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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Aus der
EP 1 176 334 A2 ist ein
Schwingungsdämpfer
mit verstellbarer Dämpfkraft
bekannt, der an einer axial beweglichen Kolbenstange einen vollkommen
geschlossenen Kolben aufweist. Dadurch trennt der Kolben innerhalb
eines Zylinders zwei Arbeitsräume,
die jeweils eine Fluidverbindung zu einem verstellbaren Dämpfventil
aufweisen, das wiederum von einem Aktuator indirekt angesteuert wird.
Die Ansteuerung erfolgt durch die gezielte Drosselung eines Steuer-
bzw. Nebenstroms des Dämpfventils.
Für die
verstellbaren Dämpfventile
beider Durchströmungsrichtungen
wird ein gemeinsamer Aktuator verwendet. Sowohl ein durch jedes
der Dämpfventile
verdrängter
Hauptstrom wie auch der von dem Aktuator beeinflusste Nebenstrom
wird aus dem jeweiligen Arbeitsraum in einen gemeinsamen Speicher
verdrängt.
Von dem Speicher gehen weitere Versor gungskanäle zu den beiden Arbeitsräumen aus,
um bei einer Kolbenstangenbewegung den jeweils entspannten Arbeitsraum
mit Dämpfmedium
zu versorgen, damit keinesfalls ein Unterdruck entstehen kann. Diese
Bauweise ist für
die Verwendung eines verstellbaren Dämpfventils in Verbindung mit
einer „Skyhook-Reglung" gut verwendbar,
da eine strikte Trennung von Volumenströmen für die ein- und ausfahrende
Kolbenstange vorliegt. Bei einer Dämpfventileinrichtung mit jeweils
einem verstellbaren Dämpfventil
für die
Zugstufe und für
die Druckstufe, die sich asymmetrisch in ihrer Dämpfkraftkennlinie zwischen
der Zug- und Druckstufe schalten lassen, kann man die Dämpfkraftverstellung
in Abhängigkeit der
Fahrzeugaufbaubewegung vornehmen. Ein prinzipbedingter Nachteil
besteht darin, dass in Einfahrrichtung der Kolbenstange mit einem
geschlossenen Kolben ein relativ großer Verdränger vorliegt. Deshalb muss
ein vergleichsweise große
Volumenströme
aufnehmendes verstellbares Dämpfventil
in Druckrichtung verwendet werden. Je größer der Kolbenstangendurchmesser
im Vergleich zum Kolbendurchmesser gewählt wird, um so weniger geeignet ist
dieses Schwingungsdämpferprinzip
im Hinblick auf eine weiche Dämpfkraftkennlinie
in Einfahrrichtung der Kolbenstange.
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Aus der
DE 44 23 526 C1 ist ein
Schwingungsdämpfer
mit verstellbarer Dämpfkraft
bekannt, bei dem ein dämpfmediumgefülltes Druckrohr
von einem Kolben an einer axial beweglichen Kolbenstange in einen
Arbeitsraum in einen kolbenstangenseitigen und einen verdrängerstangenseitigen
unterteilt wird, wobei ein Dämpfmittelstrom
zwischen den beiden Arbeitsräumen
vorliegt, der sich in einen Hauptstrom und einen Nebenstrom aufteilt.
Innerhalb des Dämpfmittelstrom
ist eine Dämpfventileinrichtung
angeordnet, die pro Stromrichtung aus einem Dämpfventilkörper, mit einem Hauptstufenventil
besteht, das wiederum durch jeweils einen Hauptstufenventilkörper gebildet
wird, der einen Steuerraum begrenzt, wobei sich die Hauptstufenventilkörper beim
Anströmen
axial in einem Steuerraum bewegt. Unter Verwendung eines Vorstufenventils
wird das mindestens eine Hauptstufenventil über einen regelbaren Aktuators
beeinflusst, indem dieser eine Strömverbindung zwischen einem
Steuerraum und einem Arbeitsraum des Druckrohres bestimmt und jeweils
ein Hauptstufenventilkörper
des Hauptstufenventils vom Hauptstrom und das Vorstufenventil vom Nebenstrom
in beiden Strömungsrichtungen
durchströmt
wird. Im Hinblick auf eine Anwendung im Zusammenhang mit einer Skyhook-Regelstrategie
weist das Vorstufenventil zwei wechselweise steuerbare Steuerquerschnitte
auf und der Nebenstrom passiert jeweils richtungsabhängig einen
Steuerquerschnitt und ein in Strömungsrichtung
sich öffnendes
Rückschlagventil.
