DE3917064A1 - Stossdaempfer ii - Google Patents
Stossdaempfer iiInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Stoßdämpfer nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Stoßdämpfer älter angemeldet,
dessen Dämpfung mittels einer elektromagnetischen Ventileinrichtung
veränderbar ist. Die Ventileinrichtung umfaßt den Ventilkörper, der
je nach Ansteuerung einer in der Ventileinrichtung enthaltenen
Magnetspule mehr oder weniger gegen den Ventilsitz verstellt wird.
Wird bei der älter angemeldeten Lösung der Ventilkörper von einer
Magnetkraft der Magnetspule stark gegen den Ventilsitz verstellt,
dann erhält man eine große Dämpfung des Stoßdämpfers. Verstellt die
Magnetspule den Ventilkörper nur mit kleiner Magnetkraft gegen den
Ventilsitz, dann erhält man eine geringe Dämpfung des Stoßdämpfers.
Über die Ansteuerung der Magnetspule kann die Dämpfung des Stoßdämp
fers zwischen einer minimalen Dämpfung und einer maximalen Dämpfung
je nach Belieben eingestellt werden.
Im Falle eines Defektes kann es z. B. vorkommen, daß die Magnetspule
stromlos wird. In diesem Fall erhält man bei der bereits angemelde
ten Lösung zwangsweise die minimale Dämpfung des Stoßdämpfers. Die
minimale Dämpfung des Stoßdämpfers ist sicherlich in manchen Situa
tionen erforderlich, dürfte jedoch im Falle eines Defektes keinen
optimalen Kompromiß darstellen.
Demgegenüber weist der mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt
anspruchs ausgestattete Stoßdämpfer den Vorteil auf, daß im Falle
eines Defektes eine vorwählbare, vorzugweise eine etwa mittlere
Dämpfung des Stoßdämpfers eingestellt wird. Die sich in einem sol
chen Falle einstellende Dämpfung ist unabhängig von der maximalen
und der minimalen Dämpfung.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Stoßdämpfers möglich.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, den vorbe
stimmbaren Drosselquerschnitt im Ventilkörper vorzusehen.
Um den Ventilkörper möglichst einfach und massearm gestalten zu kön
nen, ist es besonders vorteilhaft, den vorbestimmbaren Drosselquer
schnitt im Kolbengehäuse anzuordnen.
Durch Einbau des Ventils in den vorbestimmbaren Drosselquerschnitt
kann dem Stoßdämpfer auch im Falle des Defektes eine beliebig vor
wählbare Dämpfungscharakteristik verliehen werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver
einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er
läutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen je ein Ausführungsbeispiel eines
Stoßdämpfers.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel hat
der Stoßdämpfer 2 einen Zylinder 4 mit einem abschnittweise darge
stellten Mantelrohr 6 mit einer ersten Stirnseite 8 und einer zwei
ten Stirnseite 10. Auf der ersten Stirnseite 8 des Mantelrohres 6
ragt eine Kolbenstange 12 heraus. Von der Kolbenstange 12 sind nur
deren beiden Enden dargestellt. Die Kolbenstange 12 ist mit einem
Ende mit einem abgestuften Dämpferkolben 14 verbunden und mit einem
anderen Ende ist sie an einer strichpunktiert angedeuteten ersten
Masse 16 angelenkt. Das heißt, der Dämpferkolben 14 ist mit der
ersten Masse 16 verbunden. Die zweite Stirnseite 10 ist mit einer
strichpunktiert angedeuten zweiten Masse 18 verbunden. Die erste
Masse 16 ist beispielsweise ein Fahrzeugaufbau und die zweite Masse
18 ist z. B. eine Fahrzeugachse. Der Dämpferkolben 14 kann unter
Zwischenlage eines Führungsringes 20 an einer inneren Mantelfläche
22 des Mantelrohres 6 axial gleiten. Der Führungsring 20 hat gleich
zeitig die Aufgabe einer Dichtung. Ein Innenraum des Zylinders 4
wird durch den Dämpferkolben 14 in einen ersten Arbeitsraum 24 und
in einen zweiten Arbeitsraum 26 unterteilt. In der Zeichnung befin
det sich der erste Arbeitsraum 24 oberhalb und der zweite Arbeits
raum 26 unterhalb des Dämpferkolbens 14. Die Arbeitsräume 24, 26
sind zumindest teilweise mit einem Druckmedium gefüllt.
In den Dämpferkolben 14 ist mindestens eine ansteuerbare Ventilein
richtung 28 integriert. Die Ventileinrichtung 28 bestimmt einen
Druck des Druckmediums in mindestens einem der beiden Arbeitsräume
24, 26 und damit eine Dämpfung des Stoßdämpfers.
Die Ventileinrichtung 28 besteht im wesentlichen aus einem Kolbenge
häuse 30 mit einem ersten Einzelventil 31, einem zweiten Einzelven
til 32, einer ersten Strömungsverbindung 41 und einer zweiten Strö
mungsverbindung 42. Beide Strömungsverbindungen 41, 42 verbinden die
beiden Arbeitsräume 24, 26. Die erste Strömungsverbindung 41 führt
im wesentlichen durch das erste Einzelventil 31, und die zweite
Strömungsverbindung 42 führt durch das zweite Einzelventil 32. Ein
zwischen den beiden Arbeitsräumen 24, 26 sich austauschender Druck
medium-Strom wird in zwei Teilströme unterteilt. Der erste Teilstrom
fließt durch die erste Strömungsverbindung 41, und der zweite Teil
strom fließt durch die zweite Strömungsverbindung 42.
