DE3704712A1 - Regelbarer stossdaempfer, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeord­ neten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungs­ kolben, der den Zylinderraum in zwei Arbeitskammerhälften mit entsprechend der jeweiligen Kolbenbewegungsrichtung wechselndem Hoch- und Niederdruck unterteilt und mit Dämpfungskraft erzeugenden Flüssigkeitsdurchtrittskanälen versehen ist, deren wirksamer Querschnitt durch von der Hochdruck-Arbeitskammerhälfte her vorderseitig anström­ bare und dadurch entgegen Federwirkung verstellbare Drosselorgane veränderbar ist, die in einer sie auch rückseitig hydraulisch beaufschlagenden Beaufschlagungs­ kammer verschieblich gelagert sind, welche mit beiden Arbeitskammerhälften hydraulisch verbunden ist, wobei in ihre zur Niederdruck-Arbeitskammerhälfte führende Entlastungsleitung ein deren wirksamen Querschnitt ver­ änderndes, elektromagnetisch betätigbares Steuerventil eingebaut ist.

Ein regelbarer Stoßdämpfer obiger Art ist durch die DE-OS 33 34 704 bekannt. Er unterscheidet sich von anderen bekannten elektromagnetisch regelbaren Stoß­ dämpfern vor allem dadurch, daß er schon mit vergleichs­ weise schwachen elektromagnetischen Antriebs- bzw. Rückstellkräften das Drosselorgan feinfühlig zu steuern erlaubt, da der auf dessen vordere Anströmseite wirkende vergleichsweise starke Flüssigkeitsdruck durch die auch rückseitig am Drosselorgan angreifenden regelbaren Drücke der Beaufschlagungskammer weitestgehend kom­ pensiert werden kann. Bei dem bekannten Stoßdämpfer dient als Drosselorgan eine die Flüssigkeitsdurchtritts­ kanäle flach abdeckende, zentral am Kolben eingespannte Ventilfederscheibe, die im Bereich ihrer Kanalabdeckstel­ len rückseitig mit einem Stützring oder Stützkugeln ver­ sehen ist, die in einer gemeinsamen ringartigen Beauf­ schlagungskammer axial verschieblich lagern. Eine solche Bauart für die Drosselorgane ist aber noch verhältnis­ mäßig masseaufwendig und damit trägheitsbehaftet, was sich steuerungsmäßig ungünstig auswirkt. Darüberhinaus ist der Verstellbereich dieser Drosselorgan vergleichs­ weise beschränkt. Auch sind die hydraulischen Verbindungs­ leitungen zwischen der ringartigen Beaufschlagungskammer und den beiden Arbeitskammerhälften verhältnismäßig kom­ pliziert ausgeführt, zumal die zu der Hochdruck-Arbeits­ kammerhälfte führende Verbindungsleitung sowohl durch den Kolben als auch durch die Ventilfederscheibe hindurch ver­ läuft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen regelbaren Stoßdämpfer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der insbesondere bezüglich seiner Drosselorgane und der auf ihrer Rückseite angeordneten Beaufschlagungs­ kammern von einfacherer und störunanfälligerer Bauart ist sowie darüber hinaus einen größeren Verstellbereich der Drosselorgane bei zugleich verbesserter Dämpfungskennung, insbesondere auch im Notlauffall, also bei Ausfall der elektromagnetischen Steuerung ermöglicht. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem gattungsgemäßen Stoßdämpfer er­ findungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Dros­ selorgane aus je einem in den zugehörigen Flüssigkeitsdurch­ trittskanal hineinragenden zylindrischen Drosselkolben und einer daran rückseitig angreifenden Schraubendruckfeder bestehen, die in einer gemeinsamen, die Beaufschlagungskam­ mer bildenden zylindrischen Drosselkolbenbohrung unterge­ bracht sind. Da die Drosselkolben verhältnismäßig masse­ arm gehalten werden können, sind sie vergleichsweise wenig trägheitsbehaftet und damit besser und mit kürzeren Schaltzeiten zu steuern. Durch entsprechende Auswahl und Vorspannung der an den Drosselkolben rückseitig angrei­ fenden Schraubendruckfedern ist eine präzisere Möglich­ keit zur Einstellung der Dämpfer-Grundkennung wie aber auch ein größerer Verstellbereich gegeben. Insbesondere ermöglichen die Schraubendruckfedern auch eine degressive Grundkennungs-Einstellung.

