DE3542097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein regelbares Dämpfungsventilsystem mit veränderbarer Dämpfungscharakteristik für einen Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE-PS 33 46 352 ist ein regelbares Ventil für die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers bekanntgeworden, die im Bereich des Kolbens eine Längsbohrung und oberhalb desselben die Längsbohrung durchsetzende Radialkanäle aufweist, die zusammen einen Durchlaß zwischen den beiden Kammern des Zylinders bilden. Der Steuerschieber ist ein Hubschieber und als hohlzylindrische Hülse gestaltet, die die Kolbenstange umschließt und auf dieser im Bereich der Radialkanäle über deren Öffnungen hinweg auf und ab beweglich angeordnet ist, wobei die Hülse an ihrer Mantelwandung in Querschnittsebenen liegende, übereinander angeordnete Ringe aus ferromagnetischem Werkstoff aufweist, die untereinander magnetisch in Verbindung stehen. Der Elektromagnet innerhalb des Zylinders besteht aus einer Mehrzahl von selektiv ansteuerbaren Erregerspulen mit Schalenkernen, die in Längsrichtung der Kolbenstange übereinander angeordnet und zu dieser ortsfest sind und die Hülse torusförmig umgeben. Die Erregerspulen mit Schalen­ kernen bilden dabei den Stator, die Hülse den beweglichen Teil eines Linearmotors. Der Hub des einzelnen Schrittes des Steuerschiebers hängt von der Anzahl der Ringe desselben, der Anzahl der Polschuhe der Schalenkerne bzw. der Anzahl der Erregerspulen und dem Abstand der Polschuhe voneinander ab. Bei fortlaufender, nacheinander erfolgender Ansteuerung der Erregerspulen durch einen elektronischen Regel- bzw. Steuerschaltkreis geraten wechselseitig bestimmte Ringe der Hülse den Polschuhen benachbart gegenüber, so daß der Steuerschieber schrittweise mit dem wandernden Magnetfeld innerhalb der Erregerspulen auf der Kolbenstange bewegt wird und somit den Durchlaß der Kolbenstange mehr oder weniger öffnet und schließt.

Durch die DE-PS 33 12 899 ist ein ähnliches regelbares Ventil als Schrittschaltmotor für die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers bekanntgeworden, bei dem der Steuerschieber als Drehschieber ausgebildet ist. Dieser ist ebenfalls als hohlzylindrische Hülse gestaltet, die die Kolbenstange im Bereich der Radialkanäle umschließt und die in ihrer Mantelwandung entsprechend der Anzahl der Radialkanäle Öffnungen besitzt, die bei Drehung der Hülse in einer Querschnittsebene der Kolbenstange relativ zu derselben die Radialkanäle und somit den Durchlaß der Kolbenstange mehr oder weniger freigeben, wobei die Elektromagnete innerhalb des Zylinders an der Kolbenstange ortsfest befestigt und koaxial in Abständen voneinander um dieselbe und den Steuerschieber herum angeordnet sind. Wandert das Magnetfeld von einem Elektromagnet zum anderen um die Kolbenstange um, so wird der Drehschieber entsprechend mitgenommen und gedreht.

Obwohl diese bekannten Ventile eine automatische Anpassung des Schwingungsdämpfers an die äußeren Gegebenheiten, beispielsweise die Straßenbeschaffenheit, weitestgehend erlauben, haftet ihnen gemeinsam der Nachteil an, daß die Schaltzeit von der Schließ- in die volle Durchlaßstellung entsprechend der Anzahl der Schaltschritte entsprechend groß ist, weil diese sämtlich binär in additiver Folge durchlaufen werden müssen. Das bedeutet, daß bei derartigen Schwingungsdämpfern immer nur additiv Kennlinien jeweils als ganzes Vielfaches voneinander innerhalb einem Kennlinienfeld möglich sind. Deshalb besitzen beide Ventile auch ein sich änderndes dynamisches Verhalten bezüglich der unterschiedlichen Schritte bzw. der Sprungweiten. Hinzu kommt, daß einer Vergrößerung der Schrittanzahl Grenzen gesetzt sind, weil dadurch die zu bewegende Masse des Steuerschiebers zu sehr ansteigt und das System bezüglich eines Einzelschrittes als auch der Schaltzeit von der Schließ- in die volle Durchlaßstellung zu langsam wird. Durch die praktische Begrenzung der Schrittanzahl sind dadurch auch die Möglichkeiten der Schaffung einer Vielzahl von durchfahrbaren Kennlinien eines Kennlinienfeldes begrenzt. Des weiteren kommt hinzu, daß der softwaremäßig einzugebende Steuer- bzw. Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung des Steuerschiebers sehr kompliziert ist.

