DE3631107A1

DE3631107A1 - Regelbarer stossdaempfer, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3631107A1
Application number: DE19863631107
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl Ing Bittrich; Siegfried Dipl Ing Grzeschista; Reinhard Dr Ing Hoelscher; Max-Otto Dipl Ing Rauert; Rolf Dipl Ing Reese
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1988-03-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten regelbaren Stoßdämpfer mit einem eine rheo-elektrische Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpfer zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden Kolbenstange, einem an deren innerem Ende angebrachten Arbeitskolben, der den Zylinderraum in zwei Arbeitskammern unterteilt und mit letztere miteinander verbindenden Durchtrittskanälen für die Dämpfungs flüssigkeit versehen ist, sowie mit an regelbare elektrische Hochspannung anzulegenden Elektrodenpaaren zur Viskositäts änderung der in ihrem elektrostatischen Feldbereich be findlichen rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit.

Regelbare Kraftfahrzeug-Stoßdämpfer mit rheo-elektrischer Dämpfungsflüssigkeit sind beispielsweise durch die europäische Patentanmeldung 01 83 039 bekannt. Sie unterscheiden sich von herkömmlich ausgebildeten Kraftzeug-Stoßdämpfern grund sätzlich dadurch, daß ihre Dämpfungscharakteristik weitest gehend durch das elektrisch vergleichsweise leicht zu steuernde Dämpfungsverhalten der rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit bestimmt wird, deren Viskosität unter dem Einfluß eines hinreichend starken elektrischen Feldes sehr schnell und reversibel weitestgehend geändert werden kann, und zwar vom bei Stromlosigkeit flüssigen Zustand bis mit zunehmender Feldstärke hin zum plastischen und gar festen Zustand. Dafür sind elektrische Gleichstromfelder ebenso geeignet wie Wechselstrom felder. Da dabei nur vergleichsweise geringe elektrische Ströme durch die rheo-elektrische Flüssigkeit fließen, ist der energetische Steuerungsaufwand entsprechend gering. Von besonderem Vorteil ist dabei auch, daß die Viskositäts änderungen in der Dämpfungsflüssigkeit unmittelbar auf die Feldstärke- bzw. Spannungsänderungen ansprechen. Hierdurch ist es möglich, die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers über eine elektronische Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den jeweils gegebenen oder gewünschten Fahrbedingungen selbsttätig zu regeln, so daß solche Stoßdämpfer wesentlich zur Ver besserung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs beizutragen vermögen.

Bei den bekannten regelbaren Stoßdämpfern mit rheo- elektrischer Dämpfungsflüssigkeit sind die zu deren Visko sitätsänderungen notwendigen, an Hochspannung anzulegenden Elektrodenpaare als besonderes kapazitives Bauteil außerhalb des Dämpferzylinders in einer dessen beide Arbeitskammerhälften miteinander verbindenden Ausgleichsleitung angebracht, und zwar in Form jeweils unterschiedlich gepolter Elektrodenlamellen, die von der Dämpfungsflüssigkeit je nach Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens in der einen oder anderen Richtung durchströmt werden. Durch eine mittels entsprechender Sensor signale des Fahrzeugs beeinflußte elektronische Steuerein richtung wird das elektrische Hochspannungsfeld zwischen den Elektrodenlamellen und damit auch die Viskosität der sie durchströmenden Dämpfungsflüssigkeit entsprechend geändert. Hierdurch kann der mit herkömmlichen federbeaufschlagten Durchtrittskanälen versehene Arbeitskolben, der selbst nur im Bereich von viskositätsmäßig unveränderter Dämpfungsflüssig keit arbeitet, in seinem Dämpfungsverhalten indirekt beeinflußt werden. Das Gleiche gilt auch für den Fall, daß das die Elektrodenpaare enthaltende kapazitive Bauteil gemäß einem weiteren Vorschlag dieser Vorveröffentlichung in der oberen Arbeitskammer des Dämpferzylinders oberhalb der obersten vom Arbeitskolben erreichbaren Stellung angeordnet wird. Im einen wie im anderen Falle erfordert die Unterbringung des die Elektrodenpaare enthaltenden kapazitiven Bauteils zusätzlichen Platzbedarf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen regel baren, insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten Stoßdämpfer mit rheo-elektrischer Dämpfungsflüssigkeit zu schaffen, der bei raumsparenderer Bauart in seinem Dämpfungsverhalten noch besser und feinfühliger geregelt bzw. gesteuert werden kann. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Stoßdämpfer der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elek trodenpaare im Arbeitskolben im Bereich seiner die beiden Arbeitskammerhälften miteinander verbindenden Durchtrittskanäle angeordnet sind und ihre Hochspannungszuleitung durch die Kolbenstange hindurchgeführt ist. Auf diese Weise kommt man nicht nur zu einer platzsparenden Stoßdämpfer-Bauart, sondern es wird damit vor allem auch der Vorteil erzielt, daß durch die Verlagerung der Hochspannungselektroden in den Arbeitskolben hinein die Viskositätsänderungen der Dämpfungsflüssigkeit unmittelbar im Arbeitsbereich des Dämpfungskolbens erzielt werden können, mithin eine unmittelbare Beeinflussung seines Dämpfungsverhaltens erreicht wird. Die Dämpfungsregelung kann auf diese Weise sehr viel schneller, feinfühliger und wirksamer erfolgen, insbesondere bei elektronisch gesteuerter Selbst regelung. Im Einzelnen bestehen mehrere vorteilhafte Mög lichkeiten für die Unterbringung bzw. Anordnung der Elektroden im Arbeitskolben.

