DE3827255A1

DE3827255A1 - Regelbarer hydraulischer schwingungsdaempfer fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3827255A1
Application number: DE3827255A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christof Klein; Uwe Sievers
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-15
Anticipated expiration: 2008-08-12
Also published as: GB2222863A; GB2222863B; US5143185A; GB8917784D0; JPH0285532A; IT8920889A0; FR2635364A1; DE3827255C2; FR2635364B1; IT1230399B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Schwingungsdämpfer ist aus der DE-OS 34 06 875 bekannt. Bei dem dort offenbarten Schwingungsdämpfer ist eine Arbeitskammer permanent mit dem Kanal verbunden, jedoch wird die Verbindung des Kanals zur Ausgleichskammer über ein Magnetventil gesteuert. Die andere Arbeitskammer ist über Bodenventile mit der Ausgleichskammer verbunden, die wiederum über das Magnetventil mit dem Kanal verbindbar ist. Die Dämpfungskraft dieses Reglers wird im wesentlichen durch die Kennlinie der festeingestellten Dämpfungsventile bestimmt. Als regelbarer Flüssigkeitsstrom steht lediglich das von der Kolbenstange verdrängte Ausgleichsvolumen zur Verfügung. Durch diese Bypass-Regelung kann die Dämpfergrundeinstellung nur in geringem Maße variiert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schwingungsdämpfer zu schaffen, welcher bei einfachem Aufbau in seiner Dämpfungskennlinie in einem großen Bereich variierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist eine Dämpferkraftregulierung sowohl für die Druck- als auch für die Zugstufe mit nur einem regelbaren Ventil möglich, wobei die Größe des regelbaren Flüssigkeitsdurchsatzes im Regelventil von dem hubabhängig von einer in die andere Arbeitskammer zu verschiebenden Volumen abhängt.

Eine erfindungsgemäße Variante sieht vor, daß die Ausgleichskammer nicht unmittelbar mit dem Kanal verbunden ist, sondern daß sich in der Verbindung zwischen der Ausgleichskammer und dem Kanal ein Rückschlagventil befindet, das die Strömungsrichtung von dem Kanal in Richtung Ausgleichskammer sperrt. Dadurch ist sichergestellt, daß das regelbare Ventil stets das Ausströmen aus der belasteten Arbeitskammer regeln kann und nicht der Nachsaugregulierung dient. Neben der Vermeidung von Kavitationsproblemen wird durch diese Ausführung auch in vorteilhafter Weise der Bereich der maximal wirksamen Druckdifferenz erhöht.

Bei beiden Varianten ist dafür gesorgt, daß das gesamte zu verschiebende Dämpfungsflüssigkeitsvolumen stets über den Kanal geführt ist. Dadurch wird eine besonders wirksame Kühlung der Dämpfungsflüssigkeit erreicht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das regelbare Ventil innerhalb einer hydraulischen Gleichrichterschaltung angeordnet ist, so daß es unabhängig von der Hubrichtung des Arbeitskolbens nur in einer Richtung durchströmt wird. Hierdurch ist ein besonders einfach ausgebildetes Regelventil verwendbar. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kanal durch den freien Querschnitt zwischen dem Arbeitszylinder und einem diesen umgebenden Hohlkörper gebildet ist, wobei als Hohlkörper vorzugsweise ein Rohr oder eine Hohlstange mit dreieckigem Querschnitt verwendet wird.

Eine fertigungstechnisch besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Ventileinheit als vormontierbare Baugruppe in einem die zweite Arbeitskammer axial begrenzenden Verschlußteil integriert ist. Diese Baueinheit kann außerdem der Begrenzung zwischen dem Kanal und der Ausgleichskammer dienen. Durch diese Anordnung der Ventileinheit ist außerdem eine sehr günstige Führung von Steuer- und Energiezufuhrkabel möglich.

Eine besonders geeignete Ausbildung der Ausgleichskammer sieht vor, daß diese durch eine bewegbare Wand begrenzt ist, wobei ein teiltragender Schwingungsdämpfer dadurch ausgebildet werden kann, daß diese bewegbare Wand elastisch vorgespannt ist.

