DE3832625A1 - Stossdaempfer mit veraenderbarer daempfungscharakteristik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer mit veränderba­ rer Dämpfungscharakteristik, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, der mindestens einen mit einem Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder und eine Kolbenstange aufweist, die abgedichtet in den Zylinder eintaucht und die an ihrem zylinderseitigen Ende einen gegen die Zylinderwand abge­ dichteten Kolben trägt, der den Zylinderraum in zwei Kammern aufteilt, wobei die Kolben-/Kolbenstangenanord­ nung als Bypasse zu einem Hauptstrom des Dämpfungsmediums zwischen den Kammern wirkende Verbindungskanäle aufweist, die durch elektrisch gesteuerte Steuerschieber freigebbar oder verschließbar sind.

Ein derartiger Stoßdämpfer ist durch die DE-OS 36 05 182 bekanntgeworden.

Die hin- und herbewegbaren Steuerschieber gleiten bei einer Freigabe oder Schließbewegung entlang einer zylin­ drischen Fläche, wobei die Anpreßkräfte infolge der im Stoßdämpfer herrschenden hohen Drücke des Dämpfungsmedi­ ums beträchtlich sein können, was die Ansprechbedingungen negativ beeinflußt. So können bei hohen Drücken um 50 bar einseitige Anpreßkräfte auf die Steuerschieber entstehen, die ein zuverlässiges Verschieben der Schieber in Frage stellen können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Anpreßkräfte zwischen Steuerschiebern und deren Sitz bei Steuerbewegungen zu verringern, um die Ansprechbedin­ gungen (Zuverlässigkeit, Zeiten) zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Steuerschieber jeweils auf einem Sitz hin- und herbeweg­ bar sind, um in Schließstellung und Freigabestellung, bezogen auf den zugeordneten Bypass, zu gelangen, und daß eine Zuleitung für das Dämpfungsmedium vorgesehen ist, durch die bei einer Bewegung eines Schiebers Dämpfungsme­ dium, insbesondere Dämpfungsflüssigkeit, zwischen Sitz und Steuerschieber zwecks Erleichterung der Bewegung ge­ langt.

Soll die bei Anwendung mehrerer Steuerschieber ein­ schließlich der elektrischen Erregersysteme erforderliche Baulänge des Stoßdämpfers klein gehalten werden, so ist dies gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch mög­ lich, daß die Steuerschieber einschließlich ihrer Erre­ gerspulen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Eine besonders gedrängte Bauweise erhält man dadurch, wenn ge­ mäß der Erfindung die Steuerschieber nebst ihren Erreger­ systemen im Kolben der Kolben-/Kolbenstangenanordnung un­ tergebracht sind. Eine weitere Maßnahme zur Verringerung der Baulänge in Achsrichtung des Stoßdämpfers gemäß der Erfindung besteht darin, die Kanäle für die Hauptströme des Dämpfungsmediums zwischen dem äußeren Steuerschieber und der Zylinderwand anzuordnen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Stoßdämpfer mit einer Kolben-/Kolbenstan­ genanordnung zur Aufnahme von Verbindungskanä­ len, Steuerspulen und Steuerschiebern,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Kolben-/Kol­ benstangenbereichs, in dem die Steuerschieber angeordnet sind und

Fig. 3 eine Variante der Erfindung mit konzentrisch angeordneten Steuerschiebern und Steuerspulen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines Stoßdämpfers 1 ohne Befestigungselemente dargestellt. In einem rohrför­ migen Zylinder 2 befindet sich eine teilweise im An­ schnitt dargestellte Kolben-/Kolbenstangenanordnung 3 mit dem eigentlichen Kolben 4, einem Übergangsteil 6 zur Aufnahme von Erregerspulen, Steuerschiebern und Bypassen, und der eigentlichen Kolbenstange 7. Der Kolben 4, der mittels einer Ringdichtung 8 gegenüber dem Zylinder 2 abgedichtet ist, trennt zwei mit einem Dämpfungsmedium, z. B. Öl, gefüllte Kammern 9 und 11 voneinander. In dem Kolben 4 befindet sich ein Kanal 12 für den Hauptstrom des Dämpfungsmediums bei Zugbeanspruchung (Bewegung der Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeils 13). Es können auch mehrere Kanäle 12 vorgesehen sein. Mit 14 ist ein als Ventil wirkender federnder Verschluß bezeichnet, der aus den Federscheiben 16 besteht. Ein entsprechender Kanal 18 (oder mehrere Kanäle) läßt den Hauptstrom bei Druckbela­ stung des Stoßdämpfers 1 (Bewegung der Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeils 19) passieren. Mit 21 sind als Ventil wirkende Federscheiben vor dem Kanal 18 bezeichnet.

