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Aufgabengebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Dämpfer oder Stoßdämpfer, der für die Verwendung in einem Federungssystem, wie sie in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, geeignet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen hydraulischen Dämpfer oder Stoßdämpfer mit stufenlos einstellbarer Dämpfungseigenschaft, die durch ein magnetisch betätigtes, stufenlos einstellbares Servoventil anpassbar ist, um die Dämpfungseigenschaften zwischen einem relativ niedrigen Maß an Dämpfung für weiches Fahren mit Komfort und einem relativ hohen Maß an Dämpfung für hartes Fahren für Handling zu variieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer bereit zu stellen, der eine verbesserte Einstellbarkeit zur variablen Dämpfung gewährleistet.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein herkömmlicher hydraulischer Dämpfer oder Stoßdämpfer des Stands der Technik umfasst einen Zylinder, der an einem Ende zur Befestigung an der gefederten oder ungefederten Masse des Fahrzeugs geeignet ist. Ein Kolben ist gleitend innerhalb des Zylinders angeordnet, wobei der Kolben das Innere des Zylinders in zwei Flüssigkeitskammern unterteilt. Eine Kolbenstange ist an dem Kolben befestigt und erstreckt sich aus einem Ende des Zylinders, wo sie zur Befestigung an der anderen gefederten oder ungefederten Masse des Fahrzeugs geeignet ist. Ein erstes Ventilsystem ist in den Kolben als ein hydraulisches Sicherheitsentlastungsventil während der Verlängerungsbewegung des Kolbens des Stoßdämpfers bezüglich des Zylinders, und ein zweites Ventilsystem ist innerhalb des Kolbens integriert, um die Flüssigkeitswiederauffüllung über dem Kolben während der Kompressionsbewegung des Kolbens bezüglich des Zylinders zu ermöglichen.
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Es wurde eine Vielzahl von Anpassungsmechanismen entwickelt, um variable Dämpfungskräfte bezüglich der Geschwindigkeit und/oder der Amplitude der Verschiebung der gefederten Masse im Verhältnis zur ungefederten Masse zu erzeugen. Diese Anpassungsmechanismen wurden hauptsächlich entwickelt, um eine relativ kleine oder niedrige Dämpfungseigenschaft während des normalen Dauerbetriebs des Fahrzeugs und eine relativ große oder hohe Dämpfungseigenschaft während Fahrzeugmanöver, die erweiterte Federungsbewegungen erfordern, bereitzustellen. Der normale Dauerbetrieb des Fahrzeugs ist von kleinen oder feinen Vibrationen der ungefederten Masse des Fahrzeugs begleitet, und deshalb entstand das Verlangen nach weichem Fahren oder niedriger Dämpfungseigenschaft des Federungssystems, um die gefederte Masse von diesen kleinen Vibrationen zu isolieren. Während eines Wende- oder Bremsmanövers beispielsweise versucht die gefederte Masse des Fahrzeugs eine relativ langsame und/oder große Bewegung oder Vibration zu erfahren, was dann ein hartes Fahren oder hohe Dämpfungseigenschaft des Federungssystems erfordert, um die gefederte Masse zu stützen und dem Fahrzeug stabile Handlingeigenschaften zu verleihen. Diese für Dämpfungsraten von Stoßdämpfern anpassbaren Mechanismen bieten die Vorteile eines sanften Dauerbetriebs, indem sie die hochfrequenten Erregungen/Erregungen mit kleiner Amplitude der ungefederten Masse isolieren, während sie weiterhin die notwendige Dämpfung oder straffes Fahren für das Federungssystem während Fahrzeugmanöver ermöglichen, was niederfrequente/große Anregungen der gefederten Masse verursacht.