Zu einer besonders einfachen Ausführungsform kommt man, wenn die Wandungen der im Arbeitskolben vorhandenen Durch trittskanäle die eine insbesondere an Erdpotential liegende Elektrode bilden und in die Durchtrittskanäle wandungsfern hineinragende metallische Tauchkörper vorhanden sind, die die andere insbesondere an Hochspannung liegende Elektrode bilden. Im einfachsten Fall kann das zur alleinigen regelbaren Dämpfung der Arbeitskolbenbewegung beitragen.

Zusätzlich aber können die im Arbeitskolben vorhandenen Durchtrittskanäle in an sich bekannter Weise auch durch feder belastete Ventilplatten, insbesondere Ventilfederscheiben ab gedeckt sein, so daß neben der rheo-elektrisch bedingten Flüs sigkeitsdämpfung auch noch die übliche durch Ventilfeder scheiben bedingte Strömungsdrosselung erfolgen kann. Dabei wiederum ist es grundsätzlich möglich, die Elektrodenpaare den die Durchtrittskanäle im Arbeitskolben abdeckenden Ventil federscheiben in Durchflußrichtung vorzuschalten. Ebenso aber können auch die Elektrodenpaare im Bereich von parallel zu den durch Ventilfederscheiben abgedeckten Durchtrittskanälen verlaufenden By-pass-Kanälen im Kolben oder in der Kolbenstange angeordnet sein.

Mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausge bildeter Stoßdämpfer sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 einen Teil- bzw. Querschnitt durch einen Stoßdämpfer mit vergleichsweise einfach be schaffenem Arbeitskolben, wobei Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 wieder gibt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Arbeitskolben von anderer einfacher Ausführung,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5, die die Draufsicht auf einen Arbeitskolben anderer Ausbildung zeigt,

Fig. 6 und 7 Details zu den Fig. 4 und 5,

Fig. 8 und 9 Schnitte durch eine weitere Arbeitskolben- Bauart entsprechend den Schnittlinien VIII-VIII bzw. IX-IX,

Fig. 10, 11 und 12 einen Arbeitskolben mit Ventilfeder scheiben und in deren Bereich zu erzeugender rheo-elektrischer Flüssigkeitsdämpfung,

Fig. 13 und 14 jeweils Schnitte nach den Linien XIII- XIII bzw. XIV-XIV durch einen Arbeitskolben mit Ventilfederscheiben und letzteren vorgeschalteten Elektrodenpaaren,

Fig. 15 und 16 eine weitere Ausführungsvariante eines Arbeitskolbens in senkrechtem bzw. horizontalem Schnitt nach der Linie XV-XV,

Fig. 17 bis 19 einen senkrechten Schnitt durch eine Kolben bauart mit Ventilfederscheiben und im By-pass dazu gelegener rheo-elektrischer Dämpfungseinrichtung,

Fig. 20 und 21 Schnitte durch einen Kolben mit Ventilfeder scheiben und im By-pass zu erzeugender rheo- elektrischer Dämpfung entsprechend den Linien XX-XX bzw. XXI-XXI,

Fig. 22 einen Arbeitskolben mit in der Kolbenstange gelegenem By-pass und darin angeordneten Elek trodenpaaren im Schnitt,

Fig. 23 und 24 Schnitte nach den Linien XXIII-XXIII bzw. XXIV-XXIV der Fig. 22,

Fig. 25, 26 und 27 weitere Elektroden-Ausführungsvarianten im Schnitt,

Fig. 28 einen Teilschnitt durch einen Zylinder mit Arbeits kolben und innerhalb des Bereichs seiner Ventilfederscheiben zu erzeugender rheo- elektrischer Dämpfung, und

Fig. 29 einen senkrechten Teilschnitt durch einen Dämpfer zylinder mit einem Arbeitskolben besonderer Bauart.

Der in Fig. 1 und 2 ausschnittweise dargestellte Kraft fahrzeug-Stoßdämpfer besteht aus einem Dämpferzylinder 1, einer darin abgedichtet eintauchenden Kolbenstange 2 und einem an deren innerem Ende angebrachten Arbeitskolben 3, der den Zylinderraum in zwei Arbeitskammerhälften 4, 5 unterteilt. Der Dämpferzylinder 1 bzw. dessen Arbeitskammerhälften 4, 5 sind mit einer rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, die beispielsweise aus einem Silikonöl und einem darin disper gierten Silikagel und einem Dispergiermittel geeigneter Zusammensetzung besteht. Im Arbeitskolben 3 sind Durchtritts kanäle 6, 7 für die Dämpfungsflüssigkeit enthalten. Diese besitzen im vorliegenden Fall verschiedene Querschnitte. Es versteht sich aber, daß die Durchtrittskanäle 6, 7 auch gleich breit sein können. In diese Kanäle ragen jeweils Stabelektroden 8 hinein, die an ihren aus den Durchtrittskanälen 6, 7 herausragenden Enden auf einer Leiterscheibe 9 befestigt sind, die ihrerseits über die ringartige Isolierung 10 zwischen dem Kolbenkörper 3′ und der Schulter 2′ am im Durchmesser abge setzten Kolbenstangenende 2′′ befestigt ist. Die Gesamtbefesti gung erfolgt über die auf das mit Gewinde versehene Kolben stangenende 2′′ aufgeschraubte Befestigungsmutter 11. Die die Stabelektroden 8 tragende Leiterscheibe 9 ist über die durch die Kolbenstange 2 isoliert hindurchgeführte Leitung 12 an positive Hochspannung anzulegen, wohingegen der Kolbenkörper 3′ und damit auch die Wandungen 6′, 7′ seiner Durchtrittskanäle 6, 7 über die Kolbenstange 2 auf Erdpotential liegen. Auf diese Weise bilden die an Erdung liegenden Kanalwandungen 6′, 7′ mit den zugehörigen Elektrodenstäben 8 jeweils an Hochspannung liegende Elektrodenpaare. Hierdurch können in den Durchtritts kanälen 6, 7 entsprechende Hochspannungsfelder, im vorliegenden Falle zweckmäßig Gleichstromfelder erzeugt bzw. aufrechter halten werden, mit deren Hilfe die Viskosität der die Kanäle 6, 7 bei den Aus- und Einfahrbewegungen der Kolbenstange 2 durchströmenden Flüssigkeit feinfühlig und momentan geändert werden kann. Eine entsprechende Änderung der Flüssigkeits dämpfung ist damit verbunden. Diese kann im Fall der Span nungslosigkeit der Elektrodenpaare außerordentlich niedrig gehalten werden, da sie dann lediglich von den wirksamen Durchlaßquerschnitten und der Länge der Durchtrittskanäle 6, 7 abhängt. Mit zunehmender Spannungserhöhung kann die Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit im Bereich der Kanäle 6, 7 aber wesentlich erhöht werden, und zwar bis zur Erstarrung der Flüssigkeit, so daß dann außerordentlich hohe Drosselwirkungen zu erreichen sind.

