DE4002883A1

DE4002883A1 - By=pass valve for vehicle hydraulic damper - has two stable positions with solenoid switching action

Info

Publication number: DE4002883A1
Application number: DE19904002883
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Woermann; Gerhard Dipl Ing Herberg
Original assignee: August Bilstein & Co Kg 5828 Ennepetal De GmbH; August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-08-08
Also published as: DE4002883C2

Abstract

The damping characteristics of the hydraulic damper are switched between two levels by a valve element (1) which is held in one setting by a spring (7) and in a second setting by a permanent magnet (2). The switching action is driven by a solenoid (3) operating in two directions, i.e. between the two stable valve settings. The permanent magnet exerts a force greater than the spring force when the valve element is brought into contact with the magnet. The solenoid is driven by DC signals to two polarities. A failsafe circuit provides a charge sufficient to set the valve in the harder setting if the solenoid leads are cut. ADVANTAGE - Simple controllable suspension, failsafe design.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsdämpfersteuerventil eines Bypasses mit Selbsthaltung. Gerade bei regelbaren Fahrwerken ist eine eindeutige Steuerung des Schwingungsdämpfers für die Wirkung ausschlaggebend. Der Schwingungsdämpfer kann entweder durch Rand be tätigung ein- oder ausgeschaltet werden bzw. kann automatisch durch den im Fahrzeug vorhandenen Fahrzeugrechner über ein Ablauf programm gesteuert bzw. geregelt werden. Durch die Veränderung im Bypass-Querschnitt wird das Dämpfungsverhalten des Schwingungs dämpfers beeinflußt. Fährt z. B. das Fahrzeug auf gerader, ebener Fahrbahn, so kann der Bypass geöffnet werden, und der Dämpfer arbeitet weich in seiner Kennung. Dagegen in der Anwendung des Fahrzeuges im Gelände sollen die durch die Unebenheiten des Gelän des auftretenden Schwingungen vom Schwingungsdämpfer schnell abgebaut werden. In diesem Falle muß der Dämpfer große Dämpfungs arbeit verrichten, d. h. der Bypass ist geschlossen. Um eine noch genauere Anpassung an die gewünschte Dämpfungskennlinie zu erreichen, kann vor dem eigentlichen Steuerschieber im Bypass noch ein zusätzliches Bypass-Vorventil eingebaut werden. In der Regel ist dieses Bypass-Vorventil mit Federscheiben aufgebaut, die dem Ventil die nötige Kennung geben.The invention relates to a vibration damper control valve Bypasses with hold. Especially with adjustable trolleys a clear control of the vibration damper for the effect decisive. The vibration damper can be either by edge operation can be switched on or off or can be automatic through the vehicle computer in the vehicle via a process program controlled or regulated. By the change The damping behavior of the vibration is shown in the bypass cross section damper affected. Drives z. B. the vehicle on a straight, level Lane, the bypass can be opened, and the damper works softly in its identifier. In contrast, in the application of the Vehicle in the area are said to be due to the unevenness of the terrain of the vibrations occurring from the vibration damper quickly be dismantled. In this case, the damper needs great damping do work, d. H. the bypass is closed. To one even more precise adaptation to the desired damping characteristic can reach in front of the actual spool in the bypass an additional bypass pre-valve can be installed. In the As a rule, this bypass pilot valve is constructed with spring washers, which give the valve the necessary identifier.

Hydraulisch regelbare Schwingungsdämpfer sind hinreichend be kannt. So offenbart die DE-PS 38 07 913 einen hydraulischen re gelbaren Schwingungsdämpfer, bei dem zur Steuerung der Dämp fungskraft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil eingesetzt wird. Dieses elektromagnetische Ventil sitzt jedoch nicht im Bypass. Hydraulically adjustable vibration dampers are sufficient knows. So DE-PS 38 07 913 discloses a hydraulic re gelatable vibration damper, in which to control the damper an electromagnetically operated valve becomes. However, this electromagnetic valve is not in the Bypass.

