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Die
Erfindung betrifft einen dämpfkraftveränderbaren
hydropneumatischen Schwingungsdämpfer
entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Durch
die
DE 36 31 714 A1 ist
ein dämpfkraftveränderbarer
hydropneumatischer Schwingungsdämpfer
bekannt, wobei sowohl für
das der Zugdämpfung
zugeordnete und im Kolben befindliche Dämpfventil ein elektromagnetisch
verstellbares Bypaßventil
als auch für
das bei der Druckdämpfung wirkende
Bodenventil ein weiteres elektromagnetisch verstellbares Bypaßventil
aufweist. So befindet sich zwar für das dem Bodenventil zugeordnete
Bypaßventil
der Elektromagnet unterhalb des Bodenventils, jedoch durchdringt
der zugehörige
Bypaßkanal
den Bodenventilkörper
mittig und außerdem
ragt ein dem Bypaßventil
vorgeschaltetes Dämpfventil
in den unteren Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers. Bei einer solchen Konstruktion
kann der unterhalb des Bodenventils befindliche Elektromagnet lediglich
die Dämpfkraft
in der Druckstufe verändern,
während
zur Ände rung
der Dämpfkraft
in der Zugstufe eine weitere elektromagnetische Verstelleinrichtung
im Bereich des Kolbens benötigt
wird. Dementsprechend ist ein solcher dämpfkraftveränderbarer Schwingungsdämpfer infolge
der Vielzahl der erforderlichen Bauteile mit einem hohen Bauaufwand
behaftet und teuer in der Herstellung und Montage. Ferner erfordert
eine solche Anordnung der Bypaßventile
ein relativ großer Bauraum
in axialer Richtung.
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Einen
zwischen dem Behälterboden
und dem Bodenventil angeordneten Elektromagneten zeigt auch die
DE 38 07 913 C1 ,
wobei die Einzelteile der Ventileinrichtung und ein den Anker des
Ventils aufnehmender Tubus Bestandteile des Zylinders sind. Lediglich
die Spule des Elektromagneten ist zwischen der mit dem Zylinder
verbundenen Baueinheit und einem Rückschlußtopf eingebaut, wobei dieser
formschlüssig
und verdrehfest im Behälterboden sitzende
Rückschlußtopf im
wesentlichen zum lagerichtigen Einbau der Spule des Elekromagneten dient.
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Bei
einem weiteren dämpfkraftveränderbaren
Schwingungsdämpfer
entsprechend der
EP
0 517 875 B1 ist im Bodenventil ein der Druckdämpfung zugeordnetes
elektromagnetisch veränderbares Dämpfventil
angeordnet, während
das Dämpfventil für die Zugdämpfung im
Kolben sitzt und mit einem Regulierungsmechanismus zusammenwirkt,
der ein zentrales Rohr aufweist, welches das Bodenventil mittig
durchdringt und abdichtend axial beweglich in einer hohlen Kolbenstange
geführt
ist. Der Aufbau eines derartigen Schwingungsdämpfers ist sehr kompliziert
und teuer, da jeder Dämpfrichtung
ein gesondertes Dämpfventil
zugeordnet wird und außerdem das
zentrale Rohr mit hoher Genauigkeit in der Kolbenstange geführt und
abgedichtet werden muß.
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Die
DE 34 06 875 A1 beschreibt
die prinzipielle Anordnung eines verstellbaren Dämpfventils im Bodenbereich
eines Schwingungsdämpfers.
Konstruktive Details sind nicht entnehmbar. In diesem Zusammenhang
ist noch die
DE 38
27 255 A1 zu nennen, die ebenfalls ein unmittelbar am Bodenventil angeordnetes
verstellbares Dämpfventil
betrifft, sich in der Offenbarung des Dämpfventils auf ein Blockschaltbild
beschränkt.
