei angemerkt, daß das in Fig. 4 dargestellte Aufhängungssystem 10 repräsentativ für eine Einzelradaufhängung nach McPnerson- Konfiguration steht, und daß mit Ausnahme der gemeinsamen Komponenten wie Rechner und Hydraulikreservoir, Akkumulator und Verstärker, entsprechende Komponenten in der Flüssigkeitsfeder für jeweils jedes Rad erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsfeder läßt sich in einer anderen Aufhängungsanordnung installieren, beispielsweise in der in Fig. 7 gezeigten Doppel-Dreiecklenker-(A-Rahmen-)Konfiguration. Das Erfassen der Stellung der Kolbenauslenkung läßt sich auch durch andere Mittel erreichen, beispielsweise mit Hilfe eines photoelektrischen Stellungsfühlers, eines magnetoresistiven Fühlers oder eines induktiven Sensors. Es wird daher davon ausgegangen, daß die beigefügten Ansprüche sämtliche Ausführungsformen der Erfindung sowie deren Abwandlungen abdecken, die nicht vom Schutzumfang der Erfindung abweichen.It should be noted that the suspension system 10 shown in Fig. 4 is representative of an independent McPnerson configuration and that, with the exception of the common components such as the computer and hydraulic reservoir, accumulator and amplifier, corresponding components are required in the fluid spring for each wheel. The fluid spring of the present invention can be installed in a different suspension arrangement, such as the double wishbone (A-frame) configuration shown in Fig. 7. The sensing of the position of the piston deflection can also be achieved by other means, such as a photoelectric position sensor, a magnetoresistive sensor or an inductive sensor. It is therefore intended that the appended claims cover all embodiments of the invention and modifications thereof that do not depart from the scope of the invention.

Claims

1. Hydraulic fluid suspension strut assembly with adjustable spring and damping characteristics, with a master cylinder housing (20) designed for attachment to a wheel suspension (14), the master cylinder housing (20) having a bore (32) forming a pressure chamber (34), a tubular piston (48) which can be attached to a chassis of a vehicle and has a bore (50) which defines a pressure modulation chamber (52), an inlet opening (60) for introducing a compressible fluid into the pressure modulation chamber (52), and an annular head (44) which lies in sliding, sealing contact with the master cylinder housing bore (32), the annular head (44) dividing the master cylinder housing pressure chamber (34) into a shock chamber (38) and a recoil chamber (40), a piston (42) which is attached to the master cylinder housing (20) and coaxial with and through the main cylinder housing chamber (34) in slidable, sealing engagement with the bore (50) of the tubular piston (48) to thereby form a dual piston assembly disposed within the main pressure chamber (34), the piston (42) and the tubular piston (48) being crossed by flow channels (72, 74, 76) to fluidly communicate the shock chamber (38) with the recoil chamber (40), and a valve assembly (80, 86, 98) coupled in fluid communication between the shock chamber (38), the recoil chamber (40) and the modulation chamber (52) to restrict the flow of compressible fluid from one chamber to the other.

2. Suspension strut according to claim 1, wherein the valve arrangement comprises a variable flow restrictor (80) which is located between the impact chamber (38) and the recoil chamber (40) in order to control the flow of compressible fluid from the impact chamber into the recoil chamber and from the recoil chamber into the impact chamber, wherein there is also a check valve (98) between the pressure modulation chamber (52) and the impact chamber (38) to allow a one-way flow of compressible fluid from the pressure modulation chamber (52) into the impact chamber (38), but to block an opposite flow.

3. Suspension strut according to claim 2, in which the variable flow restrictor comprises a rotary metering valve (82R) with flow channels (86A, 86B) that are rotatable in and out of the flow connection between the shock chamber and the recoil chamber.

4. Suspension strut according to claim 2, in which the piston rod (42) is penetrated by a longitudinal bore (78) and radial flow transfer sections (72, 74) which form a flow connection between the impact chamber and the recoil chamber, wherein the variable flow throttle (80, 82R) is located between the longitudinal flow channel (78) and the radial flow openings.

5. A strut according to claim 1, comprising a tubular mandrel (84) which brings the pressure modulation chamber (52) into flow communication with the shock chamber, and a variable flow restrictor (80) which is rotatably mounted on the tubular mandrel and which is operatively coupled between the shock chamber and the recoil chamber.

6. Suspension strut according to claim 1, comprising means for generating a vehicle operating parameter signal, wherein the annular head (44) includes a dual piston arrangement within the main pressure chamber, the dual piston arrangement including the piston rod (42) attached to the master cylinder and the tubular piston (48) movably mounted on the piston rod, the pressure modulation chamber (52) having the inlet opening (60) for supplying a compressible fluid to the pressure modulation, and wherein the Controller controls the impact chamber pressure, the pressure modulation chamber pressure, and the interchamber flow rate in response to a detected change in a vehicle operating parameter signal.

7. A strut according to claim 6, wherein the control device includes means for generating a fluid spring operating parameter signal, further a computer coupled to the fluid spring and vehicle operating parameter signals and to the control device for adjusting the shock chamber pressure, the modulation chamber pressure and the interchamber flow rate in dependence on a determined change in the vehicle operating parameter signal and in dependence on a determined change in the fluid spring operating parameter signal.

8. A strut according to claim 7, wherein the means for generating a fluid spring operating parameter generates a signal indicative of the position of the movable piston head in relation to the piston rod within the housing chamber.

9. A suspension strut according to claim 6, wherein the means for generating a vehicle operating parameter comprises a manually operable controller operable to generate an adjustable output signal indicative of the desired height travel when driving the vehicle.

10. A suspension strut according to claim 6, wherein the means for generating a vehicle operating parameter includes a transducer operable to generate an output signal proportional to the steering angle of the vehicle.

11. The strut of claim 6, wherein the vehicle operating parameter includes a transducer operable to produce an output signal proportional to vehicle speed.

12. A strut according to claim 6, wherein the means for generating a vehicle operating parameter includes a transducer operable to generate an output signal proportional to the braking force applied to the vehicle.

13. A strut according to claim 6, wherein the means for generating a vehicle operating parameter includes a manual controller operable to generate an adjustable output signal indicative of a predetermined damping factor.

14. Suspension strut according to claim 6, with a tubular housing in which there is a main chamber for receiving a compressible fluid, the tubular piston (48) being arranged to be movable back and forth in the chamber, the head section dividing the main chamber into shock and recoil chambers, a pressure modulation chamber containing the flow opening (60) through which the compressible fluid can flow into and out of the pressure modulation chamber, and a damping flow annulus (54) being defined between the shock and recoil chambers, a device being provided which operatively associates the fluid spring with the chassis and the wheel suspension in such a way that a relative vertical movement between the chassis and the wheel suspension leads to a relative axial translation between the tubular piston and the housing, whereby the device for adjustably throttling the inter-chamber flow between the shock and the Rebound chamber selectively varies the damping force of the fluid spring in response to a change in at least one vehicle operating parameter.