Das erste Einzelventil 31 besteht im wesentlichen aus einer Magnet
spule 44, einem Anker 46, einem mit dem Anker 46 verbundenen oder an
dem Anker 46 anliegenden Ventilkörper 50, einem ersten Druckanschluß
51 und aus einem zweiten Druckanschluß 52. Durch die hohl ausgebil
dete Kolbenstange 12 führt eine Leitung 48 zu der Magnetspule 44.
Das zweite Einzelventil 32 umfaßt im wesentlichen eine bewegliche
Trennwand 54, einen an dem Kolbengehäuse 30 vorgesehenen Ventilsitz
56, eine mit dem ersten Arbeitsraum 24 verbundene ringförmige erste
Druckkammer 61, eine mit dem zweiten Arbeitsraum 26 verbundene zwei
te Druckkammer 62, einen Druckraum 64, sowie ein elastisches Element
66 und/oder eine Feder 68. In der beweglichen Trennwand 54 ist eine,
eine Verbindung zwischen der ersten Druckkammer 61, d. h. dem ersten
Arbeitsraum 24 und dem Druckraum 64 herstellende erste Engstelle 71
vorgesehen. Ferner ist mindestens eine weitere, eine Verbindung zwi
schen dem Druckraum 64 und der zweiten Druckkammer 62, d. h. dem
zweiten Arbeitsraum 26 herstellende zweite Engstelle 72 in der be
weglichen Trennwand 54 vorgesehen. Die beiden Engstellen 71, 72 kön
nen aber auch durch zwei gestrichelt dargestellte, in dem Kolbenge
häuse 30 vorgesehene Engstellen 73, 74 ersetzt sein, jedoch weiter
hin mit der Maßgabe, daß die erste Engstelle 71 bzw. 73 den ersten
Arbeitsraum 24 mit dem Druckraum 64 und die zweite Engstelle 72 bzw.
74 den Druckraum 64 mit dem zweiten Arbeitsraum 26 verbindet. Jede
Engstelle 71, 72, 73, 74 hat die Funktion einer Blende oder einer
Drossel.
Das elastische Element 66 ist in dem dargestellten Ausführungsbei
spiel ein Elastomerbauteil, welches unter anderem die erste Druck
kammer 61 gegenüber dem Druckraum 64 am Außenumfang der beweglichen
Trennwand 54 abdichten kann. Da ein Spalt zwischen dem Außenumfang
der beweglichen Trennwand 54 und dem Kolbengehäuse 30 wegen stets
unterschiedlicher Toleranzlagen der Bauteile nie exakt eingestellt
werden kann, ist es günstig, wenn das elastische Element 66 die
Funktion einer Dichtung hat. Ist die Dichtung nicht erforderlich, so
genügt die Feder 68. Ist das elastische Element 66 und/oder die be
wegliche Trennwand 54 selbst elastisch genug, dann kann die Feder 68
entfallen.
Der Ventilkörper 50 unterteilt sich in ein erstes Steuerteil 75, in
ein zweites Steuerteil 76 und in einen Schaft 78. Der Schaft 78 ist
im Durchmesser kleiner als das erste Steuerteil 75 und kleiner als
das zweite Steuerteil 76. Das erste Steuerteil 75 des Ventilkörpers
50 ist dem Anker 46 zugewandt, und das zweite Steuerteil 76 ist dem
Anker 46 abgewandt. Zwischen den beiden Steuerteilen 75, 76 des Ven
tilkörpers 50 befindet sich der Schaft 78 des Ventilkörpers 50. Die
beiden Steuerteile 75, 76 sind kegelstumpfartig ausgebildet, wobei
die nicht vorhandenen aber denkbaren Spitzen der Kegelstümpfe der
beiden Steuerteile 75, 76 gegeneinander weisen und die Kegelstümpfe
der Steuerteile 75, 76 sich beiderseits des Schaftes 78 anfügen. Das
Kolbengehäuse 30 hat einen Absatz 80 mit einem Durchlaß. Der Durch
laß des Absatzes 80 ist im Durchmesser kleiner als das erste Steuer
teil 75 und das zweite Steuerteil 76 des Ventilkörpers 50 aber
größer als der Durchmesser des Schaftes 78. Der Ventilkörper 50 ist
so eingebaut, daß sich auf einer Seite des Absatzes 80 das erste
Steuerteil 75 und auf der anderen Seite des Absatzes das zweite
Steuerteil 76 befindet. Das erste Steuerteil 75 befindet sich im
wesentlichen in dem zweiten Druckanschluß 52, und das zweite Steuer
teil 76 befindet sich im wesentlichen in dem ersten Druckanschluß
51. In dem ersten Druckanschluß 51 ist eine Rückstellfeder 82
angeordnet. Die Rückstellfeder 82 stützt sich mit einem Ende am
Kolbengehäuse 30 ab und mit einem anderen Ende wirkt sie auf den
Ventilkörper 50.
