DE3830343A1 - Daempfkraftveraenderbarer, hydraulischer schwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dämpfkraftveränderbaren, hydrauli­ schen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein in der Dämpfkraft veränderbarer Schwingungsdämpfer ist durch die DE-PS 34 34 877 bekannt, wobei ein parallel zum Arbeitszylin­ der angeordnetes Bypaßventil ein Dämpfventil aufweist, welches mit Zuströmbohrungen zusammenwirkende Ventilscheiben besitzt, und wobei dieses federbelastete Ventil über einen magnetisch betätig­ baren Ventilkörper zu- oder abgeschaltet werden kann. Mit einer derartigen Bypaß-Ventileinheit können nur zwei Dämpfkrafteinstel­ lungen realisiert werden, nämlich die bei Stoßdämpfern durch die üblichen Dämpfventile erzeugten Dämpfkräfte und eine weichere Dämpfkrafteinstellung durch Zuschalten des Bypaßdämpfventiles. Besteht die Forderung nach mehr als zwei Dämpfkrafteinstellungen, so müssen mehrere derartige Bypaßventile vorgesehen werden, wobei zwei solcher Bypaßventile vier Dämpfkrafteinstellungen ermögli­ chen. Dementsprechend ist bei mehreren Dämpfkrafteinstellungen ein sehr hoher Bauaufwand für den Schwingungsdämpfer erforder­ lich, wobei außerdem die Anordnung mehrerer solcher Bypaßventile außen auf dem Behälterrohr des Schwingungsdämpfers einen relativ großen Einbauraum erfordert, der oftmals bei einem bestehenden Fahrzeugtyp nicht in der gewünschten Form zur Verfügung steht. Ferner kann eine stufenlose Dämpfkrafteinstellung mit einer sol­ chen Schwingungsdämpferkonstruktion nicht verwirklicht werden.

Eine Veränderung der auf das Dämpfventil einwirkenden Kraft ist mittels der Vorsteuerung nach der DE-OS 33 34 704 bekannt. Da ei­ ne derartige Vorsteuerung für ein Dämpfventil mit relativ gerin­ gen Drücken arbeitet und auf das Dämpfventil wirkt, ist eine re­ lativ große hydraulische Übersetzung erforderlich, so daß eine Vielzahl äußerst genau herzustellender Teile anzuwenden ist, so daß ein derartiges, mit Vorsteuerung versehenes Dämpfventil sehr teuer in der Herstellung ist und bereits kleine Abriebteilchen zu einer erheblichen Funktionsbeeinträchtigung führen können. Auch eine Ausführung, bei der eingespannte Ventil- oder Stützscheiben mit Stabanker versehen sind, die in im Ventilkörper angeordnete Elektromagneten hineinragen, sind in Herstellung und Montage sehr aufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen dämpfkraft­ veränderbaren, hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem im Auf­ bau einfachen Bypaßventil zu schaffen, der eine Dämpfkraftverän­ derung über einen weiten Dämpfbereich ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die von der Kraft der Ventilfeder auf den Ventilkörper ausgeübte Ventil­ schließkraft durch den Elektromagneten im Sinne einer Verringe­ rung der Ventilschließkraft veränderbar ist. Das Bypaßventil ist somit sehr einfach im Aufbau, denn es besteht lediglich aus einem elektromagnetisch betätigbaren Ventilkörper, der gleichzeitig das Dämpfventil bildet. Eine Veränderung der Magnetkraft bewirkt, daß auf den Ventilkörper eine der Ventilfeder entgegengesetzt gerich­ tete Kraft ausgeübt wird und dementsprechend die Ventilschließ­ kraft verändert wird. Durch den Elektromagneten wird somit ledig­ lich die Vorspannkraft des Dämpfventiles verändert und man erhält ein direkt gesteuertes und im Aufbau sehr einfaches Dämpfventil. Ohne Einwirkung der Magnetkraft auf den Ventilkörper wird die härteste Dämpfkrafteinstellung des Schwingungsdämpfers geschaf­ fen, wobei das Bypaßventil als Druckbegrenzungsventil wirksam sein kann. Die geringste Dämpfkraft wird dann erzielt, wenn die auf den Ventilkörper wirksame Magnetkraft in etwa der Kraft ent­ spricht, die von der Ventilfeder ausgeübt wird. Somit kann durch Abstimmung zwischen Magnetkraft und Federkraft die gewünschte Dämpfkraft und die Dämpfkraftverstellung eingestellt werden. Da­ durch, daß der Elektromagnet im Sinne einer Verringerung der Ven­ tilschließkraft wirkt, wird bei Stromausfall die härteste Dämpf­ krafteinstellung eingestellt und damit die beste Fahrsicherheit des Fahrzeuges erhalten. Theoretisch ist es jedoch auch möglich, den Elektromagneten im Sinne einer Erhöhung der Ventilschließ­ kraft wirken zu lassen, wobei dann unerwünschterweise bei Strom­ ausfall die weicheste Dämpfkrafteinstellung erhalten wird.

