DE3924168A1

DE3924168A1 - Regelbarer schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE3924168A1
Application number: DE3924168A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ackermann; Hubert Beck
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1991-01-24
Also published as: DE3924168C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Schwin gungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungs flüssigkeit enthaltenen Zylinder, einer darin abge dichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungs kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unter teilt, ein mit einem Ventilsitz versehenes Dämpfungs ventil, welches über einen axial verschieblichen Ventilkörper den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungs kanales steuert, wobei der Ventilkörper durch eine stufenlos positionierbare Steuernadel gesteuert wird.

Es sind bereits hydraulisch regelbare Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. DE-PS 37 19 113), deren Dämpfungskraft in Zug- und Druckrichtung stufenlos verstellbar ist. Hierzu steuert ein mit einem axial beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz versehenes Dämpfungsventil den wirk samen Querschnitt eines Dämpfungskanales. Der Drossel querschnitt des Dämpfungskanales wird dabei durch eine, mit dem Ventilkörper zusammenarbeitende axial verschieb bare stufenlos positionierbare Steuernadel gesteuert. Bei einer derartigen Anordnung ist das Dämpfungsventil nur einseitig anströmbar und eignet sich daher haupt sächlich zur Verwendung in Zweirohrdämpfern mit einem Bypass-System. Die Verwendung in einem Einrohr schwingungsdämpfer erfordert eine aufwendige Kon struktion mit zahlreichen Rückschlagventilen und führt somit zu Einschränkungen bei der Abstimmung der Dämp fungskräfte in der Zug- und Druckstufe.

Darüber hinaus sind regelbare Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt (z.B. DE-OS 34 28 306), bei denen eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Dämpfungskräfte im Dämpfungskolben des Schwingungsdämpfers angeordnet ist. Aufgrund des Ventilprinzips ist die Verstellvor richtung im Dämpfungskolben zweiseitig anströmbar. Die Vorrichtung ist so angeordnet, daß zwischen der Haupt stufe und der Vorsteuerstufe keine Wegrückführung vor gesehen ist, sondern es liegt lediglich eine Kraftrück führung durch Blattfedern vor, so daß beim Abgleich der Dämpfungskräfte mit Schwierigkeiten, mit wenig präzisen Kraft- und Zeitverhalten sowie mit der Neigung zu selbsterregten Schwingungen gerechnet werden muß. Nach teilig ist desweiteren der komplizierte konstruktive Aufbau, insbesondere die Anbindung der Stromzuleitung an die im Öl bewegte Magnetspule. Außerdem ist nachteilig, daß sich die Wirkung des elektromagnetischen Eingriffs in den Dämpfungskraftverlauf zwischen Zug- und Druck stufe umkehrt (hohe Zugstufe entspricht niedriger Druck stufe und umgekehrt).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen regelbaren, hydrau lischen Schwingungsdämpfer mit einer stufenlos steuer baren, schnell und präzise arbeitenden Steuerung zu schaffen, der sowohl als Einrohr- als auch als Zweirohr schwingungsdämpfer ausgebildet werden kann und der mit geringem fertigungstechnischem Aufwand herstellbar ist, wobei als Voraussetzung für die Integrierbarkeit des Dämpfungsventiles in den Dämpfungskolben die Bauhöhe der Ventileinheit möglichst gering gehalten werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge sehen, daß das Dämpfungsventil für die Zug- und Druck richtung jeweils ein Ventilkörper aufweist, deren Drosselkanäle durch eine gemeinsame Steuernadel ge steuert werden, wobei jeder Ventilkörper ausgehend von seiner entsprechenden druckbeaufschlagten Stirnfläche mindestens einen zur entgegengesetzt angeordneten Rück seite in einen Steuerraum mündenden Kanal aufweist und daß ausgehend von jedem Drosselkanal eine, mit einem Rückschlagventil versehene Strömungsverbindung in den, der druckbeaufschlagten Stirnfläche entgegengesetzt angeordneten Arbeitsraum verläuft.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß zur Steuerung und Regelung des Dämpfungsmittels im Schwingungsdämpfer ein vorsteuerbares Ventil verwendet wird, welches eine selbst versorgte Vorsteuerstufe besitzt. Hierbei wird die die Dämpfungskraft erzeugende Druckdifferenz zur Verstellung des Ventilkörpers herangezogen. Die beiden axial beweglichen Ventilkörper bilden dabei die Ver bindung der beiden Arbeitsräume miteinander. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß zwei Ventilkörper verwendet werden, die von einer gemeinsamen Steuereinrichtung positioniert werden, wobei der erste Ventilkörper als Hauptstufe in Zugrichtung und der zweite Ventilkörper als Hauptstufe in Druckrichtung wirksam ist. Durch die konstruktive Anordnung der Bauteile, insbesondere die Lage der Steuerkanten von Haupt- und Vorsteuerstufe wird es ermöglicht, daß ein Eingriff der Steuereinrichtung jeweils sowohl in Zug- als auch in Druckstufe gleicher maßen wirksam ist.

