DE3729187C2 - Verstellbare Dämpfung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Veränderung der Dämpferkraft eines Schwingungsdämpfers und auch auf einen Schwingungsdämpfer, insbesondere zur Verwendung im Automobilbau.

Schwingungsdämpfer (auch Stoßdämpfer genannt) lassen die beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftretenden Schwingungen schneller abklingen, wodurch Sicherheit und Fahrkomfort erhöht wird. Beim Kraftfahrzeug befinden sich die Schwingungsdämpfer im allgemeinen zwischen der Radaufhängung und dem Wagenkasten, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Schwingungen der Räder und des Wagenkastens verschiedene Frequenzen besitzen. Ein guter Schwingungsdämpfer muß daher so eingestellt sein, daß er für beide Schwingungen wirksam ist. Im allgemeinen haben die bekannten Schwingungsdämpfer eine feste Kennung (Kennlinie), die sich als ein Kompromiß für die Zug- und Druckstufe ergibt.

Es ist bereits bekannt, Schwingungsdämpfer vorzusehen, bei denen die Kennlinie sowohl für die Druck- als auch für die Zugstufe in drei Stufen veränderbar ist. Diese stufenweise Veränderung der Kennlinien wird bei einem auf dem herkömm­ lichen Zweirohrstoßdämpfer aufbauenden Schwingungsdämpfer dadurch erreicht, daß man ein Schalten verschiedener Quer­ schnittsflächen vorsieht. Diese Umschaltung kann beispielsweise über einen Elektromotor erfolgen.

Zur Arbeitsweise von Schwingungsdämpfern sei noch kurz erwähnt, daß diese fast ausschließlich als hydraulische Teleskop-Stoßdämpfer ausgebildet sind, bei denen sich ein Kolben in einem Zylinder bewegt und dabei Öl durch kleine Bohrungen oder Ventile verdrängt. Durch Verändern des Durchströmungswiderstandes für das Öl beim Hin- und Herbewegen des Kolbens ist eine Anpassung an die Fahrzeugeigenschaften möglich. Durch die Stoßdämpfer wird die Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt.

Aus der DE 34 28 306 A1 ist ein regelbarer Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt. Die DE 34 28 28 306 A1 betrifft eine Dämp­ fervorrichtung, die aus einer Haupt- und Vorsteuerstufe be­ steht. Die Vorsteuerstufe wird von gegenläufig zueinander einstellbaren Düsen gebildet. Der von den Drosselstellen be­ wirkte Steuerdruck wirkt in dem Steuerraum und verschiebt einen Drosselkörper mehr oder weniger in Richtung eines Kol­ bens. Über einen Drosselspalt wird die Arbeitsflüssigkeit in die eine oder andere Richtung verschoben, je nach Betäti­ gungsrichtung des Kolbens.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dämpferkräfte für beide Bewegungsrichtungen beliebig und unabhängig voneinander einzustellen, und zwar auch während einer Ein- bzw. Ausfederbewegung.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor. Durch das regelbare Dämpfventil kann man stufenlos jede gewünschte Dämpfung für den Druckstufen- wie auch für den Zugstufenbetrieb erreichen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Vorrichtung zur Verstellung der Dämpferkraft eines Schwingungsdämpfers oder einem Stoßdämpfer selbst derart vorgesehen wird, daß eine stufenlose Verstellung möglich ist. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vereinfachte Bauweise für die Zylinder/Kolben-Anordnung des Stoßdämpfers ermöglicht.

Die Erfindung sieht ferner vorteilhafterweise vor die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Dämpferkraft derart auszubilden, daß bereits während einer Ein- oder Ausfederbewegung eine Veränderung der Kennlinie möglich ist.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Dämpfventil nicht in der Kolben/Zylinder-Anordnung integriert ausgebildet, sondern gesondert demgegenüber vorgesehen. Dadurch wird ein einfacher Aufbau für die Kolben/Zylinder-Anordnung möglich.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Dämpfventil zweistufig aufgebaut. Die Hauptstufe wird durch ein Sitzventil gebildet und die Vorstufe umfaßt gesonderte Vorstufenteile, einen ersten Vorstufenteil für den Druckstufenbetrieb und einen zweiten Vorstufenteil für den Zugstufenbetrieb. Durch Vereinigung der Kennlinien der Hauptstufe und der Vorstufe kann für das Dämpfventil insgesamt eine Kennlinie erreicht werden, die dem gewünschten Kennlinienverlauf beim Stoßdämpfer entspricht. Durch das Vorsehen von jeweils einem Vorstufenteil für Zug- und Druckstufenbetrieb können ohne weiteres unterschiedliche Kennlinien für diese beiden Betriebsarten erreicht werden, wie dies in der Praxis auch erwünscht ist.

