DE19841857A1

DE19841857A1 - Hydraulic vibration damper with variable damping force

Info

Publication number: DE19841857A1
Application number: DE19841857A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 1999-06-17

Abstract

The controllable damping valve (16,17) is positioned in an annular space (9) formed between the damper cylinder (1) and a container (6) surrounding the cylinder. The valve is hydraulically connected to the piston rod-side working chamber (4) and the working chamber (5) remote from the piston rod, and is formed by a ring-shaped valve body (18, 19). Valve bodies are preferably used for centering the cylinder in the container.

Description

Die Erfindung betrifft einen dämpfkraftveränderbaren hydraulischen Schwingungsdämp fer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a variable damping force hydraulic vibration damper fer according to the preamble of claim 1.

Ein derartig dämpfkraftveränderbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer ist durch die DE 44 06 350 A1 bekannt, wobei die Dämpfventile mit den Elektromagneten und den Schaltventilen in einem außerhalb auf dem Behälter angeordneten Gehäuse eingebaut sind und jeweils eine aus Dämpfventil, Schaltventil und Elektromagnet bestehende Bau einheit nebeneinander liegt und eine senkrecht zur Achse des Schwingungsdämpfers verlaufende Achse aufweist. Dementsprechend benötigt diese auf dem Behälter befe stigte dämpfkraftveränderbare Ventileinheit einen relativ großen Bauraum in radialer Richtung des Schwingungsdämpfers und ist wegen des benötigten Einbauraums nicht in alle Fahrzeuge einbaubar.Such a damping force variable hydraulic vibration damper is due to the DE 44 06 350 A1 known, the damping valves with the electromagnets and Switching valves installed in a housing arranged outside on the container are and each consisting of a damping valve, switching valve and electromagnet construction unit lies side by side and one perpendicular to the axis of the vibration damper extending axis. Accordingly, this needs to befe on the container Increased damping force variable valve unit a relatively large space in the radial Direction of the vibration damper and is not in because of the space required all vehicles can be installed.

Ferner zeigt die DE 43 32 444 A1 einen dämpfkraftveränderbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer, bei dem die elektromagnetisch betätigbaren Dämpfventile, die zusammen mit den Elektromagneten und den Schaltventilen in einem auf dem Behälter befestigten Modul angeordnet sind und eine gemeinsame Achse aufweisen, die parallel zur Achse des Schwingungsdämpfers verläuft. Dementsprechend benötigt auch diese Konstruktion einen großen Bauraum in radialer Richtung des Schwingungsdämpfers.Furthermore, DE 43 32 444 A1 shows a hydraulic power that can be modified with damping force Vibration damper, in which the electromagnetically actuated damping valves, the together with the electromagnets and the switching valves in one on the container attached module are arranged and have a common axis that is parallel runs to the axis of the vibration damper. Accordingly, this also needs Construction a large space in the radial direction of the vibration damper.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen dämpfkraftveränderbaren Schwin gungsdämpfer zu schaffen, der einen möglichst geringen radialen Bauraum aufweist, einfach im Aufbau ist und kostengünstig unter Beibehaltung vorhandener Serienteile hergestellt werden kann.The object of the present invention is a variable Schwin damping force to create a damping device that has the smallest possible radial installation space, is simple in construction and inexpensive while retaining existing series parts can be manufactured.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of the patent spell 1 solved.

Durch das Anordnen der Dämpfventile in den Innenraum des Schwingungsdämpfers wird eine wesentliche Verkleinerung des Aktuators und damit eine geringere radiale Ausdehnung des Schwingungsdämpfers erreicht, wodurch auch der Einbau in Fahrzeu ge mit geringem Einbauraum ermöglicht wird. Wesentliche Bauteile der in der DE 44 06 350 A1 gezeigten Ausführung, nämlich Elektromagnete, Schaltventile und die Kappe für die Magnete können ohne Änderung übernommen werden, ebenso ist die dichte Ver bindung des Aktuatorgehäuses mit dem Behälterrohr gleichartig ausführbar, so daß ei ne kostengünstige Herstellung und Montage des Schwingungsdämpfers mit geringer radialer Erstreckung gewährleistet ist.By placing the damping valves in the interior of the vibration damper becomes a significant reduction in the size of the actuator and thus a smaller radial Expansion of the vibration damper is achieved, which also means installation in vehicles ge with a small installation space. Essential components of the in DE 44 06 350 A1 shown embodiment, namely electromagnets, switching valves and the cap for the magnets can be adopted without change, as is the tight ver Binding of the actuator housing with the container tube executable in the same way, so that egg ne inexpensive manufacture and assembly of the vibration damper with less radial extension is guaranteed.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch erhalten, daß die Zentrierung des Zylinders im Behälter über die Ventilkörper erfolgt. Diese Doppelfunktion der Ventilkörper führt auf einfache Weise zu einer sehr stabilen und biegesteifen Verbindung von Zylinder und Behälter.A particularly advantageous embodiment is in accordance with a feature of Invention obtained in that the centering of the cylinder in the container on the Valve body is done. This double function of the valve body leads to in a simple manner a very stable and rigid connection between cylinder and container.