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Die fortlaufende Entwicklung von Stoßdämpfern beinhaltet die Entwicklung von Anpassungssystemen, die dem Fahrzeugdesigner ein stufenlos regelbares System bereitstellen, das auf ein Fahrzeug speziell zugeschnitten werden kann, um ein spezielles Maß an Dämpfung im Verhältnis zu vielen überwachten Zuständen des Fahrzeugs und seinem Federungssystem bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung liefert der Technik einen stufenlos regelbaren anpassbaren hydraulischen Dämpfer oder Stoßdämpfer, der die Möglichkeit einer Anpassbarkeit der Dämpfungsrate des Stoßdämpfers zwischen einer festen Ausfederungskraft mit einer weichen Einfederungskraft, einer weichen Ausfederungskraft mit einer weichen Einfederungskraft und einer weichen Ausfederungskraft mit einer festen Einfederungskraft beinhaltet. Ein magnetisch betätigtes, stufenlos regelbares Servoventil passt die Dämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers an und ist in der Lage, die Dämpfungskrafteigenschaften des Stoßdämpfers in irgendeinem Bereich zwischen diesen Konfigurationen einzustellen, um die stufenlos regelbare Dämpfung des Stoßdämpfers zu ermöglichen.
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Weitere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen klar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Zeichnungen veranschaulichen die beste Möglichkeit zur Ausführung der vorliegenden Erfindung:
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1 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts eines Stoßdämpfers mit den Möglichkeiten einer stufenlos regelbaren Dämpfung, wobei die Dämpfungsflüssigkeitverdrängung durch die Kolbenstange gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
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2 ist eine schematische Seitenansicht, die das Servoventil aus 1 zeigt, wenn der Stoßdämpfer so konfiguriert ist, während des Ausfederns des Stoßdämpfers ein hartes Fahren und während des Einfederns des Stoßdämpfers ein weiches Fahren zu ermöglichen;
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3 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts, die das Servoventil aus 1 veranschaulicht, wenn der Stoßdämpfer so konfiguriert ist, weiches Fahren während des Ausfederns und weiches Fahren während des Einfederns des Stoßdämpfers zu ermöglichen;
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4 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts, die das Servoventil aus 1 veranschaulicht, wenn der Stoßdämpfer so konfiguriert ist, weiches Fahren während des Ausfederns und hartes Fahren während des Einfederns des Stoßdämpfers zu ermöglichen;
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5 ist eine schematische Ansicht, die den hydraulischen Flüssigkeitskreislauf darstellt, der in dem Stoßdämpfer aus 1 integriert ist; und
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6 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts, die ein typisches Sitzventil (poppet valve) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Teile in den verschiedenen Ansichten. 1 zeigt einen Stoßdämpfer mit dem stufenlos regelbaren Dämpfungseinstellsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, der im allgemeinen das Bezugszeichen 10 hat. Der Stoßdämpfer 10 ist ein Zweirohrstoßdämpfer, der einen Kolben 12, eine Kolbenstange 14, ein Druckrohr 16, ein Reserverohr 18, eine Basisventilanordnung 20 und eine stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 umfasst. Der Kolben 12 ist gleitend innerhalb des Druckrohrs 16 aufgenommen und teilt das Druckrohr 16 in eine obere Arbeitskammer 24 und eine untere Arbeitskammer 26. Der Kolben 12 bestimmt eine Vielzahl von Einfederungsabschnitten 28 und eine Vielzahl von Ausfederungsabschnitten 30, die sich jeweils zwischen der oberen und unteren Arbeitskammer 24 und 26 erstrecken. Ein Einfederungs-Rückschlagventil 32 ermöglicht einen Flüssigkeitsfluss von der unteren Arbeitskammer 26 durch Durchlässe 28 in die obere Arbeitskammer 24 während eines Einfederns des Stoßdämpfers 10, aber verhindert einen Flüssigkeitsfluss von der oberen Arbeitskammer 24 zu der unteren Arbeitskammer 26 während eines Ausfederns des Stoßdämpfers 10. Ein Ausfederungs-Rückschlagventil 34 ermöglicht einen Flüssigkeitsfluss von der oberen Arbeitskammer 24 durch Durchlässe 30 zu der unteren Arbeitskammer 26 während eines Ausfederns des Stoßdämpfers 10, aber verhindert einen Flüssigkeitsfluss von der unteren Arbeitskammer 26 zu der oberen Arbeitskammer 24 während einer Einfederung des Stoßdämpfers 10. Das Einfederungs-Rückschlagventil 32 und das Ausfederungs-Rückschlagventil 34 bestimmen nicht die Eigenschaften der Dämpfungskraft für den Stoßdämpfer 10. Einfederungs-Rückschlagventil 32 ist nur für das Auffüllen der Dämpfungsflüssigkeit und das Ausfederungs-Rückschlagventil 34 ist für eine höhere Dämpfungskraft als die höchste benötigte Dämpfungskraft bestimmt und dient zur Verhinderung einer vollständigen hydraulischen Absperrung des Stoßdämpfers 10 im Falle eines Versagens der stufenlos regelbaren Servoventilanordnung 22.