Auf einem als Zylinder 22 ausgebildeten gemeinsamen Sitz befinden sich ringförmig geformte Steuerschieber 23 a, 23 b mit jeweils vier als Bypass wirkenden Bohrungen 24 a bzw. 24 b, die um jeweils 90° gegeneinander versetzt sind. Die Steuerschieber werden konzentrisch umgeben von zugeordne­ ten Erregerspulen 26 a bzw. 26 b, deren Zuleitungen für den Erregerstrom mit 27 bezeichnet sind. Die Erregerspulen sind umgeben von Ringen 25 a, 25 b aus ferromagnetischem Material. Bei Erregung einer Erregerspule 26 a, 26 b wird der zugeordnete Steuerschieber 23 a bzw. 23 b aus ferroma­ gnetischem Material entgegen der Wirkung der Federn 28 a bzw. 28 b in die erregte Spule hineingezogen, wobei seine Bohrungen 24 a, 24 b aus einer Sperrposition (bei Steuer­ schieber 23 b dargestellt) in eine Durchlaßposition (bei Steuerschieber 23 a dargestellt) bewegt wird. In Durchlaß­ position fluchten die Bohrungen 24 a, 24 b mit Bohrungen 29 a, 29 b in dem Zylinder 22, so daß bei Zugbelastung (Bewegung der Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeils 13) Dämpfungsmedium von der Kammer 9 in die Kammer 11 außer durch den Hauptstromkanal 12 auch durch den Bypass strö­ men kann, der in dem Beispiel realisiert ist durch radia­ le Bohrungen 31 a in einem äußeren Zylinder des Übergangs­ teils 6, durch die radialen Bohrungen 24 a in dem Steuer­ schieber 23 a, durch die radialen Bohrungen 29 a in dem inneren Zylinder 22 und durch eine axiale Bohrung 32 in dem Zylinder 22.

Bei Erregung der Spule 26 b wird ein weiterer Bypass ent­ sprechend geöffnet.

Die nicht schraffierten Teile 33 a, 33 b sind Distanzstücke mit Ausnehmungen, durch die das Dämpfungsmedium strömen kann. Mit 36 a und 36 b sind relativ schmale Ausnehmungen in den am federseitigen Ende schräg verlaufenden Steuer­ schiebern 23 a, 23 b bezeichnet, die einen Abfluß des zwi­ schen den Windungen der Federn 28 a, 28 b befindlichen Öls bei Erregung der Spulen und Bewegung der Steuerschieber in die bei 23 a gezeigte Stellung erlauben.

Bei einer Druckbelastung (Bewegung der Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeils 19) verläuft der Hauptstrom des Dämp­ fungsmediums umgekehrt durch Kanal 18 von der Kammer 11 in die Kammer 9. Gleichzeitig verläuft der Bypass-Strom durch die Bohrungen 32, 29 a, 24 a und 31 a in umgekehrter Richtung.

Bei Entregung einer der Erregerspulen 26 a, 26 b werden die zugehörigen Steuerschieber 23 a bzw. 23 b von den Federn 28 a bzw. 28 b in ihre Schließpositionen bewegt, wie anhand von Steuerschieber 23 b dargestellt ist. In dieser Positi­ on fluchten die Bohrungen 24 b und 29 b nicht mehr mitein­ ander, so daß der Strom durch den Bypass in dieser Posi­ tion des Steuerschiebers 23 b unterbunden ist.

Die Querschnitte der Bypasse sind vorteilhaft unter­ schiedlich, so daß durch wahlweises Erregen einer oder beider Erregerspulen drei unterschiedliche Bypass-Ströme eingestellt werden können. Sind beide Erregerspulen ent­ regt, so hat der Stoßdämpfer seine härteste Dämpfung, weil die Bypass-Ströme, die den Stoßdämpfer weicher ma­ chen, unterbrochen sind.