Die abdichtende Montage und Befestigung der Dämpfventile auf dem Zylinder erfolgt bei einer einfachen Ausführungsform dadurch, daß zur Einspannung der Dämpfventile auf dem Zylinder Distanzhülsen angeordnet und mittels einer Schraubhülse axial ver spannbar sind. Auch die Umgehungskanäle für die Dämpfventile können einfach ausge führt werden, da vom Aktuator gebildet werden und entweder eines oder mehrere Dämpfventile umgehbar sind, bzw. bei geschlossenen Umgehungskanälen keines der Dämpfventile hydraulisch umgehbar ist. The damping valves are sealed and mounted on the cylinder in a simple embodiment in that for clamping the damping valves arranged on the cylinder spacer sleeves and axially ver by means of a screw sleeve are exciting. The bypass channels for the damping valves can also be easily removed be carried out because the actuator and either one or more Damping valves are bypassable, or none of the bypass channels when closed Damping valves can be bypassed hydraulically.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist erfindungsgemäß der Zylinder mit einem Boden ventil versehen, welches vorteilhafterweise als doppeltwirkendes Dämpfungsventil aus geführt ist und auf eine gewünschte Grunddämpfung abgestimmt ist, wodurch die ge ringst mögliche Dämpfwirkung des Schwingungsdämpfers erreicht wird, wenn beide im Ringraum befindliche Dämpfventile durch die Umgehungskanäle überbrückt werden.In a further embodiment, the cylinder according to the invention is with a bottom valve provided, which advantageously as a double-acting damping valve is guided and is tuned to a desired basic damping, whereby the ge wrestling possible damping effect of the vibration damper is achieved when both in Damping valves located in the annular space are bridged by the bypass channels.

Um bei der Montage des Aktuatorgehäuses ein Verletzen der in Nuten des Gehäuses eingelegten Dichtungen zu vermeiden, weist, wie die Erfindung zeigt, der Behälter Ab schnitte mit größerem Durchmesser auf, welche die Dichtflächen bilden, dabei sind die se Abschnitte vorzugsweise mit gleichem Außendurchmesser versehen. Eine Feinbear beitung der Dichtflächen ist somit auch nur auf die Abschnitte begrenzt und dement sprechend kostengünstig herstellbar.In order to injure the grooves in the housing during assembly of the actuator housing To avoid inserted seals, as the invention shows, the container Ab cuts with larger diameter, which form the sealing surfaces, here are the Se sections preferably provided with the same outer diameter. A Feinbear processing of the sealing surfaces is therefore only limited to the sections and demented speaking inexpensive to manufacture.

Das Gehäuse des Aktuators wird auf dem Behälterrohr verdrehfest und axial fest arre tiert, wenn das Gehäuse des Aktuators mittels in Öffnungen des Behälters eingreifenden Einsätzen auf dem Behälter fixiert ist. Diese Einsätze sind vorzugsweise als Sinterteile hergestellt und weisen dem Behälter angepaßte Anlageflächen und Dichtungskammern auf, so daß durch die radiale Abstützung der Dichtungen deren Hochdruckbeständigkeit nach außen gewährleistet ist.The actuator housing becomes torsion-proof and axially fixed on the container tube animals when the housing of the actuator engages in openings of the container Inserts on the container is fixed. These inserts are preferably as sintered parts manufactured and have contact surfaces adapted to the container and sealing chambers on, so that the radial support of the seals their high pressure resistance is guaranteed to the outside.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigtBased on the embodiments shown in the drawing, the Invention explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen dämpfkraftveränderbaren Schwingungsdämpfer im Längsschnitt; Fig. 1 is a dämpfkraftveränderbaren vibration damper in longitudinal section;

Fig. 2 eine Ausführungsform mit einem doppeltwirkenden Bodenventil; Figure 2 shows an embodiment with a double-acting bottom valve.

Fig. 3 einen Ausschnitt im Bereich des Aktuators mit geänderten Einsätzen. Fig. 3 shows a detail in the area of the actuator with modified inserts.

