DE19833854A1 - Dämpfeinheit für eine hydropneumatische Federung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfeinheit entsprechend dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1.

Ein regelbarer Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfungskraftsteuerung ist durch die DE 38 03 888 C2 bekannt, wobei eine Dämpfeinheit mindestens zwei Ventileinheiten aufweist, die jeweils einzeln oder gemeinsam in den Strömungsweg schaltbar sind und jede Ventileinheit für die Zug- und Druckdämpfung ein federbelastetes Dämpfventil be­ sitzt. Diese Dämpfventile sind so ausgelegt, daß eine Ventileinheit mit Dämpfventilen versehen ist, die eine in der Zugdämpfung wirkende hohe Dämpfkraft und in der Druckdämpfung eine niedere Dämpfkraft aufweisen, während die andere Ventileinheit in der Zugdämpfung eine niedere Dämpfkraft und in der Druckdämpfung ein hohe Dämpfkraft erzeugt. Die beiden Ventileinrichtungen sind parallel zueinander angeord­ net, wobei Schalter vorgesehen sind, die über eine Steuerelektronik ein Zu- oder Ab­ schalten sowie ein Kombinieren der federbelasteten Ventile bewirkt.

Ferner ist durch die DE 34 34 877 A1 ein regelbarer Schwingungsdämpfer bekannt, welcher wenigstens ein Bypaßventil aufweist, wobei jedes Bypaßventil durch mindestens ein federbelastetes, elektromagnetisch zu- oder abschaltbares Dämpfventil gebildet ist. Dieses Bypaßventil wirkt parallel zu den Drosselventilen des Dämpfkolbens und kann zur Dämpfungsänderung durch das elektromagnetische Schaltventil, welches in Reihe dazu angeordnet ist, geschaltet werden. Wenn das Bypaßventil in der Zug- und Druckrich­ tung aus unterschiedlichen Richtungen angeströmt wird, so ist für die Zug- und Druck­ stufe je ein federbelastetes Dämpfventil vorgesehen, wobei die Dämpfventile durch das gemeinsame elektromagnetische Schaltventil zu- oder abschaltbar sind.

Die DE 40 07 261 A1 beschreibt eine verstellbare Dämpfeinheit mit einem Gehäuse, in dem zwei verstellbare Ventileinheiten angeordnet sind. Die Ventileinheiten sind mittels Druckmittelleitungen mit einer Verdrängereinrichtung, in diesem Falle einem Einrohr­ schwingungsdämpfer, verbunden. Der Schwingungsdämpfer fördert in zwei Richtungen Druckmittel über Anschlüsse zu der Dämpfeinheit. Der Dämpfeinheit sind zwei Rück­ schlagventile beigeordnet, die eine eindeutige Zuordnung der Förderrichtung mit einer bestimmten Ventileinheit bewirken.

Mit einer Dämpfeinheit, die außerhalb der Verdrängereinheit angeordnet ist, können Bauraumprobleme leichter behoben werden, indem man den Anbringungsort der Dämpfeinheit den Gegebenheiten anpaßt. Dazu sind aber die Druckmittelleitungen und die Rückschlagventile notwendig, die an den Anschlußstellen eine Leckage mit sich bringen können. Das Gehäuse der Dämpfeinheit nach der DE 40 07 261 verfügt über insgesamt vier Anschlüsse, an denen die besagten Leckagen auftreten können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mit einem vertretbaren Aufwand eine ausrei­ chende Sicherheit gegen Undichtigkeiten zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik besteht darin, daß die verstellbare Dämpfeinheit lediglich zwei Anschlüsse aufweist und dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Leckage deutlich minimiert wird. Ein wesentlicher Teil der Strömungsverbindungen erfolgt zwischen den Sammelräumen innerhalb des Gehäuses der Dämpffeinheit.

