专利名称：车用减震器的减振力特性的控制装置及其方法
技术领域：
本发明涉及车用减震器的减振力特性的控制装置及其方法，特别涉及车用四轮胎轮吊挂单元(减震器)的减振力特性的控制装置及其方法。
日本特许公开说明书平4-191111在1992年7月例示了一种在先提出的用于各减震器的控制减振力特性的控制装置，该装置用于插在相应车体[缓冲质量(sprung mass)]和轮胎轮组件[非缓冲质量(unsprung mass)]之间。
在上述专利申请中，在车辆吊挂控制装置中安装有如下部件许多致动器(减震器)中的每一个都插置于车体和一个后轮胎轮之间，从而就相应后轮胎轮而言可增加或减少对车体上的挂吊力[减振力特性(damping force characteristic)]；安装有垂直加速度传感器，以便检测对车体作用的垂直加速度，该垂直加速力是由于该车辆行驶的路表面上的凹凸不平所致的从前轮胎轮输入的振动所引起的；安装有检测车速的车速传感器，以及安装有控制单元，从而在从上述传感器来的输入信号基础上控制制动器的操作。
上述控制单元的结构以能开动致动器为度，当确定从每一个垂直加速度传感器所检测的车体垂直加速度超过预定值时，计算后轮胎轮达到相应路面凹凸部的延迟持续时间，该凹凸路面提供超过预定值的缓冲质量垂直加速度；按照控制信号的数量开动上述致动器，该控制信号是通过转换一个信号而被导出的，该信号基于前轮胎轮在凹凸不平的路面上通过时，所计算的延迟持续时间经过之后的垂直缓冲质量加速度所得。
就是说，在上述日本特许公开中，甚至当前轮胎轮通过上述如此凹凸的路面时所发生相当大的振动时，也能实施对后轮胎轮侧的减震器的控制，从而，当后轮胎轮通过同样凹凸不平的路面时，通过参照前轮胎轮通过凹凸不平路面时的时间所导出的对车体作用的垂直加速度，消除对车体作用的垂直加速度。结果，当后轮胎轮通过同样凹凸不平的路面时，由前轮通过同样凹凸不平路面时所导出的振动输入就能被降低。
然而，在上述减震器减振力特性控制装置中有如下问题通常，使用低通滤波器或经过许多滤波过程来降低或消除噪音成分或不需要的成分，通过积分方法使由垂直缓冲质量G(重力)传感器所检测的垂直加速指示信号转换为缓冲质量垂直速度。这样一来，当进行信号处理(滤波)来导出如上所述频率相关特征信号时，当所处理的信号具有较低频率时，所处理信号的相位趋向于变成超前态；而当所处理的信号具有较高频率(从附
图15中的点线可看出)时，所处理信号的相位趋向于变成滞后态。因此，特别是由于发生高频输入超过对车体缓冲质量谐振频率而相位被延迟时，不可能得到所需控制信号并且相应地减低乘车舒适性。
令人注意的是在上述丰用减震器控制装置中，如此实施预检控制，以致其计时按照车速快慢而被延迟，在该计时中，用控制信号来控制处于后轮胎轮位置的减震器减振力；并且不消除滤波器处理信号的相位偏差。
进而，如附图1所示，当在前轮胎轮发生脉冲路面输入时，(当前轮胎轮通过具有凹凸不平路面时)，在车体前部和后部之间的干扰导致在车辆实际行动中、在前轮胎轮一侧(前轮胎轮侧缓冲质量垂直速度)和在后轮胎轮一侧(后轮胎轮一侧的缓冲技师垂直速度)同时开始动作。因此，如上所述，由于预检控制，以致其计时按照车速快慢而被延迟，在该计时中，使用在前轮胎轮一侧导出的控制信号来控制后轮胎轮，在施加到在后轮胎轮一侧的控制力往往发生滞后。此外，由于在后轮胎轮一侧的控制力在动作开始期间由于前轮胎轮侧的路面输入而改变，结果，顺次产生感觉上的不舒适。
本发明目的在于提供一种车用减震器的减振力特性的控制装置及其方法，在控制具有较简单结构的后轮胎轮一侧的减震器时，由于通过信号处理导出具有频率相关特性的经处理的信号而消除在较高频率一侧的相位滞后，并且可改进乘坐舒适性。
本发明目的是这样达到的提供一种用于车辆特别是汽车的减震器的减振力特性的控制装置，所述装置包括a)前左、前右、后左、后右轮胎轮侧的减震器，每一个减震器介于车体给定位置和相应的一个前左、前右和后左、后右轮胎轮之间，并且它被作成如此的结构，以致能改变其减振力特性，所述给定位置的定义是每一个前左、前右和后左、后右轮胎轮所安置的位置；b)减振力特性改变装置，它响应输入的驱动信号，用于改变相应的一个减震器的减振力特性；c)车辆垂直动作确定装置，用于确定在车辆的第一位置的车辆垂直动作，该第一位置以预定距离处于后左和后右轮胎轮安装位置之前，并包括前左、前右轮胎轮安装位置，并且用于按照在第一位置所确定的车辆垂直动作而输出车辆垂直动作信号；d)经处理信号(Processedsignal)的形成装置，用于形成具有来自所述车辆垂直动作信号频率相关特性的经处理的信号；以及e)减振力特性控制装置，用于在经处理信号的基础上、为每一个相应减震器形成控制信号，并且按照所形成的控制信号的值向减振力特性改变装置输出驱动信号，从而控制相应的一个减震器的减振力特性，用于后左和后右轮胎轮的所述控制信号相位通常与车辆动作速度信号相匹配，所述车辆动作速度信号将在后左和后右轮胎轮位置实际地产生。
上述本发明另一目的是可这样达到提供一种用于车辆前左、前右和后左、后右轮胎轮侧减震器的控制减振特性的方法，该方法包括如下步骤a)确定在车辆前轮胎轮安装位置的车辆垂直动作，并且输出指示该车辆垂直动作的第一车辆动作信号，并且第一车辆动作信号用于控制前轮胎轮一侧的减震器的减振力特性；b)确定在车辆第一位置的另一车辆动作，该车辆第一位置以一预定距离位于车辆的后左和后右轮胎轮之间的轮距的前方，并且输出指示该车辆动作的第二车辆垂直动作信号，该第二车辆垂直动作信号用于控制后轮胎轮侧的减振力特性；c)形成具有来自第一垂直动作信号或来自第二垂直动作信号的频率相关特性信号的经处理的信号；d)基于在步骤c)中的经处理信号，形成用于前左、前右和后左、后右轮胎轮侧的减震器的控制信号，并且按照相应于在处理信号基础上所形成的控制信号之一的值，对于与每一个减震器相结合的相应的一个步进马达输出驱动信号；e)在控制信号的基础上控制前左和前右轮胎轮侧的减震器的减振力特性，该控制信号是在从第一车辆动作信号所形成的经处理信号之一的基础上形成的；和f)与步骤e)同时、在从第二车辆动作信号所形成另一经处理信号的基础上，控制后左和后右轮胎轮侧减震器的减振力特性。
本发明具有良好效果通过为导出具有频率相依性的信号处理，较高频率一侧的相位滞后可在后轮胎轮一侧被消除，从而改善乘坐舒适性；提高步进马达的耐久性和降低其能耗。
以下结合实施例及附图对本发明进行详细说明。
附图1是在上述现有技术减振力特性控制装置中，当车速约为50km/h时、在前左和前右轮胎轮侧以及在后左和后右轮胎轮侧的缓冲质量垂直速度的特征曲线图；附图2是按照本发明第一最佳实施例的减震器减振力控制装置的布置说明图；附图3是附图2所示减震器减振力控制装置的控制单元及其周边电路的电路方块图；附图4是用于如附图2和3所示的第一实施例的每个减震器SA的部分截面图；附图5是示于附图3的典型减震器SA放大的部分截面图；附图6是就示于附图4和5典型减震器的活塞速度来说的典型减振力的特性图；附图7是按照示于附图2和3的典型脉冲(步进)马达的旋转，表示相应于调节器阶形位置的减振力区域的阻尼系数特性图；附图8A、8B、8C是沿附图7的K-K线切开的、代表示于附图4和5的典型减震器主要部分的截面图；附图9A、9B和9C是沿附图7的L-L和M-M线切开的、代表示于附图4和5的典型减震器主要部分的截面图；附图10A、10B和10C是沿附图7的N-N线切开的、代表示于附图4和5的典型减震器主要部分的截面图；附图11是就示于附图4典型减震器的活塞而言的处于扩张冲程侧时的减震力特性曲线；附图12是当扩张冲程侧和压缩冲程侧两者皆呈软减震力状态时的减振力特性图；附图13是当压缩冲程侧呈硬减振状态时的减振力特性图；附图14是附图2到13所示实施例1、用于输入缓冲质量垂直加速度信号G的信号处理电路；附图15是表示在每个信号和输入信号频率之间的相位关系的特性图；附图16是在附图2到13所示的实施例1的控制单元中执行的、表示导出控制信号的控制操作流程图；附图17是在附图2所示实施例1控制单元中、减振力特性控制操作的另一操作流程图；附图18A、18B、18C和18D是在附图2所示实施例1的控制单元中、减振力特性控制操作的波形定时曲线图；附图19是在附图2所示实施例1中、在缓冲质量上输入频率的透射率特性曲线图；附图20是实施例2的车辆的顶视图，其中，垂直加速度传感器安装于在二个前轮胎轮之间的车体中心部分；附图21A是实施