DE19602166B4

DE19602166B4 - Selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit Einrichtungen zur variablen Steuerung der Dämpfungskraft

Info

Publication number: DE19602166B4
Application number: DE19602166A
Authority: DE
Inventors: Syuuichi Susono Buma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2016-01-23
Also published as: JP2985707B2; DE19602166A1; JPH08207545A; US5647580A

Abstract

Selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregelung bestehend aus folgenden Bauteilen:
einer Dämpfer-Kolben-Zylinder-Anordnung (14, 32; 240) bestehend aus
einem Zylinder (14; 10), der durch einen von einer Kolbenstange (34) getragenen Kolben (36) mit Dämpfungsventilen (38; 40) für die Zug- und Druckstufe in einen ersten und zweiten Arbeitsraum (42; 44) unterteilt wird, wobei sich die Kolbenstange (34) durch den ersten Arbeitsraum (42) aus dem Zylinder (10) erstreckt,
einer Pumpen-Kolben-Zylinder-Anordnung (140) bestehend aus einem Pumpenzylinder (48; 46; 272) in dem eine hohle Pumpenstange (50) gleitet, um eine Pumpenkammer (54; 298) zu bilden, wobei die Dämpfer-Kolben-Zylinder-Anordnung (14, 32; 240) und die Pumpen-Kolben-Zylinder-Anordnung (140) derart miteinander gekoppelt sind, dass ihre Relativbewegungen zueinander synchronisiert sind,
einem Niederdruckspeicher (16; 162) mit einer Niederdruckkammer (26; 168), die mit der Pumpenkammer (54; 298) über einen ersten Verbindungskanal (60, 58, 56; 172, 84; 340, 56) verbunden ist, in welchem ein erstes Rückschlagventil (64; 306) angeordnet ist,...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer und insbesondere auf einen selbstpumpenden hydropneumatischen Schwingungsdämpfer.

Als ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug wie beispielsweise ein Automobil ist ein selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregelung bekannt, wie er beispielsweise in der gattungsbildenden DE 33 06 393 C1 offenbart ist.

Als weiterer Stand der Technik sei ferner auf die DE-AS 20 60 157 verwiesen, aus der ein selbstpumpendes hydropneumatisches Doppelfederbein bekannt ist, bei dem die schwingungsdämpfende Kolben-Zylinder-Anordnung und die Kolbenpumpe voneinander getrennt angeordnet sind.

Schließlich ist aus der DE 38 16 102 C1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregulierung bekannt, bei dem die Dämpfungskraft steuerbar und während des Fahrbetriebes stufenlos einstellbar ist. Hierzu weist der Arbeitskolben mindestens ein Rückschlagventil auf, wobei von einem Arbeitsraum ein Kanal zu einem verstellbaren Dämpfungsventil verläuft und ausgehend von diesem Dämpfungsventil direkt oder indirekt eine Strömungsverbindung über mindestens ein weiteres Rückschlagventil in den anderen Arbeitsraum verläuft und ein Durchflusskanal eine Verbindung zur Hochdruckkammer bildet.

Wenn solch ein Schwingungsdämpfer die Ausfahr- sowie Einfahrhübe bei übereinstimmender Wiederholung der Einsaugförderungshübe der Pumpe wiederholt, dann wird das Arbeitsfluid von dem Reservoir zu dem ersten Arbeitsraum gepumpt, so dass der Schwingungsdämpfer allmählich ausfährt, wobei dann, wenn der Schwingungsdämpfer auf einen vorbestimmten Grenzwert ausgefahren ist, der Entlastungskanal die erste Kammer mit dem Reservoir verbindet, wodurch der Schwingungsdämpfer nicht mehr weiter ausfahren kann. Wenn aus diesem Grund die Fahrzeughöhe infolge einer schweren Last oder ähnlichem verringert wird, dann wird die Fahrzeughöhe automatisch auf die Standard-Fahrzeughöhe wieder eingestellt, während das Fahrzeugrad ein- und ausfedert. Aus diesem Grund kann der Schwingungsdämpfer eine Selbstkontrolle bzw. Selbststeuerung der Fahrzeughöhe um das Standardniveau herum ohne irgendeine motorgetriebene Pumpe vornehmen.

Um die unterschiedlichsten Anforderungen an ein Automobil wie beispielsweise der Fahrkomfort, die Lenkbarkeit usw. zu verbessern, ist die Federungseigenschaft von Bedeutung, wobei die Federungseigenschaft erheblich von der Dämpfungseigenschaft des Schwingungsdämpfers abhängt. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfer variabel einstellbar ist. Gemäß einer üblichen technischen Maßnahme wird die Dämpfungskraft eines Schwingungsdämpfers der Kolbenzylinderbauart dadurch unterschiedlich geregelt, in dem ein Umgehungskanal vorgesehen ist, um die Arbeitsfluidkammern an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens zu verbinden, wobei ein variables Drosselventil in den Umgehungskanal eingesetzt ist. Falls der Schwingungsdämpfer ein selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit einem Arbeitsfluid-Pumpensystem gemäß vorstehender Beschreibung ist, dann wird in Betracht gezogen, eine variable Drosseleinrichtung in das Pumpensystem einzusetzen, um eine variabel geregelte Drosselwirkung auf den Arbeitsfluidstrom in dem Pumpensystem auszuüben.

Jedoch ist bei dem vorstehend beschriebenen Schwingungsdämpfer gemäß dem Stand der Technik die Strömung an Arbeitsfluid in dem ersten Kanal zur Verbindung der Pumpenkammer mit dem Reservoir lediglich während des Ansaughubs des Pumpensystems verfügbar, d.h., dem Ausfahrhub des Schwingungsdämpfers, während der Strömung an Arbeitsfluid in dem zweiten Kanal zur Verbindung des ersten Arbeitsraums mit der Pumpenkammer lediglich während des Förderhubs des Pumpensystems verfügbar ist, d.h., dem Einfahrhub des Schwingungsdämpfers, wobei die Strömung von Arbeitsfluid in dem dritten Kanal zur Verbindung des Speichers mit dem ersten Arbeitsraum die Summe aus der Pumpenförderung und dem Volumen entsprechend der Verringerung des effektiven Raumes des Zylinders infolge des Eintauchens der Kolbenstange während des Einfahrhubes des Schwingungsdämpfers darstellt, wohingegen die Strömung an Arbeitsfluid durch den dritten Kanal während des Ausfahrhubes des Schwingungsdämpfers lediglich das Volumen entsprechend der Erhöhung des effektiven Raumes des Zylinders infolge des auswärts Schiebens der Kolbenstange darstellt. Aus diesem Grund herrscht in keinem dieser Kanäle eine im wesentlichen gleichförmige Strömung an Arbeitsfluid, um eine variabel geregelte zusätzliche Dämpfungskraft sowohl während der Ausfahrhübe als auch der Einfahrhübe des Schwingungsdämpfers zu schaffen.

Aus diesem Grund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsdämpfer dieser Gattung zu schaffen, der eine im wesentlichen gleichförmige variabel geregelte zusätzliche Dämpfungskraft sowohl während der Ausfahr- als auch Einfahrhübe unter Verwendung seines Selbstpumpensystems bereitstellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die vorstehend genannte Aufgabe durch einen selbstpumpenden hydropneumatischen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Strömung des Dämpfungsmittels bzw. Arbeitsfluids in dem dritten Kanal infolge des Pumpbetriebs durch die Dämpfungswirkung der Hochdruckkammer gleichförmig, so dass eine im wesentlichen gleichförmige und dadurch verhältnismäßig verringerte Strömungsrate des Dämpfungsmittels oder Arbeitsfluids verfügbar ist, und zwar über die gesamten Verdränger- und Ansaughübe des Pumpensystems hinweg, d.h., über die gesamten Ausfahr- und Einfahrhübe des Schwingungsdämpfers hinweg, selbst dann, wenn der Schwingungsdämpfer in einem herkömmlichen Ausfahrmodus betrieben wird, d.h., in einem Fahrzeughöhen-Vergrößerungsmodus, wohingegen während eines normalen Betriebsmodus, in dem der Schwingungsdämpfer für gewöhnlich im Bereich der Standardlänge betrieben wird, in der die Standardfahrzeughöhe hergestellt wird, eine variabel geregelte zusätzliche Dämpfungskraft verfügbar ist, basierend auf der Strömung an Arbeitsfluid, die durch den dritten Kanal erzeugt wird, infolge der Ein- und Auswärtsbewegungen der Kolbenstange im Zylinder sowohl für die Einfahr- wie auch die Ausfahrhübe.