Um ein Festhalten des Ventilkörpers in geöffneter Ventilposition zu verhindern, ist erfindungsgemäß der als Anker des Elektromag­ neten wirkende Ventilkörper mit einer zur Wegbegrenzung dienenden Einrichtung versehen. Dadurch wird auf einfache Weise eine haft­ magnetische Wirkung verhindert und der als Dämpfventil wirkende Ventilkörper kann druckabhängig schwingen. Gemäß weiterer Merkma­ le der Erfindung ist die zur Wegbegrenzung dienende Einrichtung durch einen Abstandsstift, der im Innenraum der Ventilfeder ange­ ordnet ist, gebildet oder der Ventilkörper weist einen im Durch­ messer größeren, eine Anschlagfläche bildenden Bund auf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilkörper eine kegelförmige Ventilfläche auf, während die Ventilfeder in einer Bohrung des Ventilschaftes angeordnet ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird erfindungsgemäß dadurch erhal­ ten, daß der Ventilkörper eine schneidenförmige, kreisrunde Anla­ gefläche auf einem ebenen Ventilsitz bildet.

Zur Belüftung des Raumes im Ventilkörper, in welchem die Ventil­ feder angeordnet ist, ist eine Verbindungsbohrung vorgesehen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mündet die Verbin­ dungsbohrung in den Raum höheren Druckes und die die Ventilöff­ nungskraft bewirkende Fläche ist kreisringförmig ausgebildet. Diese kreisringförmige Fläche ist durch die ventilanströmseitige Querschnittsfläche abzüglich der Querschnittsfläche des Ventil­ schaftes gebildet. Auf diese Weise wird ein großer Auflagedurch­ messer des Ventilkörpers erzielt, wobei mit einem relativ gerin­ gen Hub ein großer Durchlaßquerschnitt geschaffen wird.

Erfindungsgemäß ist der Elektromagnet mit einer in Abhängigkeit der jeweils gewünschten Dämpfkraft arbeitenden Steuereinrichtung verbunden. Dadurch ist ohne weiteres eine stufenlose Änderung der Dämpfkraft möglich, wobei die Steuereinrichtung merkmalsgemäß in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischen Sensoren die Stromversor­ gung des Elektromagneten bewirkt. Somit kann beispielsweise über die Sensoren die Fahrgeschwindigkeit, der Straßenzustand, die Wankneigung oder ähnliche Meßgrößen von der Steuereinrichtung verarbeitet und dementsprechend der Elektromagnet angesteuert werden.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit einem Bypaßventil;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schwingungsdämpfer gem. Fig. 1 im Bereich des Bypaßventiles in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Bypaßventiles;

Fig. 4 ein Bypaßventil, das einen Ventilkörper mit kegelförmiger Ventilfläche aufweist.

Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer ist als Zweirohrdämpfer ausgebildet und weist einen Zylinder 1 auf, in welchem ein mit einer Kolbenstange 2 verbundener Dämpfkolben 3 gleitet. Der In­ nenraum des Zylinders 1 ist mit Dämpfflüssigkeit gefüllt und wird vom Dämpfkolben 3 in die Arbeitsräume 6 und 7 unterteilt, wobei der Zylinder 1 mittels einer Kolbenstangenführung 5 und eines Bo­ denventiles 4 in einem Behälter 15 eingespannt ist. Die Kolben­ stange 2 ist mittels der Kolbenstangenführung 5 axial beweglich geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung nach außen abge­ dichtet. Ebenfalls auf der Kolbenstangenführung 5 ist ein Bypaß­ rohr 8 einerseits abdichtend geführt, wobei dieses Bypaßrohr 8 einen größeren Innendurchmesser als der Zylinder 1 aufweist und dadurch einen Bypaßkanal 10 mit ringförmigem Querschnitt bildet. Andererseits ist das Bypaßrohr 8 in einem Anschlußflansch 12 be­ festigt, in welchen das Bypaßventil 16 mit dem Einlaßkanal 11 ragt, der flüssigkeitsleitend mit dem Bypaßkanal 10 verbunden ist.

In diesen Bypaßkanal 10 mündet ein zum Arbeitsraum 6 in der Kol­ benstangenführung 5 angeordneter Verbindungskanal 9. Ein Aus­ gleichsraum 14 wird unterhalb des Anschlußflansches 12 zwischen Zylinder 1 und Behälter 15 und oberhalb des Anschlußflansches 12 zwischen Bypaßrohr 8 und Behälter 15 gebildet, der außer der Dämpfflüssigkeit mit einer Gasfüllung versehen ist. In diesen Ausgleichsraum 14 mündet eine Abströmbohrung 13 des Bypaßventi­ les 16.

An Hand des vergrößerten Querschnittes gem. Fig. 2 wird das By­ paßventil 16 näher erläutert: Auf den Behälter 15 ist ein Ventil­ gehäuse 17 aufgeschweißt, welches zur Aufnahme des Magnetventi­ les dient. Dieses besteht aus einem Elektromagnet 18, welcher von einem Magnetgehäuse 19 umgeben ist, während in einer Bohrung des Elektromagneten 18 ein Ventilkörper 20 axial verschiebbar gela­ gert ist. Dieser Ventilkörper 20 steht unter der Einwirkung einer Ventilfeder 21, die im wesentlichen in einer Bohrung des Ventil­ körpers 20 angeordnet ist und sich einerseits am Ventilkörper 20 und andererseits an der Stirnfläche des Elektromagneten 18 abstützt. Zur Begrenzung der axialen Bewegung des Ventilkörpers 20 ist dieser mit einem Bund 22 versehen, welcher eine Anschlagfläche 23 bildet und damit am Elektromagneten 18 zur Anlage kommen kann. Der Abstand der Anschlagfläche 23 vom Elektromagneten 18 ist kleiner als der Abstand der rechten Stirnfläche - Querschnitts­ fläche 26 - von der Anlagefläche des Elektromagneten 18, wodurch keine haftmagnetische Wirkung zwischen Elektromagnet 18 und Ven­ tilkörper 20 entsteht. Das den Einlaßkanal 11 bildende Teil des Bypaßventiles 16 weist eine ebene Fläche auf, auf welcher eine schneidenförmige, kreisrunde Anlagefläche 24 des Ventilkörpers 20 durch die Ventilfeder 21 gedrückt wird. Infolge einer Verbin­ dungsbohrung 25 herrscht ventilfederraumseitig derselbe Druck auf den Ventilkörper 20 als im Bereich der Anlagefläche 24. Der von der schneidenförmigen, kreisrunden Anlagefläche 24 gebildete Querschnitt ist größer als die Querschnittsfläche 26 des Ventil­ schaftes, so daß der durch Differenzbildung wirksame Ringquer­ schnitt infolge des Flüssigkeitsdruckes im Einlaßkanal 11 eine entgegen der Federkraft der Ventilfeder 21 wirkende Öffnungskraft erzeugt.

