DE10104640C1

DE10104640C1 - Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10104640C1
Application number: DE2001104640
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hamers; Frank Von Oppenkowski; Juergen Adamek
Original assignee: Krupp Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2021-02-03

Abstract

Um bei einem regelbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem in einem Dämpfungszylinder (1) axial verschieblich geführten und mit einer Kolbenstange (11) verbundenen Kolben (2), wobei der Kolben (2) druckabhängige Dämpfungsventile (5, 6) für einen Austausch von Dämpfungsflüssigkeit in der Zug- und in der Druckstufe aufweist und den Dämpfungszylinder (1) in zwei Arbeitsräume (3, 4) unterteilt, und bei dem Durchtrittskanäle (19, 20) vorhanden sind, durch welche das die Dämpfungsventile (5, 6) beaufschlagende Druckmedium strömt, und bei dem auf der den Durchtrittskanälen (19, 20) abgewandten Seite des Dämpfungsventils (5, 6) ein mit dem jeweils gegenüberliegenden Arbeitsraum (4, 3) mittels eines Kanalssystems verbundener Druckarm (21, 22) vorhanden ist, über den ein Steuerdruck auf das jeweilige Dämpfungsventil (5, 6) ausgeübt wird, wobei das Kanalsystem mittels eines verschieblich geführten, elektromagnetisch betätigten Stellelements drosselbar ist, das Stellelement derartig auszubilden, dass geringere Verstell- und/oder Haltekräfte aufgebracht werden müssen und wobei es einfach aufgebaut ist, ist das Stellelement als Flachschieber (33) plattenförmig mit einem oder mehreren Durchbrüchen (35) ausgebildet, seitlich vorzugsweise in einem Schlitz (34) geführt und wird beidseitig jeweils an der Flachseite (37) über Kanäle (17, 18, 27, 28, 30, 31, 32) mit der Dämpfungsflüssigkeit jeweils eines der Arbeitsräume (3, 4) beaufschlagt bzw. ist mit einem der ...

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Um das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeuges den gegebenen Fahr- und Straßenver hältnissen anpassen zu können, werden Schwingungsdämpfer regelbar ausgeführt. Dabei werden den Dämpfungsventilen im Dämpferkolben zusätzliche regelbare Bypassventile zugeordnet. Die Regelung erfolgt üblicherweise durch elektronische Regelprogramme, die nach den unterschiedlichen Messwerten, wie Fahrzeugge schwindigkeit, Lenkradstellung und fahrdynamische Kennwerte, die Regelung der Schwingungsdämpfung vornehmen.

Aus der GB 2222227 A ist ein regelbarer Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Zum Verstellen eines Stellelements ist ein Motor vorgese hen. Dieser Motor dient dazu, einen Drehsteller gegenüber einer mit radialen Bohrun gen versehenen Innenbohrung zu verdrehen.

Nachteilig sind für dieses Verdrehen nicht nur große Verstellkräfte, sondern auch große Haltekräfte erforderlich, da, hervorgerufen durch die hohen Strömungsgeschwindigkei ten im Kanalsystem, dieses bestrebt ist, sich in ungewünschter Weise zu verstellen, vorzugsweise selbst zu schließen. Dieser Effekt führt dazu, dass ein innerhalb des Schwingungsdämpfers angeordneter Motor oder ein entsprechender Magnet entweder aufgrund seiner Größe nicht räumlich integriert werden kann oder ein Ableiten der ent stehenden Verlustwärme nicht oder nur schwer möglich ist.

Aus der DE 196 50 152 C1 ist ein weiterer gattungsgemäßer regelbarer Schwingungs dämpfer bekannt. Bei diesem Schwingungsdämpfer wurde das Problem der benötigten großen Verstellkräfte und großen Haltekräfte dadurch gelöst, dass das Stellelement, hier ein Hubkolben, hydraulisch entlastet wurde.