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In
der
DE 41 37 403 A1 ist
ein verstellbares Dämpfventil
in einem Ventilgehäuse
im Bodenbereich detailliert offenbart. Das Ventilgehäuse stellt eine
in sich geschlossene und von einem Bodenventil getrennte Baueinheit
dar.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen dämpfkraftveränderbaren
hydropneumatischen Schwingungsdämpfer
zu schaffen, der einfach im Aufbau und kostengünstig herstellbar ist, eine
problemlose Einstellung auf die geforderten Dämpfkräfte ermöglicht und einen geringen Bauraum
beansprucht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Da
keine in einen Arbeitsraum ragenden Bauteile für die Ventileinrichtung erforderlich
sind, ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau und eine leichte
Montage gewährleistet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die elektromagnetische
Ventileinrichtung aus einem fest eingestellten Dämpfventil und einem elektromagnetisch
verstellbaren Ventil, wodurch erfindungsgemäß eine sehr einfacher Gesamtaufbau
dadurch erzielt wird, daß die
elektromagnetische Ventileinrichtung für die Zug- und Druckdämpfung in
einer Strömungsrichtung
durchströmt
wird.
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Für eine Einstellung
der Ventileinrichtung auf die geforderten Dämpfwerte ist es vorteilhaft,
wenn das fest eingestellte Dämpfventil
und das elektromagnetisch verstellbare Ventil gesondert und/oder
zusammengesetzt eingestellt und geprüft werden kann, während ein
besonders einfacher Einbau dadurch ermöglicht wird, daß die aus
dem fest eingestellten Dämpfventil
und dem elektromagnetisch verstellbaren Ventil bestehende elektromagnetische
Ventileinrichtung eine Baueinheit bildet.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein sehr
einfacher Gesamtaufbau des Schwingungsdämpfers dadurch erzielt, daß das Ventilgehäuse mit
Zentrierflächen
zur Zentrierung des Innenbehälterrohres,
des Behälters
und des Bodenventils oder des Zylinders versehen ist. Somit können die
mit dem Ventilgehäuse
verbundenen Bauteile problemlos mit dem Ventilgehäuse verbunden
und axial verspannt werden.
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Auch
hinsichtlich der Funktion des Schwingungsdämpfers wird für die Zug-
und Druckdämpfung
nur eine Dämpfventileinrichtung
benötigt,
wobei der Kolben lediglich ein einfaches, bei der Einfahrbewegung
der Kolbenstange in den Zylinder öffnendes Rückschlagventil besitzt, während merkmalsgemäß das Bodenventil
ein bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange zum Ausgleichsraum öffnendes
Rückschlagventil
und ein Überdruckventil
aufweist, welches bei Überschreitung
des maximal zulässigen
Innendrucks im Zylinder zum Ausgleichsraum hin öffnet.
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Das
Ventilgehäuse
gestattet die verschiedensten Arten für das Einbauen im Behälter und/oder für das Anbringen
einer Bodenkappe oder eines Behälterbodens,
welcher beispielsweise mit einem der Befestigung des Schwingungsdämpfers im
Fahrzeug dienenden Anschlußauge
versehen sein kann. So ist bei einer Ausführungsform das Ventilgehäuse zur Befestigung
der Bodenkappe oder zur Fixierung im Behälter mit einer Ringnut versehen,
in welche die Bodenkappe oder die Wand des Behälters eingreift, während bei
einer weiteren Ausführung
das Ventilgehäuse
mit einem Abschnitt geringeren Durchmessers versehen ist, welcher
eine in Achsrichtung wirkende Anlagefläche für den Behälter bildet. Weiter wird eine Verbindung
des elektromagnetischen Ventils mit dem Behälter oder mit dem Ventilgehäuse auf
einfache Weise dadurch geschaffen, daß das elektromagnetische Ventil
mit einer Ringnut versehen ist, in welcher ein offener und radial
federnder Drahtring angeordnet wird und dieser Drahtring in eine
entsprechende Behälterringnut
oder in eine Ringnut des Ventilgehäuses eingreift. Eine solche
Verbindung kann demontierbar oder undemontierbar ausgeführt sein,
je nachdem ob die Drahtenden von einem Werkzeug erfaßt werden
können
oder nicht.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung wird dadurch erhalten, daß die Achse der elektromagnetisch
betätigbaren
Ventileinrichtung im wesentlichen senkrecht zur Achse des Schwingungsdämpfers verlaufend
angeordnet ist. Diese Anordnung gestattet eine sehr einfache Montage
und Demontage der Ventileinrichtung, wobei die zu einer Baueinheit
zusammengefaßte
Ventileinrichtung in einem Arbeitsgang in das Ventilgehäuse einbaubar
ist.