Anstelle von zwei Steuerschiebern mit Erregersystem kön­ nen drei und mehr Steuerschieber vorgesehen sein. Mit Positionen 41 und 42 sind Sicherungsringe, mit Posi­ tion 43 ein O-Ring zum Ausgleich kleiner Abmessungsdiffe­ renzen bezeichnet.

Auf der der Kolbenstange gegenüberliegenden Seite ist ein mit Druckgas gefüllter Raum 44 vorgesehen, der von dem Zylinder 2 und durch einen Trennkolben 46 begrenzt ist. Der Trennkolben dient dem Ausgleich unterschiedlicher Volumen der Kolbenstange 7 beim Eintritt in den Zylinder 2 und beim Austritt aus dem Zylinder 2.

Die Zuleitung von unter hohem Druck stehendem Dämpfungs­ medium zur hydrostatischen Entlastung der Steuerschieber 23 a, 23 b gegenüber ihrem Sitz (Zylinder 22) erfolgt durch den Bypass selbst. Bei Zugbelastung des Stoßdämpfers (Bewegung der Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeils 13) soll das Druckmedium (z. B. Öl) unter hohem Druck an der Unterseite der Steuerschieber 23 a, 23 b stehen, um einen als hydrostatisches Lager wirkenden Film aufzubauen. Der Druck pflanzt sich dabei durch die Bohrungen 31 a, 31 b an den Distanzstücken 33 a, 33 b vorbei und durch weitere Bohrungen 34 a, 34 b in den Ringen 25 a, 25 b sowie 39 a, 39 b in den Steuerschiebern fort bis zu Ringnuten 37 a, 37 b in dem Zylinder 22. Das bei Belastung des Stoßdämpfers unter hohem Druck stehende Dämpfungsmedium kann somit einen Druckfilm zwischen Zylinder 22 und Steuerschiebern bilden, so daß letztere bei Änderung des Erregungszustan­ des der Erregerspulen leichter und schneller verschoben werden können.

Bei Druckbelastung des Stoßdämpfers (Bewegung der Kolben­ stange 7 in Richtung des Pfeils 19) wird der entlastende Druckfilm zwischen Steuerschiebern und Zylinder 22 von dem Dämpfungsmedium aufgebaut, das in der axialen Bohrung 32 und den radialen Bohrungen 29 a, 29 b in dem Zylinder 22 unter hohem Druck steht. Auch bei Druckbelastung kann somit das Ansprechverhalten der Steuerschieber verbessert werden.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Stoßdämpfers mit einer konzentrischen Anordnung von Erre­ gersystemen und steuerbaren Schiebern.

In der Figur ist ein Stoßdämpfer 101 im Kolben-/Kolben­ stangenbereich dargestellt. In einem rohrförmigen Zylin­ der 102 befindet sich eine Kolben-/Kolbenstangenanordnung 103 mit dem eigentlichen Kolben 104 zur Aufnahme von Er­ regerspulen, Steuerschiebern und Bypassen und der eigent­ lichen Kolbenstange 107. Der Kolben 104, der mittels einer Ringdichtung 108 gegenüber dem Zylinder 102 abge­ dichtet ist, trennt zwei mit einem Dämpfungsmedium, z. B. Öl, gefüllte Kammern 109 und 111 voneinander. In dem Kol­ ben 104 befindet sich ein Kanal 112 für den Hauptstrom des Dämpfungsmediums bei Zugbeanspruchung (Bewegung der Kolbenstange 107 in Richtung des Pfeils 113). Es können auch mehrere Kanäle 112 vorgesehen sein. Mit 114 ist ein als Ventil wirkender federnder Verschluß bezeichnet, der aus den Federscheiben 116 besteht. Ein entsprechender Kanal 118 (oder mehrere Kanäle) läßt den Hauptstrom bei Druckbelastung des Stoßdämpfers 101 (Bewegung der Kolben­ stange 107 in Richtung des Pfeils 119) passieren. Mit 121 sind als Ventil wirkende Federscheiben vor dem Kanal 118 bezeichnet.

