控制车辆减震器阻尼力特性的方法和装置 本发明涉及一种用于最佳控制机动车四行车轮悬挂器件(下文称为减震器)阻尼力特性的方法和装置。
一份于1992年1月30日首次公开的日本专利申请特开平4-27612以例示方式首次在先揭示一种所述的阻尼力特性控制装置。
在该首次在先揭示的阻尼力特性控制装置中，多个垂直弹簧支撑体加速度使感器配置于位于邻近相应减震器的车身上，用于检测出在相应行车轮位置的垂直弹簧支撑体加速度，垂直弹簧支撑体速度通过相应垂直加速度传感器的垂直加速度信号计算；多个配置于弹簧支撑体和非弹簧支撑体之间用于检测出行车轮(非弹簧支撑体)和车身(弹簧支撑体)之间的相对位置，以便计算出在相应行车轮位置的垂直相对速度。
当各相对应的一个垂直弹簧支撑体速度信号和其相对应的一个相对速度的乘积等于或大于一预先指定值时，将相对应的一个减震器的阻尼力特性控制在硬阻尼力特性曲线侧。相反，当该乘积小于预先指定值时，将相对应的一个减震器的阻尼特性控制在软阻尼力特性曲线侧。
一份于1992年7月9日首次公开的特开平4-191111以例示方式第二个在先揭示了一种置于相对应地车身(弹簧支撑体)和罩胎轮组件(非弹簧支撑体)间相应减震器阻尼力特性控制装置。
在该上述日本专利申请公开中(特开平4-191111)，车辆悬挂控制装置设有多个各自置于车身和后罩胎(行车)轮间的以便能增加或减小作用于相对应的后罩胎(行车)轮车身上的悬挂力(阻尼力特性)的执行机构(减震器)；一个垂直加速度传感器是这样设置的，以便于检测出由于车辆行车路面凹凸不平导致前罩胎轮产生振动而作用在车身上的垂直加速度；控制装置是这样设置的，以致使其基于来自上述传感器的输入信号控制执行器的操作。
上述控制器件是这样构造的，以致于当其确定来自垂直加速度传感器的任一个检测出车身垂直加速度超过预定值时，驱动执行机构；其计算出延迟持续时间，该延迟持续时间与后行车轮到达相应的已知超过预定值的弹簧支撑体垂直加速度的凹凸路面相合拍；并且正好在前罩胎(行车)轮通过凹凸路面的已计算出的迟后延续时间后，由根据垂直弹簧支撑体加速度转换信号获得的控制信号的大小驱动上述的执行机构。
就是说，在上述日本专利申请首次公开的特开平4-191111中，甚至当在前行车罩胎轮已通过如上所描述的这样一种凹凸路面引起车身相当大的振动时，实施对后行车轮侧的减震器控制，以便在后行车轮通过同样的凹凸路面时，消除作用在车身上的垂直加速度，所涉及到的作用在车身上的垂直加速度源于当前行车轮已经过的凹凸路面。因此，当后行车轮通过同一凹凸路面时，可减小在前行车轮通过该同一凹凸路面时所产生的振动。
要指出的是，在上述第二次在先提出在日本专利申请特开平4-191111首次公开中揭示的车辆减震器控制装置，预检控制要根据车辆的速度延迟一定时间间隙才进行，在那时才使用控制信号控制设于后行车轮位置的减震器的阻尼力，并且对处理信号的滤波器的相位偏差没有进行删除。
本发明的目的是提供一种控制车辆减震器阻尼力的方法和装置，其特征是：能提高控制精度和增强车辆横向摇动速度和纵向摇动速度的信号最初响应特性，能实现传感器与车辆其它控制系统共用，能获得低价阻尼力特性控制装置，在从低车速到高车速广泛范围内抑制车辆的工况，并且改善乘坐车辆的舒适度。
上述目的可提供一用于汽车的装置来实现，其包括：a)多个减震器，各安装于车身一给定位置和位于车身前右、前左、后右、后左位置的相对应的一个前右、前左、后右、后左行车轮之间，并且是这样结构和设置的，以致于能改变其阻尼力特性；b)阻尼力特性改变器件，响应于输入驱动信号，以便改变有关减震器相应一个的阻尼力特性；c)多个车轮速度传感器，该传感器是这样构造和设置的，以致可检测出处于车身前右和前左位置的行车轮的轮速，并检测出处于车身后右和后左位置的至少一个行车轮的轮速；d)计算器件，用于根据来自所说的轮速传感器检出的输出信号计算至少一个车辆纵向摇动速度和横向摇动速度；e)垂直弹簧支撑体情况传感器，用于检测出车身的一个弹簧支撑体垂直情况；以及f)阻尼力特性控制器件，用于根据已检测出的垂直弹簧支撑体情况计算跳振速度，基于算出的跳振速度、纵向摇动速度和横向摇动速度产生各减震器控制信号，纵向摇动速度或横向摇动速度的任意一个是基于所说轮速传感器检出的轮速信号或基于垂直弹簧支撑体情况传感器器件检出的垂直弹簧支撑体情况计算的，并且根据产生的控制信号向所述的与相对应的一个减震器相连的阻尼力特性控制器件输出驱动信号。