Der Schwingungsdämpfer
nach der
DE 44 23 526
C1 ist nach dem Einrohrdämpferprinzip aufgebaut, so
dass das Ringvolumen des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums vollständig durch
das verstellbare Dämpfventil
in Einfahrrichtung der Kolbenstange verdrängt werden muss.
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Die maximale Druckdämpfung ist
abhängig vom
zulässigen
Druck innerhalb des Ausgleichsraums, da sich das Volumen des kolbenstangenfernen
Arbeitsraums, der in Einfahrrichtung der Kolbenstange komprimiert
wird, auf dem Volumen des druckvorgespannten Ausgleichsraums abstützt. Es ist
bereits bekannt, dass man dieses Problem durch die Verwendung eines
Bodenventils zwischen dem verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum beheben kann, doch erhöht sich dann
die Dämpfkraftkennlinie
in Druckrichtung, da das Volumen der einfahrenden Kolbenstange durch das
Bodenventil verdrängt
werden muss. Folglich liegt unabhängig von der Dämpfkrafteinstellung
des verstellbaren Dämpfventils
die Dämpfkraft
des Bodenventils vor. Wählt
man die Dämpfkrafteinstellung in
Einfahrrichtung zu groß,
dann kann sich im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum ein Unterdruck
bilden, da der Druckunterschied zwischen den beiden Arbeitsräumen zu
groß ist
und ein entsprechender Dämpfmediumzufluss
in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum nicht vorliegt. Daraus
ergibt sich eine eingeschränkte
Bandbreite zwischen der weichsten und der härtesten Dämpfkraftkennlinie des verstellbaren
Dämpfventils.
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Die
DE 195 18 560 C2 beschreibt einen verstellbaren
Schwingungsdämpfer,
dessen Kolben eine Verbindung zwischen dem kolbenstangenseitigen und
dem verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum aufweist. Des weiteren ist der verdrängerstangenseitige Arbeitsraum über eine
erste Fluidverbindung mit einem ersten verstellbaren Dämpfventil
verbunden. Der verdrängerstangenseitige
Arbeitsraum verfügt über eine zweite Fluidverbindung zu dem ersten verstellbaren
Dämpfven til.
Des weiteren besteht im verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum eine Anbindung an ein zweites in Einfahrrichtung der
Kolbenstange wirksames Dämpfventil,
so wie einem Bodenventil mit einer Dämpffunktion in Einfahrrichtung
und einem sich in Ausfahrrichtung der Kolbenstange sich öffnendes
Rückschlagventil.
Der Vorteil des Anbindungsprinzips der Arbeitsräume untereinander und mit den verstellbaren
Dämpfventilen
besteht darin, dass in Druckrichtung nur das Volumen der Kolbenstange durch
das zweite verstellbare Dämpfventil
und in Ausfahrrichtung das Ringraumvolumen des kolbenstangenseitigen
Arbeitsraums durch das erste Dämpfventil
verdrängt
wird.
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In dem Schwingungsdämpfer nach
der
DE 35 24 863 A1 wird
ebenfalls ein geschlossener Kolben verwendet, wobei das aus dem
komprimierten Arbeitsraum verdrängte
Volumen vollständig
durch das direkt angesteuerte Dämpfventil
verdrängt
wird. Die Beschreibung „direkt
angesteuert" ist
so zu verstehen, dass die Schließkraft auf die Tellerfeder
des verstellbaren Dämpfventils
oder dem schneckenförmigen
Ventilschieber direkt von einem Aktuator, z. B. einem Stellmagneten
aufgebracht wird. Bei einem indirekt gesteuerten Dämpfventil,
wie z. B. in der
EP
1 176 334 A2 beschrieben, nutzt man die Druckkraft eines
Fluidstroms, der eine Öffnungs-
oder Schließkraft
auf einen Ventilkörper
ausübt.