Wenn innerhalb der Ventileinrichtung mindestens ein festeingestelltes Dämpfungsventil vorgesehen ist, welches dem regelbaren Ventil entweder parallel oder in Reihe geschaltet ist, so kann eine Mindestdämpfungskraft auch bei Ausfall des regelbaren Ventiles sichergestellt werden. Das regelbare Ventil kann als digital oder analog angesteuertes Ventil ausgeführt sein. Vorteilhafterweise setzt sich das regelbare Ventil aus einem vorsteuernden Pilotventil und einem Hauptventil zusammen. Besonders günstig ist dabei eine Ausführung des Pilotventils als Schieberventil, welches durch eine entsprechende Vorspannung auch bei Ausfall seiner Betätigungseinrichtung eine Mindestdämpfungskraft garantiert.

Um neben den unterschiedlichen fahrdynamischen Parametern auch den hydraulischen Druck der Arbeitskammern als Regelgrößen für das regelbare Ventil verwenden zu können, ist es von Vorteil, wenn ein Drucksensor derart in der Ventileinrichtung integriert ist, daß er stets mit dem Druck der jeweils belasteten Arbeitskammer beaufschlagt ist. Der Drucksensor ist hierbei mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, welcher sämtliche Eingabeparameter bearbeitet und das regelbare Ventil steuert.

Durch die Erfindung ist es möglich, einen Dämpfungskolben zu verwenden, welcher frei von Dämpfungsventilen ist. Es kann somit ein Leichtbaukolben eingesetzt werden, was in bezug auf Kosten und Gewicht von Vorteil ist. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand von der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer,

Fig. 2 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung.

Für einander entsprechende Teile werden in allen vier Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet. Gemäß Fig. 1 weist der Schwingungsdämpfer einen Arbeitszylinder 1 auf, in welchem der Dämpfungskolben 2 gedichtet axial verschiebbar geführt ist, dessen Kolbenstange 3 mit einem Teil der Radaufhängung verbunden ist. Der Arbeitszylinder 1 ist von einem rohrförmigen Gehäuse 4 umgeben, dessen oberer Deckel 5 mittels eines Befestigungsauges mit dem Chassis verbindbar ist.

Der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 4 und dem Arbeitszylinder 1 bildet einen Kanal 7, der über die Ausnehmungen 6 mit der ersten Arbeitskammer 8 verbunden ist. Der untere Gehäusedeckel 9 begrenzt die erste Arbeitskammer 8 in axialer Richtung und führt in einer zentralen Bohrung gedichtet die Kolbenstange 3.

Zwischen dem Dämpfungskolben 2 und der Ventilplatte 10 befindet sich die zweite Arbeitskammer 11. Die Ventilplatte 10 wird durch ringförmig umlaufende Eindrückungen im Gehäuse 4 gehalten und trennt sowohl die Arbeitskammer 11 als auch den Kanal 7 von der Ausgleichskammer 12, die zwischen der Ventilplatte 10 und dem oberen Deckel 5 im Gehäuse 4 angeordnet ist.

Durch eine Membrane ist eine gasbefüllte Druckkammer 13 innerhalb der Ausgleichskammer abgeteilt. Neben der dargestellten Ausbildung der Druckkammer 13 könnte diese auch ringförmig umlaufend ausgebildet sein, wobei die Membranenden einerseits mit dem oberen Deckel und andererseits zusammen mit der Ventilplatte befestigt sind.

Fig. 2 zeigt die innerhalb der Ventilplatte 10 vorgesehene Ventileinrichtung. Letztere besitzt einen Anschluß 20, der mit dem Kanal 7 verbunden ist und von dem aus die Verbindungen 21 und 22 zu den Knotenpunkten 23 bzw. 24 abzweigen. Zwischen den Knotenpunkten 23 und 24 ist eine Verbindung vorgesehen, welche mittels des regelbaren Ventils 25 steuerbar ist.

An den Anschluß 26 ist die zweite Arbeitskammer 11 angeschlossen; es zweigen die Verbindungen 27 und 28 zu den Knotenpunkten 23 bzw. 24 ab. Die Verbindung 21 enthält ein Rückschlagventil 29, welches die Strömungsrichtung vom Knotenpunkt 23 zum Anschluß 20 sperrt, in der Verbindung 22 läßt ein Rückschlagventil 30 lediglich eine Strömung von Knotenpunkt 24 zum Anschluß 20 zu. Das Rückschlagventil 31 sperrt in der Verbindung 27 die Strömungsrichtung von Knotenpunkt 23 zum Anschluß 26 und das Rückschlagventil 32 in der Verbindung 28 verhindert eine Strömung von Anschluß 26 zum Knotenpunkt 24.