Des weiteren ist vorgesehen, daß jedes Rückschlagventil Bestandteil eines Anschlusses ist. Der Anschluß kann als Einschraubstück ausgeführt sein. Damit läßt sich die Bauein­ heit Anschluß-Rückschlagventil außerhalb des Gehäuses der Dämpfeinheit vormontie­ ren.

Dazu weist der Anschluß einen nabenförmigen Ansatz auf, der in den jeweiligen Sam­ melraum ausgerichtet ist und das Rückschlagventil trägt. Sinnvollerweise wird der na­ benförmige Ansatz derart ausgebildet, daß das Rückschlagventil nur eine Einbauposition einnehmen kann und eine Verwechslung der Durchlaß bzw. Sperrichtung ausgeschlos­ sen ist. Das Rückschlagventil besteht aus eine Lochscheibe in Verbindung mit minde­ stens einer Ventilscheibe.

Des weiteren weist das Gehäuse in beiden Sammelräumen für die mit den Rückschlag­ ventilen versehenen Anschlüsse eine Anschlagfläche auf, die durch die Anlage der Loch­ scheibe eine Einschraubbegrenzung für die Anschlüsse bilden.

Anhand einer in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsform wird nach­ folgend die Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Skizze für die Anordnung der Dämpfeinheit bei einer hydropneumatischen Federung für ein Fahrzeugrad;

Fig. 2 einen Schwingungsdämpfer in Kombination mit der Dämpfeinheit;

Fig. 3 die Dämpfeinheit im Längsschnitt;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Dämpfeinheit nach Fig. 2 entsprechend der Schnittlinie A-B.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine Verdrängereinrichtung dargestellt, die einen mit Dämpf­ flüssigkeit gefüllten Zylinder aufweist, der an seinem oberen Ende mit einem Fahrzeug­ aufbau verbunden ist, während eine Kolbenstange 2 am unteren Ende schwenkbar auf einem Radführungsteil sitzt. Der Innenraum des Zylinders 1 wird durch einen auf der Kolbenstange 2 befestigten Kolben 3 in einen kolbenstangenseitigen Raum 4 und einen kolbenstangenfernen Raum 5 unterteilt, wobei die beiden Räume 4 und 5 durch einen dem Kolben 3 befindlichen Durchlaßquerschnitt 6 hydraulisch miteinander in Verbindung stehen. Eine Dämpfeinheit 7 steht über eine Druckmittelleitung 17a, 17b mit dem Raum 5 und andererseits mit einem Flüssigkeitsraum 16 eines Hydrospeichers 14 in Verbindung. Im Hydrospeicher 14 befindet sich auch ein unter Druck stehender Gas­ raum 15, der über eine Membrane den Druck auf den Flüssigkeitsraum 16 überträgt.

Die Dämpfeinheit 7 weist eine der Einschubrichtung der Kolbenstange zugeordnete er­ ste Ventileinheit 8 und eine der Ausfahrrichtung zugeordnete zweite Ventileinheit 11 auf, wobei die Ventileinheit 8 aus einem in der Einschubrichtung der Kolbenstange ge­ schlossenem Rückschlagventil 9 und einem nur der Einschubrichtung zugeordnetem elektromagnetisch verstellbarem Dämpfventil 10 besteht, während die Ventileinheit 11 ein in der Ausfahrrichtung der Kolbenstange zugeordnetes elektromagnetisch verstellba­ res Dämpfventil 13 besitzt.

Bei einer Einschubbewegung der Kolbenstange wird durch das in den Zylinder 1 einfah­ rende Volumen der Kolbenstange 2 die entsprechende Dämpfflüssigkeit dem Raum 5 über die Druckmittelleitung 17a und die Dämpfeinheit 7 in den Flüssigkeitsraum 16 des Hydrospeichers 14 verdrängt. Da der Raum 4 mit dem Raum 5 über den Durchlaßquer­ schnitt 6 im Kolben 3 hydraulisch verbunden ist, kann die bei dieser Bewegung der Kol­ benstange 2 entstehende Vergrößerung des Raumes 4 aus dem Raum 5 aufgefüllt wer­ den. In der Dämpfeinheit 7 bleibt das der ersten Ventileinheit 8 zugeordnete Rück­ schlagventil 9 geschlossen, so daß die gesamte verdrängte Dämpfflüssigkeit durch das elektromagnetisch verstellbare Dämpfventil 10 gedrückt wird und anschließend über das durch den Flüssigkeitsdruck sich öffnende Rückschlagventil 12 in den unter dem Druck des Gasraumes 15 stehenden Flüssigkeitsraum 16 des Hydrospeichers 14 verdrängt wird.