In diesem Zusammenhang soll noch darauf hingewiesen werden, dass der dritte Verbindungskanal zu jedem der Arbeitsräume hin geöffnet sein kann, da der erste und zweite Arbeitsraum im wesentlichen miteinander über einen ersten und einen zweiten Drosselkanal verbunden sind, welche in dem Dämpferkolben vorgesehen sind, wobei die Kraft, zur Vorspannung des Dämpferkolbens von der Seite des ersten Arbeitsraums zu dem zweiten Arbeitsraum durch die Differenz des effektiven Druckaufnahmebereichs zwischen den sich gegenüberliegenden Seiten des Dämpferkolbens erzeugt wird. In ähnlicher Weise soll darauf hingewiesen werden, dass ein Entlastungs- bzw.

Überlaufkanal irgendeinen Bereich des Arbeitsfluidraumes auf der Auslassseite eines ersten Rückschlagventils mit dem Niederdruckspeicher verbinden kann, da der geschlossene Raum des pumpenden und stoßabsorbierenden Arbeitsfluidsystems in einen ersten geschlossenen Raum, der sich auf der Auslassseite des ersten Rückschlagventils befindet und dazu beiträgt, die Gesamtlänge der Dämpfer-Kolben-Zylinder-Anordnung zu bestimmen und in einen zweiten geschlossenen Raum unterteilt ist, welcher sich auf der Einlassseite des ersten Rückschlagventils befindet und lediglich als ein Reservoir für das Arbeitsfluid dient. Dies wird jedoch nachfolgend noch näher beschrieben.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 ist ein Längsschnitt, welcher ein erstes Ausführungsbeispiel des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, die das Einlassventil und die darum angeordneten Abschnitte des ersten Ausführungsbeispiels zeigt,
3 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, die das Zuführventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
4 ist ein Längsschnitt, der ein zweites Ausführungsbeispiel des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, die das Dämpfungskraftregelventil sowie darum angeordnete Abschnitte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
6 zeigt einen Graph, welcher den Dämpfungskraftverlauf gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt,
7 ist eine diagrammartige Vorderansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
8 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht, welche die Pumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,
9 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, welche die wesentlichen Abschnitte der Pumpe gemäß der 8 darstellt und
10 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, welche das Dämpfungskraftregelventil sowie darum angeordnete Abschnitte des dritten Ausführungsbeispiels darstellt.
Mit Bezug auf die 1 bis 3, welche ein erstes Ausführungsbeispiel des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, bezeichnet das Bezugszeichen 10 für gewöhnlich einen Zylinder, der einen inneren Zylinder 14 mit einer Zylinderbohrung und einen äußeren Zylinder 16 aufweist, die sich beide koaxial entlang einer Mittenachse 12 erstrecken. Die oberen Enden des inneren und äußeren Zylinders 14 und 16 sind beide durch ein Stangenführungsbauteil 18 sowie eine Endkappe 20 doppelt verschlossen. Das untere Ende des inneren Zylinders ist koaxial zu dem äußeren Zylinder 16 über ein Abstützbauteil 22 montiert. Das untere Ende des äußeren Zylinders 16 wird durch eine Endkappe 24 verschlossen, welche integral mit dem Abstützbauteil 22 ausgebildet sein kann. Der innere und äußere Zylinder 14 und 16 definieren zwischen sich ein ringförmiges Reservoir bzw. einen Niederdruckspeicher 26 zusammen mit dem Stangenführungsbauteil 18 sowie dem Abstützbauteil 22. In dem Reservoir 26 wird Gas 28 durch ein Dämpfungsmittel (Öl) 30 eingeschlossen, welches als ein Arbeitsfluid dient.
Ein Kolben 32 ist hin und her bewegbar in dem inneren Zylinder 24 entlang der Achse 12 gelagert. Der Kolben 32 besteht aus einer Kolbenstange 34, die sich entlang der Achse 12 erstreckt, sowie einem Kolbenkörper 36, der an das untere Ende der Kolbenstange montiert ist. Der Kolbenkörper 36 hat ein erstes Dämpfungskrafterzeugungsventil 38, welches eine Dämpfungskraft während des Expansionshubes der Zylinder-Kolben-Anordnung des Zylinders 14 und des Kolbens 32 erzeugt, indem ein Arbeitsfluidstrom durch dieses von einer ersten, in diesem Ausführungsbeispiel oberen Kammer 42 zu einer zweiten, in diesem Ausführungsbeispiel unteren Kammer 44 unter einer Drosselwirkung zugelassen wird, sowie ein zweites Dämpfungskrafterzeugungsventil 40, welches eine Dämpfungskraft während des Kontraktionshubs der Zylinder-Kolbenanordnung erzeugt, indem der Arbeitsfluidstrom dort hindurch von der vorliegend unteren Kammer 44 zu der vorliegend oberen Kammer 42 unter einer Drosselwirkung zugelassen wird. Der Kolben 32 kooperiert mit dem inneren Zylinder 14 und dem Stangenführungsbauteil 18, um die erste, vorliegend obere Arbeitsfluidkammer (Arbeitsraum) 42 auszubilden und kooperiert mit dem inneren Zylinder 14 und dem Abstütz- bzw. Lagerbauteil 22, um die zweite, vorliegend untere Arbeitsfluidkammer (Arbeitsraum) 44 auszubilden.
Die Kolbenstange 34 erstreckt sich aufwärts durch das Stangenführungsbauteil 18 und die Endkappe 20. Die Kolbenstange 34 hat eine innere Bohrung 46, welche sich entlang der Achse 12 erstreckt. Ein rohrförmiges Pumpenzylinderbauteil 48 ist in stationärer Weise in der inneren Bohrung 46 montiert, um sich entlang der Achse 12 zu erstrecken. Entweder der äußere Umfang des Pumpenzylinderbauteils 48 oder der innere Umfang der Pumpenstange 50 ist mit einer Mehrzahl von Nuten ausgebildet, die sich in die Längsrichtung erstrecken, um hierdurch eine Mehrzahl von Durchlasskanälen 99 auszubilden, welche zu der unteren Arbeitskammer 44 an den unteren Enden und zu einem ringförmigen Raum 90 offen sind, welcher nachfolgend noch beschrieben wird. Eine Pumpenstange 50 ist in dem Pumpzylinderbauteil 48 derart in Eingriff, dass sie relativ zu dem Pumpzylinder entlang der Achse 12 hin- und herbewegbar ist. Das untere Ende der Pumpenstange 50 ist fest an den äußeren Zylinder 16 über ein Lagerbauteil 52 montiert. Das Pumpenzylinderbauteil 48 und die Pumpenstange 50 wirken zusammen, um eine Pumpenkammer 54 in dem Pumpenzylinderbauteil 48 auszubilden.
Ein innerer Kanal 56 ist in der Pumpenstange 50 entlang der Achse 12 ausgebildet. Das untere Ende des inneren Kanals 56 ist zu einer mittleren Kammer 58 hin geöffnet, die zwischen dem Lagerbauteil 52 und der Endkappe 24 ausgebildet ist, wobei die mittlere bzw. zwischenliegende Kammer 58 mit dem unteren Ende des Reservoirs 26 über einen Kanal 60 verbunden ist, der in dem Lagerbauteil 22 ausgebildet ist. Die Pumpenstange 50 ist mit einem Radialkanal 62 ausgebildet, der an einer im wesentlichen mittleren Stelle von dieser angeordnet ist und der den inneren Kanal 56 zu der unteren Arbeitsfluidkammer 44 hin öffnet.
Wie in 2 im einzelnen dargestellt wird, ist ein Einlassventil 64 an dem oberen Ende der Pumpenstange 50 vorgesehen. Das Einlassventil 69 hat ein scheiben- bzw. plattenförmiges Ventilelement 66, ein becherförmiges Auflager- bzw. Abstützbauteil 68, welches an dem oberen Ende der Pumpenstange 50 montiert ist, sowie eine Kompressionsspiralfeder 70, die zwischen dem Ventilelement 66 und dem Auflagerbauteil 68 angeordnet ist, um das Ventilelement in dessen eine Schließposition vorzuspannen, in der es mit der oberen Endanschlussfläche der Pumpenstange 50 in Kontakt ist. Das Auflagerbauteil 68 hat eine Durchgangsöffnung 72. Das Einlassventil 64 arbeitet als ein Rückschlagventil, welches dem Arbeitsfluid (Öl) ermöglicht, lediglich vom inneren Kanal 56 zu der Pumpenkammer 54 zu strömen.
