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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem derartigen Stoßdämpfer.
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Stoßdämpfer sind in nahezu allen Kraftfahrzeugen ein wichtiger Bestandteil, insbesondere auch im Hinblick auf die Fahrsicherheit bzw. den Fahrkomfort. In jüngster Zeit werden zunehmend Stoßdämpfer angeboten, die bspw. zwischen verschiedenen Kennlinien umschaltbar sind, sodass darüber bspw. ein Sportmodus mit härterer Dämpfung und ein Komfortmodus mit weicherer Dämpfung eingestellt werden können. Zur Einstellung der verschiedenen Kennlinien dient bspw. ein zweistufiges Verstelldämpfungsventil, welches mittels Knopfdruck umschaltbar ist und dadurch einen geänderten Ölfluss durch den Stoßdämpfer ermöglicht. Ein derartiges zweistufiges Verstelldämpfungsventil ermöglicht insbesondere ein vergleichsweise kostengünstiges Dämpfersystem, dessen Systemkosten deutlich unterhalb derjenigen von aufwändig elektronisch gesteuerten, stufenlos verstellbaren Dämpfungssystemen liegen.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Stoßdämpfern mit bspw. zweistufigem Verstelldampfungsventil ist jedoch, dass der Fahrer hierbei ausschließlich die Wahlmöglichkeit zwischen zwei Dämpfungskennlinien hat.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Stoßdämpfer der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche einerseits kostengünstig und andererseits einen deutlich erweiterten Einstellbereich aufweist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Stoßdämpfer zu schaffen, der zwei unterschiedliche und darüber hinaus auswählbare Kennfelder, d. h. Dämpfungsbereiche, aufweist und dadurch in der Lage ist, in zwei unterschiedlichen Bereichen Schwingungen zu dämpfen. Im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Stoßdämpfern mit einem zweistufigen Verstelldämpfungsventil, bspw. einem sog. „Damptronic®select”-Ventil der Firma Thyssen-Krupp Bilstein, ist es mit dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, der zusätzlich zu dem zweistufigen Verstelldämpfungsventil noch ein frequenzselektives Ventil aufweist, möglich, ein vergleichsweise kostengünstiges Dämpfungssystem bereitzustellen, das eine im Hinblick auf elektronisch geregelte, stufenlos verstellbare Dämpfungssysteme vergleichbare Leistung bietet. Als frequenzselektives Ventil kann bspw. ein „FSD®-Ventil” der Firma Koni verwendet werden. Das frequenzselektive Ventil ist dabei ein passives Ventil, welches jedoch frequenzselektiv arbeitet und bei höheren Anregungsfrequenzen situationsabhängig geringere Dämpfungskräfte einstellt, bzw. bei niedrigeren Anregungsfrequenzen höhere Kräfte erfordert. Die Einstellung der jeweils angemessenen Dämpfungskräfte erfolgt dabei durch das frequenzselektive Ventil, das in Abhängigkeit der jeweiligen Anregungsfrequenz einen zweiten Ölkanal, bspw. einen Bypasskanal, neben einem ersten Ölkanal durch einen Kolben des Stoßdämpfers öffnen und schließen kann und damit kontrolliert. Durch die erfindungsgemäße Idee erstmals ein derartiges frequenzselektives Ventil mit einem zweistufigen Verstelldämpfungsventil zu kombinieren ist es möglich, zwei unterschiedliche, auswählbare Kennfelder bereitzustellen, wodurch einerseits der Fahrkomfort deutlich erhöht und andererseits die Fahrsicherheit deutlich verbessert werden können. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ermöglicht dabei ein Dämpfungsverhalten, welches einem elektronisch gesteuerten aber vergleichsweise kostenintensiven Stoßdämpfer sehr nahe kommt. Zudem kann dem Fahrer eine erlebbare Umschaltmöglichkeit, bspw. zwischen einem Sportmodus und einem Komfortmodus, an die Hand gegeben werden, was diesem eine individuelle Einstellbarkeit der Fahrwerksdämpfung ermöglicht. Der überwiegende Vorteil des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers liegt jedoch in den deutlich reduzierten Systemkosten bei im Vergleich zu herkömmlichen Stoßdämpfern deutlich gesteigerter Leistung. Durch das zweistufige Verstelldämpfungsventil werden dabei in bekannter Weise zwei Kennlinien vorgegeben, die durch das frequenzselektive Ventil gespreizt werden und dadurch die beiden Dämpfungsbereiche bilden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das frequenzselektive Ventil derart ausgebildet, dass es bei höheren Anregungsfrequenzen eine geringere Dämpfungskraft aufweist als bei hierzu im Vergleich niedrigeren Anregungsfrequenzen. Hierdurch ist es möglich, die Dämpfkraft an die jeweilige Bewegungsfrequenz des Kraftfahrzeugs anzupassen und den bei üblichen Dämpfern gewöhnlichen Konflikt zwischen Komfort und Handling zu lösen. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer mit dem frequenzselektiven Ventil ist in der Lage, einen zweiten, parallelen Ölfluss (zum Ölfluss durch den Kolben) zu öffnen und zu schließen und somit zu kontrollieren. Bei stärkerer Belastung wird der parallele Ölfluss geschlossen, was zu einer zur Kolbenbewegung fast zeitgleichen Dämpfkraft-Erhöhung führt. Da das frequenzselektive Ventil zudem in das hydraulische Ventilsystem des Stoßdämpfers integriert ist, sind keine zusätzlichen Kabel, Sensoren oder anderen elektronischen Mittel notwendig.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei schematisiertem frequenzselektiven Ventil,
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3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit integriertem frequenzselektivem Modell und adaptiertem Verstelldämpfungsventil im Sportmodus,
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4 eine Darstellung wie in 3, jedoch im Komfortmodus,
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5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit integriertem zweistufigen Verstelldämpfungsventil und angebautem frequenzselektiven Ventil in einem Sportmodus,
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6 eine Darstellung wie in 5, jedoch beim Komfortmodus,
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7 eine Darstellung einer Dämpfkraft in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit sowohl im Komfortmodus als auch im Sportmodus.
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Entsprechend den 1 bis 6, weist ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer 1 ein frequenzselektives Ventil 2 sowie ein zweistufiges Verstelldämpfungsventil 3 auf. Das frequenzselektive Ventil 2 ist dabei in der Lage sowohl niederfrequente als auch hochfrequente Schwingungen wirkungsvoll dämpfen zu können und ist üblicherweise als passives Ventil ausgebildet. Bei höheren Anregungsfrequenzen stellt der Stoßdämpfer 1 dabei situationsabhängig geringere Kräfte ein, wogegen er bei niedrigeren Anregungsfrequenzen höhere Kräfte erfordert. Die Einstellung der jeweils angemessenen Dämpferkräfte erfolgt dabei durch das frequenzselektive Ventil 2, welches in Abhängigkeit der auftretenden Anregungsfrequenz neben einem ersten Öldurchfluss 4 einen zweiten Öldurchfluss 5 öffnen und schließen und dadurch kontrollieren kann. Das frequenzselektive Ventil 2 kann dabei bspw. wie diejenigen der Firma Koni ausgebildet sein.
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Das zweistufige Verstelldämpfungsventil 3, bspw. in der Art eines Damptronic® select-Ventil der Firma Thyssen-Krupp Bilstein ermöglicht dem Fahrer eine per Knopfdruck betätigbare Umschaltung zwischen einem Komfortmodus (Normalmodus) mit einer weicheren Dämpfungskennlinie 16 und einem Sportmodus mit einer dazu härteren Dämpfungskennlinie 16'. Im Unterschied zu elektronisch adaptierbaren Dämpfungssystemen wird die Funktion bei einem zweistufigen Verstelldämpfungsventil 3 jedoch von einer kontinuierlichen Dämpfkraftverstellung auf zwei schaltbare Kennlinien 16, 16', nämlich üblicherweise den Sportmodus und den Komfortmodus reduziert.