Im Falle der Fig. 3 sind die im Kolbenkörper 3′ des Arbeitskolbens vorhandenen Durchtrittskanäle 6′′, 7′′ unrund gestaltet, insbesondere mit trapezoid geformten Querschnitten versehen, während die darin hineinragenden Tauchkörper aus im Kolbenkörper 3′ isoliert befestigten, mittig angeordneten Flachelektroden 13 bestehen, die sich in Strömungsrichtung erstrecken und mit der Wandung 6′ bzw. 7′ des zugehörigen Durchtrittskanals sich entsprechend ungleichmäßig verengende oder erweiternde Flüssigkeitsdurchtrittsquerschnitte bilden. Auf diese Weise können über den Querschnittbereich auch unterschiedliche elektrische Feldstärken erzeugt und damit entsprechend unterschiedliche Viskositätseinstellungen der Dämpfungsflüssigkeit in den verschiedenen Querschnittspartien erzeugt werden.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbei spiel sind im Arbeitskolbenkörper 3′ achsparallel verlaufende, durchgehende zylindrische Bohrungen 14 vorhanden, beispiels weise je zwei für jede Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens, also für dessen Zug- und Druckstufendämpfung. In jede dieser Bohrungen 14 sind zwei sich gegenüberliegende, ein Elek trodenpaar bildende Zylinderhalbschalen 15, 16 eingesetzt, die innen mit lamellenartig angeordneten Elektrodenstegen 15′ bzw 16′ versehen sind, wie das insbesondere die Fig. 6 und 7 zeigen. Die beiden Zylinderhalbschalen 15, 16 greifen mit ihren Elektrodenstegen 15′ bzw. 16′ geschachtelt ineinander und bilden auf diese Weise einen entsprechend mehrfach hin und her abgewinkelt verlaufenden Durchtrittskanal 17 für die Dämpfungs flüssigkeit. Die Bohrungen 14 besitzen Anschlagschultern 14′ für die Zylinderhalbschalen 15, 16. Darüber hinaus sind die Bohrungen 14 im Anschluß an die Anschlagschultern 14′ mit sich nach außen trichterförmig erweiternden Zulaufmündungen 14′′ versehen. Während die Isolierhalbschalen 15 im Kolbenkörper 3′ unmittelbar eingesetzt sind und wie dieser an Erdpotential liegen, sind die Elektrodenhalbschalen 16 mit ihren Lamellen 16′ durch eine halbzylindrische Isolierschale 18 mit ein springenden Randkanten 18′ gegenüber dem Kolbenkörper 3′ elektrisch isoliert befestigt und über eine nicht dargestellte Leitung an Hochspannungspotential gelegt. Auch in diesem Falle ergibt sich für die Dämpfungsflüssigkeit ein vergleichsweise langer und berührungsflächengroßer Durchfluß durch die Elek trodenpaare, wodurch die Viskosität der rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit schnell und wirksam geändert werden kann.