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Das aus dem Dämpfventil abströmende Dämpfmedium
verteilt sich volumenabhängig
in den sich vergrößerten Arbeitsraum
oder in den angeschlossenen Ausgleichsraum. In der
3 der
DE 35 24 863 A1 ist der Ausgleichsraum extern
zum Schwingungsdämpfer
angeordnet. Der Zylinder verfügt über jeweils
eine Fluidverbindung zu einem einzigen direktgesteuerten Dämpfventil,
das asymmetrisch in seiner Dämpfkraft
verstellbar ist, d. h. wenn in Ausfahrrichtung eine größere Dämpfkrafteinstellung vorliegt,
dann ist in Einfahrrichtung eine kleine Dämpfkrafteinstellung gewählt und
umgekehrt. In der
5 derselben
Schrift ist der Ausgleichsraum zwischen einem Behälterrohr
und dem Zylinder in einem Ringraum angeordnet. Die Ausgänge der
verstellbaren Dämpfventile
sind zu einer Fluidverbindung zusammengefasst, die wiederum einen
Abzweig an den Ausgleichs raum aufweist. Die beiden Dämpfventile
nach
5 sind räumlich und
konstruktiv getrennt ausgeführt
und verfügen
jeweils über
einen separaten Aktuator.
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Die
DE 41 37 403 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit
einem verstellbaren Dämpfventil,
umfassend ein dämpfmediumgefülltes Druckrohr,
in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei ein Kolben das
Druckrohr in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen
Arbeitsraum unterteilt, der von einem Boden endseitig begrenzt wird,
eine zwischen den beiden Arbeitsräumen des Druckrohres wechselseitig
durchströmbare
Fluidverbindung, in der das verstellbare Dämpfventil angeordnet ist, wobei
der Boden eine Verdrängerstange
trägt,
die zusammen mit der Kolbenstange einen Hohlraum bildet, wobei mindestens eine
der beiden Stangen als ein Hohlkörper
ausgeführt
ist und bei einer Hubbewegung des Schwingungsdämpfers die andere Stange in
die als Hohlkörper
ausgeführte
Stange eintaucht, wobei der Kolben an einer der beiden Stangen ortsfest
angeordnet ist, so dass neben dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum
ein verdrängerstangenseitiger
Arbeitsraum vorliegt, wobei die Kolbenstange und die Verdrängerstange
als ein Hohlkörper
ausgeführt
sind und den hubabhängig
volumenveränderbaren
Hohlraum bestimmen. Der Hohlraum, der von den beiden Stangen gebildet
wird ist mit den Arbeitsräumen
ggf. über
ein Rückschlagventil
verbunden, so dass das verstellbare, durch einen Nebenstrom vorgesteuerte
an den Hohlraum angeschlossen ist. Der Nebenstrom und der Hauptstrom,
der die Dämpfkraft
bewirkt fließen gemeinsam
in den Ausgleichsraum.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen Schwingungsdämpfer
mit einem verstellbaren Dämpfventil
zu schaffen, das ein möglichst
großes Verhältnis zwischen
einer harten und einer weichen Dämpfkrafteinstellung
aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den
Patentanspruch 1 gelöst.
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Wenn man davon ausgeht, dass der
Kolben mit der Kolbenstange verbunden ist, dann fließt das Ringvolumen
des verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraums bei ei ner Einfahrbewegung der Kolbenstange zu dem verstellbaren
Dämpfventil.
Diese Dämpfmediummenge
ist kleiner als bei einem Schwingungsdämpfer mit einem verstellbaren Dämpfventil
im Kolben, wie es beispielsweise aus der
DE 44 06 918 C1 bekannt
ist. Aus dem Flächenverhältnis zwischen
einer vollen Kolbenstange gemäß der
DE 44 06 918 C1 und
der Ringfläche
der hohlen Kolbenstange kann auf die Steigerung des Verhältnisses
zwischen der härtesten
und der weichsten Dämpfkrafteinstellung
geschlossen werden.
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Des weiteren beschreibt der nebengeordnete
Patentanspruch 2 eine Lösung,
bei der vorgesehen sein, dass das verstellbare Dämpfventil über einen Nebenstrom innerhalb
der Fluidverbindung zwischen dem kolbenstangenfernen und dem kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum ansteuerbar ist, wobei das verstellbare Dämpfventil
einen Nebenstromabfluss in den Ausgleichsraum aufweist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung
sind die Kolbenstange und die Verdrängerstange als ein Hohlkörper ausgeführt und
bestimmen den hubabhängig
volumenveränderbaren
Hohlraum. Es wird ein sehr leichter Schwingungsdämpfer erreicht, der durch die
ineinandergleitenden Stangen sehr hohe Biegekräfte aufnehmen kann.