Der Anker 46 kann über einen Stift 84 auf das erste Steuerteil 75
des Ventilkörpers 50 wirken. Je nach Bestromung der Mangnetspule 44
wird der Anker 46 und damit das erste Steuerteil 75 des Ventilkör
pers 50 mit mehr oder weniger großer Mangnetkraft in Richtung gegen
einen am Übergang vom zweiten Druckanschluß 52 in den Durchlaß des
Absatzes 80 ausgebildeten ersten Ventilsitz 86 betätigt. Die Rück
stellfeder 82 wirkt mit einer Rückstellkraft entgegen der Magnet
kraft der Magnetspule 44 über das zweite Steuerteil 76 auf den Ven
tilkörper 50. Die Rückstellkraft der Rückstellfeder 82 ist bestrebt
das zweite Steuerteil 76 gegen einen am Ubergang vom ersten Druckan
schluß 51 in den Durchlaß des Absatzes 80 ausgebildeten zweiten Ven
tilsitzes 88 zu verstellen. Zwischen dem ersten Steuerteil 75 des
Ventilkörpers 50 und dem Kolbengehäuse 30 ist ausreichend Spiel vor
handen, so daß ein in dem zweiten Druckanschluß 52 herrschender
Druck des Druckmediums eine auf den Ventilkörper 50 wirkende und in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach unten gerichtete Kraft
ergibt. Ein in dem ersten Druckanschluß 51 herrschender Druck ergibt
eine auf den Ventilkörper 50 wirkende und in dem dargestellten Aus
führungsbeispiel nach oben gerichteten Kraft. Ist die Summe der
Magnetkraft der Magnetspule 44 plus der nach unten gerichteten Kraft
größer als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 82 plus der nach
oben gerichteten Kraft, dann liegt das erste Steuerteil 75 mit sei
ner kegelförmigen Seite an dem ersten Ventilsitz 86 an. Im anderen
Fall, wenn die Rückstellkraft der Rückstellfeder 82 plus die nach
oben gerichtete Kraft größer ist als die Magnetkraft der Magnetspule
44 plus die nach unten gerichtete Kraft, dann liegt das zweite
Steuerteil 76 mit seiner kegelförmig ausgebildeten Seite an dem
zweiten Ventilsitz 88 an. Liegt das zweite Steuerteil 76 des Ventil
körpers 50 an dem zweiten Ventilsitz 88 an, dann besteht keine
Verbindung zwischen dem ersten Druckanschluß 51 und dem zweiten
Druckanschluß 52 außer durch eine in dem zweiten Steuerteil 76 des
Ventilkörpers 50 vorgesehene vorbestimmbare Drosselstelle 90. Wei
tere, neben der Drosselstelle 90 alternativ mögliche vorbestimmbare
Drosselstellen 108, 110, sind in diesem Text weiter hinten angegeben.
Ein Druck in der ersten Druckkammer 61 und ein Druck in der zweiten
Druckkammer 62 bilden zusammen eine Öffnungkraft, welche auf die be
wegliche Trennwand 54 wirkt, mit dem Bestreben, die bewegliche
Trennwand 54 von dem Ventilsitz 56 abzuheben. Ein Druck in dem
Druckraum 64, eine Kraft der Feder 68, eine Kraft des elastischen
Elementes 66 und, falls die bewegliche Trennwand 54 verspannt ist,
eine in der Trennwand 54 vorhandene Vorspannkraft wirken als
Schließkraft in entgegengesetzer Richtung auf die bewegliche Trenn
wand 54 mit dem Bestreben, die bewegliche Trennwand 54 gegen den
Ventilsitz 56 zu betätigen. Je nach Größe der Schließkraft und der
Öffnungkraft hebt die bewegliche Trennwand 54 mehr oder weniger von
dem Ventilsitz 56 ab.
Die zweite Strömungsverbindung 42 verbindet die beiden Arbeitsräume
24, 26 und führt durch die erste Druckkammer 61, die zweite Druck
kammer 62 und durch mindestens eine Öffnung 92 im Kolbengehäuse 30.
Die mindestens eine Öffnung 92 verbindet den ersten Arbeitsraum 24
mit der ersten Druckkammer 61. Hebt die bewegliche Trennwand 54 von
dem Ventilsitz 56 ab, dann besteht eine Verbindung zwischen der er
sten Druckkammer 61 und der zweiten Druckkammer 62 durch einen Spalt
zwischen der beweglichen Trennwand 54 und dem Ventilsitz 56 und die
zweite Strömungsverbindung 42 ist mehr oder weniger geöffnet. Da die
Engstellen 71, 72, 73, 74 relativ klein sind, kann auch bei hohem
Druck durch diese Engstellen nur ein kleiner Teil des Druckmediums
strömen.
Über einen Durchlaß 93 in einem Absatz des Kolbengehäuses 30 zwi
schen dem Druckraum 64 und dem ersten Druckanschluß 51 ist der
Druckraum 64 ständig mit dem ersten Druckanschluß 51 verbunden. In
dem Druckraum 64 und dem ersten Druckanschluß 51 herrscht ein so gut
wie gleicher Druck.