Durch die ältere DE-OS 34 32 465 ist ein regelbares Dämpfungsventil für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer vorgeschlagen worden, wobei ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und mindestens ein Drosselorgan vorgesehen ist; der Arbeitszylinder ist an einen Ausgleichsraum angeschlossen, der mit dem oberen Arbeitsraum über mindestens eine Strömungsverbindung verbunden ist. Das Dämpfungsventil besteht aus mindestens einem Elektromagneten, wobei jeder einzelne Elektromagnet ansteuerbar ist und einen Spulenkörper mit einer Wicklung und einem Anker aufweist, der den Querschnitt der Strömungsverbindung beeinflußt. Das Dämpfungsventil ist dabei in einem die Führung der Kolbenstange übernehmenden Führungsbauteil angeordnet.

Zwar weist dieser Schwingungsdämpfer durch das Dämpfungsventil zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum mindestens einen weiteren Durchlaß auf, der parallel zum Durchlaß zwischen den beiden Arbeitsräumen ist und dessen Strömungsquerschnitt beeinflußbar ist, jedoch ist der Durchlaß zwischen den durch den Kolben getrennten Arbeitsräumen nicht beeinflußbar. Daneben ist dieses Dämpfungsventil nur für hydraulische Schwingungsdämpfer mit Ausgleichsraum für die Dämpfungsflüssigkeit geeignet. Außerdem muß in konstruktiver Hinsicht ein spezielles Führungsbauteil für die Kolbenstange im oberen Bereich des Schwingungsdämpfers hin zum Ausgleichsraum vorhanden sein, welches somit am bewegten Teil des Schwingungsdämpfers sich befindet. Damit jedoch ist dieses Führungsteil den hohen Beschleunigungskräften ausgesetzt, die die elektrischen Dämpfungsventile in ihrer Funktion beeinträchtigen und zur Zerstörung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein regelbares Ventil­ system für einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß das Ventilsystem extrem kurze Schalt­ zeiten bei geringst möglicher bewegter Masse der bewegten Teile aufweist, wobei eine praktisch beliebige Vielzahl von durchfahr­ baren Kennlinien eines Kennlinienfeldes und eine Verknüpfung von unabhängigen Kennlinienfeldern miteinander bei gleichzeitiger Vereinfachung des Steuer- bzw. Regelalgorithmuses zur Steuerung bzw. Regelung des Steuerschiebersystems gegeben sein soll; insbe­ sondere soll auch die Schaffung von atypischen Kennlinien als nicht ganzes Vielfaches voneinander innerhalb eines Kennlinien­ feldes möglich sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Gegenstand der Erfindung besitzt gegenüber den bekannten regelbaren Ventilen eine Reihe von Vorteilen. Aufgrund des parallelen Schaltens von fluidmäßig parallel zueinander angeordneten Durchlässen bzw. Passagen zur Verbindung der beiden Kammern des Zylinders des Schwingungsdämpfers mittels voneinander getrennter Steuerschiebersysteme besitzt das erfindungsgemäße Ventilsystem extrem kurze Schaltzeiten, wobei der einzelne bewegte Steuerschieber (Läufer) eines Steuerschiebersystems geringst­ mögliche bewegte Masse aufweist. Bei der Ausführung mit jeweils nur einer Verschließ- und nur einer Öffnungsstellung der einzelnen Steuerschieber ist in vorteilhafter Weise nur eine einzige, jeweils konstante Schaltzeit von der Verschließstellung in die maximale Öffnungsstellung vorhanden, was entscheidend dazu beiträgt, die Schaltzeit zu verkürzen. Die maximale Schaltzeit erhöht sich bei beispielsweise drei stabilen statischen Arbeitsstellungen der einzelnen Steuerschieber nur unwesentlich.

Entsprechend der Anzahl der verwendeten einzelnen Steuer­ schiebersysteme auf der Kolbenstange können mit dem Gegenstand der Erfindung eine Vielzahl von Kennlinien je Kennlinienfeld erzeugt und durchfahren werden, wobei die Anzahl der Kennlinienfelder 2n - 1 beträgt; dabei bedeutet n die Anzahl der Steuerschiebersysteme. Insbesondere lassen sich dadurch auch atypische Kennlinienfelder erzeugen, entsprechend der gewünschten Dämpfung bei beliebiger Anwendung und beliebigem Einsatz eines derartigen Schwin­ gungsdämpfers. Das bedeutet, daß die Kennlinien eines Kennlinien­ feldes nicht mehr additiv ein ganzes Vielfaches voneinander zu sein brauchen, wie es zwingend beim Stand der Technik der Fall ist. Sondern die Kennlinien eines Kennlinienfeldes können atypisch eine beliebige Teilung nicht als ganzes Vielfaches voneinander, sondern kleiner aufweisen, wodurch das dadurch erzeugte Kennli­ nienfeld kleiner als das binär additive größtmögliche Kennlinien­ feld ist. Diese beliebige Gestaltung eines Kennlinienfeldes ist für die praktische Anwendung äußerst wichtig. Das erfindungsgemäße Ventilsystem erlaubt deshalb ein direktes und reproduzierbares Zugriffsverfahren zu praktisch jeder beliebigen Dämpfung einer beliebigen Kennlinie.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventilsystems besteht darin, daß damit Steuerschiebersysteme aufgebaut werden können, bei denen der Steuerschieber entweder eine, zwei oder drei stabile statische Arbeitsstellungen (mono-, bi- oder tristabil) einzuneh­ men im Stande ist. Insbesondere können verschiedene Systeme gemischt innerhalb eines Schwingungsdämpfers zur Anwendung gelangen. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Aufbau eines Schwingungsdämpfers unter gleichzeitiger Verwendung von monostabilen und bistabilen Steuerschiebersystemen.

