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Die vorliegende Erfindung betrifft ein einen regelbaren Schwingungsdämpfer, insbesondere für eine Kraftfahrzeugfahrwerk.
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STAND DER TECHNIK
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Die noch nicht veröffentlichte
Deutsche Patentanmeldung 10 2014 115 577.7 offenbart einen regelbaren Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeugfahrwerk. Über eine Ventilbaugruppe kann ein Vorsteuerdruck zur Beaufschlagung der Ventilscheiben mittels eines Magnetaktuators gezielt eingestellt werden. Dabei wird mithilfe eines Ventilkörpers der Vorsteuerdruck sowohl in der Druck- als auch in der Zugstufe eingestellt. Das über das Vorsteuerventil ablaufende Fluid wird im regulären Betrieb über einen ersten Ablaufpfad geführt, in dem ein Ablaufventil mit vergleichsweise weicher Kennungen vorgesehen ist. Für den Fall, dass der Magnetaktuator ausfällt und damit die Ansteuerung des Vorsteuerventils ausfällt, wird das Fluid durch einen zweiten Ablaufpfad geleitet, in ein Failsafe-Ventil mit vergleichweise harter Kennung angeordnet ist und durch welches Notlaufeigenschaften eingestellt werden. Das Umschalten der Ablaufpfade erfolgt durch den Ventilkörper selbst; fällt der Magnetaktuator aus, wird der Ventilkörper automatisch in eine Stellung gebracht, in der dieser eine Eingangsöffnung des ersten Ablaufpfades versperrt.
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Grundsätzlich ist es bei solchen Schwingungsdämpfern bevorzugt, wenn die Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfers in den einzelnen Stufen (Druckstufe, Bewegung des Kolbens in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums bzw. Zugstufe, Bewegung des Kolbens in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums) möglichst unabhängig von der jeweils anderen Stufe eingestellt werden kann.
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Eine besondere Möglichkeit einer solchen individuellen Einstellbarkeit ist in der
DE 10 2011 000 566 B3 offenbart Ein Schwindungsdämpfer mit regelbarer Vorsteuerung ist hier beschrieben, bei dem die Wirkflächen am Vorsteuerventil für beide Stufen unterschiedlich ausgebildet sind. So wird eine unterschiedliche Beaufschlagung des Ventilkörpers während der einzelnen Stufen erzeugt. Jedoch lässt sich das bislang nicht auf solche Ventilkörper anwenden, mit denen auch die Umschaltung zwischen zwei Ablaufpfaden realisiert werden soll. Denn in der Druckstufe wird der Ventilkörper unmittelbar vom Arbeitsdruck im kolbenstangenfernen Arbeitsraum beaufschlagt. Ab einer gewissen Kolbengeschwindigkeit wird der Ventilkörper vollständig geöffnet und in seine obere Anschlagposition überführt. Wenn dann aber der Ventilkörper zugleich auch das Umschalten auf die Failsafe-Funktion übernehmen soll, wird durch die Anschlagposition zugleich auch der reguläre (erste) Ablaufpfad versperrt und der (zweite) Ablaufpfad über das Failsafe-Ventil aktiviert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten regelbaren Schwingungsdämpfer zu entwickeln, und dabei insbesondere eine verbesserte und universell einsetzbare Möglichkeit zur Einstellbarkeit der Dämpfungscharakteristik individuell für die einzelnen Stufen bereitzustellen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch einen regelbaren Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1; bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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So wird erfindungsgemäß ein regelbarer Schwingungsdämpfer, insbesondere für ein Kraftfahrzeugfahrwerk, vorgeschlagen. Ein solcher Schwingungsdämpfer umfasst ein Zylinderrohr, das ein darin abgedichtet aufgenommenes Hydraulikfluid aufweist, einen Kolben, der innerhalb des Zylinderrohres entlang einer Zylinderrohrachse axial bewegbar ist und der das Zylinderrohr in zwei Arbeitsräume unterteilt, eine Kolbenstange, die parallel zur Zylinderrohrachse ausgerichtet ist und an einem Ende mit dem Kolben verbunden ist. Im Kolben sind zumindest zwei Fluiddurchführungen vorgesehen, durch die der eine Arbeitsraum mit dem anderen Arbeitsraum verbunden ist, wobei eine erste Ventilbaugruppe zur Dämpfung der Kolbenbewegung in einer ersten Betätigungsrichtung an einer ersten Fluiddurchführung angeordnet ist und wobei eine zweite Ventilbaugruppe zur Dämpfung der Kolbenbewegung in einer zweiten Betätigungsrichtung an einer zweiten Fluiddurchführung angeordnet ist, wobei jede Ventilbaugruppe zumindest eine Ventilscheibe aufweist, die in einer geschlossenen Ventilstellung auf einem Ventilsitz aufsitzt, und die in einer geöffneten Ventilstellung zumindest teilweise von dem Ventilsitz beabstandet ist. Jede Ventilbaugruppe umfasst eine Vorsteuerkammer, wobei durch Druckbeaufschlagung der Vorsteuerkammer die jeweilige Ventilscheibe in die geschlossene Ventilstellung vorspannbar ist, wobei der Druck in den jeweiligen Vorsteuerkammern durch zumindest ein, insbesondere genau ein, Vorsteuerventil einstellbar ist, wobei das Vorsteuerventil einen Ventilkörper umfasst, der definiert zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, wodurch ein Ablaufquerschnitt zwischen den Vorsteuerkammern und den Arbeitsräumen gezielt einstellbar ist.
