DE3111410C2

DE3111410C2 - Lastabhängig steuerbares Dämpfungsventil für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE3111410C2
Application number: DE19813111410
Authority: DE
Inventors: Christian 8031 Wessling Dietrich; Rolf 8133 Feldafing Marx
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1981-03-24
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE3111410A1

Abstract

Am Gehäuse eines Federelements, das beispielsweise ein hydropneumatischer Speicher sein kann, ist ein Aufnahmegehäuse angebracht, in dessen zylindrischer Kammer sich ein Steuerschieber befindet, der am Trennelement des Federelements befestigt ist und sich zu diesem hin konisch verjüngt. Dabei wird der Steuerschieber von einem im Gehäuse des Federelements oder im Aufnahmegehäuse vorgesehenen Durchlaß mit definiertem Durchmesser umgeben. Über Druckmittelleitungen steht das Aufnahmegehäuse mit dem Stoßdämpfer eines Personenkraftwagens und mit einer Druckmittelpumpe in Verbindung. Bei erhöhter Fahrzeugbelastung wird über die Druckmittelpumpe in das Hydrauliksystem eine der erhöhten Fahrzeugbelastung entsprechende Ölmenge eingespeist. Hierdurch wird der Federspeicher des Federelements höher vorgespannt und somit der Steuerschieber nach oben bewegt. Da dieser sich nach oben hin konisch verjüngt, wird die Öffnung des Durchlasses entsprechend verkleinert. Beim Einfedern der Radaufhängungen wird von der Kolbenseite des Stoßdämpfers Druckmittel ausgeschoben, das den lastabhängig verengten Durchlaß im Aufnahmegehäuse passieren muß, wodurch die Federbewegungen der Radaufhängungen gedämpft werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein lastabhängig steuerbares Dämpfungsventil der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten und aus der DE-OS 55 382 hervorgehenden Art.

Das bekannte Dämpfungsventil befindet sich separat vom hydropneumatischen Federspeicher und besteht aus einem zylindrischen Gehäuse und einem Steuerschieber, der in diesem gegen die Wirkung einer zusätzliehen, sich am Gehäuseboden abstützenden und an einem stirnseitigen Bund anliegenden Druckfeder längsverschiebbar ist Dabei schließt sich an den stirnseitigen Bund des Steuerschiebers ein zylindrischer Längsabschnitt an, der von einem Führungsbund begrenzt ist,

ίο von dem aus der sich in Richtung auf die Druckfeder verjüngende konische Abschnitt absteht; dieser bildet mit dem ihn umgebenden Gehäuse einen Durchlaß mit lastabhängig veränderbarem Drosselquerschnitt. Der hydropneumatische Speicher steht über eine Hydraulikleitung mit dem Schwingungsdämpfer in Verbindung, wobei von der Hydraulik'eitung eine erste Abzweigung zu der dem konischen Abschnitt benachbart liegenden Stirnseite des Steuerschiebers führt, während zwei weitere Abzweigleitungen der Hydraulikleitung in einen den zylindrischen Längsabschnitt des Steuerschiebers umgebenden Hydraulikraum bzw. in den Durchlaß mit lastabhängig veränderbarem Drosselquerschnitt einmünden. Bei der bekannten Federung ist jedoch nur dann eine lastabhängige Dämpfung der Radaufhängungen gegeben, wenn der hydropneumatische Federspeicher die gesamte Last trägt. Denn hierbei wird der Steuerschieber über die erste Abzweigung der Hydrauliklcitung gegen die Wirkung der Druckfeder verschoben und dadurch der Drosselquerschnitt des Durchlasses verkleinert, der beim Ausfedern der Radaufhängungen von der dem hydropneumatischen Federspeicher entweichenden Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird. Ferner befindet sich bei der bekannten Federung im Hydrauliksystem stets eine gleich große Menge Dämpfungsflüssigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein lastabhängig steuerbares Dämpfungsventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art derart auszubilden, daß bei möglichst einfacher Gestaltung des Dämpfungsventils durch Zuführen von einer einer zusätzlichen Belastung des Fahrzeugs entsprechenden Druckmillclmenge in das Hydrauliksystem eine der jeweiligen Belastung entsprechende Dämpfungskraft erreicht wird.
Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzcichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dargelegten Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäße Verbindung des Gehäuses des Federspeichers mit Druckmittelpumpe und dem Schwingungsdämpfer wird bei erhöhter Fahrzeugbelastung in das Hydrauliksystem eine jeweils bestimmte Menge Druckmittel eingespeist, wodurch der Federspeicher höher vorgespannt und dadurch der mit dessen Trennelement formschlüssig verbundene Steuerschieber nach oben bewegt wird. Da sich dieser zum Trennelement hin konisch verjüngt, wird hierdurch der Drosselquerschnitt des Durchlasses verkleinert, so daß beim Einfedern der Radaufhängungen das dabei vom Schwingungsdämpfer ausgeschobene und in das Dämpfungsventil eingespeiste Druckmittel den verengten Durch- flußquerschnitt durchströmt, wodurch die Einfederbewegungen der Radaufhängungen lastabhängig gedämpft werden. Da somit durch die erfindungsgemäße Einrichtung die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers an die jeweilige Fahrzeugbelastung angepaßt werden kann, ergibt sich vorteilhafterweisc innerhalb der gesamten zulässigen Fahrzeugbelastung eine optimale lastabhängige Dämpfung der Einfederbcwcgungen der Radaufhängungen, wodurch der Fahrkomfort