上述的目的也能通过提供一种用于控制车辆减震器的方法来达到。所述的车辆减震器包括：a)多个减震器，每个置于一车身已知位置和位于车身前右、前左、后右、后左位置的相对应的一个前右、前左、后右、后左行车轮之间，并且是这样构成和设置的，以致可能改变其阻尼力特性，该方法包括步骤有：b)响应于一输入驱动信号，改变有关减震器相应的一个的阻尼力特性；c)检测出位于车身前右和前左位置的行车轮的轮速，并检测出位于车身后右和后左位置的至少一个行车轮的轮速；d)基于来自所述步骤c的检出输出信号计算至少一个车辆的纵向摇动速度和横向摇动速度；e)检测出一车身弹簧支撑体垂直情况；和f)基于检出的弹簧支撑体垂直情况计算出跳振速度，基于计算出的跳振速度、纵向摇动速度和横向摇动速度产生控制信号，纵向摇动速度和横向摇动速度是基于所述的步骤c或步骤e检出的输出信号算出的，并且根据产生的控制信号值输出所述步骤b的驱动信号。
图1是按照本发明第一优先实施例的减震器阻尼力控制装置设置的解释性视图；
图2是如图1所示的减震器阻尼力控制装置控制部件和其周围电路的电路块图；
图3是如图2所示的按照本发明第一优先实施例的减震器阻尼力控制装置电路块示意图；
图4是用于如图2和图3所示第一实施例任一减震器SA的部分剖面图；
图5是如图3所示典型的减震器SA的放大的、局部剖面图；
图6是表示相对于如图4和图5所示典型的减震器活塞速度特性曲线图；
图7是表示响应于根据如图2和图3所示典型脉冲(步进)马达转动的调节器步进位置的阻尼力区域的阻尼系数特性曲线图；
图8A、8B和8C是沿图7表示的如图4和图5所示典型减震器主要部件的K-K剖面线截得横断面图；
图9A、9B和9C是沿图7表示的如图4和图5所示典型减震器主要部件L-L和M-M剖面线截得的横断面图；
图10A、10B和10C是沿图7表示的如图4、图5所示典型减震器主要部件N-N剖面线截得的横断面图；
图11是当相对于如图4所示典型减震器活塞为伸展行程侧时的阻尼力特性曲线图；
图12是当伸展和压缩行程侧都处于软阻尼力状况时的阻尼力特性曲线图；
图13是当压缩行程侧处于硬阻尼力状况时的阻尼力特性曲线图；
图14A、14B和14C是在如图2直至图13情况下，为输入弹簧支撑体垂直加速度信号G的信息加工电路块图和为输出轮速传感器信号的信息加工电路块图；
图15A和15B表示基于轮速数据的纵向摇动速度和借助陀螺仪相应地实际测得的纵向摇动速度的特性曲线图；
图16A、16B、16C和16D是为说明在第一、第二和第三阻尼力特性控制装置中的操作，横向角信号、偏转率信号、转向角信号和左、右轮速度的信号波形图；
图17是表示获得如图2直到图13所示第一实施例的控制部件中产生的控制信号的控制操作的操作流程图；
图18A、18B、18C、18D和18E是如图2所示第一实施例和如图21所示第四实施例的控制部件中阻尼力特性控制操作的波型测定时间图；
图19是按照本发明第二优先实施例的阻尼力特性控制装置的电路块示意图；
图20是按照本发明第三优先实施例的阻尼力特性控制装置的电路块示意图；
图21是按照本发明第四优先实施例的阻尼力特性控制装置的电路块示意图；
图22A和22B是为在如图21所示的第四实施例情况下获得VB(跳振速率)和纵向摇动速度VP的信息处理电路的电路块示意图
图23是在如图21所示的第四实施例中进行的操作流程图；
图24A、24B和24C是在如图21和图23所示第四实施例情况下，纵向摇动速度，实际弹簧支撑体垂直速度和控制信号V的信号时间图；
图25A、25B、25C和25D图示在第四实施例中，纵向摇动速度，实际弹簧支撑体垂直速度，控制信号和纵向控制特征。
为了便于更好地理解本发明，下文将参考附图进行阐述。
在解释本发明的阻尼力特性控制装置的第一优先实施例前，先将通过本发明解决的部题描述如下：
针对第一个在先提出的车辆减震器控制装置，该装置揭示了日本专利申请特开平4-27612并已在本发明背景介绍中描述了。
(1)由于为了根据检出的跳振速度、纵向摇动速度和横向摇动速度信号而控制相应的减震器的阻尼力特性，至少必须在车身(弹簧支撑体)的3个位置上安装3个车辆工况传感器，从而在诸如弹簧支撑体跳振速度、纵移速率和横向摇动速度相应的方向上检出弹簧支撑体状况，所以就相应地增加了安装车辆减震器控制装置所花的费用。
(2)因为由于当车辆驾驶操作时作用在车身上的横向加速度的其他轴分量包括在弹簧支撑体上检出的垂直弹簧支撑体状况的信号中，所以确定横向摇动速度的精度变差。
(3)因为在弹簧支撑体(车身)上检测来自行驶道路的道路信号产生垂直弹簧体状况，所以垂直弹簧支撑体状况信号的初始响应特性是不太好的。
针对第二个在先提出的车辆减震器控制装置，该装置揭示于日本专利申请公开号特开平4-191111，并且在本发明背景介绍中描述了：
虽然在车辆行驶在较高速度下，车身处于跳动状态，但是在车辆以从较低速到较中速范围内速度行驶时，车身主要处于纵移状态，而仅仅借助于根据位于前行车轮减震器对位于后行车轮减震器的预检测控制是不能有效地抑制以从低速到中速范围行驶的车辆的车身纵向颠簸的。
实施例1
