DE19513470C2

DE19513470C2 - Device for damping resilient wheel suspension systems

Info

Publication number: DE19513470C2
Application number: DE19513470A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Preukschat
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1995-04-08
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2015-04-09
Also published as: DE19513470A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung federnder Rad- Aufhängungssysteme entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a device for damping resilient wheel Suspension systems according to the preamble of claim 1.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 38 27 538 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden zwei getrennt schaltbare Ventileinrichtungen in Rei henanordnung verwendet. Die besondere Anordnung der Drehschieber der Ven tileinrichtung bedarf sehr präzise gefertigter Einzelteile, um die Leckraten der Ein zeldrehschieber auf einem vertretbaren Niveau zu halten. Eine weitere Schwierig keit besteht darin, daß die erzielbaren Volumenströme durch die Ventileinrichtung in der Praxis kaum ausreichen dürften.Such a device is known for example from DE 38 27 538 A1. At this device is two separately switchable valve devices in Rei hen arrangement used. The special arrangement of the Ven rotary valve tileinrichtung requires very precisely manufactured individual parts to the leak rates of the one to keep the rotary valve at an acceptable level. Another difficult one speed is that the achievable volume flows through the valve device should hardly be sufficient in practice.

Alternativ ist aus der EP 0 405 123 B1 ein Zweiwege-Magnetventil mit Bypass steuerung bekannt, bei dem ein ansteuerbarer Ventilschieber in Verbindung mit einer Anzahl von Rückschlagventilen einen Bypaßkanal sperrt oder freigibt. Für die beiden Durchströmungsrichtungen gibt es zwei Bypasskanäle, die einen ge meinsamen Steuerraum aufweisen, dessen Zufluß vom Ventilschieber gesteuert wird. Abgesehen von den nötigen Bypasskanälen, die in ihrer baulichen Ausge staltung problematisch sind, treten schon bei relativ geringen Toleranzen im Be reich der Steuerkanten des Ventilschiebers nennenswerte Dämpfkraftschwan kungen auf. Weiterhin bemerkenswert ist bei dieser Ventileinrichtung, daß nur zwei Schaltstufen möglich sind.Alternatively, EP 0 405 123 B1 is a two-way solenoid valve with a bypass control known in which a controllable valve slide in conjunction with a number of check valves blocks or releases a bypass channel. For the two flow directions there are two bypass channels, one ge have common control room, the inflow controlled by the valve spool becomes. Apart from the necessary bypass channels, which are in their structural Ausge are problematic, occur with relatively small tolerances in the loading range of the control edges of the valve spool noteworthy damping swan on. It is also remarkable with this valve device that only two switching levels are possible.

Die gattungsbildende DE 40 25 880 C2 beschreibt eine Vorrichtung zur Dämp fung federnder Rad-Aufhängungssysteme, umfassend einen dämpfmittelgefüllten Zylinder, der von einem Kolben an einer Kolbenstange in zwei Arbeitsräume un terteilt wird, wobei die beiden Arbeitsräume über mindestens eine Strömungs verbindung miteinander verbunden sind, und mindestens eine weitere, mit minde stens einem Ventil versehene Fluidverbindung zwischen den beiden Arbeitsräu men, die einen willkürlich schaltbaren Aktuator mit einer für beide Durchströ mungsrichtungen beeinflußbaren Dämpfkrafteinstellung aufweist, wobei das min destens eine Ventil als ein strömungsrichtungsabhängiges, widerstandsbehafte tes Ventil ausgeführt ist und vom Aktuator in seine Betriebsstellungen gebracht wird.The generic DE 40 25 880 C2 describes a device for damping suspension wheel suspension systems, comprising a damping agent-filled Cylinder un from a piston to a piston rod in two work spaces is divided, the two working spaces via at least one flow connection are connected to each other, and at least one other, with minde at least one valve provided fluid connection between the two work rooms men who have an arbitrarily switchable actuator with one for both flows has damping force setting which can be influenced, the min at least a valve as a flow-dependent, resistive tes valve is executed and brought into its operating positions by the actuator becomes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Vorrichtung zu schaffen, deren Aufbau deutlich einfacher ist, die die nötigen Volumenströme bewältigt und toleranzunempfindlicher im Hinblick auf die einzuhaltenden Dämpfkraftkenn linien ist.The object of the present invention is to create a further device, the structure of which is significantly simpler and which handles the necessary volume flows and less sensitive to tolerances with regard to the damping force to be observed lines is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by the features of patent claim 1 solved.