例3的减振力特性控制装置的电路方块图；附图21B是示于附图21A中、实施例3的另一信号处理电路的电路方块图；附图22是实施例3的表示在每一个信号和输入信号频率相位关系的特性曲线图；附图23是在实施例4中、安装有三个缓冲质量垂直加速度传感器的车辆顶视图；附图24是示于附图23中、实施例4的减振力特性控制装置的电路方块图；附图25是关于附图23和24所示实施例4中车速的增益特性曲线图；附图26是实施例5的减振力特性控制装置的示意图；附图27是示于附图26的实施例5的减振力特性控制装置的电路方块图；附图28是示于附图26和27实施例5的另一信号处理电路的电路方块图；附图29是实施例5中表示控制信号驱动程序的操作流程图；附图30是在实施例5中的车辆的侧示图，用以解释在远离后轮胎轮部分为b的车体部分上、缓冲质量垂直加速度的偏差；附图31是实施例6中的车辆顶视图，在其中，安装二个缓冲质量垂直加速度传感器；附图32是实施例7中的车辆顶视图；在其中安装三个缓冲质量垂直加速度传感器；附图33是示于附图32的实施例7中减振力特性控制装置的电路方框图；附图34是表示示于附图32和33中实施例7中的控制信号导出程序的操作流程图；附图35A和35B是就在前轮胎轮位置的垂直缓冲质量速度信号而言，表示在后轮胎轮位置的垂直缓冲质量速度信号相位滞后状态的特性图，其中，附图35A表示当车辆在高速行驶时的上述相位滞后状态特性；附图35B表示当车辆在低速行驶时的上述相位滞后状态特性；附图36是当从车体一边侧视时为解释实施例7操作用的、表示缓冲质量垂直速度的检测位置的示意附图37是示于附图36中实施例7中表示在各缓冲质量垂直速度的检测位置上的、各缓冲质量垂直速度信号相位滞后状态的特性曲线图；附图38是实施例8的减振力特性控制装置的示意图；附图39是实施例8的减振力特性控制装置的电路方块图；附图40是实施例8的减振力特性控制程序的程序流程图；附图41A到41E是实施例8的减振力特性控制操作的综合时间曲线图；附图42是在实施例8中的、在信号合成电路中确定合成比率的权重系数值功能图；附图43A到43D是表示在每个信号和在后轮胎轮位置的缓冲重量垂直速度的实际测量值之间相位关系的信号时间曲线图；附图44是示于附图39到43B的实施例8的车辆的侧视图，在其中装有垂直加速度传感器；附图45A和45B是信号时间曲线图，它表示在被检测的有关缓冲质量垂直速度信号和在安装于示于附图44车体部分的传感器输出的相位关系，其中，45A是当车速落于中速或低速范围的情况；而45B是车速落于高速范围的情况；附图46是三维特性曲线图，它表示在各被检测的缓冲质量垂直速度信号同各缓冲质量垂直速度确定电路的输出之间的相位关系，该电路位于附图44所示车体各个位置；附图47A到47D是信号时间曲线图，该图表示当车速落于中速或低速范围时，前轮胎轮侧的控制信号同前轮胎轮侧的目标减振力位置之间的关系以及在后轮胎轮侧控制信号同后轮胎轮侧的目标减振力位置之间的关系。
附图48A和48B是信号时间曲线图，该图表示当车速落于高速范围时前/后轮胎轮侧的控制信号同前/后轮胎轮侧的目标减振力位置之间的关系；附图49A到49B是在凹凸不平路面上车辆行驶的实际试验中前轮胎轮侧的控制信号、后轮胎轮侧的控制信号以及在后塔部位置导出的缓冲质量垂直速度信号的实际测量值的信号时间曲线图，其中，附图49A是在车速为40km/h情况下；附图49B是在车速为50Km/h情况下；附图49C是在车速为70km/h情况下；附图49D是在车速为100km/h情况下的信号时间曲线图。
实施例1附图2示出在本发明最佳实施例1中的车用减震器减振力特性控制装置的全系统结构图。
四个减震器SAFL、SAFR、SARL和SARR插置在车体(缓冲质量)给定部分和各轮胎轮(非缓冲质量)之间(其中，标号FL表示前左轮胎轮侧(位置)；FR表示前右轮胎轮侧(位置)；RL表示后左轮胎轮侧(位置)；RR表示后右轮胎轮侧(位置)，典型的减震器简单地以SA表示，因为所有减震器具有共同结构)车轮胎轮由前左轮胎轮、前右轮胎轮、后左轮胎轮、后右轮胎轮所组成。令人注意的是上述车体的给定部分表示前左和前右轮胎轮位置以及后左、后右轮胎轮位置。
如附图2所示在车体的给定部分安装有一对前左和前右缓冲质量垂直加速度传感器1FL、1FR也即、安装在靠近相应左、右轮胎轮的前左和前右轮胎轮位置，每一个前左和前右轮胎轮被相应减震器SAFR和SAFL所吊挂。用一对前左和前右缓冲质量垂直加速度传感器1(1FL、1FR)来检测在车体前左和前右轮胎轮位置的缓冲质量垂直加速度。控制单元4安装于近司机座的车体部分上。控制单元4接收来自各前左和前右轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度(G)传感器1FL、1FR的缓冲质量垂直加速度信号G(GFL、GFR)并且向相应的一个步进(脉冲)马达输出驱动信号，从而改变相应的减震器中一个SA的减振力特性，如下列所述那样。
附图3示出按照本发明实施例1的减振力特性控制装置的电路方框图。
控制单元4包括接口电路4a、CPU(中央处理机)4b、ROM(只读存储器)4d、RAM(随机存取存储器)以及输出驱动器4c。
接口电路4a接收垂直缓冲质量加速度指示信号(GFL、GFR)，该GFL和GFR来自在前左和前右轮胎轮位置的一对缓冲质量垂直加速度(G)传感器1FL和1FR，如附图3所示。
如附图14所示，接口电路14a包括第一低通滤波器LPF1、第二低通滤波器LPF2、第一高通滤波器HPF、第三低通滤波器LPF3，所述第一低通滤波器LPF1是如此的结构，以致它主要消除高频区域的噪声(30Hz或更高)，该噪声来自缓冲质量垂直加速传感器1FL和1FR的缓冲质量垂直加速度指示信号G(GFL、GFR)；所述第二低通滤波器LPF2是如此的结构，以致它主要对通过第一低通滤波器LPF1的缓冲质量垂直加速度信号G(GFL、GFR)积分，从而导出指示缓冲质量垂直速度的缓冲质量垂直速度信号，所述第一高通滤波器HPF具有的截止频率为3.0Hz，第一高通滤波器HPF和第三低通滤波器双方组成带通滤波器BPF，以便导出包括缓冲质量谐振频率信号分量在内的缓冲质量垂直速度信号Vn。令人注意的是三个滤波器彼此串联，如附图14所示，在附图3所示其它垂直缓冲质量加速度(G)传感器(1FL、1FR)的其它缓冲质量垂直加速度信号中备有与附图14所示相同结构的信号处理电路。
其次，附图4示出每一个减震器SA(SAFL到SAFR)的截面图。
示于附图4的减震器SA包括一个汽缸30，它由活塞(可动的)限定上腔A和下腔B；一个外壳33，其中，在汽缸30的外周端形成储藏室32；限定下腔B和储藏室32的基底34；一个导向件35，它引导活塞杆7的滑动，它的另外一端与可动活塞31相连接；一个介于外壳33和车体之间的悬簧36以及一个缓冲橡胶件37。
示于附图2和3的每一个步进马达3安装于相应的一个减震器SA的上部，如附图4所示，从而它响应来自输出驱动器4C的转动驱动信号、通过控制杆70而转动调节器40(参见附图5)。相应的每一个步进马达3的转动轴通过控制杆70与相应调节器40机械地连接，该调节器40处于每个减震器SA之内。
附图5示出每个减震器SA的活塞组件31的一部分以及其周围部分的放大截面图。
如附图5所示，在活塞31上形成贯穿孔31a和31b，此外，在活塞31上装备有分别闭合各贯穿孔31a和31b的压缩冲程侧的衰减阀20以及扩张冲程侧的衰减阀12。柱38与约束档块41螺旋性啮合并固定于其上，该约束档块41与活塞杆7顶端螺旋性啮合并固定于其上，柱38贯穿通过活塞31。此外，在柱38上形成连络孔39，该联络孔连通上腔A和下腔B。调节器40安装于活塞组件中，该调节器40改变连络孔39的流动通道横截面积。
另外，还安装有扩张冲程侧的止回阀17和压缩冲程侧的止回阀22。该二个止回阀按照流体流动方向使和不使流体从连络孔39流过。
应注意的是柱38分别按次序设有第一孔口21、第二孔口13、第三孔口18、第四孔口14和第五孔口16。
另一方面，参照附图5，调节器40还设有空心部19、第一侧孔24和第二侧孔35，该两个侧孔连通调节器40的内部和外部。当活塞冲程指示扩张冲程时，在上腔A和下腔B之间有四个流动通道作为流体的流动通道。也即，1)扩张冲程侧的第一流动通道D，使流体通过贯通孔31b、扩张冲程侧衰减阀12的阀门开启的内侧，达到下腔B；2)扩张冲程侧的第二流动通道E，在其中，流体通过第二孔口13、纵槽23、第四孔口14、扩张冲程侧的衰减阀12的阀门开启的外周一侧，然后达到下腔B；3)扩张冲程一侧第三流动通道F，在其中，流体通过第二孔口13、纵槽23、和第五孔口16；和4)旁通通道G，在其中，流体通过第三孔口18、第二侧孔25和空心部19，达到下腔B。