图1展示了本发明第一优先实施例中车轮减震器阻尼力特性控制装置的整体系统结构图。
四个减震器SAFL、SAFR、SARL和SARR(注意：脚注FL代表前左行车轮旁(位置)，FR代表前右行车轮旁(位置)，RL代表后左行车轮旁(位置)，RR代表后右行车轮旁，并且由于所有减震器具有同样的结构，简单地用SA代表一典型的减震器，安装于车身(弹簧支撑体)的给定部分和相应的行车(罩胎)轮(非弹簧支撑体)之间。行车轮包括车辆的前左罩胎轮、前右罩胎轮、后左罩胎轮和后右罩胎轮。要指出的是，上述的车身的给定部分是指前左和右行车轮位置以及后左和右行车轮位置。
如图1所述，垂直加速度(G)传感器1装于车身的给定位置以便检出作用于弹簧支撑体(车身)上的垂直弹簧支撑体加速度。三个行车轮速度传感器(轮速传感器)2FL、2FR和2RL配置在前右、前左和后左行车轮上，以便检测出相应的行车轮速度。
图2展示了如图1所示的本发明第一实施例中的车辆减震器阻尼力控制装置的电路块图。
参见图1和图2，一控制部件4安装在靠近驾驶员位置的车身部分上。该控制部件4包括一输入接口电路4a；一CPU(中心处理器)4b；一ROM(只读存储器)4d；一RAM(随机存取存储器)4e；一输出接口/驱动电路4c和一公共总线。在功能上，该控制部件4包括：一阻尼力特性控制电路，该控制电路接收来自垂直G(重力)传感器1和各轮速传感器2FL、2FR和2RL的信号并向与减震器SA(SAFR、SAFL和SARL)相应的一个相连的每一个步进马达3输出驱动信号；和一防滑控制电路，该电路接收来自上述各轮速传感器的信号，基于各轮速传感器2FL、2FR和2RL的输入信号在刹车时检测每个行车轮的滑行情况，并且当检测出的滑行速度等于或大于预定值时借助于相应的刹车加压缸(图中未示)的控制阀门实施减小刹车力以避免轮子被刹住。
一防滑控制系统包括控制部件4已被列举在于1994年12月20日颁布美国专利No.5374113和已于1993所9月7日申请的美国专利申请No.08/116769中。该美国专利申请对应于在1994年3月17日出版的德国专利申请公开说明书No.DE4330076(作为引用上面美国专利和美国专利申请的内容在这里已合并在一起了)。
图3展示了本发明第一优先实施例中阻尼力特性控制装置的电路块图。图3的详细说明将在后面进行。
其次，图4展示了任一减震器SA(从SAFL直到SARR)的横截面图。
如图4所示，减震器SA包括：一个缸30，一个(可动)活塞31划定界成一个上部腔室A和一个下部腔室B；一个外壳33，在该外壳中沿缸30的外圆周侧形成一槽腔32；一个底座34，其界定了下腔室B和槽腔32；一个导向元件35，其引导活塞杆7的滑动，该活塞杆的另一端连有可动活塞31；悬挂弹簧36装于外壳33和车身之间；和一个橡胶缓冲器37。
如图4所示，图2和图3所示出的各步进电机3安装在相应的一个减震器SA的上部位置，以致于借助响应于来自输出驱动器4C旋转驱动信号的控制杆70可操作地旋转调节器40(参见图5)。在每一个减震器SA内，通过控制杆70将相应的一个步进马达3的旋转轴与相应调节器40相连接。
图5展示了代表各减震器SA的部分活塞组件31和其周围部件的放大横截面图。
如图5所示，活塞31具有贯穿孔31a和31b。另外，活塞31设有压缩行程侧衰减阀20和伸展行程侧衰减阀12分别打开和关闭相应贯穿孔31a和31b。一个中间柱38螺旋地连接和固定到定位档41，该定位档螺旋地连接和固定到活塞杆7的末端。该中间柱38贯穿通过活塞31。另外，中间柱38形成有连通孔39，该孔连通上部腔室A和下部腔室B。再有，在活塞组件中设有调节器40，该调节器改变连通孔39的流体穿过横截面面积。
再则，还装有伸展行程侧阻档阀17和压缩(或收缩)行程侧阻档阀22，其能根据流体流向，导通和阻塞流体流通过连通孔39。
应注意：中间柱38以位置次序分别设有第一通孔21、第二通孔13、第三通孔18、第四通孔14和第五通孔16。
另一方面，参见图5，调节器40设置有中空部19，第一横向孔24和第二横向孔25，两横向孔连通调节器40的内部和外部。外圆周部分设置有纵向槽23。因此，当活塞冲程表明伸展冲击时，在上部腔室A和下部腔室B之间形成4个流体通道作为流体流通道。就是说，1)伸展行程侧第一流通通道D，流体流过贯穿孔31b，打开的伸展冲击侧衰减阀门12内侧的阀门，并到达下部腔室B；2)伸展冲击侧第二流通通道E，其中，流体流过第二通孔13、纵向槽23、第四通孔14、打开的伸展行程侧衰减阀门12外周侧的阀门，并到达下部腔室B；3)伸展行程侧第三流通通道F，其中，流体流经第二通孔13、纵向槽23和第五通孔16；以及4)旁路流通通道G，其中，流体流经第三通孔18，第二横向孔25和中空部19，并到达下部腔室B。