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Diese
quer zur Achse des Schwingungsdämpfers
verlaufende Achse der Ventileinrichtung ermöglicht eine sehr kompakte Ausbildung
des Ventilgehäuses,
welches nicht nur der Zentrierung und axialen Verspannung der zylindrischen
feststehenden Schwingungsdämpferteile
dient, sondern einteilig mit einem als Anschlußauge ausgebildeten Anschlußgelenk
versehen ist, wodurch eine äußerst wenig
Bauraum in Achsrichtung und in radialer Richtung beanspruchende
Ausführung
geschaffen wird, besonders wenn die Achse der elektromagnetisch
betätigbaren Ventileinrichtung
in etwa quer zur Achse des Anschlußauges angeordnet ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen
Schwingungsdämpfer
im Bereich der Ventileinrichtung im Längsschnitt;
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2 eine
Ausführungsform
nach dem Stand der Technik im Längsschnitt,
bei der die Achse der Ventileinrichtung in etwa senkrecht zur Schwingungsdämpferachse
verläuft;
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3 ein
Ventilgehäuse,
welches mit dem Bodenventil zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist;
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4 eine
Befestigungsart des Ventilgehäuses
im Behälter;
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5 eine
Verbindung einer Bodenkappe mit dem Ventilgehäuse.
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Der
Aufbau und die Wirkungsweise eines hydropneumatischen Schwingungsdämpfers in
Zweirohrbauart kann als bekannt vorausgesetzt werden, deshalb werden
nachfolgend nur die wesentlichen Unterschiede des Erfindungsgegenstandes
zu den üblichen
Zweirohr-Schwingungsdämpfern
beschrieben.
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Der
Ausschnitt des Schwingungsdämpfers entsprechend
der 1 zeigt einen mit einer Kolbenstange 1 verbundenen
Kolben 2, der mit einem Rückschlagventil versehen ist,
wobei das Rückschlagventil
bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange 1 in den Zylinder 3 öffnet. Vom
Kolben 2 wird der mit Dämpfflüssigkeit
gefüllte
Innenraum des Zylinders 3 in einen kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum 4 und einen unteren Arbeitsraum 5 unterteilt.
Der Arbeitsraum 4 wird am Ende des Zylinders 3 von
einer nicht dargestellten Kolbenstangenführung begrenzt, während am
anderen Ende des Zylinders 3 ein Bodenventil 10 als
Abschluß für den Arbeitsraum 5 angeordnet
ist. Dieses Bodenventil 10 trägt ein Rückschlagventil aufweist, welches
bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 1 den Arbeitsraum 5 mit
einem mit Dämpfflüssigkeit
und Gas gefüllten
Ausgleichsraum 8 hydraulisch verbindet. Der Ausgleichsraum 8 befindet
sich zwischen der Außenwand
des Innenbehälterrohres 6 und
der Innenwand des Behälters 7.
Eine weitere hydraulische Verbindung 9 wird durch einen
Ringraum zwischen dem Zylinder 3 und einem Innenbehälterrohr 6 geschaffen,
wobei diese hydraulische Verbindung 9 den Arbeitsraum 4 über im Bereich
der Kolbenstangenführung
befindliche Durchtrittsöffnungen
mit einer elektromagnetisch betätigbaren
Ventileinrichtung 11 flüssigkeitsleitend verbindet.