Die Flüssigkeits-Durchtrittskanäle bestehen vor­ teilhaft aus je einem im Dämpfungskolben achsparallel zueinander versetzt angeordneten Ein- und Ausströmkanal­ abschnitt, wobei die den Drosselkolben samt Schraubendruck­ feder aufnehmende Drosselkolbenbohrung jeweils in Verlän­ gerung des Einströmkanalabschnittes liegt, ihre zur Hoch­ druck-Arbeitskammerhälfte führende hydraulische Verbindungs­ leitung unmittelbar durch den Drosselkolben hindurch­ geführt ist und die zur Niederdruck-Arbeitskammerhälfte führende Entlastungsleitung einen radial ausmündenden Leitungsabschnitt besitzt, der außen durch den das Steuer­ ventil bildenden, axial verstellbaren Anker eines Elek­ tromagneten mehr oder weniger zu öffnen ist. Hierdurch kommt man zu einer besonders vorteilhaften gedrängten Bau­ art für die Anordnung der Flüssigkeits-Durchtrittskanäle und der Drosselkolbenbohrungen sowie ihrer Verbindungs­ leitungen. Durch den die radial ausmündenden Abschnitte der Entlastungsleitungen mehr oder weniger verschlies­ senden axial verstellbaren Elektromagnetanker können die Entlastungsleitungen unabhängig von dem zwischen den beiden Arbeitskammerhälften bestehenden Flüssigkeits­ differenzdruck sehr feinfühlig gesteuert werden, was ent­ sprechend günstige Auswirkungen auf die Steuerung der Drosselkolben hat. Die von der Drosselkolbenbohrung zur Hochdruck-Arbeitskammerhälfte führende, unmittelbar durch den Drosselkolben hindurchgehende Verbindungsleitung kann äußerst kurz gehalten werden, insbesondere wenn der Drosselkolben hutartig hohl ausgebildet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind für die Zug- und Druckstufe des Dämpfungskolbens jeweils mehrere durch Drosselkolben gesteuerte Flüssigkeitsdurch­ trittskanäle vorgesehen, deren Ein- und Ausströmkanalab­ schnitte jeweils paarweise um die Kolbenstange herum entsprechend drehversetzt zueinander angeordnet sind, wobei die zur Druck- oder Zugstufe gehörenden radial aus­ mündenden Abschnitte der Entlastungsleitungen durch je eine gemeinsame Ringankerscheibe eines um den Dämpfungs­ kolben herum angeordneten ringförmigen Elektromagneten verschließbar sind. Auf diese Weise kommt man zu einer besonders gedrängten Dämpfungskolben-Bauart, wobei die ringförmigen Elektromagneten mit Ringankerscheibe am Umfang des Dämpfungskolbens an seinem Ober- und Unterrand angeordnet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Aus­ führungsbeispiels beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen mit dem neuen Dämpfungskolben versehenen Teilausschnitt eines regelbaren Kraftfahrzeug- Stoßdämpfers in axialem Schnitt nach der Linie A-B der

Fig. 2, die eine Draufsicht auf den Dämpfungskolben wiedergibt, und

Fig. 3 eine Funktionsdarstellung des Dämpfungskolbens im Schnitt nach der Linie A-C der Fig. 2.

Der in den Figuren abgebildete, insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte regelbare Stoßdämpfer ist inso­ weit von herkömmlicher Bauart, als er einen teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit, insbesondere -öl, und mit Druck­ gas gefüllten Zylinder 1, eine darin durch eine stirnseitig angeordnete Dichtung hindurchgeführte, axial verschiebliche Kolbenstange 2 und einen an deren innerem Ende befestigten Dämpfungskolben 3 aufweist, der den Zylinderraum im Be­ reich der Dämpfungsflüssigkeit in zwei Arbeitskammer­ hälften 4, 5 unterteilt, in denen entsprechend der je­ weiligen Kolbenbewegungsrichtung abwechselnd Hoch- und Niederdruck auftritt. Die der Kolbenstange 2 abgewandt liegende Arbeitskammerhälfte 4 kann in bekannter Weise durch einen Trennkolben von einem im Zylinder 1 oben vor­ handenen Druckgasraum abgetrennt sein.