Der gesamte Aufbau der Ventileinrichtung, insbesondere des Fluidkanals, verein facht sich in hohem Maße durch die Kombination bzw. Funktionsverknüpfung von Aktuator und dem/den strömungsrichtungsabhängigen widerstandsbehafte ten Ventil(en), die wiederum mit den Dämpfungsventilen wirkungsmäßig ver knüpft sind. Quasi stellt das Rückschlagventil ein Doppelventil dar, das dadurch besonders kurz baut. Die Koppelung erfolgt über eine starre Verbindung zwischen den Rückschlagventilen.The entire structure of the valve device, in particular the fluid channel, united to a large extent through the combination or functional link of the actuator and the flow-dependent resistive th valve (s), which in turn ver effectively with the damping valves are knotted. The check valve is a double valve, so to speak builds particularly short. The coupling takes place via a rigid connection between the check valves.

Dabei sind z. B. die Rückschlagventile als mehr oder weniger widerstandsbehaf tete Scheibenventile ausgebildet, die wahlweise axial oder/und rotatorisch in ihre Wirkpositionen gestellt werden. Here are z. B. the check valves as more or less resistant tete butterfly valves, which are optionally axially and / or rotationally in their Effective positions are provided.

Alternativ können die Rückschlagventile schwimmend relativ zum Aktuator gela gert sein, so daß eine Ventilbewegung in eine Durchlaß- oder Sperrstellung unab hängig von der Aktuatorkraft erfolgt, beispielsweise durch eine Schließfeder.Alternatively, the check valves can float relative to the actuator gert be so that a valve movement in a pass or blocking position depending on the actuator force, for example by a closing spring.

Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Merkmal legt das Dämpfmedium für beide Durchströmungsrichtungen denselben Strömungsweg zurück. Die Fluidver bindung vereinfacht und verkürzt sich. Des weiteren kann der Durchsatz des Vo lumenstroms bei gleichem Bauraum erhöht werden.According to a further advantageous feature, the damping medium provides both flow directions return the same flow path. The Fluidver binding simplifies and shortens. Furthermore, the throughput of the Vo lumen flow can be increased with the same installation space.

So kann weiter vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die Fluidverbindung mit einem Dämpfungsventil versehen ist. Beispielsweise ist das Dämpfungsventil als eine Konstantdrossel ausgeführt. Dabei bietet es sich zur Reduzierung der Stell kräfte an, wenn das vom Aktuator in seine Betriebsstellung bringbare Ventil vor gesteuert ist.It can further advantageously be provided that the fluid connection with is provided with a damping valve. For example, the damping valve is as a constant throttle. It is useful for reducing the number of positions forces when the valve can be brought into its operating position by the actuator is controlled.

Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist der Stellweg des Aktua tors größer als der Ventilweg von der Öffnungsstellung in die Schließstellung der Rückschlagventile. Damit läßt sich die Vorspannung der Scheibenventile vergrö ßern und zumindest teilweise eine stufenlose Auslegung der Dämpfkraftkennlinie erreichen, wobei in den Endstellungen des Aktuators jeweils für eine Richtung eine erhöhte Dämpfkrafteinstellung möglich ist.According to another advantageous feature, the actuation path of the Aktua tors larger than the valve path from the open position to the closed position of the Check valves. The preload of the butterfly valves can thus be increased ß and at least partially a continuous interpretation of the damping force characteristic reach, in the end positions of the actuator each for one direction an increased damping force setting is possible.