Die Hauptstufe weist vorzugsweise ein Sitzventil auf, welches vorzugsweise als Drucksitzventil mit abgestuften Kolben ausgeführt ist, wobei wahlweise je nach der Relativ­ bewegungsrichtung der Kolben/Zylinder-Anordnung die Sitzfläche oder die Ringfläche beaufschlagt wird. Dadurch erreicht man eine vereinfachte Anpassung an die Bemessung der Kolben/Zylinder-Anordnung.

Die Vorstufe wird vorzugsweise separat für die Zug- und Druckstufe in der Form einer hydraulischen elektrisch verstellbaren Ablauf - d.h. zum Tank hin liegenden - Blende gebildet. Das erste wie auch das zweite Vorstufenteil haben also eine solche verstellbare Blende (Stellblende).

Die verstellbare Blende ist vorzugsweise ein durch einen Proportionalmagneten angesteuertes Wegeventil.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 zwei Schwingungsdämpfer gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Schwingungsdämpfers mit einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Dämpferkraft;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Schwingungsdämpfers bzw. einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Dämpferkraft;

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Schwingungsdämpfers;

Fig. 5 den Kennlinienverlauf für einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Stoßdämpfer für unterschiedliche Öffnungsquerschnitte bei den Regelblenden;

Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 den Kennlinienverlauf für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6;

Fig. 8 und 9 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist schematisch der Stand der Technik dargestellt, und zwar zum einen ein sogenannter Zweirohrstoßdämpfer 15 und zum anderen ein sogenannter Einrohrstoßdämpfer 16. Diese beiden Stoßdämpfer 15 und 16 sind an sich ohne die zwischen diesen Stoßdämpfern in Fig. 1 gezeigten Bauteile, nämlich dem Bypass 20 und der verschiedene Querschnittsflächen schaltenden Vorrichtung 21 betriebsbereit.

Zunächst sei deshalb kurz der herkömmliche Zweirohrstoßdämpfer 15 und sodann der herkömmliche Einrohrstoßdämpfer 16 erläutert. Danach sei dann anhand des Bypasses 20 die in entsprechender Weise für den Stoßdämpfer 15 wie auch den Stoß­ dämpfer 16 einsetzbare, verschiedene Querschnittsflächen vorsehende Vorrichtung 21 erläutert.

Beim Zweirohrdämpfer 15 ist der Kolben mit seiner Kolbenstange und dem daran ebenfalls befestigten Schutzrohr am Wagenkasten befestigt. An der Achse sind dagegen das innere und das äußere Rohr vorgesehen. Das innere Rohr bildet einen Arbeitsraum, der durch den Kolben in eine erste und zweite Arbeitskammer 17, 18 unterteilt ist. Der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren bildet einen Vorratsraum. Üblicherweise findet die stärkere Dämpfung beim Ausfedern des Rades statt. Beim Hochgehen des Kolbens muß das Öl durch feine Öffnungen eines Lamellenventils am Kolben gepreßt werden. Dabei ist die Dämpfung sehr groß. Bei sehr hohem Öldruck werden die Öffnungen durch Nachgeben der Lamellen etwas erweitert. Während dieser Bewegung wird gleichzeitig Öl aus dem Vorratsbehälter durch das Bodenventil nachgesaugt. Beim Abwärtshub des Kolbens heben sich die Lamellen des Kolbenventils ab, und das Öl kann unbehindert wieder in die erste Arbeitskammer zurückströmen. Gleichzeitig wird das überschüssige Öl aus dem unteren Teil des Rohres durch Öffnungen im Bodenventil wieder in den Vorratsraum 19 zurückgedrückt. Da auch dies ohne größeren Widerstand geschieht, ist die Dämpfung beim Einfedern geringer als beim Ausfedern des Rades.

Der Einrohrdämpfer 16 wird auch als Gasdruckstoßdämpfer bezeichnet und verhält sich beim Aufwärtshub und beim Abwärtshub genau so wie der Zweirohrdämpfer 15. Für den Ausgleich des Kolbenstangenvolumens wird aber hier kein besonderer Behälter benötigt. Der Volumenausgleich wird durch ein Gaspolster gewährleistet, welches häufig vom Ölraum durch einen schwimmenden Kolben getrennt ist. Das unter einem Vordruck stehende Gaspolster wird beim Aufwärtsgehen des Arbeitskolbens durch das von der Kolbenstange verdrängte Öl zusammengepreßt und höher verdichtet. Beim Abwärtsgehen des Kolbens kann sich das Gaspolster ausdehnen und die Druckzunahme verschwindet wieder. Die beiden Arbeitskammern des Dämpfers 16 sind in Fig. 1 mit 17 und 18 bezeichnet.

