DE102011017149B4

DE102011017149B4 - Vibration damper for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102011017149B4
Application number: DE102011017149.5A
Authority: DE
Inventors: Kai-Uwe Tanke; Matthias Lüdecke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2031-04-16
Also published as: DE102011017149A1

Abstract

Schwingungsdämpfer (10) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen, mit einem Dämpfungsmedium (28) zumindest teilweise gefüllten, Dämpfungszylinder (20) mit einem in diesem entlang einer Längsachse (22) des Dämpfungszylinders (21) geführten Dämpfungskolben (30), der den Innenraum des Dämpfungszylinders (20) in eine obere Arbeitskammer (24) und eine untere Arbeitskammer (26) trennt, die über eine erste Fluidverbindung (40) miteinander verbunden sind, einen Ausgleichsraum (70) mit einem Kompressionsmedium (29), das bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens (30) komprimierbar oder dekomprimierbar ist, eine zweite Fluidverbindung (42) zwischen der oberen Arbeitskammer (24) und dem Ausgleichsraum (70), eine erste Ventileinheit (60), die in der zweiten Fluidverbindung (42) angeordnet ist, und eine dritte Fluidverbindung (44) zwischen der unteren Arbeitskammer (26) und dem Ausgleichsraum (70), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventileinheit (60) ein Schaltventil (64) zum Öffnen und Schließen der zweiten Fluidverbindung (42) aufweist und dass der Schwingungsdämpfer (10) derart ausgestaltet ist, dass bei einer offenen zweiten Fluidverbindung (42) das Dämpfungsmedium (28) bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens (30) im Dämpfungszylinder (20), unabhängig von der Bewegungsrichtung des Dämpfungskolbens (30), von der oberen Arbeitskammer (24) in die zweite Fluidverbindung (42) einströmt.Vibration damper (10) for a motor vehicle, comprising a damping cylinder (20), which is at least partially filled with a damping medium (28), with a damping piston (30) guided therein along a longitudinal axis (22) of the damping cylinder (21), which defines the interior of the Damping cylinder (20) into an upper working chamber (24) and a lower working chamber (26), which are connected to one another via a first fluid connection (40), a compensation chamber (70) with a compression medium (29), which when the damping piston moves (30) is compressible or decompressible, a second fluid connection (42) between the upper working chamber (24) and the compensation space (70), a first valve unit (60) which is arranged in the second fluid connection (42), and a third fluid connection (44) between the lower working chamber (26) and the compensation chamber (70), characterized in that the first valve unit (60) has a switching valve (64) for opening and closing of the second fluid connection (42) and that the vibration damper (10) is configured such that with an open second fluid connection (42) the damping medium (28) when the damping piston (30) moves in the damping cylinder (20), regardless of the direction of movement of the damping piston (30) flows from the upper working chamber (24) into the second fluid connection (42).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug. Der Schwingungsdämpfer weist dabei einen Dämpfungszylinder auf, der zumindest teilweise mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist. In dem Dämpfungszylinder ist ein Dämpfungskolben geführt, der den Innenraum des Dämpfungszylinders in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer trennt, die über eine erste Fluidverbindung miteinander verbunden sind. Femer weist der Schwingungsdämpfer einen Ausgleichsraum mit einem Kompressionsmedium auf, welches bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens komprimierbar oder dekomprimierbar ist. Zwischen der oberen Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum ist eine zweite Fluidverbindung vorgesehen, wobei in der zweiten Fluidverbindung eine erste Ventileinheit angeordnet ist. Eine dritte Fluidverbindung zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum ermöglicht ein Strömen von Dämpfungsmedium zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum.The present invention relates to a vibration damper for a motor vehicle. The vibration damper has a damping cylinder which is at least partially filled with a damping medium. A damping piston is guided in the damping cylinder and separates the interior of the damping cylinder into an upper working chamber and a lower working chamber, which are connected to one another via a first fluid connection. Furthermore, the vibration damper has a compensation chamber with a compression medium which can be compressed or decompressed when the damping piston moves. A second fluid connection is provided between the upper working chamber and the compensation space, a first valve unit being arranged in the second fluid connection. A third fluid connection between the lower working chamber and the compensation space enables damping medium to flow between the lower working chamber and the compensation space.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Derartige Schwingungsdämpfer sind, insbesondere als sogenannte Zweirohrdämpfer, grundsätzlich bekannt und werden verwendet, um zum Beispiel die Räder eines Kraftfahrzeuges in gedämpfter Weise mit dem Kraftfahrzeug selbst zu verbinden, um den Komfort für die Passagiere des Kraftfahrzeuges bei dessen Betrieb zu erhöhen. Dabei ist bekannt, die obere Arbeitskammer und den Ausgleichsraum des Schwingungsdämpfers mit einer Bypassleitung zu verbinden, wobei die Durchflussmenge an Dämpfungsmedium durch den Bypass durch eine Ventileinheit geregelt und/oder gesteuert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers durch Verteilung der Fluid-Volumenströme auf unterschiedlich angeordnete hydraulische Widerstände zu verändern und somit z. B. auf verschiedene Anforderungen an die Dämpfung, insbesondere hinsichtlich des Insassenkomforts oder der Fahrsicherheit zu reagieren. Einen solchen Schwingungsdämpfer zeigt die DE 195 12 866 A1 . Es ist insbesondere bekannt, die Bypassleitung eines Schwingungsdämpfers mit einem vorgesteuerten, regelbaren Ventil auszustatten. Diese Ventilart ist jedoch mechanisch aufwendig und bedarf oftmals einer externen Sensorik sowie eines dazugehörigen Steuergerätes zur Ansteuerung