Wie in 3 im einzelnen dargestellt wird, ist das obere Ende des Pumpenzylinderbauteils 48 zu einem kleiner durchmessrigen Abschnitt ausgeformt, welcher fest an die Kolbenstange 34 über ein Auflager- bzw. Abstützbauteil 74 und einen Ring 76 montiert ist. Das Auflagerbauteil 74 ist an dem oberen Ende der Kolbenstange 34 mittels eines Schraubenbolzens 78 befestigt. Das Zuführventil 80 hat ein scheiben- bzw. plattenförmiges Ventilelement 82, ein Federblattbauteil 86, welches in einem eingesenkten Ende des inneren Kanals 84 montiert ist, der in dem Abstützbauteil 74 ausgebildet ist, sowie eine Kompressionsspiralfeder 88, die zwischen dem Ventilelement 82 und dem Federblattbauteil 86 angeordnet ist, um das Ventilelement in deren eine geschlossene Position vorzuspannen, in welcher das Ventilelement mit der oberen Endanschlussfläche des Pumpenzylinderbauteils 48 in Kontakt ist. Das Zuführventil 80 dient als ein Rückschlagventil, welches dem Arbeitsfluid ermöglicht, lediglich von der Pumpenkammer 54 zum inneren Kanal 84 zu strömen.
Unterhalb des Abstützbauteils 79, ist zwischen der Kolbenstange 34 und dem Pumpenzylinderbauteil 48 der ringförmige Raum 90 ausgebildet, der einen oberen Endanschluss der Mehrzahl von Durchgangskanälen 94 darstellt, welche zwischen der Kolbenstange 34 und dem Pumpenzylinderbauteil 48 ausgebildet sind. Eine O-Ringdichtung 92, die zwischen dem unteren Endabschnitt des Abstützbauteils 74 und dem Pumpenzylinderbauteil 48 vorgesehen ist, dichtet den ringförmigen Raum 90 ab.
Ein Auflager- bzw. Abstützbauteil 96 ist angrenzend an das obere Ende der Kolbenstange 34 montiert. Auf dem Abstützbauteil 96 ist eine ringförmige innere Scheibe oder Platte 100 eines oberen Auflagers für die Befestigung der Kolbenstange 34 an einen nicht in den Figuren dargestellten Fahrzeugkörper platziert. Oberhalb des inneren peripheren Abschnitts der inneren Scheibe 100 ist ein Verbindungsbauteil 102 platziert, das an dem oberen Ende der Kolbenstange 34 mittels einer Sperr-Schraubenmutter 104 befestigt ist, welche auf das obere Ende der Kolbenstange 34 aufgeschraubt ist. Das Verbindungsbauteil 102 wirkt mit dem oberen Endabschnitt der Kolbenstange 34 zusammen, um ringförmige Kanäle 106 und 108 auszubilden, welche mit dem inneren Kanal 84 und dem ringförmigen Raum 90 über Verbindungsöffnungen 110 bzw. 112 verbunden sind. Die ringförmigen Kanäle 106 und 108 sind mit Kanälen 114 bzw. 116 verbunden.
Ein Speicher 118 ist an das Verbindungsbauteil 102 an einem Verbindungsabschnitt 120 montiert. Der Speicher 118 hat ein Diaphragma 122, wobei eine Flüssigkeitskammer (Hochdruckkammer) 124 auf einer Seite des Diaphragmas ausgebildet wird und als eine Hochdruck-Arbeitsfluid-Speicherkammer dient und wobei eine Gaskammer 126 auf der anderen Seite des Diaphragmas ausgebildet ist. Der Verbindungsabschnitt 120 hat einen ersten Kanal 128 für das Verbinden des Kanals 114 mit der Flüssigkeitskammer 124 sowie einen zweiten Kanal 130 für das Verbinden des zweiten Kanals 116 mit einem mittleren Abschnitt des ersten Kanals 128. Ein variables Drosselventil 132 ist in dem zweiten Kanal 130 vorgesehen. Das variable Drosselventil 132 wird durch einen Antrieb 134 derart betätigt, dass die Durchlassrate des zweiten Kanals 130 in variabler Weise regelbar ist.
Das untere Ende des Schwingungsdämpfers ist an ein Aufhängungsbauteil wie beispielsweise ein Radaufhängungsarm (nicht gezeigt) über einen Gummipuffer 136 befestigt, welcher an der Endkappe 34 fixiert ist. Obgleich in den Figuren nicht dargestellt ist, ist eine Staubmanschette vorgesehen, die sich zwischen dem Abstützbauteil 96 und der Endkappe 20 erstreckt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, schaffen der Kanal 60, die mittlere Kammer 58 sowie der innere Kanal 56 einen Niederdruckkanal für das Verbinden des Reservoirs 26 mit der Pumpenkammer 54, der innere Kanal 48, der ringförmige Kanal 106 sowie die Kanäle 114 und 128 einen Zuführkanal für das Verbinden der Pumpenkammer 54 mit der Flüssigkeitskammer (Hochdruckkammer) 124 und die Durchgangskanäle 94, der ringförmige Raum 90, die Verbindungsöffnungen 112, der ringförmige Kanal 108, die Kanäle 116 und 130 sowie ein Teil des Kanals 128 einen Kanal für das Verbinden der unteren Arbeitsfluidkammer 44 mit der Flüssigkeitskammer 124. Da das Arbeitsfluid durch diesen Kanal hin und her bewegt wird, wie im übrigen nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, wird dieser Kanal als ein Hin- und Herbewegkanal bezeichnet. Desweiteren schaffen das Pumpenzylinderbauteil 48, die Pumpenstange 50, das Einlassventil 64, das Zuführventil 80 usw. eine Pumpe 140, welche das Arbeitsfluid aus dem Reservoir (Niederdruckkammer) 26 durch den Niederdruckkanal und das Einlassventil 64 in die Pumpenkammer 54 aufnimmt und das Arbeitsfluid von der Pumpenkammer 54 zu der Flüssigkeitskammer 124 über das Zuführventil 80 und dem Zuführkanal fördert entsprechend der Vergrößerung und Verringerung des Volumens der Pumpenkammer 54 infolge der Expansion und Kontraktion des Schwingungsdämpfers, wie im einzelnen nachfolgend noch beschrieben wird.
Wenn in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorstehend beschriebenen Konstruktion der Kolben 32 und der Zylinder 10 eine Relativbewegung während eines Expansionshubs gemäß einer Einfederung eines nicht in den Figuren dargestellten Fahrzeugrads ausführen, verringert sich das Volumen der oberen Kammer 42, während sich das Volumen der unteren Kammer 44 vergrößert, wodurch eine entsprechende Menge an Arbeitsfluid von der oberen Kammer durch das Dämpfungskrafterzeugungsventil 38 strömt und dadurch eine Dämpfungskraft erzeugt. Da desweiteren das Volumen der Kolbenstange 34, welche in dem Zylinder 10 existiert, sich verringert, strömt ein entsprechendes Volumen an Arbeitsfluid von der Flüssigkeitskammer 124 zu der unteren Kammer 44 durch den Hin- und Herbewegkanal 94 bis 130, welcher auch das variable Drosselventil 132 beinhaltet, wodurch zusätzlich eine entsprechende Dämpfungskraft erzeugt wird, die durch das variable Drosselventil 132 regelbar ist.
Wenn in ähnlicher Weise der Kolben 32 und der Zylinder 10 eine Relativbewegung während eines Kontraktionshubs infolge eines Ausfederns des Fahrzeugrades ausführen, verringert sich das Volumen der oberen Kammer 42, während sich das Volumen der unteren Kammer 44 verringert, wodurch ein entsprechendes Volumen an Arbeitsfluid von der unteren Kammer zur oberen Kammer durch das Dämpfungskrafterzeugungsventil 40 strömt. Darüber hinaus strömt entsprechend einer Vergrößerung des Volumens der Kolbenstange 34, welches in dem Zylinder 10 existiert, ein entsprechendes Volumen an Arbeitsfluid von der unteren Kammer 44 zur Flüssigkeitskammer 124 durch den Hin- und Herbewegkanal 94 bis 130, der auch das variable Drosselventil 132 beinhaltet, wodurch zusätzlich eine entsprechende Dämpfungskraft erzeugt wird, die durch das variable Drosselventil 132 regelbar ist.
Während des Expansionshubs des Schwingungsdämpfers erhöht sich das Volumen der Pumpenkammer 54 mit einer entsprechenden Verringerung des darin herrschenden Drucks wodurch folglich das Zuführventil 80 geschlossen wird, während das Einlassventil 64 geöffnet wird, wodurch das Arbeitsfluid aus dem Reservoir 26 zu der Pumpenkammer 54 durch den Niederdruckkanal und das Einlassventil 64 eingesaugt wird, wobei die Pumpe 140 einen Einlasshub ausführt.
Ähnlicherweise verringert sich während des Kontraktionshubes des Schwingungsdämpfers das Volumen der Pumpenkammer 54 mit einer entsprechenden Erhöhung des darin herrschenden Drucks wodurch folglich das Einlassventil 64 geschlossen und das Zuführventil 80 geöffnet wird, wodurch das Arbeitsfluid von der Pumpenkammer 54 zu der Flüssigkeitskammer 124 durch das Versorgungsventil 80 und den Zuführkanal gefördert wird, wobei die Pumpe 140 einen Zuführhub ausführt.