Der Dämpfungskolben 3 besteht im wesentlichen aus fünf scheibenartig übereinander geschichteten Kolbenkörper­ teilen, nämlich dem Mittelteil 6, dem Oberteil 7, dem Unterteil 8, dem oberen Kolbendeckel 9 und dem unteren Kolbendeckel 10. Diese Kolbenkörperteile sitzen auf dem im Durchmesser abgesetzten Kolbenstangenende 2′, wo sie über die Unterlegscheibe 11 durch die aufgeschraubte Be­ festigungsmutter 12 gehalten werden.

Im Dämpfungskolben 3 bzw. seinen Kolbenkörperteilen sind für die Zugstufe und die Druckstufe des Kolbens je zwei Flüssigkeitsdurchtrittskanäle vorhanden, die je­ weils aus einem achsparallel und drehversetzt zueinander angeordneten Einström- und Ausströmkanalabschnitt von vergleichsweise großem Bohrungsdurchmesser bestehen. Diese sind, wie Fig. 2 zeigt, jeweils paarweise um die Kolben­ stange 2 herum angeordnet, wobei die in der Druckstufe wirkenden Einströmkanalabschnitte mit D I und deren zugehörige Ausströmkanalabschnitte mit D II bezeichnet sind, während die in der Zugstufe wirksamen Einströmabschnitte mit Z I und die Ausströmkanalabschnitte mit Z II bezeichnet sind. Die in der Druckstufe wirksamen Einströmkanalabschnitte D I sowie die in der Zugstufe wirksamen Ausströmkanalabschnitte Z II sind im oberen Kolbenteil 7, hingegen die in der Zugstufe wirkenden Einströmkanalabschnitte Z I und die in der Druckstufe wirksamen Ausströmkanalabschnitte D II im unteren Kolbenteil 8 angeordnet. Im mittleren Kolbenteil 6 liegen - wie Fig. 3 zeigt - jeweils die inneren Teile der Ausströmkanalabschnitte D II und Z II.

Jeweils in Verlängerung der Einströmkanalabschnitte D I bzw. Z I sind im Kolbenmittelteil 6 zylindrische Boh­ rungen 13 vorhanden, in denen die die Flüssigkeits­ durchtrittskanäle steuernden Drosselkolben 14 sowie die sie beaufschlagenden Schraubendruckfedern 15 unterge­ bracht sind. Die Drosselkolben 14 sind hutartig hohl ausgebildet, wobei die in sie hineinragenden Schrauben­ druckfedern 15 sich einerseits auf der Innenseite des Drosselkolbenkopfes 14′ und andererseits an dem die Drosselkolbenbohrung 13 am gegenüberliegenden Ende ab­ schließenden Kolbenteil 8 bzw. 7 abgestützt sind. Die Drosselkolbenbohrungen 13 stehen jeweils über eine eine kurze Verbindungsleitung bildende Bohrung 14′′ im zugehö­ rigen Drosselkolbenkopf 14′ mit der zugehörigen Hochdruck- Arbeitskammerhälfte 4 bzw. 5 in Verbindung, während sie andererseits über eine Entlastungsleitung 16 auch mit der Niederdruck-Arbeitskammer 5 bzw. 4 in hydraulische Wirk­ verbindung zu bringen sind. Die in den Kolbenteilen 7, 8 vorhandenen Entlastungsleitungen 16 sind jeweils mit einem radial ausmündenden Leitungsabschnitt 16′ versehen, der außen durch den das Steuerventil bildenden, axial verstell­ baren Anker 17 eines Elektromagneten 18 mehr oder weniger zu öffnen bzw. zu verschließen ist. Die Drosselkolben­ köpfe 14′ sind vorderseitig mit einem ebenen Auflage­ rand 14′′′ versehen, mit dem sie an einer konischen Bohrungsschulter 7′ bzw. 8′ des Einströmkanalabschnitts D I bzw. Z I aufliegen. Dadurch wird ein Festsetzen der Drosselkolben 14 in ihrem Einströmkanalabschnitten ver­ mieden.