erheblich verbessert wird. Schließlich ist die erfindungsgemäße, wenig Einzelteile aufweisende Einrichtung unkompliziert herstellbar sowie wenig störanfällig im Betriebseinsatz und kann einem vorhandenen, handelsüblichen Einrohr- oder Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit geringem Aufwand zugeordnet werden.

Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ir der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert Es zeigt:

F i g. 1 eine schematische Darstellung ües erfindungsgemäßen Hydraulikkreislaufs,

F i g. 2 einen mit dem erfindungsgemäßen Dämpfungsventil versehenen Federspeicher,

Fig.3—5 jeweils Federspeicher mit unterschiedlichen Ausführungsformen, bzw. ein gegenüber der I- i g. 2 andersartig ausgebildetes Dämpfungsventil.

Die in F i g. 1 gezeigte, zur lastabhängigen Dämpfung

Eine Druckmittelpumpe 1, zwei mit jeweils einem Dämpfungsventil 2 verbundene Federspeicher 3 und ferner zwei Schwingungsdämpfer 4, wobei von der Hy-

den erörterten Ausführungsbeispielen nach den F i g. 3 und 4 ist der Steuerschieber 10 von einem einen definierten Durchmesser aufweisenden kreisförmigen Durchlaß 17 umgeben, der sich in den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 2 bis 4 feststehend im Gehäuse des Federspeichers 3 befindet und zusammen mit den Längsabschnitten 14, 15 und 16 des Steuerschiebers 10 einen lastabhängig veränderbaren Drosseiquerschnitt bildet Über den Durchlaß 17 steht der Hydraulikraum ίο 18 des hydropneumatischen Federspeichers 9 — bzw. der anderen, im folgenden erörterten Federspeicher 3 — mit der zylindrischen Kammer 13 des Dämpfungsventüs 2 in Verbindung. Das Führungsteil 12 kann aus einer mehrkantig ausgebildeten Scheibe — deren Umfangs-Eckkanten längs der Wandung der zylindrischen Kammer 13 gleiten — oder aus einem Kolben bestehen, der mit einer Anzahl von Durchgangsöffnungen versehen ist. Die zylindrische Kammer 13 des Dämpfungsventils 2 sieht einerseits über die Druckmittelleitung 5

von Schwingungsdämpfern eines Personenkraftwagens 20 mit der Druckmittelpumpe 1 und andererseits über die dienende Hydraulikanlage weist folgende Teile auf: Druckmitteilleitung 6 mit dem Schwingungsdämpfer 4

in Verbindung, wofür am Dämpfungsventil 2 die Anschlüsse 5' und 6' vorgesehen sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 weist der Fe-

draulikpumpe 1 jeweils eine Druckmittelleitung 5 zu 25 derspeicher 3 ein flüssigkeitsdichtes, zylindrisches Gedcn beiden Dämpfungsventilen 2 führt, die ihrerseits häuse 20 auf, in dessen Innenraum ein ein Trennelement über jeweils eine Druckmittelleitung 6 mit der Kolben- bildender Kolben 21 längsverschiebbar angeordnet ist. scitc 4' des Schwingungsdämpfers 4 in Verbindung ste- Dieser ist einerseits formschlüssig mit dem Steuerschiehcn. Die Kolbenstange 7 des Schwingungsdämpfers 4 ist ber 10 verbunden und stützt sich andererseits gegen ein mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, während sein Au- 30 im Gehäuse 20 vorgesehenes Gaspolster 22 ab, so daß

der beschriebene Federspeicher 3 hydropneumatisch wirkt. In seinen beiden Endlagen liegt der Kolben 21 jeweils an einem vom Boden des Gehäuses 20 axial abstehenden Anschlag 23 und 24 an. Bezüglich der Ausderspeicher 9 ausgebildet, der mit einer Einrichtung zur 35 bildung des Steuerschiebers 10 und des Dämpfungsven-Veränderung der Dämpfungskraft des Schwingungs- til 2 gilt - ebenso wie für F i g. 4 — das bei F i g. 2

Erwähnte.