Nachteilig ist bei dieser Ausbildung eine Vielzahl von Bauteilen für das Stellelement er forderlich. Des Weiteren wird ein aufwendiges Kanalsystem mit Rückschlagventilen benötigt, da zusätzliche Kanäle für die hydraulische Entlastung erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Stellelement für den Schwingungs dämpfer derartig auszubilden, dass geringere Verstell- und/oder Haltekräfte aufgebracht werden müssen, wobei das Stellelement einfach aufgebaut sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit einfa chen Mitteln erreicht wird, dass die Verstell- und Haltekräfte für das Bypassventil gering gehalten werden. Dabei wird insbesondere vorteilhaft erreicht, dass bei hohen Druck differenzen eine große Selbsthaltungskraft im Ventil erzielt wird, die den großen indu zierten Verstellkräften entgegenwirkt. Weiterhin werden vorteilhaft zum Verstellen des Schwingungsdämpfers nur sehr geringe Verstellkräfte benötigt und dennoch können große Volumenströme mit dem Bypassventil gestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Fol genden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Dämpfungskolben einschließlich des Bypassventils und

Fig. 2 einen um 90° versetzten Schnitt entsprechend Fig. 1.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist der Stoßdämpfer einen Zylinder 1 auf, dessen Innenraum durch einen Kolben 2 in zwei Arbeitsräume 3, 4 unterteilt wird. Der Kolben 2 ist in be kannter Weise mit Dämpfungsventilen 5, 6 versehen und ist über einen Gewindeab schnitt 7 und eine Mutter 8 über ein Steuergehäuse 9 und einen Haltetopf 10 mit der oszillierend in den Zylinder 1 eintauchenden Kolbenstange 11 verbunden. Der Haltetopf 10 trägt im Wesentlichen einen Elektromagneten 12 mit einem Anker 13, der gegen die Kraft einer Wendelfeder 14 kontinuierlich bzw. in Stufen verstellbar ist. Der Haltetopf 10 ist mit der Kolbenstange 11 verschraubt, wobei die Kolbenstange 11 hohl ausgebildet ist, um die elektrischen Anschlussleitungen 15 aufnehmen zu können. Elektromagnet 12 und Haltetopf 10 können, wie im Ausführungsbeispiel, als ein Bauteil ausgebildet sein.

An seinem unteren Ende ist der Haltetopf 10 mit einem Außengewinde versehen, auf das das hier topfförmig ausgebildete Steuergehäuse 9 aufgeschraubt wird. Das untere Ende des Steuergehäuses 9 ist mit einem Aufnahmezapfen 16 zur Aufnahme des Kol bens 2 sowie weiterer Bauteile, die noch näher beschrieben werden, ausgebildet. Des Weiteren verlaufen achsparallel durch den Aufnahmezapfen 16 wenigstens zwei zu einem Kanalsystem gehörende Bohrungen 17, 18.

An durch den Kolben 2 verlaufende Durchtrittskanäle 19, 20, die von den Dämpfungs ventilen 5, 6 abgedeckt werden, grenzen außenseitig Druckräume 21, 22 an. Diese Druckräume 21, 22 werden durch Druckraumgehäuse 23, 24 und gegenüber diesen beweglichen, auf den Dämpfungsventilen 5, 6 aufliegenden Dichtungen 25, 26 gebildet. Druckkammergehäuse 23, 24, Dichtungen 25, 26, Dämpfungsventile 5, 6 und Kolben 2 liegen den Aufnahmezapfen 16 umfassend auf diesem und werden über die Mutter 8 mit ihm verschraubt. Radiale Durchtritte 27, 28 durch die Druckraumgehäuse 23, 24 und die Wandung des Aufnahmezapfens 16 verbinden die Druckräume 21, 22 mit den Bohrungen 17, 18.

Im Topfbereich des Steuergehäuses 9 ist ein Steuerventil 29 angeordnet. In diesem Steuerventil 29 setzen sich die Bohrungen 17, 18 fort. Ein Querkanal 30 verbindet die Bohrungen 17, 18 miteinander und mit einem Ringraum 31, der wiederum über Radial bohrungen 32 mit dem oberen Arbeitsraum 3 hydraulisch verbunden ist.

