DE3231739C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweirohr-Schwingungsdämp­ fer oder ein Federbein gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs.

Ein solcher in Abhängigkeit von der Federbelastung selbsttätig regelbarer Schwingungsdämpfer ist durch die GB 11 85 074 bekannt.

Hierzu ist im Stoßdämpfer eine Regelein­ richtung vorgesehen, die vom Druck der Federung beaufschlagt wird und über Membranen auf einen Ventilstift wirkt. Eine sol­ che Verstelleinrichtung erfordert einen großen Bauraum. Diese bekannte Konstruktion ist mit einem sehr hohen Bauaufwand ver­ bunden, der hohe Anforderungen bei der Montage stellt und zu einer teuren Konstruktion führt.

Durch die DE 29 11 768 A1 ist weiter die Anordnung eines Bypass-Ven­ tiles in der Kolbenstange bekannt, wobei im oberen Teil der Kolbenstange eine Spule angeordnet ist, innerhalb der sich ein Anker bewegt. Mit den in der Kolbenstange befindlichen Bypass­ bohrungen wirkt der elektromagnetisch betätigbare Steuer­ schieber zusammen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zweirohr- Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft zu schaffen, der einfach im Aufbau ist und ein preiswertes und leicht zu montierendes Bypass-Ventilsystem besitzt, das leicht im vor­ handenen Bauraum des Schwingungsdämpfers unterzubringen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Patentanspruch gelöst.

Durch die Anordnung des Bypass- Ventils im Ausgleichsraum ist eine gute Zugänglichkeit des Durchtrittsquerschnitts gewährleistet, so daß eine einfache Herstellung möglich ist. Außerdem besteht kein zusätzlicher Platzbedarf für das Bypass-Ventil sowie kein Hubverlust des Schwingungsdämpfers durch vergrößerte Bauhöhe des Kolbens, und es wird kein tragendes Bauteil ge­ schwächt.

Vorteilhaft ist die Öffnung in der Wand des Zylinders angeordnet und wirkt mit einer im Steuer­ teil befindlichen Bohrung zusammen. Ebenso kann merkmalsgemäß die Öffnung durch eine in der Kolbenstangenführung angeordnete Axialbohrung gebildet werden, die über einen Kanal mit dem Ausgleichsraum in Verbindung steht, während ein in einer Radi­ albohrung angeordneter Ventilstift druckabhängig vom Hohl­ körper gesteuert wird und die Querschnittsänderung der Axial­ bohrung bewirkt.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Behälter einen Druckmittelanschluß auf, welcher entweder mit einem Luftfederraum oder einem Druck­ geber in Verbindung steht und in den Ausgleichsraum mündet.

Gemäß einer Ausbildung ist der Hohlkörper durch eine Bourdon-Feder gebildet, welche einerseits auf einen als Steuer­ teil wirkenden Steuerring wirkt und andererseits mit dem Zylin­ der oder dem Behälter in Verbindung steht. In weiterer vorteil­ hafter Ausgestaltung der Erfindung wirkt der Hohlkörper einer­ seits auf einen Ventilstift und steht andererseits mit dem Zylinder oder dem Behälter in Verbindung.

Ein sehr einfacher druckabhängig wirkender Hohlkörper wird dadurch erhalten, daß dieser als Gummi- oder Kunststoffhohlkörper ausgebildet ist. Dieser kann beispiels­ weise durch einen mit einer Gasfüllung versehenen Hohlring oder einen mit einer dichtenden Haut überzogenen Schaumstoffring ge­ bildet sein.

Dabei ist zur Aufnahme des Gummi- oder Kunststoffhohlkörpers ein Auf­ nahmering auf dem Zylinder befestigt, an welchem sich der Gummi- oder Kunststoffhohlkörper anlegt und mit einem axial auf dem Zylinder beweglichen und unter Einwirkung einer Feder ste­ henden Steuerring zusammenwirkt.

Wie eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt, ist der Hohlkörper durch einen Metallbalg gebildet, wobei dieser Me­ tallbalg mit seinem einen Ende auf dem Zylinder befestigt ist und an seinem anderen Ende den Steuerring trägt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Hohlkörper durch einen Metallhohlkörper gebildet, der eine ringförmige Ge­ stalt aufweist und dessen innere Wand membranförmig ausgebildet ist und damit auf den in radialer Richtung verschiebbaren Ven­ tilstift wirkt.