Nach den Fig. 8 und 9 besteht der Arbeitskolben 3 aus zwei topfförmigen Kolbenkörperhälften 3′′, 3′′′, die innen mit konzentrisch verlaufenden Ringelektroden 3 ^IV bzw. 3 ^V versehen sind. In ihren Böden sind die Arbeitskolben 3′′ bzw. 3′′′ mit bogenförmigen Zulaufschlitzen 3 ^VI bzw. 3 ^VII versehen. Beide Kolbenkörperhälften 3′′, 3′′′ sind unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolierschicht 19 und des Isolierringes 20 fest miteinander verbunden und am Kolbenstangenende 2′′ einge spannt. Dabei greifen ihre Ringelektroden 3 ^IV, 3 ^V jeweils ge schachtelt ineinander und schließen entsprechend ringförmige Durchtrittskanäle für die Dämpfungsflüssigkeit zwischen sich ein. Während die Kolbenhälfte 3′′ über die Leitung 12 an Hoch spannung liegt, kann die Kolbenhälfte 3′′′ geerdet sein.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die im Arbeitskolben 3 vorhandenen Durchtrittskanäle 6, 7 durch Ventilfederringscheiben 21 bzw. 22 abgedeckt, wobei letztere unter Zwischenschaltung entsprechend ausgebildeter Isolier ringkörper 23 sowohl gegenüber dem Kolbenkörper 3 als auch der Kolbenstange 2 isoliert eingespannt sind. Während letztere auf Erdpotential liegen, können die Ventilfederringscheiben 21, 22 an Hochspannung gelegt werden. Auf diese Weise können zwischen den Oberflächen des Arbeitskolbens 3 und den ihnen benachbarten Ventilfederscheiben 21′ bzw. 22′, also in dem hier vorhandenen Ringraum 24, entsprechende Hochspannungsfelder erzeugt werden, so daß die diese Räume passierende Dämpfungsflüssigkeit in ihrer Viskosität entsprechend geändert werden kann. Dabei können, wie Fig. 11 zeigt auf dem Kolbenkörper 3′ oder auch auf der ihm benachbarten Ventilfederscheibe 21′ in Höhe ihres Umfangsrandes elektrisch isolierende Distanzklötzchen 25 angebracht sein. Weiterhin zeigt Fig. 12 eine zusätzliche Verengung des hier vorhandenen Durchtrittsspaltes für die Dämpfungsflüssigkeit, und zwar in Gestalt eines auf dem Kolben körper 3 sitzenden ringförmigen Vorsprunges 26. Hierdurch wird das die Viskositätsänderung der rheo-elektrischen Flüssigkeit erzeugende Hochspannungsfeld im wesentlichen auf den zwischen dem ringförmigen Vorsprung 26 und dem Ventilfederscheibenrand 21′′ vorhandenen Ringschlitz 27 konzentriert.

Der in den Fig. 13 und 14 dargestellte Arbeitskolben besitzt für jede Bewegungsrichtung je zwei schräg durch den Kolbenkörper hindurchgeführte Kolbenkanäle 28, 28′, die zu den sie abdeckenden Ventilfederscheiben 29 bzw. 29′ führen. An ihren Zulaufenden zweigen die Kanäle 28 bzw. 28′ von im Arbeitskolben eingearbeiteten Ringkanäle 30 bzw. 30′ ab. In deren Außenwandung befinden sich Zulauföffnungen 31, die gegenüber den Zulaufenden der Durchflußkanäle 28 versetzt angeordnet sind, wie das Fig. 14 erkennen läßt. Im Ringkanal 30 bzw. 30′ sind jeweils abwechselnd gepolte und geschachtelt ineinander greifende, entsprechend isolierte Ringelektroden 32 bzw. 32′ angeordnet, von denen erstere über die Leitung 12 wiederum an Hochspannung liegen, während letztere zusammen mit dem Kolbenkörper 3′ geerdet sind. Auch in diesem Fall ergibt sich ein vergleichsweise langer und schmaler, breitflächiger Strömungsdurchfluß im elektrischen Hochspannungsfeld, womit sich entsprechend weitgehende Viskositätsänderungen der Dämpfungsflüssigkeit erzielen lassen.

Die Fig. 15 und 16 zeigen einen Arbeitskolben, der aus zwei im Abstand übereinander liegenden, das Elektrodenpaar bil denden Kolbenhälften 33, 33′ besteht, die jeweils unter schiedlich gepolt sind und daher ein Elektrodenpaar bilden. Zwischen den beiden Kolbenhälften sind, wie insbesondere Fig. 16 zeigt, mehrere durch eine speichenradartig gestaltete Iso lierzwischenschicht 34 voneinander abgedichtete bzw. getrennte scheibenförmige Durchtrittskammern 35 vorhanden. Diese sind jeweils über einen in der einen Kolbenhälfte z. B. 33 außen vorhandenen Zulaufkanal 36 mit der einen Arbeitskammerhälfte z. B. 4 unmittelbar und über einen in der anderen Kolbenhälfte z. B. 33′ innen vorhandenen Auslaufkanal 36′ mittelbar über die letzteren abdeckenden Ventilfederscheiben z. B. 22 mit der anderen Arbeitskammerhälfte 5 verbunden. Auch hier ermöglichen die flachen Durchtrittskammern 35 einen breitflächigen Kontakt zwischen der sie durchströmenden Flüssigkeit und den Hoch spannungselektroden.

Die Fig. 17 bis 19 zeigen ein Ausführungsbeispiel für einen Arbeitskolben eines Stoßdämpfers, bei dem die Elek trodenpaare im Bereich von parallel zu den durch Ventil federscheiben 21, 22 abgedeckten Durchtrittskanälen 6, 7 verlaufenden By-pass-Kanälen 37 angeordnet sind. Hier liegen die By-pass-Kanäle zwischen der die eine Elektrode bildenden Kolbenstange 2 bzw. dem Kolbenstangenende 2′′ und dem letzteres mit Abstand umgreifenden, die andere Elektrode bildenden Kolbenkörper 3′. Zwischen Kolbenkörper 3′ und Kolbenstange 2 bzw. 2′′ sind distanzsichernde Verbindungsstege 38 aus Isolierwerkstoff vorgesehen. Diese Verbindungsstege werden von an den Isolierringen 38′ vorhandenen Distanzfingern gebildet, wie das insbesondere die Fig. 19 zeigt. Über diese mit Distanzfingern versehenen Isolierringe ist der Kolbenkörper 3′ mitsamt seinen beidseitig angeordneten Ventilfederscheiben 21, 22 zwischen der Schulter 2′ und der Mutter 11 auf dem Kolben stangenende 2′′ eingespannt. Wie Fig. 18 zeigt, sind dabei die den Isolierringen 38′ benachbarten Ventilfederscheiben 21′′ bzw. 22′′ mit inneren Aussparungen 21′′′ bzw. 22′′′ versehen, die von den Isolierringen 38′ unabgedeckt bleiben und dadurch die Verbindung zwischen den Arbeitskammerhälften 4, 5 zu dem ringzylindrischen By-pass-Kanal 37 gewährleisten. In diesem Falle wird durch die rheo-elektrische Steuerung lediglich der Flüssigkeitsdurchlaß durch den By-pass-Kanal geändert, wodurch sich aber auch entsprechende Rückwirkungen auf die die Durchtrittskanäle 6, 7 abdeckenden Ventilfederscheiben und deren Dämpfung ergeben.