另外，在活塞31压缩行程侧时，能通过3个流体流通通道导致流体流动，包括：1)压缩行程侧第一流通通道H，其中，流体流经贯穿孔31a和打开的压缩行程侧衰减阀的阀门；2)压缩行程侧第二流通通道J，其中，中空部、第一横向孔24、第一通孔21和打开的压缩行程侧阻挡阀22，并到达上部腔室A；3)旁路通道G，其中，流体流经中空部19第二横向孔25和第三通孔18。
总之，减震器SA是这样构造的，以致于如图6所示，在其阻尼特性方式，可以多级方式改变阻尼力特性，不论在伸展行程侧还是在压缩行程侧，只要根据相对应的一个步进马达3旋转转动调节器40。
图7展示了在相对于活塞31而言处于伸展行程侧和处于压缩行程侧两种情况中，调节器40的旋转位置和阻尼力特性之间的关系。
详细地说，如图7所示，当调节器40从通常的中心位置以某一反时针方向转动时，在所述中心位置伸展和压缩行程侧都处于软阻尼力特性位置(下文称之为软区域SS)，那么在伸展行程侧能以多级方式从最大硬特性至最小硬特性范围内变化阻尼力系数，而压缩缩行程侧则固定在软位置(下文称之为伸展行程侧硬区域HS)。相反，当调节器40从那一点以某一顺时针方向转动时，仅仅能使压缩行程侧的阻尼力系数以多级方式从最大硬特性至最小硬特性的硬区域中变化，而伸展行程侧则固定在软阻尼力特性位置(下文称之为压缩硬区域SH)。
当将调节器40转动到如图7所示的①、②和③中的任一位置时，沿图5剖面线K-K、L-L、M-M和N-N截得的活塞组件部分的横截面是相应分别展示在图8A(①)、8B(②)和8C(③)(K-K)，9A(①)、9B(②)和9C(③)(L-L，M-M)，10A(①)、10B(②)和10C(③)(N-N)。各展示在图7中①、②和③位置的阻尼力特性曲线分别相应展示在图11、12和13中。
图11展示了在调节器40处于图7所示的①位时，典型的减震器阻尼力特性曲线。
图12展示了在调节器40处于图7所示的②位时，典型的减震器阻尼力特性曲线。
图13展示了在调节器40处于图7所示的③位时，典型的减震器阻尼力特性曲线。
回到图3，每一减震器SA的阻尼力特性控制电路包括：一个所需的速度分量计算电路4aa，其从由来自垂直重力传感器1输入的垂直弹簧支撑体加速度信号转换成的信号计算车辆跳振分量VB，其依据来自各轮速传感器2FL、2FR、2RL的输入信号计算纵向摇动分量VP和横向摇动分量VR；一个控制信号计算电路4bb，其计算出控制信号V(FRV、FLV、RRV和RLV)以便对每个减震器(SA)实施阻尼力特性控制。
要求的速度分量计算电路4aa包括如图14A、14B和14C所示的处理电路。
图14A展示了一个获得车辆跳振分量VB的信号处理电路。
如图14A所示，信号处理电路包括一个LPF(例如，一个巴特沃斯滤波器第一级低通滤波器)，其用于综合来自垂直重力传感器1的垂直弹簧支撑体加速度信号，以便获取车辆跳振分量(垂直的弹簧支撑体速度)VB。
图14B展示了一个根据各轮速传感器2FL、2FR和2RL获取车辆纵向摇动分量VP的信号处理电路。
如图14B所示，信号处理电路包括一个根据以下等式计算纵向摇动分量VP的计算电路5：
VP(n)＝(WVFL(n)＋WVFR(n)＋WVRL(n))/4………(1)
VP＝(VP(n)＋VP(n)＋……＋VP(n-m))/(m＋1)……(2)
在等式(1)和(2)中，WVFL代表前左行车轮的轮速，WVFR代表前右行车轮的轮速，WVRL代表后左行车轮的轮速，(n)脚注代表随机取样数据，(n-1)脚注代表对于随机取样数据(n)在前一次取样的取样数据，(m)代表一随机整数。
图15A和15B分别展示了基于利用等式(1)和(2)计算的纵向分量VP的计算纵向摇动速度波形和借助于陀螺仪实际测量的纵向摇动分量波形。
如图15A和15B所示，车辆纵向摇动速度能通过计算各轮速度数据平均值获取。
图14C展示了一个计算横向摇动分量VR的信号处理电路。
如图14C所示，信号处理电路包括：一个利用下列等式(3)获得左右摇摆率信号Y的计算电路6；一个综合左右摇摆率信号Y以便获得横向角信号θR的低通滤波器(LPF)；和一个辨别横向角信号θR以便获得横向摇动分量VR的高通滤波器。
Y＝WVFR(n)-WVFL(n)………(3)
图16A、16B、16C、16D分别展示了当车辆以每小时60公里速度换道行驶时，横向摇动角信号θR；借助于陀螺仪实际测出的左右摇摆率信号Y；实际测出的行驶角信号；以及左、右转速数据之差。
如图16A至16D所示，能通过获得的左行车轮速和右行车轮速之间的速度差精确地计算出车轮横向摇动分量。
图17展示了一由控制部件4中的阻尼力特性控制电路所进行的操作流程图。要说明的是图17的程序流程图对每一个减震器SA都是独立进行的。