Zur Veränderung des Querschnittes des Bypass-Ventiles kann die druckabhängige Steuerung durch die Federkraft der Fahrzeug­ federn beeinflußbar sein, wobei sich, wie die Erfindung zeigt, ein besonders einfacher Aufbau ergibt, wenn der Schwingungs­ dämpfer mit einer Luftfeder eine Baueinheit bildet und der Druckmittelanschluß durch einen in der Wand des Behälters ange­ ordneten und den Federraum mit dem Ausgleichsraum verbindenden Durchtrittsquerschnitt gebildet wird.

Ebenso ist es ohne weiteres möglich, das die druckabhängige Steuerung im Ausgleichsraum willkürlich durch den Fahrer beeinflußbar ist. Auch kann der Druck im Ausgleichsraum in Abhängigkeit von fahrzeugspezifi­ schen Größen, wie Geschwindigkeit oder Bremsverzögerung, beeinflußt werden.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie­ le wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zweirohr-Schwingungsdämp­ fer, wobei das Bypass-Ventil durch eine Rohr- oder Bourdon-Feder gebildet ist;

Fig. 2 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit in der Kolbenstan­ genführung angeordnetem querschnittsveränderlichen Bypass-Ventil;

Fig. 3 die Steuerung des Bypass-Ventiles mittels eines Metall­ balges;

Fig. 4 die Verwendung einer Gummihohlfeder zur querschnitts­ veränderlichen Steuerung des Bypass-Ventiles;

Fig. 5 die Steuerung des Bypass-Ventiles mittels eines Metall­ hohlkörpers;

Fig. 6 eine Ausführungsform, bei welcher der Schwingungsdämp­ fer mit einer Luftfeder eine Baueinheit bildet.