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Die Kolbenstange 14 ist an dem Kolben 12 befestigt und erstreckt sich aus dem Druckrohr 16 und dem Reserverohr 18 durch eine Stangenführung 36. Das äußere Ende der Kolbenstange 14 ist angepasst, um an die gefederte Masse des Fahrzeugs mit bekannten Mitteln der Technik befestigt zu werden. Das Reserverohr 18 umgibt das Druckrohr 16 und bestimmt mit dem Druckrohr 16 eine Reservekammer 38. Das Reserverohr 18 ist für die Befestigung an der ungefederten Masse des Fahrzeugs mit in der Technik bekannten Mitteln angepasst. Die Basisventilanordnung 20 ist zwischen der unteren Arbeitskammer 26 und der Reservekammer 38 angeordnet und bestimmt eine Vielzahl von Durchlässen 40, um den Flüssigkeitsfluss zwischen diesen Kammern zu ermöglichen. Ein Rückschlagventil 42 ermöglicht einen Flüssigkeitsfluss von der Reservekammer 38 zur unteren Arbeitskammer 26 durch Durchlässe 40, aber verhindert einen Flüssigkeitsfluss von der unteren Arbeitskammer 26 zu der Reservekammer 38. Die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 erstreckt sich durch das Reserverohr 18 in die Reservekammer 38, um den Flüssigkeitsfluss innerhalb des Stoßdämpfers 10 und auf diese Weise die Dämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers 10 zu steuern. Die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 ist in der Lage, die Dämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers 10 stufenlos zu variieren.
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Die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 umfasst ein oberes Zwischenrohr 44, ein unteres Zwischenrohr 46, ein Ventilzwischenstück 48 und eine magnetische Ventilanordnung 50. Das obere Zwischenrohr 44 ist im oberen Bereich der Reservekammer 38 angeordnet und greift dichtend in die Führungsstange 36 ein. Das untere Zwischenrohr 46 ist innerhalb des unteren Bereichs der Reservekammer 38 angeordnet und greift dichtend in die untere Ventilanordnung 20 ein. Das Ventilzwischenstück 48 ist innerhalb der Reservekammer 38 angeordnet und greift dichtend in das obere Zwischenrohr 44, das untere Zwischenrohr 46 und das Druckrohr 16 ein. Das Druckrohr 16, die Stangenführung 36, das obere Zwischenrohr 44 und das Ventilzwischenstück 48 bestimmen eine obere Zwischenkammer 52, die zwischen der Reservekammer 38 und den Arbeitskammern 24 und 26 angeordnet ist. Das Druckrohr 16, die Basisventilanordnung 20, das untere Zwischenrohr 46 und das Ventilzwischenstück 48 bestimmen eine untere Zwischenkammer 54, die zwischen der Reservekammer 38 und den Arbeitskammern 24 und 26 angeordnet ist. Das Ventilzwischenstück 48 bestimmt einen Ausfederungsauslass 56 in Verbindung mit der oberen Zwischenkammer 52 und einen Einfederungsauslass 58 in Verbindung mit der unteren Zwischenkammer 54.