在步骤101，CPU4b从垂直弹簧支撑体重力传感器1取出作用于车身给定部分的关于弹簧支撑体垂直加速度数据，并且根据通过在图14A中所示的低通滤波器LPF获得的垂直弹簧支撑体速度计算出跳振分量VB。要说明的是，跳振分量VB是正值时表示相对于地面向上方向(向着车身)，而其为负值时表示相对于地面向下方向(向着行车轮方向)。
在步骤102，CPU4b从相应的行车轮速度传感器2FL、2FR和2RL读取各行车轮的轮速信号，通过如图14B所示的信号处理电路获得车辆纵向摇动分量VP和通过如图14C所示的信号处理电路获得车辆横向摇动分量VR。
要说明的是，纵向摇动分量VP的正值表明车后蹲方向，其负值表明车前俯方向；横向摇动分量VR的正值表明相对于车辆前进方向的左方向，其值的负值表明相对于车辆前进方向的右方向。
还要说明的是，当弹簧支撑体垂直速度Vn方向向上(车身向上方向)时，弹簧支撑体垂直速度Vn具有正值，而当其方向向下(车身向地方向)时，其具有负值。
在步骤103，CPU4b根据以下等式(4)至(7)计算出各减震器的控制信号V(FLV、FRV、RLV、RRV)。
FRV＝αf·VB＋βf·VP＋γf·VR……(4)
FLV＝αf·VB＋βf·VP-γf·VR……(5)
RRV＝αr·VB-βr·VP＋γr·VR……(6)
RLV＝αr·VB-βr·VP-γr·VR……(7)其中，αf、βf和γf代表前行车轮的比例常数，αr、βr和γr代表后行车轮的比例常数，αf·VB和αr·VB代表在车身前和后行车轮垂直的跳振速度，βf·VP和βr·VP代表在车身前和后行车轮位置的纵向摇动速度，γf·VR和γr.VR代表在车身前和后行车轮位置的横向摇动速度。
在步骤104，CPU4b确定获得的控制信号V是否等于或大于预先确定的阈值δT。
如果在步骤104为是(V≥δT)，则程序走入步骤105，在该步骤105，相应的一个减震器SA被控在HS区域，这样，其伸展行程侧就置于硬阻尼力特性中。
如在步骤104为否，则程序进入步骤106。
在步骤106，CPU4b确定是否控制信号值落在预先确定的阈值δT和另一个预先确定的阈值-δC的范围里。
如果在步骤106为是，则程序进入步骤107，在该步骤，相应的一个减震器SA被控制在SS区域，以致于伸展和压缩行程侧都被控制在软阻尼力特性中。
如果在步骤106为否，则程序进入步骤108，在步骤108，由于控制信号V低于那个预先选定的阈值-δC，所以相应的一个减震器SA被控制在SA区域，以致可压缩行程侧被控制在硬阻尼力特性里。
图18A至18E展示在第一实施例中的阻尼力特性控制装置中控制操作时间测定图。
控制信号V具有落于预先选定的正和负阈值δT和-δC之间的值，相应的减震器SA被控制SS区域方式(伸展和压缩行程侧都处于软阻尼力特性区域7。
当控制信号V超过预先确定的正阈值δT时，伸展行程侧区域被控制在HS区域(硬阻尼力特性侧，在该侧阻尼力特性正比于控制信号V的值变化。在这时，阻尼力特性C被控制为C＝K·V，K为比例常数。
另外，当控制信号V小于预先确定的负阈值δC时，压缩行程侧被控制在压缩行程侧硬区域SH，并且压缩行程侧的阻尼力特性是按照控制信号V的值而变化的。这时，阻尼力特性C为C＝KC·V。符号KC为压缩行程侧的比例常数。
当控制信号V象弹簧支撑体和非弹簧支撑体(图18C的区域b和d)之间相对速度的那样具有相同符号时，这时减震器SA的行程侧被控制在硬特性区域(区域b为伸展行程侧，区域d为压缩行程侧)。当控制信号V象弹簧支撑体和非弹簧支撑体(区域a和c)之间相对速度的那样具有不同符号时，减震器SA的行程侧被控制在软特性区域(区域a为压缩行程侧，区域c为伸展行程侧)。这样，像基于探空气球理论的阻尼力特性那样，仅仅使用垂直加速度传感器1和行车轮速度传感器2FL、2FR和2RL可实行同样的控制。而且，当将控制区域从区域a转到区域b和从区域c转到区域d时，不驱动相应的步进马达3也能实现阻尼力特性的转换。
因此，第一实施例具有如下优点：
(1)因为用于检测弹簧支撑体情况的车轮速度传感器2比垂直弹簧支撑体加速度传感器更接近于输入侧(路面侧)，可借助于相应车轮速度信号WVFL、WVFR和WVRL获得纵向摇动速度和横向摇动速度，以致于初始响应特性优于在弹簧支撑体处检测出的。
(2)当行驶操作时，没有任何其他作用在车身上的轴向分量包括在从车轮速度传感器2获得的车轮速度信号WVFL、WVFR和WVRL中，固此，能提高横向摇动速度的确定精度，从而改进了各阻尼力特性的控制精度。
(3)由于可从相应车轮速度传感器2FL、2FR和2RL的车轮速度信号WVFL、WVFR、WVRL获得车辆的纵向摇动速度和横向摇动速度，以及用于控制每个减震器阻尼力特性的传感器包括简单的用于获得车辆跳振速度的垂直弹簧支撑体加速度传感器1，因此，可减少安装阻尼力特性控制装置的系统费用。