Für die Steuerung der in der Zugstufe und in der Druckstufe durchströmten radial ausmündenden Abschnitte 16′ der Entlastungsleitungen 16 ist je ein Elektromagnet 18 vorhanden, der jeweils aus einem U-förmig profilierten, um das obere bzw. untere Kolbenteil 7 bzw. 8 herum an­ geordneten und teilweise auch in den mittleren Kolben­ teil 6 hineinragenden Ringkörper 18′, der darin einge­ betteten Spulenwicklung 18′′ und dem als Ringscheibe 17 ausgebildeten Anker bestehen. Die Spulenwicklung 18′′ ist über in entsprechend radial verlaufenden Kanälen 19 eingebettete Anschlußleitungen mit den am Kolbenstangen­ ende 2′ isoliert angebrachten ringförmigen Anschlußkon­ takten 20, 21 verbunden, die ihrerseits über die mittig durch die Kolbenstange 2 hindurch verlaufenden Anschluß­ leitungen 22, 23 mit entsprechenden elektrischen Steuer­ stromkreisen verbunden sein können. Diese Fernsteuerung kann sowohl von Hand als auch insbesondere selbsttätig in Abhängigkeit von den verschiedensten, für den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit maßgeblichen Ein­ flußgrößen erfolgen.

Die Ringankerscheiben 17 der Elektromagneten 18 sind, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, an den äußeren Enden 24′ von bogenförmigen Federzungen 24′′ einer Ringschei­ benfeder 24 befestigt, die mit ihrem innenliegenden Randbereich 24′′′ zwischen den Kolbenteilen 7, 9 bzw. 8, 10 eingespannt ist. Die Ringfederscheiben 24 sind bestrebt, die an ihnen befestigte Ringankerscheibe 17 in der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage zu halten, in der die Spulenwicklung 18′′ nicht stromdurchflossen ist. In den Ringankerscheiben 17 sind Druckentlastungsaus­ sparungen 17′ vorhanden, die dafür sorgen, daß die Ring­ ankerscheiben 17 beidseitig vom gleichen Hydraulikdruck beaufschlagt werden, also von den auftretenden hydrau­ lischen Beaufschlagungsdrücken unabhängig sind. Anstelle der Aussparungen 17′ können die Ringankerscheiben 17 auch mit entsprechenden Druckausgleichsbohrungen 17′′ versehen sein. Auch können im Bereich der Ankerring­ scheiben 17 und der sie haltenden Ringfederscheiben 24 eine oder mehrere By-Pass-Öffnungen vorhanden sein.

Zwischen den beiden ringförmigen Elektromagneten 18 ist am Umfang des Kolbenmittelteils 6 noch ein Kolben­ ring 25 vorgesehen, über den der Kolben an der Innenwan­ dung des Dämpferzylinders 1 abgedichtet geführt ist.

Wie Fig. 3 zeigt, werden bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange 2, also in der Kolben-Druckstufe die dabei wirksamen Flüssigkeitsdurchtrittskanäle D I, D II in der eingezeichneten Pfeilrichtung vom Öl durch­ strömt, da der Drosselkolben 14 vom in der Arbeitskammer­ hälfte 4 auftretenden Hochdruck beaufschlagt und da­ durch entgegen der Wirkung der an ihm angreifenden Schrau­ bendruckfeder 15 in der Kolbenbohrung 13 verschoben wird. Das Ausmaß dieser Verschiebung hängt aber wesentlich davon ab, in welchem Umfang der Elektromagnetanker 17 die von der Bohrung 13 zur Niederdruck-Arbeitskammerhälfte 5 führende Entlastungsleitung 16 bzw. deren radial aus­ mündenden Abschnitt 16′ freigibt. Durch entsprechende Regelung des die Spule 18′′ durchfließenden Stromes kann somit der wirksame Querschnitt der Entlastungsleitung 16 auf sehr feinfühlige Weise gesteuert werden, wodurch wiederum der den Drosselkolben 14 rückseitig beaufschla­ gende hydraulische Druck in der Kolbenbohrung 13 ent­ sprechend geregelt und damit auch letztlich die Öffnungs­ bewegung des Drosselkolbens 14 entsprechend feinfühlig gesteuert werden kann. Die analogen Verhältnisse spielen sich auch bei ausfahrender Kolbenstange 2, also in der Zugstufe des Dämpfungskolbens ab, wobei dann die in den Flüssigkeitsdurchtrittskanälen Z I und Z II vorhandenen Drosselkolben mit den Entlastungsleitungen und dem sie steuernden Elektromagnetanker entsprechend wirksam werden.