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In den 1 und 2 greift eine magnetische Ventilanordnung 50 dichtend in das Ventilzwischenstück 48 ein und ist dichtend an dem Reserverohr 18 gesichert. Die magnetische Ventilanordnung 50 umfasst eine magnetische Spulenanordnung 60, eine magnetische Ventilkörperanordnung 62 und ein Kolbenventil 64. Die magnetische Ventilanordnung 60 beinhaltet ein Gehäuse 66, worin eine Reihe von Wicklungen 68 und ein Spulenkern 70 beinhaltet sind. Ein Ventilteil 72 ist innerhalb der Reihe von Wicklungen 68 angeordnet und bewegt sich axial innerhalb der Wicklungen 68 in Erwiderung auf eine den Wicklungen 68 zugeführte elektrische Leistung, wie es in der Technik bekannt ist. Die magnetische Spulenanordnung 60 ist an der magnetischen Ventilkörperanordnung 62 befestigt. Das Kolbenventil 64 ist innerhalb einer Bohrung 74, die sich durch die Hauptventilanordnung 62 erstreckt, angeordnet. Eine Feder 76 spannt das Kolbenventil 64 gegen die magnetische Ventilanordnung 60 vor. Auf diese Weise dient die Spulenanordnung 60 dazu, das Kolbenventil 64 axial innerhalb der Bohrung 74 der magnetischen Ventilkörperanordnung 62 zu bewegen. Das Kolbenventil 64 ist normalerweise in einer oberen Position, wie in 2 gezeigt, und ist in eine untere Position bewegbar, wie in 4 gezeigt, wenn der magnetischen Spulenanordnung 60 die volle Leistung zur Verfügung gestellt wird. Durch die Verwendung von Pulsbreitenmodulation kann die Position des Kolbenventils 64 zwischen den in 2 und 4 gezeigten Positionen liegen, wie es die Position in 3 zeigt.
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In den 2 und 5 umfasst die magnetische Ventilkörperanordnung 62 einen Ventilkörper 78, einen Einfederungseinlass 80, ein Einfederungshauptsitzventil 82, ein Einfederungs-Nebensitzventil 84, eine Einfederungsdrossel 86, einen Ausfederungseinlass 88, ein Ausfederungshauptsitzventil 90, ein Ausfederungs-Nebensitzventil 92 und eine Ausfederungsdrossel 94. Ein Wechselventil 96 ist zwischen dem Einfederungseinlass 80 und dem Ausfederungseinlass 88 angeordnet. Das Wechselventil 96 ermöglicht den Fluss von dem Ausfederungseinlass 88 zu dem Einfederungseinlass 80 während des Ausfederns des Stoßdämpfers 10, verhindert aber den Flüssigkeitsfluss von dem Einfederungseinlass 80 zu dem Ausfederungseinlass 88 während der Einfederung des Stoßdämpfers 10. Weil der in der unteren Arbeitskammer 26 erzeugte Druck während des Einfederns des Stoßdämpfers 10 größer ist als der Druck in der oberen Arbeitskammer 24, schließt das Wechselventil 96 den Ausfederungseinlass 88 und zwingt auf diese Weise die durch die Kolbenstange 14 verdrängte Dämpfungsflüssigkeit durch das Einfederungs-Rückschlagventil 32 auf dem Kolben 12 in die untere Arbeitskammer 26 durch den Fließbereich 132 der Basisventilanordnung 20 in die untere Zwischenkammer 54 und dabei in den Einfederungsauslass 58. Die magnetische Ventilkörperanordnung 62 ist so positioniert, dass der Ventilkörper 78 dichtend in das Ventilzwischenstück 48 eingreift und der Einfederungseinlass 80 dichtend in den Einfederungsauslass 58 eingreift und der Ausfederungseinlass 88 dichtend in den Ausfederungsauslass 56 eingreift. Ein Flüssigkeitsdurchgang 98 erstreckt sich zwischen die Bohrung 74 und die Reservekammer 38 und verbindet diese flüssig.