des Ventils. So wird bei einem derartigen vorgesteuerten hydraulischen Ventil das Hauptventil erst bei einem gewissen Druck geöffnet, ein einfaches Öffnen der Bypassleitung ist mit einem derartigen Ventil nur bedingt und indirekt möglich.Vibration dampers of this type are generally known, in particular as so-called two-tube dampers, and are used, for example, to connect the wheels of a motor vehicle in a damped manner to the motor vehicle itself in order to increase the comfort for the passengers of the motor vehicle when it is in operation. It is known to connect the upper working chamber and the compensation chamber of the vibration damper with a bypass line, wherein the flow rate of damping medium through the bypass can be regulated and / or controlled by a valve unit. This makes it possible to change the damping force of the vibration damper by distributing the fluid volume flows to differently arranged hydraulic resistors and thus z. B. to respond to various damping requirements, particularly with regard to occupant comfort or driving safety. Such a vibration damper shows DE 195 12 866 A1 . It is particularly known to equip the bypass line of a vibration damper with a pilot-controlled, controllable valve. However, this type of valve is mechanically complex and often requires an external sensor system and an associated control unit to control the valve. With a pilot-operated hydraulic valve of this type, the main valve is only opened at a certain pressure. A simple opening of the bypass line is only possible to a limited extent and indirectly with such a valve.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend genannten Probleme in einem Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers veränderbar ist. Femer soll ein Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, bei dem eine einfache und kostengünstige Umschaltung zwischen zwei Kennlinien der Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfers möglich ist.It is therefore an object of the present invention to remedy the problems mentioned above in a vibration damper for a motor vehicle. In particular, it is an object of the present invention to provide a vibration damper for a motor vehicle, in which the damping force of the vibration damper can be changed in a particularly simple and inexpensive manner. Furthermore, a vibration damper for a motor vehicle is to be created in which a simple and inexpensive switchover between two characteristics of the damping characteristic of the vibration damper is possible.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.According to the invention, these objects are achieved by a vibration damper with the features of patent claim 1. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the accompanying drawings.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug weist dabei einen Dämpfungszylinder auf, der zumindest teilweise mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist. Entlang einer Längsachse des Dämpfungszylinders ist ein Dämpfungskolben geführt, der den Innenraum des Dämpfungszylinders in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer trennt, die über eine erste Fluidverbindung miteinander verbunden sind. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ein Ausgleichsraum mit einem Kompressionsmedium vorgesehen, wobei das Kompressionsmedium bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens komprimierbar oder dekomprimierbar ist. Zusätzlich weist der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer eine zweite Fluidverbindung zwischen der oberen Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum und eine dritte Fluidverbindung zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum auf. Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer ist somit insbesondere als ein sogenannter Zweirohrdämpfer ausgeführt. Eine erste Ventileinheit ist dabei in der zweiten Fluidverbindung angeordnet. Insbesondere weist die erste Ventileinheit ein Schaltventil zum Öffnen und Schließen der zweiten Fluidverbindung auf. Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer ist ferner derart ausgestaltet, dass bei einer offenen zweiten Fluidverbindung das Dämpfungsmedium bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens im Dämpfungszylinder, unabhängig von der Bewegungsrichtung des Dämpfungskolbens, grundsätzlich von der oberen Arbeitskammer in die zweite Fluidverbindung einströmt. Die Strömungsrichtung des Dämpfungsmediums in der zweiten Fluidverbindung ist somit immer von der oberen Arbeitskammer in Richtung des Ausgleichsraums, es handelt sich um einen sogenannten „uniflow“ -Modus.A vibration damper according to the invention for a motor vehicle has a damping cylinder which is at least partially filled with a damping medium. A damping piston is guided along a longitudinal axis of the damping cylinder and separates the interior of the damping cylinder into an upper working chamber and a lower working chamber, which are connected to one another via a first fluid connection. Furthermore, a compensation chamber with a compression medium is provided in the vibration damper according to the invention, the compression medium being compressible or decompressible when the damping piston moves. In addition, the vibration damper according to the invention has a second fluid connection between the upper working chamber and the compensation space and a third fluid connection between the lower working chamber and the compensation space. The vibration damper according to the invention is thus designed in particular as a so-called two-tube damper. A first valve unit is arranged in the second fluid connection. In particular, the first valve unit has a switching valve for opening and closing the second fluid connection. The vibration damper according to the invention is further configured such that, with an open second fluid connection, the damping medium basically flows from the upper working chamber into the second fluid connection when the damping piston moves in the damping cylinder, regardless of the direction of movement of the damping piston. The flow direction of the damping medium in the second fluid connection is thus always from the upper working chamber in the direction of the compensation chamber, it is a so-called "uniflow" mode.