Aus diesem Grund kann die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers durch Erhöhen oder Verringern der Drosselwirkungen in vergrößernder oder verringernder Weise geregelt werden, welche an dem Kanal 130 durch das variable Drosselventil 132 gemäß eines entsprechenden Betriebs des Antriebs 134 aufgebaut werden. Während des Kontraktionshubs des Schwingungsdämpfers strömt das Arbeitsfluid von der Pumpe 140 zu der Flüssigkeitskammer 124, wenn es hieraus gefördert wurde, während das Arbeitsfluid auch von der unteren Kammer 44 zu der oberen Kammer 124 durch den Hin- und Herbewegkanal strömt. Der zeitliche Zuwachs an Arbeitsfluid in der Flüssigkeitskammer 124 wird durch die Deformation des Diaphragmas 122 absorbiert bzw. kompensiert.
Folglich ist darauf hin zu weisen, dass aufgrund der Tatsache, dass die Strömung an Arbeitsfluid durch den Verbindungskanal nicht abhängig ist von der Pumpenströmung der Pumpe 140, die Dämpfungskraft, welche zusätzlich zu der Hubaktion des Schwingungsdämpfers durch das variable Drosselventil 132 aufgebracht wird in der gleichen Weise während der Expansion zur Verführung steht, wie während des Kontraktionshubes des Schwingungsdämpfers. Für den Fall, dass das variable Drosselventil 132 in dem Pumpenzuführkanal 84 bis 128 oder unmittelbar in dem Pumpenzuführkanal vorgesehen sein würde, d.h., ohne Pufferfluidkammer wie beispielsweise die Fluidkammer 124, so wäre eine zusätzliche Dämpfungskraft lediglich während des Förderhubs der Pumpe (Kontraktionshub des Schwingungsdämpfers) verfügbar und zwar durch die Strömung an Arbeitsfluid direkt von der Pumpenkammer zu dem Reservoir 26, wohingegen während des Expansionshubs des Schwingungsdämpfers keine zusätzliche Dämpfungskraft verfügbar wäre durch die Strömung an Arbeitsfluid direkt von dem Reservoir 26 zu der unteren Kammer 42.
Wenn die Ansaug- und Förderhübe der Pumpe 140 wiederholt werden, erhöht sich das Volumen und der Druck des Arbeitsfluides, welches an der Auslassseite des Einlassventils 64 existiert, so dass der Zylinder 10 und der Kolben 32 eine Relativbewegung durchführen, um graduell die Fahrzeughöhe zu erhöhen, wobei für den Fall, dass die Fahrzeughöhe über eine Standardfahrzeughöhe sich vergrößert, die untere Kammer 44 mit dem inneren Kanal 56 durch die Verbindungsöffnung 62 verbunden wird, so dass ein Teil des Arbeitsfluids in der unteren Kammer 49 in Richtung zum Reservoir 26 entlassen wird. Aus diesem Grund wird selbst dann, wenn die Fahrzeughöhe sich zeitweilig verändert, gemäß der Belastungsveränderung des Fahrzeugs der Selbstpumpenbetrieb durch die Pumpe 140 sowie der Positionierbetrieb der Verbindungsöffnung 62 automatisch die Standardfahrzeughöhe wieder herstellen.
4 zeigt eine Längsschnittansicht, eines zweiten Ausführungsbeispiels des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung und 5 zeigt eine vergrößerte Längsschnittansicht des Dämpfungskraftregelventils und außenrum sich befindliche Abschnitte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß der 4 und 5 werden die Abschnitte, welche denen gemäß der 1 bis 3 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Hülse 142 koaxial um den inneren Zylinder 14 vorgesehen, um eine ringförmige Kammer 146 zusammen mit einem äußeren Zylinder 16, einem Stangenführungsbauteil 18 sowie einem Abstützbauteil 144 auszubilden, und um einen ringförmigen Kanal 148 mit dem inneren Zylinder 14, dem Führungsstangenbauteil 18 sowie dem Abstützbauteil 144 zu definieren. Der ringförmige Kanal 148 ist mit einer ersten, vorliegend oberen Kammer 42 durch eine Verbindungsöffnung 150 verbunden, die an dem inneren Zylinder 19 an dessen einem Abschnitt nahe zu diesem oberen Ende angeordnet ist. Die ringförmige Kammer 146 arbeitet als Speicher für das Arbeitsfluid.
Ein Ventilgehäuse 154 ist fest an dem unteren Ende des äußeren Zylinders 16 montiert, um in fester Weise ein Basisventilgehäuse 152 zu montieren. Eine Pumpenstange 50 wird an deren einem unteren Ende durch eine Basisventil-Baueinheit 156 abgestützt, welche durch das Basisventilgehäuse 152 gestützt wird. Die Pumpenstange 50 ist an deren oberen Abschnitt konusförmig ausgebildet, der in einer Zentralbohrung 46 einer Kolbenstange 34 in Eingriff ist, um eine Pumpenkammer 54 einer Pumpe 140 auszubilden. Ein Einlassventil 64 ist an dem oberen Ende der Zentralbohrung 46 vorgesehen, um dem Arbeitsfluid zu ermöglichen, von einem inneren Kanal 84 zu der Pumpenkammer 54 zu strömen. Ein Entlastungskanal 158 ist an der Kolbenstange 34 vorgesehen, um die Pumpenkammer 54 mit dem inneren Kanal 84 zu verbinden. Ein Entlastungsventil 160 ist an einem Anschluss vorgesehen, an dem ein Entlastungskanal 158 sich zu dem internen Kanal 84 öffnet, um dem Arbeitsfluid zu ermöglichen, lediglich von der Pumpenkammer 54 zu dem internen Kanal 84 zu strömen.
An dem oberen Ende der Kolbenstange 34 ist ein Verbindungsabschnitt 164 eines Reservoirs 162 sowie eine ringförmige innere Scheibe oder Platte 100 einer oberen Abstützung bzw. Auflagers 98 durch eine Sperr-Schraubenmutter 104 montiert. Das Reservoir 162 hat ein Diaphragma 166, eine Flüssigkeitskammer 168, die auf einer Seite des Diaphragmas ausgebildet ist, sowie eine Gaskammer 170 auf der gegenüberliegenden Seite des Diaphragmas. Die Flüssigkeitskammer 168 ist mit dem oberen Ende des internen Kanals 84 durch einen Kanal 172 verbunden. Ein kleiner ringförmiger Raum 176 ist zwischen dem Stangenführungsbauteil 18 und einer Endkappe 20 ausgebildet und mit einem Kanal 174 verbunden, der in der Endkappe ausgeformt ist. Der Kanal 174 ist mit dem internen Kanal 84 über eine Leitung 178 verbunden, so dass das Arbeitsfluid, welches aus der oberen Kammer 42 zwischen der Kolbenstange 34 und dem Stangenführungsbauteil 18 ausleckt, durch die Flüssigkeitskammer 168 aufgefangen ist.
Eine Ventilkammer 180 ist zwischen dem Basisventilgehäuse 152 und der Basisventilbaugruppe 156 ausgebildet. Die Basisventilbaugruppe 156 hat ein Ventilblattbauteil 182, welches mit einer Mehrzahl von Durchgangskanälen 184 ausgebildet ist, um die untere Kammer 44 mit der Ventilkammer 180 zu verbinden, ein Rückschlagventil 186, das dafür vorgesehen ist, dem Arbeitsfluid zu ermöglichen, lediglich von der unteren Kammer 44 zu der Ventilkammer 180 durch die Kanäle 184 zu strömen, sowie ein Rückschlagventil 188, welches dafür vorgesehen ist, dem Öl zu ermöglichen, lediglich von der Ventilkammer 180 zu der unteren Kammer 44 durch die Kanäle 84 zu strömen. Ein Zufuhrventil 80 ist in der Ventilkammer 180 an dem unteren Ende der Pumpenstange 50 vorgesehen, um dem Arbeitsfluid zu ermöglichen, lediglich von dem internen Kanal 56 zu der Ventilkammer 180 zu strömen.
Wie in 5 im einzelnen dargestellt wird, ist ein Dämpfungskraftregelventil 192 in dem Ventilgehäuse 154 unterhalb der Basisventilbaugruppe 156 vorgesehen. Das Regelventil 192 hat ein Regelventilgehäuse 196, das sich entlang einer Mittelachse 194 senkrecht zu der Mittelachse 12 erstreckt und fest in dem Ventilgehäuse 154 montiert ist, sowie eine Spule 198, die in dem Gehäuse 196 gelagert ist, um entlang der Achse 194 bewegt zu werden. Die Spule 198 wird durch eine Betätigungseinrichtung 200 entlang der Achse 194 positioniert.
Gemäß diesem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Spule 198 ringförmige Nuten 202 und 204, wobei entsprechend hierzu das Regelventilgehäuse 196 ringförmige Anschlüsse 206 und 208 hat. Der ringförmige Grad oder Vorsprung zwischen den ringförmigen Nuten 202 und 204 und der ringförmige Grad oder Vorsprung zwischen den ringförmigen Anschlüssen 206 und 208 wirken zusammen, um eine variable Öffnung 210 auszubilden, welche einen effektiven Kanalbereich darstellt, der entsprechend einer axialen Bewegung der Spule 198 vergrößert oder verringert wird.
Der ringförmige Anschluss 206 ist mit dem ringförmigen Kanal 148 durch eine Verbindungsöffnung 212 und ringförmige Nuten 214 und 216, einer Mehrzahl von Kanälen 218, die an dem äußeren Umfang des Basisventilgehäuses 152 entlang der Achse 12, vorgesehen sind, einem Raum 220 um das Basisgehäuse 152, das Ventilgehäuse 154, das Abstützbauteil 114 und das Ventilblattbauteil 182 sowie eine Mehrzahl von Nuten 222 verbunden, welche an der inneren peripheren Fläche des Abstützbauteils 144 entlang der Achse 12 vorgesehen sind. In jedem Fall ist der ringförmige Raum auf der rechten Seite der variablen Öffnung mit der Ventilkammer 180 verbunden.