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Dem Ventilköper schließt sich ablaufseitig ein erster Ablaufpfad und ein zweiter Ablaufpfad an, wobei der erste Ablaufpfad verschlossen wird, wenn ein Aktuator zur Ansteuerung der Stellung des Ventilskörpers inaktiv ist. Der erste Ablaufpfad wird in einem Failsafe-Zustand (z.B. Ausfall der Stromversorgung des Aktuators) dann von dem Ventilkörper verschlossen. Das Fluid ist dann weitgehend gezwungen, durch den zweiten Ablaufpfad zu abzufließen. In diesem zweiten Ablaufpfad kann dann ein Failsafe-Ventil angeordnet sein, mit dem gezielt ein Vorsteuerdruck aufgebaut werden kann, für den Fall, dass Vorsteuerventil außer Funktion ist.
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Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschließen des ersten Ablaufpfades ein separat zum Ventilkörper ausgebildetes Schließelement vorgesehen ist.
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Durch diese Anordnung wird zunächst eine Funktionstrennung zwischen der Einstellung des Vorsteuerdrucks einerseits und dem Umschalten zwischen den beiden Ablaufpfaden andererseits realisiert. Hiermit wird es für bestimmte Anwendungsfälle überhaupt erst möglich, unterschiedliche Ablaufpfade unabhängig von der Stellung des Vorsteuerventils für den Ablauf von Fluid vom Vorsteuerventil auszuwählen und anzusteuern.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei einem solchen Schwingungsdämpfer, dessen Ventilkörper zumindest zwei Wirkflächen zugeordnet sind. Werden diese Wirkflächen während des Betriebs durch Fluid druckbeaufschlagt, beaufschlagen diese wiederum den Ventilkörper in dessen geöffnete Ventilstellung. Die Wirkflächen können an dem Ventilköper selbst angebracht sein; sie können aber auch an separaten Bauteilen angeordnet sein, die mit dem Ventilkörper in entsprechender Wechselwirkung stehen. Die Summe der während der Kolbenbewegung in einer der beiden Betätigungsrichtungen, insbesondere der zweiten Betätigungsrichtung, druckbeaufschlagten Wirkflächen ist geringer als die Summe der während der Kolbenbewegung in der anderen der beiden Betätigungsrichtungen, insbesondere der ersten Betätigungsrichtung, druckbeaufschlagten Wirkflächen.
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Mit anderen Worten: während der einen Stufe wirkt der Vorsteuerdruck nur auf eine in Summe kleinere Wirkfläche, während der anderen Stufe wirkt der Vorsteuerdruck auf eine in Summe größere Fläche. Dies wirk sich unmittelbar auf die Kräfte auf, mit denen der Ventilkörper in seine geöffnete Stellung beaufschlagt wird.
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Insbesondere ist die Erfindung anwendbar, wenn der Ventilkörper in einer der beiden Stufen, insbesondere der Druckstufe, unmittelbar durch den Arbeitsdruck in dem jeweils unter Druck stehenden, insbesondere dem kolbenstangenfernern, Arbeitsraum beaufschlagt wird.
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Durch die vergrößerte Beaufschlagung des Ventilkörpers in einer der Stufen kann der Ventilkörper leicht in seine geöffnete Anschlagstellung geraten, welche den ersten Ablaufpfad versperrt, ohne dass die Notwendigkeit besteht, diesen aufgrund einer Fehlfunktion zu verschließen. Durch die oben angesprochene Funktionstrennung kann der erste Ablaufpfad auch dann geöffnet bleiben, wenn der Ventilkörper in seiner geöffneten Stellung in Anschlag ist, da das Einnehmen dieser Stellung nicht mehr automaisch die Umschaltung zwischen den beiden Ablaufpfaden bewirkt.