此外，当活塞31的压缩冲程侧期间通过如下三个流体流动通道使流体流动1)压缩冲程侧的第一流动通道H，在其中，流体流过贯通孔31a和打开阀门的压缩冲程侧的衰减阀20；2)压缩冲程侧的第二流动通道J，在其中，流体流过空心部19、第一侧孔24、第一孔口21和打开的压缩冲程侧的止回阀22，达到上腔A；以及3)旁通通道G，在其中，流体流过空心部19、第二侧孔25和第三孔口18。
总之，减震器SA如此地被构成，以致当调节器40按照相应一个步进马达3的旋转而被枢接旋转时，不论是在扩张冲程一侧；或是在压缩冲程一侧，它都能在其减振特性中的多个阶段改变减振力特性，如附图6所示。
附图7表示在调节器40的转动位置和在关于活塞31的扩张冲程和压缩冲程侧的减振力特性之间的关系。
详细言之，如附图7所示，当调节器40以给定反时针方向从共同中心位置被枢接旋转，在该中心位置，扩张冲程侧和压缩冲程侧双方都处于软减振力特性位置(以下指软区域SS)时，在扩张冲程侧的减振力系数可能多级地从最大硬特性变到最小硬特性，但压缩冲程侧则固定在软位置(以下指扩张冲程侧硬区域HS)。反之，当调节器40以给定的顺时针方向从共同中心位置被枢接旋转时，在压缩冲程侧的减振力系数仅可多级地变到从最大硬特性到最小硬特性的硬区域，而在压缩冲程一侧则固定到软位置上(以下指压缩冲程侧硬区SH)。
当调节器40被枢接到①、②、③任一位置上时(见附图7)，从K-K线、L-L线、M-M线和N-N线，切开的活塞组件部分的截面分别示于附图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)。在示于附图7的各位置①、②和③的减振力特性分别示于附图11、12和13。
其次，附图16示出通过控制单元4导出各前、后轮胎轮侧的减震器SA(从SAFL到SARR)的控制信号操作流程图(该控制信号典型地以V表示)。
在步骤101，中央处理机(CPU)取出作用于车体给定部分的缓冲质量垂直加速度(GFL、GFR)数据，在该车体给定部分上，隔开一对前左、前右缓冲质量垂直(G)传感器1FL和1FR而安装有左、右侧减震器SAFL、SAFR。
在步骤102，中央处理机(CPU)取出缓冲质量垂直速度Vn(Vn-FL是前左轮胎轮侧；Vn-FR是前右轮胎轮侧)的数据，该数据通过对每一个缓冲质量垂直加速度指示信号GFL和GFR进行积分而从示于附图14的信号处理电路导出；中央处理机还导出利用下式(1)导出的作用于车体中心位置的跳振分量FCV3，该车体中心位置处于前左和前右轮胎轮侧的中心。
应注意到，当速度Vn的方向(车体的高度方向)朝上时，缓冲质量垂直速度Vn是正值；而当其方向朝下时(车体的朝地方向)是负值。
FCVB＝Vn-FL＋Vn-FR)/2……(1)在步骤103，中央处理机CPU 4b导出作用于车体相应的一个给定部分上的每一横向摇动分量VR(FLVR、FRVR)，在该车体给定部分上吊挂有前左和前右减震器SAFL和SAFR。
FLVR＝Vn-FL－Vn-FRFRVR＝Vn-FL－Vn-FL……(2)其中，FL表示前左轮胎轮侧，FR表示前右轮胎轮侧。
在步骤104，中央处理机(CPU)在相应的一个下列等式(3)的基础上导出用于相应的一个减震器SA的每一个控制信号VFLV＝αf·FCVB＋γf·FLVRFRV＝αf·FCVB＋γf·FRVRRLV＝αr·FCVB＋γf·FLVRRRV＝αr·FCVB＋γf·FRVR……(3)其中，αf、γf分别是FLVR和FRVR的比例常数；在相应的公式(3)中之一的右边每一个第一项表示跳振速率；而在相应公式(3)中之一的右边每一个第二项表示横向摇动速率。
如上所述，导出控制信号的程序在步骤104结束，而程序回到步骤101以便重复上述驱动步骤。
这样一来，与在前轮胎轮的控制信号FLV和FRV同样，后左和后右轮胎轮侧的控制信号RLV和RRV基于在前左和前右减震器SAFL和SAFR位置的车体跳振速率和在前左和前右减震器SAFL、SAFR的横向摇动分量FVRR和FRVR而被导出，从而控制信号V按照由于信号处理所致相位偏差而被校正。
也就是说，参照附图15，附图15表示关于输入频率的每一个信号的相位特性。当输入频率变低时，就输入缓冲质量垂直加速度信号G的相位来说，经信号处理过的缓冲质量垂直速度Vn的相位状态(在附图15中以虚线示出)是超前的；而当输入频率变高时，就G来说它是滞后的(在这样的方向，以致与频率大小(值)成比例地被滞后)。另一方面，如附图15实线所示，就在后轮胎轮一侧被检测的缓冲质量垂直加速度信号来说，在前轮胎轮一侧被检测的缓冲质量垂直信号的相位与输入频率的大小成比例地超前。因此，在实施例1中，基于上述相位超前的缓重质量加速度信号G所形成的控制信号被用于对后轮胎轮一侧的控制信号，而由于如上所述的信号处理所致相位滞后则可在后轮胎轮一侧被消除。因此，能改进乘坐的舒适性，因为在比缓冲质量谐振频率高的较高频一侧，其相位滞后问题能被消除。
附图19示出当实施实施例1以及使用以上提出的减振力特性控制装置时，输入频率在缓冲质量上(车体上)的透射率(transmissitivity)的特征曲线图。
如附图19所示，在实施例1中，在比谐振频率点(1E＋00)高的较高频范围、对缓冲质量的输入频率透射率(透射比、可透射)(如实线所示)比现有技术的上述减振力特性控制装置的透射率要低。结果，使得乘客不感觉到颠簸振动和/或也不感到是在粗糙路上连续行驶。
附图17表示在控制信号V的基础上控制每一个减震器SA的减振力特性操作流程图。
在步骤201，中央处理机CPU决定控制信号V是否高于预定正阈值δT。如果在步骤201是“是”，则CPU在步骤201、在如此方式下控制相应的一个减震器SA，以致使扩张冲程一侧提供硬区域和使压缩冲程一侧提供软区域(所谓扩张冲程侧硬区域HS)。如在步骤201是“否”，则程序进入到步骤203，在该步骤中，CPU(4b)顺序决定控制信号V是否小于预定负阈值δC。如果在步骤203是“是”，则程序进入步骤204，在该步骤204中，CPU发出对驱动器4C的指令，以便在SH方式的控制下控制相应的减震器SA之一，在该控制方式SH中，压缩冲程在硬减振力特性一侧；而扩张冲程一侧在软区域(SH)。如果在步骤203是“否”(+δT≤V≤-δC)，程序进入步骤205，在该步骤CPU对驱动器4C发出指令，以便在SS区域方式下控制相应减震器SA之一的减振力特性，在该方式中，扩张冲程和压缩冲程侧两者皆在软区域(SS)。
附图18A到18E示出在实施例1的减振力特性控制装置中的控制操作时间曲线图。
基于缓冲质量垂直速度信号Vn的控制信号V具有落于预定正和负阈值δT和-δC之间的值，典型的减震器SA被控制在SS方式(扩张和压缩冲程两方都在软区域内)。
当控制信号V超过预定正阈值δT时，扩张冲程侧区域被控制在HS区域(硬减振力特性侧)，其中，减振力特性正比于控制信号V的值而变化，此时，减振力特性C被控制为C＝K.V，其中K表示比例常数。
此外，当控制信号V低于预定负阈值-δC时，压缩冲程侧被控制在压缩冲程硬区域SH，在压缩冲程侧的减振力特性按照控制信号V而变化，压缩冲程侧固定到软区域。此时，减振力特性C是C＝K·V。
当缓冲质量垂直速度(控制信号V)具有与缓冲质量和非缓冲质量(附图18C的b和d)之间的相对速度相同的正负号时，则此时的减振器SA的冲程一侧被控制在硬特性(区域b是扩张冲程侧和区域d是压缩冲程一侧)。当缓冲质量垂直速度(控制信号V)具有与缓冲质量和非缓冲质量(区域a和c)之间的相对速度不同的正负号时，则减振器SA的冲程一侧被控制在软特性(区域a是压缩冲程侧和区域c是扩张冲程侧)。这样一来，作为基于架空吊车理论(Sky hook theory)的减振力特性的同样控制就能仅使用一对前轮胎轮一侧的缓冲质量垂直加速度传感器1来实施。进而，当控制区从区域a转换到b以及从区域c转换到d时，也能进行减振力特性的切换而不需驱动相应的一个步进马达3。