Der in Fig. 20, 21 abgebildete Arbeitskolben 3 besitzt neben seinen durch Ventilfederscheiben 21, 22 abgedeckten Durchtrittskanälen 6, 7 auch ein By-pass-Kanalsystem. Dieses besteht hier aus den beidseitig in den an Erdpotential liegenden Kolbenkörper 3′ eingearbeiteten Ringkammern 40, die durch mehrere Axialkanäle 41 miteinander verbunden sind. In diese Ringkammern 40 ragen jeweils unter Freilassung eines zur benachbarten Arbeitskammer 4 bzw. 5 führenden Ringspaltes 40′ Ringscheibenelektroden 42 hinein, die unter Zwischenschaltung der Isolierkörper 43 zwischen dem Kolbenkörper 3′ und dessen Ventilfederscheiben 21, 22 angebracht sind und an Hochspannungs potential liegen. Die Ringspalten 40′ münden in einen unterhalb der Ventilfederringscheiben 21 bzw. 22 gelegenen flachen Ring raum 44 ein, der mit der zugehörigen Arbeitskammerhälfte über die erweiterte Zulaufmündung der zur anderen Arbeitskammerhälfte führenden Durchtrittskanäle verbunden ist. Den Zwischenlagen 45, die die den Ventilfederscheiben zugewandten Enden der Durch trittskanäle 6 bzw. 7 umgeben, kommt lediglich eine abdichtende Funktion zu.

Fig. 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das den Arbeitskolben 3 tragende Ende der Kolbenstange 2 hohl ausge bildet ist und als By-pass-Kanal 50 dient. In dieses hohl aus gebildete, den By-pass bildende Ende der Kolbenstange ist ein aus abwechselnd unterschiedlich gepolten Elektrodenlamellen bestehendes Elektrodenpaket 51 eingesetzt. Dieses kann, wie die Fig. 23 und 24 zeigen, aus zwischen zwei speichenradartigen Isoliertellern 52, 53 konzentrisch eingespannten Zylinderring elektroden 54, 55 bestehen, die abwechselnd an Erd- und Hoch spannungspotential zu legen sind.

Eine andere Ausführungsform hierfür zeigt Fig. 25, wo das Elektrodenpaket 51 aus einem beidseitig mit unterschiedlich gepoltem Leitfähigkeitsmaterial 56 überschichteten Iso lierstoff-Spiralkörper 57 besteht, dessen mit Abstand gehaltene Wicklungen einen spiralförmigen Flüssigkeitsdurchlaß 58 zwischen sich einschließen. Fig. 26 zeigt in stark vergrößertem Teilausschnitt den Isolierstoff-Spiralkörper 57 mit dessen beidseitig vorhandenen, unterschiedlich zu polenden Leiter schichten 56, 56′. Auch in diesem Falle wird der spiralförmige Flüssigkeitsdurchlaß 58 gemäß Fig. 25 zu beiden Seiten von unterschiedlich gepolten Leiterflächen umschlossen, so daß sich dazwischen ein breites Hochspannungsfeld mit entsprechend starker Viskositätsbeeinflussung der Dämpfflüssigkeit erzeugen läßt.

Im Falle der Fig. 27 besteht das Elektrodenpaket 51 aus zwei unterschiedlich gepolten Zylinderhalbschalen 59, 59′, die mit zueinander gerichteten, sich in Achsrichtung erstreckenden Elektrodenlamellen schachtelartig ineinandergreifen und so auch hier einen entsprechend breitflächigen rheo-elektrisch zu steuernden Flüssigkeitsdurchlaß bilden.

Wie Fig. 22 weiterhin zeigt, kann in den By-pass-Kanal 50, der über die Öffnungen 50′ mit der oberen Arbeitskammerhälfte 4 verbunden ist, auch ein Unterbrecherventil 60 eingebaut sein, das bei Hochspannungsausfall den By-pass-Kanal sperrt. Dieses Unterbrecherventil 60 besteht hier aus dem in der hohlen Kolbenstange untergebrachten Kolbenschieber 61, der unter Wir kung der Druckfeder 62 steht und den Anker der Elektromagnet spule 63 bildet, durch die er bei Stromdurchfluß in der dargestellten Offenstellung gehalten wird. Bei Stromausfall schließt der Kolbenschieber 61 jedoch die in der Wandung der Kolbenstange vorhandenen Durchlässe 50′, so daß der By-pass- Kanal abgesperrt und somit unwirksam wird. Hierdurch wird also sichergestellt, daß der Stoßdämpfer auch bei etwaigem Spannungsausfall noch über seine die Durchtrittskanäle 6, 7 ab deckenden Ventilfederscheiben 21 bzw. 22 wirksam gedämpft weiter arbeiten kann.

Im Falle der Fig. 28 sind die die Kolben-Durchtrittskanäle 6, 7 abdeckenden Ventilfederscheiben 60, 60′, 60′′ jeweils mit Abstand übereinander isoliert angeordnet und abwechselnd unter schiedlich elektrisch gepolt. Auf diese Weise kann durch Ändern der Hochspannung bzw. elektrischen Feldstärke die Steifigkeit des Federscheibenpakets durch die Viskositätsänderung der zwischen den Federscheiben vorhandenen Dämpfungsflüssigkeit reguliert bzw. beeinflußt und damit letztlich auch wieder um das Dämpfungsverhalten des Stoßdämpfers in weitem Umfange gesteuert werden.