(4)由于与在先提出的基于探空气球(Sky hook)理论的阻尼力特性控制相比，降低了转换阻尼力特性的频率，因此能提高控制响应特性，延长步进马达的使用寿命和减小功率损耗。
实施例2
图19展示了本发明第二优先实施例中的车辆减震器阻尼力特性控制装置的电路块图。
如图19所示，两个垂直重力传感器1(1FL、1FR)被配置在附近装有前左和前右行车轮安装位置的车身上。另外，四个车轮速度传感器2(2FL、2FR、2RL、2RR)被配置在前左和前右行车轮以及后左和后右行车轮上。
在第二实施例中，要求的速度分量计算电路4aa根据来自两个垂直重力传感器1(FL、1FR)的信号计算出车辆的跳振分量VB和车辆的横向摇动分量VR，并根据来自四个车轮速度传感器2(2FL、2FR、2RL、2RR)计算出车辆的纵向摇动分量VP。
这就是说，使用通过综合来自于两个垂直重力传感器1(1FL、1FR)的加速度信号GFL和GFR获得的垂直弹簧支撑体速度信号FLVn、FRVn计算出跳振分量VB和横向摇动分量VR，计算如下：
VB＝(FLVn-FRVn)/2..........(8)
VR＝FRVn-FLVn.............(9)
再者，根据下列等式计算纵向分量：
VP(n)＝(WVFL(n)＋WVFR(n)＋WVRL(n))/4....(10)
VP＝(VP(n)＋VP(n-1)＋……＋VP(n-m))/(m＋1)...(11)
要说明的是，来自于左和右前行车轮之前不同的车轮速度信号产生的左右摇摆速度信号Y可用来作为校正信号，以便消除当驾驶操作时由于作用于车身的横向加速度而产生的其它轴向分量。
在第二实施例的情况下也能得到在第一实施例中所涉及到的同样的优点。
实施例3
图20展示了本发明第三优先实施例中的车辆减震器阻尼力特性控制装置的电路块图。
图20所示，三个垂直重力传感器1(1FL、1FR、1RL)安装在前左和前右行车轮的车身安装位和后左行车轮的车身安装位上。另外，两个车轮速度传感器2(2FL、2FR)装设在前左和前右行车轮上。
要求的速度分量计算电路4aa利用来自于3个垂直重力传感器1(1FL、1FR、1RL)来计算跳振分量VB，纵向徭动分量VP和通常时候的横向摇动分量VR。
另外，左右摇摆速度计算电路4cc使用上述等式(3)根据来自车轮速度传感器2FL和2FR的信号计算左右摇摆速度信号Y，横向摇动分量计算电路4dd根据左右摇摆速度信号获得驾驶时的横向摇动分量VR。驾驶确定电路4ee根据左右摇摆速度信号确定驾驶操作。
这就是说，根据下列等式(12)，车辆纵向摇动分量VP计算通过综合两个处于在前左行车轮位置和后左行车轮位置的两个垂直弹簧支撑体重力传感器1(1FL和1RL)的加速度信号所获得的垂直弹簧支撑体速度信号FLVn和RLVn。跳振分量VB和横向摇动分量VR以如第二实施例相同的方法，根据等式(8)和(9)获得。
VP＝FLVn-RLVn.........(12)
然而，如果左右摇摆率信号Y经过控制信号计算电路4bb确定为不大于预先确定的阈值时，则相应减震器V(FLV、FRV、RLV、RRV)的控制信号根据上述等式(4)、(5)、(6)和(7)计算。然后，根据这样计算的控制信号V，实行通常的阻尼力特性控制。但是，如果左右摇摆率信号Y增加并超过预先确定的阈值，则根据下述等式(13)至(16)计算相应减震器SA的控制信号V(FLV、FRV、RLV、RRV)。应用下述方程(13)至(16)根据控制信号V(FLV、FRV、RLV、RRV)进行驾驶时阻尼力特性控制。前右行车轮：FRV＝αf·VB＋βf·VP＋γf·VR.....(13)前左行车轮：FLV＝αf·VB＋β f·VP-γf·VR.....(14)后右行车轮：RRV＝αr·VB-βr·VP＋γr·VR.....(15)后左行车轮：RLV＝αr·VB-βr·VP-γr·VR.....(16)
详细地说，当驾驶操作时，应用基于垂直弹簧支撑体速度信号的驾驶操作时的横向摇动分量VR代表基于垂直弹簧支撑体速度信号的通常时间的横向摇动分量VR。
因此，在第三实施例情况下可具有如下优点：
(1)由于车轮速度传感器2从更多输入侧(路面侧)来检测弹簧支撑体垂直响应(与弹簧支撑体垂直加速度传感器相比较)，因此，从右和左轮两个车辆速度WVFL和WVFR获得横向摇动速度。与检测弹簧支撑体侧相比较，信号的初始响应特性是较好的。
(2)由于从车轮速度传感器2得到的信号不包括在驾驶操作时由作用于车身的横向加速度所产生的其他轴向分量，从而能提高确定基于右和左行车轮速度WVFL和WVFR的横向摇动速度的精度。这样就改善了控制精度。