Der in F i g. 4 dargestellte Federspeicher 3 hat ebenfalls ein flüssigkeitsdichtes, zylindrisches Gehäuse 25 mit crschicber 10, der einerseits mit der ein Trennelement 40 einem in seinem Innenraum längsverschiebbar angeordbildcnden, sich gegen ein Gaspolster 9' abstützenden neten sowie ein Trennelement bildenden Kolben 26, an

dessen dem Dämpfungsventil 2 zugewandten Stirnseite der Steuerschieber 10 formschlüssig befestigt ist. während sich die gegenüberliegende Stirnseite des Kolbens zylindrischen Kammer 13 des Dämpfungsventils 2 in 45 26 gegen eine Druckfeder 27 - oder der gleichen Me-Vcrlagerungsrichtung der Membran 11 verschiebbar tallfeder - abstützt, die ihrerseits am Boden des Ge-

ßenrohr 8 an einem nicht dargestellten Radführungsglied angelenkt ist.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Federspeicher 3 als ein hydropneumatischer Fe-

dämpfers 4 versehen ist. Diese Einrichtung besteht aus dem am Gehäuse des hydropneumatischen Federspeichers 9 befestigten Dämpfungsventil 2 und einem Steu-

Mcmbran 11 des hydropneumatischen Federspeichers 9 formschlüssig verbunden und andererseits über ein an seinem freien Ende vorgesehenes Führungsteil 12 in der

geführt ist. Der Steuerschieber 10 weist unterhalb seiner Befestigung stelle an der Membran 11 einen zylindrischen Längsabschnitt 14 und daran anschließend zwei, sich in Richtung zu diesem hin konisch verjüngende Längsabschnitt 15 und 16 auf, wobei der konische Längsabschnitt 16 einen größeren Konizitätswinkel hat als der konische Längsabschnitt 15. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Steuerschieber 10 mit mehr als

häuses 25 anliegt; somit wirkt der Federspeicher 3 hydromechanisch. Zur Begrenzung der Endlagen des Kolbens 26 sind gleichermaßen wie beim Gehäuse 20 die Anschläge 23 und 24 vorgesehen.

Wie F i g. 5 zeigt, kann das Dämpfungsventil 2' dreiteilig ausgebildet sein. Dieses besteht aus einem am Gehäuse des Federspeichers 3 — der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein hydropneumatischer Feder

konischen Längsabschnitten versehen ist, wobei 55 speicher 9 mit der das Trennelement bildenden Mem

bran 11 ist — angebrachten, mit einer Längsbohrung 28' versehenen Tragteil 28, einem in dessen Innengewinde eingeschraubten, eine Längsbohrung 29' aufweisenden Aufnahmegehäuse 29 sowie einem mit diesem ver-

der von der Membran 11, also dem Trennelement entfernt liegende Längsabschnitt jeweils einen größeren Koni/.itätswinkel aufweist als der sich daran anschließende Längsabschnitt. Ferner kann der Steuerschieber

10 auch so ausgebildet sein, daß sich an seinen konischen 60 schraubten Zylinderteil 30, das die zylindrische Kammer

Längsabschnitt 15 ein oder mehrere, sich in Richtung 13 aufweist. An das im Aufnahmeteil 29 vorgesehene

/um Führungsteil 12 hin konisch verjüngende Längsab- Innengewinde schließt sich eine Sacklochbohrung 31 an,

schnitte anschließen. Schließlich ist es auch denkbar, daß an deren Grund eine Steuerscheibe 32 anliegt, deren

an Stelle des zylindrischen Längsabschnitts 14 sich der zentrische öffnung den kreisförmigen Durchlaß 17 bilkonische Längsabschnitt 15 unmittelbar an die Befesti- 65 det. Die Steuerscheibe 32 wird unter Zwischenlage von

gungssiclle des Steuerschiebers 10 an der Membran 11 drei lose eingesetzten Distanzringen 33 unterschiedli-

unsehließt. eher Dicke vom Zylinderteil 30 gegen den Grund der

Im vorstehend geschilderten sowie in den im folgen- Sacklochbohrung 31 gedrückt. Da die drei Distanzringe