Diese Ventileinrichtung 11 ist einerseits vom Bodenventil 10 und
andererseits von einem Behälterboden 21 axial
begrenzt, ist zumindest teilweise in einem Ventilgehäuse 14 angeordnet
und besteht aus einem fest eingestellten Dämpfventil 12 und einem
elektromagnetisch verstellbaren Ventil 13.
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Ein
solcher Gesamtaufbau der Ventileinrichtung 11 führt zu einer
kurzen und raumsparenden Bauweise des Schwingungsdämpfers,
wobei dessen Gesamtaufbau einfach gehalten werden kann, da die Ventileinrichtung 11 außer der
Dämpfkrafteinstellbarkeit
auch die Aufgabe der sonst bei Zweirohrschwingungsdämpfern üblichen
Kolben- und Bodendämpfventile übernimmt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Ventilgehäuse 14 eine in die
hydraulische Verbindung 9 mündende Aufnahme für die Ventileinrichtung 11 aufweist
und einen weiteren Durchlaß zwischen dem
Bodenventil 10 und dem Ausgleichsraum 8 besitzt.
Ferner dient das Ventilgehäuse 14 der
Montageerleichterung, denn es ist mit einer Zentrierfläche 15 für das Innenbehälterrohr 6,
einer Zentrierfläche 16 für den Behälter 7 und
einer Zentrierfläche 17 für das Bodenventil 10 versehen,
wodurch die genannten Bauteile mitsamt der Ventileinrichtung 11 zusammengefügt und wie
auf der rechten Seite von 1 gezeigt,
gegen den in den Behälter 8 eingeschweißten Behälterboden
axial verspannt eingebaut wird.
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Eine
weitere Befestigungsvariante ist auf der linken Seite der 1 gezeigt.
Hierbei ist das elektromagnetisch verstellbare Ventil 13 mit
einer Ringnut 28 versehen, in welche ein offener und radial
federnder Drahtring 29 eingelegt ist, der beim Zusammenfügen in eine
entsprechende Behälterringnut
eingreift. Eine derartige Befestigung kann auf sehr einfache Weise
lösbar
oder unlösbar
ausgebildet werden. Beispielsweise ist für die lösbare Verbindung der Drahtring 29 mit
axial abgebogenen Enden versehen, die zum Lösen der Verbindung mit einem
Werkzeug zusammengedrückt
werden.
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Die
aus dem fest eingestellten Dämpfventil 12 und
dem elektromagnetisch verstellbaren Ventil 13 bestehende
Ventileinrichtung 11 ist zu einer Baueinheit zusammengefaßt, wobei
die Ventile 12 und 13 vor dem Einbau in den Schwingungsdämpfer einzeln eingestellt
und geprüft
werden können
oder dies auch nach dem Zusammenfügen der Ventileinrichtung 11 erfolgen
kann. Bei dieser Ausführungsform verläuft die
Achse 20 der Ventileinrichtung 11 in Richtung
der Achse 19 des Schwingungsdämpfers.
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Auch
die Wirkungsweise der Ventileinrichtung 11 ist sehr einfach,
da diese in Zug- und Druckrichtung der Kolbenstange 1 in
derselben Strömungsrichtung
durchströmt
wird. In der Zugrichtung der Kolbenstange 1 verschließt das Rückschlagventil im
Kolben 2 die hydraulische Verbindung zwischen dem kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum 4 und dem unteren Arbeitsraum 5, wodurch
die im Ringraum zwischen dem Zylinder 3 und der Kolbenstange 1 befindliche
Dämpfflüssigkeit über nicht
eingezeichnete, im Bereich der Kolbenstangenführung befindliche Kanäle über die
hydraulische Verbindung 9 zum Ventilgehäuse 14 und von dort über radiale Öffnungen
zu dem fest eingestellten Dämpfventil 12 der
Ventileinrichtung 11 geführt wird. Bei dieser Zugdämpfung vermindert
sich der Druck im unteren Arbeitsraum 5 gegenüber dem
Ausgleichsraum 8, so daß das Rückschlagventil des Bodenventils 10 öffnet und
Dämpfflüssigkeit
aus dem Ausgleichsraum 8 über die radiale Öffnung im
Ventilgehäuse 14,
deren Innenraum 18 und axiale Bohrungen zum Bodenventil 10 gelangt.