Um das Regelventilgehäuse 196 innerhalb des Ventilgehäuses 154 ist eine Ventilkammer 132 ausgebildet, welche mit dem Speicher 146 durch einen Verbindungskanal 234 verbunden ist, der in dem Ventilgehäuse 154 vorgesehen ist. Die Ventilkammer 232 ist auch mit dem ringförmigen Raum auf der rechten Seite der variablen Öffnung 210 verbunden. Ein Anschlag 236 ist in eine am rechten Ende des Regelventilgehäuses 196 ausgebildete Konterbohrung eingedreht, um die rechtswärtige Bewegung der Spule 198 zu begrenzen, wodurch die größte Öffnungsposition der Spule definiert wird. Der Anschlag 236 hat eine diametrale Nut an seiner rechten Seitenfläche um die Spitze eines Schraubenziehers aufnehmen zu können.
Folglich schaffen die Kanäle 84 und 172 einen Niederdruckkanal für die Verbindung der Pumpenkammer 54 mit der Flüssigkeitskammer 168, welche als ein Reservoir dient, während der interne Kanal 56, die Ventilkammer 180, die Verbindungsöffnung 230, ringförmige Nuten 228 und 226, die Ventilkammer 232 und der Verbindungskanal 234 einen Hochdruckkanal für die Verbindung der Pumpenkammer 54 mit dem Speicher 146 schaffen. Die Verbindungsöffnung 150, der Ringkanal 148, Nuten 222, der Raum 220, Nuten 218, die Verbindungsöffnung 212, die ringförmigen Nuten 216 und 214, der ringförmige Anschluss 206, die ringförmige Nut 202, die variable Öffnung 210, ringförmige Nuten 204 und 208, die Verbindungsöffnung 224, die ringförmigen Nuten 226 und 228 sowie die Verbindungsöffnung 230 schaffen einen Umgehungskanal für das Verbinden der oberen Kammer 42 mit der Ventilkammer 180 sowie des weiteren mit der Ventilkammer 232, eine weitere Verlängerung des Umgehungskanals hoch bis zum Speicher 146. Die zusätzliche und variabel geregelte Dämpfungskraft wird durch das Dämpfungskraftregelventil 192 aufgebracht, welches in dem Umgehungskanal vorgesehen ist, um die effektive Durchlassöffnung der variablen Blende 210 zu regeln, und dadurch den Strömungswiderstand gegen den hierdurch durchfließenden Arbeitsfluidstrom zu regeln, wodurch die zusätzliche Dämpfungskraft gesteuert wird und zwar in der gleichen Weise, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 erzielt wird. Folglich lässt sich beobachten, dass auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Dämpfungskraft des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers in variabler Weise durch die Verwendung des Selbstpumpsystems geregelt wird.
Wenn des weiteren in diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Kolben 32 sich nach oben in dem Expansionshub mit einer Geschwindigkeit bewegt, die nicht höher ist, als ein vorbestimmter Geschwindigkeitswert, dann wird das Rückschlagventil 188, welches an der Basisventilbaugruppe 156 vorgesehen ist, nicht geöffnet, wohingegen dann, wenn die Geschwindigkeit des Expansionshubs über den vorbestimmten Geschwindigkeitswert hinaus erhöht wird, das Rückschlagventil 188 sich öffnet, so dass der Widerstand, welcher gegen die Bewegung des Kolbens relativ zu dem Zylinder aufgebracht wird, sich in entsprechender Weise verringert. Wenn in ähnlicher Weise der Kolben 32 sich nach unten bewegt in einem Kontraktionshub bei einer Geschwindigkeit, die nicht höher ist als ein vorbestimmter Geschwindigkeitswert, dann wird das Rückschlagventil 186, welches an der Basisventilbaugruppe 156 vorgesehen ist nicht geöffnet, wohingegen dann, wenn die Geschwindigkeit des Kontraktionshubes sich über den vorbestimmten Geschwindigkeitswert hinaus erhöht, sich das Rückschlagventil 186 öffnet, so dass der gegen die Bewegung des Kolbens relativ zu dem Zylinder aufgebrachte Widerstand in entsprechender Weise sich verringert. Durch diese Anordnung kann der Aufbau der Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers wie in der 6 dargestellt modifiziert werden.
Genau wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Menge an Arbeitsfluid, welche durch die variable Blende 210 strömt nicht wesentlich durch die Tatsache beeinflusst, ob der Pumpenhub ein Zuführhub oder ein Ansaughub ist, wobei folglich die Dämpfungskraft in variabler Weise geregelt werden kann über den gesamten Hin- und Her-Hubbetrieb des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers.
Wenn auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Expansions- und Kontraktionshübe wiederholt werden, wobei die Pumpe 140 die Einlass- und Zuführhübe wiederholt, so erhöht sich die Menge und der Druck des Arbeitsfluid auf der Auslassseite des Einlassventils 64, so dass die Fahrzeugshöhe graduell ansteigt. Da jedoch die Pumpenstange 50 einen konisch sich verjüngenden oberen Endabschnitt hat, erhöht sich graduell der Zwischenraum bzw. der Spalt zwischen der Pumpenstange 50 und der Zentralbohrung 46, wenn sich die Fahrzeughöhe vergrößert, wodurch die Pumpeneffizienz der Pumpe 140 graduell verringert wird. Aus diesem Grund wird die Erhöhungsrate des Volumens und des Druckarbeitsfluids auf der Auslassseite des Einlassventils 64 graduell verringert, wenn sich die Fahrzeughöhe einer Standardhöhe annähert. Wenn die Fahrzeughöhe nichts desto trotz sich über die Standardhöhe hinaus vergrößert, dann wird die untere Kammer 44 mit dem inneren Kanal 56 über die Verbindungsöffnung 62 verbunden, wodurch ein Teil des Arbeitsfluids der unteren Kammer 44 durch die Verbindungsöffnung 62, den internen Kanal 56, den Entlastungs- bzw. Überlaufkanal 158, das Entlastungs- bzw. Überlaufventil 160, den internen Kanal 84 und den Kanal 172 in die Flüssigkeitskammer 168 entspannt. Selbst dann, wenn die Fahrzeughöhe sich unter die Standardfahrzeughöhe abgesenkt hat, infolge einer Belastungserhöhung, wird folglich die Fahrzeughöhe automatisch auf die Standardhöhe durch den Pumpbetrieb der Pumpe 140 und den Positionierbetrieb der Verbindungsöffnung 62 gebracht.
Die 7 zeigt eine Frontansicht, welche in schematischer Weise ein drittes Ausführungsbeispiel des selbstpumpenden Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Pumpe konstruiert ist, als ein Mittel, welches von dem Hauptkörper des Schwingungsdämpfers separat angeordnet ist.
Die 8 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht, welche die Pumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt, die 9 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, welche den wesentlichen Abschnitt der Pumpe darstellt und 10 ist eine vergrößerte Teillängsschnittansicht, welche das Dämpfungskraftregelventil und außenrum angeordnete Abschnitte gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel darstellt. In den 7 bis 10 werden Abschnitte, welche den Abschnitten in den 1 bis 3 oder 4 und 5 entsprechen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wie in jenen Figuren.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel werden der Körper 240 des Schwingungsdämpfers und die Pumpe 140 als separate Einrichtungen ausgebildet. Der Dämpferkörper 240 ist an einen Fahrzeugskörper 242 an dem oberen Ende der Kolbenstange 34 über ein oberes Auflager 98 verbunden und ist an dem unteren Ende des Zylinders 10 mit einem oberen Ende eines Trägers 246 über ein Gelenk 244 verbunden, welches ein Gummilager aufweist. Eine Kompressionsspiralfeder 252 ist zwischen einem oberen Federblatt 248, welches an dem oberen Auflager 98 angeordnet ist und einem unteren Federblatt 250 angeordnet, welches an dem Zylinder 10 befestigt ist.