Die gesamte Ventileinrichtung ist so kompakt ausgeführt, daß die Fluidverbin dung mit der Ventileinrichtung innerhalb des Kolbens angeordnet ist. Das allge mein bekannte Problem der Geräuschbildung bei Schaltvorgängen an Ventilein richtungen, insbesondere bei einem Wechsel von der harten in eine weiche Ein stellung, wird dadurch begegnet, indem der Aktuator dann schaltbar ist, wenn an dem verschlossenen Rückschlagventil sperrseitig ein definierter Druck unter schritten wird. Als weitere Maßnahme für die Bewältigung des Volumenstroms zwischen den beiden Arbeitsräumen ist die Fluidverbindung als ein Zentralkanal ausgeführt.The entire valve device is so compact that the fluid connection is arranged with the valve device within the piston. The general my known problem of noise when switching on valves directions, especially when changing from hard to soft one position, is countered by the fact that the actuator can be switched when at the closed non-return valve on the blocking side a defined pressure below is taken. As a further measure for coping with the volume flow the fluid connection between the two work rooms is a central channel executed.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the following description of the figures. It shows:

Fig. 1 Ventileinrichtung mit starrer Kopplung der Rückschlagventile und axialer Stellfunktion; Fig. 1 valve device with rigid coupling of the check valves and axial actuating function;

Fig. 2 Ventileinrichtung mit starrer Kopplung der Rückschlagventile und rotatorsischer Stellfunktion; Fig. 2 valve device with rigid coupling of the check valves and rotary actuating function;

Fig. 3 Ventileinrichtung mit Rückschlagventil zwischen zwei Ventilsitzflachen Fig. 3 valve device with check valve between two valve seat surfaces

Fig. 4 Ventileinrichtung mit schwimmend gelagerten Rückschlagventilen Fig. 4 valve device with floating check valves

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Dämpfung federnder Rad- Aufhängungssysteme beispielhaft in Form eines Einrohrschwingungsdämpfers. Die Vorrichtung 1 umfaßt einen dämpfmittelgefüllten Zylinder 3, der von einem Kolben 5 an einer Kolbenstange 7 in einen oberen und unteren Arbeitsraum 9, 11 unterteilt wird. Beide Arbeitsräume sind über Dämpfungsventile 13, 15 für die Zug- und Druckrichtung der Vorrichtung 1 verbunden. Des weiteren weist der Kolben 5 eine Fluidenverbindung 17 auf, die mittels eines Aktuators 19 an steuerbar durch eine Magnetspule 21 in Verbindung mit strömungsrichtungsabhängig wirksamen Ventilen 23, 25 parallel zu den Dämpfungsventilen 13, 15 die beiden Arbeitsräume 9, 11 verbindet. Fig. 1 shows a device 1 for damping sprung wheel suspension systems by way of example in the form of a Einrohrschwingungsdämpfers. The device 1 comprises a damping agent-filled cylinder 3 , which is divided by a piston 5 on a piston rod 7 into an upper and lower working space 9 , 11 . Both working spaces are connected via damping valves 13 , 15 for the pull and push direction of the device 1 . Furthermore, the piston 5 has a fluid connection 17 , which connects the two working spaces 9 , 11 in parallel to the damping valves 13 , 15 by means of an actuator 19 which can be controlled by a solenoid 21 in conjunction with valves 23 , 25 which act as a function of the flow direction.

Die Fluidenverbindung 17 wird von einem Zentralkanal innerhalb des Kolbens 5 bzw. der Kolbenstange 7 gebildet, wobei für beide Durchströmungsrichtungen der identische Strömungsweg nutzbar ist. Ein Anschluß 17a der Fluidenverbindung befindet sich an der Stirnseite des Kolbens 5, während ein zweiter Anschluß 17b durch Radialbohrungen der Kolbenstange 7 gebildet werden.The fluid connection 17 is formed by a central channel inside the piston 5 or the piston rod 7 , the identical flow path being usable for both flow directions. A connection 17 a of the fluid connection is located on the end face of the piston 5 , while a second connection 17 b is formed by radial bores in the piston rod 7 .