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Für die Druckdämpfung,
d.h. beim Einfahren der Kolbenstange 1 in den Zylinder 3,
wird durch Druckerhöhung
das Rückschlagventil
im Bodenventil 10 geschlossen gehalten, während das
Rückschlagventil
im Kolben 2 öffnet
und dadurch ein dem in den Zylinder eintauchenden Kolbenstangenvolumen
entsprechendes Dämpfflüssigkeitsvolumen über die
hydraulische Verbindung 9 und die entsprechenden Kanäle im Ventilgehäuse 14 durch
die Ventileinrichtung 11 gedrückt wird und in den Ausgleichsraum 8 fließt.
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Die Änderung
der Dämpfwirkung
der Ventileinrichtung 11 sowohl für die Zug- als auch für die Druckrichtung
erfolgt über
das elektromagnetisch verstellbare Ventil 13, welches elektrisch
mit einer Steuer- bzw Regeleinrichtung verbunden ist, deren Verstellbefehle
dann zu der gewünschten
Dämpfkraftwirkung
führen.
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Die 2 zeigt
eine vorteilhafte und äußerst kurz
bauende Ausführungsform
eines Dämpfkraftveränderbaren
Schwingungsdämpfers,
da die Achse 20 der Ventileinrichtung 11 im wesentlichen
senkrecht zur Achse 19 des Schwingungsdämpfers angeordnet ist. Entsprechend
ist auch das Ventilgehäuse 14 ausgeführt, welches
eine in Achsrichtung des Schwingungsdämpfers verlaufende Aufnahme
für das
mit dem Rückschlagventil
versehene Bodenventil 10 aufweist, wobei im Bereich dieser
Aufnahme radial verlaufende Öffnungen
vorgesehen sind, die in den vom Innenbehälterrohr 6 und vom
Behälter 7 begrenzten Ausgleichsraum 8 münden. Die
hydraulische Verbindung 9 führt im Ventilgehäuse 14 zum
Einlaß für das fest
eingestellte Dämpfventil 12,
welches zusammen mit dem elektromagnetisch verstellbaren Ventil 13 die
Ventileinrichtung 11 bildet. Die Montage der in etwa senkrecht
zur Achse 19 des Schwingungsdämpfers und vorzugsweise quer
oder annähernd quer
zur Achse eines Anschlußauges 26 im
Ventilgehäuse 14 eingebauten
Ventileinrichtung 11 ist besonders einfach, da die gesamte
Ventileinheit 11 nach dem Zusammenbau der übrigen Schwingungsdämpferbauteile
in das Ventilgehäuse 14 eingeschoben und
befestigt werden kann. Somit wird durch diese Konstruktion nicht
nur ein sehr kleiner Bauraum in Richtung der Achse 19 des
Schwingungsdämpfers ermöglicht,
sondern es wird für
den Einbau der Ventileinrichtung 11 in den Schwingungsdämpfer eine weitgehende
Unabhängigkeit
in der Montagefolge geschaffen, so daß bestehende Montagebänder ohne
wesentliche Umstellung verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil
dieser Ausführung
ist darin zu sehen, daß das
Ventilgehäuse 14 einstückig mit
einem als Anschlußauge
ausgebildeten Anschlußgelenk 26 ausgeführt ist
und fest mit dem Behälter 7,
dem Innenbehälter 6 sowie über das
Bodenventil 10 mit dem Zylinder 3 verbunden ist.