Auf einem als Zylinder 122 ausgebildeten Sitz befindet sich ein ringförmig geformter Steuerschieber 123 a mit mehreren als Bypass wirkenden Bohrungen 124 a. Der Steuer­ schieber 123 a wird konzentrisch umgeben von einer zuge­ ordneten Erregerspule 126 a, deren Zuleitungen für den Er­ regerstrom nicht dargestellt sind. Die Erregerspule ist umgeben von einem Ring 125 a aus ferromagnetischem Materi­ al. Bei Erregung der Erregerspule 126 a wird der zugeord­ nete Steuerschieber 123 a aus ferromagnetischem Material entgegen der Wirkung der Federn 128 a in die erregte Spule hineingezogen, wobei seine Bohrungen 124 a aus einer Sperrposition (in der Zeichnung dargestellt) in eine Durchlaßposition bewegt werden. In Durchlaßposition fluchten die Bohrungen 124 a mit Bohrungen 129 a in dem Zy­ linder 122, so daß bei Zugbelastung (Bewegung der Kolben­ stange 107 in Richtung des Pfeils 113) Dämpfungsmedium von der Kammer 109 in die Kammer 111 außer durch den Hauptstromkanal 112 auch durch den Bypass strömen kann. Der Strom von Dämpfungsmedium durch den Bypass ist durch Pfeil 130 a angedeutet.

Eine Erregerspule 126 b eines weiteren Bypasses ist kon­ zentrisch innerhalb der Spule 126 a angeordnet. Ihr ist ein als Anker ausgebildeter Steuerschieber 123 b zugeord­ net, der bei Erregung der Spule 126 b gegen die Wirkung einer Feder 128 b in das Innere der Spule 126 b gezogen wird. Hierdurch gibt der Steuerschieber 123 b an der ring­ förmigen Schneide 151 den Durchgang von Dämpfungsmedium durch Bohrungen 152 a im Steuerschieber 123 a (unabhängig von dessen Stellung) und durch weitere Bohrungen 153 frei. Der so entstehende zweite Strom von Dämpfungsmedium ist mit 154 angedeutet. Ist nur eine der Erregerspulen 126 a, 126 b erregt, so fließt lediglich ein Strom von Dämpfungsmedium durch den entsprechenden Bypass, wobei die Auslegung der Bypass-Kanäle zweckmäßig so gewählt wird, daß die einzelnen Bypass-Ströme unterschiedlich sind. Sind beide Spulen 126 a und 126 b erregt, so fließen die Bypass-Ströme zunächst getrennt und dann durch die relativ große Bohrung 156 gemeinsam weiter.

Mit 136 a und 136 b sind relativ schmale Ausnehmungen in den am federseitigen Ende schräg verlaufenden Steuer­ schiebern 123 a, 123 b bezeichnet, die einen Abfluß des zwischen den Windungen der Federn 128 a, 128 b befindlichen Öls bei Erregung der Spulen und Bewegung der Steuerschie­ ber in die Freigabestellung des Bypasses erlauben.

Bei einer Druckbelastung (Bewegung der Kolbenstange 107 in Richtung des Pfeils 119) verläuft der Hauptstrom des Dämpfungsmediums umgekehrt durch Kanal 118 von der Kammer 111 in die Kammer 109. Gleichzeitig verläuft der Bypass- Strom durch die Bohrungen in umgekehrter Richtung.

Bei Entregung einer der Erregerspulen 126 a, 126 b werden die zugehörigen Steuerschieber 123 a bzw. 123 b von den Fe­ dern 128 a bzw. 128 b in ihre gezeichneten Schließpositio­ nen bewegt.

Wie bereits erwähnt, sind die Querschnitte der Bypasse vorteilhaft unterschiedlich, so daß durch wahlweises Er­ regen einer oder beider Erregerspulen drei unterschiedli­ che Bypass-Ströme eingestellt werden können. Sind beide Erregerspulen entregt, so hat der Stoßdämpfer seine här­ teste Dämpfung, weil die Bypass-Ströme, die den Stoßdämp­ fer weicher machen, unterbrochen sind.

Anstelle von zwei Steuerschiebern mit Erregersystem kön­ nen mehr Steuerschieber vorgesehen sein.

Mit der Position 141 ist ein Sicherungsring, mit 145 eine Tellerfeder zur Vorspannung des Spulenkörpers des inneren Bypasses bezeichnet.