Die erste Strömungsverbindung 41 führt aus dem ersten Arbeitsraum 24
durch die Öffnung 92, die erste Engstelle 71 und/oder die erste Eng
stelle 73 in den Druckraum 64 bzw. aus dem zweiten Arbeitsraum 26
durch die zweite Druckkammer 62 und die zweite Engstelle 72 und/oder
die zweite Engstelle 74 in den Druckraum 64. Aus dem Druckraum 64
führt die erste Strömungsverbindung 41 durch den Durchlaß 93 in den
ersten Druckanschluß 51, dann durch den Durchlaß im Absatz 80 in den
zweiten Druckanschluß 52 und in einen Kanal 94. Aus dem Kanal 94
verzweigt sich die erste Strömungsverbindung 41 in einen weiteren
Kanal 96 über den die erste Strömungsverbindung 41 in den ersten
Arbeitsraum 24 einmündet. Die erste Strömungsverbindung 41 zweigt
aber auch aus dem Kanal 94 in einen weiteren Kanal 98 ab, welcher in
den zweiten Arbeitsraum 26 einmündet. In dem Kanal 96 ist ein erstes
Rückschlagventil 101 vorgesehen. Das erste Rückschlagventil 101 ist
in dem Kanal 96 so angeordnet, daß das Druckmedium nur aus dem zwei
ten Druckanschluß 52 durch den Kanal 96 in Richtung des ersten Ar
beitsraums 24 strömen kann, aber ein umgekehrtes Strömen ist nicht
möglich. In dem Kanal 98 der ersten Strömungsverbindung 41 ist ein
zweites Rückschlagventil 102 vorgesehen, welches so angeordnet ist,
daß das Druckmedium nur in einer Richtung aus dem zweiten Druckan
schluß 52 durch den Kanal 94 und den Kanal 98 in den zweiten Ar
beitsraum 26 strömen kann.
Falls eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Arbeitsraum 24 und dem
zweiten Arbeitsraum 26 besteht, dann versucht das Druckmedium durch
den Dämpferkolben 14 mit der Ventileinrichtung 28 von einem Arbeits
raum 24, 26 in den jeweils anderen Arbeitsraum zu gelangen. Die
Druckdifferenz kann z.B. bei Relativbewegung zwischen dem Dämpfer
kolben 14 und dem Zylinder 4 entstehen.
Bei einer Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsräumen 24, 26
strömt der erste Teilstrom des Druckmedium-Stromes durch die erste
Strömungsverbindung 41 aus einem der beiden Arbeitsräume 24, 26 in
den jeweils anderen Arbeitsraum. Auch wenn sich ein relativ großer
Druckmedium-Strom zwischen den beiden Arbeitsäumen 24, 26 aus
tauscht, so ist der erste Teilstrom nur relativ klein, und der über
wiegende Teil des Druckmedium-Stromes strömt als zweiter Teilstrom
durch die zweite Strömungsverbindung 42. Die beiden Rückschlagventi
le 101, 102 sind in vorteilhafter Weise nur wenig vorgespannt und
stellen somit für den relativ kleinen ersten Teilstrom nur einen
kleinen Widerstand dar, so daß der Druck in dem zweiten Druckan
schluß 52 nicht oder so gut wie nicht größer ist als der Druck in
einem der beiden Arbeitsräume 24 oder 26, in dem der jeweils kleine
re Druck herrscht. Bei einer Druckdifferenz zwischen den beiden Ar
beitsräumen 24, 26 strömt etwas vom Druckmedium durch die erste Eng
stelle 71, 73 und durch die zweite Engstelle 72, 74. Dies bedeutet
einen Druckabfall an der ersten Engstelle 71, 73 ebenso auch einen
Druckabfall an der zweiten Engstelle 72, 74. Dies bedeutet ferner,
wenn der Druck in dem ersten Arbeitsraum 24 größer ist als in dem
zweiten Arbeitsraum 26, daß der Druck in dem Druckraum 64 größer ist
als in dem zweiten Arbeitsraum 26 aber kleiner als in dem ersten Ar
beitsraum 24. Ist der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 26 größer als
im dem ersten Arbeitsraum 24, dann ist, wegen dem Druckabfall an den
beiden Engstellen 71, 72 bzw. 73, 74, der Druck in dem Druckraum 64
größer als der Druck in dem ersten Arbeitsraum 24 aber gleichzeitig
auch kleiner als der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 26. Dies be
deutet, daß bei einer Druckdifferenz zwischen den Drücken in den
beiden Arbeitsräumen 24 und 26 der Druck in dem Druckraum 64 und da
mit auch der Druck in dem ersten Druckanschluß 51 größer ist als der
Druck in dem zweiten Druckanschluß 52.
Im Fortgang dieser Beschreibung wird zwischen zwei Betriebszuständen
des Stoßdämpfers unterschieden. Im ersten Betriebszustand, dem re
gulären Betriebszustand, ist die Magnetspule 44 des ersten Einzel
ventils 31 bestromt und zwar so, daß das erste Steuerteil 75 des
Ventilkörpers 50 mehr oder weniger gegen den ersten Ventilsitz 86
gedrückt wird. Im zweiten Betriebszustand, z. B. bei einem Defekt in
der Leitung 48 oder z. B. wegen zu schwacher Bestromung der Magnet
spule 44, überwiegt die Summe aus der Rückstellkraft der Rückstell
feder 82 plus der nach oben gerichteten Kraft des Druckes in dem
ersten Druckanschluß 51 und drückt das zweite Steuerteil 76 des Ven
tilkörpers 50 gegen den zweiten Ventilsitz 88.