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In 5 ist eine Prinzipdarstellung bezüglich der Flüssigkeit gezeigt. Der Flüssigkeitsfluss durch den Einfederungseinlass 80 ist zu dem Einfederungshauptsitzventil 82, dem Einfederungs-Nebensitzventil 84 und zu der Einfederungsdrossel 86 gelenkt. Der Flüssigkeitsfluss durch das Einfederungshauptsitzventil 82 und das Einfederungs-Nebensitzventil 84 ist auf die Reservekammer 38 zurückgelenkt. Der Flüssigkeitsfluss durch die Einfederungsdrossel 86 ist durch das Kolbenventil 64 und dann zurück zu der Reservekammer 38 geführt. Das Einfederungshauptsitzventil 82 wird durch ein Vorspannungsteil 100 und den Flüssigkeitsdruck, der im Bereich zwischen der Einfederungsblende 84 und dem Kolbenventil 64 anliegt, in eine geschlossene Position gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck aus dem Einfederungseinlass 80 drängt das Einfederungshauptsitzventil 82 in eine offene Position. Auf ähnliche Weise wird das Einfederungs-Nebensitzventil 84 durch ein Vorspannungsteil 102 und den Flüssigkeitsdruck, der in einem Bereich zwischen der Einfederungsdrossel 86 und dem Kolbenventil 64 anliegt, in eine geschlossene Position gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck von dem Einfederungseinlass 80 drängt auch das Einfederungs-Nebensitzventil 84 in eine offene Position. Auf diese Weise kann durch das Steuern der Flüssigkeitsmenge, die von dem Einfederungseinlass 80 zu der Reservekammer 38 durch die Einfederungsdrossel 86 fließen darf, der Flüssigkeitsdruck, der das Einfederungshauptsitzventil 82 und das Einfederungs-Nebensitzventil 84 in eine offene Position drängt, gesteuert werden. Der Flüssigkeitsfluss durch den Ausfederungseinlass 88 ist zu dem Ausfederungshauptsitzventil 90, dem Ausfederungs-Nebensitzventil 92 und der Ausfederungsdrossel 94 geführt. Der Flüssigkeitsfluss durch das Ausfederungshauptsitzventil 90 und das Ausfederungs-Nebensitzventil 92 ist zurück zu der Reservekammer 38 geführt. Der Flüssigkeitsfluss von der Ausfederungsdrossel 94 ist durch das Kolbenventil 64 und dann zurück zur Reservekammer 38 geführt. Der Flüssigkeitsfluss von der Ausfederungsdrossel 94 ist durch das Kolbenventil 64 und dann zurück zur Reservekammer 38 geführt. Das Ausfederungshauptsitzventil 90 ist durch ein Vorspannteil 104 und den Flüssigkeitsdruck, der in einem Bereich zwischen der Ausfederungsdrossel 94 und dem Kolbenventil 64 anliegt, in eine geschlossene Position gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck von dem Ausfederungseinlass 88 drängt das Ausfederungshauptsitzventil 90 in eine offene Position. Auf ähnliche Weise wird das Ausfederungs-Nebensitzventil 92 durch ein Vorspannteil 106 und den Flüssigkeitsdruck, der in einem Bereich zwischen der Ausfederungsdrossel 94 und dem Kolbenventil 64 anliegt, in eine geschlossene Position gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck von dem Ausfederungseinlass 88 drängt auch das Ausfederungs-Nebensitzventil 94 in eine offene Position. Auf diese Weise kann durch das Steuern der Flüssigkeitsmenge, die von dem Ausfederungseinlass 88 zu der Reservekammer 38 durch die Ausfederungsdrossel 94 fließen darf, der Flüssigkeitsdruck, der das Ausfederungshauptsitzventil 90 und das Ausfederungs-Nebensitzventil 92 in eine offene Position drängt, gesteuert werden.
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Während des Betriebs des Stoßdämpfers 10 wird die Eigenschaft der Dämpfungskraft weder beim Ausfedern noch beim Einfedern durch die Rückschlagventile 32 und 34 in dem Kolben 12 bestimmt. Das Rückschlagventil 32 in dem Kolben 12 dient nur zur Wiederauffüllung der hydraulischen Flüssigkeit. Das Rückschlagventil 34 in dem Kolben 12 ist eingestellt, eine höhere Dämpfungskraft als die höchste benötigte Dämpfungskraft bereitzustellen und ein hydraulisches Verschließen nach einem Versagen der stufenlos regelbaren Servoventilanordnung 22 zu verhindern. Die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 bestimmt die Eigenschaften der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers 10. Die Eigenschaften der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers 10 sind durch die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 steuerbar, indem bei irgendeinem festgelegten vollständigen Schlag des Stoßdämpfers 10 (Ausfederung – Einfederung – Ausfederung) die Eigenschaften der Dämpfungskraft abhängig von der Menge an Strom, mit der die magnetische Spulenanordnung 60 versorgt wird, geändert werden. Wenn wenig oder kein Strom an die magnetische Spulenanordnung 60 gegeben wird, erzeugt die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 eine harte Ausfederungsdämpfungskraft mit einer weichen Einfederungsdämpfungkraft des Stoßdämpfers 10. Wenn die volle Stromstärke an die magnetische Spulenanordnung 60 gegeben wird, erzeugt die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft mit einer harten Einfederungsdämpfungskraft des Stoßdämpfers 10.