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Ferner ist die Erfindung insbesondere anwendbar bei solchen Schwingungsdämpfern, die exakt einen Ventilkörper zur Einstellung des Vorsteuerdrucks in beiden Vorsteuerkammern umfasst und dessen Stellung mithilfe eines Aktuators während des Betriebs gezielt eingestellt wird.
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Das Schließelement ist insbesondere zwischen einer geschlossenen Stellung, in der es eine Eingangsöffnung des ersten Ablaufpfades verschließt, und einer geöffneten Stellung, in der es die Eingangsöffnung freigibt, gezielt verlagerbar. Der Begriff Verschließen ist dabei nicht zu eng zu verstehen; eine absolute Dichtheit des erzeugten Verschlusses ist nicht erforderlich.
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Vorzugsweise kann im Falle des inaktiven Aktuators das magnetische Schließelement durch den im zweiten Ablaufpfad vorhandenen Druck in seine geschlossene Stellung beaufschlagt werden. Dies kann insbesondere durch geeignete Bohrungen oder ähnliches erreicht werden, wodruch der der Druck aus dem zweiten Ablaufpfad auf die Rückseite des magnetischen Schließelements geleitet wird. Etwaige Druckspitzen im Bereich des Vorsteuerventils wirken sich so eher schließend als öffnend auf das Schließelement aus.
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Vorzugsweise ist das Schließelement magnetisch ansteuerbar ist. Das Schließelement selbst kann magnetisch sein oder fest mit einem magnetischen Körper verbunden sein. Das Schließelement kann scheibenförmig sein.
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Vorzugsweise ist das Schließelement im magnetischen Fluss unmittelbar benachbart zu einem magnetischen Element, insbesondere einem Anker, angeordnet, welches den Ventilkörper in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt, sobald das magnetischen Element selbst magnetisch beaufschlagt wird. Auf einen separaten magnetischen Polrohrabschnitt kann dabei verzichtet werden, wodurch sich eine Bauteilereduktion ergeben kann. Das Schließelement kann einen Hülsenfortsatz aufweisen, der sich in Richtung dieses magnetischen Elements hin erstreckt, so dass der magnetische Fluss in das Schließelement eintreten kann.
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Vorzugsweise ist ein gemeinsames Rückstellelement, insbesondere Rückstellfeder, zur Rückstellung des Ventilelements und des Schließelements vorgesehen. Dieses gemeinsame Rückstellelement kann zwischen dem vorgenannten magnetischen Element und dem Schließelement angeordnet sein. Insbesondere dient es zur Beaufschlagung des Ventilkörpers in seine geöffnete Stellung und zur Beaufschlagung des Schließelements in seine geschlossene Stellung, in welcher es den ersten Ablaufpfades verschließt. Auch hierdurch kann sich eine Bauteilereduktion ergeben, da auf separate Rückstellelemente für das Ventilelement und das Schließelement verzichtet werden kann.
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Vorzugsweise ist ein Aktuator zur Beaufschlagung des Schließelements in die geöffnete Stellung vorgesehen. Bei diesem Aktuator handelt es sich um denselben Aktuator, mittels dem die Stellung des Ventilkörpers angesteuert wird. Ist dieser Aktuator in der Lage, die Position Ventilkörpers anzusteuern, so ist dieser aktiv. Dann kann der magnetische Fluss, der durch diesen Aktuator erzeugt wird, zugleich dazu genutzt werden, das Schließelement in seiner geöffneten Position zu halten. Ist dieser Aktuator nicht mehr in der Lage, die Position Ventilkörpers anzusteuern, so ist dieser inaktiv und erzeugt keinen magnetischen Fluss; dann wird das Schließelement durch geeignete Rückstellmittel oder das Fluid in die geschlossene Stellung beaufschlagt.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei solchen Schwingungsdämpfern, wobei insbesondere im ersten Ablaufpfad oder dem ersten Ablaufpfad nachgelagert dem Ventilkörper ablaufseitig ein Ablaufventil zugeordnet ist, durch welches ablaufseitig ein auf den Ventilkörper einwirkender Staudruck aufbaubar ist.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung weiterbildende Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 ein Vergleichsbeispiel eines Schwingungsdämpfer im Querschnitt;
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2 ein erster erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer im Querschnitt in einem ersten Betriebszustand;
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3 der erste Schwingungsdämpfer nach 2 im Querschnitt in einem zweiten Betriebszustand;
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4 ein zweiter erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer im Querschnitt in einem ersten Betriebszustand;
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5 der zweite Schwingungsdämpfer nach 4 im Querschnitt in einem zweiten Betriebszustand.