尽管使用了这样的减震器，当为了提供硬阻尼力特性而控制伸展和压缩阶段其中之一时，在每个减震器中阻尼力特性的另一阶段(行程侧)固定于低阻尼力特性。但是其他减震器也能使用，在该减震器中为改变阻尼力特性，要同时控制伸展侧和压缩侧。后者这种减震器已由美国专利No.5307907例举了。
实施例4
图21展示了本发明第四优选实施例中的减震阻尼力特性控制装置电路块图。
如图21所示，将来自垂直重力传感器1的垂直弹簧支撑体加速度信号G转换成垂直弹簧体速度信号。从转换的垂直弹簧支撑体速度信号计算车辆跳振分量VB。通过要求的速度分量计算电路4aa从来自四个车轮速度传感器2(2FL、2FR、2RL、2RR)的输入信号得到纵向摇动分量VP。设置了控制信号计算电路4bb，其提供控制信号V和将控制信号V的相位反相变成的相反的控制信号V’。
要说明的是，要求的速度分量计算电路4aa包括如图22A和22B所示的信息加工电路。
如图22A所示，应用垂直重力传感器1的垂直加速度信号，通过LPF获得跳振分量VB。
通过如图22B所示的计算电路5A获得纵向摇动分量VP。
利用在第二实施例中描述的等式(10)和(11)获得纵向摇动分量VP。
减震器SA的结构与第一实施例中描述的减震器的结构是一样的。其他诸如控制部件，步进马达和传感器的结构也与第一实施例所描述的一样。
其次，图23展示了在第四实施例中执行的控制操作流程图。
对每个减震器SA进行阻尼力特性控制。
在步骤101A，CPU4b从每个垂直重力传感器读取垂直弹簧支撑体加速度信号，并且基于通过图22A所示的LPF取得的垂直弹簧支撑体速度获得跳振分量VB。VB正值时表示相对于地面方言向上；其为负值时表示向下朝着地面方向。
在步骤102A，CPU4b根据如下等式(12)获得控制信号V。
V＝α·VB.........(12)
在等式(12)中，α代表一比例常数。
在步骤103A中，CPU 4b从车轮速度传感器2FL、2FR、2RL和2RR读取各行车轮的车轮速度信号，应用图22B所示的信号处理电路通过处理车轮速度信号获得车辆纵向摇动速度VP。VP值为正时，代表后蹲方向；其为负值时，代表前冲方向。
在步骤104A，CPU 4b确定是否纵向摇动速度从车轮速度传感器2FL、2FR、2RL和VP不小于预先确定的阈值PS。如果在步骤104A为是，那是程序走到步骤105A，在该步骤获得将控制信号相位反相的反相控制信号，如在步骤104A为否(VP≤PS)，则程序进入步骤106A，在该步骤，CPU 4b确定是否预先获得的纵向摇动速度VP已不小于预先确定的阈值PS，如果在步骤106A为是(预先VP＞PS)，则程序进入步骤107A，在该步骤，延时器的计时值清零并开始计时。然后，程序进入步骤105A，如果在步骤106A为否，则程序进入步骤108A，在该步骤，CPU 4b确定是否延时器的延时值小于预先选定的延时Ts。如果在步骤108A为是，则程序进入步骤109A，在该步骤CPU 4b通过+1增加延时器的计时值。然后，程序跳到步骤105A。如果在步骤108A为否，则程序进入步骤110A。
在步骤110A，CPU4b确定是否控制信号V或者反相控制信号V’不大于预先选定的阈值ST。如果在步骤110A为是(V(V’)＞δT)，程序进入步骤111A；如果在步骤110A为否，则程序进入步骤112A。
在步骤111A，CPU 4b控制相对应的一个减震器SA以便伸展阶段处于硬区域，即HS。在这时，在伸展侧的目标阻尼力特性C被控制为C＝KT·V，其中KT代表伸展阶段的比例常数。
在步骤112A，CPU 4b确定是否控制信号V或者反相控制信号V’处于预先确定的阈值δT和预先确定的阈值-δC之间。如果在步骤112A为是，程序进入步骤113A，在该步骤，相对应的一个减震器SA被控制在软区域SS(伸展和压缩阶段都处在软阻尼力特性)；如果在步骤112A为否(V(V’)≥δT或V≤-δC，则程序进入步骤114A，在该步骤，相应的一个减震器SA被控制在SH区域。在压缩阶段，目标阻尼力特性C被控制为C＝KC·V。注意：KC代表压缩阶段比例常数，而在伸展阶段，被置于软尼力特性。
在步骤115A，控制部件4为旋转地移动如图5所示的调节器40以便处于伸展或压缩阶段的阻尼力特性被控为提供目标阻尼力特性，向相应的一个步进马达3输出驱动信号。
返回去参见图18A所示的区域a代表一种状态，在该状态基于垂直弹簧支撑体速度的控制信号V从负值(向下)转换成正值(向上)。这时，由于弹簧支撑体(车身)和非弹簧支撑体(行车轮组件)之间的相对速度仍为负值(在减震器SA中，压缩阶段侧处在活塞冲击)，因此，减震器SA被控在伸殿阶段硬区域HS(压缩阶段处于软区域)。从而，在这HS区域，软特性展现在减震器的冲击方向，即如图18D和18E所示的压缩阶段。