Claims (8)

1. Regelbarer Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungskolben, der den Zylinderraum in zwei Arbeitskammerhälften mit entsprechend der jeweiligen Kolbenbewegungsrich­ tung wechselndem Hoch- und Niederdruck unterteilt und mit Dämpfungskraft erzeugenden Flüssigkeits­ durchtrittskanälen versehen ist, deren wirksamer Querschnitt durch von der Hochdruck-Arbeitskammer­ hälfte her vorderseitig anströmbare und dadurch entgegen Federwirkung verstellbare Drosselorgane veränderbar ist, die in einer sie auch rückseitig hydraulisch beaufschlagenden Beaufschlagungskammer verschieblich gelagert sind, welche mit beiden Ar­ beitskammerhälften hydraulisch verbunden ist, wobei in ihre zur Niederdruck-Arbeitskammerhälfte führende Entlastungsleitung ein deren wirksamen Querschnitt veränderndes, elektromagnetisch betätigbares Steuer­ ventil eingebaut ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselorgane aus je einem in den zugehörigen Flüssigkeitsdurchtrittskanal (D I, Z I) hineinragenden zylindrischen Drosselkolben (14) und einer daran rückseitig angreifenden Schrau­ bendruckfeder (15) bestehen, die in einer gemeinsamen, die Beaufschlagungskammer bildenden zylindrischen Drosselkolbenbohrung (13) untergebracht sind.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits­ durchtrittskanäle aus je einem im Dämpfungskolben (3) achsparallel zueinander versetzt angeordneten Ein- und Ausströmkanalabschnitt (D I, D II bzw. Z I, Z II) bestehen und die den zugehörigen Drosselkolben (14) samt Schraubendruckfeder (15) aufnehmende Drosselkolbenbohrung (13) in Verlängerung des Einströmkanalabschnittes (D I bzw. Z I) liegt, wobei deren zur Hochdruck-Arbeitskammerhälfte führende hydraulische Verbindung (14′′) durch den Drosselkolben (14) hin­ durchgeführt ist und die zur Niederdruck-Arbeitskam­ merhälfte führende Entlastungsleitung (16) einen radial ausmündenden Leitungsabschnitt (16′) besitzt, der außen durch den das Steuerventil bildenden, axial verstellbaren Anker (17) eines Elektromagneten (18) mehr oder weniger zu öffnen ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zug- und Druckstufe des Dämpfungskolbens jeweils mehrere durch Drosselkolben (14) gesteuerte Flüssigkeitsdurch­ trittskanäle (D I, D II, Z I, Z II) vorhanden sind, deren Ein- und Ausströmkanalabschnitte (D I, D II, Z I, Z II) jeweils paarweise um die Kolbenstange (2) herum entsprechend drehversetzt zueinander angeordnet sind, wobei die zur Druck- oder Zugstufe gehörenden radial ausmündenden Abschnitte (16′) der Entlastungs­ leitungen (16) durch je eine gemeinsame Ringanker­ scheibe (17) eines um den Dämpfungskolben (3) herum angeordneten ringförmigen Elektromagneten (18) ver­ schließbar sind.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerring­ scheibe (17) über je eine mit bogenförmigen Feder­ zungen (24′′) versehene, am Dämpfungskolben (3) eingespannte Ringscheibenfeder (24) befestigt sind.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerring­ scheiben (17) mit sie durchsetzenden Druckausgleichs­ bohrungen oder -aussparungen (17′, 17′′) versehen sind.

6. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ankerringscheiben (17) und der sie haltenden Ringscheibenfeder (24) By-Pass-Öffnungen vorhanden sind.

7. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Drosselkolben (14) hutartig hohl ausgebildet sind und die in sie hineinragende Schraubendruckfeder (15) an der Innenseite des die Verbindungszulei­ tung (14′′) zur Hochdruck-Arbeitskammerhälfte enthaltenden Drosselkolbenkopfes (14′) abgestützt ist.

8. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkolbenköpfe (14′) vorderseitig mit einem ebenen Auflagerrand (14′′′) versehen sind, mit dem sie an einer konisch abgeschrägten Bohrungsschulter (7′) des Einströmkanalabschnitts (D I bzw. Z I) anliegen.