Da im ersten Betriebszustand ein Gleichgewicht zwischen der Summe
aus der Magnetkraft der Magnetspule 44 plus der nach unten gerichte
ten Kraft und der Summe aus der Rückstellkraft der Rückstellfeder 82
plus der nach oben gerichteten Kraft des im ersten Druckanschluß 51
herrschenden Druckes besteht, kann über die Magnetkraft und damit
über mehr oder weniger starke Bestromung der Magnetspule 44 der
Druck in dem ersten Druckanschluß 51 gesteuert werden. Wegen des
Gleichgewichts zwischen der an der beweglichen Trennwand 54 herr
schenden Schließkraft und der dort herrschenden Öffnungkraft, wobei
der Druck in dem Druckraum 64 die Schließkraft beeinflußt, kann über
den Druck in dem Druckraum 64 und damit über den Druck im ersten
Druckanschluß 51 und somit über die Magnetkraft, d. h. über die Be
stromung der Magnetspule 44 die Bewegung der beweglichen Trennwand
54 gesteuert werden. Ist der Druck im ersten Arbeitsraum 24 größer
als im zweiten Arbeitsraum 26, dann versucht der Druck in der ersten
Druckkammer 61 die bewegliche Trennwand 54 vom Ventilsitz 56 abzuhe
ben. Da der Druck in der ersten Druckkammer 61 an der Öffnungskraft
beteiligt ist, kann, wegen dem Gleichgewicht zwischen der Öffnung
kraft und der Schließkraft, über den Druck in dem Druckraum 64 der
Druck in der ersten Druckkammer 61 und damit der Druck in dem ersten
Arbeitsraum 24 gesteuert werden. Ist der Druck in dem zweiten Ar
beitsraum 26 größer als im ersten Arbeitsraum 24, dann ist es ent
sprechend, und es kann über den Druck in dem Druckraum 64 bzw. über
die Bestromung der Magnetspule 44 der Druck in dem zweiten Arbeits
raum 26 gesteuert werden.
Der Druck in der ersten Druckkammer 61, d. h. in dem ersten Arbeits
raum 24 und der Druck in der zweiten Druckkammer 62, d. h. in dem
zweiten Arbeitsraum 26 sind an der auf die bewegliche Trennwand 54
wirkenden Öffnungskraft beteiligt. Aus Gleichgewichtsgründen kann
somit durch die Magnetkraft der Magnetspule 44, über den Druck im
ersten Druckanschluß 51 und über den Druck im Druckraum 64 auf die
Drücke in den Arbeitsräumen 24, 26 eingewirkt werden. Das heißt, je
nach Ansteuerung der Magnetspule 44 kann die Druckdifferenz zwischen
den beiden Arbeitsräumen 24, 26 gesteuert werden.
Die Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeiträumen 24, 26 bestimmt
die Dämpfung des Stoßdämpers. Ein besonderer Vorteil dieses Stoß
dämpfers ist, daß die Druckdifferenz und damit die Dämpfung im we
sentlichen von der Magnetkraft und damit von der Bestromung der
Magnetspule 44 abhängt und nicht oder so gut wie nicht von der Größe
des Druckmedium-Stromes, d. h. der Relativgeschwindigkeit zwischen
dem Dämpferkolben 14 und dem Zylinder 4.
Im zweiten Betriebszustand liegt, wie oben erwähnt, das zweite Steu
erteil 76 des Ventilkörpers 50 am zweiten Ventilsitz 88 des Kolben
gehäuses 30 an. Im zweiten Betriebszustand hat die Magnetkraft der
Magnetspule 44 keinen Einfluß mehr auf den Druck im Druckraum 64 und
damit auf den Druck in den Arbeitsräumen 24, 26. Das erste Steuer
teil 75 des Ventilkörpers 50 hat im zweiten Betriebszustand von dem
ersten Ventilsitz 86 vollständig abgehoben. Der durch die erste
Strömungsverbindung 41 strömende erste Teilstrom des Druckme
dium-Stromes strömt im zweiten Betriebszustand durch die vorbestimm
bare Drosselstelle 90 im zweiten Steuerteil 76 des Ventilkörpers 50.
Über den Druckabfall des durch die vorbestimmbare Drosselstelle 90
strömenden ersten Teilstromes kann der Druck in dem ersten Druckan
schluß 51 und damit der Druck in dem Druckraum 64 und somit der
Druck in den Arbeitsräumen 24, 26 bestimmt werden.
Die vorbestimmbare Drosselstelle 90 kann auf verschiedene Weise aus
gestaltet sein. Die vorbestimmbare Drosselstelle 90 kann z. B. eine
einfache Bohrung sein; sie kann aber auch ein Ventil 105, wie z. B.
ein Druckbegrenzungsventil enthalten. In der Zeichnung enthält die
vorbestimmbare Drosselstelle 90 als Ventil 105 beispielhaft ein ein
fach herzustellendes Plattenventil, welches bei einem bestimmten
Druck öffnet und für relativ konstanten Druckabfall an der vorbe
stimmbaren Drosselstelle 90 sorgt.
Zusätzlich zu der vorbestimmbaren Drosselstelle 90 oder anstatt der
vorbestimmbaren Drosselstelle 90 im Ventilkörper 50 kann auch eine
vorbestimmbare Drosselstelle 108 innerhalb des Kolbengehäuses 30
vorgesehen sein. Die vorbestimmbare Drosselstelle 108 ist so vorge
sehen, daß im ersten Betriebszustand durch diese vorbestimmbare
Drosselstelle 108 keine Verbindung zwischen dem ersten Druckanschluß
51 und dem zweiten Druckanschluß 52 besteht. Im zweiten Betriebszu
stand, wenn das zweite Steuerteil 76 des Ventilkörpers 50 am zweiten
Ventilsitz 88 anliegt, besteht eine Verbindung aus dem ersten Druck
anschluß 51 durch die vorbestimmbare Drosselstelle 108 in den zwei
ten Druckanschluß 52.
Die vorbestimmbare Drosselstelle 108 ist in dem dargestellten Aus
führungsbeispiel eine einfache Bohrung, sie kann jedoch auch, ebenso
wie die andere vorbestimmbare Drosselstelle 90, mit einem Ventil 105
versehen sein.