Bei dem in Fig. 29 dargestellten Arbeitskolben sind in dessen Durchtrittskanäle unter Federdruck stehende Ventilkörper 61 eingebaut, die den Durchtrittskanalquerschnitt unter dem Ein fluß des zwischen den beiden Arbeitskammerhälften 4, 5 be stehenden Flüssigkeitsdifferenzdrucks mehr oder weniger frei geben, wobei die mit den eingebauten Elektrodenpaaren versehenen By-pass-Kanäle 62 mit einem in Anströmungsrichtung unmittelbar hinter den Ventilkörpern 61 gelegenen Druckraum 63 verbunden sind. Die Ventilkörper 61 sind hier als Kolbenschie ber ausgebildet und zusammen mit der sie beaufschlagenden Feder 64 in der durchgehenden, abgesetzten Axialbohrung 65 im mehr schichtig aufgebauten Kolben 3 eingebaut. In diese Axialbohrung 65 mündet der mit der in Bezug auf den Kolbenschieber 61 anströmseitig gelegenen Arbeitskammerhälfte 4 verbundene, die Hochspannungs-Stabelektrode 67 enthaltende By-pass-Kanal abschnitt 62′ hinter dem Kolbenschieber 61 seitlich in den Druckraum 63 ein, während der mit der anderen, abströmseitig gelegenen Arbeitskammerhälfte 5 verbundene Durchtrittskanal abschnitt 66 in Höhe der dargestellten Schließposition des Kolbenschiebers 61 seitlich in die Axialbohrung 65 einmündet.

Die Stabelektroden 67 sind an den isoliert angebrachten Leiterringscheiben 68 befestigt und liegen an Hochspannungs potential, wohingegen die übrigen Scheiben des Arbeitskolbens geerdet sein können. In diesem Fall kann durch die Vis kositätsänderung der die By-pass-Kanäle 62′ durchströmenden Dämpfungsflüssigkeit entsprechender Einfluß auf den Flüs sigkeitsdruck in den hinter den Kolbenschiebern 61 gelegenen Druckräumen 63 genommen werden. Das wiederum erlaubt es, das Öffnen und Schließen der federnd abgestützten Kolbenschieber 61 indirekt zu steuern.

Claims

1. Regelbarer stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahr zeuge, mit einem eine rheo - elektrische Dämpfungs flüssigkeit enthaltenden Dämpferzylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden Kolbenstange, einem an deren innerem Ende angebrachten Arbeitskolben, der den Zy linderraum in zwei Arbeitskammern unterteilt und mit letztere miteinander verbindenden Durchtrittskanälen für die Dämpfungsflüssigkeit versehen ist, sowie mit an regelbare elektrische Hochspannung anzulegenden Elek trodenpaaren zur Viskositätsänderung der in ihrem elek trostatischen Feldbereich befindlichen rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektrodenpaare (8, 6′, 7′) im Arbeitskolben (3) im Bereich seiner die beiden Arbeits kammerhälften (4, 5) miteinander verbindenden Durchtritts kanäle (6, 7) angeordnet sind und ihre Hochspannungszu leitung (12) durch die Kolbenstange (2) hindurchgeführt ist.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Wandungen (6′, 7′) der im Arbeitskolben (3) vorhandenen Durchtrittskanäle (6, 7) die eine insbesondere an Erdpotential liegende Elektrode bilden und in die Durchtrittskanäle (6, 7) wandungsfern hineinragende metallische Tauchkörper (8) vorhanden sind, die die andere insbesondere an Hochspannung liegende Elektrode bilden.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die im an Erdpotential lie genden Kolbenkörper (3′) des Arbeitskolbens (3) vorhan denen Durchtrittskanäle (6, 7) zylindrisch gestaltet und die darin hineinragenden metallischen Tauchkörper aus Stabelektroden (8) bestehen, die an ihren aus den Durchtrittskanälen herausragenden Enden auf einer gegen über dem Kolbenkörper (3′) und der Kolbenstange (2) iso lierten, an Hochspannung liegenden Leiterscheibe (9) be festigt sind. (Fig. 1, 2)

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die im Kolbenkörper (3′) vorhandenen Durchtrittskanäle (6, 7) und/oder die darin hineinragenden Stabelektroden (8) unterschiedliche Quer schnitte besitzen. (Fig. 1, 2)

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (6′′, 7′′) unrunde, insbesondere trapezoid geformte Querschnitte besitzen und die darin hineinragenden Tauchkörper aus im Kolbenkörper (3′) isoliert befestigten, sich in Strömungs richtung erstreckenden, insbesondere mittig angeordneten Flachelektroden (13) bestehen, die mit der Wandung (6′, 7′) des zugehörigen Durchtrittskanals (6′′, 7′′) sich ungleichmäßig verengende oder erweiternde Flüssigkeitsdurchtrittsquer schnitte bilden. (Fig. 3)

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß im Arbeitskolben (3) achspa rallel verlaufende, durchgehende zylindrische Bohrungen (14) vorhanden sind, in die je zwei sich gegenüberliegende, ein Elektrodenpaar bildende Zylinderhalbschalen (15, 16) ein gesetzt sind, die innen mit lamellenartig angeordneten Elek trodenstegen (15′, 16′) versehen sind, die geschachtelt ineinandergreifen und einen entsprechend mehrfach hin und her abgewinkelt verlaufenden Durchtrittskanal (17) bilden, wobei die an Hochspannung liegende Zylinderhalbschale (16) gegenüber dem Arbeitskolben (3) und der anderen Zylinder halbschale (15) durch eine halbzylindrische Isolierschale (18) mit einspringenden Randkanten (18′) elektrisch iso liert ist. (Fig. 4 bis 7)