因此，本发明实施例1具有如下优点(1)通过为导出具有频率相依性的信号处理，在较高频率一侧的相位滞后可在后轮胎轮一侧被消除，从而可改善乘坐舒适性；(2)由于作为缓冲质量动作检测手段的缓冲质量垂直G传感器仅被安装于一对前左和前右缓冲质量轮胎轮位置，从而可降低装置系统的成本，并且抑制车体横向摇动分量；(3)由于转换减振力特性的频率比基于架空吊车理论的减振力特性控制减低，所以能促进控制响应特性，可提高步进马达的耐久性和降低能耗。
实施例2附图20示出本发明减振力特性控制装置的实施例2。
减振力特性控制装置的其它部分一般与实施例1相同。
如附图20所示，单个缓冲质量垂直加速度传感器1FC安装于在车体给定部分之间的中心的车体上，在该车体给定部分上吊挂有前左和前右轮胎轮侧的减震器SAFL和SAFR。在实施例2中，在处于前轮胎轮侧的中心部分的缓冲质量垂直速度信号Vn-FC的基础上所导出的控制信号V被用来同时控制全部减震器SAFL、SAFR、SARL和SARR的减振力特性。
因此，可以获得实施例1的全部优点，只有实施例1中的横向摇动控制除外(横向摇动速率在实施2中不能达到)。此外，由于只有一个缓冲质量垂直加速度(G)传感器1FC，所以装置系统的成本相应降低。
实施例3附图21A示出本发明实施例3的减振力特性控制装置的电路方块图。附图21B示出本发明实施例3的接口电路的信号处理电路以及从通过信号处理电路的信号向前左、前右和后左、后右控制信号的导出情况。
在实施例3中安装四个串联的带通滤波器BPF1、BPF2、BPF3和BPF4。第一低通滤波器LPF1具有的截止频率为30Hz、第二低通滤波器LPF2具有的截止电流为0.05Hz。这些滤波器的功能与在实施例1中所述者相同。
示于附图21A的第一低通滤波器BPF1是用以导出前轮胎轮侧的缓冲质量垂直速度Vn(Vn-Fh)的带通滤波器，当车速落入高速范围时，它用于控制前车轮胎轮侧的减震器SAFL和SAFR，它由具有截止频率为0.5Hz的高通滤波器HPF以及具有截止频率为1.5Hz的低通滤波构成。
示于附图21A的第二低通滤波器BPF2是用以导出前轮胎轮侧的缓冲质量垂直速度Vn(Vn-F1)的带通滤波器，当车速落入低速范围时，它用于控制前轮胎轮侧的减震器SAFL和SAFR，它由具有截止频率为0.5Hz的高通滤波器和具有截止频率为4Hz的低通滤波器所构成。
示于附图21A的第三低通滤波器BPF3是用以导出后轮胎轮侧的缓冲质量垂直速度Vn(Vn-Rh)的带通滤波器，当车速落入高速范围时，它用于控制后轮胎轮侧的减震器SARL和SARR，它由具有截止频率为0.8Hz的高通滤波器HPF和具有截止频率为5Hz的低通滤波器构成(参照附图22以虚线示出的相位特性)。
也就是说，附图22示出关于输入信号频率的各信号的相位特性。
如附图22所示，实线①和②表示当车辆高速行驶和低速行驶时，就输入信号频率来说的有关信号的相位特性。实线①指示就在后轮胎轮侧所检测的缓冲质量垂直加速度信号的相位来说，在前轮胎轮侧所检测的缓冲质量垂直加速度信号的相位超前，并且其相位超前量是车速的函数；实线②指示就在后轮胎轮侧所检测的缓冲质量加速度信号而言，在前轮胎轮所检测的缓冲质量垂直加速度信号的相位超前，并且其相位超前量是车速的函数。
在实施例3中，由于当车速落入低速范围时较高频率分量变得增大起来，所以当车速落入低范围时，将具有用于高速范围的较窄截止频带的信号处理带通滤波器BPF1转换到具有用于低速范围的较高截止频带的信号理带通滤波器BPF2，以便适当地导出用于前轮胎轮侧的减震器SAFL和SAFR的控制信号。另一方面，由于在低速控制第四带通滤波器BPF4与高频带通滤波器BPF3之间进行转换，就在后轮胎轮侧所检测的相位来说，由于车速的缘故所致在前轮胎轮侧所检测的前轮胎轮缓冲质量垂直加速度信号的相位超前态度变化可被校正，其中，通过第四带通滤波器BPF4将具有示于附图22中以虚线①表示的相位特性的经处理信号导出；通过所述高频带通滤波器BPF3，在预定车速下实现以虚线②表示的经处理信号的相位特性如上所述，可进一步改善车的乘坐舒适性。
在第三实施例中，一对前轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度传感器1FL和1FR与实施例1一样地使用，在实施例3中，减振力特性控制装置仅使用一个缓冲质量垂直加速度传感器1FC即可达到目的，该1FC处于前轮胎轮侧的减震器的中心位置，与实施例2相同。
实施例4附图23示出实施例4的安装于车体上的三个缓冲质量垂直加速度传感器的安排。
附图24示出实施例4的车用减振力特性控制装置电路方框图。
附图23和24所示，除了在实施例1所描述的缓冲质量垂直加速度传感器1FR和1FL之外，另外一个缓冲质量垂直加速度传感器1RR安装于车体给定部位上，在其上吊挂后右轮胎轮侧的减震器SARR。
进而，为检测车速而设的车速传感器2与控制信号计算块430相连接。
在控制信号FLV和FRV的基础上，实现用于前轮胎轮侧减震器SAFL和SAFR的减振力特性控制，该控制信号FLV和FRV在前轮胎轮侧通过缓冲质量垂直速度信号Vn-FL和Vn-FR而形成，该Vn-FL和Vn-FR从前轮胎轮侧垂直缓冲质量G传感器1FL和1FR所导出。另一方面，当由车速传感器2所检测的车速指示低速(低于30Km/h)时，用于后左和后右轮胎轮侧的减震器SARL和SARR的减振力特性控制在控制信号RLV和RRV的基础上得以实现，该控制信号RLV和RRV分别由从后轮胎轮侧缓冲质量垂直加速度传感器1RR导出的后右轮胎轮侧缓冲质量垂直速度Vn-RR、以及在后轮胎轮侧经计算的后左轮胎轮侧缓冲质量垂直速度Vn-RL而形成。当由车速传感器2所检测的车速指示高速(30Km/h到120Km/h)时，每一个前轮胎轮侧缓冲质量速度信号Vn-RL和Vn-RR与相应的一个前轮胎轮侧缓冲质量垂直速度信号Vn-FL和Vn-FR相合成，两个信号合成的比率是这样的当车速使前轮胎轮侧缓冲质量垂直速度信号Vn-FL和Vn-FR增加到另一后轮胎轮侧缓冲质量速度Vn-RL和Vn-RR时，如在附图25所示的增益特性曲线，则后轮胎轮侧缓冲质量垂直速度Vn-RL和Vn-RR就相应地被降低了。
上述控制信号FLV、FRV、RLV和RRV如下FLV＝Kf·Vn-FL，FRV＝Kf·Vn-FR，RLV＝Kr·Vn-FL＋(1-Kr)Vn-RL，RRV＝Kr·Vn-FR＋(1-Kr)Vn-RR…………(4)令人注意的是Kf表示前轮胎轮侧的增益，并被设定为1，如附图25所示；Kr表示后轮胎轮侧的增益，并被如此地设定，以致作为车速的函数而变化。
在实施例4中，控制单元4包括位置校正计算块410；信号处理块420，它用于导出具有其中包括速度转换的频率谐振依存特性的信号；以及控制信号计算块430，如附图24所示。
因此，在实施例4中，当车辆在低速下行驶，以致缓冲质量主要以纵向运动而动作时，缓冲质量加速度的低频分量则增加，前轮胎轮侧和后轮胎轮侧双方的减震器SAFL到SARR都独立地被控制，从而保持对车辆的颠簸动作的抑制。
另一方面，当车以高速行驶，以致缓冲质量主要表现为跳振动作，并且较高频率被增加时，用于前轮胎轮侧的减震器的减振力特性控制得以在控制信号基础上实现，该控制信号主要基于在前轮胎轮侧所导出的缓冲质量垂直速度信号Vn-FL和Vn-FR，从而可获得如实施例1那样的好处。除此之外，由于信号合成的率是车速的函数，因此，可以实现对后轮胎轮侧的减震器SARL和SARR的更精确控制。
在实施例4中，缓冲质量垂直G传感器也包括一对前左、前右缓冲质量垂直G传感器1FL和1FR和处于后右轮胎轮侧的后左轮胎轮侧垂直G传感器1RR，缓冲质量垂直G传感器可包括处于在前左和前右轮胎轮侧之间中心的一个单个前中心缓冲质量垂直加速度传感器和处于后左和后右轮胎轮侧之间中心的一个单个后中心缓冲质量垂直加速度传感器。
在实施例1、2、3和4中，缓冲质量垂直G传感器也用作垂直动作检测装置，任一种这样的传感器用来检测在缓冲质量和非缓冲质量之间的相对位移或它们的结合，或者任一种这样的传感器用来检测在缓冲质量和非缓冲质量之间的相对速度或它们的结合。
在实施例1、2、3和4中，减震器SAFL到SARR被使用，其中，冲程侧被控制，以便提供硬减振力；同时另一冲程侧则被固定到软减振力特性，而其扩张冲程和压缩冲程侧双方都被同时控制并且在相同方向的减震器也可交插使用。
在实施例3中，将两种型号的带通滤波器BPF1和BPF2或BPF3和BPF4按照车速转换，出可配置三种或更多种型号的带通滤波器，以便提高控制效果。