Bei einem bistabilen Steuerschiebersystem besteht in der ein­ fachsten Ausführung der einzelne Steuerschieber - ausgeführt als Hubschieber oder als Drehschieber - aus einem Permanentmagneten, der bei Ansteuerung durch die zugehörige Erregerspule zwei stabile Lagen einzunehmen im Stande ist (bistabil). Die gleichzeitige Verwendung von monostabilen und bi- oder mehrfachstabilen Steuerschiebersystemen, vorzugsweise jedoch von monostabilen und bistabilen, ermöglicht die Konstruktion eines Schwingungsdämpfers, der bei Ausfall des elektronischen Steuer- und Regelsystems wie ein herkömmlicher Schwingungsdämpfer reagieren kann, also weder völlig weich noch völlig hart wird, was für die Fahrsicherheit eines mit derartigen Schwingungsdämpfern bestückten Kraftfahr­ zeuges von entscheidender Wichtigkeit ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventilsystems besteht darin, daß dieses bei zwei Schaltzuständen eine absolut konstante Dynamik besitzt. Ein derartiges Ventilsystem erlaubt somit, zu den auftretenden Beschleunigungskräften praktisch synchron die Dämpfung einzustellen und ansprechen zu lassen, bezogen auf die Regelzeit bzw. Regelkonstante des Systems, die extrem klein ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventilsystems besteht darin, daß der Steuer- und Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung der Steuerschiebersysteme softwaremäßig sehr vereinfacht ist. Des weiteren kann innerhalb des einzelnen bistabilen oder mehrfachstabilen Steuerschiebersystems - sowohl bei Verwendung eines Drehschiebers, als auch eines Hubschiebers - entweder der Stator oder Läufer des Schrittschaltmotors mit einem oder mehreren Permanentmagneten ausgerüstet sein. Ebenso ist die Ausführung denkbar, daß der Steuerschieber des Steuerschiebersystems als Elektromagnet ausgebildet ist. Ebenso ist ein einfacher mechani­ scher Aufbau des erfindungsgemäßen Ventils gegnüber den bekannten Ventilen gegeben.

Das erfindungsgemäße Ventilsystem gestattet es, sämtliche Steuer­ schiebersysteme parallel zu schalten und dadurch extrem kleine Schaltzeiten zu ermöglichen. Des weiteren gestattet es das Ventil­ system, derartige Steuerschiebersysteme nicht nur für den Durchlaß innerhalb der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, sondern auch innerhalb eines weiteren Durchgangs desselben einzusetzen, beispielsweise innerhalb des Durchgangs vom inneren Zylinder eines Schwingungsdämpfers zu einem geschlossenen Auffangraum, der beispielsweise als äußerer Zylinder des Schwingungsdämpfers (Zweirohr-Schwingungsdämpfer) oder als schwimmender Zylinder ausgeführt sein kann.

Deshalb kann in vorteilhafter Weise im Boden des inneren Zylinders ein derartiges Steuerschiebersystem als Bodenventil angeordnet sein, um diesen Durchlaß vom inneren Zylinder zu einem Auffangraum unabhängig von der Ansteuerung der Steuerschiebersysteme auf der Kolbenstange von der Verschleiß- in die Öffnungsstellung zu schalten. In vorteilhafter Weise ist damit die Möglichkeit einer Regelung bzw. Steuerung der Dämpfung sowohl in der Druckstufe, als auch in der Zugstufe gegeben. Dadurch wiederum ist eine vorteilhafte Verknüpfungsmöglichkeit von verschiedenen, normaler­ weise voneinander unabhängigen Kennlinienfeldern gegeben.

Praktisch jede beliebige Dämpfungsgröße und Kombination kann damit quasi zeitlich unabhängig vom Gradienten der Veränderung erzielt und eingestellt werden. In vorteilhafter Weise ist der Steuer­ schieber dieses Steuerschiebersystems, welches bei Verwendung des Schwingungsdämpfers für ein Fahrzeug am bewegten Teil des Schwin­ gungsdämpfers angeordnet ist und somit sämtliche Bewegungen der Achse mitmacht, als Drehschieber ausgeführt, so daß die auftreten­ den vertikalen Beschleunigungskräfte keine ungewollte Fliehkraft- Verstellung des Steuerschiebers bewirken können.

Beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des unteren Endteils einer Kolbenstange mit fünf fluidmäßig parallelen Passagen und fünf zugeordneten parallelen Steuerschiebersystemen,

Fig. 2 im Längsschnitt der Kolbenstange ein einzelnes Steuerschiebersystem, welches monostabil ausgeführt ist, wobei der Steuerschieber ein Hubschieber ist,

Fig. 3 ebenfalls im Längsschnitt der Kolbenstange ein weiteres Steuerschiebersystem mit bistabilem Hubschieber,

Fig. 4 in verschiedenen Querschnittsebenen der Kolbenstange eine Draufsicht auf ein weiteres Steuerschiebersystem mit bistabilem Drehschieber,

Fig. 5 einen Längsschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4,

Fig. 6 eine Ansicht von vorn des Elektromagneten in Fig. 4,

Fig. 7 im Querschnitt der Kolbenstange eine Draufsicht auf ein weiteres Steuerschiebersystem mit monostabilem Drehschieber,

Fig. 8 einen Längsschnitt längs der Linie B-B in Fig. 7 und

Fig. 9 eine schematische Darstellung im Schnitt des unteren Endteils eines Schwingungsdämpfers, wobei auch innerhalb des Durchgangs zum Auffangraum ein Steuerschiebersystem angeordnet ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Darstellung des Gegenstandes der Erfindung wiedergegeben, bestehend aus einer Kolbenstange 1, auf deren unteren Ende ein Kolben 2 in bekannter Weise montiert ist.

Die Kolbenstange 1 weist im Bereich des Kolbens 2 eine Längs­ bohrung 3 auf, die von der unteren Stirnfläche der Kolbenstange 1 sich nach oben über den Kolben 2 hinweg erstreckt. In vorzugsweise äquidistanten Abständen sind in Querschnittsebenen der Kolbenstange 1 Querdurchbrüche 4, 5, 6, 7, 8 angeordnet, die alle in die Bohrung 3 der Kolbenstange 1 münden. Somit bilden jeweils ein oder mehrere Querdurchbrüche ein- und derselben Querschnitts­ ebene, in der dieselben angeordnet sind, zusammen mit der Längs­ bohrung 3 eine Passage 3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8 zur Verbindung der beiden Kammern des Schwingungsdämpfers, wobei sämtliche Passagen übereinander und fluidmäßig parallel angeordnet sind. Im Bereich jeder Passage ist ein Steuerschiebersystem 9, 10, 11, 12, 13 angeordnet, wobei in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel fünf fluidmäßig parallele Passagen mit fünf zugehörigen Schieber­ systemen 9-13 vorhanden sind. Die Durchlaßquerschnitte der Passagen können unterschiedlich gemäß dem gewünschten Kennlinien­ feld sein. Die übrigen Teile des Schwingungsdämpfers sind bekannt und der Einfachheit halber weggelassen.

Die Steuerschiebersysteme sind mechanisch voneinander unabhängig und beinhalten in ihrem wesentlichen Aufbau einen oder mehrere Elektromagnete 19, 20, 21, 22, 23 und je einen Steuerschieber 14, 15, 16, 17, 18. Jeder Steuerschieber ist im Bereich der von ihm abgedeckten Passage der Kolbenstange 1 beweglich angeordnet und weist eine oder mehrere mit der Passage koinzidierende, die Mantelwandung des Steuerschiebers durchsetzende Öffnungen bezüglich der Querdurchbrüche oder Radialkanäle innerhalb der betreffenden Querschnittsebene der Kolbenstange auf. Der einzelne Steuerschieber 14-18 des Steuerschiebersystems 9-13 kann als Hubschieber oder als Drehschieber ähnlich dem eingangs genannten Stand der Technik ausgestattet sein; ebenso ist die Ausführung möglich, daß der einzelne Steuerschieber den Elektromagneten darstellt, indem die Hülse eine Drahtwicklung mit Anschlüssen aufweist und der zugehörige Stator dieses Schrittschalt­ motor-Steuerschiebersystems ein geeignet geformter, außen liegender Schalenkern, auch mit oder ohne Permanentmagnet, ist.

Prinzipiell lassen sich erfindungsgemäß verschiedene Steuer­ schiebersysteme aufbauen, in denen der als Hülse ausgebildete Steuerschieber eine oder zwei oder mehrere stabile statische Arbeitsstellungen einzunehmen im Stande ist (mono-, bi- oder auch mehrfachstabil). Aus derartigen Schiebersystemen lassen sich vorteilhaft Kombinationen unter gleichzeitiger Verwendung von monostabilen oder bistabilen Systemen auf einer Kolbenstange aufbauen, um beliebige Grundbedingungen und Kennwerte des Schwingungsdämpfers festzulegen.