7. Stoßdämpfer nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die im Arbeitskolben (3) vor handenen Bohrungen (14) Anschlagschultern (14′) für die darin eingesetzten Zylinderhalbschalen (15, 16) sowie im Anschluß an diese Anschlagschultern (14′) sich nach außen trichterförmig erweiternde Zulaufmündungen (14′′) besitzen. (Fig. 4, 5)

8. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Arbeitskolben (3) aus zwei topfförmigen Kolbenkörperhälften (3′′, 3′′′) be steht, die innen mit konzentrisch verlaufenden Ringelek troden (3 ^IV, 3^V) und mit in ihren Böden vorhandenen bogen förmigen Zulaufschlitzen (3 ^VI, 3 ^VII) versehen sind, wobei beide Kolbenkörperhälften (3′′, 3′′′) unter Zwischenschal tung einer elektrischen Isolierschicht (19, 20) so mitein ander fest verbunden sind, daß ihre Ringelektroden (3 ^IV, 3 ^V) geschachtelt ineinandergreifen und entsprechend ring förmige Durchtrittskanäle zwischen sich einschließen. (Fig. 8, 9)

9. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die im Ar beitskolben (3) vorhandenen Durchtrittskanäle (6, 7) in an sich bekannter Weise durch federbelastete Ventilplatten, insbesondere Ventilfederscheiben (21, 22) abdeckbar sind. (Fig. 10 bis 29)

10. Stoßdämpfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die die Durchtrittska näle (6, 7) abdeckenden Ventilfederscheiben (21, 22) auf dem an Erdpotential liegenden Kolbenkörper (3′) bzw. der Kolbenstange (2) elektrisch isoliert befestigt und an Hochspannungspotential zu legen sind. (Fig. 10 bis 12)

11. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß auf dem Kolbenkörper (3′) oder der ihm benachbarten Ventilfederscheibe (21′, 22′) in Höhe ihres Umfangsrandes elektrisch isolierende Distanz klötzchen (25) angebracht sind. (Fig. 11)

12. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß auf dem Kolbenkörper (3′) im Bereich der benachbarten Ventilfederscheibe (21′′) ein den hier vorhandenen Flüssigkeitsdurchtrittsspalt (27) verengender ringförmiger Vorsprung (26) vorhanden ist. (Fig. 12)

13. Stoßdämpfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektrodenpaare den die Durchtrittskanäle (28, 28′) im Arbeitskolben (3) ab deckenden Ventilfederscheiben (29, 29′) in Durchfluß richtung vorgeschaltet sind. (Fig. 13 bis 16)

14. Stoßdämpfer nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die schräg durch den Arbeits kolben (3) hindurch zu den sie abdeckenden Ventilfeder scheiben (29, 29′) geführten Durchtrittskanäle (28, 28′) an ihren zulaufenden in einen im Arbeitskolben (3) ein gearbeiteten Ringkanal (30, 30′) einmünden, in dessen Außenwandung gegenüber den zulaufenden der Durchtritts kanäle (28, 28′) versetzt angeordnete Zulauföffnungen (31) vorhanden sind, wobei im Ringkanal (30, 30′) abwechselnd gepolte und geschachtelt ineinandergreifende, entsprechend isolierte Ringelektroden (32, 32′) angeordnet sind. (Fig. 13, 14)

15. Stoßdämpfer nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der Arbeitskolben (3) aus zwei im Abstand übereinander liegenden, das Elektroden paar bildenden Kolbenhälften (33, 33′) besteht, die zwischen sich mehrere durch eine speichenradartig gestal tete Isolierschicht (34) voneinander abgedichtete, schei benförmige Durchtrittskammern (35) einschließen, die je weils über einen in der einen Kolbenhälfte (z. B. 33) außen vorhandenen Zulaufkanal (36) mit der einen Arbeits kammerhälfte (z. B. 4) unmittelbar und über einen in der anderen Kolbenhälfte (z. B. 33′) innen vorhandenen Aus laufkanal (36′) mittelbar über die letzteren abdeckenden Ventilfederscheiben (22) mit der anderen Arbeitskammer hälfte (5) verbunden sind. (Fig. 15, 16)

16. Stoßdämpfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektrodenpaare im Bereich von parallel zu den durch Ventilfederscheiben (21, 22) abgedeckten Durchtrittskanälen (6, 7) verlaufen den Bypass-Kanälen (z. B. 37) im Kolben (3) oder der Kolbenstange (2) angeordnet sind. (Fig. 17 bis 27)

17. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß der oder die Bypass-Kanäle (37) zwischen der die eine Elektrode bildenden Kolbenstan ge (2) und dem letztere mit Abstand umgreifenden, die an dere Elektrode bildenden Kolbenkörper (3′) liegen, wobei zwischen Kolbenkörper (3′) und Kolbenstange (2) distanz sichernde Verbindungsstege (38) aus Isolierwerkstoff vor gesehen sind. (Fig. 17 bis 19)

18. Stoßdämpfer nach Anspruch 17, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kolbenkörper (3′) mit samt seinen beidseitig angeordneten Ventilfederscheiben (21, 22) zwischen auf dem abgesetzten Kolbenstangenende (2′′) sitzenden Isolierringen (38′) eingespannt ist, die mit zwischen das Kolbenstangenende (2′′) und den Kolben körper (3′) greifenden, die Verbindungsstege bildenden Distanzfingern (38) versehen sind. (Fig. 17 bis 19)