在实施例4中，前轮胎轮侧缓冲质量垂直速度信号Vn-FL和Vn-FR对在后轮胎轮侧导出的缓冲质量垂直速度信号Vn-RL和Vn-RR信号的信号合成速率是车速的函数，在基于前轮胎轮侧缓冲质量垂直速度信号Vn-FL和Vn-FR的控制信号的基础上、也可控制后左和后右轮胎轮侧的减震器SARL和SARR。
实施例5附图26示出实施例5的减振力特性控制装置，附图27示出实施例5减振力特性控制装置的电路方框图。
在实施例5中，与实施例1相比，以新方式加上后左和后右轮胎轮加速度传感器1FL和1RR，以便检测在后左和后右轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度。其它结构一般与实施例1相同。
附图28示出在附图27中所示对口电路的典型信号处理电路。信号处理电路的安排一般与在附图14所示者相同。
然而，第二低通滤波器LPF1具有截止频率为1.0Hz，而第三低通滤波器LPF3具有的截止频率为1.5Hz，第三低通滤波器LPF3具有的截止频率为1.5Hz。
附图29示出实施例5的由CPU 4b执行的操作流程图，以便导出控制信号V(FLV、FRV、RLV和RRV)。
在步骤101A，CPU 4b取出在各轮胎轮侧(GFL、GFR、GRL和GRR)的缓冲质量垂直加速度的数据，该数据来自各缓冲质量垂直加速度传感器(1FL、1FR、1RL和1RR)。
在步骤102A，从前轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度GF(GFL和GFR)以及后轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度GR(GRL、GRR)，CPU 4b在下式(5)基础上、在车体的一个位置上、计算缓冲质量垂直加速度G’r(G’rL、G’rR)，该位置以预定长度b设在后轮胎轮位置之前。
G’r＝GR＋b/a(GF-GR)……………(5)其中，a表示轮距长度(wheel base length)。
在步骤103A，CPU 4b对四个缓冲质量垂直加速度信号GFL、GFR、G’rL、G’rR积分，以便将它们转换入缓冲质量垂直速度信号，并且使缓冲质量垂直速度信号通过高通滤波器和第三低通滤波器的带通滤波器BPF(如附图28所示)，从而导出包括缓冲质量谐振频率在内的缓冲质量垂直速度信号Vn(Vn-FL、Vn-FR、V’nL’、V’nR’)。
在步骤104A，CPU 4b使用下式(6)为每一个减震器SA导出控制信号。
FLV＝αf·Vn-FL，FRV＝αf·Vn-FR，RLV＝αr·V’nrL，RRV＝αr·V’nrR…………………(6)然后，程序结束并回到附图29的101A。
按照处于一条线(通过所做轮距(tread)，它连接后左和后右轮胎轮)之前的位置的输入缓冲质量速度信号V’nrL和V’nR，导出用于后轮胎轮侧减震器RLV和RRV的控制信号，从而可导出控制信号V，该控制信号V已校正了由于信号处理所致的相位偏差。
通过实施例5可获得与实施例一同样的效果。
在实施例5中实施如实施例1(示于附图17)的减振力控制程序。
实施例6附图31示出本发明减振力特性控制装置的第六最佳实施例。
在各连接前左、前右轮胎轮的线的中心位置和连接后左、后右轮胎轮的线的在车体上的中心位置(附图31中的FC和RC)上分别安装一对缓冲质量垂直加速度传感器1FC和1RC。
在实施例6中，基于在两个前轮胎轮之间车体位置上的缓冲质量垂直速度信号Vn-FC，从前侧缓冲质量垂直加速信号IFC计算控制信号V，并且用该控制信号控制前左、前右轮胎轮侧减震器SAFL和SAFR的减振力特性。另一方面，中央处理机4b从在后左和后右轮胎轮之间的车体中心位置的缓冲质量垂直速度信号Vn-RC计算处于中心位置的缓冲质量垂直速度信号V’n-RC，该中心位置以预定长度b位于连接后左和后右轮胎轮双方连线的前方，控制单元4b并且实现对后轮胎轮侧的减震器SARL和SARR的减振力特性控制。
与实施例5的减振力特性控制装置的结构相比，缓冲质量垂直加速度传感器的传感器数是2，从而可降低将装置装配于车辆上的费用。
实施例7附图32表示减振力特性控制装置的第七最佳实施例中的传感器的安排。
附图33表示实施例7的减振力特性控制装置的电路方框图。
在实施例7中，一对前左和前右缓冲质量垂直加速度传感器1FL和1FR安装于车体的给定部位，该给定部位从相应的一个前左和前右轮胎轮侧(以虚圈表示于附图32)向后离开X距离，并且在车体的部位上安装为了检测缓冲质量加速度的缓冲质量垂直加速度传感器1RR，该位置处于在后右轮胎轮一侧。中央处理机4b在实施例7中计算在车体上的四个点测目标位置的四个值，也即在前左和前右轮胎轮侧，在附图32中以虚圈表示的缓冲质量垂直加速度信号G’fL和G’fR以及在车体部分的缓冲质量加速度信号G’rL和G’rR，该车体部分的位置以给定距离g(示于附图32)处于后左和后右轮胎轮侧之前。
距离y车速成正比地向前方移动。
控制单元4包括x－y位置计算块410A；位置校正计算块420A；目标位置加速度计算块430A；每个分量计算块440A；速度转换块450A；带通滤波器460A；控制信号计算块470A；和减振力特性控制块480A。
附图34示出表示控制信号V导出的控制程序。
在步骤301，CPU 4b从车体上三点缓冲质量垂直加速度信号GFL、GFR和GRR哑计算前轮胎轮侧缓冲质量垂直加速度信号G’rL和G’rL，该GFL、GFR和GRR信号来自处于三点的缓冲质量垂直加速度传感器1FL、1FR和1RR；CPU 4b还计算以距离y处于后轮胎轮位置之前的位置上的后轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度G’rL和G’rR。
在步骤301，CPU 4b使用下式(7)导出G’fL、G’rR、G’rL和G’rRGrL′=X(L1-L2)L0·L1GFR+(1+L2·XL0·L1)GFL-XL0GRR]]>GfR′=(1+L1-L2L0·L1·X)GFR+L2·XL0·L1GFL-XL0GRR]]>GrL′=(L1-L2)(L0-y)L0·L1Grn+y·L1+(L1-L2)(L0-y)L0·L1GrL+L0-yL0GRR]]>GrR′=(L1-L2)y+L2·L0L0·L1GFR+L2(L0-y)L0·L1GFL+L0-yL0GRR]]>在式(7)中，L0代表袋鼠(Wallalies)长度，L1代表轮矩，(所谓轮距是指同二个车前轮或二个车后轮的基底接触的中心点之间距离)，L2代表在车宽方向上、距后右轮胎轮侧的缓冲质量垂直加速度传感器1RR被安装位置的距离。
上述X和y是对车速的一级函数。当车速增加时，目标位置向前移动。
x＝Kf·速度＋x0，y＝Kr·速度＋y0……………(8)在方程式(8)中，Kf和Kr分别表示x和y的初始值。
在步骤302，在以下方程式(9)的基础上、从经计算的缓冲质量垂直加速度G’fL和G’fR和在各目标位置上经计算的缓冲质量垂直加速度G’rL和G’rR，LPU导出车的跳振分量GB、纵向摇动分量Gpf、Gpr以及横向摇动分量GRf、GRr。
GB＝(G’fL＋G’fR＋G’rL＋G’rR)/4，Gpf＝((G’fL＋G’fR)－(G’rL＋G’rR))/4，Gpr＝((G’rL＋G’rR)－(G’fL＋G’fR))/4GRf＝(G’fR－G’fL)/2＝GRr…………(9)在步骤303，对由缓冲质量垂直加速度所引起的各缓冲质量垂直加速度信号分量GB、Gpr、GRf和GRf积分，以便分别被转换为跳振分量Vn-B、纵向摇动分量Vn-pf和Vn-pr以及横向摇动分量Vn-Pf和Vn-Rr。
带通滤波器BPF由具有截止频率为0.5Hz的高通滤波器和具有截止频率为2.5Hz的第三低通滤波器组成，以便对各跳振、纵向摇动和横向摇动分量滤波，从而消除不需要的信号分量。
在步骤304，在以下方程式(9)的基础上，计算用于各减震器SA的控制信号V。
FLV＝αf·Vn-B＋βf·Vn-Rf＋γf·Vn-Rf，FRV＝αf·Vn-B＋βf·Vn-Pf－γf·Vn-Rf，RLV＝αr·Vn-B＋βr·Vn-Pr－γr·Vn-Rr，和RRV＝αr·Vn-B＋βr·Vn-Pr－γr·Vn-Rr…(9)在方程式(9)中，αf、βf和γf代表前轮胎轮一侧的比例常数，而αr、βr和γr代表后轮胎轮一侧的比例常数。