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1 zeigt als Vergleichsbeispiel einen nicht beanspruchten Schwingungsdämpfer 1 Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst ein Zylinderrohr 10, in dem ein Kolben 2 entlang einer Zylinderrohrachse A verschiebbar gehalten ist. Der Kolben 2 weist an seinem Außenumfang eine Ringdichtung oder ein Kolbenband 28 auf, so dass der Kolben 2 das Zylinderrohr 10 in einen ersten (kolbenstangenfernen) Arbeitsraum 11 und in einen zweiten (kolbenstangenseitigen) Arbeitsraum 21 abdichtend unterteilt. Der Kolben 2 ist an einem Befestigungszapfen 42 befestigt, der wiederum fest mit einer Kolbenstange 3 verbunden ist. Bei Betätigung der Kolbenstange 3 in einer ersten Betätigungsrichtung R1 hin zum ersten Arbeitsraum 11 (auch „Druckrichtung“ genannt) erhöht sich der Druck im ersten Arbeitsraum 11. Fluid, welches im ersten Arbeitsraum 11 vorhanden ist, strömt dann durch eine erste Fluiddurchführung 12 im Kolben 2 in den zweiten Arbeitsraum 21. Dabei fließt das Fluid durch die erste Fluiddurchführung 12 und durch eine erste Ventilbaugruppe 13 mit einem Druckbegrenzungsventil 14. Das Druckbegrenzungsventil 14 kann z.B. aus einer oder mehreren flexiblen Ventilscheiben 14 gebildet sein. Bei Erreichen eines Mindestdrucks des Fluids in dem ersten Arbeitsraum 11 wird das erste Druckbegrenzungsventil 14, welches mit Vorspannung auf einem ersten Ventilsitz 15 aufsitzt, von dem ersten Ventilsitz 15 zumindest teilweise gelöst. So wird die Ventilscheibe 14 von der geschlossenen Stellung in die vom Ventilsitz abgehobene, geöffnete Stellung überführt. Eine hydraulische Verbindung wird so zwischen dem ersten Arbeitsraum 11 und dem zweiten Arbeitsraum 21 hergestellt. Dabei erzeugt das erste Druckbegrenzungsventil 14 im Zusammenspiel mit dem ersten Ventilsitz 15 die Dämpfkraft.
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Das Druckbegrenzungsventil 14 wird durch einen in einer ersten Vorsteuerkammer 16 herrschenden Druck (im Folgenden „Vorsteuerdruck“) in Richtung des Ventilsitzes 15 beaufschlagt. Dieser Vorsteuerdruck in der ersten Vorsteuerkammer 16 kann während des Betriebs definiert eingestellt werden. Es ist ersichtlich, dass der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 14 umso höher ist, je höher der Vorsteuerdruck in der ersten Vorsteuerkammer 16 ist. Der Vorsteuerdruck beeinflusst somit den Kennlinienverlauf der Dämpfkraft im p-v-Diagramm. Ein Bypasskanal 29 ist vorgesehen, um einen Bypassvolumenstrom zu realisieren, der die Ventilscheiben 14 umgeht.
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Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst ferner eine zweite Ventilbaugruppe 23, die analog ausgestaltet ist zur ersten Ventilbaugruppe 13. Die zweite Ventilbaugruppe 23 ist dafür vorgesehen, die Strömung des Fluids abzubremsen, wenn der Kolben 2 in einer zweiten Betätigungsrichtung R2 (auch „Zugrichtung“ genannt) bewegt wird. In diesem Fall strömt das Fluid von dem zweiten Arbeitsraum 21 über eine zweite Fluiddurchführung 22 in den ersten Arbeitsraum 11. Die zweite Ventilscheibe 24 wird durch einen in einer zweiten Vorsteuerkammer 26 herrschenden Vorsteuerdruck in Richtung des Ventilsitzes 25 beaufschlagt. Die zweite Ventilscheibe 24 und ein zweiter Ventilsitz 25 sind analog zu den entsprechenden Bauteilen der ersten Ventilbaugruppe 13 ausgebildet.