In der Praxis ist es bereits bekannt, den in Fig. 1 mit 20 bezeichneten Bypass zusammen mit der verschiedene Quer­ schnittsflächen einstellenden Vorrichtung 21 in einer hohlen Kolbenstange unterzubringen oder aber am Außenrohr angeflanscht vorzusehen. Durch Schalten verschiedener Quer­ schnittsflächen durch die Vorrichtung 21 kann eine Veränderung der Schwingungsdämpferkennlinie in Stufen erreicht werden. Das gleiche kann analog für den Einrohrstoßdämpfer 16 vorgesehen sein. Es sei erwähnt, daß Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, d. h. die Vorrichtung 21 wird entweder zusammen mit dem Stoßdämpfer 15 oder zusammen mit dem Stoßdämpfer 16 verwendet.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Schwingungsdämpfers 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Dämpferkraft (kurz Dämpfungsschaltung) 2 und mit einer über Leitungen 13, 14 angeschalteten Kolben/Zylinderanordnung 30.

Die Kolbenzylinderanordnung 30 weist einen Zylinder 3 auf, in dem ein Differentialkolben 4 mit seiner Kolbenstange 5 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Der Kolben 4 unterteilt den Innenraum des Zylinders 3 in einen ersten Arbeitsraum (Kopfraum) 7 und einen zweiten Arbeitsraum (Stangenraum) 6. Der Kopfraum 7 ist mit der Leitung 13 und der Stangenraum 6 ist mit der Leitung 14 verbunden.

Zur Sicherung des Notlaufs können im Kolben 4 in der gezeigten Weise Düsen 8, 10 und Rückschlagventile 9, 11 vorgesehen sein.

Wegen des verwendeten Differentialkolbens 4 ist mit dem Kopf­ raum 7 ein Speicher 12 für das in der Kolbenzylinderanordnung 30 und der Dämpfungsschaltung 2 vorhandene Dämpfmedium, vorzugsweise Öl, vorhanden.

Die Dämpfungsschaltung 2 weist im einzelnen ein regelbares Dämpfventil 25 auf, welches über die bereits erwähnten Leitungen 13, 14 mit dem Kopfraum bzw. dem Stangenraum 6 in Verbindung steht, und eine Ansteuerschaltung 22 auf. Das regelbare Dämpfventil 25 seinerseits umfaßt ein Dämpfungs­ ventil 28 welches durch eine Stell- oder Steuervorrichtung 27 geschlossen oder mehr oder weniger geöffnet wird.

Die Ansteuerschaltung 22 besitzt einen Weggeber 23, der die Position bzw. Bewegungsrichtung der Kolbenstange 5 und damit des Kolbens 4 feststellt. Der Weggeber 23 ist mit einer Elektronik 24 verbunden, die ihrerseits über Leitung 26 an die Steuervorrichtung 27 ein Signal liefert, welches für den vom Kolben 4 in der einen oder anderen Richtung zurückgelegten Weg repräsentativ ist. Beispielsweise proportional zu diesem angelegten Signal wird das Dämpfungsventil 28 eine größere oder kleinere Dämpfung für das aus Stangenraum 6 oder Kopfraum 7 verschobene Dämpfmedium vorsehen.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Schwingungsdämpfers 100 bzw. einer Dämpfungsschaltung 102 dargestellt. Der Schwingungsdämpfer 100 weist neben der Dämpfungsschaltung 102 noch eine Kolben/Zy­ linderanordnung 30 der in Fig. 2 gezeigten Art auf. Auf eine Beschreibung der Kolben/Zylinderanordnung 30 kann hier verzichtet werden. Es sei auf die Beschreibung der Fig. 2 hingewiesen.

Die Dämpfungsschaltung 102 weist ebenso wie die Dämpfungs­ schaltung 2 der Fig. 2 die Ansteuerschaltung 22 auf, die über eine Leitung 26 mit dem regelbaren Dämpfventil 150 verbunden ist.

Das Dämpfventil 150 gemäß Fig. 3 ist als ein zweistufiges Dämpfungsventil 31 ausgebildet und umfaßt eine Vorsteuerstufe 32 und eine Hauptstufe 33.

