DE19514248A1 - Schwingungsdämpferventil mit betriebsabhängig einstellbarer Lage der Kennlinie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsdämpferventil nach Patentanmeldung P 44 40 581.2. Diese beschreibt ein Schwingungsdämpferventil, bei dem ein federbelasteter Ventilkörper, in dessen zylindrischer Mantelfläche ölführende Kanäle eingearbeitet sind, mit dem Dämpfer­ kolben einen Wirkungsverbund bildet. Anzahl, Form und Tiefenverlauf dieser Kanäle be­ stimmen dort den Verlauf der Kennlinie: Bei jeder Einfederungstiefe des Ventilkörpers wird ein definierter Querschnitt der ölführenden Kanäle freigegeben, und da Anzahl, Form und Tiefe der Kanäle innerhalb konstruktiv bedingter Grenzen frei wählbar sind, lassen sich Kennlinien ohne notwendigerweise lineare Verläufe im high-speed-Bereich und im low-speed- Bereich realisieren, d. h. die Kennlinien sind frei vom "Übergangsknick". Mit dem Dämpferventil nach der P 44 40 581.2 sind stetige und nicht stetige konkave, konvexe und sogar Kennlinien mit Wendepunkten realisierbar.

Das in der P 44 40 581.2 beschriebene Dämpferventil hat konstruktionsbedingt die Eigen­ schaft, daß die Kennlinie im F/V-Diagramm bestimmt ist, sobald die Form und der Tiefenver­ lauf der ölführenden Kanäle im Ventilkörper festgelegt sind. Jedes Fahrzeug wird aber auf sehr unterschiedlichen Straßenoberflächen und mit unterschiedlicher Zuladung eingesetzt, so daß eine einmal festgelegte Kennlinie letztlich ein Kompromiß bezüglich der Betriebsparameter ist, bei dem nur im Auslegungspunkt die Dämpfungseigenschaften opti­ mal sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dämpferventil bereitzustellen, bei welchem die Lage der Kennlinie im F/V-Diagramm als Funktion von Fahrbahn- und betriebsbeschreibenden Größen variiert werden kann, so daß die Fahrzeugdämpfung jederzeit entsprechend den Betriebserfordernissen optimal eingestellt oder eingeregelt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit dem Schwingungsdämpferventil nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Wirkungsprinzip für die Druckstufe; und zwar in der Ausführung, bei der die Hülse 4 auf der Kolbenstange 3 fest aufsitzt, d. h. nicht in Längsrich­ tung verschiebbar ist. Die konstruktive Fixierung des Kolbens 1 an die Kol­ benstange 3 ist hier nicht dargestellt, da nicht erfindungsrelevant.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer in Längsrichtung verschiebbaren Hülse 4.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Hülse 4 mittels Drehbewegung rela­ tiv zur Kolbenstange und damit relativ zum Ventilkörper 2 verstellbar ist.

Fig. 4 zeigt das F/V-Diagramm mit einem Arbeitsbereich, den ein erfindungsge­ mäßes Dämpferventil abdecken kann.

Fig. 5 zeigt die Regelkette zur parametergesteuerten Einstellung des Dämpferven­ tils.

Fig. 6 zeigt die Hülse 4 z. T. im Längsschnitt sowie mit drei Querschnitten, hier in einer Ausführung mit vier außenliegenden, nichtprismatischen Kanälen 6 und vier innenliegenden Kanälen 7.

Beschreibung der Funktionsweise

Die Kennlinie wird erzeugt durch den Wirkungsverbund des federbelasteten Ventilkörpers 2 mit der verschiebbaren Hülse 4, in deren äußere zylindrische Mantelfläche ölführende Ka­ näle 6 eingearbeitet sind. Diese außenliegenden Kanäle 6 können, wie in Patentanmeldung P 44 40 581.1 beschrieben, prismatisch oder nichtprismatisch sein; Form und Tiefenverlauf der außenliegenden Kanäle 6 bestimmen den Verlauf der Kennlinie im F/V-Diagramm. Beim Einfedern verschiebt der höhere Druck im ölbefüllten Raum A den Ventilkörper 2 gegen die Kraft der Feder 5 längs der Hülse 4, so daß ein Ölstrom von Raum A durch die außenliegenden Kanäle 6, durch die Öleinlaßbohrungen 8 und weiter durch die innenliegenden Kanäle 7 und durch die Ölauslaßbohrungen 9 in den Raum B fließt. Die Hülse 4 soll mindestens die Einfederungstiefe a + s (Fig. 1a und Fig. 6) ermöglichen. Die innenliegenden Kanäle 7 können in ihrem Querschnitt prismatisch sein, da sie keinen Einfluß auf den Verlauf der Kennlinie haben. Wichtig ist, daß sie nicht an der oberen oder unteren Ringfläche der Hülse 4 heraustreten und daß sie nach Zahl und Querschnitt so dimensioniert sind, daß der maximal durch die Öleinlaßbohrungen 8 eintretende Ölstrom ohne Rückstau zu den Ölauslaßbohrungen 9 geleitet werden kann. Hierzu können innenliegende Ringnuten notwendig sein.