Die Scheibenventile 23, 25 innerhalb der hohlen Kolbenstange 7 verfügen über Ventilsitzflächen 23a, 25a die von einem eingepreßten Rohrkörper 27 gebildet werden. Eine Druckfeder 29 spannt den Aktuator vor.The disk valves 23 , 25 within the hollow piston rod 7 have valve seat surfaces 23 a, 25 a which are formed by a pressed-in tubular body 27 . A compression spring 29 biases the actuator.

Bei einer Kolbenstangenhubbewegung in Einfahrrichtung in den Zylinder 3 durchströmt das Dämpfmedium, unabhängig von der Aktuatorstellung, das Dämpfventil 13. Das Eintauchen der Kolbenstangenvolumen wird von einem gasgefüllten Ausgleichsraum 31 kompensiert. Durch eine Bestromung der Magnetspule 21 verstellt sich der Aktuator 19 in die dargestellt Position. Dabei hat der Aktuator 19 den axialen Stellweganteil a zurückgelegt. Für die Druckrichtung stellt sich somit eine hohe Kennlinie ein, die vom Dämpfungsventil 13 bestimmt ist. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung der Kolbenstange 7 strömt das Dämpfmedium durch die Radialbohrungen 17b über das entsperrte Scheibenventil 23 in den Zentralkanal der Fluidenverbindung 17 und trifft auf das Scheibenventil 25. Parallel mit dem durch das Dämpfungsventil 15 strömenden Dämpfmedium stellt sich in Zugrichtung eine niedrige Kennlinie ein.In a Kolbenstangenhubbewegung in the retracting into the cylinder 3, the damping medium flows through, regardless of the actuator position, the damping valve. 13 The immersion of the piston rod volume is compensated for by a gas-filled compensation chamber 31 . By energizing the solenoid 21 , the actuator 19 moves into the position shown. The actuator 19 has covered the axial travel portion a. A high characteristic curve is thus established for the pressure direction, which is determined by the damping valve 13 . In the opposite direction of movement of the piston rod 7 , the damping medium flows through the radial bores 17 b via the unlocked disk valve 23 into the central channel of the fluid connection 17 and strikes the disk valve 25 . In parallel with the damping medium flowing through the damping valve 15, a low characteristic curve is established in the direction of pull.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, steht noch ein Ventilstellweganteil s zur Verfügung, der über die bisherige Schließstellung des Ventils 25 eine weitere Vorspannung des Scheibenventils 25 ermöglicht, so daß es eine erhöhte Drosselfunktion aufweist, die parallel zum Dämpfventil 15 wirkt. Bei stromloser Magnetspule liegt eine invertierte Funktion der Aktuator/Ventileinheit vor.As can be seen from FIG. 1, a valve actuation travel component s is still available which, via the previous closed position of the valve 25, enables the disk valve 25 to be further pretensioned, so that it has an increased throttle function which acts in parallel with the damping valve 15 . When the solenoid is de-energized, the actuator / valve unit has an inverted function.

Die Fig. 2 zeigt eine Variante der Fig. 1, indem die gekoppelten Scheiben- Rückventile 23, 25 mit Durchlaßquerschnitten 32, 33 versehen sind und mittels rotationssymetrischer Stellfunktion des Aktuators 19 in verschiedene hydraulische Wirkpositionen gestellt werden. Hierzu stehen die Rückschlagventile 23, 25 in strömungstechnischer Wechselrichtung mit den Fluidenverbindungen 17, 18 in Verbindung. Die Rückschlagventile 23, 25, sind dabei mit ihren Durchlaßquerschnitten 32, 33 so zueinander angeordnet, daß mehrere verschiedene Wirkstellungen realisierbar sind. FIG. 2 shows a variant of FIG. 1, in that the coupled disk check valves 23 , 25 are provided with passage cross sections 32 , 33 and are set into different hydraulic operative positions by means of the rotationally symmetrical actuating function of the actuator 19 . For this purpose, the check valves 23 , 25 are connected to the fluid connections 17 , 18 in the alternating flow direction. The check valves 23 , 25 are arranged with their passage cross sections 32 , 33 in such a way that several different operative positions can be achieved.