Beim Schwingungsdämpfer gem. Fig. 1 und 2 ist für die Zugstufe das im Dämpfkolben 3 angeordnete Dämpfventil wirksam, wobei über den Verbindungskanal 9, den Bypaßkanal 10 und den Einlaßkanal 11 am Bypaßventil 16 der im Arbeitsraum 6 herrschende Druck aufge­ baut wird. Bei der Ventilausführung gem. Fig. 2 ist der Flüssig­ keitsdruck auf die von der schneidenförmigen Anlagefläche 24 ab­ züglich der Querschnittsfläche des Ventilschaftes 26 gebildeten Kreisringfläche wirksam und übt somit eine Kraft entgegen der Ventilfeder 21 aus. Ist diese Kraft größer als die Anpreßkraft der Ventilfeder 21, so hebt der Ventilkörper 20 mit der schnei­ denförmigen, kreisrunden Anlagefläche 24 von der Sitzfläche ab und wirkt als Dämpfventil. Die Schließkraft des Ventilkörpers 20 ist durch den Elektromagneten 18 im Sinne einer Verringerung der Ventilschließkraft veränderbar. Der Ventilkörper 20 bildet den Anker des Elektromagneten 18 und erfährt bei dessen Erregung eine der Ventilfeder 21 entgegengesetzt gerichtete Kraft. Auf diese Weise kann durch den Elektromagneten eine stufenlose Veränderung der Ventilschließkraft bewirkt werden, so daß das vom Ventilkör­ per 20 gebildete Dämpfventil eine mehr oder minder starke Dämpf­ wirkung ausübt und infolge der parallelen Dämpfwirkung zum Kol­ benventil eine Dämpfkraftverringerung des Zweirohr-Schwingungs­ dämpfers bewirkt. In der Druckstufe dieses Zweirohr-Schwingungs­ dämpfers wirkt das im Bodenventil 4 angeordnete Dämpfventil, so daß hierbei nicht nur der Druck im Arbeitsraum 7, sondern auch im Arbeitsraum 6 ansteigt und über den Verbindungskanal 9, den By­ paßkanal 10 und den Einlaßkanal 11 auf das Bypaßventil 16 wirkt. Das Bypaßventil 16 wirkt dementsprechend in dieser Arbeitsphase wie in der Zugphase. In jedem Falle wird durch Strömungsverzwei­ gung der Dämpfflüssigkeit das Bypaßventil 16 parallel zum im Dämpfkolben 3 bzw. im Bodenventil 4 wirksamen Ventil geschaltet. Die härteste Dämpfkrafteinstellung wird bei nicht erregtem Mag­ neten 18 erzielt, wobei der Ventilkörper 20 als Druckbegrenzungs­ ventil des Schwingungsdämpfers wirksam ist, denn bei überschrei­ ten eines vorbestimmten Flüssigkeitsdruckes wird der Ventilkör­ per 20 durch Überwinden der Kraft der Ventilfeder 21 einen als Dämpfquerschnitt wirkenden Durchflußquerschnitt freigeben.