19. Stoßdämpfer nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die den Isolierringen (38′) benachbarten Ventilfederringscheiben (21′′, 22′′) mit inneren, zu einem ringzylindrischen By-pass-Kanalabschnitt (37) führenden Aussparungen (21′′′, 22′′′) versehen sind, die von den Isolierringen (38′) unabgedeckt bleiben. (Fig. 18)

20. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die By-pass-Kanäle aus beidseitig in den an Erdpotential liegenden Kolbenkörper (3′) eingearbeiteten, durch Axialkanäle (41) miteinander verbundenen Ringkammern (40) bestehen, in die zwischen Kolbenkörper (3′) und dessen beidseitig vorhandenen Ven tilfederringscheiben (21, 22) isoliert angebrachte, an Hochspannungspotential anzulegende Ringscheibenelektro den (42) unter Freilassung eines zur benachbarten Arbeits kammer (4, 5) führenden Ringspaltes (40′) hineinragen. (Fig. 20, 21)

21. Stoßdämpfer nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ringspalte (40′) in einen unterhalb der Ventilfederringscheiben (21, 22) gelegenen flachen Ringraum (44) einmünden, der mit der zugehörigen Arbeitskammerhälfte (4, 5) über die erweiterte Zulaufmün dung der zur anderen Arbeitskammerhälfte (5, 4) führenden Durchtrittskanäle (6, 7) verbunden ist. (Fig. 20, 21)

22. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß in das den Arbeitskolben (3) tragende, hohl ausgebildete und als By-pass-Kanal (50) dienende Kolbenstangenende ein aus abwechselnd unter schiedlich gepolten Elektrodenlamellen bestehendes Elektrodenpaket (51) eingesetzt ist. (Fig. 22 bis 27)

23. Stoßdämpfer nach Anspruch 22, dadurch ge kennzeichnet, daß das Elektrodenpaket (51) aus zwischen zwei speichenradartigen Isoliertellern (52, 53) konzentrisch eingespannten Zylinderring-Elektroden (54, 55) besteht. (Fig. 22 bis 24)

24. Stoßdämpfer nach Anspruch 22, dadurch ge kennzeichnet, daß das Elektrodenpaket (51) aus einem beidseitig mit unterschiedlich gepoltem Leit fähigkeitsmaterial (56, 56′) überschichteten Isolierstoff- Spiralkörper (57) besteht, dessen mit Abstand gehaltene Wicklungen einen spiralförmigen Flüssigkeitsdurchlaß (58) zwischen sich einschließen. (Fig. 25)

25. Stoßdämpfer nach Anspruch 22, dadurch ge kennzeichnet, daß das Elektrodenpaket (51) aus zwei unterschiedlich gepolten Zylinderhalbschalen (59, 59′) besteht, die mit zueinander gerichteten, sich in Achsrich tung erstreckenden Elektrodenlamellen schachtelartig inein andergreifen. (Fig. 27)

26. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß in den By-pass-Kanal (50) ein Unterbrecherventil (60) eingebaut ist, das bei Hoch spannungsausfall den By-pass-Kanal (50) sperrt. (Fig. 22)

27. Stoßdämpfer nach Anspruch 26, dadurch ge kennzeichnet, daß das Unterbrecherventil (60) aus einem in der Kolbenstange (2) untergebrachten, elek tromagnetisch gehaltenen Kolbenschieber (61) besteht, der bei Stromausfall die in der Wandung der Kolbenstange (2) vorhandenen Durchlässe (50′) zum By-pass-Kanal (50) schließt. (Fig. 22)

28. Stoßdämpfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die die Kolben-Durchtritts kanäle (6, 7) abdeckenden Ventilfederscheiben (60, 60′, 60′′) das bzw. die Elektrodenpaare bilden, indem die Ventilfederscheiben (60, 60′, 60′′) mit Abstand überein ander isoliert angeordnet und abwechselnd unterschiedlich elektrisch gepolt sind. (Fig. 28)

29. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß in die am Arbeitskolben vor handenen Durchtrittskanäle unter Federdruck stehende Ven tilkörper (61) eingebaut sind, die den Durchtrittskanal querschnitt unter dem Einfluß des zwischen den beiden Arbeitskammerhälften (4, 5) bestehenden Flüssigkeitsdif ferenzdrucks mehr oder weniger freigeben und daß die mit den eingebauten Elektrodenpaaren (67) versehenen By-pass- Kanäle (62) mit einem in Anströmungsrichtung unmittelbar hinter den Ventilkörpern (61) gelegenen Druckraum (63) verbunden sind. (Fig. 29)

30. Stoßdämpfer nach Anspruch 29, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ventilkörper als Kolben schieber (61) ausgebildet und zusammen mit der sie beauf schlagenden Feder (64) in einer durchgehenden Axialbohrung (65) im Arbeitskolben (3) eingebaut sind, in die der mit der in Bezug auf den Kolbenschieber (61) anströmseitig gelegenen Arbeitskammerhälfte (4) verbundene, die Hoch spannungselektrode (67) enthaltende By-pass-Kanalab schnitt (62′) hinter dem Kolbenschieber (61) seitlich ein mündet, während der mit der anderen, abströmseitig ge legenen Arbeitskammerhälfte (5) verbundene Durchtritts kanalabschnitt (66) in Höhe der Schließposition des Kolben schiebers (61) seitlich in die Axialbohrung (65) einmün det. (Fig. 29)