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Des weiteren ist vorgesehen, dass
der Hohlraum zu den beiden Arbeitsräumen abgedichtet ist. Daraus
ergibt sich wiederum die Möglichkeit,
dass der Hohlraum über
eine Ventilieröffnung
mit der Atmosphäre
verbunden ist.
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Alternativ kann man jedoch auch den
von der Kolbenstange und der Verdrängerstange gebildeten Hohlraum
an einen zumindest teilweise mit Dämpfmedium gefüllten Ausgleichsraum
des Schwingungsdämpfers
anschließen.
Der Vorteil dieser Maßnahme besteht
darin, dass die Abdichtung zu dem Arbeitsraum von eher einfacher
Qualität
sein darf und eine geringe Leckagemenge tolerierbar ist. Dadurch
ist die auftretende Reibung zwischen der Dichtung und der dazu axial
beweglichen Stange sehr klein.
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Funktional ist zwischen dem verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum ein fest eingestelltes Dämpfventil
mit in Einfahrrichtung der Kolbenstange wirksamer Dämpfkraft
angeordnet. Die Dämpfkraftkennlinie
kann vergleichsweise „hart" gewählt werden,
da das Dämpfventil
nur von einem kleinen Volumen durchströmt wird. Ein hohes Druckniveau
am fest eingestellten Dämpfventil
zum Boden ermöglicht
eine großes
Verhältnis
zwischen harter und weicher Dämpfkrafteinstellung
am verstellbaren Dämpfventil.
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Zur Vermeidung von einem Unterdruck
im verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum ist funktional zwischen dem Ausgleichsraum und dem verdrängerseitigen
Arbeitsraum ein bei ausfahrender Kolbenstange sich öffnendes
Rückschlagventil
angeordnet.
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Des weiteren ist es möglich, dass
der Hohlraum zumindest ein Teilvolumen des Ausgleichsraums aufnimmt,
der von einem axial beweglichen Trennkolben zum verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum getrennt wird. Damit kann z. B. auch ein Schwingungsdämpfer nach
dem Einrohrprinzip realisiert werden.
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Vorteilhafterweise ist der Trennkolben
als Ringkolben ausgeführt
und im verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum angeordnet. Aufgrund der relativ großen Querschnittsfläche und
dem kleinen Ringquerschnitt der einfahrenden Stange, dass von dem Ausgleichsraum
kompensiert werden muss, führt
der Ringkolben nur einen kleinen Axialhub aus.
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Auch bei einem vorgesteuert verstellbaren Dämpfventil
kann ein geschlossener oder nahezu geschlossener Kolben verwendet
werden. Der auch bei einem blockierten Hauptstrom im verstellbaren Dämpfventil
anfallende Nebenstrom kann in den Ausgleichsraum abgeführt werden.
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In weiterer konstruktiver Ausgestaltung
weist das verstellbare Dämpfventil
einen Steuerraum auf, dessen Dämpfmedium
einen Hauptstufenventilkörper
des Dämpfventils
druckbeaufschlägt,
wobei die Versorgung des Steuerraums durch den Nebenstrom erfolgt
und bei abgehobenem Hauptstufenventilkörper der aus dem verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum verdrängte
Hauptstrom an den Ausgleichsraum angeschlossen sind. Durch die Reihenschaltung
des verstellbaren Dämpfventils
vor dem Ausgleichsraum insbesondere für das bei einfahrender Kolbenstange verdrängte Dämpfmedium
kann ein praktisch unbegrenzter Druckabfall am verstellbaren Dämpventil realisiert
werden, so dass ein entsprechend großes Verhältnis von maximaler zu minimaler
Dämpfkraft erreichbar
ist.
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Konstruktiv ist es von Vorteil, dass
der Hauptstrom durch das verstellbare Dämpfventil zusammen mit dem
Nebenstrom an den Ausgleichsraum angeschlossen ist.
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Durch die Zusammenführung von
Nebenstrom und Hauptstrom des Dämpfmediums
aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum kann man sich auf einen
einzigen Anschluss zwischen dem Dämpfventil und dem Ausgleichsraum
beschränken.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist
der Steuerraum eine Trennwand auf, in der ein Kanal vom Nebenstromabfluss
zu einem Hauptstromkanal für
den Hauptstrom vom kolbenstangenfernen Arbeitsraum zum Ausgleichsraum
mündet. Durch
die kurze Anbindung des Nebenstromabflusses an den Hauptstromkanal
vereinfacht sich der konstruktive Aufwand des verstellbaren Dämpfventils.