Durch das schaltbare Ventil innerhalb der zweiten Fluidverbindung wird diese Fluidverbindung als Bypass parallel zur ersten und dritten Fluidverbindung geöffnet bzw. geschlossen. Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer kann dadurch im geöffneten Zustand des Schaltventils mit der zweiten Fluidverbindung als Bypass, im geschlossenen Zustand des Schaltventils ohne die zweite Fluidverbindung als Bypass betrieben werden.Through the switchable valve within the second fluid connection, this fluid connection opened or closed as a bypass parallel to the first and third fluid connections. A vibration damper according to the invention can thus be operated as a bypass in the open state of the switching valve with the second fluid connection, and as a bypass in the closed state of the switching valve.

Das Öffnen und Verschließen des Bypasses beeinflusst den hydraulischen Gesamtwiderstand für das Dämpfungsmedium, das bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens im Dämpfungszylinder und damit verbundenem Ein- und Ausfahren der Kolbenstange verdrängt wird und zwischen den beiden Arbeitskammem bzw. in den Ausgleichsraum strömt. Bei einem geöffneten Schaltventil, und dadurch bei einer als Bypass geschalteten zweiten Fluidverbindung, kann ein Teil des Dämpfungsmediums parallel zur ersten und dritten Fluidverbindung in den Ausgleichsraum strömen. Diese Parallelschaltung von hydraulischen Widerständen führt zu einer Verringerung der resultierenden Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers, sodass die Dämpfungscharakteristik des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weicher und damit für die Fahrzeuginsassen komfortabler wird.The opening and closing of the bypass influences the total hydraulic resistance for the damping medium, which is displaced when the damping piston moves in the damping cylinder and the associated retraction and extension of the piston rod and flows between the two working chambers or into the compensation chamber. With an open switching valve, and thereby with a second fluid connection switched as a bypass, part of the damping medium can flow into the compensation space parallel to the first and third fluid connections. This parallel connection of hydraulic resistors leads to a reduction in the resulting damping force of the vibration damper, so that the damping characteristic of the vibration damper according to the invention is softer and thus more comfortable for the vehicle occupants.

Bei einem geschlossenen Schaltventil kann nur durch die erste Fluidverbindung ein Austausch an Dämpfungsmedium zwischen den beiden Arbeitskammem des Dämpfungszylinders bzw. durch die dritte Fluidverbindung ein Austausch an Dämpfungsmedium zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum stattfinden. Dadurch erhöht sich der hydraulische Widerstand für das Dämpfungsmedium. Dies entspricht einer härteren Dämpfung aufgrund der resultierenden höheren Dämpfungskräfte.With a closed switching valve, an exchange of damping medium between the two working chambers of the damping cylinder can take place only through the first fluid connection or an exchange of damping medium between the lower working chamber and the compensation chamber through the third fluid connection. This increases the hydraulic resistance for the damping medium. This corresponds to a harder damping due to the resulting higher damping forces.

Insbesondere ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, dass bei einer geöffneten zweiten Fluidverbindung das Dämpfungsmedium bei einer Bewegung des Dämpfungskolbens im Dämpfungszylinder von der oberen Arbeitskammer in die zweite Fluidverbindung einströmt. Diese Strömungsrichtung ist dabei insbesondere unabhängig von der Bewegungsrichtung des Dämpfungskolbens. Durch diese Eigenschaft eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers, die eine entsprechende Abstimmung der einzelnen Komponenten des Schwingungsdämpfers voraussetzt, kann sichergestellt werden, dass die erste Ventileinheit in ihrer Offenstellung stets in derselben Richtung von Dämpfungsmedium durchströmt wird. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der ersten Ventileinheit, da sie nur für eine Strömungsrichtung ausgelegt sein muss. Insbesondere bei der Ausgestaltung der Abdichtung der ersten Ventileinheit kann der Druck des Dämpfungsmediums nur von einer Seite betrachtet werden. Eine Auslegung der ersten Ventileinheit für eine Abdichtung der zweiten Fluidverbindung im Falle einer geschlossenen ersten Ventileinheit für zwei entgegengesetzte Strömungsrichtungen des Dämpfungsmediums kann somit entfallen.In particular, in a vibration damper according to the invention for a motor vehicle, it is provided that when the second fluid connection is open, the damping medium flows from the upper working chamber into the second fluid connection when the damping piston moves in the damping cylinder. This direction of flow is in particular independent of the direction of movement of the damping piston. This property of a vibration damper according to the invention, which requires a corresponding adjustment of the individual components of the vibration damper, can ensure that the first valve unit is always flowed through in the same direction by the damping medium in its open position. This enables a particularly simple construction of the first valve unit, since it only has to be designed for one direction of flow. In particular when designing the seal of the first valve unit, the pressure of the damping medium can only be viewed from one side. A design of the first valve unit for sealing the second fluid connection in the case of a closed first valve unit for two opposite flow directions of the damping medium can thus be omitted.

Bei einem erfindungsgemäßen Schwindungsdämpfer kann ferner vorgesehen sein, dass die erste Ventileinheit ein Drosselventil als hydraulischer Widerstand zur Einstellung der Durchflussmenge des Dämpfungsmediums durch die erste Ventileinheit bei geöffnetem Schaltventil aufweist. Durch den Einsatz eines Drosselventils kann dem Durchströmen an Dämpfungsmedium durch die erste Ventileinheit ein zusätzlicher einstellbarer Widerstand entgegengesetzt werden. Die Entkopplung des Drosselventils vom Schaltventil ermöglicht eine Einstellung der möglichen Durchflussmenge durch die zweite Fluidverbindung allein durch Anpassung des Drosselventils. Das Schaltventil kann dabei derart ausgestaltet sein, dass durch das Schaltventil selbst kein wesentlicher, insbesondere kein, zusätzlicher Widerstand für das Dämpfungsmedium in der zweiten Fluidverbindung erzeugt wird. Durch alleiniges Austauschen des Drosselventils kann somit die Dämpfungscharakteristik des erfindungsgemäßen Schwindungsdämpfers bei geöffneter erster Ventileinheit verändert, insbesondere spezifisch eingestellt werden.In the case of a shrinkage damper according to the invention, it can further be provided that the first valve unit has a throttle valve as a hydraulic resistor for setting the flow rate of the damping medium through the first valve unit when the switching valve is open. By using a throttle valve, an additional adjustable resistance can be opposed to the flow of damping medium through the first valve unit. The decoupling of the throttle valve from the switching valve enables the possible flow rate through the second fluid connection to be set simply by adapting the throttle valve. The switching valve can be designed in such a way that the switching valve itself does not generate any significant, in particular no, additional resistance for the damping medium in the second fluid connection. By simply replacing the throttle valve, the damping characteristic of the vibration damper according to the invention can be changed, in particular specifically set, when the first valve unit is open.