Der Träger 246 trägt das Fahrzeugrad 254 in drehbarer Weise und ist mit dem Fahrzeugkörper 242 über einen oberen Arm 256 und einen unteren Arm 258 verbunden. Der untere Arm 258 ist mit einem äußeren Ende eines Stabilisators 262 über ein Verbindungsgelenk 260 verbunden. Der Stabilisator 262 wird durch eine Konsole 264 an gegenüberliegenden Seiten der Zentralebene P des Fahrzeugs gelagert und hat einen abgekröpften bzw. abgebogenen Abschnitt 262A an dessen einem zentralen Abschnitt. Die Pumpe 140 ist mit dem Fahrzeugkörper 242 an dem oberen Ende eines Zylinders 266 durch ein Gelenk 268 verbunden, welches ein Gummilager hat, während sie an dem unteren Ende einer Kolbenstange 272 eines Kolbens 270 mit dem abgebogenen Abschnitt 262A über ein Gelenk 274 verbunden ist, welches ein Gummilager hat, so dass die Pumpe 140 zusammengedrückt und auseinandergezogen wird infolge einer Schwankung bzw. Verschwenkung des abgebogenen Abschnitts 262A entsprechend dem Ein- und Ausfedern des Fahrzeugrads 254.
Wie in der 8 dargestellt wird, sind der Zylinder 266 und der Kolben 270 miteinander derart in Eingriff, dass sie eine Hin- und Herbewegung relativ zueinander entlang einer Achse 276 ausführen können und mit Endkappen 278 und 280 zusammenwirken, welche an oberen und unteren Enden des Zylinders montiert sind, um hierdurch eine obere Kammer 282 und eine untere Kammer 284 auszubilden. Der Kolbenkörper 286 des Kolbens 270 ist mit einer Mehrzahl von Verbindungsöffnungen 288 für das Verbunden der oberen Kammer 282 mit der unteren Kammer 284, einem Rückschlagventil 290, welches dem Arbeitsfluid ermöglicht, lediglich von der oberen Kammer 282 zu der unteren Kammer 284 durch die Verbindungskanäle 288 zu strömen, sowie einem Rückschlagventil 292 versehen, welches dem Arbeitsfluid ermöglicht, lediglich von der unteren Kammer zu der oberen Kammer durch die Verbindungsöffnungen 288 zu strömen.
Die Kolbenstange 272 hat eine interne Bohrung 294, die an ihrem einen unteren Ende durch einen Gewindeabschnitt verschlossen wird, welcher einstückig mit einem äußeren Zylinderbauteil des Gelenks 274 ausgebildet ist, das ein Gummilager aufweist. Ein Pumpenkolben 296 der Pumpenstange 50 ist in der Kolbenstange 272 derart gelagert, dass er relativ hierzu entlang der Achse 276 hin- und herbewegbar ist. Das obere Ende der Pumpenstange 50 ist an der Endkappe 278 befestigt. Der Pumpenkolben 296 wirkt mit der Kolbenstange 272 zusammen, um eine erste Pumpenkammer 298 und eine zweite Pumpenkammer 300 unterhalb bzw. oberhalb des Pumpenkolbens auszubilden. Eine Verbindungsöffnung ist in dem Pumpenkolben 296 vorgesehen, um die erste Pumpenkammer 298 mit der zweiten Pumpenkammer 300 zu verbinden, wobei die zweite Pumpenkammer 300 mit der oberen Kammer 282 durch eine Verbindungsöffnung 304 verbunden ist, die an dem oberen Ende der Pumpenstange 272 vorgesehen ist. In der ersten Pumpenkammer 298 an dem unteren Ende der Pumpenstange 50 ist ein Rückschlagventil 306 entsprechend dem Einlassventil 64 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Das Rückschlagventil 306 hat ein scheiben- bzw. plattenähnliches Ventilelement 308, ein Auflagerbauteil 310, welches an dem unteren Ende der Pumpenstange 50 befestigt ist und eine Öffnung 310A hat, sowie eine Kompressionsspiralfeder 312, welche das Ventilelement in seine geschlossene Position vorspannt, wie in der Figur angedeutet wird, um dadurch ein Rückschlagventil zu betätigen, welches dem Arbeitsfluid erlaubt, lediglich von dem inneren Kanal 56 zu der ersten Pumpenkammer 298 zu strömen.
Die Pumpenstange 50 ist mit einer Verbindungsöffnung 314 an dessen einem unteren Endabschnitt versehen, welcher sich senkrecht zu der Achse 276 erstreckt und welche den inneren Kanal 56 mit der ersten Pumpenkammer 298 verbindet, sowie mit einem Anschlagsabschnitt 316. Ein Abstütz- bzw. Auflagerbauteil 310 ist mit einem Flanschabschnitt 318 an einem dessen oberen Ende sowie mit einem nachfolgenden Schulterabschnitt 320. Eine Kompressionsspiralfeder 322 ist zwischen dem Flanschabschnitt 318 und dem Pumpenkolben 296 montiert. Das Auflagerbauteil 310 ist durch die Kompressionsspiralfeder 322 in Richtung zur unteren Endposition vorgespannt, wie in der Figur angedeutet ist, in der der Schulterabschnitt 320 mit dem Anschlagsabschnitt 316 in Eingriff kommt, wodurch die Verbindungsöffnung 314 freigegeben wird.
Ein zweites Rückschlagventil 324 ist an einem oberen Abschnitt des Pumpenkolbens 296 vorgesehen. Das Rückschlagventil 324 hat ein im wesentlichen ringförmiges Plattenventilelement 326, welches um die Pumpenstange 50 gelagert ist, um entlang dieser eine Hin- und Herbewegung ausführen zu können, um die oberen Enden der Verbindungsöffnungen 302 zu öffnen oder zu schließen, ein Federblattbauteil 328, welches fest an der Pumpenstange 50 montiert ist, sowie eine Kompressionsspiralfeder 330, welche zwischen dem Blattfederbauteil 328 und dem Ventilelement 326 angeordnet ist, um das Ventilelement in dessen geschlossene Position wie in der Figur dargestellt ist, vorzuspannen, in welcher es gegen die obere Fläche des Pumpenkolbens 296 anschlägt, wodurch es als ein Rückschlagventil funktioniert, welches dem Arbeitsfluid ermöglicht, lediglich von der ersten Pumpenkammer 298 zu der zweiten Pumpenkammer 300 durch die Verbindungsöffnungen 302 zu strömen.
Ein Verbindungsregelventil 332 ist in der zweiten Pumpenkammer 300 vorgesehen. Das Verbindungsregelventil 332 hat eine im wesentlichen zylindrische Form und ist um die Pumpenstange 50 derart gelagert, dass es entlang dieser eine Hin- und Herbewegung durchführt. Eine Kompressionsspiralfeder 334 ist zwischen dem unteren Ende des Verbindungsregelventils 332 und dem Federblatt 328 montiert, so dass obere und untere Enden der Kompressionsspiralfeder 334 mit Flanschabschnitten des Kontrollregelventils 332 und es Federblatts 328 in Eingriff kommen, um darin stabil gehalten zu werden. Ein Anschlag 336 ist an einem oberen Ende der Kolbenstange 272 an deren Innenseite angeordnet. Wenn das Verbindungsregelventil 332 sich in einem normalen Betriebszustand wie in der Figur dargestellt wird befindet, in welcher es vom Anschlag 336 entfernt ist, verblendet es den Verbindungskanal 338, welcher in der Pumpenstange 60 vorgesehen ist, um somit den geschlossenen Zustand des Verbindungskanals 338 aufrecht zu erhalten und somit einen Zustand aufrecht zu erhalten in welchem die Verbindung zwischen dem inneren Kanal 56 und der zweiten Pumpenkammer 300 unterbrochen ist. Wenn jedoch die Pumpe 140 sich über einen vorbestimmten Wert ausdehnt, dann kommt der Flanschabschnitt des Verbindungsregelventils 232 mit dem Anschlag 336 in Eingriff, wobei dann das Verbindungsregelventil relativ zu der Pumpenstange 50 abwärts entgegen der Federkraft der Kompressionsspiralfeder 334 verschoben wird, so dass der Verbindungskanal 338 geöffnet wird, wodurch der interne Kanal 56 mit der oberen Kammer 282 verbunden wird. Der innere Kanal 56 der Pumpenstange 50 ist mit einer Flüssigkeitskammer 168 eines Reservoirs 162 durch einen inneren Kanal 340 verbunden, welcher in der Endkappe 278 vorgesehen ist. Ein Nippel 344 ist angrenzend an das obere Ende des Zylinders 266 vorgesehen und hat einen inneren Kanal 342, der mit der oberen Kammer 282 verbunden ist, eine Druckschlauchleitung 246 ist an dem Nippel 344 an dessen einem Ende angeschlossen. Wie in der 10 im einzelnen dargestellt ist, ist das andere Ende der Schlauchleitung 346 an ein Anschlussbauteil 102 angeschlossen, welches an dem oberen Ende der Kolbenstange 34 des Stoßdämpfers 240 durch eine Verschlussmutter 104 fixiert ist. Ein innerer Kanal 348 ist in der Kolbenstange 34 vorgesehen, um an dessem einen unteren Ende mit einer unteren Kammer 44 in Verbindung zu kommen, wobei ferner ein innerer Kanal 350 dort angeordnet ist, der mit dem inneren Kanal 348 verbunden ist und sich senkrecht zur Achse 12 erstreckt. Das Anschlussbauteil 102 hat einen inneren Kanal 352, der mit dem inneren Kanal 350 verbunden ist, der innere Kanal 352 ist mit der Schlauchleitung 346 verbunden.