Der in Fig. 1 dargestellte Zweirohr-Schwingungsdämpfer besteht aus einem mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder 1, dessen Innenraum von einem mit der Kolbenstange 2 verbundenen und Dämpfventile aufweisenden Kolben 3 in die zwei Arbeitsräume 8 und 9 unterteilt wird. Der Behälter 4 umgibt den Zylinder 1 mit Abstand, wobei der dadurch gebildete Ringraum den Ausgleichs­ raum 10 darstellt. Mittels des Bodenventiles 5 der Kolbenstan­ genführung 6 ist der Zylinder 1 im Behälter 4 zentriert, wäh­ rend die Kolbenstangendichtung 7 den Innenraum des Schwingungs­ dämpfers nach außen abdichtet. Zur Verbindung des oberen Ar­ beitsraumes 8 mit dem mit Dämpfflüssigkeit und Gas gefüllten Ausgleichsraum 10 ist im Zylinder 1 die Öffnung 12 vorgesehen, welche mit einem druckabhängig wirkenden Steuerring 11 im Quer­ schnitt verändert wird. Als Betätigungseinrichtung für den Steuerring 11 dient hier eine Rohr- oder Bourdon-Feder, welche mit dem einen Ende fest mit dem Zylinder verbunden ist, während das andere Ende eine Aussparung 15 aufweist, in welche ein ra­ dial gerichteter Vorsprung 16 des Steuerringes 11 eingreift. In Abhängigkeit des im Ausgleichsraum 10 herrschenden Druckes wird durch die Bourdon-Feder 14 der Steuerring 11 und damit auch die Bohrung 13 des Steuerringes 11 gegenüber der Öffnung 12 in der Zylinderwand verdreht und dadurch eine Änderung des Durchflußquerschnittes erzielt. Die Druckänderung im Aus­ gleichsraum 10 erfolgt durch einen nicht eingezeichneten Druck­ geber, welcher über den hier als Bohrung dargestellten Druck­ mittelanschluß 20 auf den Ausgleichsraum 10 und damit auch auf die Bourdon-Feder 14 einwirkt. Die Druckänderung im Ausgleichs­ raum 10 bewirkt eine Radiusänderung der Bourdon-Feder 14, wo­ durch der Steuerring 11 mit der Bohrung 13 gegenüber der Öff­ nung 12 verdreht wird und dadurch eine druckabhängige Dämpf­ kraftänderung eintritt, da das von Steuerring 11 und der Öff­ nung 12 gebildete Bypass-Ventil parallel zu den Dämpfventilen sowohl in der Zug- als auch in der Druckrichtung der Kolben­ stange 2 wirksam ist. Die über den Druckmittelanschluß 20 dem Ausgleichsraum 10 zugeführte Druckänderung zur Betätigung des Bypass-Ventiles ist wesentlich größer als die während des Dämpferbetriebes auf den Ausgleichsraum 10 einwirkenden Druck­ schwankungen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß das Bypass-Ventil durch eine in der Kolbenstangenführung 6 befindliche Axialbohrung 18 gebildet ist, welche den Arbeitsraum 8 über einen Kanal mit dem Ausgleichsraum 10 verbindet. In einer die Axialbohrung 18 kreu­ zenden Radialbohrung 19 ist ein Ventilstift 17 geführt, der mit dem freien Ende der einseitig befestigten Bourdon-Feder 14 in Wirkverbindung steht und dadurch eine druckabhängig wirkende Querschnittsänderung der Axialbohrung 18 bewirkt. Das zur druckabhängigen Steuerung der Dämpfkraft benötigte Druckmittel wird auch bei dieser Ausführungsform über den Druckmittelan­ schluß 20 dem Ausgleichsraum 10 zugeführt und die druckabhängig veränderbare Dämpfkraft ergibt sich durch Verschieben des Ven­ tilstiftes 17 in der Radialbohrung 19 infolge druckabhängiger Durchmesseränderung der Bourdon-Feder 14.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Metallbalg 21 mit dem unteren Ende fest mit der Außenwand des Zylinders 1 ver­ bunden. Auch der Steuerring 11 ist im Metallbalg 21 befestigt, wobei sowohl die Befestigungsstelle mit dem Zylinder 1 als auch die mit dem Steuerring 11 dicht ausgeführt ist und der Steuer­ ring 11 zusätzlich eine Dichtung aufweist, mit welcher dieser gegenüber der Außenwand des Zylinders 1 abgedichtet wird. Die Druckänderung im Ausgleichsraum 10, welche über den mit der Druckwelle verbundenen Druckmittelanschluß 20 erfolgt, bewirkt eine axiale Bewegung des Metallbalges 21, wodurch der Steuer­ ring 11 axial auf der Außenwand des Zylinders 1 verschoben wird und dadurch der Durchflußquerschnitt zwischen der Öffnung 12 in der Wand des Zylinders 1 und der im Steuerring 11 befindlichen Bohrung 13 druckabhängig verändert wird.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform für die druckabhän­ gige Veränderung der Dämpfkraft gezeigt. Hierbei ist auf der Außenwand des Zylinders 1 ein Aufnahmering 26 befestigt, der zur Aufnahme des in der linken Hälfte der Zeichnung dargestell­ ten Gummihohlkörpers 23 bzw. zur Aufnahme des in der rechten Hälfte dargestellten, mit einer undurchlässigen Haut umgebenen Schaumstoffringes 24 und des Steuerringes 11 dient. Da durch den Gummihohlkörper 23 bzw. durch den Schaumstoffring 24 ledig­ lich eine Kraft in einer Richtung auf den Steuerring ausgeübt werden kann, ist dieser andererseits von der Feder 25 beauf­ schlagt. Zum Einführen des Steuerdruckes in den Arbeitsraum 10 ist im Behälter der Druckmittelanschluß 20 vorgesehen, wobei eine Druckerhöhung ein axiales Zusammenpressen des Gummihohl­ körpers 23 bzw. des Schaumstoffringes 24 bewirkt und dement­ sprechend der Durchflußquerschnitt des durch die Bohrung 13 und die Öffnung 12 gebildeten Bypass-Ventiles verringert wird. Beim Durchströmen der Dämpfflüssigkeit vom Arbeitsraum 8 in den Aus­ gleichsraum 10 gelangt diese über den von der Öffnung 12 und der Bohrung 13 gebildeten Durchlaßquerschnitt in einen mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Ringraum, der von der Außenwand des Steuerringes 11 und der Innenwand des Aufnahmeringes 26 gebil­ det wird. Durch diesen mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Ringraum wird ein Verschäumen der aus dem Arbeitsraum 8 austretenden Dämpfflüssigkeit weitgehend unterbunden.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform besteht die druck­ abhängig wirkende Betätigungseinrichtung aus einem ringförmigen Metallhohlkörper 31, dessen innere Wand als Membrane 32 ausge­ bildet ist. Das Bypass-Ventil wird durch die in der Kolbenstan­ genführung 6 befindliche Axialbohrung 18 und den Ventilstift 17 gebildet, welcher in einer zur Axialbohrung 18 angeordneten Querbohrung gleitet. Eine Zufuhr von Druckmedium über den Druckmittelanschluß 20 in den Ausgleichsraum 10 bewirkt, daß die Membrane 32 die gestrichelt eingezeichnete Stellung ein­ nimmt und dadurch der Ventilstift 17 den Querschnitt der Bohrung 18 verringert, so daß ein Anstieg der Dämpfkräfte ein­ tritt.