Der in Fig. 1 dargestellte dämpfkraftveränderbare Schwingungsdämpfer weist einen Zylinder 1 auf, in welchem eine mit einem geschlossenen Kolben 3 versehene Kolben stange 2 abdichtend geführt ist und der Kolben 3 den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinderinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 4 und einen kolben stangenfernen Arbeitsraum 5 unterteilt. Ein Behälter 6 ist einerseits fest mit dem Zylin der 1 verschweißt und nimmt andererseits einen mit einer unter Druck stehenden Gas füllung versehenen Ausgleichsraum 8 auf, der durch einen Trennkolben 7 von der Flüs sigkeitsfüllung abgetrennt ist. Zwischen der Außenwand des Zylinders 1 und der Innen wand des Behälters 6 ist ein Ringraum 9 gebildet, in dem Dämpfventile 16 und 17 an geordnet sind und deren Ventilkörper 18 und 19 den Zylinder 1 im Behälter 6 zentrie ren. Zur Dämpfkraftänderung ist auf dem Behälter 6 ein Gehäuse 11 eines Aktuators 10 abdichtend befestigt, wobei im Gehäuse 11 zwei mit Schaltventilen 14 und 15 zusam menwirkende Elektromagnete 12 und 13 angeordnet sind, wodurch Umgehungskanäle 26 und 27 für die Dämpfventile 16 und 17 gesteuert werden. Die Schaltventile 14 und 15 wirken auf Einsätze 28 und 29, die zur verdrehfesten und axial festen Verbindung des Gehäuses 11 in Öffnungen des Behälters 6 eingreifen, während sich zwischen die sen Öffnungen und den mit Distanzhülsen 31 und einer Schraubhülse 32 auf dem Zy linder 1 befestigten Dämpfventilen 16 und 17 eine Mittelbohrung 30 im Behälter 6 be findet. Zur leichten Montage, die ein Verletzen der im Gehäuse 11 befindlichen Dichte lemente 36 vermeidet, ist der Behälter 6 mit im Durchmesser etwas größeren Abschnit ten 34 versehen, welche leicht zu bearbeiten den Dichtflächen 35 für die Dichtelemente 36 bilden.The damping force variable vibration damper shown in Fig. 1 has a cylinder 1 , in which a piston provided with a closed piston 3 rod 2 is sealingly guided and the piston 3 divides the cylinder interior filled with damping fluid into a piston rod-side working chamber 4 and a piston rod-free working chamber 5 . A container 6 is on the one hand firmly welded to the cylinder of FIG. 1 and on the other hand accommodates an equalization chamber 8 which is provided with a pressurized gas filling and which is separated from the liquid filling by a separating piston 7 . Between the outer wall of the cylinder 1 and the inner wall of the container 6 , an annular space 9 is formed, in which damping valves 16 and 17 are arranged and whose valve bodies 18 and 19 center the cylinder 1 in the container 6. To change the damping force is on the container 6th a housing 11 of an actuator 10 is sealingly attached, two electromagnets 12 and 13 cooperating with switching valves 14 and 15 being arranged in the housing 11 , whereby bypass channels 26 and 27 for the damping valves 16 and 17 are controlled. The switching valves 14 and 15 act on inserts 28 and 29 , which engage in the torsion-proof and axially fixed connection of the housing 11 in openings of the container 6 , while between the openings and the sen with spacer sleeves 31 and a screw sleeve 32 on the cylinder 1 Zy Damping valves 16 and 17 have a central bore 30 in the container 6 be. For easy assembly, which avoids violating the sealing elements 36 located in the housing 11 , the container 6 is provided with slightly larger sections 34 in diameter 34 , which form the sealing surfaces 35 for the sealing elements 36 easily to process.

Bei der Wirkung des Schwingungsdämpfers wird jeweils das dem Hub der Kolbenstange 2 entsprechende Volumen der Hydraulikflüssigkeit des kolbenstangenseitigen Arbeits raums 4 über die doppeltwirkenden Dämpfventile 16 und 17, bzw. eines der Dämpf ventile 16 oder 17, oder über beide Umgehungskanäle 26 und 27 gedrückt, wobei das Volumen der in den Zylinder 1 ein- oder ausfahrenden Kolbenstange 2 vom Ausgleichs raum 8 kompensiert wird.In the action of the vibration damper, the stroke of the piston rod 2 corresponding volume of the hydraulic fluid of the piston rod-side working space 4 is pressed via the double-acting damping valves 16 and 17 , or one of the damping valves 16 or 17 , or via both bypass channels 26 and 27 , whereby the volume of the piston rod 2 moving in or out of the cylinder 1 is compensated by the compensation chamber 8 .