In wesentlicher Ausgestaltung der Erfindung ist das Dämpfungsventil im Dämpfungskolben angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die Ventilkörper fest miteinander verbunden sind.

Nach einer wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilkörper axial relativ zueinander bewegbar.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß mindestens ein Kanal eine Querschnittsverengung auf weist.

Darüber hinaus ist in Ausgestaltung der Erfindung der Steuernadel eine Feder zugeordnet.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß mindestens ein Ventilkörper federbeaufschlagt ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Steuernadel mit einem Antriebselement verbunden ist. Dabei ist mit Vorteil als Antriebselement ein Elektromagnet vorgesehen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Fig. 1 eine Ansicht eines Schwingungsdämpfers mit einer Verstellvorrichtung im Dämpfungskolben im Schnitt,

Fig. 2 der in Fig. 1 dargestellte Dämpfungskolben in Zugrichtung im Schnitt,

Fig. 3 der in Fig. 1 dargestellte Dämpfungskolben in Druckrichtung im Schnitt,

Fig. 4 einen Dämpfungskolben mit einer Verstellein richtung bei der der Ventilkörper einteilig ausgebildet ist,

Fig. 5 einen Einrohrgasdruckdämpfer im Schnitt, bei dem die Ventileinrichtung und der Ausgleichsraum seitlich angeordnet sind,

Fig. 6 eine Ansicht eines Schwingungsdämpfers mit einer in einem separatem Bauteil angeordneten Steuerung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Einrohrschwingungsdämpfer dargestellt, welcher aus dem Zylinder 11 einer Kolben stange 12 und einem an der Kolbenstange 12 befestigten Dämpfungskolben 7 besteht. Der Dämpfungskolben 7 unter teilt den Zylinder 11 in den oberen 10 und den unteren Arbeitsraum 9. Den Dämpfungskolben 7 und der Kolben stange 12 ist eine zur Steuerung der Dämpfungskräfte vorgesehene Ventileinrichtung zwischengeschaltet. Die Ventileinrichtung besteht im Einzelnen aus dem Ventil gehäuse 1, einem Antriebselement 2, einer Steuernadel 3 sowie den Ventilkörpern 20a und 20b. Als Antriebselement 2 ist ein Elektromagnet vorgesehen, der über die elek trische Zuleitung 13 angetrieben wird. Der Kraft des Antriebselementes 2 wirkt die Federkraft der Feder 4 entgegen.

Für die Zugstufe bildet der Ventilkörper 20a eine Steuerkante 25a, wobei aus der anströmseitigen Kammer 26a die druckbeaufschlagte Stirnfläche 8a angeströmt wird. Ausgehend von der Steuerkante 25a wird das Dämpfungsmittel am Rückschlagventil 5 vorbei in den unteren Arbeitsraum 9 gelangen. Der Ventilkörper 20a weist weiterhin einen Kanal 22a auf durch dessen Querschnittsverengung 23a Dämpfungsmittel in den Steuer raum 24a gelangt. über die Beaufschlagungsfläche 28a wird die Steuernadel 3 mit Druck beaufschlagt, dabei kann die Steuerflüssigkeit über den Drosselkanal 21a des Ventilkörpers 20a und die Strömungsverbindung 27a zurück in den unteren Arbeitsraum 9 fließen.

Für die Druckstufe wird die druckbeaufschlagte Stirn fläche 8b über die anströmseitige Kammer 26b beauf schlagt, dabei bildet der Ventilkörper 20b zusammen mit dem Ventilgehäuse 1 eine Steuerkante 25b. In der Haupt stufe gelangt das Dämpfungsmittel an der Steuerkante 25b vorbei in die Strömungsverbindung 27b und von dort über das Rückschlagventil 6 in den oberen Arbeitsraum 10. Zur Steuerung des Ventilkörpers 20b gelangt Dämpfungsmittel über den Kanal 22b, der Querschnittsverengung 23b in den Steuerraum 24b. Durch Beaufschlagung der Beauf schlagungsfläche 28b wird die Steuernadel 3 ausgelenkt und das der Steuerung dienende Dämpfungsmittel gelangt über den Drosselkanal 21b und die Strömungsverbindung 27b in den oberen Arbeitsraum 10.

In der Fig. 2 ist ein Dämpfungskolben 7 bei der Durch strömung des Dämpfungsmittels in Zugrichtung gezeigt. Aus dem oberen Arbeitsraum 10 fließt Dämpfungsmittel über die anströmseitige Kammer 26a durch den Kanal 22a in den Steuerraum 24a. Über die Druckbeaufschlagungs fläche 28a wird die Steuernadel 3 ausgelenkt und die Strömungsverbindung zum Kanal 21a freigegeben. Der Ventilkörper 20a folgt der Steuernadel 3 mit konstantem Abstand und gibt gegenüber der Steuerkante 25a einen Querschnitt (Hauptstufe) frei. Über das Rückschlagventil 5 gelangt das Dämpfungsmittel in den unteren Arbeitsraum 9. Das Rückschlagventil 6 bleibt geschlossen.