33 jeweils lose eingesetzt sind, kann die Steuerscheibe 32 im Austausch zu einem der Distanzringe 33 in axialer Richtung des Steuerschiebers 10 in drei unterschiedliche Stellungen angeordnet werden, wodurch sich der Drosselquerschnitt des Durchlasses 17 und damit die Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers 4 — wie im folgenden erläutert wird — lastabhängig verändern läßt. Der mit der Membran 11 formschlüssig verbundene Steuerschieber 10 hat gegenüber dem in den F i g. 2 bis 4 dargestellten Steuerschieber 10 wegen des Vorhändenen Tragteils 28 einen gegenüber dem Längsabschnitt 14 längeren zylindrischen Längsabschnitt 14', während sich an den konischen Längsabschnitt 16 ein zylindrischer oder konischer Längsabschnitt 16' anschließt. Für die zur Druekmiuelpumpe i führende Druckmitteüeitung 5 befindet sich am Zylinderteil 30 ein Anschluß 5"; dagegen ist für die zum Schwingungsdämpfer 4 führende Druckmittelleitung 6 am Tragteil 28 ein Anschluß 6" vorgesehen. Für den Durchtritt des Steuerschiebers 10 ist das Gehäuse des hydropneumatischen Federspeichers 9 mit einer Wandöffnung 34 versehen.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Dämpfungsventils 2,2' in Zusammenwirkung mit dem Federspeicher 3 und dem Schwingungsdämpfer 4 ist folgende:

Bei erhöhter Belastung eines Personenkraftwagens

— beispielsweise wenn dieser mit fünf Personen und mit schwerem Gepäck belastet ist — wird die Druckmittelpumpe 1 von einer nicht dargestellten Vorrichtung, wie wegabhängiges Niveauregelelement, elektrisches wegabhängiges Steuerelement oder dgl., betätigt und speist über die Druckmittelleitungen 5 zur Erzeugung des lastabhängigen Drucks in die zylindrische Kammer 13 des Dämpfungsventils 2,2' eine bestimmte, der jeweils zusätzlichen Belastung entsprechende Menge Druckmittel ein. Dieses gelangt über den Durchlaß 17 in den Hydraulikraum 18 des Federspeichers 3, wodurch dessen Federelement (Gaspolster 9' und 22, bzw. Druckfeder 27) höher vorgespannt wird. Da der Steuerschieber 10 mit der Membran 11 bzw. dem Kolben 21,26 formschlüssig verbunden ist, wird er gleichzeitig mit dieser bzw. diesem nach oben bewegt und verbleibt in dieser Stellung solange die erhöhte Fahrzeugbelastung vorhanden ist Hierbei wird durch die sich zur Membran 11 bzw. Kolben 21, 26 hin konisch verjüngenden Längsabschnitte 15 und 16 der Drosselquerschnitt des Durchlasses 17 lastabhängig verkleinert. Da beim Einfedern der Radaufhängungen des Personenkraftwagens das Außenrohr 8 des Schwingungsdämpfers 4 in Pfeilrichtung a verschoben wird, strömt das in der Kolbenseite 4' des Schwingungsdämpfers 4 vorhandene Druckmittel

— außer über die im Kolben 4" des Schwingungsdärnpfers 4 vorhandenen Dämpfungsventile in dessen Kolbenstangenseite — auch über die Druckmittelleitung 6 in die zylindrische Kammer 13 des Dämpfungsventils 2,2'. Der in die zylindrische Kammer 13 einströmende Ölstrom ist dabei gezwungen, den entsprechend der Fahrzeugbelastung verengten — Drosselquerschnitt des Durchlasses 17 zu durchströmen und gelangt schließlich in den Hydraulikraum 18 des Federspeichers

3. wodurch — neben der bekannten Dämpfung im KoI-ben 4" des Schwingungsdämpfers 4 infolge des erhöhten Strömungswiderstandes des ölstroms die Federbewegungen der Radaufhängungen noch zusätzlich im Dämpfungsventil 22' und Federspeicher 3 lastabhängig gedämpft werden. Durch die in der Zeichnung veran- b5 schaulichte Konizität der Längsabschnitte 15 und 16 des Steuerschiebers 10 kann hierbei eine progressive Dämpfungskennlinie erreicht werden. Beim Ausfedern der Radaufhängungen wird das sich im Hydraulikraum 18 des Federspeichers 3 befindende Druckmittel durch sein Federelement — das durch das beim Einfedern der Radaufhängungen in den Hydraulikraum 18 einströmende Druckmittel etwas höher vorgespannt ist — wieder über die Druckmittelleitungen 6 in die Kolbcnseite 4' des Schwingungsdämpfers 4 eingespeist.