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Die beiden Vorsteuerkammern 16, 26 sind miteinander hydraulisch über eine Verbindungsdurchführung 9 verbunden. Die Verbindungsdurchführung 9 ist über eine radiale Bohrung 44 mit einer Ringkammer 49 verbunden. Die Ringkammer 49 mündet in eine Vorsteuerventilkammer 50 eines weiter unten näher erläuterten Vorsteuerventils 31. Im Wesentlichen herrscht durch die hydraulische Verbindung mittels der Verbindungsdurchführung 9 in beiden Vorsteuerkammern 16, 26 stets derselbe Druck. Wenn nun der Kolben 2 in der ersten Betätigungsrichtung R1 bewegt wird, so erhöht sich der Druck im ersten Arbeitsraum 11 und das Dämpfungsfluid strömt durch eine Fluiddurchführung 27 zwischen dem ersten Arbeitsraum 11 und der zweiten Vorsteuerkammer 26 aus dem ersten Arbeitsraum 11 in die zweite Vorsteuerkammer 26, wodurch der Vorsteuerdruck in der zweiten Vorsteuerkammer 26 erhöht wird. Durch die Verbindungsdurchführung 9 hindurch pflanzt sich der in der zweiten Vorsteuerkammer 26 aufgebaute Vorsteuerdruck auch in die erste Vorsteuerkammer 16 fort. Dadurch wird der Vorsteuerdruck in der ersten Vorsteuerkammer 16 erzeugt, mit dem das Dämpfungsverhalten der ersten Ventilbaugruppe 13 beeinflusst wird. Gleiches gilt für die Betätigung in der zweiten Betätigungsrichtung R2. In diesem Fall strömt das Fluid von dem zweiten Arbeitsraum 21 durch eine Fluiddurchführung 17 zwischen dem zweiten Arbeitsraum 21 und der ersten Vorsteuerkammer 16 in die erste Vorsteuerkammer 16. Der Vorsteuerdruck, der so in der ersten Vorsteuerkammer 16 erzeugt wird, pflanzt sich wiederum durch die Verbindungsdurchführung 9 in die zweite Vorsteuerkammer 26 fort. Damit das Fluid durch die Fluiddurchführungen 17, 27 nicht von der ersten Vorsteuerkammer 16 direkt in den zweiten Arbeitsraum 21 bzw. von der zweiten Vorsteuerkammer 26 in den ersten Arbeitsraum 11 strömen kann, ist in den Fluiddurchführungen 17, 27 jeweils ein Einwegeventil 20 angebracht, die z.B. als Rückschlagventile ausgebildet sind.
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Der Vorsteuerdruck in den beiden Vorsteuerkammern 16 und 26 kann geregelt werden. Hierzu ist das bereits angesprochene Vorsteuerventil 31 vorgesehen, welches einen Ventilkörper 32 aufweist. Der Ventilkörper 32 ist beweglich entlang der Zylinderrohrachse A gehalten und kann auf einem feststehenden (bezogen auf den Befestigungszapfen) Ventilsitz 33 aufsitzen. Wenn der Ventilkörper 32 auf dem Ventilsitz 33 aufsitzt, ist ein Abfließen von Fluid, welches aus den Vorsteuerkammern 16, 26 durch die Ringkammer 49 in die Vorsteuerventilkammer 50 strömt, durch das Vorsteuerventil 31 weitgehend verhindert. Ist der Ventilkörper 32 von dem Ventilsitz 33 gelöst, so kann durch das Vorsteuerventil 31 Fluid aus der Verbindungsdurchführung 9 und der Ringkammer 49 abfließen. Mithilfe der Stellung des Ventilkörper 32 kann der Vorsteuerdruck eingestellt werden. Der Ventilkörper 32 wird dabei mittels eines magnetischen Aktuators 40 auf den Ventilsitz 33 zu, also in die erste Betätigungsrichtung R1, beaufschlagt. Eine Feder 30 ist zur Rückstellung vorgesehen und beaufschlagt den Ventilkörper 32 vom Ventilsitz 33 weg, also in Richtung der zweiten Betätigungsrichtung R2. Ferner wird der Ventilkörper 32 durch den Vorsteuerdruck vom Ventilsitz 33 weg beaufschlagt. Je nach den Kräfteverhältnissen, bedingt durch den magnetischen Aktuator 40, die Feder 30 und den Vorsteuerdruck, ergibt sich dann die Stellung des Ventilkörpers 32 gegenüber dem Ventilsitz 33.
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Das Fluid, welches durch das Vorsteuerventil 31 abfließt, fließt bei Betätigung der Kolbenstange in Richtung R1 (Druckstufe, erhöhter Druck in erstem Arbeitsraum 11) durch einen zweiten Abflussdurchgang 34 zum zweiten Arbeitsraum 21. In dem zweiten Abflussdurchgang 34 ist ein Einwegeventil 36 angeordnet. Das Einwegeventil 36 verhindert in diesem Fall, dass Fluid aus dem zweiten Arbeitsraum 21 durch das Vorsteuerventil 31 in Richtung der Vorsteuerkammern 16, 26 gelangen kann.