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Eine weitere Eigenschaft der stufenlos regelbaren Servoventilanordnung 22 ist, dass, wenn ein stufenlos regelbares Energiesignal (durch Pulsbreitenmodulation) an die magnetische Spulenanordnung 60 gegeben wird, für die Sitzventile 82, 84, 90 und 92 ein stufenlos regelbares ansteigendes Ablassen (sloping bleed) und ein stufenlos regelbares flaches Abblasen (level blowoff) ermöglicht sind. Die Grundlage dieser Eigenschaft ist in den 5 und 6 dargestellt.
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6 offenbart das Prinzip eines Einfederungshauptsitzventils 82. Auch wenn die 6 auf das Einfederungshauptsitzventil 82 gerichtet ist, versteht sich, dass das Einfederungs-Nebensitzventil 84, das Ausfederungshauptsitzventil 90 und das Ausfederungs-Nebensitzventil 92 auf ähnliche Weise wie das Hauptsitzventil 82 funktionieren. Das Einfederungshauptsitzventil 82 umfasst ein Ventilteil 110, das innerhalb einer Bohrung 112 in dem Ventilkörper 78 der magnetischen Ventilkörperanordnung 62 angeordnet ist. Eine Feder 114 drängt das Ventilteil 110 in eine geschlossene Position, wie in 6 gezeigt. Der Flüssigkeitsfluss vom Einfederungseinlass 80 ist zu einem Flüssigkeitseinlass 116 durch eine interne Bohrung 124 in dem Ventilteil 110 und dann zu der Einfederungsdrossel 86 gelenkt. Von der Einfederungsdrossel 86 fließt die Flüssigkeit zurück zu der Reservekammer 38 durch einen Durchlass 120. Ein Ablassbereich 122 erstreckt sich von der Bohrung 112 zu dem Durchlass 120, um den Flüssigkeitsfluss zu ermöglichen, wenn das Ventilteil 110 in eine offene Position bewegt ist.
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Die Menge des ermöglichten Flüssigkeitsflusses durch die Einfederungsdrossel 86 und die Ausfederungsdrossel 94 ist durch die Position des Kolbenventils 64 bestimmt, wie in den 2 bis 4 gezeigt. In den 2 bis 4 führt der zu dem Ausfederungseinlass 88 benachbarte Durchlass 120 Flüssigkeit von dem Durchlass 120 der Ausfederungssitzventile 90 und 92 und von der Ausfederungsdrossel 94 zurück. Der angrenzend an die Einfederungsöffnung 80 gezeigte Durchlass 120 führt die Flüssigkeit vom Durchlass 120 der Einfederungssitzventile 82 und 84 und von der Einfederungsdrossel 86 zurück. 2 zeigt das Kolbenventil 64 in einer die Einfederungsdrossel 86 vollständig öffnenden und die Ausfederungsdrossel 94 vollständig schließenden Position. Auf diese Weise sind eine weiche Einfederungsdämpfungskraft und eine harte Ausfederungsdämpfungskraft gegeben. Die Flüssigkeit kann durch die Einfederungsdrossel 84, durch eine sich durch das Kolbenventil 64 erstreckende Bohrung 126, durch den Durchgang 98 und zurück zu der Reservekammer 38 fließen, um eine weiche Einfederungsdämpfung zu bereiten. Die Flüssigkeit wird daran gehindert, durch die Ausfederungsdrossel 94 zu fließen, wodurch eine harte Einfederungsdämpfung bereitet wird. 3 zeigt das Kolbenventil 64 in einer sowohl die Einfederungsdrossel 86 als auch die Ausfederungsdrossel 94 öffnenden Position. Auf diese Weise wird eine weiche Einfederungsdämpfungskraft und eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft bereitet. Die Flüssigkeit kann sowohl durch die Einfederungsdrossel 84 wie auch die Ausfederungsdrossel 94 zu der Reservekammer 38 fließen, wie vorangehend beschrieben, um eine weiche Einfederungs- und Ausfederungsdämpfung zu erhalten. 4 zeigt das Kolbenventil 64 in einer die Einfederungsdrossel 86 vollständig schließenden und die Ausfederungsdrossel 94 vollständig öffnenden Position. Auf diese Weise werden eine harte Einfederungsdämpfungskraft und eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft bereitet. Die Flüssigkeit ist daran gehindert, durch die Einfederungsdrossel 86 zu fließen, um eine feste Einfederungsdämpfung zu bereiten. Die Flüssigkeit kann durch die Ausfederungsdrossel 94 zu der Reservekammer 38 fließen, wie vorangehend beschrieben, um eine weiche Ausfederungsdämpfung zu bereiten. Der Grad an harter und/oder weicher Dämpfung wird durch die Position des Kolbenventils 64 bestimmt, die wiederum durch die der magnetischen Spulenanordnung 60 zugeführten Strommenge bestimmt ist. Vorzugsweise wird die der magnetischen Spulenanordnung 60 zugeführte Strommenge durch Verwendung einer pulsbreiten Modulation gesteuert.