Beim Ausfedern des Fahrzeugrades fährt die Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 aus, wobei die dem ausfahrenden Kolbenstangenvolumen entsprechende Dämpfflüssig­ keitsmenge aus dem unter Druck stehenden Flüssigkeitsraum 16 über die Druckmittellei­ tung 17b und die Dämpfeinheit 7 in den Raum 5 zurückgedrückt wird. Hierbei wirkt die zweite Ventileinheit 11, bei der das Rückschlagventil 12 geschlossen bleibt und die Dämpfflüssigkeit durch das lediglich bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange wir­ kende elektromagnetisch verstellbare Dämpfventil 13 gedrosselt wird und so die Dämpfwirkung entsteht, da das nun öffnende Rückschlagventil 9 keinen nennenswer­ ten Strömungswiderstand bietet.

Anstelle der elektromagnetisch verstellbaren Dämpfventile können auch motorisch oder durch einen Hebel oder auch pneumatisch verstellbare Dämpfventile verwendet werden. Wesentlich ist, daß jeder Bewegungsrichtung der Kolbenstange nur ein Dämpfventil zugeordnet ist. Da sich die Einflußgrößen während der Fahrt nicht abrupt ändern, wer­ den auch die Verstellwege bei einer solchen Ventilanordnung klein gehalten.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Dämpfeinheit in Kombination mit einem an sich bekannten Einrohrschwingungsdämpfer, der unterhalb seines Arbeitsraumes 5 einen unter einer Gasvorspannung stehenden Ausgleichsraum 15 aufweist. Der Zusammen­ hang zwischen den Bewegungsrichtungen der Kolbenstange und den Fließrichtungen von und zur Dämpfeinheit 7 entsprechen dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform der Dämpfeinheit 7 weist ein Ventil­ gehäuse 20 auf, in das die beiden Ventileinheiten 8 und 11 eingeschraubt sind. Die er­ ste Ventileinheit 8 ist der Einschubrichtung der Kolbenstange zugeordnet und besteht aus einem stufenlos verstellbarem Dämpfventil 10 und einem aus einer Lochscheibe 18 und einer Ventilplatte 19 bestehenden Rückschlagventil 9, welches bei dieser Anströ­ mungsrichtung der verdrängten Dämpfflüssigkeit geschlossen ist. Die der Ausfahrrich­ tung der Kolbenstange zugeordnete zweite Ventileinheit 12 besitzt ebenso ein stufenlos elektromagnetisch verstellbares Dämpfventil 13 und ein aus einer Lochscheibe 18 und einer Ventilscheibe 19 bestehendes Rückschlagventil 12. Die Dämpfventile 10 und 13, sowie die Rückschlagventile 9 und 12 stimmen hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Ab­ messungen überein. Dies gilt auch für die Anschlüsse 21. Sie bestehen aus einem Ein­ schraubstück 21a, 21b, das Anschlußgewinde zur Befestigung der Druckmittellei­ tung 17a, 17b trägt. Ein nabenförmiger Ansatz 23 des Einschraubstücks 21a, 21b nimmt das aus der Lochscheibe 18 und Ventilplatte 19 bestehende Rückschlagventil auf, das druckdicht mit dem Ansatz 23 durch Verstemmen oder Vernieten verbunden ist. Damit bildet jedes Einschraubstück mit dem Rückschlagventil eine außerhalb des Ventilgehäu­ ses vormontierbare Baueinheit. Unabhängig von der Durchströmrichtung können beide Baueinheiten identisch montiert werden. Im Ventilgehäuse 20 ist jedem Ein­ schraubstück 21a, 21b eine Anschlagfläche 28 zugeordnet, gegen welche die Loch­ scheibe 18 im Bereich ihres Außendurchmessers beim Einschrauben des Ein­ schraubstücks 21a, 21b gedrückt und somit axial vorgespannt wird, wobei diese An­ schlagfläche 27 gleichzeitig die Einschraubbegrenzung für das mit dem Rückschlagven­ til 9 oder 12 verbundene Einschraubstück 21a, 21b bildet.