Die Hauptstufe 33 weist ein Hauptventil, vorzugsweise in der Form eines Druck-Sitzventils 35, auf. Das Hauptventil 35 besitzt ein schematisch bei 36 angedeutetes Gehäuse, in dem ein abgestufter Kolben 37 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Die die Sitzkante des Kolbens 37 bildende am Sitz 45 des Gehäuses 36 anliegende Sitzfläche 42 liegt benachbart zu einem im Gehäuse 36 ausgebildeten Druckraum 39. Der abgestufte Kolben 37 bildet ferner einen Druckraum 40 mit einer Ringfläche 43. Eine Kolbenfläche 44 wird vom Kolben entgegengesetzt zur Sitzfläche 42 gebildet und dient zur Anlage einer in einem Druckraum 41 untergebrachten Feder 38. Die Feder 38 übt nur eine geringe Kraft auf den Kolben 37 derart aus, daß dieser nicht lose in der vom Gehäuse 36 gebildeten Bohrung liegt, sondern mit seiner Kante leicht an die Sitz-Kegelfläche (Sitz) 45 des Gehäuses 36 angedrückt ist (quasi ohne Vorspannung).

Mit dem Druckraum 39 steht über die Bypassleitung 13 der Kopfraum 7 der Kolbenzylinderanordnung 30 in Verbindung. Mit dem Druckraum 40 ist die vom Stangenraum 6 kommende Bypassleitung 14 verbunden.

Der Druckraum 39 steht ferner über eine Leitung 46 mit der Vorsteuerstufe 32 in Verbindung und der Druckraum 40 steht über eine Leitung 53 mit der Vorsteuerstufe 32 in Verbindung. Der Verbindungspunkt der Leitungen 14 und 53 sei mit 66 bezeichnet.

Ferner steht der Druckraum 41 über eine Leitung 48 mit der Vorsteuerstufe 32 in Verbindung. Der Anschluß- oder Verbin­ dungspunkt mit der Vorsteuerstufe 32 ist für Leitung 46 mit 49 für Leitung 48 mit 50 und für Leitung 53 mit 51 bezeichnet.

Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Vorsteuerstufe 32 durch eine verstellbare, vorzugsweise regel­ bare, Blende (im folgenden Stellblende) 56, 61 gebildet. Vorzugsweise ist, wie gezeigt, sowohl für den Zugbetrieb wie auch den Druckbetrieb eine separate Stellblende 61 bzw. 56 vorgesehen.

Die Stellblende 61 weist eine Stellvorrichtung 67 und die Blende 56 weist eine Stellvorrichtung 68 auf. Die Stellvorrichtung 67 steht über eine Leitung 29 und die Stellvorrichtung steht über eine Leitung 34 mit der Elektronik 24 in Verbindung, wobei die beiden Leitungen 29 und 34 insgesamt der Leitung 26 gemäß der Fig. 2 entsprechen. Im Druckbetrieb werden Signale über Leitung 34 geliefert und die Blende 56 verstellt, während im Zugbetrieb Signale über Leitung 29 an die Einstellvorrichtung 67 zur Verstellung der Blende 61 geliefert werden.

Im einzelnen liegt eine Serienschaltung aus einem Rückschlag­ ventil 60 und der Stellblende 61 an den Leitungen 46 und 48, wobei dazu parallel Schalt- und Blendenmittel 86 bestehend aus einer Festblende 54 und einem Rückschlagventil 55 vorhanden sind. Ferner liegt an den Leitungen 48 und 53 eine Serienschaltung aus der Stellblende 56 und einem Rückschlagventil 57, welches entgegengesetzt zum Rückschlagventil 60 geschaltet ist. Parallel dazu liegen ebenfalls an den Leitungen 48 und 53 Schalt- und Blendenmittel 87, die aus einer Serienschaltung eines in gleicher Richtung wie das Rückschlagventil 60 geschalteten Rückschlagventil 63 und einer Festblende 64 bestehen.

Aus Gründen der Erleichterung einer späteren Bezugnahme sind in Fig. 3 noch die folgenden Bezugszeichen verwendet: eine Leitung 59 verbindet den Punkt 49 mit dem Rückschlagventil 60. Eine Leitung 83 verbindet die Stellblende 61 mit einem Verbindungspunkt 62, der seinerseits über eine Leitung 58 mit Verbindungspunkt 50 und über die Leitung 83 mit Stellblende 56 in Verbindung steht. Eine Leitung 85 verbindet die einstellbare Blende 56 mit dem Rückschlagventil 57, welch letzteres über Leitung 65 mit Verbindungspunkt 51 verbunden ist.

Fig. 4 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar einen Schwingungsdämpfer 200, der eine erfindungsgemäße Dämpfungsschaltung 201 sowie eine Kolben/Zylinderanordnung 30 der in Fig. 2 gezeigten Art aufweist. Neben der Kolben/Zylinderanordnung 30 entsprechen auch Weggeber 23, Elektronik 24 sowie die Leitung 26 und deren Einzelleitungen 29, 34 dem in Fig. 3 gezeigten. In Fig. 4 ist das regelbare Dämpfventil anders als in Fig. 1 ausgebildet und mit 250 bezeichnet.