Fig. 2 zeigt ein einzelnes Steuerschiebersystem, bei dem der Steuerschieber des durch das Steuerschiebersystem verkörperten Schrittschaltmotors monostabil ist. Beispielsweise besteht das Steuerschiebersystem 9 aus einem Schalenkern 27, der vorzugsweise aus magnetisch weichem Material, beispielsweise Weicheisen, besteht und der torusförmig die Kolbenstange 1 umgibt. Der Schalenkern besitzt zwei torusförmig gestaltete Polschuhe, die zwischen sich einen Aufnahmeraum für eine oder mehrere Erregerspulen 40 begrenzen und die Kolbenstange 1 ringförmig unter Belassung eines Abstandes umgeben, in welchem ein Steuerschieber als Hubschieber 14 auf der Kolbenstange 1 im Bereich der zugeord­ neten Passage 4 nach oben und unten beweglich angeordnet ist. Der Hubschieber 14 weist eine oder mehrere die Mantelwandung desselben durchsetzende Bohrungen 25 auf, die mit den Radialkanälen 4 der Passage 3-4 in Öffnungsstellung koinzidieren und in Verschließ­ stellung zu den Radialkanälen 4 versetzt die Passage 3-4 ver­ schließen. Auf den Hubschieber 14 ist innerhalb des torusförmigen Aufnahmeraums ein Ring aus para- oder diamagnetischen Werkstoff aufgezogen, der beispielsweise aus Messing besteht. Innerhalb des torusförmigen Aufnahmeraums des Schalenkerns 27 ist eine den Hubschieber 14 spiralig umgebende Druckfeder 28 angeordnet, die sich mit ihrem unteren Ende auf dem Ring 26 und mit ihrem oberen Ende am oberen Polschuh des Schalenkerns 27 abstützt.

Es ist offensichtlich, daß diese Ausführung dem Hubschieber 14 eine monostabile Ruhestellung verleiht; der Hubschieber wird von der Druckfeder 28 über den Ring 26 in Ruhestellung nach unten ge­ drückt, so daß die Passage 3-4 verschlossen ist.

Bei Aktivierung des Elektromagneten 9 bzw. der Erregerspule 40 oder -spulen, wird der Hubschieber 14 gegen die Kraft der Druckfeder 28 nach oben bewegt, so daß die Bohrung 25 innerhalb des Hubschiebers 14 mit der Passage 3-4 koinziiert und diese für den Durchfluß des Fluids freigibt.

In Fig. 3 ist ein weiteres Steuerschiebersystem gezeigt, welches beispielsweise das Steuerschiebersystem 11 der Fig. 1 ist. Der Steuerschieber ist wiederum als Hubschieber 16 ausgestaltet, jedoch ist dieser im Unterschied zu Fig. 2 als Permanentmagnet ausgeführt, so daß der Hubschieber eine bistabile Stellung einzunehmen im Stande ist.

Der Hubschieber 16 besitzt dafür zwei in Abstand voneinander übereinander angeordnete, scheibenförmige oder teilscheiben­ förmige, beispielsweise sektorförmige Permanentmagnete 30, 31, die magnetisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der gesamte Hubschieber 16 ein derartiger Permanentmagnet sein. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel liegt der Nordpol oben, der Südpol unten, die umlaufend gestaltet sein können. In der einen stabilen Stellung ist beispielsweise der Südpol ein Polschuh des Schalenkerns 32, in der anderen stabilen Stellung hingegen der Nordpol dem anderen Polschuh des Schalenkerns 32 unmittelbar benachbart, die vorzugsweise an den Auflageflächen der Pole dünne, unmagnetische Abstandhalter 50 tragen. Innerhalb des Schalenkerns 32 sind eine oder mehrere Erregerspulen 41 angeordnet. Je nach Polung der Erregerspule 41 oder -spulen wird der Hubschieber 16 gemäß der Anordnung der Pole des oder der Permanentmagnete bewegt und nach Inaktivierung des Elektromagneten 20 in seiner Stellung aufgrund der Permanentmagnete 30, 31 selbsttätig gehalten.

Das einzelne Steuerschiebersystem kann gleichermaßen mittels einem Drehschieber aufgebaut sein. Beispielsweise zeigen die Fig. 4-6 ein derartiges Steuerschiebersystem mit zwei stabilen Stellungen des Drehschiebers, wobei dieser in der momentanen Bewegung mittig von einer Endstellung in die andere gezeichnet ist.