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Bei Betätigung der Kolbenstange 3 in Richtung R2 (Zugstufe, erhöhter Druck in zweitem Arbeitsraum 21) fließt das durch das Vorsteuerventil 31 abfließende Fluid durch einen ersten Abflussdurchgang 38 zum ersten Arbeitsraum 11. Der erste Abflussdurchgang 38 ist durch eine axiale Bohrung im Befestigungszapfen 42 gebildet. Ein Einwegeventil 39 im Abflussdurchgang 38 verhindert, dass Fluid aus dem zweiten Arbeitsraum 21 durch das Vorsteuerventil 31 in Richtung der Vorsteuerkammern 16, 26 gelangt. Zudem verhindern die beiden Einwegeventile 36, 39 eine direkte Verbindung der beiden Arbeitsräume 11, 21 über die Abflussdurchgänge 34, 38.
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Für den Abfluss des zwischen dem Ventilkörper 32 und dem Ventilsitz 33 vorbeiströmenden Fluids sind zwei mögliche Ablaufpfade 18, 19 vorgesehen:
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Für den regulären Betrieb ist ein erster Ablaufpfad 18 vorgesehen. Am Ende dieses ersten Ablaufpfades 18 kann ein Ablaufventil 7 vorgesehen sein, durch welches die Druckverhältnisse im ersten Ablaufpfad 18 eingestellt werden können. Neben oder anstelle der in der linken Bildhälfte gezeigten Drossel kann ein solches Ablaufventil 7 auch ein (ggf. parallel geschaltetes) Druckbegrenzungsventil aufweisen, welches beispielhaft in der rechten Bildhälfte (ohne Bezugszeichen) gezeigt ist.
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Im Falle eines Defekts des Magnetaktuators 40 entfällt die Beaufschlagung des Ventilkörpers 32 durch diesen Magnetaktuator 40. Der Ventilkörper 32 wird somit nur durch die Feder 30 und den Vorsteuerdruck beaufschlagt und so nach oben verlagert. Dann versperrt der Ventilkörper 32 eine Eingangsöffnung 41 des ersten Ablaufpfades 18. Das Fluid fließt dann durch einen zweiten Ablaufpfad 19 ab, in dem ein Failsafe-Ventil 8 angeordnet ist. Neben oder anstelle der in der linken Bildhälfte gezeigten Drossel kann ein solches Failsafe-Ventil 8 auch ein (ggf. parallel geschaltetes) Druckbegrenzungsventil aufweisen, welches beispielhaft in der rechten Bildhälfte (ohne Bezugszeichen) gezeigt ist. Mithilfe dieses Failsafe-Ventils 8 können Notlaufeigenschaften des Schwingungsdämpfers eingestellt werden.
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In bisher bekannten Ausgestaltungen (z.B. die noch nicht veröffentlichte
deutsche Patentanmeldung 10 2014 115 577.7 ) weist der Ventilkörper
32 für die sowohl für die Zugstufe als auch für die Druckstufe eine gemeinsame Wirkfläche auf. Beim vorliegenden Schwingungsdämpfer hingehen sind zumindest bereichsweise abweichende Wirkflächen an dem gemeinsamen Ventilkörper
32 für die Zug- und die Druckstufe vorgesehen.
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Die für die Zug- und Druckstufe beaufschlagten Wirkflächen sind daher jeweils unterschiedlich groß. Im vorliegenden Fall sind insgesamt zwei Wirkflächen 45, 46 vorgesehen; eine erste Wirkfläche 45 ist am Ventilkörper 32 selbst angeordnet und wird sowohl in der Druck- als auch in der Zugstufe durch den Vorsteuerdruck beaufschlagt. Eine zweite Wirkfläche 46 ist an einem Stößel 47 angeordnet, der einstückig mit dem Ventilkörper 32 ausgebildet ist. Die zweite Wirkfläche 46 ist so angeordnet, dass nur während der Druckstufe der Druck aus dem ersten Arbeitsraum 11 unmittelbar auf zweite Wirkfläche 46 einwirkt. Damit ergibt sich die Flächendifferenz der in den jeweiligen Stufen beaufschlagten Wirkflächen. Entsprechend ändern sich die Kräfteverhältnisse am Ventilkörper 32, selbst dann, wenn für die Zug- und Druckstufe identische Schließkräfte durch den Aktuator 40 eingestellt sind.
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Der Stößel 47 ist in einer Bohrung 43 angeordnet, die einen Zugang in den ersten Arbeitsraum 11 aufweist. So wird lediglich in der Druckstufe die zweite Wirkfläche 46 des Stößels 47 durch den im ersten Arbeitsraum 11 herrschenden Arbeitsdruck beaufschlagt. Die radiale Bohrung 44 mündet direkt in die Ringkammer 49. Der Stößel 47 ist durch die Ringkammer 49 hindurchgeführt.