Zusätzlich zu den vorbestimmbaren Drosselstellen 90, 108 oder an
statt der beiden vorbestimmbaren Drosselstellen 90, 108 kann die
Ventileinrichtung 28 mit einer vorbestimmbaren Drosselstelle 110
versehen sein. Die vorbestimmbare Drosselstelle 110 ist eine belie
big gestaltete, einfach herstellbare Kerbe am zweiten Ventilsitz 88
des Kolbengehäuses 30.
Da im ersten Betriebszustand das zweite Steuerteil 76 vom zweiten
Ventilsitz 88 weit abgehoben ist, haben die vorbestimmbaren Drossel
stellen 90, 108, 110 im ersten Betriebszustand keinen Einfluß auf
die Dämpfung. Im zweiten Betriebszustand ist das erste Steuerteil 75
des Ventilkörpers 50 von dem ersten Ventilsitz 86 weit entfernt. Im
zweiten Betriebszustand liegt das zweite Steuerteil 76 des Ventil
körpers 50 am zweiten Ventilsitz 88 an, und der erste Teilstrom wird
durch die vorbestimmbaren Drosselstellen 90, 108, 110 angedrosselt.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist nur beispielhaft mit den
drei vorbestimmbaren Drosselstellen 90, 108, 110 versehen. Normaler
weise wird man die Ventileinrichtung 28 nur mit einer dieser vorbe
stimmbaren Drosselstellen 90, 108, 110 ausstatten.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer bietet eine Reihe von Vorteilen:
Bei dem Stoßdämpfer mit der Ventileinrichtung 28 kann durch geeigne
te Dimensionierung erreicht werden, daß durch die erste Strömungs
verbindung 41 nur ein kleiner Teil, d. h. ein kleiner erster Teil
strom des sich zwischen den beiden Arbeitsräumen 24, 26 austauschen
den Druckmediums, hindurchströmt und daß der weitaus überwiegendere
Teil des Druckmediums, d. h. ein großer zweiter Teilstrom, durch die
zweite Strömungsverbindung 42 ausgetauscht wird. Deshalb können für
die Kanäle 94, 96, 98 kleine Querschnittsflächen gewählt werden.
Auch die Rückschlagventile 101, 102 und die beiden Druckanschlüsse
51, 52 können klein dimensioniert ausgeführt werden. Dadurch ist es
möglich, einen relativ kleinen Ventilkörper 50 und einen kleinen
Anker 46 zu wählen, welcher durch eine relative kleine Magnetspule
44 betätigt wird. Weil durch das erste Einzelventil 31 nur eine
kleine Teilmenge, d. h. der erste Teilstrom des Druckmedium-Stromes,
fließt, muß der Ventilkörper 50 im ersten Betriebszustand nur einen
relativ kleinen Hub zurücklegen können. Weil zur Betätigung des Ven
tilkörpers 50 nur relativ kleine Kräfte erforderlich sind und wegen
dem nur kleinen Hub ist es relativ leicht möglich, den Ventilkörper
50 relativ reaktionsschnell zu betätigen. Die Größe des ersten Teil
stromes des Druckmediums, welches durch die erste Strömungsverbin
dung 41 und damit durch das erste Einzelventil 31 strömt, ist im we
sentlichen von der Größe der Engstellen 71, 72, 73, 74 abhängig. Die
Engstellen 71, 72, 73, 74 können ziemlich klein gewählt werden,
sollten allerdings nicht so klein gewählt werden, daß sich eventuel
le Schmutzpartikel des Druckmediums in den Engstellen 71, 72, 73, 74
verfangen könnten.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nimmt der Druck in dem Druck
raum 64 mit steigender Magnetkraft zu. Ist die Magnetspule 44 ein
Proportionalmagnet, dann ist der Druck in dem Druckraum 64 und damit
die Dämpfung direkt proportional einem Ansteuerstrom, welcher von
einer Steuereinheit 112 durch die Leitung 48 der Magnetspule 44 zu
geführt wird.
Durch einen Geber 114 kann über die Steuereinheit 112 im ersten Be
triebszustand der Ansteuerstrom für die Magnetspule 44 und damit die
Dämpfung des Stoßdämpfers 2 eingestellt werden. Der Geber 114 kann
z.B. ein Sensor und/oder ein Handhebel usw. sein.
Ist der Stoßdämpfer in erfinderischer Weise mit dem zweiten Ventil
sitz 88 und mit mindestens einem der vorbestimmbaren Drosselstellen
90, 108, 110 versehen, so kann der Stoßdämpfer 2 vorteilhafterweise
so ausgeführt sein, daß im ersten Betriebszustand die Dämpfung in
sehr weiten Grenzen veränderbar ist, ohne befürchten zu müssen, daß
im Falle eines Defektes sich eine unerwünschte, eventuell sogar ge
fährliche, extreme Dämpfung einstellt.