Nachdem das Dämpfventil 250 hinsichtlich seiner Funktion und auch hinsichtlich seines Aufbaus zum Teil mit dem Dämpfungsventil 25 der Fig. 3 übereinstimmt, werden bei der Darstellung der Fig. 4 soweit als möglich die bereits anhand der Fig. 3 verwendeten und bereits erläuterten Bezugszeichen verwendet.

Erfindungsgemäß sind die Schalt- und Blendenmittel 86, 87 der Fig. 3 in der Fig. 3 in dem Kolben 37 der Fig. 4 integriert. Durch Verwendung eines Doppelrückschlagventils 55, 63 wird nur eine Festblende 54, 64 benötigt. Bohrungen 90, 91 und 92 im Kolben 37 stellen die notwendigen Verbindungen zu den Druckräumen 39, 40 und 41 her. Die beiden Stellblenden 56 und 61 sind erfindungsgemäß als durch einen Proportionalmagnet 67, 68 angesteuerte Wegeventile 93, 94 ausgebildet.

Jeder der beiden Proportionalmagnete 67, 68 weist einen Stößel 69 zur Betätigung des Kolbens oder Schiebers 71 des Wegeven­ tils 93, 94 auf. Der Elektromagnet 67 steht mit Leitung 29 und der Elektromagnet 68 steht mit Leitung 34 in Verbindung. Da die beiden einstellbaren Stellblenden 56 und 61 identischen Aufbau besitzen, wird im folgenden nur die in Fig. 4 obere Stellblende 56 näher erläutert.

Der bereits erwähnte Kolben 71 bildet Kolbenabschnitte 72 und 73 mit größerem Durchmesser, und zwar verbunden durch eine Kolbenstange 74. Eine Feder 75 angeordnet in einem Raum 76 drückt den Kolben 71 in der gezeigten Ruhe- oder Nichter­ regungsstellung der einstellbaren Blende in die gezeigte Position, wobei sich zwischen den von Kolben bzw. Gehäuse gebildeten Steuerkanten 79 und 80 eine gewisse minimale Spaltgröße, im folgenden auch Öffnungsquerschnitt A_dx ergibt. Diese minimale Spaltgröße A_dx liegt für einen Strom i=0 auf Leitung 29 vor. Wird der Strom i=0 auf i=imax erhöht, so bewegt sich der Stößel 69 nach links und schiebt den Kolben 71 entgegen der Kraft der Feder 75 ebenfalls nach links, was einen steigenden Öffnungsquerschnitt bedeutet.

Anhand der Fig. 5 sei unter Hinweis auf Fig. 3 oder 4 in Vorbereitung auf eine Beschreibung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers bzw. der erfindungsgemäßen Dämpferschaltung die Veränderung des Öffnungsquerschnitts in den Stellblenden 56 und 61 erläutert. A_dx, bezeichnet den jeweils vorliegenden Öffnungsquerschnitts der Stellblende.

Ferner verzweigt sich vom Punkt 82 bzw. 84 ausgehend die Leitung 83 in drei Leitungen 81, die in der gezeigten Weise mit Raum 76, dem Stegraum und Raum 78 verbunden sind.

In Fig. 5 befinden sich die Kennlinien für den Zugstufenbe­ trieb im ersten und die für den Druckstufenbetrieb im dritten Quadranten. Mit Q ist die Ölmenge bezeichnet, die bei der Bewegung des Kolbens 4 am Sitz 45 durchtritt; p ist der bei der Bewegung des Kolbens im Raum 39 bzw. 40 auftretende Druck wenn die Ölmenge Q den Sitz 45 passiert.

Wenn der Strom i=0 ist, so ist der Öffnungsquerschnitt A_dx auf seinem Minimalwert. Die Dämpfung ist dann auf maximale Härte eingestellt. Wenn i seinen Maximalwert einnimmt, ist der maximale Öffnungsquerschnitt A_dx erreicht und es ergibt sich somit maximale Weichheit der Dämpfung.

Zum weiteren Verständnis sei unter Bezugnahme auf Fig. 3 und teilweise auch auf Fig. 4 der folgende Fall des Druckstufenbe­ triebs betrachtet. Der Kolben 4 der Kolben/Zylinderanordnung 30 bewegt sich beispielsweise in Fig. 3 um die dort mit a be­ zeichnete Strecke nach oben aus seiner Ruhestellung heraus, in der er sich normalerweise beispielsweise aufgrund der durch eine Feder ausgeübten Kraft befindet. Bei der Bewegung des Kolbens 4 nach oben wird ein bestimmter Volumenstrom, bei­ spielsweise 30 Liter ausgestoßen und gelangt in den Druckraum 39, wo sich ein Druck von beispielsweise 50 bar aufbaut. Gleichzeitig gelangt das Strömungsmittel, vorzugsweise Hydrauliköl, über die Bypassleitung 46, über die Festblende 54 und über das sich öffnende Rückschlagventil 55 in den Druckraum (Kammer) 41, und zwar über Leitung 48. Über die Regelblende 56 und das sich öffnende Rückschlagventil 57 gelangt der Volumenstrom zum Stegraum 6. Da der Kolben 4 wegen der vorhandenen Kolbenstange als Differentialkolben wirkt, nimmt der Speicher 12 das überschüssige Druckmedium auf.