当然，当步骤304结束，程序就回到步骤301，与实施例1相同。
附图35A和35B示出本发明实施例7中按照车速的缓冲质量垂直速度信号的时间曲线图。
当车行驶于凹凸不平路面时，相对于前轮胎轮一侧的缓冲质量垂直速度信号②(以虚线表示)来说，当车速越快时，在前轮胎轮侧的缓冲质量垂直速度信号的相位超前量T和T’(附图35A和35B中以实线表示)就越小。
附图36示出当从车体左侧看时，检测缓冲质量垂直速度信号的位置A、B、C和D；附图37示出在当从车体左侧看时，检测位置A、B、C和D的缓冲质量垂直速度信号a、b、c和d的相位滞后状态。
当车体的位置靠近附图36所示前端时，在预定前进的位置上，相对于后轮胎轮侧来说，信号的相位超前量变大(A表示前轮胎轮位置)。因此，相对于后轮胎轮位置的预定前进位置与车速成比例地向前移动，从而，可为消除由于车速的变动所引起的相位延迟变动而进行校正。
实施例7还详述了安装三个缓冲质量垂直加速传感器1FL、1FR和1RR，如附图32所示，也可如附图31所示实施例6那样安装二个缓冲质量垂直加速传感器。
应注意到，可使用这样的缓冲质量垂直加速传感器，在该传感器在车体的前方目标点上直接检测缓冲质量垂直加速度，该前方目标点距后轮胎轮位置为y。
实施例8附图38和39示出本发明减振力特性控制装置的第八佳实施例。
示于附图38的减振力特性控制装置的安排与示于附图2的实施例1相同，只是在实施例8中所设车速传感器2用于检测车速；以及通过A/D转换器向控制单元供给车速指示信号。
附图40示出用于控制各减振器SA(SAFR到SARR)的减振力特性的操作流程图。
应注意到，示于附图40的控制程序一般与示于附图17者相同，只是预定阈值在附图40的步骤101B和103B中为零。
应注意到，在步骤105B，中央处理机CPU 4b对驱动器发出命令，以便控制各减震器SA在软区域SS(扩张冲程和压缩冲程都是软减振力特性)，因为控制信号指示零。
附图41A到41E示出按照一个步进马达3的各信号和驱动的时间曲线图。
如果控制信号基于缓冲质量速度信号而被变动。如附图41A所示，则相应的减震器SA也被控制在SS区域方式。
当控制信号V指示正值，则减震器SA被控制在扩张冲程侧的硬区域，和压缩冲程侧被控制在软区域(所谓HS区域方式)。此时，在扩张冲程侧的减振力特性与控制信号V成比例地变化。
这就是说，目标减振力特性显示位置P在下列方程式基础上加以计算P＝(V/VH-T)XPTmax………………(10)在方程式(10)中，VH-T表示在扩张冲程侧的比例范围，当控制信号V的值超过比值范围VH-T值时，VH-T值被修正到控制信号V的值，从而，在控制信号V从其峰值折叠的时点，该目标减振力特性显示位置P开始下降；在方程式(10)中的PTmax表示在扩张冲程一侧的最大(最硬)减振力特性显示位置。
当控制信号V指示负值时，减震器SA被控制在压缩硬区域SH(扩张冲程侧是软的，而压缩冲程一侧是硬的)方式。
当扩张冲程侧被固定于低减振力特性，在压缩冲程侧的减振力特性与控制信号V成比例地变化。
此时，在下列方程式的基础上导出目标减振力位置PP＝(V/VH-C)XPCmax………………(1 1)在方程式(11)中，VH-T表示在压缩冲程侧的比例范围，控制信号V的值负向超过比例范围VH-T的值时，该比例范围值被修正到控制信号V的值；式中的PCmax表示在压缩冲程侧的最大减振力特性显示位置。
在实施例8中，当控制信号(缓冲质量垂直速度)V以及在缓冲质量和非缓冲质量之间的相对速度双方具有相同符合(正和正、负和负)(示于附图41C中的b和d区域)时，减震器SA的扩张冲程侧和压缩冲程侧之一被控制在硬特性。
当上述双方具有不同符号(正和负、负和正)(示于附图41C中的a和c区域)时，减震器SA的扩张冲程侧和压缩冲程侧之一被控制在软特性。因此，仅通过一对前左、前右轮胎轮缓冲质量加速度传感器1FL和1FR即可进行与基于架空吊车理论的减振力特性控制相同的控制。
如附图41D和41E所示，当从区域a转移到区域b以及从区域c转移到区域d时，可进行减振力特性的转换而无需驱动相应的一个步进马达3。
其次，返回参照附图39，将控制信号V(VFL、VFR、VRL和VRR)的产生详述如下。
控制单元4包括消除噪声块4aa；转换块4aaa；横向摇动分量计算块4ca；速度转换块4da；该4da是如此构成的，以致它能将数字缓冲质量垂直加速信号转换为相应缓冲质量垂直速度信号；控制信号范围设定块4e，该4e是如此构成的，以致它能消除不需要的频率区域；预检信号形成块4fa；相位合成块4ga；以及跳振增益设定块4h；横向摇动增益设定块4ja。
如附图39所示，从一对缓冲质量垂直加速度传感器1FL和1FR输入的缓冲质量垂直加速度信号GFL和GFR两者通过噪声消除块4aa和A/D转换块4aaa，并且被计算，以便导出车辆横向摇动分量信号VR，该横向摇动分量信号通过速度转换块4da和控制范围设定块4ea而被处理。随后，横向摇动增益设定块4ja使前轮胎轮侧的横向摇动增益Rf或后轮胎轮侧横向摇动增益Rj乘以从控制范围设定块4ea通过的信号，以便导出前轮胎轮侧的横向摇动速率(VR·Rf)或后轮胎轮侧的横向摇动速率(VR·Rr)。
为了前左和前右轮胎轮侧的控制信号VFL和VFR，从各缓冲质量垂直加速度传感器1FR和1FL输入的各缓冲质量垂直加速度信号GFL和GER通过噪声消除块4aa，A/D转换块4aaa，速度转换块4da以及控制范围设定块4ea，以便导出前左、前右轮胎轮侧的跳振分量信号FLVB、FRVB。此后，前左和前右轮胎轮侧跳振分量信号FLVB和FRVB被供给到跳振增益设定块4ha，该4ha是如此构成的，以致使该跳振分量信号FLVB和FRVB乘以前轮胎轮侧的跳振增益βf，以便导出前左轮胎轮侧的跳振速率(FLVB·βf)以及前右轮胎轮侧的跳振速率(FRVB·Bf)。随后，在考虑所导出的前轮胎轮侧的横向摇动速率(VR·Rf)情况下，导出前左、前右轮胎轮侧的控制信号VFL和VFR如下前右轮胎轮侧VFR＝FRVB·Bf＋VR·Rf前左轮胎轮侧VFL＝FLVB·Bf＋VR·Rf……(12)如附图39所示，预检信号形成块4fa准备前左和前右预检信号FLV-L和FLV-L，它们的相位比前左和前右跳振分量信号FLVB和FRVB的相位延迟。
相位合成块4ga通过分别在预定比例{(1－K)∶K}、使相应左和右预检信号FLV-L和FRV-L与前左和前右轮胎轮跳振分量信号FLVB和FRVB的合成而导出左和右合成跳振分量信号RLVR-L(＝K·FLVB＋(1－K)·FLV-L)和RRVB-L(＝K·FRVB＋(1－K)·FRV-L)。符号K代表加权系数，并示于附图42。
如附图42所示，系数K是车速的函数，并且直到车速增加并超过预定车速(零速度除外)之前指零。一般加权系数K是增加的，并当车速超过预定值时达到1(K＝1.0)。
就是说，前轮胎轮侧的跳振分量FLVB和FRVB与车速成比例地增加，并且当加权系数K指1(车速最大)时，前轮胎轮侧的跳振分量FLVB和FRVB分别直接提供信号合成的跳振信号RLVB-L和RRVB-L。注意到，如果车速降低并且未指明其值超过预定值如附图42所示，则预检信号FLV-L和FRV-L直接提供左和右信号合成的跳振分量信号RLVB-L和RRVB-L。
随后，通过使左和右信号合成的跳振分量RLVB-L和RRVB-L乘以在跳振增益设定块4ha的后轮胎轮侧的跳振增益βr而导出后左和后右轮胎轮侧的跳振速率(RLVB-L·βr)和(RRVB-L·βr)。
结果，使用后左和后右轮胎轮侧的横向摇动速率(VR·Rr)和跳振速率(RLVB-L·βr)和(RRVB-L·βr)按下式导出后左和后右轮胎轮侧的控制信号VRL和VRR后右轮胎轮侧VRR＝RRVB-L·Br＋VR·Rr后左轮胎轮侧VRL＝RLVB-L·Br－VR·Rr………(13)从附图43A到43D示出在后轮胎轮侧位置的缓冲质量垂直速度实际测量值、前轮胎轮侧的跳振分量信号FLVB(FRVB)、预检信号FLV-L(FRV-L)和信号合成分量信号RLVB-L(RRVB-L)之间的表示相位关系的时间曲线图。
如附图43A到43D所示，前轮胎轮侧跳振分量信号FLVB(FRVB)的相位超前于在后轮胎轮侧的实际测量的缓冲质量垂直速度相位。因此，预检信号形成块4fa形成预检信号FLV-L(FRV-L)，它的相位进一步被延迟到后轮胎轮位置的缓冲质量垂直速度的实际测量值，并且相位合成块4a将相位延迟的预检信号FLV-L(FRV-L)的预定比率[(1－K)∶K]同相位超前的前轮胎轮侧跳振分量信号FLVB(FRVβ)合成，因此，导出信号相位合成的跳振分量信号RLVB-L(RRVB-L)，它与在后轮胎轮侧实际缓冲质量垂直速度的实际测量值同相位。