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Durch die zusätzliche Beaufschlagung des Ventilkörpers in der Druckstufe durch den ersten im Arbeitsraum herrschenden Druck kann die Lage des Degressionspunkts im zugehörigen p-v-Diagramm unabhängig für beide Stufen positioniert werden So kann für die Zugstufe eine härtere und für die Druckstufe eine weichere Charakteristik eingestellt werden. Für Details wird auf die Beschreibung zu den
3a und
3b der
DE 10 2011 000 566 B3 verwiesen.
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Allerdings ist die Ausgestaltung nach 1 mit derzeitigen Mitteln nicht zufriedenstellend realisierbar. Denn in der Druckstufe beaufschlagt der im ersten Arbeitraum 11 anliegende Arbeitsdruck die zweite Wirkfläche derart stark, dass der Ventilkörper 32 in seine obere Anschlagposition verlagert werden kann und dabei die Eingangsöffnung 41 versperrt. Dann könnte das Fluid nur durch den zweiten Ablaufpfad 19 abfließen, wodurch die Failsafe-Kennung eingestellt wird. Dies ist aber unerwünscht.
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In den 2 und 3 wird nun eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Schwingungsdämpfers nach 1 beschrieben. Der Schwingungsdämpfer nach den 2 und 3 entspricht weitgehend dem Schwingungsdämpfer der 1; insofern wird auf die vorherige Beschreibung der 1 verwiesen. Nachfolgend werden lediglich die Abweichungen beschrieben.
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Zwar ist der Ventilkörper 32 nach 2 nahezu identisch ausgebildet zum Ventilkörper 32 nach 1; der Ventilkörper 32 in 2 ist allerdings nicht mehr dazu vorgesehen im Bedarfsfall die Eingangsöffnung 41 des ersten Ablaufpfades 18 zu abzudichten. Für das „Umschalten“ zwischen den beiden Ablaufpfaden 18, 19 ist nun zusätzlich ein Schließelement 37 vorgesehen. Dieses Schließelement 37 ist im vorliegenden Fall eine magnetische Scheibe 37 und wird durch den Aktuator 40 betätigt.
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2 zeigt die magnetische Scheibe 37 in einer geöffneten Stellung, da der Magnet 40 aktiv ist und einen magnetischen Fluss M erzeugt; Fluid kann nun durch die Eingangsöffnung 41 und den ersten Ablaufpfad 18 abfließen. Der magnetische Fluss M fließt dabei von einem Anker 51, der den Ventilkörper 32 in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt, über ein magnetisches Polrohrabschnitt 50 in die magnetische Scheibe 37.
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3 zeigt die magnetische Scheibe 37 in einer geschlossenen Stellung, wenn der magnetische Fluss im Falle eines Aktuatordefekts entfällt. Die magnetische Scheibe 37 verdeckt nun die Eingangsöffnung 41. Das Fluid fließt durch den zweiten Ablaufpfad 19 ab.
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Für das Überführen der magnetischen Scheibe 37 in die geöffnete Stellung und das Halten der magnetischen Scheibe 37 in der geöffneten Stellung reicht die magnetische Kraft des Aktuators 40 aus, wenn dieser aktiv ist und die Stellung des Ventilkörpers 32 einstellt. Entfällt diese Kraft des Aktuator, z.B. in einem Fehlzustand, wird die magnetische Scheibe 37 durch eine Rückstellfeder 48 in die geschlossene Stellung beaufschlagt. Radial innen weist die magnetische Scheibe 37 eine Bohrung 54 auf, durch die weitgehend ein Druckausgleich zwischen dem zweiten Ablaufpfad 19 und der Rückseite der Scheibe 37 erzeugt werden kann. Dies bwirkt, dass die Scheibe 37 durch die Druckdifferenz zwischen den beiden Ablaufpfaden 18, 19 in ihre geschlossene Stellung beaufschlagt wird.
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Bei dieser Ausgestaltung ist es erforderlich, dass der Aktuator 40 mit einer gewissen Grundlast (beispielsweise Strombeaufschlagung von zumindest 0,4A) beaufschlagt wird, um das Schließelement (hier die magnetische Scheibe 37) in deren geöffneten Stellung zu halten. Bei dieser Grundlast würde allerdings der Ventilkörper 32 stets in seine geschlossene Stellung beaufschlagt werden. Der Schwingungsdämpfer könnte so nicht mehr in der Weichkennung betrieben werden. Die Feder 30 stellt nun einen Widerkraft für die Grundlast des Aktuators 40 bereit, so dass auch während der Grundlast der Ventilkörper 32 (mit Ausnahme der Beaufschlagung durch Fluid aus dem Kanal 9) im Kräftegleichgewicht ist und somit eine Weichkennung des Schwingungsdämpfer einstellbar ist.