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Des weiteren ist vorgesehen, dass
in der Fluidverbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen für die Durchströmungsrichtung
bei ausfahrender Kolbenstange ein verstellbares Dämpfventil
mit einem Steuerraum angeordnet ist, dessen Dämpfmedium einen Hauptstufenventilkörper des
Dämpfventils druckbeaufschlägt, wobei
die Versorgung des Steuerraums durch den Nebenstrom erfolgt und
bei abgehobenem Hauptstufenventilkörper der aus dem kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum verdrängte
Hauptstrom zusammen mit dem Nebenstrom an den Ausgleichsraum angeschlossen
sind.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist
das verstellbare Dämpfventil
in einem gemeinsamen Gehäuse
die Steuerräume
für die
Nebenströme
aus beiden Arbeitsräumen
auf, wobei der abfließende
Nebenstrom aus einer der beiden Steuerkammern über die jeweils andere Steuerkammer
zusätzlich
zu dem Nebenstromkanal zum Ausgleichsraum an die Arbeitsräume im Druckrohr
angeschlossen ist.
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Dazu ist die Trennwand zwischen den
beiden Steuerräumen
angeordnet. Der Bauraumaufwand für
den Nebenstromkanal ist denkbar gering und kann aufgrund der relativ
kleinen radialen Ausdehnung der Steuerräume sehr kurz ausgeführt sein.
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Damit die Hublänge des Schwingungsdämpfers aufgrund
der Verwendung der verstellbaren Ventile nicht eingeschränkt werden
muss, ist verstellbare Dämpfventil
in einem achsparallelen Zylinder zum Druckrohr angeordnet.
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Um möglichst wenige Dichtstellen
für die
Fluidführung
von den Arbeitsräumen
zu dem mindestens einen verstellbaren Dämpfventil zu erreichen wird
die Fluidverbindung zwischen den Arbeitsräumen und dem verstellbaren
Dämpfventil
von dem Druckrohr und einem außenseitig
konzentrisch angeordneten Zwischenrohr gebildet.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll
die Erfindung näher
erläutert
werden. Es zeigt:
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1 Schwingungsdämpfer mit
verstellbarem Dämpfventil
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2 Ausschnitt
aus dem verstellbaren Dämpfventil
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3 Detailausschnitt
des Vorstufenventils
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4 Detaildarstellung
des Bodens des Schwingungsdämpfers
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5 Alternative
Ausführung
eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers
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Die 1 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1, der ein Druckrohr 3 aufweist,
in dem eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial
beweglich geführt
ist. Das Druckrohr ist vollständig
mit einem Dämpfmedium
gefüllt
und wird endseitig von einem Boden 6 grenzt, der eine sich
koaxial zur Kolbenstange erstreckende Verdrängerstange 8 trägt. Der
Kolben unterteilt das Druckrohr in einen kolbenstangenseitigen und
einen verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum 9; 11. Im Kolben sind keine Strömungsverbindungen
zwischen den beiden Arbeitsräumen
angeordnet, so dass der Kolben einen einfachen Verdrängen bildet.
Ggf. kann ein Druckbegrenzungsventil im Kolben zwischen den Arbeitsräumen eingesetzt
werden. Die Kolbenstange ist als Hohlkörper ausgeführt und bildet zusammen mit
der ebenfalls als Hohlkörper
ausgeführten
Verdrängerstange
einen sich hubabhängig
volumenveränderbaren
Hohlraum 10, indem die Verdrängerstange
in die Kolbenstange eintaucht. Die Verdrängerstange ist ortsfest aber
ggf. kardanisch am Boden gelagert.
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Der von der Kolbenstange und der
Verdrängerstange
gebildete Hohlraum ist zu den Arbeitsräumen abgedichtet.