附图44是车辆的右视图，它示出前塔部位置(front tower)a，前乘座位置b和后塔部位置c。
前塔部位置a一般被规定为在前轮胎轮距之上的车体的位置；前乘座位置b一般被规定为前乘座上的丰体位置，后塔部位置c一般是指在后轮距上的车体位置。
附图45A和45B示出在附图44的前塔部位置所检测的缓冲质量垂直速度信号(a)，在附图44的前乘座位置b所检测的缓冲质量垂直速度信号(b)以及在附图44的后塔部位置c所检测的缓冲质量垂直速度信号(c)。
如附图45A所示，可了解到当车体的位置向后时，相位趋于被延迟状态。
此外，如附图45A所示，当车速指示落于低速区域或中速区域的值时，在各速度信号之间的共同相位差也较大。
另一方面，如附图45B所示，当车速指示落于较高速区域的值时，在各速度信号之间的共同相位差也较小。
附图46示出在路面的输入频率恒定下，车体各位置的关系特性曲线图，在各该位置上安装有缓冲质量垂直加速度传感器。如从附图46了解到那样，当检测位置从前塔部位置向后塔部位置移动时，缓冲质量垂直速度信号成比例地滞后(延迟)；并且当车速增加时，在各检测位置的缓冲质量垂直速度信号之间的相位差变小。
决定预定合成比[(1－K)∶K]的加权系数作为车速的函数被给出，以致当车速增加时，对前轮胎轮侧的跳振分量信号FLVB和FRVB的合成比增加。因此，不拘车速如何，可精确地得到相位匹配。
其次，对实施例8的作用现描述如下(1)低/中速行驶从附图47A到47D示出控制信号等的各信号。
当车速值指出其值落于较低和中速区域时，后轮胎轮侧的控制信号VRL和VRR可在相位合成跳振分量信号RLVB-L和RRVB-L的基础上被导出，该相位合成跳振分量信号是在前轮胎轮侧跳振分量信号FLVB和FRVB以及预检信号FLV-L和FRV-L的预定比例之下合成的。
因此，当车速指示低/中速范围时，当在前轮胎轮侧的车体上发生道路的输入(road input)时，可能以在后轮胎轮侧车体同时发生行动的方式来对后轮胎轮侧的减震器SARL和SARR完成预检控制，因此，可以获得对后轮胎轮侧实际运转性能的准确而适当的减振力特性控制。
(2)高速行驶另一方面，附图48A和48B示出当车速增加并超过预定速度值时的控制信号V(VFL、VFR、VRL、VRR)以及标目减振力特性显示位置P。
当车速指示其值落入高速领域时，车体动作变成跳振动作方式。此时，对预检信号FLV-L和FRV-L的相位合成比率一般可设为零，后左和后右轮胎轮控制信号VRL和VRR分别大约等于前左、前右轮胎轮侧的控制信号VFL和VFR。
因此，在汽车高速行驶时能有效地抑制车体的跳振动作。
附图49A到49D示出安装实施例8的减振力特性控制装置的汽车实际上在形成单一凹凸路面行驶时的前轮胎轮侧的控制信号①、后轮胎轮侧控制信号②和在后塔部位置C实测的垂直动作(速度)。
在附图49A中，实际车速约为40Km/h；在附图49B中，实际车速约为50Km/h；在附图49C中，实际车速约为70Km/h；在附图49D中，实际车速约为100Km/h。在附图49A、49B、49C和49D所示实际试验中，所使用的低通滤波器具有的截止频率为0.8Hz和增益为1.6(在频率为1.0Hz时的增益)。在附图49A到49D所示信号的相位关系从附图49A到49D所示信号可以清楚地了解到。
实施例8具有如下优点(1)后轮胎轮侧控制信号VRL和VRR在相位合成跳振信号RLVB-L和RRVB-L的基础上形成，在该后轮胎轮侧控制信号中加入前轮胎轮侧的缓冲质量垂直动作信号(前轮胎轮侧跳振分量信号FLVB和FRVB)而不仅是加入预检信号，因此考虑到在前轮胎轮侧发生道路输入(road input)时，可能在后轮胎轮侧动作同时发生情况下完成预检控制，从而对后轮胎轮的实际动作能够做到用于后轮胎轮侧减震器的准确而适当的减振力特性控制。
(2)此外，当车速指示较高速度时，就在后左和后右轮胎轮侧车体的缓冲质量动作信号来说，还考虑前轮胎轮侧缓冲质量动作信号的相位超前量较小，在相位超前的前轮胎轮侧缓冲质量垂直动作信号(前轮胎轮侧跳振成分信号FLVB和FRVB)和相位滞后的预检信号(FLV-L和FRV-L)之间的合成速率相应于车速而变化。
(3)与基于前述架空吊车理论的减振力特性控制相比，减振力特性的转换数目被降低，从而控制响应特性能被改善，并且可获得各步进马达的耐久性以及降低所用能耗。
(4)在实施例8中的改进与实施例1者相同。
例如可安装相对位移和/或相对速度检测装置(重量传感器)来代替缓冲质量垂直加速度传感器。
又例如，在实施例8中也可安装如附图20所示的单个缓冲质量垂直加速度传感器。
在本发明待批权利要求中所定范围内，可做出各种形式的具体实施例和改进。
权利要求
1.车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于包括a)前左、前右、后左、后右轮胎轮侧的减震器，每一个减震器介于车体给定位置和相应的一个前左、前右和后左、后右轮胎轮之间，并且它被作成如此的结构，以致能改变其减振力特性，所述给定位置的定义是每一个前左、前右和后左、后右轮胎轮所安置的位置；b)减振力特性改变装置，它响应输入的驱动信号，用于改变相应的一个减震器的减振力特性；c)车辆垂直动作确定装置，用于确定在车辆的第一位置的车辆垂直动作，该第一位置以预定距离处于后左和后右轮胎轮安装位置之前，并包括前左、前右轮胎轮安装位置，并且用于按照在第一位置所确定的车辆垂直动作而输出车辆垂直动作信号；d)经处理信号(Processed signal)的形成装置，用于形成具有来自所述车辆垂直动作信号的频率相关特性的经处理的信号；以及e)减振力特性控制装置，用于在经处理信号的基础上、为每一个相应减震器形成控制信号，并且按照所形成的控制信号的值向减振力特性改变装置输出驱动信号，从而控制相应的一个减震器的减振力特性，用于后左和后右轮胎轮的所述控制信号相位通常与车辆动作速度信号的相位相匹配，所述车辆动作速度信号将在后左和后右轮胎轮位置实际地产生。
2.按照权利要求1所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于为形成用于前轮胎轮侧减震器的控制信号而形成的所述经处理信号从前轮胎轮位置的车辆动作信号被导出，并且所述车辆垂直动作确定装置由二个垂直缓冲质量加速度传感器所组成，所述两个垂直缓冲质量加速度传感器分别大约处于在前左和前右轮胎轮位置的车体的给定位置上，并且被做成如此的结构，以致在安装前左和前右轮胎轮的位置输出作为车辆垂直动作信号的车体缓冲质量垂直加速信号。
3.按照权利要求2所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于所述须处理信号形成装置形成用于控制信号的经处理信号，该控制信号来自两个垂直缓冲质量加速度传感器的车体垂直缓冲质量加速度信号，用于控制前左、前右和后左、后右轮胎轮侧的减震器。
4.按照权利要求1所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于所述垂直动作确定装置包括一个单个车体缓冲质量加速度传感器，所述传感器处于在前左和前右轮胎轮轮距上的车体大约中心部分上，并且，其中，所述经处理信号形成装置形成用于控制信号的经处理信号，该控制信号来自单车体垂直缓冲质量加速度传感器的车体缓冲质量垂直加速度信号，用于控制前左、前右和后左、后右轮胎轮减震器的减振力特性。
5.按照权利要求4所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于还包括车速传感器，该车速传感器是如此构成的，以致产生和输出指示车速的车速信号，以及所述经处理信号形成装置包括多个具有不同相位特性的滤波器，改变所述滤波器以便调节用于控制信号的经加工信号的相位和增益，该控制信号用于控制依车速而定的后轮胎轮侧减震器的减振力特性。