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In
6 trägt die Flussmenge durch das Kolbenventil
64 auch zu der Überdruckbegrenzung der Dämpfungskraft (damping force blowoff level) gemäß der folgenden Formel bei:
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In der voranstehenden Formel sind:
- Q
- = das Überdruckablasslevel (blowoff level)
- α
- = der Fließkoeffizient der Dämpfungsflüssigkeit
- F
- = die Kraft
- AS
- = der Durchmesser der Bohrung 112
- BH
- = der Durchmesser des Ventilteils 110
- AO
- = der Durchmesser der Bohrung 124
- BV
- = der offene Bereich der Drossel 86 oder 94,
- P
- = der Druck.
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Durch das Verändern der Flussmenge durch die Drossel 86 oder 94 wird eine variable Menge an Gegendruck auf dem druckgeregelten Einfederungshauptsitzventil 82 erzeugt. Die benötigte Kraft oder der benötigte Flüssigkeitsdruck, um das Ventilteil 110 zu verschieben und in eine offenen Position zu bewegen, wird durch die Fläche bestimmt, die der Differenz der vorgeschalteten Druckfläche gegenüber der nachgeschalteten Druckfläche entspricht. Durch stufenloses Regeln des Druckes auf der nachgeschalteten Druckfläche durch die Bewegung des Kolbenventils 64 kann die benötigte Stärke der Kraft, um das Ventilteil 110 zu verschieben, stufenlos geregelt werden. Auf diese Weise wird eine stufenlos regelbare Überdruckbegrenzung der Dämpfungskraft (damping force blowoff level) erzielt. Eine Beschreibung des Flüssigkeitsflusses während der Ausfederung und der Einfederung wird nachstehend detailliert beschrieben.
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Wie in den 1 und 5 gezeigt, ist das Rückschlagventil 32 während der Ausfederung in dem Kolben 12 geschlossen, um den Flüssigkeitsfluss zwischen der oberen Arbeitskammer 24 und der unteren Arbeitskammer 26 zu verhindern. Das Rückschlagventil 34 verhindert auch den Flüssigkeitsfluss aufgrund seiner Einstellung bei einer höheren Dämpfungskraft, als die höchste benötigte Dämpfungskraft, wie vorangehend beschrieben. Die Flüssigkeit wird durch einen Durchlass 130, der in der Stangenführung 36 gebildet ist, gedrängt. Die Flüssigkeit gelangt in die obere Zwischenkammer 52, die konzentrisch zu den Arbeitskammern 24 und 26 ist. Die Flüssigkeit fließt durch den Ausfederungsauslass 56 heraus und fließt in den Ausfederungseinlass 88 der stufenlos regelbaren Servoventilanordnung 22, wobei das Wechselventil 96 geöffnet wird. Nach dem Hineinfließen in den Ausfederungseinlass 88 fließt die Flüssigkeit zu dem Ausfederungshauptsitzventil 90, dem Ausfederungs-Nebensitzventil 92 und zu der Ausfederungsdrossel 94. Wie oben beschrieben, wird die Flüssigkeitsmenge durch die Ausfederungsdrossel 94 durch die Position des Kolbenventils 64 gesteuert, um die Dämpfungseigenschaften von weichem Fahren bis hin zu hartem Fahren zu steuern. Die Flüssigkeit, die durch die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 fließt, wird zu der Reservekammer 38 gelenkt. Die Ausfederungsbewegung des Kolbens 12 erzeugt einen niederen Druck innerhalb der unteren Arbeitskammer 26. Das Rückschlagventil 42 in der Basisventilanordnung 20 öffnet sich, um den Flüssigkeitsfluss von der Reservekammer 38 zu der unteren Arbeitskammer 26 zu ermöglichen.