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In den 4 und 5 ist weiterer Schwingungsdämpfer gezeigt, der weitgehend dem Schwingungsdämpfer nach 2 und 3 entspricht; insofern wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen.
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Der magnetischen Polrohrabschnitt 50 aus der zuvor beschriebenen Ausgestaltung (2 und 3) fehlt in dieser Ausgestaltung. Der magnetische Fluss M geht nun von dem Anker 51 direkt auf die magnetische Scheibe 37 über, da diese unmittelbar benachbart zum Anker 51 angeordnet ist, wobei ein kleiner Luftspalt dazwischen angeordnet sein kann. Hierzu weist die magnetische Scheibe 37 einen Hülsenfortsatz 52 auf, der zumindest teilweise radial innerhalb des Ankers 51 angeordnet ist. Ferner kann auf zwei separate Rückstellfedern 30, 48 (2 und 3) verzichtet werden. Denn nun genügt eine gemeinsame Rückstellfeder 53 zum Rückstellen sowohl des Ventilkörpers 32 und der magnetischen Scheibe 37; diese gemeinsame Rückstellfeder 53 ist zwischen dem Anker 51 und der magnetischen Scheibe 37 eingespannt. Es ergeben sich folglich Einsparungen in der Anzahl der Bauteile gegenüber der vorgenannten Ausgestaltung.
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In 5 entfällt der magnetische Fluss. Die Feder 53 beaufschlagt die magnetische Scheibe 37 in deren geschlossene Stellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 2
- Kolben
- 3
- Kolbenstange
- 6
- formstabiler bewegbarer Deckel
- 7
- Ablaufventil
- 8
- Failsafeventil
- 9
- Verbindungsdurchführung zwischen den beiden Vorsteuerkammern
- 10
- Zylinderrohr
- 11
- erster (kolbenstangenferner) Arbeitsraum
- 12
- erste Fluiddurchführung
- 13
- erste Ventilbaugruppe
- 14
- erste Ventilscheibe
- 15
- erster Ventilsitz
- 16
- erste Vorsteuerkammer
- 17
- Fluiddurchführung zwischen zweitem Arbeitsraum 21 und erster Vorsteuerkammer 16
- 18
- erster Ablaufpfad
- 19
- zweiter Ablaufpfad
- 20
- Einwegeventil
- 21
- zweiter (kolbenstangenseitiger) Arbeitsraum
- 22
- zweite Fluiddurchführung
- 23
- zweite Ventilbaugruppe
- 24
- zweite Ventilscheibe
- 25
- zweiter Ventilsitz
- 26
- zweite Vorsteuerkammer
- 27
- Fluiddurchführung zwischen erstem Arbeitsraum 11 und zweiter Vorsteuerkammer 26
- 28
- Ringdichtung
- 29
- Bypasskanal
- 30
- Rückstellfeder
- 31
- Vorsteuerventil
- 32
- Ventilkörper
- 33
- Ventilsitz
- 34
- zweiter Abflussdurchgang zum zweiten Arbeitsraum
- 35
- Zapfen /türkis für neue Vergabe von Bezugszeichen
- 36
- Einwegeventil
- 37
- magnetische Scheibe
- 38
- erster Abflussdurchgang zum ersten Arbeitsraum
- 39
- Einwegeventil
- 40
- magnetischer Aktuator
- 41
- Eingangsöffnung des ersten Ablaufpfades
- 42
- Befestigungszapfen
- 43
- axiale Verbindungsbohrung zwischen erstem Arbeitsraum und Ringkammer
- 44
- radiale Bohrung
- 45
- erste Wirkfläche
- 46
- zweite Wirkfläche
- 47
- Stößel
- 48
- Rückstellfeder
- 49
- Ringkammer
- 50
- magnetischer Polrohrabschnitt
- 51
- Anker
- 52
- Hülsenfortsatz
- 53
- gemeinsame Rückstellfeder
- 54
- Bohrung
- R1
- Druckrichtung
- R2
- Zugrichtung
- A
- Zylinderrohrachse
- R
- Betätigungsrichtung
- p
- Staudruck
- M
- Magnetfluss
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014115577 [0002, 0039]
- DE 102011000566 B3 [0004, 0042]