Erfindungswesentlich ist außer dem Wirkungsverbund Ventilkörper 2/Hülse 4, daß durch Längsverschieben der Hülse 4 auf der Kolbenstange 3 die Lage der Kennlinie im F/V-Dia­ gramm veränderbar gemacht wird, (wodurch ein Arbeitsbereich im F/V-Diagramm entsteht), und daß dadurch die Dämpfungshärte in Abhängigkeit von den Fahrbahneigenschaften und von Fahrzeugdaten wie Zuladungsgewicht regelbar ist.

Im Ruhezustand liegt der Ventilkörper 2 mit seinem oberen Bund unter dem Druck der zylin­ drischen Feder 5 auf dem Kolben i auf. Der untere Rand des Ventilkörpers 2 hat in der Ru­ helage einen Abstand a zu dem Punkt, an dem der außenliegende Ölkanal in der verschiebbaren Hülse 4 beginnt (Fig. 1a); dieser Abstand a bedingt die Kraft F₀, ab der das Dämpferventil anspricht (Fig. 4). Das Maß a wird in der Regel einen positiven Wert haben; a kann aber auch o sein oder in Ausnahmefällen einen negativen Wert annehmen. Wird der Abstand a durch Längsverschieben der Hülse 4 verkleinert, dann bewirkt dies eine Verschiebung der Kennlinie im F/V-Diagramm (Fig. 4) nach unten. Für jede Einfederungsgeschwindigkeit V₁ reagiert das erfindungsgemäße Dämpferventil mit einer Dämpferkraft von F₁ bis F₂, also weicher oder härter, je nach Einstellung des Abstandes a. Bei prismatisch ausgeführten Kanälen 6 bewirkt die Veränderung des Abstandes a eine Parallelverschiebung der Kennlinie im F/V-Diagramm. Werden die Kanäle 6 bezüglich Querschnitt z. B. stetig zunehmend zur Öleintrittsbohrung 8 hin ausgeführt, dann nimmt der Arbeitsbereich des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zunehmender Einfede­ rungsgeschwindigkeit zu, was einen gewünschten Effekt darstellt. Bei nichtprismatischer Form der Kanäle 6 bestimmt deren Querschnittszunahme die Größe des Arbeitsbereiches.

Ein besonderer Komfort läßt sich erreichen, indem das Dämpferverhalten je nach Fahr­ bahneigenschaften geregelt wird. Dies kann durch manuelles Einstellen (z. B. hart/mittel/weich) erfolgen oder durch eine Regelkette (Fig. 5), die mit der Messung der von der Fahrbahn induzierten Impulse beginnt, eine Meßwertglättung durchführt und über einen Microprozessor eine Regelgröße an ein Stellglied (z. B. Elektromotor) abgibt, von dem der Abstand a eingestellt wird. Induziert die Fahrbahn z. B. harte Stöße in schneller Folge, dann wird ein kleines a eingestellt, die Dämpfung wird weich. Erreicht das Fahrzeug eine ebene Fahrbahn, dann wird eine straffere Dämpfung eingeregelt.

Die Längsverschiebung der Hülse 4 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, auch elektrisch oder hydraulisch, zwei Beispiele sind dargestellt:

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die verschiebbare Hülse 4 endseitig mittels einer zylindrischen Druckfeder 11 gegen den Bund 12 der Kolbenstange 3 vorgespannt ist: Die Kraft zur Längsverschiebung der Hülse 4 wird mittels der arretierbaren Druckhülse 10 aufgebracht, die mit mindestens drei Klauen 13 die Druckkraft durch entsprechende Aussparungen im Bund 12 auf die Hülse 4 gegen die Rückstellkraft der Feder 11 aufbringt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt die Längsbewegung der Hülse 4 dadurch, daß sie relativ zur Kolbenstange 3 mittels eines Spindelgewindes 14 gedreht wird. Die Steigung der Gewindegänge bestimmt die Feinheit der Einstellmöglichkeit. Die Drehkraft kann z. B. durch eine in der Kolbenstange 3 längs laufende arretierbare Regelstange 15 erfolgen.

Bestandteil der Erfindung ist auch die Kombination des Wirkungsverbundes Ventilkörper 2 /Dämpferkolben 1 gemäß Patentanmeldung P 44 40 581.2 mit dem hier beschriebenen Wir­ kungsverbund Ventilkörper 2 Hülse 4.

Das erfindungsgemäße Dämpferventil bringt durch den einfachen Aufbau auch für den Fall Kosten-) Vorteile, wenn auf die Einstellmöglichkeit für a verzichtet wird. Im einfachsten Fall kann die Hülse 4 auf die Kolbenstange 3 aufgepreßt oder aufgeschrumpft werden.