Am Anker 13 des Elektromagneten 12 ist - wie auch aus Fig. 2 ersichtlich - ein platten förmig ausgebildeter Flachschieber 33 angebracht. Der Flachschieber 33 erstreckt sich quer zum Querkanal 30 räumlich zwischen dem Auslauf der Bohrungen 17 und 18 und wird umlaufend in einem Schlitz 34 geführt.

Bei geschlossenem Steuerventil 29, wie dieses in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind die Druckräume 21, 22 hydraulisch mit den gegenüberliegenden Arbeitsräumen 4, 3 ver bunden. Der Druckraum 22 ist über den Durchtritt 28, die Bohrung 17, den Querkanal 30, den Ringraum 31 und Radialbohrungen 32 mit dem Arbeitsraum 3 verbunden. Der Druckraum 21 ist über den Durchtritt 27 und die Bohrung 18 mit dem Arbeitsraum 4 verbunden. Dadurch wird eine Druckunterstützung der Dämpfungsventile 5, 6 über die Druckräume 21, 22 erreicht. Mit Öffnung bzw. teilweiser Öffnung des Steuerventils 29 ergibt sich zum einen ein Bypass zwischen den Arbeitsräumen 3 und 4 über die Boh rung 18, den Querkanal 30, den Ringraum 31 und die Radialbohrungen 32. Zum ande ren ergibt sich eine Druckreduzierung in den Druckräumen 21 und 22.

Im Ausführungsbeispiel ist der Flachschieber 33 als Federzunge ausgebildet. Der Flachschieber 33 weist einen dachartigen Durchbruch 35 auf. In geschlossener Stellung des Steuerventils 29 liegt dieser Durchbruch 35 unterhalb des Querkanals 30, sodass der Durchfluss durch den Querkanal 30 gesperrt ist. Durch die dachförmige Ausbildung des Durchbruchs 35 wird eine fein dosierte Öffnung des Steuerventils 29 ermöglicht, da anfangs der Querkanal 30 lediglich über die Spitze 36 des Durchbruchs 35 angesteuert wird. Andere Formen für den Querkanal 30 und den Durchbruch 35 wird der Fachmann entsprechend den Erfordernissen wählen. Die volle Öffnung des Steuerventils 29 ist erreicht, wenn der Druchbruch 35 in seiner Gänze vor dem Gesamtquerschnitt des Querkanals 30 liegt.

Wie ohne weiteres aus den Figuren erkennbar ist, führt eine hohe Druckdifferenz im Dämpfungsmedium zwischen den Arbeitsräumen 3 und 4 zu einem Anlegen des Flach schiebers 33 mit seinen Flachseiten 37 an die zugehörigen Anlageflächen des Schlitzes 34. Das bedingt eine Selbstsperrung der Lage des Flachschiebers 33, sodass so gut wie keine Haltekräfte vom Elektromagneten 12 aufgebracht werden müssen.

Sobald ein Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen 3 und 4 erfolgt, also in erster Linie im Bereich des Umkehrpunkts der Bewegung der Kolbenstange 11, wird diese Selbsthemmung aufgehoben. Der Flachschieber 33 ist im Schlitz 34 ohne große Kraft einleitung verstellbar und leichtgängig. Da bei einem Schwingungsdämpfer für Kraft fahrzeuge der obere und untere Bewegungsumkehrpunkt der Kolbenstange 11 sehr häufig auftritt, ist, auch wenn nur im Bereich dieser Zeitpunkte eine Verstellung erfolgt, eine feinfühlige Regelung möglich. Die Regelung des Steuerschiebers kann somit in verschiedener Weise durchgeführt werden. Zum einen kann der Elektromagnet 12 mit geringem Strom angesteuert werden. Das führt dazu, dass bei Druckdifferenz zwischen den Arbeitsräumen 3 und 4 die Sperrkräfte am Flachschieber 33 so hoch werden, dass die Magnetkraft nicht ausreicht, den Flachschieber 33 zu verstellen. Eine Verstellung erfolgt dann stets beim Durchlaufen des Bewegungsumkehrpunktes der Kolbenstange 11. Alternativ kann die Steuerung auch so ausgelegt werden, dass die Verstellung be wusst nur beim Durchlaufen der Bewegungsumkehrpunkte der Kolbenstange 11 erfolgt.