另外，图18C区域b代表这样的区域，在该区域，控制信号V仍是正的(向上)，相对速从负随向正值转换(相应一个的减震器SA的活塞冲击方向处于伸展阶段)。这时，由于基于控制信号V的方向，减震器SA被控于伸展阶段硬区域HS，以及在区域b减震器SA的冲击方向在伸展阶段。因此，在区域b，伸展阶段提供较硬为阻尼力特性，该特性正比于控制信号V的值。
其次，图18C所示的区域C代表这样的区域，在该区域，控制信号V从正值(向上)转变为负值(向下)。这时，由于相对速度仍然是正的(相应的一个减震器SA的活塞冲击方向在伸展阶段)，基于控制信号V的方向，该减震器SA被控在压缩区域SH。因此，在区域C，是该减震器冲击方向的伸展阶段表现为软特性。
再则，图18C所示的区域d代表这样的状态，在该状态控制信号V还是正的，但是相对速度从正值向负值转换(伸展阶段为相应的一个减震器SA的活塞的冲击方向)。这时，由于减震器SA基于控制信号V的方向被控制在压缩阶段硬区域SH，以及其活塞的冲击方向处于压缩阶段，减震器SA的压缩行程方向是趋向于正比例于控制信号V值的较硬阻尼力特性的冲击方向。
如上所描述的，在第四实施例中，如果基于垂直弹簧支撑体速度的控制信号V具有像弹簧支撑体和非弹簧支撑体(区域b和d)间的相对速度信号相同符号，在这些区域时，相应的一个减震器SA的活塞冲击方向被控制在硬阻尼力特性。如果控制信号V具有不同于相对速度信号(区域a和c)的符号，在这些区域时的活塞冲击方向控制在软特性。这些系列的阻尼力特性控制操作基于探空气球(Skyhook)理论，没有实际检测弹簧支撑体和非弹簧支撑体之间的相对速度。
在第四实施例中，当区域为从区域a转换区域b或从区域c转换到区域d时，不驱动相应的一个步进马达就能实现阻尼力特性的转换。
接着，图24A、24B、24C、25A、25B和25C展示当具有第四实施例的阻尼力特性控制装置的车辆以高速范围和以低/中速范围行驶时，说明控制操作的信号时间图。
(1)当车辆行驶在变速范围时：
如图24A至24C所示，当车辆行驶不变速范围时，从各个前和后行车轮平均值获得的纵向摇动速度VP一般小于预先确定的阈值PS，而在前和后行车轮侧垂直弹簧支撑体速度的相位差是小的(即跳振方式)。在该范围，通过基于在前行车轮位置的垂直弹簧支撑体速度的共同控制信号V能控制各减震器SA的阻尼力特性。这样能抑制车辆的跳振。
(2)当车辆行驶在除前面所述变速范围的低/中速范围时；
当车辆行驶在低/中速范围时，通过前和后行车轮每个车辆速度平均值获得的纵向摇动速度VP不小于预先确定的阈值，而在安装前行车轮的位置和安装后行车轮的位置的垂直弹簧支撑体速度的相位差则较大。因此，车辆处于纵向摇动方式。
这时，一旦在纵向摇动速度VP降低并降到小于预先确定的阈值PS后预先确定的延时TS已过时，装置在前行车轮位置的减震器SAFL和SAFR的阻尼力特性根据基于前左和前右行车轮位置的垂直弹簧支撑体速度获得的控制信号V进行控制，而另一方面，装置后后行车轮位置的减震器SARL和SARR的阻尼力特性根据将控制信号V反相得到其相位的反相控制信号V’进行控制。
因此，应注意到的是，处于后行车轮安装位的减震器的阻尼力特性的可变控制行程侧相反于处于前行车轮安装位置的。因此，车辆跳振能被有效地抑制。
作为第四实施例的第一种变换，尽管第四实施例说只要单个垂直重力传感器1，但也可装两个垂直重力传感器1和1装于邻近于前左和右行车轮的车身部分。这种情况下，基于下列等式(13)和(14)，并根据来自两垂直重力传感器1和1的垂直加速信号GFL和GFR得到的垂直弹簧支撑体速度信号FLVn和FRVn计算跳振分量VB和横向摇动分量VR。在这第一种换型中，控制信号LV和RV(L代表安装左行车轮位置，R代表安装在行车轮位置)根据下列等式(15)和(16)进行计算。
VB＝(FLVn＋FRVn)/2………………………(13)
VR＝FLVn-FRVn…………………………(14)
LV＝α·VB＋β·VR……………………(15)
RV＝α·VB-β·VR……………………(16)
在等式(15)和(16)中，β代表比例常数。
作为第四实施例的第二种变型，设置于前右和左行车轮以及或设置于后右或设置于后左行车轮的三个车轮速度传感器可用来代替如图21所示的四个车轮速度传感器2FR、2FL、2RL、2RR。
在这第二种变型中，可应用下列等式(17)计算平均值VP(n)。
VP(n)＝(WVFL(n)＋WVFR(n)＋WVRL(n)·2)/4........(17)
这等式(17)与在第一实施例中所述的等式(1)是相同的。
注意，上述预先确定的阈值PS可根据车辆速度变化。还要注意，延时器的时间计时可开始于这样一个时间点，此时纵向摇动速度VP越过零点。
在本发明由待批权利要求所限定的范围内可有不同类型的实施例及其变型。