Die ölführenden Kanäle 6 bedürfen einer hohen Herstellgenauigkeit, um definierte Kennlinienverläufe zu realisieren. Zur kostengünstigen Fertigung der verschiebbaren Hülse 4 kann es daher zweckmäßig sein, diese in Form von zwei Hülsenteilen (einer inneren und einer äußeren) herzustellen, die ineinander gepreßt werden. Die äußere Teilhülse 16 enthält z. B. nur die ölführenden Kanäle 6 sowie Ölauslaßbohrungen 9, so daß das durchströmende Ölvolumen bei einer bestimmten Stellung des Ventilkörpers 2 nicht mehr vom Tiefenverlauf, sondern nur von der Form des ölführenden Kanals 6 bestimmt wird. Fig. 6a, Schnitt C-C, zeigt, daß die äußere Teilhülse 16 mit den ölführenden Kanälen 6 und die innere Teilhülse 17 mit den ölführenden Kanälen 7 sowie die Öleinlaß- und die Ölauslaßbohrungen 8 und 9.

Das hier für die Druckstufe beschriebene Prinzip läßt sich analog auch für die Zugstange einsetzen.

Claims (10)

1. Schwingungsdämpferventil für flüssigkeitsbefüllte Stoß- und Schwingungsdämpfer nach Patentanmeldung P 4440 581.2 mit einem federbelasteten Ventilkörper (2) und prismatischen oder nicht prismatischen ölführenden Kanälen (6) zur Bestimmung de­ finierter Kennlinienverläufe, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - Es ist eine Hülse (4) vorhanden, die an ihrer äußeren zylindrischen Mantelflä­ che wenigstens einen ölführenden Kanal (6) mit vorzugsweise nichtprismati­ schem Querschnittsverlauf vertieft eingearbeitet aufweist.
• - Die Hülse (4) ist in einem definierten Verstellbereich längsverschiebbar auf der Kolbenstange (3) angeordnet.
• - Die Kennlinie wird durch den Wirkungsverbund Ventilkörper (2)/verschieb­ bare Hülse (4) erzeugt.
• - Die Hülse (4) weist an ihrer zylindrischen inneren Mantelfläche wenigstens ei­ nen ölführenden Kanal (7) auf, der mit dem außenliegenden ölführenden Ka­ nal (6) durch wenigstens eine Bohrung (8) und zum Dämpferraum B mit we­ nigstens einer Bohrung (9) verbunden ist.
• - Es ist eine von außerhalb des Stoßdämpfers bedienbare Vorrichtung zum Verschieben und Arretieren der Hülse (4) in dem für die Hülse (4) vorgesehe­ nen Verstellbereich vorhanden.

2. Schwingungsdämpferventil gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung zum Verschieben und Arretieren der Hülse (4) eine arretierbare Regelstange (15) ist, die längsbeweglich in der Kolbenstange (3) angeordnet und mit der Hülse (4) fest verbunden ist.

3. Schwingungsdämpferventil gemäß den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet da­ durch, daß der Abstand a durch Längsbewegung der arretierbaren Regelstange (15) von außerhalb des Schwingungsdämpfers einstellbar ist.

4. Schwingungsdämpferventil gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolbenstange (3) und die Hülse (4) ein Gewinde, vorzugsweise ein Spindelgewinde (14) aufweisen, so daß die Hülse (4) gegen die Kolbenstange (3) verdrehbar ist.

5. Schwingungsdämpferventil gemäß den Ansprüchen 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Abstand a durch Drehbewegung der Regelstange (15) einstellbar ist.

6. Schwingungsdämpferventil gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hülse (4) durch eine zylindrische Druckfeder (11) gegen einen Bund (12) vorge­ spannt wird und daß eine Druckhülse (10) mit Zähnen (13) durch Aussparungen im Bund (12) auf der Hülse (4) aufliegt.

7. Schwingungsdämpferventil gemäß den Ansprüchen 1 und 7, gekennzeichnet da­ durch, daß die Druckhülse (10) von außerhalb des Stoßdämpfers zum Einstellen des Abstandes a bedienbar und arretierbar ist.

8. Schwingungsdämpferventil nach den Ansprüchen 1, 3, 5 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß ein vorzugsweise elektrischer Stellmotor zum Einstellen des Ab­ standes a vorhanden ist.

9. Schwingungsdämpferventil nach den Ansprüchen 1 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß ein manuell einstellbarer Regler (23) vorhanden ist, mit dem die Ein­ stellsignale an den Stellmotor gegeben werden.

10. Schwingungsdämpferventil nach den Ansprüchen 1 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß eine Regelstrecke, bestehend aus einem Impulsmesser, einem Dämpfungsglied, einem Mikroprozessor und einem Verstärker vorhanden sind, die die Einstellsignale an den Einstellmotor geben.