Das Ventilgehäuse 20 weist für jeden Anschluß und Ventileinheit eine Aufnahme auf. Im Falle der Anschlüsse 21a, 21b ergeben sich im eingebauten Zustand für jeden An­ schluß ein Sammelraum 24a, 24b in Zuströmrichtung des jeweiligen Anschlusses. Als Begrenzungen dienen die Gehäusewände des Ventilgehäuses 20 sowie die Ventilplat­ ten 19a, 19b der Rückschlagventile. Die Ventileinheiten 10 und 13 bilden mit dem Ven­ tilgehäuse 20 gleichartige Aufnahmen, die über eine Verbindungsstrecke 25 zu einem gemeinsamen Sammelraum 26 vereinigt sind. Der Sammelraum 26 verfügt über einen Verbindungskanal 27, der eine Querwand 29 des Ventilgehäuses 20 durchdringt. Der Verbindungskanal 27 führt zu den Rückschlagventilen 9, 12 der Anschlüsse. Ausgehend vom Sammelraum 26 besteht somit über die Verbindungsstrecke 25 und dem Verbin­ dungskanal 27 durch die sich öffnenden Rückschlagventile 9, 12 eine Verbindung zu den Sammelräumen 24a, 24b.

Bei einer Einfahrbewegung wird durch die zentrale Bohrung 22 des Einschraubstücks 21 elektromagnetisch verstellbaren Dämpfventil 10 die aus der Verdrängungseinheit verdrängte Dämpfflüssigkeitsmenge zugeführt, wobei das Rückschlagventil 9 geschlos­ sen ist. Nach Durchströmen des Dämpfventils 10 gelangt die Dämpfflüssigkeit in den Sammelraum 26 und über den Verbindungskanal 27 durch das Rückschlagventil 12 zu­ rück zur Verdrängereinheit oder dem Hydrospeicher, je nach Anwendung, wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist.

Beim Ausfedern des Fahrzeugrades, d. h. bei Zugdämpfung, wird das dem ausfahrenden Kolbenstangenvolumen entsprechende Volumen der Dämpfflüssigkeit bei geschlosse­ nem Rückschlagventil 12 durch das elektromagnetisch verstellbare Dämpfventil 13 ge­ drückt. Nach dem Dämpfventil 13 gelangt die Dämpfflüssigkeit über den Verbindungs­ kanal 27 in den durch das Rückschlagventil 9 zum Raum zur Verdrängereinheit.

Unabhängig von der Zuströmrichtung zur Dämpfeinheit 7 fließt die Dämpfflüssigkeit stets in derselben Richtung durch den Verbindungskanal 27 zu den Rückschlagventi­ len 9, 12. Die momentanen Drücke in den Sammelräumen 24a, 24b sorgen dafür, daß stets der Abfluß aus der Ventileinheit 10 durch das Rückschlagventil 12 und die Dämpf­ flüssigkeit aus der Ventileinheit 13 zum Rückschlagventil 9 fließt und damit ein Um­ pumpen innerhalb der Dämpfeinheit ausgeschlossen ist. Wesentlich ist, daß nur zwei Anschlüsse 21 notwendig sind.