Nach einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer vorgesehen sein, dass das Drosselventil ein Scheibenventil ist. Dabei bewirkt ein Scheibenventil eine lokale Verengung des Strömungsquerschnitts und einen zusätzlichen Strömungswiderstand für das Dämpfungsmedium. Ein Scheibenventil stellt dabei einen besonders einfachen Aufbau eines Drosselventils dar, da es in seiner Grundform nur aus einer Platte, insbesondere einer Scheibe besteht. Selbstverständlich sind auch aufwendigere Varianten denkbar. So kann die verwendete Scheibe angepasste Öffnungen aufweisen, durch die der Strömungswiderstand für das Dämpfungsmedium noch besser angepasst werden kann.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a vibration damper according to the invention that the throttle valve is a disk valve. A butterfly valve causes a local narrowing of the flow cross-section and an additional flow resistance for the damping medium. A butterfly valve represents a particularly simple construction of a throttle valve, since in its basic form it consists of only one plate, in particular one disc. Of course, more complex variants are also conceivable. The disc used can have adapted openings through which the flow resistance for the damping medium can be adapted even better.

In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers kann bei diesem vorgesehen sein, dass das Scheibenventil ein vorgespanntes Scheibenpaket aufweist. Das Scheibenpaket besteht dabei aus mehreren, insbesondere 2 bis 13, Scheiben, die gegeneinander über ein federelastisches Element vorgespannt sind. Es handelt sich somit um Ventilscheiben. Dabei kann sowohl der Durchmesser der Scheiben als auch deren Materialdicke entsprechend den Anforderungen variiert werden. Die der Druckseite zugewandte Scheibe kann dabei Öffnungen aufweisen, durch die das Dämpfungsmedium vor Öffnung der Scheiben strömen kann. Durch die Vorspannung wird bewirkt, dass erst bei erhöhtem Druck des Dämpfungsmediums das Scheibenpaket öffnet, die Vorspannung zumindest teilweise überwunden wird und das Drosselventil zusätzliche Strömungswege für das Dämpfungsmedium freigeben kann. Durch diese spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers kann das Drosselventil der ersten Ventileinheit über einen besonders großen Parameterraum eingestellt werden, um verschiedenste Dämpfungskennlinien zu realisieren.In a particularly preferred further development of a vibration damper according to the invention it can be provided that the disc valve has a prestressed disc package. The disk package consists of several, in particular 2 to 13, disks that are prestressed against one another via a spring-elastic element. It is therefore valve disks. Both the diameter of the discs and their material thickness can be varied according to the requirements. The disk facing the pressure side can have openings through which the damping medium can flow before the disks open. The pretensioning means that the disc package only opens when the damping medium is at an increased pressure, the bias is at least partially overcome and the throttle valve can open additional flow paths for the damping medium. Due to this special configuration of the vibration damper according to the invention, the throttle valve of the first valve unit can be adjusted over a particularly large parameter space in order to realize a wide variety of damping characteristics.

In einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers kann ferner vorgesehen sein, dass das Scheibenventil eine Voröffnung aufweist. Durch die Voröffnung kann die Durchflussmenge an Dämpfungsmedium durch das Drosselventil bei geschlossenem Scheibenpaket eingestellt werden. Eine Voröffnung bietet dabei eine besonders einfache Möglichkeit, den Bereich des einstellbaren Strömungswiderstandes bei geringem Fluidvolumenstrom zu erweiternIn a further preferred development of a vibration damper according to the invention it can further be provided that the disk valve has a pre-opening. Through the pre-opening, the flow rate of damping medium through the throttle valve can be adjusted with the disc package closed. A pre-opening offers a particularly simple possibility to expand the range of the adjustable flow resistance with a low fluid volume flow