In der Fig. 3 ist der Dämpfungskolben 7 bei der Durch strömung des Dämpfungsmittels in Druckrichtung darge stellt. In Druckrichtung gelangt das Dämpfungsmittel über die Kammer 26b, den Kanal 22b und die Querschnitts verengung 23b in den Steuerraum 24b. Die Steuernadel 3 wird über die Druckbeaufschlagungsfläche 28b gegen die Feder 4 ausgelenkt, so daß der Ventilkörper 20b der Steuernadel 3 folgt und die Steuerkante 25b freigibt. Das Dämpfungsmittel kann somit von der anströmseitigen Kammer 26b über die Strömungsverbindung 27b, vorbei am Rückschlagventil 6 in den oberen Arbeitsraum 10 fließen. Das Rückschlagventil 5 bleibt geschlossen.

In Fig. 4 ist ein Schwingungsdämpfer gezeigt, bei dem die Ventilkörper 20a und 20b fest miteinander verbunden sind. Die Funktionsweise bleibt dabei wie in den Fig. 1-3 beschrieben, bestehen.

In der Fig. 5 ist ein Einrohrschwingungsdämpfer darge stellt, bei dem der Ausgleichsraum 14 außerhalb des Zylinders 11 angeordnet ist. Zwischen dem oberen Arbeitsraum 10, dem Ausgleichsraum 14 und dem unteren Arbeitsraum 9 ist die Ventileinrichtung 15 ebenfalls außerhalb des Zylinders 11 angeordnet. Der Ausgleichs raum 14 besteht dabei aus einem mit Dämpfungsmittel gefüllten Raum 16 und einem mit Gas gefüllten Druckraum 17. über die Bohrungen 18 und 19 ist die Strömungsver bindung vom oberen Arbeitsraum 10 über die Ventilein richtung 15 zum unteren Arbeitsraum 9 umgekehrt sicher gestellt. Die Funktionsweise der Ventileinrichtung 15 bleibt dabei im Prinzip wie Fig. 1-3 dargestellt und beschrieben, bestehen.

In der Fig. 6 wird ein Schwingungsdämpfer gezeigt, bei dem der Federzylinder 29 über Verbindungsleitungen 30 mit einer Ventileinrichtung 15 verbunden ist. Die Ventileinrichtung ist wiederum mit der in Fig. 1-5 gezeigten identisch.

Bezugszeichenliste.

1 - Ventilgehäuse
2 - Antriebselement
3 - Steuernadel
4 - Feder
5 - Rückschlagventil
6 - Rückschlagventil
7 - Dämpfungskolben
8 - druckbeaufschlagte Stirnfläche
9 - unterer Arbeitsraum
10 - oberer Arbeitsraum
11 - Zylinder
12 - Kolbenstange
13 - elektrische Zuleitung
14 - Ausgleichsraum
15 - Ventileinrichtung
16 - Raum
17 - Druckraum
18 - Bohrungen
19 - Bohrungen
20 - Ventilkörper
20a - Ventilkörper Zugstufe
20b - Ventilkörper Druckstufe
21 - Kanal
21a - Drosselkanal Zugstufe
21b - Drosselkanal Druckstufe
22 - Kanal
23 - Querschnittsverengung
24 - Steuerraum
25 - Steuerkante
26 - auströmseitige Kammer
27 - Strömungsverbindung
28 - Beaufschlagungsfläche
29 - Federzylinder
30 - Verbindungsleitungen

Claims

1. Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenen Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial ver schieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungskolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, und einem mit einem Ventilsitz versehenem Dämpfungsventil, welches über einen axial, verschieblichen Ventilkörper den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungskanales steuert, wobei der Ventilkörper durch eine stufen los positionierbare Steuernadel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil für die Zug- und Druck richtung jeweils einen Ventilkörper (20a, 20b) auf weist, deren Drosselkanäle (21a, 21b) durch eine gemeinsame Steuernadel (3) gesteuert werden, wobei jeder Ventilkörper (20a, 20b) ausgehend von seiner entsprechenden druckbeaufschlagten Stirnfläche (8a, 8b) mindestens einen zur entgegengesetzt ange ordneten Rückseite, in einen Steuerraum (24) münden den Kanal aufweist und daß ausgehend von jedem Drosselkanal (21a, 21b) eine mit einem Rückschlag ventil (5, 6) versehene Strömungsverbindung (27a, 27b) in den, der druckbeaufschlagten Stirn fläche (8a, 8b) entgegengesetzt angeordneten Arbeitsraum (9, 10) verläuft.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil im Dämpfungskolben (7) ange ordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (20a, 20b) fest miteinander ver bunden sind.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (20a, 20b) axial relativ zu einander bewegbar sind.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal (22a, 22b) eine Quer schnittsverengung aufweist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernadel (3) eine Feder (4) zugeordnet ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventilkörper (20a, 20b) feder beaufschlagt ist.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernadel (3) mit einem Antriebselement (2) verbunden ist.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebselement (2) ein Elektromagnet vorge sehen ist.

10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernadel Druckbeaufschlagungsflächen in beiden Steuerkammern aufweist.