6.按照权利要求4所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于还包括f)另一个车用垂直动作确定装置，它用于确定在后轮胎轮侧的车辆垂直动作并且输出在后轮胎轮侧的另一车用垂直动作信号；车速传感器，它是如此构成的，以致产生和输出车速指示信号；以及车速确定装置，它用于确定本车速是否超过预定速度值，其中当所述速度确定装置确定车速增加并超过预定速度值时，所述减振力特性控制装置主要按照基于经处理信号所形成的控制信号来控制后左、后右轮胎轮侧减震器的减振力特性；当速度确定装置确定本车速降低和不超过预定速度值时，所述减振力特性控制装置在来自另一个垂直动作确定装置的车辆垂直动作信号的基础上控制后左、后右轮胎轮侧减震器的减振力特性。
7.按照权利要求1所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于所述车辆垂直垂直动作确定装置包括f)前轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置，用于检测在前轮胎轮侧车辆垂直动作并输出指示该车辆垂直动作的前轮胎轮侧车辆垂直动作信号；用于检测在第一位置的车辆垂直动作并输出在第一位置的车辆垂直动作指示信号的后轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置，所述第一位置以预定距离位于后左和后右轮胎轮之前，其中，所述经处理信号形成装置形成来自后轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置的车辆垂直动作指示信号的经处理信号；以及其中，所述减振力特性控制装置由前轮胎轮侧控制装置和后轮胎轮侧控制装置所组成，所述前轮胎轮侧控制装置按照控制信号控制前左和前右轮胎轮侧减振器，该控制信号基于前轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置的前轮胎轮侧的车辆垂直动作信号；所述后轮胎轮侧控制装置用于按照控制信号控制后左和后右轮胎轮侧减震器的减振力特性，所述控制信号在所述经处理信号形成装置的经处理信号的基础上形成的。
8.按照权利要求7所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于所述后轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置包括一个垂直加速度传感器，该垂直加速度传感器安装于第一位置上，该第一位置以预定距离处于后左和后右轮胎轮位置的前方，但前左和前右轮胎轮位置除外。
9.按照权利要求7所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于所述后轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置包括位于后轮胎轮位置的车辆垂直动作传感器，其中，所述后轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置包括计算装置，该计算装置用于在后轮胎轮侧车辆垂直动作信号和前轮胎轮侧车辆垂直动作信号基础上计算在第一位置的车辆垂直动作信号，所述后轮胎轮侧车辆垂直动作信号由处于后轮胎轮侧的所述车辆垂直动作传感器导出，而所述前轮胎轮侧车辆垂直动作信号由在前轮胎轮一侧的所述前轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置导出。
10.按照权利要求9所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于还包括一个车速传感器，该车速传感器是如此构成的，以致产生和输出车速指示信号，并且其中所述车体第一位置还要从原来的第一位置以一个与车速正比的距离向前方移动。
11.按照权利要求1所述车用减震器的减振力特性控制装置，其特征在于所述车辆垂直动作确定装置包括前轮胎轮侧垂直动作检测装置，该前轮胎轮侧垂直动作检测装置用于检测在前轮胎轮侧的车辆垂直动作并用于按照在前轮胎轮侧所检测的车辆垂直动作输出车辆垂直动作信号，所述车辆垂直动作确定装置还包括f)一个车速传感器，它是如此构成的，以致产生和输出车速指示信号；g)用于形成预检信号的预检信号形成装置，该预检信号就前轮胎轮侧的前轮胎轮侧车辆动作信号来说、其相位以一预定相位值滞后，该前轮胎轮侧车辆动作信号由所述前轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置导出；以及h)用于形成合成信号的相位合成装置，该合成信号按照车速确定的合成比率、由在前轮胎轮侧的前轮胎轮侧车辆垂直动作信号和预检信号合成，并且，其中，所述减振力特性控制装置包括前轮胎轮侧减振力特性控制装置和后轮胎轮侧减振力特性控制装置，所述前轮胎轮侧减振力特性控制装置用于按照控制信号来控制前左和前右减震器的减振力特性，所述控制信号基于所述前轮胎轮侧车辆垂直动作检测装置的前轮胎轮侧车辆垂直动作信号；所述后轮胎轮侧减振力特性控制装置用于按照控制信号来控制后左和后右轮胎轮侧减震器的减振力特性，所述控制信号基于由所述相位合成装置所形成的合成信号。
12.按照权利要求11所述车用减震器的减振力性控制装置，其特征在于当车速落于预定低速范围时，所述相位合成装置降低前轮胎轮车辆垂直动作信号的合成比率，而增加预检信号的合成比率；当车速落于预定高速范围时，所述相位合成装置增加前轮胎轮侧车辆垂直动作信号的合成比率，而降低预检信号的合成比率。
13.按照权利要求11所述车用减震器的减振力性控制装置，其特征在于所述预检信号形成装置至少包括一个低通滤波器。
14.用于控制车用减震器减振力特性的方法，所用车用减震器包括车辆前左、前右和后左、后右侧减震器，其特征在于包括如下步骤a)确定在车辆前轮胎轮安装位置的车辆垂直动作，并且输出指示该车辆垂直动作的第一车辆动作信号，并且第一车辆动作信号用于控制前轮胎轮一侧的减震器的减振力特性；b)确定在车辆第一位置的另一车辆动作，该车辆第一位置以一预定距离位于车辆的后左和后右轮胎轮之间的轮距的前方，并且输出指示该车辆动作的第二车辆垂直动作信号，该第二车辆垂直动作信号用于控制后轮胎轮侧的减振力特性；c)形成具有来自第一垂直动作信号或来自第二垂直动作信号的频率相关特性信号的经处理的信号；d)基于在步骤c)中的经处理信号，形成用于前左、前右和后左、后右轮胎轮侧的减震器的控制信号，并且按照相应于在处理信号基础上所形成的控制信号之一的值，对于与每一个减震器相结合的相应的一个步进马达输出驱动信号；e)在控制信号的基础上控制前左和前右轮胎轮侧的减震器的减振力特性，该控制信号是在从第一车辆动作信号所形成的经处理信号之一的基础上形成的；和f)与步骤e同时，在从第二车辆动作信号所形成另一经处理信号的基础上，控制后左和后右轮胎轮的侧减震器的减振力特性。
15.按照权利要求14所述用于控制车用减震器减振力特性的方法，其特征在于所述第一车辆动作信号与第二车辆行动信号重合，从而省略步骤b)，并且在步骤f)中，用于后左和后右轮胎轮侧减震器的减振力特性的控制是在用于前左和前右轮胎轮侧减震器的控制信号基础上实施的，而该控制信号在经处理信号基础上形成，该经处理信号从第一车辆动作信号形成。
16.按照权利要求14所述用于控制车用减震器减振力特性的方法，其特征在于用于形成后左和后右轮胎轮侧减震器的控制信号的所述经处理信号是预检信号，该预检信号的相位超前于前轮胎轮侧减震器控制信号的相位，但是该预检信号的相位滞后于车辆动作速度信号，该预检信号在后轮胎轮减震器的安装后左和后右轮胎轮的位置上将实际地被产生，在本方法中还包括如下步骤g)检测车速；h)将第一车辆动作信号和每一个预检信号进行相位合成，以便在按照车速确定的合成比率形成相应的一个控制信号，该控制信号用于控制后轮胎轮侧减震器的减振力特性。
全文摘要
本发明涉及用于控制车用减震器的减振力特性的装置及其方法。在其中确定车体上特定位置上的车辆垂直动作，并导出相应垂直动作信号。对于各减震器的控制信号在各经处理信号基础上形成。前左、前右以及后左、后右轮胎轮侧的减震器的减振力特性分别在相应的控制信号的基础上被控制。控制信号V的相位与在安装后轮胎轮位置上实际产生的车辆动作速度信号相匹配。
文档编号B60G17/015GK1119154SQ9510201
公开日1996年3月27日 申请日期1995年2月28日 优先权日1994年2月28日
发明者岩崎克也, 佐佐木光雄 申请人:株式会社优尼希雅杰克斯