Femer kann bei einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer vorgesehen sein, dass das Schaltventil ein direkt gesteuertes Magnetventil ist. Bei einem direkt gesteuerten Ventil wird die Durchflussöffnung für das strömende Medium durch das direkt gesteuerte Ventil komplett geöffnet bzw. geschlossen. Eine aufwendige und komplizierte Vorsteuerung durch ein Vorsteuerventil ist nicht notwendig. Die Ausgestaltung als Magnetventil erlaubt einen mechanisch einfachen Aufbau des Ventils, insbesondere mit wenigen beweglichen Komponenten. Ein derartig ausgestaltetes Schaltventil ist daher mechanisch einfach und wartungsarm zu betreiben. Wie vorstehend bereits aufgeführt, kann das als direkt gesteuertes Magnetventil ausgestaltete Schaltventil derart ausgeformt sein, dass bei einem geöffneten Schaltventil der Durchfluss an Dämpfungsmedium nicht wesentlich, insbesondere nicht, durch die Druckverluste am Schaltventil selbst beeinflusst wird.In a vibration damper according to the invention it can further be provided that the switching valve is a directly controlled solenoid valve. In the case of a directly controlled valve, the flow opening for the flowing medium is completely opened or closed by the directly controlled valve. A complex and complicated pilot control by means of a pilot valve is not necessary. The design as a solenoid valve allows a mechanically simple construction of the valve, in particular with few moving components. A switching valve designed in this way is therefore mechanically simple and requires little maintenance. As already mentioned above, the switching valve designed as a directly controlled solenoid valve can be designed in such a way that when the switching valve is open, the flow of damping medium is not significantly, in particular not influenced by the pressure losses at the switching valve itself.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers, bei dem das Schaltventil ein Rückschlagventil aufweist. Dabei kann das Schaltventil selbst als Rückschlagventil ausgestaltet sein oder am Schaltventil ein zusätzliches Rückschlagventil vorgesehen sein. Insbesondere durch ein Rückschlagventil kann sichergestellt werden, dass das Schaltventil unabhängig von einem aktiven Schalten des Schaltventils oder dessen Ruhestellung geschlossen bleibt.
Das Öffnen des Rückschlagventils kann auch über den Druck des anströmenden Dämpfungsmediums erfolgen, insbesondere ohne dass das Rückschlagventil der Strömung des Dämpfungsmediums einen wesentlichen Widerstand entgegensetzt. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung des Schaltventils ist es möglich, die Ruhestellung der ersten Ventileinheit, insbesondere des Schaltventils, derart zu gestalten, dass die erste Ventileinheit auch stromlos geöffnet sein kann.An embodiment of a vibration damper according to the invention in which the switching valve has a check valve is particularly preferred. The switching valve itself can be designed as a check valve or an additional check valve can be provided on the switching valve. In particular, a check valve can ensure that the switching valve remains closed regardless of an active switching of the switching valve or its idle position.
The check valve can also be opened via the pressure of the incoming damping medium, in particular without the check valve opposing the flow of the damping medium with a substantial resistance. In this advantageous embodiment of the switching valve, it is possible to design the rest position of the first valve unit, in particular of the switching valve, in such a way that the first valve unit can also be open when de-energized.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers kann bei diesem vorgesehen sein, dass die erste Fluidverbindung durch zumindest eine zweite Ventileinheit im Dämpfungskolben gebildet ist. Femer kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers vorgesehen sein, dass die dritte Fluidverbindung durch zumindest eine dritte Ventileinheit gebildet ist, die zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum angeordnet ist. According to a further advantageous embodiment of a vibration damper according to the invention it can be provided that the first fluid connection is formed by at least one second valve unit in the damping piston. Furthermore, according to a further advantageous embodiment of a vibration damper according to the invention, it can be provided that the third fluid connection is formed by at least one third valve unit, which is arranged between the lower working chamber and the compensation chamber.

Diese zweite bzw. dritte Ventileinheit kann dabei z. B. durch ein Zwei-Wege-Ventil oder durch zwei gegenläufige Ein-Wege-Ventile realisiert sein. Durch diese zweite und/oder dritte Ventileinheit wird die Dämpfungskennlinie des Schwindungsdämpfers wesentlich bestimmt, wenn die erste Ventileinheit geschlossen und damit ein Strömen des Dämpfungsmediums durch die zweite Fluidverbindung als Bypass nicht möglich ist. Somit kann bei einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer die Charakteristik des Schwindungsdämpfers gemäß zweier Kennlinien eingestellt werden. Im ersten Fall, bei geschlossener erster Ventileinheit, wird die Dämpfungskennlinie allein durch die zweite und/oder dritte Ventileinheit definiert. Die Kennlinie im Falle eines geöffneten Schaltventils in der ersten Ventileinheit ergibt sich aus der Kombination der Dämpfungscharakteristiken der ersten und der zweiten und/oder dritten Ventileinheit. Durch eine Abstimmung der so erzielten Dämpfungscharakteristiken kann eine Vielzahl von Varianten bereitgestellt werden.This second or third valve unit can, for. B. can be realized by a two-way valve or by two opposing one-way valves. By means of this second and / or third valve unit, the damping characteristic of the shrinkage damper is essentially determined when the first valve unit is closed and thus it is not possible for the damping medium to flow through the second fluid connection as a bypass. Thus, in a vibration damper according to the invention, the characteristic of the vibration damper can be set according to two characteristics. In the first case, when the first valve unit is closed, the damping characteristic is defined solely by the second and / or third valve unit. The characteristic curve in the case of an open switching valve in the first valve unit results from the combination of the damping characteristics of the first and the second and / or third valve unit. By coordinating the damping characteristics achieved in this way, a large number of variants can be provided.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELEPREFERRED EMBODIMENTS

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen schematisch:

1 ein Schnittbild einer ersten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit geöffneter erster Ventileinheit,
2 ein Schnittbild einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers gemäß 1 mit geschlossener erster Ventileinheit und
3 ein Schnittbild eines Ausschnittes einer weiteren Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers, insbesondere der ersten Ventileinheit.

They show schematically:

1 2 shows a sectional view of a first embodiment of a vibration damper according to the invention with the first valve unit open,
2nd a sectional view of an embodiment of the vibration damper according to the invention 1 with the first valve unit closed and
3rd a sectional view of a section of a further embodiment of a vibration damper according to the invention, in particular the first valve unit.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Elements with the same function and mode of action are in the 1 to 3rd each provided with the same reference numerals.