Die Befestigung der Ventileinrichtung 11 im Ventilgehäuse 14 erfolgt
vorzugsweise mit Hilfe eines offenen und radial federnden Drahtrings 29,
der in der Ringnut 28 des elektromagnetischen Ventils 13 angeordnet
ist und beim Einschieben der Ventileinrichtung 11 in das Ventilgehäuse 14 in
eine entsprechende Ringnut des Ventilgehäuses 14 einrastet.
Auch diese Verbindung kann, wie bereits beschrieben, lösbar oder
unlösbar ausgeführt sein.
Die Funktion der Ventileinrichtung 11 und deren Dämpfkraftänderung
entspricht der Wirkungsweise, wie sie bereits zu der Ausführung entsprechend 1 beschrieben
wurde.
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Die
Ausführungsform
nach 3 unterscheidet sich von der nach 1 im
wesentlichen dadurch, daß das
Ventilgehäuse 14 einteilig
mit dem Bodenventil 10 ausgebildet ist. Die axiale Abstützung und
Vorspannung der zylindrischen Bauteile im Behälter 7 erfolgt, wie
in der linken Hälfte
der Zeichnung dargestellt über
eine Anlagefläche 23 mittels
dieser sich das Ventilgehäuses 14 auf
einer entsprechenden Gegenfläche
des Behälters
abstützt,
während ein
Abschnitt geringeren Durchmessers 22 zur exakten Führung auf
der eingezogenen Innenwand des Behälters 7 anliegt.
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In
der rechten Hälfte
von 3 ist das Ventilgehäuses 14 zur Befestigung
im Behälter 7 mit
einer Ringnut 25 versehen, in welche der Behälter 7 durch
Umformung eingreift und eine außen
sichtbare Sicke bildet. Für
die beiden in 3 gezeigten Befestigungsarten
wird die Axialkraft der Vorspannung vom Ventilgehäuse 14 auf
den Behälter 7 übertragen, während die
einwandfreie Einbaulage der Ventileinrichtung 11 durch
ein Federelement gewährleistet wird,
welches zwischen dem mit dem Anschlußgelenk bzw. mit dem Anschlußauge versehenen
Behälterboden
und dem elektromagnetisch verstellbaren Ventil 13 eingebaut
ist.
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Die
Befestigung des Ventilgehäuses 14 mittels
der Anlagefläche 23 ist
in 4 vergrößert dargestellt.
Im Abschnitt geringeren Durchmessers 22 ist zur Abdichtung
gegenüber
der Innenwand des Behälters 7 ein
Dichtring in einer Dichtringnut angeordnet. Der Behälterboden 21 ist
in den Behälter 7 eingeschweißt und kann
mit einem Anschlußgelenk
verbunden werden. Eine Verbindung des Ventilgehäuses 14 mit einer
Bodenkappe 24 ist in 5 gezeigt. Hierzu
ist das Ventilgehäuse 14 auf
dem Abschnitt geringeren Durchmessers 22 mit einer Ringnut 25 versehen,
in welche die Kappe 24 vorzugsweise durch einen Einrollvorgang
eingreift und somit die feste Verbindung mit dem Ventilgehäuse 14 geschaffen
wird. Zur Befestigung des Ventilgehäuses 14 im Behälter 7 ist
die Anlagefläche 23 vorgesehen,
auf welcher das umgebördelte
Ende des Zylinders 7 aufliegt.
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Bei
allen dargestellten Ausführungsformen ist
es ohne weiteres möglich
im Bodenventil 10 ein Überdruckventil
derart anzuordnen und einzustellen, daß dieses bei Überschreitung
eines vorgegebenen maximalen Drucks im Zylinder 3 zum Ausgleichsraum 8 hin öffnet.