Beim Einfahren der Kolbenstange 12 in den Zylinder 4 wird entspre
chend dem Kolbenstangen-Querschnitt ein Teil des Druckmediums aus
dem Zylinder 4 verdrängt. Beim Ausfahren der Kolbenstange 12 aus dem
Zylinder 4 soll in den Zylinder 4 Druckmedium nachströmen können. Zu
diesem Zweck ist der zweite Arbeitsraum 26 mit einem Ausgleichsraum
117 verbunden. Damit auch bei einem relativ niedrigen Druck in dem
Ausgleichsraum 117 in dem zweiten Arbeitsraum 26 ein relativ hoher
Druck und damit eine relativ große Dämpfung erzeugt werden kann,
wurde zwischen dem Ausgleichsraum 117 und dem zweiten Arbeitsraum 26
eine Drossel 118 eingebaut. Beim Rückströmen des Druckmediums aus
dem Ausgleichsraum 117 in den zweiten Arbeitsraum 26 ist die Dros
sel 118 nicht erforderlich, weshalb zu dieser Drossel 118 ein Rück
schlagventil 119 parallel angeordnet ist. Das Rückschlagventil 119
ist so eingebaut, daß das Druckmedium nur bei Fließrichtung aus dem
Ausgleichsraum 117 in den Arbeitsraum 26 durch das Rückschlagventil
119 strömen kann. Der Ausgleichsraum 117 kann z.B. ein gasgefüllter
Druckspeicher sein. Ist der Druck in dem Ausgleichsraum 117 ausrei
chend groß, können auch die Drossel 118 und das Rückschlagventil 119
entfallen.
Damit bei Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben 14 und dem Man
telrohr 6 das in einem der Arbeitsräume 24, 26 verdrängte Druckme
dium-Volumen gleich dem im anderen Arbeitsraum nachfließenden Volu
men ist, kann eine doppelte Kolbenstange 12 verwendet werden, die
beiderseits des Dämpferkolbens 14 aus den Stirnseiten 8, 10 des Zy
linders 4 herausragt. Besonders günstig ist es, wenn beide Seiten
der doppelten Kolbenstange 12 etwa gleiche Durchmesser haben.
Die im Falle eines Defektes wirksame, vorbestimmbare Drosselstelle
90, 108, 110 kann beliebig gewählt werden. Damit ist es möglich, den
Stoßdämpfer so zu gestalten, daß im Falle eines Defektes sich z.B.
eine mittlere Dämpfung einstellt. Damit werden im Falle eines
Defektes extreme Situationen vermieden.
In der Zeichnung ist der Übersichtlichkeit wegen das Kolbengehäuse
30 so dargestellt, als ob es aus einem Stück bestehen würde. Um aber
z. B. die Magnetspule 44, die Rückstellfeder 82, den Ventilkörper 50
und die bewegliche Trennwand 54 montieren zu können, ist es notwen
dig, das Kolbengehäuse 30 mehrteilig herzustellen und zusammenzufü
gen, was jedem Fachmann geläufig ist. Auch der in der Zeichnung ein
stückig dargestellte Ventilkörper 50 kann aus mehreren Teilen zusam
mengesetzt sein.
Neben den Strömungsverbindungen 41, 42 kann der Dämpferkolben 14
auch noch mit mindestens einer weiteren Strömungsverbindung 122 ver
sehen sein. In einer solchen Strömungsverbindung kann sich eine
variable oder konstante Drossel oder Blende 124 befinden.
Die Ventileinrichtung 28 mit den Strömungsverbindungen 41, 42 und
die weitere Strömungsverbindung 122 sind in dem dargestellten Aus
führungsbeispiel im Dämpferkolben 14 angeordnet. Es ist aber auch
möglich, die Ventileinrichtung 28 mit der ersten Strömungsverbindung
41 und der zweiten Strömungsverbindung 42 und/oder die weitere Strö
mungsverbindung 122 und/oder weitere Strömungsverbindungen außerhalb
des Dämpferkolbens 14 z.B. an einer Außenfläche des Mantelrohres 6
des Zylinders 4 oder aber auch an einer sonstigen nicht dargestell
ten Trennwand innerhalb des Zylinders 4 anzuordnen.
Als Ausführungsbeispiel wurde für den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer
ein Einrohr-Stoßdämpfer gewählt. Dies ist jedoch nur beispielhaft.
Der Stoßdämpfer könnte genauso gut z. B. ein sogenannter Zwei
rohr-Stoßdämpfer sein.
Die Ventileinrichtung 28 umfaßt, wie oben angegeben, das erste Ein
zelventil 31 und das zweite Einzelventil 32. Das zweite Einzelventil
32 enthält die bewegliche Trennwand 54. Die bewegliche Trennwand ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine aus Metall oder Kunst
stoff bestehende dünne Membrane. Die bewegliche Trennwand 54 kann
aber auch, anstatt aus der Membrane, aus zwei axial betätigbaren
Kolben bestehen, die von zwei Federn gegen je einen Anschlag betä
tigt werden, so wie es in der Fig. 1 der beim Deutschen Patentamt
mit dem Aktenzeichen P 38 35 705.4 angemeldeten Erfindung darge
stellt ist. In dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel enthält
die erste Strömungsverbindung vier Rückschlagventile. Dies ist auch
hier möglich.
Die in Form einer dünnen Membrane ausgeführte bewegliche Trennwand
54 kann aber auch, wie in der Fig. 2 der unter dem Aktenzeichen
P 38 35 705.4 angemeldeten Erfindung dargestellt, in Form eines Stu
fenkolbens ausgebildet sein, welcher von einer Feder gegen einen
Ventilsitz betätigt wird.
Die in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen P 38 35 705.4 genannten
Vorteile jenes Stoßdämpfers gelten in vollem Umfang auch bei dem
neuen Stoßdämpfer dieser Erfindung.
In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. In
den Fig. 1 und 2 sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit den
selben Bezugszeichen versehen. Der Stoßdämpfer des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels besteht im wesentlichen aus den gleichen Teilen wie
der Stoßdämpfer des ersten Ausführungsbeispiels.