Solange der Personenkraftwagen die erhöhte Belastung trägt, wird die von der Druckmittelpumpc 1 in das Hydrauliksystem eingespeiste Druckmittelmengc bei Federbewegungen der Radaufhängungen wie erwähnt ständig zwischen dem Schwingungsdämpfer 4 und dem Dämpfungsventil 22' mit Federspeicher 3 hin- und hcrverlagert, so daß die Federbewegungen der Radaufhängungen fortwährend zusätzlich zur Dämpfung im Schwingungsdämpfer 4 gedämpft werden. Wenn der Personenkraftwagen entlastet wird, fließt die in das Hydrauliksystem eingespeiste bestimmte Druckmittelmenge über ein Überströmventil in den Druckmittelsammelbehälter ab.

Die Längserstreckung des zylindrischen Längsabschnitts 14,14' ist beliebig wählbar; zweckmäßigerweise ist jedoch seine Längserstreckung so zu bemessen, daß bei relativ geringfügiger Fahrzeugbelastung der konische Längsabschnitt 15 lediglich mit seinem oberen Endbereich in den Durchlaß 17 eintaucht.

Neben der geschilderten Anordnung der Dämpfung kann diese auch so ausgebildet sein, daß das Fahrzeug-Federbein mit einem üblichenHydraulikzylinder ausgerüstet ist, außerhalb dem im Hydrauliksystem ein Dämpfungselement anzuordnen ist, das mit dem erfindungsgemäßen Dämpfungsventil 22' ur ' Federspeicher 3 zusammenwirkt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lastabhängig steuerbares Dämpfungsventil für Fahrzeuge, das zwischen einem hydraulischen Schwingungsdämpfer und einem hydropneumatischen oder hydromechanischen Federspeicher angeordnet ist und von der bei den Federbewegungen aus dem Schwingungsdämpfer in den Federspeicher verdrängten Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird, mit einem in der einen Richtung von einem lastabhängigen Druck und in der anderen Richtung von einer Feder beaufschlagten Steuerschieber, der einen sich in Richtung auf die Feder verjüngenden konischen Abschnitt aufweist, welcher zusammen mit einem ihn umgebenden zylindrischen Gehäuseabschnitt einen von der verdrängten Dämpfungsflüssigkeit durchströmten Durchlaß mit lastabhängig veränderbarem Drosselquerschnitt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (10) mit dem Trennelement (Membran 11 oder Kolben 21 oder 26) des Federspeichers (3) formschlüssig verbunden ist und in den Federspeicher (3) zur Erzeugung des lastabhängigen Drucks von einer Druckmittelpumpe (1) eine der Zuladung des Fahrzeugs entsprechende Druckmittelmenge eingespeist wird.

2. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, wobei der Steuerschieber einen zylindrischen Längsabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der konische Längsabschnitt (15 und 16) unmittelbar an den zylindrischen Längsabschnitt(14,14') anschließt.

3. Dämpfungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Längsabschnitt (15 und 16) des Steuerschiebers (10) zwei sich in Richtung zum zylindrischen Längsabschnitt (14, 14') hin konisch verjüngende Längsabschnitte (15, 16) aufweist, wobei der vom zylindrischen Längsabschnitt entfernt liegende Längsabschnitt (16) einen größeren Konizitätswinkel hat als der sich daran anschließende Längsabschnitt (15).

4. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (2') dreiteilig ausgebildet ist und aus einem mit dem Gehäuse des Federspeichers (hydropneumatischer Speicher 9) verbundenen Tragteil (28), einem in dessen Innengewinde eingeschraubten Aufnahmeteil (29) sowie einem mit diesem verschraubten Zylinderteil (30) besteht, wobei im Bereich der Schraubverbindung der beiden letztgenannten Teile unter Zwischenlage mehrerer Distanzringe (33) unterschiedlicher Dicke eine Steuerscheibe (32) eingesetzt ist, deren zentrische öffnung den Durchlaß (17) bildet.

5. Dämpfungsventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen am Tragteil (28) vorgesehenen Anschluß (6") für die zum Schwingungsdämpfer (4) führende Druckmittelleitung (6), sowie ferner durch einen am Zylinderteil (30) vorgesehenen Anschluß (5") für eine zur Druckmittelpumpe (1) führende Druckmittelleitung (5).