Mit der Bezugsziffer 33 in Fig. 4 ist der Querschnitt eines Magnetgehäuses benannt, welches zum Beispiel auch das eine Zylin­ derrohr des Schwingungsdämpfers sein kann, wobei das Steuer­ schiebersystem 10 der Fig. 1 teilweise im Querschnitt und in der Draufsicht abgebildet ist. An der Innenwandung des Magnetgehäuses 33 sind in der entsprechenden Querschnittsebene der Passage 3-5 der Kolbenstange 1 zwei gekrümmte Elektromagnete 20, 20′ angeordnet, die je aus einem länglichen, stabförmigen und gekrüm­ mten Spulenkern 36, 36′ bestehen, auf die je eine oder mehrere Er­ regerspulen 42, 42′ gewickelt sein können. Prinzipiell können für jede Stellung des Steuerschiebers eine entsprechende Anzahl von Elektromagneten vorhanden sein, beispielsweise zwei bei bistabiler Stellung bezüglich der Passage. Doch ist die bistabile Stellung gleichermaßen auch mit nur einem Elektromagneten durchführbar.

Auf der Kolbenstange 1 ist im Bereich der Passage 3-5 ein Steuerschieber angeordnet, der als Drehschieber 15 ausgestaltet ist und der auf der Kolbenstange 1 um einen bestimmten Winkel relativ zu derselben in der betreffenden Querschnittsebene hin- und her drehbar ist. Der Drehschieber 15 weist eine oder mehrere seine Mantelwandung radial durchsetzende Bohrungen 39 auf, die in der Öffnungsstellung mit den entsprechenden Querdurchbrüchen 5 der entsprechenden Querschnittsebene koinzidieren und somit die Passage 3-5 freigeben.

Der Drehschieber 15 weist in Verlängerung mindestens eines Durchmessers die Pole je eines Dauermagneten 34, 35 auf, wobei sich vorzugsweise die Dauermagneten derart gegenüberstehen, daß die Pole derselben tangential gerichtet sind, was aus Fig. 4 aufgrund der Polbenennung zu ersehen ist. Beide Permanentmagnete 34, 35 können magnetisch miteinander in Verbindung stehen, beispielsweise kann auf den Drehschieber eine entsprechend geformte Scheibe, die permanentmagnetisch ist, aufgezogen sein. Die Spulenkerne 36, 36′ weisen an ihren Enden Anlageflächen 37, 38 auf, an denen bei entsprechender Stellung jeweils einer der Permanentmagnete 34, 35 anliegt. Bei entsprechender Erregung eines oder beider Elektromagnete 20, 20′ wird der Drehschieber 15 ent­ sprechend der Polung der Permanentmagnete 34, 35 gedreht, so daß sich gleichnamige Pole abstoßen. Bei Inaktivierung des oder der Elektromagnete 20, 20′ hält dann der Drehschieber 15 seine einmal eingenommene Stellung aufgrund der Permanentmagnete 34, 35 selbst­ tätig bei. Liegen beispielsweise der Nordpol des Permanentmagneten 35 und der Südpol des Permanentmagneten 34 an den Auflageflächen 37, 38 der Enden der Spulenkerne 36 und 36′ an, so ist die Passage 3-5 freigegeben, im umgekehrten Fall geschlossen. Des weiteren ist es möglich, auch Permanentmagnet-Paare auf mehreren Durchmessern des Drehschiebers entsprechend vorzusehen, um so z. B. ein mehrfach stabiles System zu schaffen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerschiebersystems, beispielsweise das Steuerschiebersystem 13, wobei der Steuerschieber als monostabiler Drehschieber 18 ähnlich dem Steuerschieber 14 der Fig. 2 ausgebildet ist. Ein torus­ förmiges Magnetgehäuse 49, welches auch der Zylinder des Schwin­ gungsdämpfers sein kann, bildet zusammen mit einem innerhalb des Gehäuses 49 liegenden magnetisierbaren Ring 44 einen ringförmigen Käfig, in welchem umlaufend eine oder mehrere Erregerspulen 43 an­ geordnet sein können. Der Ring 44 weist längs seiner inneren Peripherie radial nach innen gerichtete Nocken 45 auf, die die Polschuhe des Elektromagneten 23 bilden. Auf der Kolbenstange 1 ist im Bereich der zugehörigen Querschnittsebene mit den Radial­ kanälen 8 und der Passage 3-8 ein Steuerschieber 18 angeordnet, der als Drehschieber gestaltet ist. Dieser weist in seinem oberen Bereich radial nach außen gerichtete, magnetisierbare Nocken 46 auf, die beispielsweise auf einer magnetisierbaren Scheibe längs des Scheibenumfangs angeordnet sein können, wobei die Nocken 46 vorzugsweise eine geringere Breite als die Nocken 45 des Ringes 44 haben und diesen unter Belassung eines Ringspaltes gegenüber­ stehen. Der Drehschieber 18 weist mindestens eine seine Mantel­ wandung durchsetzende Bohrung 47 auf, die in Öffnungsstellung bei beispielsweise aktiviertem Elektromagnet 23 zur Passage 3-8 ver­ setzt ist und diese verschließt. Zum Rückstellen des Drehschiebers 18 bei inaktivem Elektromagnet 23 in eine vorgegebene Ruhestellung greift an demselben eine Rückstellfeder 48 an.