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Konzentrisch zum Druckrohr ist außenseitig ein
Zwischenrohr 13 angeordnet, das wiederum zwei Rohrstutzen 15; 17 zur
Aufnahme jeweils eines Verbindungsanschlusses 19; 21 an
einen zum Schwingungsdämpfer
achsparallelen Zylinder 23 aufweist. Der Ringraum zwischen
dem Druckrohr 3 und dem Zwischenrohr 13 ist durch
eine Dichtscheibe 25 zwischen den beiden Rohrstutzen 15; 17 unterteilt,
so dass über Öffnungen 27a; 29a im
Druckrohr eine erste Fluidverbindung 27 vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 zum
Zylinder 23 und eine zweite Fluidverbindung 29 vom
verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum 11 zum Zylinder 23 führt. Der
Hohlraum kann entweder über
eine Ventilieröffnung 105 mit
der Atmosphäre
oder zumindest teilweise mit Dämpfmedium
und an den Ausgleichsraum 97 des Schwingungsdämpfers angeschlossen
sein.
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Der Zylinder 23 bildet ein
Gehäuse,
das jeweils ein verstellbares Dämpfventil 31; 33 (s. 2) für die Einfahrrichtung und Ausfahrrichtung
der Kolbenstange aufnimmt. Wie weiter aus der 2 ersichtlich ist, verläuft axial
innerhalb des Gehäuses
ein Rohrkörper 35,
in dem wiederum innerhalb eines Vorsteuerventilraums 37 eine
axial verschiebbare Vorsteuerventilstange 39 gelagert ist,
die zwei Ventilflächen 41; 43 aufweist,
die mit zugeordneten Ventilkanten eines Vorstufenventilkörpers 45; 47 zusammenwirken.
Bei einer Vorsteuerventilstangenbewegung wird ein Durchlassquerschnitt
zwischen den Ventilflächen 41; 43 und
dem einen Vorstufenventilkörper z.B. 45 geöffnet und
an dem anderen 47 verkleinert. Beiden Vorstufenventilkörpern ist
ein Rückschlagventil 49; 51 parallelgeschaltet.
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Konzentrisch zu dem Rohrkörper 35 bilden konzentrisch
zwei in Reihe angeordnete Hülsen 53; 55 den
Mittelteil eines inneren Gehäuses
der Dämpfventile 31; 33,
wobei eine Trennwand 57 zusammen mit jeweils einer Hülse 53; 55 und
einem Hauptstufenventilkörper 59; 61 einen
Steuerraum 63; 65 begrenzen. Beide Hauptstufenventilkörper werden
von einer Schließfeder 67; 69 gegen
einen Ventilsitz
71; 73 vorgespannt. Der Innendurchmesser
des Zylinders 23 und die Außenwandung der Hülsen 53; 55 schaffen
einen ringförmigen
Hauptstufenkanal 75, an dem beide Ventilsitze 71; 73 der
Hauptstufenventilkörper 59; 61 angeschlossen
sind. Ventilköpfe 77; 79 enthalten
die Ventilsitze für
die Hauptstufenventilkörper
und verfügen
in Richtung der Verbindungsanschlüsse über Rückschlagventile 81; 83,
die einen Zustrom von Dämpfmedium
aus dem nächstliegenden
Arbeitsraum direkt in den Hauptstufenkanal verhindern.
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Innerhalb der Hauptstufenventilkörper sind kleine
Durchlassöffnungen 85; 87 ausgeführt, so dass
die Steuerräume 63; 65 permanent
mit Dämpfmedium
gefüllt
sind. Beide Steuerräume
verfügen über mindesten
eine Anschlussöffnung 89; 91 an
den Vorsteuerventilraum 37. Je nach Stellung der Vorsteuerventilstange 39 relativ
zu den Ventilkanten der beiden Vorstufenventilkörper 45; 47 bestimmt
sich innerhalb der Steuerräume 63; 65 ein
Staudruck, der auf die Hauptstufenventilkörper 59; 61 eine
zusätzliche
Schließkraft
ausübt.
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Das aus dem einen Steuerraum über den Ventilraum
ausströmende
Dämpfmedium,
das einen sogenannten Nebenstrom darstellt, fließt über den jeweils anderen Steuerraum
zu dem zugeordneten Verbindungsanschluss des Arbeitsraums.
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Innerhalb der Trennwand 57 zwischen
den beiden Anschlussöffnungen 89; 91 der
Steuerräume ist
zu beiden Anschlussöffnungen
abgedichtet ein Nebenstromkanal 93 ausgeführt, der
ausgehend von dem Bereich zwischen den beiden Vorstufenventilkörpern innerhalb
des Vorsteuerventilraums über
einen weiteren Verbindungsanschluss 95 in einen Ausgleichsraum 97 mündet, der
zwischen dem Zwischenrohr 13 und einem Behälterrohr 99 angeordnet ist.