Die einwandfreie Zuordnung des Dämpfventils 10 für die Einschubbewegung der Kol­ benstange und des Dämpfventils 13 für die Ausfahrbewegung der Kolbenstange er­ möglicht eine wesentliche Verringerung der Verstellwege und eine bessere und genaue­ re Dämpfungseinstellung. Eine derartige verstellbare Dämpfeinheit ist daher sehr vorteil­ haft, da für Straßenfahrzeuge als günstiges Verhältnis von Druck- zu Zugdämpfung 1 : 2 bis 1 : 3 ermittelt wurde. Dementsprechend ist für eine Dämpfeinheit mit nur einem ver­ stellbaren Dämpfventil ein ständiges Verstellen mit großen Stellwegen erforderlich. Der Gesamtaufbau der Dämpfeinheit ist kostengünstig, da die verstellbaren Dämpfventile 10 und 13 gleich ausgebildet sind, ebenso die Rückschlagventile 9 und 12 und die Ein­ schraubstücke 21. Eine preisgünstige Herstellung des Ventilgehäuses 20 wird erhalten, da diese als Strangpreßteil hergestellt werden kann, in das der Sammelraum 26 und die Verbindungsstrecke 25 eingefräst sind, während der Verbindungskanal 26 als Sackboh­ rung in Verbindung mit einer Querbohrung ausgeführt ist, wobei die Sacklochbohrung anschließend nach außen verschlossen wird.

Eine derartige Dämpfeinheit beschränkt sich nicht auf die in den Figuren gezeigten stu­ fenlos elektromagnetisch verstellbare Dämpfventile, denn es sind problemlos andere bereits bekannte stufenlos oder stufenweise verstellbaren Dämpfventile anwendbar, die gleichermaßen den einfachen Aufbau und die vorteilhafte Wirkung gewährleisten kön­ nen.

Claims (5)

1. Verstellbare Dämpfeinheit, umfassend ein Gehäuse, in dem mindestens zwei verstell­ bare Ventileinheiten angeordnet sind, wobei die Dämpfeinheit mittels Druckmittellei­ tungen mit einer Verdrängereinrichtung verbunden ist; die in zwei Förderrichtungen Druckmittel über Anschlüsse zu der Dämpfeinheit fördert, wobei der Dämpfeinheit Rückschlagventile beigeordnet sind, die eine eindeutige Zuordnung der Förderrich­ tung mit einer vorbestimmten Ventileinheit bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) für beide Anschlüsse (21a; 21b) jeweils einen Sammel­ raum (24a; 24b) und einen weiteren Sammelraum (26) für das aus den Ventileinhei­ ten (10; 13) abströmende Dämpfmedium aufweist, wobei der weitere Sammel­ raum (26) über mindestens einen Verbindungskanal (27) mit den Sammelräu­ men (24a; 24b) der Anschlüsse (21a; 21b) verbunden ist und der mindestens eine Verbindungskanal (27) in Richtung der Sammelräume (24a; 24b) der Anschlüs­ se (21a; 21b) sich öffnende Rückschlagventile (9; 12) aufweist, so daß die Druckmit­ telleitungen (71a; 17b) in zwei Richtungen durchströmtwerden.

2. Dämpfeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jedes Rückschlagventil (9; 12) Bestandteil eines Anschlusses (21a; 21b) ist.

3. Dämpfeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (21a; 21b) einen nabenförmigen Ansatz (23) aufweist, der in den jeweiligen Sammelraum (24a; 24b) ausgerichtet ist und damit das Rückschlagven­ til (9; 12) trägt.

4. Dämpfeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9; 12) aus einer Lochscheibe (18) in Verbindung mit minde­ stens einer Ventilscheibe (19) besteht.

5. Dämpfeinheit nach Anspruch 4; dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) im Sammelraum (24a; 24b) für den mit dem Rückschlagven­ til (9; 12) versehenen Anschluß (21) eine Anschlagfläche (28) aufweist, die durch die Anlage der Lochscheibe (18) eine Einschraubbegrenzung für den Anschluß (21) bil­ det.