Die 1 und 2 zeigen schematisch einen erfindungsgemäßen Schwindungsdämpfer 10, der in der dargestellten Ausgestaltungsform als Zwei-Rohr-Dämpfer ausgeführt ist. Der Schwingungsdämpfer 10 besteht dabei aus einem Dämpfungszylinder 20, in dem ein Dämpfungskolben 30 an einer Kolbenstange 31 geführt ist. Der Innenraum des Dämpfungszylinders 20 wird durch den Dämpfungskolben 30 in eine obere Arbeitskammer 24 und eine untere Arbeitskammer 26 geteilt. Im Dämpfungskolben 30 befindet sich eine erste Fluidverbindung 40 mit einer zweiten Ventileinheit 32, die in diesem Fall durch zwei gegenläufige Ventile gebildet ist. Im Boden der unteren Arbeitskammer 26 ist eine dritte Fluidverbindung 44 mit einer dritten Ventileinheit 36 angeordnet, die ebenfalls aus zwei gegenläufigen Ventilen besteht. Die dritte Ventileinheit 36 bildet somit die fluidkommunizierende Verbindung der unteren Arbeitskammer 26 zum Ausgleichsraum 70. Die obere Arbeitskammer 24, die untere Arbeitskammer 26 und der Ausgleichsraum 70 sind mit einem Dämpfungsmedium 28 gefüllt. Im Ausgleichsraum 70 befindet sich zusätzlich ein Kompressionsmedium 29. Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 10 bewegt sich der geführte Dämpfungskolben 30 entlang der Längsachse 22 des Dämpfungszylinders 20. Fährt dabei die Kolbenstange 31 und damit der Dämpfungskolben 30 in den Dämpfungszylinder 20 nach unten, wird aus der unteren Arbeitskammer 26 Dämpfungsmedium 28 verdrängt. Es strömt durch die zweite Ventileinheit 32 in die obere Arbeitskammer 24. Da sich in der oberen Arbeitskammer 24 jedoch auch die Kolbenstange 31 befindet, wird aus der unteren Arbeitskammer 26 zusätzlich Dämpfungsmedium 28 verdrängt, welches in seinem Volumen der einfahrenden Kolbenstange 31 entspricht. Daher strömt Dämpfungsmedium 28 auch durch die dritte Ventileinheit 36 in den Ausgleichsraum 70. Dabei steigt der Füllstand im Ausgleichsraum 70, das Kompressionsmedium 29 wird dabei komprimiert. Bei einer Ausfuhrbewegung der Kolbenstange 31 und des damit verbundenen Dämpfungskolbens 30 kehrt sich dieser Vorgang um, das Kompressionsmedium 29 wird dekomprimiert. Bei geschlossener ersten Ventileinheit 60 wird somit durch das Zusammenspiel der zweiten Ventileinheit 32 mit der dritten Ventileinheit 36 eine erste Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers 10 definiert. Dies ist in 2 gezeigt. Eine erste Ventileinheit 60 ist dabei geschlossen, in der zweiten Fluidverbindung 42 kann aus diesem Grund kein Dämpfungsmedium 28 fließen. In 1 ist der Fall gezeigt, dass die erste Ventileinheit 60 geöffnet ist. Die Strömungsrichtung 52 des Dämpfungsmediums 28 in die zweite Fluidverbindung 42 und durch die erste Ventileinheit 60 ist durch Pfeile angedeutet. Dafür befindet sich in der oberen Arbeitskammer 24 eine Öffnung, aus der Dämpfungsmedium 28 in die zweite Fluidverbindung 42 austreten kann. Das Dämpfungsmedium 28 fließt daraufhin durch die zweite Fluidverbindung 42 und die geöffnete erste Ventileinheit 60 in den Ausgleichsraum 70. Dieser Ausgleichsraum 70 ist wie oben beschrieben auch über die dritte Ventileinheit 36 mit der unteren Arbeitskammer 26 verbunden. Bei geöffneter erster Ventileinheit 60 kann somit das Dämpfungsmedium 28 aus der oberen Arbeitskammer 24 sowohl durch die zweite Ventileinheit 32 und die dritte Ventileinheit 36 strömen, als auch parallel dazu über die zweite Fluidverbindung 42 und die erste Ventileinheit 60. Es ergibt sich somit eine weitere Dämpfungskennlinie. Diese Dämpfungskennlinie, erzeugt durch eine Parallelschaltung von hydraulischen Widerständen, ergibt geringere Dämpfungskräfte. Zwischen diesen beiden beschriebenen Dämpfungskennlinien des Schwingungsdämpfers 10 kann durch Öffnen bzw. Schließen der ersten Ventileinheit 60 hin- und hergeschaltet werden.The 1 and 2nd schematically show a shrinkage damper according to the invention 10th , which is designed in the illustrated embodiment as a two-pipe damper. The vibration damper 10th consists of a damping cylinder 20th in which a damping piston 30th on a piston rod 31 is led. The interior of the damping cylinder 20th is through the damping piston 30th in an upper working chamber 24th and a lower work chamber 26 divided. In the damping piston 30th there is a first fluid connection 40 with a second valve unit 32 , which in this case is formed by two counter-rotating valves. In the bottom of the lower working chamber 26 is a third fluid connection 44 with a third valve unit 36 arranged, which also consists of two counter-rotating valves. The third valve unit 36 thus forms the fluid-communicating connection of the lower working chamber 26 to the compensation room 70 . The upper working chamber 24th , the lower work chamber 26 and the compensation room 70 are with a damping medium 28 filled. In the compensation room 70 there is also a compression medium 29 . When operating the vibration damper according to the invention 10th the guided damping piston moves 30th along the longitudinal axis 22 of the damping cylinder 20th . This moves the piston rod 31 and thus the damping piston 30th in the damping cylinder 20th down, becomes the lower work chamber 26 Damping medium 28 repressed. It flows through the second valve unit 32 to the upper working chamber 24th . Because in the upper working chamber 24th but also the piston rod 31 is located in the lower working chamber 26 additional damping medium 28 displaces the volume of the retracting piston rod 31 corresponds. Therefore, damping medium flows 28 also through the third valve unit 36 in the compensation room 70 . The level in the compensation room increases 70 , the compression medium 29 is compressed. With an export movement of the piston rod 31 and the associated damping piston 30th this process is reversed, the compression medium 29 is decompressed. When the first valve unit is closed 60 is thus through the interaction of the second valve unit 32 with the third valve unit 36 a first damping characteristic of the vibration damper 10th Are defined. This is in 2nd shown. A first valve unit 60 is closed in the second fluid connection 42 can therefore no damping medium 28 flow. In 1 the case is shown that the first valve unit 60 is open. The flow direction 52 of the damping medium 28 into the second fluid connection 42 and through the first valve unit 60 is indicated by arrows. For this is located in the upper working chamber 24th an opening from the damping medium 28 into the second fluid connection 42 can leak. The damping medium 28 then flows through the second fluid connection 42 and the opened first valve unit 60 in the compensation room 70 . This compensation room 70 is, as described above, also via the third valve unit 36 with the lower working chamber 26 connected. With the first valve unit open 60 can thus be the damping medium 28 from the upper working chamber 24th both through the second valve unit 32 and the third valve unit 36 flow, as well as parallel to it via the second fluid connection 42 and the first valve unit 60 . This results in a further damping characteristic. This damping characteristic, generated by a parallel connection of hydraulic resistors, results in lower damping forces. Between these two described damping characteristics of the vibration damper 10th can by opening or closing the first valve unit 60 be switched back and forth.