Die Zuleitungen von unter hohem Druck stehendem Dämp­ fungsmedium zur hydrostatischen Entlastung des Steuer­ schiebers 123 a gegenüber seinem Sitz (Zylinder 122) er­ folgt durch den Bypass selbst. Bei Zugbelastung des Stoß­ dämpfers (Bewegung der Kolbenstange 107 in Richtung des Pfeils 113 soll das Druckmedium (z. B. Öl) unter hohem Druck an der Unterseite des Steuerschiebers 123 a stehen, um einen als hydrostatisches Lager wirkenden Film aufzu­ bauen. Der Druck pflanzt sich dabei durch Kanal 131 a und durch weitere Bohrungen 134 a in dem Ring 125 a sowie durch 139 a in dem Steuerschieber fort bis zu einer Ringnut 137 a in dem Zylinder 122. Das bei Belastung des Stoßdämpfers unter hohem Druck stehende Dämpfungsmedium kann somit ei­ nen Druckfilm zwischen Zylinder 122 und Steuerschieber 123 a bilden, so daß letzterer bei Änderung des Erregungs­ zustandes der Erregerspulen leichter und schneller ver­ schoben werden kann.

Bei Druckbelastung des Stoßdämpfers (Bewegung der Kolben­ stange 107 in Richtung des Pfeils 119) wird der entla­ stende Druckfilm zwischen Steuerschieber und Zylinder 122 von dem Dämpfungsmedium aufgebaut, das in den radialen Bohrungen 129 a in dem Zylinder 122 unter hohem Druck steht. Auch bei Druckbelastung kann somit das Ansprech­ verhalten der Steuerschieber verbessert werden. Durch die Ausbildung eines Stoßdämpfers gemäß der Erfin­ dung ist gewährleistet, daß Steuerschieber bei erwünsch­ ten geringen axialen Abmessungen auch bei hohen Drücken im Dämpfungsmedium sicher und schnell in ihre Freigabe­ oder Sperrpositionen bewegt werden können.

Durch die Ausbildung eines Stoßdämpfers gemäß der Erfin­ dung ist gewährleistet, daß Steuerschieber auch bei hohen Drücken im Dämpfungsmedium sicher und schnell in ihre Freigabe- oder Sperrpositionen bewegt werden können.

Claims (6)

1. Stoßdämpfer mit veränderbarer Dämpfungscharakteri­ stik, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der mindestens einen mit einem Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder und eine Kolbenstange aufweist, die abgedichtet in den Zylin­ der eintaucht und die an ihrem zylinderseitigen Ende einen gegen die Zylinderwand abgedichteten Kolben trägt, der den Zylinderraum in zwei Kammern aufteilt, wobei die Kolben-/Kolbenstangenanordnung als Bypasse zu einem Hauptstrom des Dämpfungsmediums zwischen den Kammern wirkende Verbindungskanäle aufweist, die durch elektrisch gesteuerte Steuerschieber freigebbar oder verschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber (23 a, 23 b) jeweils auf einem Sitz (22) hin- und herbeweg­ bar sind, um in Schließstellung und Freigabestellung, bezogen auf den zugeordneten Bypass, zu gelangen, und daß eine Zuleitung (32, 29 a, 29 b; 31 a, 31 b, 34 a, 34 b, 39 a, 39 b, 37 a, 37 b) für das Dämpfungsmedium vorgesehen ist, durch die bei einer Bewegung eines Schiebers Dämpfungsme­ dium, insbesondere Dämpfungsflüssigkeit, zwischen Sitz und Steuerschieber zwecks Erleichterung der Bewegung gelangt.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein für alle Steuerschieber gemeinsamer vorzugsweise als Zylinder ausgebildeter Sitz (22) vorgesehen ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Sitz (22) mit Zuleitungen (29 a, 29 b, 37 a, 37 b) für das Dämpfungsmedium versehen ist.

4. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuer­ schieber von einer zugeordneten Erregerspule (26 a, 26 b), vorzugsweise konzentrisch, umgeben ist.

5. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber (123 a, 123 b) einschließlich ihrer Erregerspulen (126 a, 126 b) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (112, 118) für die Hauptströme des Dämp­ fungsmediums zwischen dem äußeren Steuerschieber (123 a) und der Zylinderwand (102) angeordnet sind.