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Bei einer Kolbenstangenbewegung in
Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 9 wird das
gesamte Ringvolumen durch den Verbindungsanschluss 19 in
den Zylinder 23 verdrängt
und trifft auf der Anströmseite
des verstellbaren Dämpfventils 31 auf
das geschlossene Rückschlagventil 87 des Ventilkopfes 77,
sowie auf den sich in der geschlossenen Position befindlichen Hauptstufenventil körper 59.
Die Durchlassöffnung 85 ermöglicht ein
Einströmen
in den Steuerraum 63 und über die Anschlussöffnungen 89 in
den Vorsteuerventilraum 37. Je nach Stellung der axial
beweglichen Vorsteuerventilstange 39 zum Vorstufenventilkörper 45 bildet
sich im Steuerraum 63 ein Staudruck, der den Hauptstufenventilkörper 59 von
seinem Ventilsitz 71 am Ventilkopf 77 abheben
lässt.
Der Hauptstrom ergießt
sich durch den Hauptstufenkanal 75 bis an den Verbindungsanschluss 95 zum
Ausgleichsraum 97 und weiter über das geöffnete Rückschlagventil 83 im
unteren Ventilkopf 79 durch die Fluidverbindung 22 des
Verbindungsanschlusses 1 zum verdrängerstangenseitigen Arbeitsraum 11.
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Parallel dazu fließt der Nebenstrom
durch das geöffnete
Rückschlagventil 51 am
unteren Vorstufenventilkörper 47 in
den Steuerraum 65 und durch den Hauptstufenventilkörper 61 ebenfalls
in Richtung des unteren Verbindungsanschlusses 21. Der
Nebenstrom kann jedoch auch durch den Nebenstromkanal 95 direkt
in den Ausgleichsraum 97 abfließen, so dass das Rückschlagventil 51 einen
optionalen Strömungsweg
darstellt. In der 3 ist
der Bereich des Vorstufenventils nochmals vergrößert dargestellt.
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Während
der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 vergrößert sich
der verdrängerstangenseitige
Arbeitsraum 11, der das aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 verdrängte Volumen
von der Abströmseite
des verstellbaren Dämpfventils
vollständig
aufnehmen kann und aus dem Ausgleichsraum 97 über ein
Bodenrückschlagventil 101 (s. 1) das Ringvolumen der ausfahrenden
Kolbenstange zusätzlich
aufnimmt.
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Bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung wird
das gesamte Ringvolumen mit dem Querschnitt des Kolbens 7 aus
dem verdrängerstangenseitigen Arbeitsraum 11 verdrängt. Der
Ringquerschnitt der einfahrenden Kolbenstange wird durch ein am
Boden 6 angeordnetes Dämpfventil 103,
siehe 4, das dem verstellbaren
Dämpfventil 33 hydraulich
parallel geschaltet ist, direkt in den Ausgleichsraum verdrängt. Ein
im Hohlraum 10 befindliches Dämpfmediumvolumen wird drosselfrei
in den Ausgleichsraum 97 gefördert. Alternativ kann der
Hohlraum 10 so wohl zu den Arbeitsräumen und zum Ausgleichsraum
abgedichtet und über
eine Ventilieröffnung 105 (1) mit der Atmosphäre verbunden
sein. Das am Dämpfventil 103 des
Bodens 6 anstehende Druckgefälle zum Ausgleichsraum 97 bestimmt
auch das maximale Druckgefälle
am verstellbaren Dämpfventil 33.
Bei einer langsamen Kolbenstangenbewegung und einem kleinen Drosselquerschnitt
zwischen der Ventilkante 43 der axial beweglichen Vorsteuerventilstange 39 und
dem unteren Vorstufenventilkörper 47 bildet
sich im Steuerraum 65 ein entsprechender Kraftüberschuss
auf den Hauptstufenventilkörper 61, so
dass dieser von seinem Ventilsitz 73 nicht abhebt. Das
aus dem Steuerraum 65 abfließende Dämpfmedium des Nebenstrom kann über den
Nebenstromkanal 93 in der Trennwand 57 in den
Ausgleichsraum 97 abgeführt
werden.