Durch diese Gleichrichterschaltung ist dafür gesorgt, daß das regelbare Ventil 25 unabhängig von der Hubrichtung des Dämpfungskolbens stets in gleicher Richtung durchströmt wird. Am Anschluß 20 kann auch die Ausgleichskammer 12 angeschlossen sein. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, daß die Ausgleichskammer 12 am Knotenpunkt 24 angeschlossen ist, wodurch eine optimale Dämpfungshärtenregelung auch dann möglich ist, wenn der Schwingungsdämpfer nicht oder nur gering teiltragend ausgeführt ist, da die Verbindung von den Arbeitskammern zum Ausgleichsraum stets über das regelbare Ventil führen muß. Somit kann kein Flüssigkeitsvolumen "unkontrolliert" in den Ausgleichsraum verdrängt werden.

Wird ein Drucksensor 33 an den Knotenpunkt 23 angeschlossen, so ist sichergestellt, daß der Drucksensor stets mit dem Druck der jeweils belasteten Arbeitskammer beaufschlagt ist.

Fig. 3 zeigt eine konstruktive Ausführung der in der Ventilplatte 10 integrierten Ventileinrichtung. Die Rückschlagventile 29, 30, 31, 32 sind gemäß dieser Ausführung als eingespannte Federstahlplättchen vorgesehen, wobei die Rückschlagventile 29 und 31 durch zusätzliche Biegefedern verstärkt sind, um eine Vordrosselung des aus einer Arbeitskammer austretenden Flüssigkeitsstromes zu erhalten.

Das regelbare Ventil 25 setzt sich aus dem elektromagnetisch betätigbaren Pilotventil 34 und dem Hauptventil 35 zusammen, wobei in der dargestellten Ausführung das Pilotventil der Einfachheit halber als Sitzventil dargestellt ist. Das Hauptventil 35 ist als Sitzventil ausgebildet, wobei das federbelastete Ventilschließglied 36 eine Drosselstelle 37 aufweist, die den Raum 38, der stets mit dem Druck der jeweils belasteten Arbeitskammer beaufschlagt ist, mit dem Steuerraum 39 des Hauptventils 35 verbindet. Der Steuerraum 39 ist über einen Kanal an das Pilotventil 34 angeschlossen. Über das Pilotventil 34 ist der Steuerraum 39 mit der Ausgleichskammer 12 verbindbar. Der Drucksensor 33 befindet sich an beliebiger Stelle im Raum 38.

Während des Betriebs des Schwingungsdämpfers wird das aus der jeweils belasteten Arbeitskammer zu verdrängende Dämpfungsfluid unabhängig von der Hubrichtung über eines der beiden Rückschlagventile 29 bzw. 31 und über den Raum 38 das Ventilschließglied 36 entgegen der Kraft der Feder 40 beaufschlagen. Solange die Verbindung des Steuerraumes 39 mit der Ausgleichskammer 12 durch das Pilotventil 34 geschlossen ist, kann sich das Ventilschließglied 36 nicht von seinem Sitz abheben, so daß der Durchgang von Raum 38 zur Ausgleichskammer 12 und damit zur nicht belasteten Arbeitskammer geschlossen ist. Durch entsprechendes Betätigen des Pilotventiles 34 kann ein beliebig variierbarer Strömungsquerschnitt zwischen Raum 38 und der Ausgleichskammer 12 und damit eine von diesem Strömungsquerschnitt abhängige Dämpfungskraft eingestellt werden. Die Dämpfungs- bzw. Regelcharakteristik kann dabei zusätzlich noch durch entsprechende geometrische Ausbildung des Ventilschließgliedes 36 bzw. seines Ventilsitzes optimiert werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung der Ventileinrichtung mit Rückschlagventilen 29, 30, 31, 32, welche als federbelastete Sitzventile ausgeführt sind. Zur Vordrosselung, wie sie bereits anhand der Fig. 3 beschrieben wurde, können die Federn der Rückschlagventile 29 und 31 eine höhere Federsteifigkeit aufweisen. Die Rückschlagventile 30 und 32 sind mit Bypass-Bohrungen 41 geringen Durchmessers versehen, um beispielsweise bei stehendem Fahrzeug mit ausgeschalteter Zündanlage, wobei das Pilotventil 34 geschlossen ist, einen Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitskammern zu ermöglichen. Dadurch kann der Schwingungsdämpfer auch bei einem abgestellten Fahrzeug Laständerungen folgen. Auch bei extrem niedrigen Dämpfungskolbengeschwindigkeiten ist Dämpfungsfluidverschiebung möglich. Entsprechende Bypass-Bohrungen können auch in den als Metallplättchen ausgeführten Rückschlagventilen gemäß Fig. 3 vorgesehen sein. Von der Funktionsweise entspricht die Ventileinrichtung der in Fig. 3 dargestellten Version.