Eine sehr einfache Veränderung der Dämpfkraft in Abhängigkeit der Radlast erhält man, wie Fig. 6 zeigt, dadurch, daß der Schwingungsdämpfer mit einer Luftfeder eine Baueinheit bildet. Der Federbalg 34 ist einerseits auf dem Behälter 4 und ande­ rerseits auf dem Schutzrohr des Schwingungsdämpfers befestigt und schließt den Federraum 35 nach außen ab. Über den Druck­ luftanschluß 36 wird dem Federraum 35 je nach Beladungszustand des Fahrzeuges Druckluft zugeführt bzw. abgelassen. Die Druck­ luftsteuerung erfolgt entsprechend der Niveaulage des Fahrzeu­ ges, d. h. , bei Zuladung wird, um eine mittlere Stellung des Kolbens im Schwingungsdämpfer zu erzielen, Druckluft über den Druckluftanschluß 36 solange zugeführt, bis diese Stellung er­ reicht ist. Die Druckerhöhung im Federraum 35 wirkt über den Druckmittelanschluß 20 in den hier nicht eingezeichneten Aus­ gleichsraum des Schwingungsdämpfers und bewirkt auf diese Weise eine lastabhängige Steuerung für die Dämpfkraft, indem, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, das Bypass-Ven­ til durch die Druckänderung gesteuert wird. Um die Betätigungs­ einrichtung des Bypass-Ventiles im Schwingungsdämpfer von den Druckschwankungen während der Fahrt im Federraum 35 nicht oder nicht wesentlich zu beeinflussen, ist ein Verzögerungs­ glied zwischen dem Federraum 35 und dem Ausgleichsraum des Schwingungsdämpfers vorgesehen, welches darin besteht, daß die Bohrung 20 als kleine Drosselbohrung ausgeführt wird.

Außer der in Fig. 6 beschriebenen, vom Druck im Federraum einer den Schwingungsdämpfer umgebenden Luftfeder gesteuerten last­ abhängigen Veränderung der Dämpfwirkung kann eine solche ver­ änderliche Dämpfwirkung auch dann erzielt werden, wenn der Druckmittelanschluß über eine Leitung mit der getrennt von den Schwingungsdämpfern angeordneten Fahrzeugfederung in Verbin­ dung steht. Die druckabhängige Steuerung der Dämpfkraft kann ohne Schwierigkeit auch vom Fahrer willkürlich gewählt werden, indem über eine am Armaturenbrett angeordnete Schalteinrich­ tung bei druckabhängig wirkender Dämpfwirkung der Druck im Ausgleichsraum verändert wird.

Zur druckabhängigen Steuerung der Dämpfkraft ist es ohne wei­ teres möglich, über einen Geschwindigkeitssensor die Dämpfung in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit zu verändern. Eine weitere Möglichkeit wird darin gesehen, daß die Dämpfung in Abhängigkeit der Dämpfkraft verändert wird, um eine Verringe­ rung des Bremsnickens zu erzielen. Eine weitere Möglichkeit ist, die Dämpfkraft durch mehrere der vorstehend angegebenen physikalischen Größen zu beeinflussen.