Die Befestigung des Bypaßventiles 16 im Ventilgehäuse 17 erfolgt auf einfache Weise durch eine Überwurfmutter, welche an einem Bund des Magnetgehäuses 19 angreift und beim Aufschrauben dieses samt den inneren Bauteilen auf dem Behälter 15 abdichtend befe­ stigt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines Bypaßventiles gezeigt, wobei lediglich der Elektromagnet 18 und das mit dem Einlaßka­ nal 11 versehene und den Ventilsitz bildende Teil mit einem Ven­ tilkörper 27 eingezeichnet ist. Anschließend an den Einlaßkanal 11 ist eine Ventilbohrung 29 vorgesehen, welche von einer mit einer Planfläche zusammenwirkenden schneidenförmigen, kreisrunden Anla­ gefläche 28 abgedeckt ist. Im Ventilkörper 27 ist eine Verbin­ dungsbohrung 30 vorgesehen, die den Raum, in welchem die Ventil­ feder 21 angeordnet ist, mit dem Ausgleichsraum verbindet. In­ folge des Druckes im Einlaßkanal 11 und der von der Anlageflä­ che 28 gebildeten Querschnittsfläche wird auf den Ventilkörper 27 eine entgegengesetzt zur Ventilfeder 21 gerichtete Kraft ausge­ übt. Auch hier ist der Ventilkörper 27 als Anker des Elektromag­ neten 18 ausgebildet, wobei ein Abstandsstift 33 im Innern der Ventilfeder 21 angeordnet ist, welcher verhindert, daß der Ven­ tilkörper 27 mit seiner rechten stirnseitigen Fläche auf der ge­ genüberliegenden Stirnfläche des Elektromagneten 18 anliegen kann und dadurch die haftmagnetische Wirkung ausschließt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Sie zeigt einen Ventilkörper 31 mit einer kegelförmigen Ventilfläche 32, welche mit der Ventilbohrung 29 zusammenwirkt. Diese den Einlaß­ kanal 11 verengende Ventilbohrung 29 bildet den Querschnitt, der - multipliziert mit dem Druck - eine Ausschubkraft auf den Ven­ tilkörper 31 ausübt, die entgegengesetzt der Kraft der Ventilfe­ der 21 gerichtet ist. Im Innern der Ventilfeder 21 befindet sich wiederum der Abstandsstift 33 und die Verbindungsbohrung 30 mün­ det in den Ausgleichsraum des Schwingungsdämpfers.

Auch bei einem Einrohr-Schwingungsdämpfer ist es ohne weiteres möglich, das erfindungsgemäße Bypaßventil parallel zu den Dämpf­ ventilen anzuordnen und dadurch eine Wirkung zu erhalten, die etwa der des vorbeschriebenen Zweirohr-Schwingungsdämpfers ent­ spricht.

Claims (10)

1. Dämpfkraftveränderbarer, hydraulischer Schwingungsdämpfer, wo­ bei ein mit einer Kolbenstange verbundener Dämpfkolben axial beweglich in einem mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder an­ geordnet ist und den Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, während parallel zu den Arbeitsräumen ein Bypaß­ ventil angeordnet ist, auf dessen Durchlaßquerschnitt ein fe­ derbelasteter und von einem Elektromagneten betätigbarer Ven­ tilkörper einwirkt, dadurch gekennzeich­ net, daß die von der Kraft der Ventilfeder (21) auf den Ventilkörper (20, 27, 31) ausgeübte Ventilschließkraft durch den Elektromagneten (18) im Sinne einer Verringerung der Ven­ tilschließkraft veränderbar ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Anker des Elektromagneten (18) wirkende Ventilkör­ per (20, 27, 31) zur Verhinderung einer haftmagnetischen Wir­ kung mit einer zur Wegbegrenzung dienenden Einrichtung verse­ hen ist.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die der Wegbegrenzung dienende Einrichtung durch einen im Innenraum der Ventilfeder (21) angeordneten Ab­ standsstift (33) gebildet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die der Wegbegrenzung dienende Einrichtung durch einen im Durchmesser größeren, eine Anschlagfläche (23) aufweisenden Bund (22) des Ventilkörpers (20) gebildet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilkörper (31) eine kegelförmige Ventilfläche (32) aufweist und die Ventilfeder (21) in einer Bohrung des Ventilschaftes angeordnet ist.

6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilkörper (20, 27) eine schneidenför­ mige, kreisrunde Anlagefläche (24, 28) auf einem ebenen Ven­ tilsitz bildet.

7. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilkörper (20, 27, 31) eine Verbin­ dungsbohrung (25, 30) zu dem Raum aufweist, in welchem die Ventilfeder (21) angeordnet ist.

8. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (25) in den Raum hö­ heren Druckes mündet und die die Ventilöffnungskraft bewirken­ de Fläche kreisringförmig ausgebildet ist.

9. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektromagnet (18) mit einer in Abhän­ gigkeit der jeweils gewünschten Dämpfkraft arbeitenden Steuer­ einrichtung verbunden ist.

10. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischen Sensoren die Stromversorgung des Elektro­ magneten (18) bewirkt.