Innerhalb des Schwingungsdämpfers ist zur elektronischen Steuerung bzw. Regelung ein (nicht gezeichneter) elektronischer Steuer- bzw. Regelschaltkreis in bekannter Weise angeordnet, der das erfin­ dungsgemäße Ventil softwaremäßig zur Verstellung ansteuert.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Ventilsystems ist es möglich, den gesamten wirkungsmäßig vorhandenen Durchlaßquerschnitt ein oder mehrerer Durchlässe nicht mehr in mehreren, hintereinander ge­ schalteten, additiven Schritten zu durchlaufen, sondern den gesamten Durchlaßquerschnitt in einem einzigen Schritt von der Verschließstellung in die Öffnungsstellung des Ventils freizu­ geben, weil eine beliebige Anzahl der Steuerschiebersysteme erfin­ dungsgemäß parallel angesteuert wird und dadurch die entspre­ chenden, fluidmäßig parallelen Passagen gleichzeitig verschlossen und/oder geöffnet werden.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Schwingungsdämpfers, der die Möglichkeit einer Regelung bzw. Steuerung der Dämpfung sowohl in der Druckstufe, als auch in der Zugstufe aufweist. Ein Zylinder 51, der im Boden einen Durchlaß aufweist, ist innerhalb eines zweiten Zylinders 52 angeordnet, so daß zwischen beiden ein Auffangraum 53 für das Dämpfungsmedium gebildet ist. Innerhalb des Zylinders befindet sich eine Kolbenstange 54 im Kolben 55, die gemäß der Ausführung in Fig. 1 gestaltet sind, wobei auf der Kolbenstange mehrere Steuerschiebersysteme 56, 57 gemäß einem der Steuerschiebersysteme der Fig. 2-8 angeordnet sind. Innerhalb des Bodens des Zylinders 51 ist ein Steuerschiebersystem 59 eingesetzt, das zentrisch ein hohlzylindrisches, am oberen Ende offenes Rohrstück 58 aufweist, das seinerseits am unteren Ende seitliche Öffnungen 60 besitzt, so daß der Durchlaß über das Steuerschiebersystem 59 geführt ist. Das Steuerschiebersystem 59 ist gemäß einem der Steuerschiebersysteme der Fig. 2-8 aus­ geführt, vorzugsweise ist der Steuerschieber ein Drehschieber 61, damit dieser durch vertikal wirkende Beschleunigungskräfte nicht verstellt werden kann. Der Drehschieber 61, der relativ zum Rohr­ stück 59 drehbar ist, weist in seiner Mantelwandung angeordnete Bohrungen 62 auf, die in Durchlaßstellung des Steuerschieber­ systems 59 mit den Öffnungen 60 des Rohrstücks 58 koinzidieren und ansonsten den Durchlaß verschließen.

Liste der Bezugszeichen

1 Kolbenstange
2 Kolben
3 Längsbohrung innerhalb der Kolbenstange 1
4, 5, 6, 7, 8 Querdurchbrüche oder Radialkanäle
9, 10, 11, 12, 13 Steuerschiebersysteme
14, 15, 16, 17, 18 Steuerschieber innerhalb der Steuerschiebersysteme
19, 20, 20′, 21, 22, 23 Elektromagnete innerhalb der Steuerschiebersysteme
24 elektrische Anschlüsse der Erregerspule 23
25 Bohrung innerhalb des Steuerschiebers 14
26 Messring
27 Schalenkern der Erregerspule 19
28 Druckfeder
29 Bohrung innerhalb des Steuerschiebers 16
30 Nordpol der Permanentmagneten
31 Südpol der Permanentmagneten
32 Schalenkern der Erregerspule 21
33 Magnetgehäuse
34, 35 Permanentmagnete
36, 36′ Spulenkerne
37, 38 Anlageflächen der Spulenkerne 36, 36′
39 Bohrung innerhalb des Drehschiebers 15
40, 41, 42, 42′, 43 Erregerspulen
44 Magnetisierbarer Ring
45 Nocken des Ringes 44
46 Nocken des Drehschiebers 18
47 Bohrung innerhalb des Drehschiebers 18
48 Zugfeder
49 Magnetgehäuse
50 Nichtmagnetische Abstandshalter
51, 52 Zylinder
53 Auffangraum
54 Kolbenstange
55 Kolben
56, 57, 59 Steuerschiebersysteme
58 Rohrstück
60 Öffnung
61 Drehschieber
62 Bohrungen innerhalb der Mantelwandung des Drehschiebers 61.