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Während der Einfederung ist das Rückschlagventil 42 in der unteren Anordnung 20 geschlossen, um den Flüssigkeitsfluss zwischen der unteren Arbeitskammer 26 und der Reservekammer 38 zu verhindern. Die Flüssigkeit wird durch einen Durchlass 132, der in der Basisventilanordnung 20 ausgebildet ist, gezwungen. Die Flüssigkeit fließt in die untere Zwischenkammer 54, die konzentrisch mit den Arbeitskammern 24 und 26 ist. Die Flüssigkeit fließt durch den Einfederungsauslass 58 heraus und fließt in den Einfederungseinlass 80 der stufenlos regelbaren Servoventilanordnung 22 hinein. Die durch die Kolbenstange 14 während der Einfederung verdrängte Flüssigkeit wird durch das Wechselventil 96 daran gehindert, in den Ausfederungseinlass 88 zu fließen. Nach dem Hineinfließen in den Einfederungseinlass 80 fließt die Flüssigkeit zu dem Einfederungshauptsitzventil 82, dem Einfederungs-Nebensitzventil 84 und zu der Einfederungsdrossel 86. Wie oben beschrieben, wird die Flüssigkeitsmenge durch die Einfederungsdrossel 86 durch die Position des Kolbenventils 64 gesteuert, um die Dämpfungseigenschaften von weichem zu hartem Fahren zu steuern. Die Flüssigkeit, die durch die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 fließt, wird zu der Reservekammer 38 gelenkt. Die Einfederungsbewegung des Kolbens 12 erzeugt einen Niederdruck in der oberen Arbeitskammer 24. Das Rückschlagventil 32 in dem Kolben 12 öffnet sich und ermöglicht den Flüssigkeitsfluss zwischen der unteren Arbeitskammer 26 und der oberen Arbeitskammer 24.
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Diese Konstruktion eines Stoßdämpfers 10 ermöglicht einen unendlich stufenlos regelbaren magnetisch betätigten Stoßdämpfer. Nachstehend werden einige, aber nicht alle, Vorteile dieser Konstruktion beschrieben. Erstens ermöglicht der Stoßdämpfer 10 eine größere Differenzierung von weichen zu harten Dämpfungskräften beim Einfedern aufgrund der Verwendung von separaten Einfederungsfließdurchlässen und Rückschlagsventilen. Zweitens ermöglicht der Stoßdämpfer 10 eine separate Ventileinstellung für das Ausfedern und das Einfedern. Drittens ermöglicht der Stoßdämpfer 10 weiche Einfederungsdämpfungskräfte und harte Ausfederungsdämpfungskräfte während des gleichen Schlages. Umgekehrt werden auch harte Einfederungsdämpfungskräfte und weiche Ausfederungsdämpfungskräfte während des gleichen Schlages ermöglicht. Viertens bietet der Stoßdämpfer 10 ein vereinfachtes Kolbenventilsystem. Fünftens ermöglicht der Stoßdämpfer 10 stufenlos regelbare Ablass- und Abblas(blow-off)-Eigenschaften. Sechstens hat die stufenlos regelbare Servoventilanordnung 22 die Fähigkeit, zwischen einer Einfederung und Ausfederung zu unterscheiden.