In 3 ist eine schematische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 10 gezeigt, in der insbesondere die erste Ventileinheit 60 dargestellt ist. Die erste Ventileinheit 60 ist in der zweiten Fluidverbindung 42 angeordnet, wobei sie in dieser Ausgestaltungsform der Erfindung den Ausgleichsraum 70 von der zweiten Fluidverbindung 42 trennt. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Ventileinheit 60 als ein magnetisches Schaltventil 64 in Verbindung mit einem Drosselventil 62 ausgestaltet. Dabei ist das Drosselventil 62 in Flussrichtung dem Schaltventil 64 vorgeschaltet und erzeugt innerhalb der zweiten Fluidverbindung 42 den gewünschten Druckverlust. Das Schaltventil weist als magnetisches Schaltventil einen Anker 68 auf, der beweglich innerhalb einer Spule 66 gelagert ist. Bei geöffneten Schaltventil 64 strömt dabei ein Dämpfungsmedium 28 von der zweiten Fluidverbindung 42 durch das Drosselventil 62, anschließend durch das Schaltventil 64 in den Ausgleichsraum 70. Die erste Ventileinheit 60 kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers 10 nur durch das Drosselventil 62 bestimmt wird und das Schaltventil 64 auf dem Durchfluss des Dämpfungsmediums 28 nur insofern Einfluss nimmt, indem es geöffnet oder geschlossen ist. Ein präzises Ansteuern der beiden Dämpfungskennlinien des Schwingungsdämpfers 10 durch Öffnen bzw. Schließen des Schaltventils 64 ist dadurch möglich. Durch die Trennung des Drosselventils 62 und des Schaltventils 64 innerhalb der ersten Ventileinheit 60 kann durch alleinige Anpassung des Drosselventils 62 eine große Bandbreite an verschiedenen Dämpfungskennlinien des Schwingungsdämpfers 10 erreicht werden.In 3rd is a schematic partial view of a vibration damper according to the invention 10th shown, in particular the first valve unit 60 is shown. The first valve unit 60 is in the second fluid connection 42 arranged, the compensation space in this embodiment of the invention 70 from the second fluid connection 42 separates. In the illustrated embodiment, the first valve unit 60 as a magnetic switching valve 64 in connection with a throttle valve 62 designed. Here is the throttle valve 62 in the direction of flow to the switching valve 64 upstream and generated within the second fluid connection 42 the desired pressure drop. The switching valve has an armature as a magnetic switching valve 68 on that is movable within a coil 66 is stored. With the switching valve open 64 flows a damping medium 28 from the second fluid connection 42 through the throttle valve 62 , then through the switching valve 64 in the compensation room 70 . The first valve unit 60 can be configured such that the damping characteristic of the vibration damper 10th only through the throttle valve 62 is determined and the switching valve 64 on the flow of the damping medium 28 only influences to the extent that it is open or closed. Precise control of the two damping characteristics of the vibration damper 10th by opening or closing the switching valve 64 is possible. By separating the throttle valve 62 and the switching valve 64 within the first valve unit 60 can only be done by adjusting the throttle valve 62 a wide range of different damping characteristics of the vibration damper 10th can be achieved.