Die Fig. 2a zeigt beispielhaft die Scheiben-Rückschlagventile 23, 25 mit jeweils 4 Durchlaßquerschnitten 32, 33 in Kombinationsstellung mit den Fluidenverbindungen 17, 18. Beispielhaft dargestellt ist die widerstandslose Wirkstellung von Rückschlagventil 23 in Verbindung mit der Sperrfunktion (Kolbenstangeneinfahrrichtung) bzw. Durchströmfunktion (Kolbenstangenausfahr richtung) des Rückschlagventils 25. Mit derart gekoppelter Rückschlagventilkonfiguration sind 4 verschiedene hydraulische Wirkstellung möglich, die z. B. mit einem Schrittmotorantrieb stellbar sind. Fig. 2a shows an example of the disc check valves 23, 25, each with 4 flow sections 32, 33 in combination with the position of the fluid connections 17, 18. The resistance-free operative position of check valve 23 in connection with the blocking function (piston rod retraction direction) or flow-through function (piston rod extension direction) of the check valve 25 is shown as an example. With such a check valve configuration coupled, 4 different hydraulic operating positions are possible. B. are adjustable with a stepper motor drive.

Die Fig. 3 stellt eine Abwandlung der Fig. 1 dar, indem die beiden Rückschlagventile (23, 25 von Fig. 1) räumlich zusammengefaßt sind. Das Scheibenventil steht in Wirkverbindung zwischen zwei Ventilsitzflächen 23a, 25a, auf denen das Rückschlagventil wechselweise zur Anlage kommt und für die eine Strömungsrichtung eine Sperr- und für die andere Richtung eine Durchlaßstellung einnimmt. Es ist aber auch eine beliebige Zwischenventilstellung möglich, bei der eine niedrige Dämpfkrafteinstellung für beide Durchströmungsrichtungen der Fluidenverbindung 15 vorliegt. Der Aktuator 19 läßt sich besonders kurz und damit gewichtssparend ausführen. Der Stellweg s des Aktuators kann kleiner, gleich oder größer als der Ventilweg a sein. FIG. 3 represents a modification of FIG. 1 in that the two check valves ( 23 , 25 of FIG. 1) are spatially combined. The disc valve is in operative connection between two valve seat surfaces 23 a, 25 a, on which the check valve alternately comes to rest and for which a flow direction assumes a blocking position and a passage position for the other direction. However, any intermediate valve position is also possible in which there is a low damping force setting for both flow directions of the fluid connection 15 . The actuator 19 can be particularly short and thus save weight. The actuating travel s of the actuator can be smaller, equal to or larger than the valve travel a.

Als eine weitere Alternative wird in der Fig. 4 eine Variante des Erfindungsgegenstands gezeigt, bei der die Schließkraft der Rückschlagventile 23, 25 unabhängig von der Aktuatorkraft ist. Der Aktuator 19 entsperrt nur das jeweilige Ventil, während das Schließen von separaten Schließfedern 29, 30 übernommen wird. Die Rückschlagventile 23, 25 sind schwimmend zum Aktuator 19 gelagert und werden über Auflageflächen 19a, 19b des Aktuators bewegt.As a further alternative, a variant of the subject matter of the invention is shown in FIG. 4, in which the closing force of the check valves 23 , 25 is independent of the actuator force. The actuator 19 only unlocks the respective valve, while the closing is carried out by separate closing springs 29 , 30 . The check valves 23 , 25 are floating to the actuator 19 and are moved over contact surfaces 19 a, 19 b of the actuator.