Claims

1. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder, der von einem eine Kolbenstange aufweisenden Dämpfungskolben in zwei Arbeitskammern geteilt wird, mit mindestens einem außerhalb der Arbeitskammer liegenden Kanal, einer mindestens ein regelbares Ventil aufweisenden Ventileinrichtung und einer Ausgleichskammer, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Arbeitskammer (8) permanent mit dem Kanal (7) und der Ausgleichskammer (12) verbunden ist, während die zweite Arbeitskammer (11) mittels der Ventileinrichtung mit dem Kanal (7) und der Ausgleichskammer (12) verbindbar ist.

2. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder, der von einem eine Kolbenstange aufweisenden Dämpfungskolben in zwei Arbeitskammern unterteilt wird, mit mindestens einem außerhalb der Arbeitskammern liegenden Kanal, einer mindestens ein regelbares Ventil aufweisenden Ventileinrichtung und einer Ausgleichskammer, wobei eine erste, mit dem Kanal verbundene Arbeitskammer mittels der Ventileinrichtung schaltbar mit der zweiten Arbeitskammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Verbindung (22, 28) zwischen der Ausgleichskammer (12) und den Arbeitskammern (8, 11) jeweils ein Rückschlagventil (30, 32) aufweist, welches die Strömungsrichtung von den Arbeitskammern (8, 11) zur Ausgleichskammer (12) sperrt.

3. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Ventil (25) innerhalb einer hydraulischen Gleichrichterschaltung derart angeordnet ist, daß es unabhängig von der Hubrichtung des Arbeitskolbens (2) stets in einer Richtung durchströmt ist.

4. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) durch den freien Querschnitt zwischen dem Arbeitszylinder (1) und einem diesen umgebenden Hohlkörper (4) gebildet ist.

5. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit als vormontierbare Baueinheit in einem die zweite Arbeitskammer (1) axial begrenzenden Verschlußteil (10) integriert ist.

6. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (12) durch mindestens eine bewegbare Wand begrenzt ist.

7. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Wand elastisch vorgespannt ist.

8. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung mindestens ein fest eingestelltes Dämpfungsventil enthält, welches dem regelbaren Ventil (25) parallel geschaltet ist.

9. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung mindestens ein fest eingestelltes Dämpfungsventil enthält, welches in Reihe mit dem regelbaren Ventil (25) geschaltet ist.

10. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Ventil (25) als digital angesteuertes pulsierendes Ventil ausgeführt ist.

11. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Ventil (25) als analog angesteuertes Ventil ausgeführt ist.

12. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Ventil (25) als Blende mit veränderbarem Querschnitt ausgeführt ist.

13. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ventileinrichtung ein Drucksensor (33) integriert ist, dessen Signale an eine elektronische Steuereinheit geleitet werden, welche in Abhängigkeit von verschiedenen fahrdynamischen Parametern das regelbare Ventil (25) steuert.

14. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (33) derart an die Ventileinrichtung angeschlossen ist, daß er stets mit dem Druck der jeweils belasteten Arbeitskammer beaufschlagt ist.

15. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Ventil (25) ein vorgesteuertes Ventil mit einem Pilotventil (34) und einem Hauptventil (35) ist.

16. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (34) ein Ventil in Schieberbauart ist.

17. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (2) frei von Ventilen ist.