Claims (18)

1. Regelbares Dämpfungsventilsystem mit veränderbarer Dämpfungs­ charakteristik für einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der einen mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder und eine Kolbenstange aufweist, die abgedichtet in die Zylinder eintaucht und die an ihrem zylinderseitigen Ende einen gegen die Zylinderwand abgedichteten Kolben trägt, der den Zylinderraum in zwei Kammern aufteilt, wobei zwischen den Kammern ein Durchlaß angeordnet ist, dessen Querschnitt durch ein elektrisch gesteuertes Steuerschiebersystem freigebbar oder verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem zwischen den Kammern angeordneten Durchlaß mindestens ein weiterer, paralleler Durchlaß zwischen den Kammern vorgesehen ist, der unabhängig von dem ersten Steuerschiebersystem durch ein weiteres elektrisch gesteuertes Steuerschiebersystem freigebbar oder verschließbar ist.

2. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere parallele Durchlässe (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8) mit je einem Steuerschiebersystem (9, 10, 11, 12, 13) zwischen den Kammern angeordnet sind, wobei die Steuerschiebersysteme unabhängig von­ einander steuerbar sind.

3. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8) unterschiedliche Durch­ laßquerschnitte aufweisen.

4. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerschiebersystem (9, 10, 11, 12, 13) aus einem Steuer­ schieber (14, 15, 16, 17, 18) und Elektromagneten (19, 20, 21, 22, 23) zum Bewegen des Steuerschiebers besteht.

5. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber (14, 15, 16, 17, 18) der Steuerschiebersysteme (9, 10, 11, 12, 13) im wesentlichen gleichzeitig ansteuerbar sind.

6. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, daß die einzelnen Steuerschieber als Drehschieber (15, 18) mit den Stellungen "offen" und "zu" ausgebildet sind.

7. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steuerschieber als Hubschieber (14, 16) mit den Stellungen "offen" und "zu" ausgebildet sind.

8. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (14, 18) mit einer einzigen stabilen statischen Arbeitsstellung (monostabil) federbeaufschlagt mittels einer Rückstellfeder (28, 48) in einer Vorzugsstellung gehaltert ist.

9. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Steuerschieber als Permanentmagnet (15, 16) ausgebildet ist, wobei der entsprechende Steuerschieber bezüglich der Elektromagnete (20, 21) zwei stabile statische Arbeitsstellungen einzunehmen im Stande ist.

10. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Steuerschieber zwischen der Verschließ- und der vollen Durchgangsstellung mindestens eine Zwischenstellung aufweist, die einen verminderten Durchlaßquerschnitt besitzt.

11. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber als Kern eines Elektromagneten eines Schrittschaltmotors ausgebildet und mit einer Drahtwicklung ausgestattet ist, wobei der zugehörige Stator aus ferromagneti­ schen Material besteht.

12. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber als Kern eines Elektromagneten eines Schrittschaltmotors ausgebildet und mit einer Drahtwicklung aus­ gestattet ist, wobei der zugehörige Stator ein Permanentmagnet ist.

13. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe aus einer innerhalb der Kolbenstange (1) im Bereich des Kolbens (2) angeordneten Längsbohrung (3) und einer Mehrzahl von in die Längsbohrung mündende Querdurchbrüchen (4, 5, 6, 7, 8) bestehen, wobei die Querdurchbrüche einer Querschnittsebene zusammen mit der Längsbohrung je eine Passage (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8) bilden, die in verschiedenen, übereinander angeordneten Querschnittsebenen der Kolbenstange oberhalb des Kolbens liegen und die Steuerschiebersysteme (9, 10, 11, 12, 13) übereinander, aber unabhängig voneinander auf der Kolbenstange im Bereich der Querdurchbrüche angeordnet sind, wobei jeweils ein Steuerschieber (14, 15, 16, 17, 18) den Querdurchbrüchen einer Querschnittsebene zugeordnet ist.

14. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (15) in Verlängerung mindestens eines Durchmessers zwei Permanentmagnete (34, 35) aufweist, deren Pole (N-S) tangential ausgerichtet sind, wobei die Spulenkerne (36, 36) der Erregerspulen (42, 42) der Elektromagnete (20) länglich gekrümmt teilweise um den Drehschieber (15) und die Kolbenstange (1) herum gebogen innerhalb der betreffenden Passagen- Querschnittsebene angeordnet sind.

15. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber (61) der Steuerschiebersysteme (56, 57, 59) sowohl für die Druckstufe als auch für die Zugstufe je eine stabile statische Arbeitsstellung aufweisen.

16. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber der Steuerschiebersysteme (56, 57, 59) sowohl für die Druckstufe als auch für die Zugstufe mindestens zwei stabile statische Arbeitsstellungen aufweisen.

17. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Schwingungsdämpfers (51-52) unterschiedliche Steuerschiebersysteme (56, 57, 59) gemischt vorhanden sind.

18. Regelbares Dämpfungsventilsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Durchlasses vom Zylinder (51) zu einem Auffangraum (53) ein Steuerschiebersystem (59) zum Verschließen oder Öffnen dieses Durchlasses angeordnet ist, wobei der Steuerschieber ein Drehschieber (61) ist.