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Mit dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 1, der die Vorteile des frequenzselektiven Ventils 2 mit den Vorteilen des zweistufigen Verstelldämpfungsventils 3 kombiniert, kann somit ein Stoßdämpfer 1 geschaffen werden, der zwei unterschiedliche, auswählbare Kennfelder 6, 6' (vgl. 7) aufweist und damit in zwei unterschiedlichen Dämpfungsbereichen Schwingungen dämpfen kann. Durch das zweistufige Verstelldämpfungsventil 3 wird dabei die Umschaltung zwischen dem Komfortmodus und dem Sportmodus, das heißt den beiden Dämpfungskennlinien 16, 16' bereitgestellt, wobei durch das frequenzselektive Ventil 3 die Spreizung der jeweiligen Dämpfungskennlinien 16, 16' und damit die Schaffung der Kennfelder 6, 6' erreicht wird.
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Im Folgenden soll kurz der Aufbau des zweistufigen Verstelldämpfungsventils 3 erläutert werden, wobei weitergehende Ausführungen hierzu nicht erforderlich sind, da das verwendete zweistufige Verstelldämpfungsventil 3 in der Art des Damptronic®select-Ventils der Thyssen-Krupp Bilstein ausgebildet sein kann. Betrachtet man somit die 1 bis 6, so kann man erkennen, dass das zweistufige Verstelldämpfungsventil 3 einen Zulauf 7 für ein Sportventil 8 sowie einen Zulauf 9 für ein Komfortventil 10 besitzt. Ebenfalls vorgesehen sind ein Haftmagnet 11 sowie ein darüber bewegbarer Rundschieber 12, der je nach Schaltzustand den Zulauf 9 zum Komfortventil 10 verschließt oder freigibt und dadurch diesen Ölpfad öffnet oder schließt. In der 2 weist dabei das zweistufige Verstelldämpfungsventil 3 an seiner Unterseite eine Verteilerscheibe 13 sowie eine seitliche Bohrung 14 als Zulauf für das frequenzselektive Ventil 2 auf.
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Gemäß den 3 und 4 ist wiederum ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer 1 mit einem integrierten frequenzselektiven Ventil 2 gezeigt, welches sowohl als einfaches oder doppeltes frequenzselektives Ventil 2 ausgeführt sein kann, sowie mit einem adaptierten zweistufigen Verstelldämpfungsventil 3. Gemäß der 3 ist dabei das Verstelldämpfungsventil 3 im Sportmodus, d. h. mit härterer Dämpfung, gezeigt, wogegen es in 4 im Komfortmodus, d. h. mit weicherer Dämpfung, dargestellt ist. Demgegenüber ist in den 5 und 6 jeweils ein Stoßdämpfer 1 mit integriertem zweistufigen Verstelldämpfungsventil 3 und adaptiertem, d. h. insbesondere angebautem, frequenzselektiven Ventil 2 dargestellt. Gemäß der 5 befindet sich dabei das Verstelldämpfungsventil 3 im Sportmodus, wogegen es sich gemäß der 6 im Komfortmodus mit weicherer Dämpfung befindet. Gemäß der in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsform sind zwei in Reihe geschaltete frequenzselektive Ventile 2 vorgesehen. Eine Hauptdämpfung erfolgt hierbei durch Kolbenventile, wobei ein paralleler Bypass 15 die frequenzselektive Ventilfunktion sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung erfüllt.
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Betrachtet man schließlich die 7, so kann man die beiden Kennlinien 16 und 16' für den Komfortmodus und den Sportmodus erkennen, die durch das zweistufige Verstelldämpfungsventil 3 gegeben sind, wogegen die Spreizung der beiden Kennlinien 16, 16' und damit die Bereitstellung des jeweils zugehörigen Kennfeldes 6, 6' durch die spreizende Wirkung des frequenzselektiven Ventils 2 erfolgt. In der 7 wird dabei der Komfortmodus als „Normalmodus” bezeichnet.
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Mit dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 1 ist es erstmals möglich, eine in Bereichen verstellbare Dämpfungskraft bereitstellen zu können, ohne hierfür eine aufwändige elektronische Regelung inklusive Sensoren vorsehen zu müssen. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer 1 kann somit einem Fahrer des Kraftfahrzeugs eine vergleichbare Leistung wie die elektronisch geregelten, stufenlos verstellbaren Systeme bieten, dies jedoch bei deutlich reduzierten Systemkosten. Durch individuelle Anpassung des frequenzselektiven Ventils 2 kann die Spreizung der einzelnen Kennfelder 6, 6' beeinflusst werden.