Bezugszeichenliste

1

Zylinder

2

Kolben

3

Arbeitsraum

4

Arbeitsraum

5

Dämpfungsventil

6

Dämpfungsventil

7

Gewindeabschnitt

8

Mutter

9

Steuergehäuse

10

Haltetopf

11

Kolbenstange

12

Elektromagnet

13

Anker

14

Wendelfeder

15

Anschlussleitung

16

Aufnahmezapfen

17

Bohrung

18

Bohrung

19

Durchtrittskanal

20

Durchtrittskanal

21

Druckraum

22

Druckraum

23

Druckraumgehäuse

24

Druckraumgehäuse

25

Dichtung

26

Dichtung

27

Durchtritt

28

Durchtritt

29

Steuerventil

30

Querkanal

31

Ringraum

32

Radialbohrung

33

Flachschieber

34

Schlitz

35

Durchbruch

36

Spitze

37

Flachseite

Claims

1. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem in einem Dämpfungszylinder (1) axial verschieblich geführten und mit einer Kolben stange (11) verbundenen Kolben (2), wobei der Kolben (2) druckabhängige Dämp fungsventile (5; 6) für einen Austausch von Dämpfungsflüssigkeit in der Zug- und in der Druckstufe aufweist und den Dämpfungszylinder (1) in zwei Arbeitsräume (3 und 4) unterteilt, und bei dem Durchtrittskanäle (19; 20) vorhanden sind, durch welche das die Dämpfungsventile (5; 6) beaufschlagende Druckmedium strömt, und bei dem auf der den Durchtrittskanälen (19; 20) abgewandten Seite des Dämpfungs ventils (5; 6) ein mit dem jeweils gegenüberliegenden Arbeitsraum (4; 3) mittels eines Kanalsystems verbundener Druckraum (21; 22) vorhanden ist, über den ein Steuerdruck auf das jeweilige Dämpfungsventil (5; 6) ausgeübt wird, wobei das Kanalsystem mittels eines verschieblich geführten, elektromagnetisch betätigten Stellelements drosselbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement als Flachschieber (33) plattenförmig mit einem oder mehreren Durchbrüchen (35) ausgebildet, seitlich in einem Schlitz (34) geführt ist und beidseitig jeweils an der Flachseite (37) über Kanäle (18, 27; 32, 31, 30, 17, 28) mit der Dämpfungsflüssigkeit jeweils eines der Arbeitsräume (3 bzw. 4) beaufschlagt wird und mit einem der Druckräume (21 bzw. 22) verbunden ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) auf einem, der Kanäle (18, 27; 32, 31, 30, 17, 28) und/oder der Flachschieber (33) aufweisenden, an die Kolbenstange (11) angebundenen, mit einem Aufnahmezapfen (16) ausgebildeten Steuergehäuse (9) angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass der Flachschieber (33) elastisch am Stellteil eines Motors oder Magnets angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachschieber (33) als Federzunge ausgebildet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Form des Durchbruchs (35) durch den Flachschie ber (33) in Verstellrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich ändert.

6. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem Stellelement zugeordneten Kanalsystem ein oder mehrere vor, nach oder parallel geschaltete federbelastete Ventile oder Dros selstellen angeordnet sind.

7. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbewegung des Flachschiebers (33) in oder nahe dem Bewegungstotpunkt des Kolbens (2) erfolgt.