Der Ventilkörper 50 des ersten Ausführungsbeispiels ist im wesentli
chen ein rotationssymmetrisches, längliches, in mehrere Abschnitte
aufgeteiltes Glied. Der Ventilkörper 50 des zweiten Ausführungs
beispiels ist ein kugelförmiges Gebilde. Der Ventilkörper 50 des
zweiten Ausführungsbeispiels befindet sich zumindest teilweise in
nerhalb einer Ventilkammer 130. Der erste Druckanschluß 51 geht auf
der dem Durchlaß 93 abgewandten Seite an einer Kante in die Ventil
kammer 130 über. Der Durchmesser des ersten Druckanschlusses 51 ist
kleiner als der Durchmesser des Ventilkörpers 50. Der Durchmesser
der Ventilkammer 130 ist größer als der Durchmesser des Ventilkör
pers 50. Die Kante am Ubergang vom ersten Druckanschluß 51 in die
Ventilkammer 130 bildet den ersten Ventilsitz 86. Die Ventilkammer
130 geht auf ihrer dem ersten Druckanschluß 51 abgewandten Seite in
einen Durchlaß 132 über. Der Durchlaß 132 hat einen kleineren Durch
messer als der kugelformige Ventilkörper 50. Der Übergang der Ven
tilkammer 130 in den Durchlaß 132 bildet den zweiten Ventilsitz 88.
Der Durchlaß 132 geht auf der der Ventilkammer 130 abgewandten Seite
in den zweiten Druckanschluß 52 über. Parallel zum Durchlaß 132 ist
in dem Kolbengehäuse 30 die vorbestimmbare Drosselstelle 108 vorge
sehen. Diese verbindet die Ventilkammer 130 mit dem zweiten Druckan
schluß 52.
Der Abstand des zweiten Ventilsitzes 88 vom ersten Ventilsitz 86 ist
so groß, daß dem Ventilkörper 50 ausreichend Hub zur Verfügung
steht. Im ersten Betriebszustand wird, ebenso wie im ersten Ausfüh
rungsbeispiel, der Ventilkörper 50 durch die Magnetkraft der Magnet
spule 44 über den Anker 46 und über den Stift 84 mehr oder weniger
gegen den ersten Ventilsitz 86 bewegt.
Im zweiten Betriebszustand wird, ebenso wie beim ersten Ausführungs
beispiel, der Ventilkörper 50 gegen den Ventilsitz 88 bewegt. Damit
ist ein Durchfluß des Druckmediums aus dem ersten Druckanschluß 51
durch die Ventilkammer 130 und durch den Durchlaß 132 in den zweiten
Druckanschluß 52 nicht möglich. Das Druckmedium kann jedoch aus dem
ersten Druckanschluß 51, durch die Ventilkammer 130 und durch die
vorbestimmbare Drosselstelle 108 in den zweiten Druckanschluß 52
strömen. Somit wird auch im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2
die Dämpfung des Stoßdämpfers im zweiten Betriebszustand von der
vorbestimmbaren Drosselstelle 108 bestimmt. Im übrigen ist die Funk
tionsweise des Stoßdämpfers des zweiten Ausführungsbeispiels gleich
wie die des Stoßdämpfers des ersten Ausführungsbeispiels.
Selbstverständlich kann auch beim zweiten Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 zusätzlich zu der vorbestimmbaren Drosselstelle 108 oder an
statt dieser Drosselstelle 108 im Bereich des zweiten Ventilsitzes
88 die vorbestimmbare Drosselstelle 110 vorgesehen werden. Es ist
aber auch möglich, anstatt oder zusätzlich zu den vorbestimmbaren
Drosselstellen 108, 110 die vorbestimmbare Drosselstelle 90 inner
halb des Ventilkörpers 50 vorzusehen. Der Einfachheit halber ist
diese jedoch im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 nicht ein
gezeichnet. Wird die vorbestimmbare Drosselstelle 90 innerhalb des
Ventilkörpers 50 vorgesehen, dann muß durch eine Verdrehsicherung
dafür gesorgt werden, daß, wenn der Ventilkörper 50 am zweiten Ven
tilsitz 88 anliegt, die vorbestimmbare Drosselstelle 90 so ausge
richtet ist, daß über diese Drosselstelle 90 eine Verbindung aus dem
ersten Druckanschluß 51 in den zweiten Druckanschluß 52 besteht.
Claims (5)
1. Stoßdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem in einem ein
Druckmedium enthaltenden Zylinder verschiebbaren, diesen in einen
ersten und in einen zweiten Arbeitsraum unterteilenden Dämpferkol
ben, wobei der Zylinder und der Dämpferkolben an jeweils einer Masse
angelenkt sind, sowie mit mindestens einer einen Druck des Druck
mediums in einem der Arbeitsräume bestimmenden Ventileinrichtung mit
einem Ventilkörper und einem Ventilsitz, wobei der Ventilkörper
gegen den Ventilsitz verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilkörper bei einem Defekt an einen zweiten Ventilsitz (88)
anlegbar ist und dem Druckmedium dabei eine vorbestimmbare Drossel
stelle (90, 108, 110) zur Verfügung steht.
2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vor
bestimmbare Drosselstelle (90, 108, 110) im Ventilkörper (50)
vorgesehen ist.
3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vor
bestimmbare Drosselstelle (90) in einem Kolbengehäuse (30) vorgese
hen ist.
4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der vorbestimmbaren Drosselstelle (90, 108) ein
Ventil (105) vorgesehen ist.
5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die vorbestimmbare Drosselstelle (110) eine in dem
zweiten Ventilsitz (88) vorgesehene Kerbe ist.
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