Ein Speicher 118 ist an das Anschlussbauteil 102 an dessen Anschlussabschnitt 120 angeschlossen, so dass eine Flüssigkeitskammer 124, welche als eine Hochdruckflüssigkeitskammer dient, mit dem inneren Kanal 352 über einen inneren Kanal 114 verbunden ist, der in dem Anschlussabschnitt 120 ausgebildet ist. Ein variables Drosselventil 132 ist in dem inneren Kanal 348 vorgesehen. Das variable Drosselventil 132 wird durch eine Betätigungseinrichtung 134 betätigt, so dass die Durchströmungsrate des inneren Kanals 348 hierdurch variiert wird. Obgleich in der 7 nicht im einzelnen dargestellt ist, ist der Kolbenkörper 36 mit einem eine Dämpfungskraft erzeugenden Ventil für den Expansionshub und einem eine Dämpfungskraft erzeugenden Ventil für den Kontraktionshub in der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 vorgesehen.
Folglich schaffen die inneren Kanäle 340 und 56 einen Niederdruckkanal für das Verbinden der Flüssigkeitskammer 168 mit der ersten Pumpenkammer 298, wobei die inneren Kanäle 346, 352, 350 und 114 einen Hochdruckkanal für das Verbinden der Pumpenkammer mit der Flüssigkeitskammer 124 des Speichers 118 über die Zufuhrventile 306 schaffen. Der Hin- und Herbewegungs- bzw. Wechselstromkanal für das Fördern des Arbeitsfluids für die variabel geregelte zusätzliche Dämpfungskammer wird durch die Kanäle 348, 350 und 114 geschaffen.
Der Betrieb dieses dritten Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen der gleiche, wie bei den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen, wobei insbesondere darauf hingewiesen wird, dass auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers der Selbstpumpenbauart in variabler Weise durch die Verwendung des Selbstpumpensystems geregelt wird. Wenn das Fahrzeugrad 254 ein- und ausfedert, wird hierdurch nicht nur eine Strömung des Arbeitsfluids zwischen der oberen Kammer 42 und der unteren Kammer 44 erzeugt, sondern auch eine Strömung des Arbeitsfluids zwischen der Flüssigkeitskammer 124 des Speichers 118 und den oberen und unteren Kammern 42 und 44 durch den Hochdruckkanal 348, 350 und 114 durch Passieren des variablen Drosselventils 132 infolge der Volumenänderung der Kolbenstange 34, die in dem Zylinder 10 existiert und folglich durch das Regeln der Durchlassrate des Hochdruckkanals durch das variable Drosselventil 132 mit der Betätigungseinrichtung 134, wobei die Dämpfungskraft, welche durch das variable Drosselventil 132 erzeugt wird, für eine Erhöhung oder Verringerung justierbar ist, so dass die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers in einstellender Weise geregelt wird.
Wenn des weiteren das Fahrzeugrad 254 ein- und ausfedert, dann schwingt der untere Arm 258 um den Schwenkpunkt auf der Seite des Fahrzeugkörpers derart, dass die Schwenkbewegung auf den Stabilisator 262 durch das Verbindungsgelenk 260 übertragen wird, wodurch der abgekröpfte bzw. abgebogene Abschnitt 262A geschwenkt bzw. gedreht wird, so dass die Pumpe 140 expandiert, wenn das Fahrzeugrad ausfedert und kontaktiert, wenn das Fahrzeugrad einfedert.
Bei dem Expansionshub der Pumpe 140 wird das Volumen der ersten Pumpenkammer 298 vergrößert, während das Volumen der zweiten Pumpenkammer 300 verringert wird, wodurch folglich das zweite Rückschlagventil 324 in einer geschlossenen Position gehalten wird, während das erste Rückschlagventil 306 geöffnet, wodurch das Arbeitsfluid aus der Flüssigkeitskammer 168 in die ersten Pumpenkammer 298 durch die Kanäle 340 und 56 sowie durch das erste Rückschlagventil 306 angesaugt wird, wohingegen das Arbeitsfluid aus der zweiten Pumpenkammer 300 zu der oberen Kammer 282 durch die Verbindungsöffnung 304 gefördert wird, wonach folglich die erste Pumpenkammer 298 einen Ansaughub ausführt, während die obere Kammer 282 den Zuführhub ausführt. Bei dem Kontraktionshub der Pumpe 140 wird das Volumen der ersten Pumpenkammer 298 verringert, während das Volumen der zweiten Pumpenkammer 300 vergrößert wird, so dass das erste Rückschlagventil 306 in der geschlossenen Position gehalten wird, während das zweite Rückschlagventil 324 geöffnet wird, wodurch das Arbeitsfluid aus der ersten Pumpenkammer 298 zu der zweiten Pumpenkammer 300 gefördert wird, da aber das Volumen der Pumpenstange 50, die in der Kolbenstange 272 existiert vergrößert wird und da das Steigerungsmaß des Volumens der zweiten Pumpenkammer 300 kleiner ist als das Steigerungsmaß des Volumens der ersten Pumpenkammer 298, wird ein Volumen des Arbeitsfluid entsprechend dieser Differenz aus der zweiten Pumpenkammer 300 zu der oberen Kammer 282 gefördert, wodurch folglich ein Versorgungs- bzw. Zufuhrhub zu der zweiten Pumpenkammer 300 und ein Zufuhrhub zu der oberen Kammer 282 eintritt.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird demzufolge die Zufuhr an Arbeitsfluid zu dem Dämpferkörper 240 durch die Pumpe 140 während des Kontraktionshubs der Pumpe im wesentlichen synchron zu dem Kontraktionshub des Stoßdämpferkörpers ausgeführt, welcher das Arbeitsfluid aus der oberen und unteren Kammer 42 und 44 zu der Flüssigkeitskammer 124 durch den Hochdruckkanal 348 fördert, wohingegen das Arbeitsfluid, welches durch die Pumpe 140 gefördert wird, ebenfalls zu der Flüssigkeitskammer 124 des Speichers 118 durch die Schlauchleitung 346, die Kanäle 352, 350 und 114 gefördert wird.
Wenn die Ansaug- und Zufuhrhübe der Pumpe 140 wiederholt werden, dann wird das Arbeitsfluid graduell von dem Pumpenreservoir 168 zum Speicher 118 und zu dem Raum der oberen und unteren Kammer 42 und 44 gefördert, wodurch der Kolben 62 und der Zylinder 10 relativ zueinander graduell in die Expansionsrichtung verschoben werden, wodurch folglich die Fahrzeughöhe angehoben wird und ferner in entsprechender Weise die Pumpe 140 expandiert.
Wenn jedoch die Relativbewegung ein vorbestimmtes Maß erreicht, dann wird das Verbindungsregelventil 332 geöffnet, so dass die zweite Pumpenkammer 300 mit dem inneren Kanal 56 durch die Öffnung 338 verbunden wird, wodurch ein Teil des in der oberen Kammer 282 und der unteren Kammer 284 sich befindlichen Öls in Richtung zum Reservoir 168 entspannt wird. Selbst wenn die Fahrzeughöhe entsprechend einer Vergrößerung der Fahrzeugbelastung sich verringert, wird daher die Fahrzeughöhe automatisch zu der Standardfahrzeughöhe zurückgeführt, welche durch die Position der Verbindungsöffnung 338 bestimmt wird und zwar infolge des Pumpbetriebs der Pumpe 140 der in Abhängigkeit von dem Einfedern und Ausfedern des Fahrzeugrades durchgeführt wird, sowie infolge des Positionierbetriebs des Verbindungsregelventils 232.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Stoßdämpfer 240 mit dem Fahrzeugkörper 242 an dem oberen Ende der Kolbenstange 34 und dem Träger 246 an dem unteren Ende des Zylinders 10 verbunden, so dass die gefederte obere Last durch eine Kooperation einer Kompressionsspiralfeder 252 und dem Druck der Flüssigkeitskammer 124 des Speichers 118 aufgenommen wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung im einzelnen mit Bezug auf einige besondere Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, dürfte für den Fachmann ersichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen mit Bezug auf die dargestellten Ausführungsbeispiele möglich sind.
Obgleich beispielsweise in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der zweite Kanal 130 mit der Flüssigkeitskammer 124 über einen Abschnitt des ersten Kanals 128 verbunden ist, während in dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel die Schlauchleitung 346 mit der Flüssigkeitskammer 124 über die Kanäle 352, 250 und 114 verbunden ist, so kann der erste Kanal 130 und die Schlauchleitung 346 direkt an die Flüssigkeitskammer 124 angeschlossen werden. Obgleich des weiteren in dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel die Pumpe 140 zwischen dem Fahrzeugkörper 242 und dem abgewinkelten Abschnitt 262A des Stabilisators 262 angeordnet ist, kann sie auch zwischen irgendeinem Bauteil vorgesehen sein, welches seine Position relativ zu dem Fahrzeugkörper in Abhängigkeit von der Einfederung und Ausfederung des Fahrzeugrades ändert.