Wird durch Erregung des Elektromagneten 12 das Schaltventil 14 geöffnet, so wird durch den Umgehungskanal 26 die Wirkung des Dämpfventils 16 ausgeschaltet. In der Zugstufe wird durch den geschlossenen Kolben 3 das dem Hub der Kolbenstange 2 ent sprechende Volumen der Hydraulikflüssigkeit aus dem kolbenstangenseitigen Arbeits raum 4 über die Bohrungen 25 in den Ringraum 9 verdrängt und gelangt über das von den Ventilscheiben 22 mit dem Ventilkörper 19 gebildete, eine harte Dämpfung bewir kende Dämpfventil und anschließend durch die Bohrung 30 und den Umgehungskanal 26 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 5. In der Druckstufe wirkt das von der Ventilscheibe 23 und dem Ventilkörper 19 gebildete weiche Dämpfventil und es wird eine weiche Dämpfung erzielt.If the switching valve 14 is opened by excitation of the electromagnet 12 , the action of the damping valve 16 is switched off by the bypass channel 26 . In the rebound stage, the volume of the hydraulic fluid corresponding to the stroke of the piston rod 2 is displaced from the piston rod-side working space 4 through the bores 25 into the annular space 9 through the closed piston 3 and passes through the valve discs 22 formed with the valve body 19 , one hard damping effect kenden damping valve and then through the bore 30 and the bypass channel 26 into the piston rod-remote working space 5. In the compression stage, the soft damping valve formed by the valve disk 23 and the valve body 19 acts and soft damping is achieved.

Ist nur der Elektromagnet 13 erregt, so öffnet das Schaltventil 15 den Umgehungskanal 27 für das doppeltwirkende Dämpfventil 17, während der Umgehungskanal 26 ge schlossen ist und somit die Hydraulikflüssigkeit durch das Dämpfventil 16 strömt. Dabei wirkt in der Zugstufe das von der Ventilscheibe 20 und dem Ventilkörper 18 gebildete weiche Dämpfventil, während in der Druckstufe das aus Ventilkörper 18 und Ventil scheiben 21 bestehende harte Dämpfventil wirkt.If only the electromagnet 13 is energized, the switching valve 15 opens the bypass channel 27 for the double-acting damping valve 17 , while the bypass channel 26 is closed and thus the hydraulic fluid flows through the damping valve 16 . The soft damping valve formed by the valve disk 20 and the valve body 18 acts in the rebound stage, while the hard damping valve 21 consisting of valve body 18 and valve 21 acts in the compression stage.

Sind beide Umgehungskanäle 26 und 27 geschlossen, so wirken sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe die beiden Dämpfventile 16 und 17, so daß in jeder Bewe gungsrichtung durch die Addition der Dämpfwirkungen der beiden Dämpfventile 16 und 17 eine harte Dämpfung erzielt wird. Bei geöffneten Umgehungskanälen 26 und 27 werden beide Dämpfventile 16 und 17 umgangen und die Dämpfung ist sehr weich, da sie nur von den Strömungswiderständen bestimmt wird.Are both bypass channels 26 and 27 closed, act both in the rebound and in the compression stage, the two damping valves 16 and 17 , so that in each direction of movement by the addition of the damping effects of the two damping valves 16 and 17 hard damping is achieved. When the bypass channels 26 and 27 are open, both damping valves 16 and 17 are bypassed and the damping is very soft, since it is only determined by the flow resistances.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise sind mit der durch die Elektromagneten 12 und 13 gesteuerten Dämpfkraftänderung die nachfolgend aufge führten Dämpfkraftkombinationen möglich.According to the above description of the mode of operation with the controlled by the electromagnets 12 and 13 damping force change, the following damping force combinations are possible.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß der Zylinder 1 mit einem doppeltwirkende Bodenventil 33 versehen ist, welches entspre chend der geforderten Dämpfungs-Grundeinstellung ausgelegt ist. Vorteilhafterweise bildet der Ventilkörper des Bodenventils 33 auch die Schraubhülse 32, die zur Einspan nung der Dämpfventile 16 und 17 auf dem Zylinder 1 mit den Distanzhülsen 31 zu sammenwirkt. Dementsprechend ändert sich bei dieser Ausführungsform gegenüber der nach Fig. 1 die einstellbare Dämpfkraft dadurch, daß zu den jeweils wirksamen Dämpf ventilen 16 und 17 die Grunddämpfung durch das Bodenventil 33 addiert wird. Ent sprechend wirkt die nur durch das Bodenventil 33 erzeugte Grunddämpfung, wenn durch Erregung der Elektromagnete 12 und 13 beide Umgehungskanäle 26 und 27 ge öffnet sind.The embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the cylinder 1 is provided with a double-acting bottom valve 33 , which is designed accordingly to the required basic damping setting. Advantageously, the valve body of the bottom valve 33 also forms the screw sleeve 32 , which cooperates with the spacer sleeves 31 for clamping the damping valves 16 and 17 on the cylinder 1 . Accordingly, in this embodiment, compared to that of FIG. 1, the adjustable damping force changes in that the basic damping through the bottom valve 33 is added to the respectively effective damping valves 16 and 17 . Accordingly, the basic damping generated only by the bottom valve 33 when both bypass channels 26 and 27 are opened by excitation of the electromagnets 12 and 13 ge.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Einsätze 28 und 29 gezeigt, wobei jeder Einsatz eine Anlagefläche aufweist, die genau an die in diesem Bereich vorhandene Oberfläche des Behälters 6 angepaßt ist. Ferner ist eine Dichtungskammer 37 im Bereich der Anla gefläche vorgesehen, in der ein Dichtring derart angeordnet ist, daß dieser nicht durch Hochdruck nach außen weggedrückt werden kann. Die gleich ausgeführten Einsätze 28 und 29 sind vorzugsweise als Sinterteile ausgeführt, jedoch können diese auch kosten günstig als Druckguß- oder Kaltfließpreßteile hergestellt werden.In Fig. 3, an embodiment of the inserts is shown 28 and 29, wherein each insert has a contact surface which is adapted exactly to the existing surface in this area of the container 6. Further, a sealing chamber 37 is provided in the Appendices gefläche, in which a sealing ring is arranged such that it can not be pushed away by high pressure to the outside. The inserts 28 and 29 of the same design are preferably designed as sintered parts, but these can also be produced inexpensively as die-cast or cold extrusion parts.