Der Druckaufbau in der Kammer 41 hängt von der Größe der Festblende 54 und ferner davon ab, wieweit die Stell- oder Regelblende 56 geöffnet ist.

Da natürlich der Querschnitt von Festblende 54 und Regelblende 56 (wie auch von Festblende 64 und Regelblende 61) sehr viel kleiner ist als der Querschnitt, der am Sitz 45 auftreten kann, gilt folgendes: Wenn im Falle der Druckstufe der Öffnungsquerschnitt der Regelblende 56 groß eingestellt wird, so fließt durch die Festblende 54 und die Regelblende 56 eine größere Strömungsmittelmenge hindurch. Infolgedessen fällt an der Festblende 54 ein größerer Druck ab und der Druck im Raum 41 wird dadurch kleiner. Im angegebenen Beispiel kann das bedeuten, daß an der Sitzfläche 42 zwar noch immer 50 bar Druck anliegen, hingegen jedoch an der Sitzfläche 44 beispielsweise nur noch 10 bar. Der Kolben 37 gibt dann dementsprechend eine bestimmte, verhältnismäßig große Öffnung frei und man erhält bei den erwähnten 50 bar ein wesentlich größeres Q an Strömungsmittelmenge von beispielsweise 40 oder mehr Liter. Die Dämpfercharakteristik entwickelt sich also in Richtung einer weichen Dämpfung.

Wenn man umgekehrt den Öffnungsquerschnitt der Festblende 54 klein macht, so erhält man eine steilere Kennlinie. Dies ist deshalb der Fall, weil bei einem geringen Öffnungsquerschnitt der Festblende 54 wenig Druckmittel hindurchfließt, so daß auch nur ein geringer Druckabfall entsteht. Infolgedessen ist in der Kammer 41 ein verhältnismäßig hoher Druck vorhanden, der dem Druck in Kammer (Druckraum) 39 entgegenwirkt. Man braucht somit in Kammer 39 einen verhältnismäßig hohen Druck, um den Kolben 37 überhaupt verschieben zu können.

Für den Zugstufenbetrieb gilt sinngemäß die vorstehende Beschreibung, nur treten hier Festblende 64, Rückschlagventil 63 und Stellblende 61 sowie Rückschlagventil 60 in Aktion. Man erkennt, daß der bei Zugbetrieb auftretende Druck in der Kammer 40 gegen die Ringfläche 43 wirkt, ähnlich wie beim Druckbetrieb der entstehende Druck auf die Sitzfläche 42 einwirkt. Wiederum wird auch hier bei Bewegung des Kolbens im Bereich des Sitzes 45 ein Öffnungsquerschnitt entstehen, und zwar entsprechend der Einstellung der Stellblende 61.

Die Verhältnisse der Flächen der Sitzfläche 42 und auch der Ringfläche 43 bezüglich der Sitzfläche 44 werden entsprechend der gewünschten Kennlinie ausgewählt.

Zusammenfassend kann man also zu der Kennliniendarstellung der Fig. 5 sagen, daß dann, wenn der der regelbaren Blende 56 oder 61 zugeführte Strom i=0 ist, die von der entsprechenden Regelblende vorgesehene Öffnungsquerschnittsfläche minimal ist. Das heißt, sowohl für die Zug- wie auch für die Druckstufe ergeben sich sehr steile (strichpunktierte) Kenn­ linien. Diese ergeben sich durch die kleine Öffnung A_dx, die einen kleinen Durchfluß in der Vorstufe bewirkt, was wiederum zu nur einem kleinen Druckabfall an der Festblende 64 bzw. 54 führt. Demzufolge muß der Druck im Raum 39, der praktisch am Sitzquerschnitt, d. h. der Fläche 42 oder 43 des Hauptkolbens 37 wirkt, sehr hoch ansteigen, um die im Raum 41 wirkenden Druckkräfte zu überwinden und den Hauptdurchfluß am Sitz 45 zu öffnen. Je größer der Öffnungsquerschnitt A_dx, in der Regel­ blende 56 bzw. 61 wird, desto kleiner wird der Druck im Raum 41 und desto flacher wird die Kennlinie im p-Q-Diagramm. Für einen Strom i=max an der einen oder anderen Regelblende 56 bzw. 61 ergibt sich die jeweils unterste Kennlinie.