Ohne sich auf eine Ausgestaltung des Schwingungsdämpfers zu beziehen, besteht die erste Ventileinheit eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers aus einem Schaltventil, insbesondere einem magnetischen direkt gesteuerten 2/2-Wege-Sitzmagnetventil, und aus einem Drosselventil. Die erste Ventileinheit steuert den Volumenstrom in einer zweiten Fluidverbindung, die einen Bypassvolumenstrom an einem sonst weitgehend konventionellen Dämpfer ermöglicht. Das Drosselventil kann dabei ein vorgespanntes Scheibenpaket aufweisen. Auch eine zusätzliche Verwendung einer Voröffnungsscheibe ist möglich. Die Vorspannung des Scheibenpaketes kann dabei über Distanzscheiben eingestellt werden. Das Ventil kann dabei beispielsweise über eine Bauhöhe von insbesondere 2 mm auf bis zu zumindest 13 Positionen mit unterschiedlichen Ventilscheiben bezüglich Materialstärke und Durchmesser bestückt werden. Hierbei können auch die Anzahl und/oder die Durchmesser der Löcher im, insbesondere vorgelagerten, Ventilkörper variiert werden. Die erste Ventileinheit kann dabei in einer sogenannten Ventilaufnahme angeordnet sein. Diese Ventilaufnahme befindet sich vorteilhafterweise an der Außenseite des Schwingungsdämpfers. Femer können Zentrierhilfen vorgesehen sein, um die Bestandteile der ersten Ventileinheit automatisch zu zentrieren. Die Verbindung der Ventilaufnahme mit dem Schwingungsdämpfer kann dabei auf verschiedene Arten realisiert sein, insbesondere sind hier kostengünstige Schweißverbindungen vorzusehen. Eine Presspassung, ein tief gezogener Kragen der Ventilaufnahme, eine Schnappverbindung, bei der ein formschlüssiges Hintergreifen einzelner Bestandteile der Ventilaufnahme an Teilen des Schwingungsdämpfers vorgesehen ist, oder eine Klebeverbindung sind ebenfalls denkbar. Insbesondere die letzten beiden Verbindungsarten erlauben eine kostengünstige Herstellung und eine einfache Montage eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers.Without referring to an embodiment of the vibration damper, the first valve unit of a vibration damper according to the invention consists of a switching valve, in particular a magnetic, directly controlled 2/2-way seat solenoid valve, and a throttle valve. The first valve unit controls the volume flow in a second fluid connection, which enables a bypass volume flow on an otherwise largely conventional damper. The throttle valve can have a preloaded disk pack. An additional use of a pre-opening disc is also possible. The preload of the disc pack can be set using spacers. The valve can, for example, be equipped with different valve disks with respect to material thickness and diameter over a construction height of in particular 2 mm in up to at least 13 positions. The number and / or the diameter of the holes in the valve body, in particular upstream, can also be varied. The first valve unit can be arranged in a so-called valve seat. This valve holder is advantageously located on the outside of the vibration damper. Centering aids can also be provided in order to automatically center the components of the first valve unit. The connection of the valve receptacle to the vibration damper can be implemented in various ways, in particular, inexpensive welded connections are to be provided here. A press fit, a deep-drawn collar of the valve receptacle, a snap connection, in which a positive engagement of individual components of the valve receptacle on parts of the vibration damper is provided, or an adhesive connection are also conceivable. In particular, the last two types of connection allow inexpensive manufacture and simple assembly of a vibration damper according to the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th: Schwingungsdämpfer Vibration damper
2020th: DämpfungszylinderDamping cylinder
2222: Längsachse des DämpfungszylindersLongitudinal axis of the damping cylinder
2424th: obere Arbeitskammerupper working chamber
2626: untere Arbeitskammerlower working chamber
2828: DämpfungsmediumDamping medium
2929: Kompressionsmedium Compression medium
3030th: DämpfungskolbenDamping piston
3131: KolbenstangePiston rod
3232: zweite Ventileinheitsecond valve unit
3636: dritte Ventileinheit third valve unit
4040: erste Fluidverbindungfirst fluid connection
4242: zweite Fluidverbindungsecond fluid connection
4444: dritte Fluidverbindung third fluid connection
5252: Strömungsrichtung des Dämpfungsmediums Flow direction of the damping medium
6060: erste Ventileinheitfirst valve unit
6262: DrosselventilThrottle valve
6464: SchaltventilSwitching valve
6666: SpuleKitchen sink
6868: Anker anchor
7070: AusgleichsraumCompensation room

Claims

Vibration damper (10) for a motor vehicle, comprising a damping cylinder (20), which is at least partially filled with a damping medium (28), with a damping piston (30) guided therein along a longitudinal axis (22) of the damping cylinder (21), which defines the interior of the Damping cylinder (20) into an upper working chamber (24) and a lower working chamber (26), which are connected to one another via a first fluid connection (40), a compensation chamber (70) with a compression medium (29), which when the damping piston moves (30) is compressible or decompressible, a second fluid connection (42) between the upper working chamber (24) and the compensation space (70), a first valve unit (60) which is arranged in the second fluid connection (42), and a third fluid connection (44) between the lower working chamber (26) and the compensation chamber (70), characterized in that the first valve unit (60) has a switching valve (64) for opening and closing of the second fluid connection (42) and that the vibration damper (10) is configured such that with an open second fluid connection (42) the damping medium (28) when the damping piston (30) moves in the damping cylinder (20), regardless of the direction of movement of the damping piston (30) flows from the upper working chamber (24) into the second fluid connection (42).

Vibration damper (10) after Claim 1 , characterized in that the first valve unit (60) has a throttle valve (62) for setting the hydraulic resistance for the damping medium (28) by the first valve unit (60) when the switching valve (64) is open.

Vibration damper (10) after Claim 2 , characterized in that the throttle valve (62) is a disk valve.

Vibration damper (10) after Claim 3 , characterized in that the disc valve has a biased disc package.

Vibration damper (10) according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the disc valve has a pre-opening.

Vibration damper (10) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the switching valve (64) is a directly controlled solenoid valve.

Vibration damper (10) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the switching valve (64) has a check valve.

Vibration damper (10) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that at least a second valve unit (32) for regulating the flow of the damping medium (28) is arranged in the first fluid connection (40).

Vibration damper (10) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized,. that at least one third valve unit (36) for regulating the flow of the damping medium (28) is arranged in the third fluid connection (44).