Claims

Selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregelung bestehend aus folgenden Bauteilen: einer Dämpfer-Kolben-Zylinder-Anordnung (14, 32; 240) bestehend aus einem Zylinder (14; 10), der durch einen von einer Kolbenstange (34) getragenen Kolben (36) mit Dämpfungsventilen (38; 40) für die Zug- und Druckstufe in einen ersten und zweiten Arbeitsraum (42; 44) unterteilt wird, wobei sich die Kolbenstange (34) durch den ersten Arbeitsraum (42) aus dem Zylinder (10) erstreckt, einer Pumpen-Kolben-Zylinder-Anordnung (140) bestehend aus einem Pumpenzylinder (48; 46; 272) in dem eine hohle Pumpenstange (50) gleitet, um eine Pumpenkammer (54; 298) zu bilden, wobei die Dämpfer-Kolben-Zylinder-Anordnung (14, 32; 240) und die Pumpen-Kolben-Zylinder-Anordnung (140) derart miteinander gekoppelt sind, dass ihre Relativbewegungen zueinander synchronisiert sind, einem Niederdruckspeicher (16; 162) mit einer Niederdruckkammer (26; 168), die mit der Pumpenkammer (54; 298) über einen ersten Verbindungskanal (60, 58, 56; 172, 84; 340, 56) verbunden ist, in welchem ein erstes Rückschlagventil (64; 306) angeordnet ist, damit Dämpfungsmittel lediglich von der Niederdruckkammer (26; 168) zur Pumpenkammer (54; 298) fließen kann, einem Hochdruckspeicher (118; 154) mit einer Hochdruckkammer (124; 146), die mit der Pumpenkammer (54; 298) über einen zweiten Verbindungskanal (84, 110, 114, 128; 56, 180, 230, 232, 234; 300, 282, 346, 352, 350) verbunden ist, in welchem ein zweites Rückschlagventil (80; 324) angeordnet ist, damit Dämpfungsmittel lediglich von der Pumpenkammer (54; 298) zur Hochdruckkammer (124; 146) fließen kann, einer in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens (32; 296) im Zylinder (14; 272) verschließbaren Abregelöffnung (62; 338), so dass ein Teil des aus der Niederdruckkammer (26; 168) gepumpten Dämpfungsmittels wieder der Niederdruckkammer (26; 168) zugeführt wird, und einem dritten Verbindungskanal (130, 116, 108, 112, 90, 94; 234, 232, 228, 224, 212, 218, 148, 150; 114, 350, 348) zwischen der Hochdruckkammer (124; 146) und dem zweiten oder ersten Arbeitsraum (44 oder 42), dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Verbindungskanal (130, 116, 108, 112, 90, 94; 234, 232, 228, 224, 212, 218, 148, 150; 114, 350, 348) ein verstellbares Dämpfungsventil (132, 134; 192) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenzylinder (48) zur Lagerung der hohlen Pumpenstange (50) als Hülse ausgebildet ist, welche in eine koaxial durch den Kolben (36) und die Kolbenstange (34) gehende Bohrung (46) eingeschoben ist, und die in den Pumpenzylinder (48) eintauchende, hohle Pumpenstange (50) am Zylinder (10) befestigt ist, wobei die Hochdruckkammer (124) am Außenumfang der Kolbenstange (34) angeordnet ist und mit dem zweiten Arbeitsraum (44) über den dritten Verbindungskanal (130, 116, 108, 112, 90, 94) verbunden ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse und der Innenwand der hohlen Kolbenstange (34) ein Kanal (94) gebildet wird, wobei der dritte Verbindungskanal (130, 116, 108, 112, 90, 94) aus einem ersten Teil besteht, welcher durch den Kanal (94) gebildet wird und einem zweiten Teil, welcher sich als Leitung (108, 116, 130) in der Befestigung (102, 120) des Hochdruckspeiches (118; 154) an der Kolbenstange (34) fortsetzt, wobei das verstellbare Dämpfungsventil (132, 134) innerhalb des zweiten Teils des dritten Verbindungskanals (130, 116, 108, 112, 90, 94) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenzylinder (46) zur Lagerung der hohlen Pumpenstange (50) als Bohrung ausgebildet ist, welche koaxial durch den Kolben (36) und die Kolbenstange (34) geht, und die in den Pumpenzylinder (46) eintauchende, hohle Pumpenstange (50) am Zylinder (10) befestigt ist, wobei der Niederdruckspeicher (16; 162) am Außenumfang der Kolbenstange (34) angeordnet ist und mit der Pumpenkammer (54) über den ersten Verbindungskanal (172, 84) verbunden ist und die Hochdruckkammer (146) als ringförmige Kammer zwischen einem inneren und einem äußeren Zylinder (14; 16) ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (142) zur Schaffung eines zusätzlichen Kanals (148) zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder (14; 16) eingeschoben ist, wobei der Kanal (148) ein Teil des dritten Verbindungskanals (234, 232, 228, 224, 212, 218, 148, 150) ausmacht.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlastungs- oder Überlaufventil (186) vorgesehen ist, welches den zweiten Arbeitsraum (44) in Richtung Hochdruckkammer (146) öffnet, wenn die Druckdifferenz über einen vorgegebenen Grenzwert ansteigt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlastungs- oder Überlaufventil (188) vorgesehen ist, welches die Hochdruckkammer (146) in Richtung zweiten Arbeitsraum (44) öffnet, wenn die Druckdifferenz über einen vorgegebenen Grenzwert ansteigt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer-Kolben-Zylinder-Anordnung (240) und die Pumpen-Kolben-Zylinder-Anordnung (140) unabhängig voneinander ausgebildet und zwischen Fahrzeugaufbau (242) sowie Stabilisator (262) angeordnet sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen-Kolben-Zylinder-Anordnung (140) einen zweiten Zylinder (266) aufweist, der fest mit der hohlen Pumpenstange (50) verbunden ist und auf dem Pumpenzylinder (272) gleitet, um einen zusätzlichen Pumpenraum (282) zu bilden, welcher sich auf der Auslassseite des ersten Rückschlagventils (306) bei einer Verkleinerung der Pumpenkammer (298) verkleinert.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Pumpenraum (282) einen Abschnitt des zweiten Verbindungskanals (300, 282, 346, 352, 350) ausmacht.