Anhand der Fig. 6 und 7 sei ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel stimmt mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 mit Ausnahme des Bypasses 95 überein. Der Zweck des Bypasses besteht darin, daß die in Fig. 7 gezeigten Kennlinien realisiert werden, d. h. Kennlinien, die zunächst stärker ansteigen, um dann einen flacher steigenden Verlauf zu besitzen. Der Bypass 95 aus Festdüse 96 und Rückschlagventil 97 ermöglicht einen solchen Kennlinienverlauf. Das Abknicken der Kennlinien an den Stellen 98 kann durch die Vorspannung der Feder 38 eingestellt werden. Mit dem Buchstaben D und Z in Fig. 6 ist auf den Zug- und Druckbetrieb hingewiesen. In Fig. 7 bezeichnet delta p den Druckabfall zwischen Stelle 13 und 14 (Druckstufe) oder zwischen 14 und 13 (Zugstufenbetrieb). F ist die vom Druck delta p erzeugte Kraft in der Kolben/Zylinder-Anordnung (entweder im Stegraum oder im Kopfraum). Q ist die Strömungs- oder Dämpfungsmittelmenge welche durch den Kolben 4 verdrängt wird. v ist die Geschwindigkeit der Stange.

In den Fig. 8 und 9 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar ein regelbares Dämpfungsventil 350. Die Fig. 9 entspricht der Fig. 8; sie verwendet lediglich Schaltsymbole.

Das regelbare Dämpfungsventil 350 ist als ein zweistufiges Dämpfungsventil 351 ausgebildet. Dieses zweistufige Dämpfungs­ ventil 351 umfaßt eine Hauptstufe 33 und eine Vorsteuerstufe 352. Die Hauptstufe 33 ist in der gleichen Weise ausgebildet wie dies anhand der Fig. 3 beschrieben wurde. Auf eine ins einzelne gehende Beschreibung kann daher hier verzichtet werden. Die Vorsteuerstufe 352 wird weiter unten näher erläutert. Das regelbare Dämpfungsventil 350 steht über Leitungen 13 und 14 mit einer schematisch bei 353 darge­ stellten Kolben/Zylinderanordnung in Verbindung, um so insgesamt einen Schwingungsdämpfer zu bilden. Die Kolben/Zy­ linderanordnung 353 steht ferner über nicht näher gezeigte elektronische Mittel mit einer elektrischen Leitung 354 in Verbindung, welche ein Steuersignal für die Vorsteuerstufe 352 liefert. Die Kolben/Zylinderanordnung 353 ist derart ausgelegt, daß sowohl bei Zug- wie auch bei Druckbetrieb der Druck P an Leitung 13 angelegt wird, während der Tankdruck an Leitung 14 liegt.

Das erfindungsgemäß regelbare Dämpfungsventil 350 kann durch Zuführung eines entsprechenden elektrischen Signals auf Leitung 354 auf unterschiedliche Regelkennlinien eingestellt werden, und zwar ähnlich wie dies oben anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde.

Es sei hier noch kurz auf den Aufbau der Vorsteuerstufe 352 eingegangen. Die Vorsteuerstufe 352 besteht im wesentlichen aus einem mit der Leitung 354 in Verbindung stehenden Proportionalmagneten 355, der über einen Stößel den Kolben 357 eines Ventils 356 entgegen der Kraft einer Feder 358 bewegt, so daß sich eine Zweikanten-Wegeregelung mit den Steuerkanten 359 und 360 ergibt.

Claims (24)

1. Schwingungsdämpfer (1) mit Vorrichtung (2) zur Veränderung der Dämpferkraft des Schwingungsdämpfers, der durch Druck (Druckstufenbetrieb) oder Zug (Zugstufenbetrieb) belastet wird und der ein Dämpfmedium enthält, welches im Druckstufenbetrieb und im Zugstufenbetrieb zum Entzug kinetischer Energie verschoben wird, wobei zur stufenlosen Verstellung der Dämpferkraft ein regelbares Dämpfventil (25) vorgesehen ist, durch welches das Druckmedium geleitet wird, und welches zweistufig ausgebildet ist und eine Vorsteuerstufe (32) sowie eine Hauptstufe (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerstufe für Zug- und Druckstufe je eine separat verstellbare Ablaufblende (67, 68) aufweist, die in Reihe mit je einer Festblende (54, 64) zusammen­ arbeitet, die Blenden im Bypass zur Hauptstufe (33) geschaltet sind und der jeweils zwischen verstellbarer Ablaufblende und der dieser zugeordneten Festblende auftretende Zwischendruck den Steuerdruck für die Hauptstufe (33) bildet.

2. Vorrichhtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstufe (33) ein Sitzventil, insbesondere ein Druck-Sitzventil (35) aufweist.

3. Vorrichtung nach Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck-Sitzventil eines abgestuften Kolben (37) aufweist und eine Sitzfläche (42) und eine Ringfläche (43) bildet, wobei wahlweise je nach Relativbewegungsrichtung die Sitzfläche oder die Ringfläche durch das Dämpfmedium beaufschlagt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestufte Kolben (37) zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern besitzt, und daß das Verhältnis dieser Durchmesser an das Verhältnis der Durchmesser eines als Differentialkolben (4) ausgebildeten Kolbens einer Kolben/Zylinderanordnung (30) eines Schwingungsdämpfers angepaßt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestufte Kolben (37) zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern besitzt, und daß das Verhältnis dieser Durchmesser an das Verhältnis der Durchmesser eines als Differentialkolben (4) ausgebildeten Kolbens einer Kolben/Zylinderanordnung (30) eines Schwingungsdämpfers nicht angepaßt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolben (37) durch eine Druckfeder (38) in seiner Schließstellung gehalten ist.

7. Regelbares Dämpfventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck-Sitzventil einen Druckraum (40) bildet in dem die Druckfeder angeordnet ist und der über die Vorsteuerstufe (32) mit einem Druckraum (39) und einem weiteren Druckraum (40) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe (32) für die Zugstufe und die Druckstufe jeweils eine separat verstellbare Blende (56, 61) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der hydraulischen Stellblende elektrisch erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Blende durch ein mit einem Proportionalmagneten (67, 68) angesteuertes Wegeventil (93, 94) gebildet ist (Fig. 4).

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rückschlagventile (55, 57, 60, 63) derart mit den Festblenden und regelbaren Blenden und den Bypassleitungen (46, 53) verbunden sind, daß im Zugstufenbetrieb eine Serienschaltung aus Festblende (64) und variabler Blende (61) und im Druckstufenbetrieb eine Serienschaltung aus Festblende (54) und Regelblende (56) im Bypass (46, 53) liegt, so daß je nach der Relativbewegungsrichtung des Kolbens der Kolben/Zylinderanordnung (30) nur eine Festblende und nur eine verstellbare Blende von der Strömung des Druckmediums durchflossen werden.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Öffnungsquerschnittsverhältnis von Festblende zu Regelblende resultierende Zwischendruck auf das Hauptventil (35), und zwar insbesondere dessen große Fläche (44) wirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (55, 63) als ein Doppelrückschlagventil ausgeführt und im Kolben (37) integriert sind (Fig. 4).

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von zwei Festblenden (54, 64) eine einzige integriert im Kolben (37) vorgesehen ist (Fig. 4).

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsquer­ schnitte der Fest- und Regelblenden wesentlich kleiner sind als der Öffnungsquerschnitt zwischen der Kante des Kolbens (37) und dem Sitz (45) im Gehäuse beim Abheben des Kolbens vom Sitz (45).

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Relativbewegungen am Differentialzylinder (4) entstehende Differenzvolumen in einem Druckspeicher (12) aufgefangen wird, der entweder separat montiert oder im Zylinder integriert sein kann.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (2) zur stufenlosen Verstellung der Dämpferkraft am Zylinder (3) der Kolbenzylinderanordnung (30) angeflanscht ist, oder alternativ karosseriefest angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Notlauf bei Ausfall der verstellbaren Dämpfungsschaltung zwei Düsen (8, 10) mit Rückschlagventilen (9, 11) im Kolben (4) des Zylinders (3) eine Dämpfung sicherstellen.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuerschaltung (22) die Steuerung bzw. Regelung des regelbaren Dämpfventils (25) bewirkt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (22) einen Weggeber (23) aufweist.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer abknickenden Kennlinie ein weiterer Bypass (95) vorgesehen ist, der ein Rückschlagventil (97) mit einer Blende (96) umfaßt, und zwar vorzugsweise angeordnet zwischen Druckraum (39) und Druckraum (40) des Hauptventils (Fig. 10).

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick der Dämpferkennlinie durch Verändern der Vorspannung der Feder (38) einstellbar ist.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerstufe (352) durch ein Ventil (356) in Zweikanten-Wegeregelausführung gebildet ist, wobei vorzugsweise die Durchflußsteuerung im Dämpfer sitzt.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Hauptventil die Ansteuerung für beide Bewegungsrichtungen entweder auf den Sitzquerschnitt (42) oder auf den Ringquerschnitt (43) geleitet werden kann.