Claims (13)

1. Zweirohr-Schwingungsdämpfer oder Federbein mit veränderba­ rer Dämpfkraft, bestehend aus einem mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder, welcher von einem mit einer Kolbenstan­ ge verbundenen und Dämpfventile aufweisenden Kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, während vom Zylinder und einem diesen mit Abstand umgebenden Behälter ein mit Dämpf­ flüssigkeit und Gas gefüllter Ausgleichsraum gebildet wird und ein parallel zu den Dämpfventilen wirksames Bypass-Ven­ til mit druckabhängig steuerbarer Querschnittsänderung vor­ gesehen ist, welches am Zylinder selbst oder einem mit die­ sem verbundenen Bauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Öffnung (12; 18) drosselnd beeinflussendes Steuerteil (11; 17) in Wirk­ verbindung mit einem Hohlkörper (14; 21; 23; 24; 31) steht, der in sich geschlossen und axial und/oder radial abge­ stützt oder in Verbindung mit der Zylinderwandung (1) ge­ bildet ist, wobei das Steuerteil (11; 17) und der Hohlkör­ per im Ausgleichsraum (10) angeordnet sind und Druckänderungen über Formänderungen des Hohlkörpers (14; 21; 23; 24; 31) zur Verstellung des Steuerteils (11; 17) führen.

2. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnung (12) in der Wand des Zylin­ ders (1) angeordnet ist und mit einer im Steuerteil (11) befindlichen Bohrung (13) zusammenwirkt.

3. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnung durch eine in der Kolbenstan­ genführung (6) angeordnete Axialbohrung (18) gebildet ist, die über einen Kanal mit dem Ausgleichsraum (10) in Verbin­ dung steht, während ein in einer Radialbohrung (19) ange­ ordneter Ventilstift (17) Druckabhängig vom Hohlkörper (14; 31) gesteuert wird und die Querschnittsänderung der Axialbohrung (18) bewirkt.

4. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) einen Druck­ mittelanschluß (Bohrung 20) aufweist, welcher entweder mit einem Luftfederraum oder einem Druckgeber in Verbindung steht und in den Ausgleichsraum (10) mündet (z. B. Fig. 2).

5. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper durch eine Rohr- oder Bourdon-Feder (14) gebildet ist, welche einerseits auf einen als Steuerteil wirkenden Steuerring (11) wirkt und andererseits mit dem Zylinder (1) oder dem Behälter (4) in Verbindung steht (z. B. Fig. 1).

6. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (14) einer­ seits auf einen Ventilstift (17) wirkt und andererseits mit dem Zylinder (1) oder dem Behälter (4) in Verbindung steht (Fig. 2; 5).

7. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper als Gummi- oder Kunststoffhohlkörper (23; 24) ausgebildet ist (Fig. 4).

8. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Gummi- oder Kunststoffhohlkörpers (23; 24) ein Aufnahmering (26) auf dem Zylinder (1) befestigt ist, an welchem sich der Gummi- oder Kunststoffhohlkörper (23; 24) anlegt und mit einem axial auf dem Zylinder (1) beweglichen und unter Einwir­ kung einer Feder (25) stehenden Steuerring (11) zusammen­ wirkt (Fig. 4).

9. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper durch einen Metallbalg (21) gebildet ist, wobei dieser Metallbalg (21) mit seinem einen Ende auf dem Zylinder (1) befestigt ist und an seinem anderen Ende den Steuerring (11) trägt (Fig. 3).

10. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper durch einen Metallhohlkörper (31) gebildet ist, der eine ringförmige Gestalt aufweist und dessen innere Wand membranförmig (Membrane 32) ausgebildet ist und damit auf den in radia­ ler Richtung verschiebbaren Ventilstift (17) wirkt (Fig. 5).

11. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (Behälter 4) mit einer Luftfeder (Federraum 35) eine Bau­ einheit bildet und der Druckmittelanschluß durch einen in der Wand des Behälters (4) angeordneten und den Federraum (35) mit dem Ausgleichsraum verbindenden Durchtrittsquer­ schnitt (Bohrung 20) gebildet wird (Fig. 6).

12. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängige Steue­ rung im Ausgleichsraum (10) willkürlich durch den Fahrer beeinflußbar ist.

13. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Ausgleichsraum (10) in Abhängigkeit von Fahrzeugspezifischen Größen, wie Geschwindigkeit oder Bremsverzögerung beeinflußt wird.