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Bei einer kleineren Druckeinstellung
der Vorsteuerventilstange 39 zum Vorstufenventilkörper 47 hebt
der Hauptstufenventilkörper 61 aufgrund
der kleineren Schließkraft
im Steuerraum 65 von seinem Ventilsitz 73 ab,
so dass das aus dem verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum 11 verdrängte
Dämpfmedium
in den Hauptstufenkanal 75 und zu den Verbindungsanschlüssen 95 des
Ausgleichsraums 97 und des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 9 fließen kann.
Der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 9 wird ausschließlich von
dem verdrängten
Volumen des verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraums 11 gefüllt,
so dass nur der Überschuss
des Volumens der einfahrenden Kolbenstange in den Ausgleichsraum verdrängt wird.
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Auch bei einer Einfahrbewegung der
Kolbenstange könnte
für den
Nebenstrom aus dem Steuerraum 65 durch den Vorventilraum 37 über dem
Nebenstromkanal 93 in den Ausgleichsraum abfließen, ohne
dass sich das Rückschlagventil 49 öffnen müsste.
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Man könnte zur Vereinfachung des
Aufbaus der Vorstufenventilkörper 45; 47 auf
die Rückschlagventile 49; 51 verzichten
und geschlossene Vorstufenventilkörper verwenden und dann ausschließlich den
Nebenstromkanal 93 für
die Abführung
des Nebenstroms nutzen.
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Des weiteren kann man auf ein Bodenventil 103 verzichten,
wenn der Nebenstromkanal und der Hauptstufenkanal für das verdrängte Volumen
bei einfahrender Kolbenstange an den Ausgleichsraum angeschlossen
wird. Bei einer derartigen Kontruktion wird stets das gesamte Ringvolumen
aus dem verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraum 11 durch das verstellbare Dämpfventil gefördert. Der
Ausgleichsraum 97 ist durch den Verbindungsanschluss 95
dem verstellbaren Dämpfventil 33 in
Reihe hydraulisch nachgeschaltet. Folglich bestehen keine Grenzen, was
den zulässigen
Druckabfall am verstellbaren Dämpfventil
betrifft. Deshalb ist diese Variante im Hinblick auf ein möglichst
großes
Verhältnis
zwischen maximaler Dämpfkraft
und minimaler Dämpfkraft
besonders interessant.
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Mit der 5 soll eine weitere Variante vorgestellt
werden, bei der der Schwingungsdämpfer 1 einen
druckvorgespannten Ausgleichsraum 97 aufweist, der zumindest
von einem Teilvolumen des Hohlraums 10 gebildet wird. Dazu
ist innerhalb des Druckrohres 3 ein Trennkolben 107 angeordnet,
der einerseits den Ausgleichsraum 97 zur Verdrängerstange 8 und
zum Druckrohr 3 abdichtet. Das Wirkprinzip des Schwingungsdämpfers in
Ausfahrrichtung entspricht der Beschreibung zu 2. Man kann jedoch auch hier auf den
Nebenstromkanal 93 verzichten, da das verdrängte Volumen
aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 stets kleiner
ist als die gleichzeitige Volumenvergrößerung des verdrängerstangenseitigen
Arbeitsraums 11. Der Trennkolben 107 wandert der
ausfahrenden Kolbenstange um das Ringvolumen der ausfahrenden hohlen
Kolbenstange nach.
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In Einfahrrichtung wird das Ringvolumen
der einfahrenden Kolbenstange von dem Ausgleichsraum kompensiert.
Dabei bewegt sich der ringförmige
Trennkolben 107 nur um einen vergleichsweise kleinen Verschiebeweg
in Richtung des Bodens 6. Am unteren Ende der Verdrängerstange
ist eine Überströmöffnung 109 ausgeführt, durch
die das im Ausgleichsraum anstehende Druckgaspolster in den Hohlraum 10 bedarfsgerecht
strömen
kann. Deshalb könnte
auch für
diese Bewegungsrichtung auf die Anwendung eines Nebenstromkanals
verzichtet werden.
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Bei dem beschriebenen Aufbau des
Schwingungsdämpfers
liegen stets eindeutig von der Kolbenstangenbewegungsrichtung bestimmte
Volumenströme
zwischen den Arbeitsräumen
und den Dämpfventilen
vor, so dass ohne Sensierung der Kolbenstangenbewegungsrichtung
eine „Skyhook-Regelstrategie" umgesetzt werden
kann.