Der Aktuator in der Bauform eines Elektromagneten ist nur beispielhaft zu sehen. Es können auch pneumatische, hydraulische oder auch piezo-elektrische Aktuatoren ein gesetzt werden.The actuator in the form of an electromagnet can only be seen as an example. It can also pneumatic, hydraulic or piezo-electric actuators be set.

Claims

1.Damping force-variable hydraulic vibration damper with a in a cylinder sealingly guided piston rod, which carries a piston which divides the cylinder filled with hydraulic fluid into a piston rod-side working chamber and a piston rod-remote working chamber, while the cylinder is surrounded by a container with a radial distance and one Annulus forms and at least one controllable damping valve are provided for changing the damping force, for which purpose actuator with at least one switching valve is used, characterized in that the at least one controllable damping valve ( 16 , 17 ) is formed in between the cylinder ( 1 ) and the container ( 6 ) Annular space ( 9 ) are arranged, which is hydraulically connected to the working chamber ( 4 ) on the piston rod side and to the working chamber ( 5 ) remote from the piston rod, the at least one controllable damping valve ( 16 , 17 ) being formed by an annular valve body ( 18 , 19 ) .

2. Vibration damper according to claim 1, characterized in that the centering tion of the cylinder ( 1 ) in the container ( 6 ) via the valve body ( 18 , 19 ).

3. Vibration damper according to claims 1 and 2, characterized in that for clamping the at least one damping valve ( 16 , 17 ) on the cylinder ( 1 ) spacer sleeves ( 31 ) are arranged and axially ver by means of a screw sleeve ( 32 ).

4. Vibration damper according to claims 1 to 3, characterized in that bypass channels ( 26 , 27 ) of the actuator ( 10 ) either one or more damping valves ( 16 , 17 ) are arranged hydraulically bypassable.

5. Vibration damper according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the cylinder ( 1 ) is provided with a bottom valve ( 33 ), which is matched to a desired basic damping and results in the lowest possible damping effect of the vibration damper.

6. Vibration damper according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the container ( 6 ) has sections ( 34 ) with a larger diameter, which sealing surfaces ( 35 ) for in the housing ( 11 ) of the actuator ( 10 ) angeord Neten sealing elements ( 36 ) form and the sections ( 34 ) are preferably provided with the same outer diameter.

7. Vibration damper according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the housing ( 11 ) of the actuator ( 10 ) by means of openings in the container ( 6 ) engaging inserts ( 28 , 29 ) on the container tube ( 6 ) is fixed .

8. Vibration damper according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that in the openings of the container ( 6 ) engaging inserts ( 28 , 29 ) one of the outer contour of the container ( 6 ) adapted contact surface and you processing chamber ( 37 ) and the inserts ( 28 , 29 ) are preferably designed as sintered parts or as die-cast or cold extrusion parts.