Bei unbestromter Magnetspule 21 drückt die Feder 29 das Scheibenventil 23 in die Schließposition. In dieser Schaltstellung wird, in der Zugrichtung eine hohe und in Druckrichtung eine niedrige Dämpfkrafteinstellung eingenommen. Bei Bestromung der Magnetspule 21 wird, wie dargestellt, die Schließkraft der Feder 29 auf das Scheibenventil 23 aufgehoben, so daß das Scheibenventil 23 als ein widerstandsarmes Rückschlagventil wirkt.When the solenoid 21 is not energized, the spring 29 presses the disk valve 23 into the closed position. In this switching position, a high damping force setting is adopted in the pulling direction and a low damping force setting in the pushing direction. When energization of the solenoid 21, the closing force of the spring as shown, lifted 29 the disc valve 23 so that the disc valve 23 acts as a low-resistance check valve.

Es ist auch eine Einstellung des Aktuators 19 möglich, bei der der Aktuator 19 eine mittlere Position einnimmt, so daß beide Scheibenventile 23, 25 von ihren Sitzflächen 19a, 19b abgehoben sind. In diesem Fall, bei dem der Abstand zwischen den Auflageflächen 19a, 19b des Aktuators 19 größer ist als der Abstand zwischen den Stützflächen 23a, 25a liegt bei einer mittleren Position des Aktuators bei beiden Durchströmrichtungen eine weiche Dämpfkraftkennlinie vor, da dann beide Rückschlagventile entsperrt sind.It is also possible to adjust the actuator 19 , in which the actuator 19 assumes a middle position, so that both disk valves 23 , 25 are lifted off their seat surfaces 19 a, 19 b. In this case, in which the distance between the support surfaces 19 a, 19 b of the actuator 19 is greater than the distance between the support surfaces 23 a, 25 a, there is a soft damping force characteristic curve in a central position of the actuator in both flow directions, since then both Check valves are unlocked.

Claims

1. Device for damping resilient wheel suspension systems, comprising a damping agent-filled cylinder, which is divided into two working spaces by a piston on a piston rod, the two working spaces being connected to one another via at least one flow connection, and at least one further one, with at least one valve provided fluid connection between the two working spaces, which has an arbitrarily switchable actuator with a damping force setting that can be influenced for both flow directions, the at least one valve being designed as a flow-dependent, resistive valve and being brought into its operating positions by the actuator, characterized in that the fluid connection has two check valves in the form of disk valves ( 23 ; 25 ) which are coupled via the actuator ( 19 ) and are actuated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the coupled disc valves ( 23 ; 25 ) are optionally axially and / or rotatably from the Ak tuator ( 19 ) are placed in their operative positions.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the disc valves ( 23 ; 25 ) in operative connection with two valve seat surfaces ( 23 a; 25 a) stand between which they can be switched as desired.

4. The device according to claim 1, characterized in that the fluid connec tion ( 17 ) is provided with a damping valve.

5. The device according to claim 1, characterized in that the Ven valve ( 23 ; 25 ) has a constant throttle sel in at least one flow direction.

6. The device according to claim 1, characterized in that the Ven valve ( 23 ; 25 ) is pilot-controlled.

7. The device according to claim 1, characterized in that the non-return valves ( 23 ; 25 ) are floating relative to the actuator ( 19 ), so that a valve movement in a passage or blocking position is independent of the actuator force.

8. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the damping medium in the fluid connection ( 17 ) covers the same flow path for both flow directions.

9. Device according to any claims 1 to 8, characterized in that the adjustment path (a + s) of the actuator ( 19 ) is greater than the valve path (a) from the open position into the blocking position of the check valves ( 23 ; 25 ).

10. The device according to claim 1, characterized in that the fluid connec tion ( 17 ) with the valve ( 23 ; 25 ) is arranged within the piston ( 5 ).

11. The device according to claim 1, characterized in that the Aktua gate ( 19 ) is switchable when on the closed Rückschlagven valve ( 23 ; 25 ) falls below a defined pressure on the blocking side.

12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the fluid connec tion ( 17 ) is designed as a central channel.