Die DE-PS 36 31 714 offenbart einen Schwingungsdämpfer, der in nerhalb des Bypasses einen Ventilkörper aufweist, der durch ei nen Elektromagneten gesteuert wird. Dieser Ventilkörper soll in der Zug- und Druckstufe eine variable Dämpfungsanpassung errei chen.DE-PS 36 31 714 discloses a vibration damper which in has a valve body within the bypass, which by ei NEN electromagnet is controlled. This valve body is said to the rebound and compression stage achieve a variable damping adjustment chen.

Auch die DE-PS 35 18 327 offenbart einen Schwingungsdämpfer, der zur variablen Dämpfungsanpassung im Bypass ein druckabhängig reagierendes Ventil angeordnet hat.DE-PS 35 18 327 discloses a vibration damper that for variable damping adjustment in the bypass depending on pressure has arranged reacting valve.

Der DE-PS 38 00 288 ist ein hydraulisch regelbarer Schwingungs dämpfer zu entnehmen, der zur Steuerung der Dämpfungskraft minde stens zwei elektromagnetisch betätigte Ventile enthält. Die Ven tilanordnung ist so gestaltet, daß die beiden Magnetventile rei bungslos arbeiten.DE-PS 38 00 288 is a hydraulically controllable vibration to remove damper, the minimum to control the damping force contains at least two electromagnetically operated valves. The Ven valve arrangement is designed so that the two solenoid valves rei work relentlessly.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Schwingungsdämpfer mit einem Steuerventil auszustatten, welches für ein verstellba res Fahrwerk geeignet ist. Dieses Steuerventil innerhalb des Bypasses soll einen kleinen Hub ausführen, die Verlustleistung zur Ansteuerung des Ventilschiebers soll gering sein, und das Ventil muß auch den rauhen Betrieb der Onroad-Offroad-Fahrzeuge aushalten können. Auch muß sichergestellt sein, daß das Ventil selbst bei Kabelbruch noch in einem definierten Schaltzustand sich befindet.The object of the invention is a vibration damper to be equipped with a control valve, which for an adjustable res chassis is suitable. This control valve inside the Bypasses are said to perform a small stroke, the power loss to control the valve spool should be small, and that Valve must also handle the rough operation of on-road, off-road vehicles can endure. It must also be ensured that the valve Still in a defined switching state even if the cable breaks located.

Die Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 und der daran anschließenden Unteransprüche gelöst. Durch den glocken förmigen Steuerschieber ist es möglich, die Wandstärken im Be reich des Ventilsitzes recht dünn zu halten. Innerhalb dieser umlaufenden Wandstärke kann mit Hilfe von Querschnittsdurchbrü chen ein großer Querschnitt erreicht werden. Durch die dünne Wandstärke ist es möglich, daß der Ölstrom, welcher sich durch die Bypass-Passage hindurchzwängt, beim Schließen des Ventiles gut abgeschert wird. Der Ventilsteuerschieber kann nur zwei Schaltzustände einnehmen. Der 1. Schaltzustand ist, das Ventil ist geschlossen, und der gesamte Bypass-Querschnitt ist nicht wirksam. In der 2. Stellung durch Anzug des Elektromagneten wird der Bypass-Querschnitt geöffnet, und das Öl als Dämpfungsmedium kann durch die innerhalb des Schiebers befindlichen Bypass-Durch lässe hindurchtreten. Die Ansteuerung des Elektromagneten kann entweder manuell oder auch automatisch vollzogen werden. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Elektromagnet nur kurze Zeit durch einen Stromimpuls angesteuert wird. Diese Zeit reicht aus, um den Anker in die andere Schalterstellung zu brin gen. Durch eine Umpolung der Stromrichtung wird ein Abfallen des in Selbsthaltung gegangenen Steuerschiebers bewirkt. Die Selbst haltung des Steuerschiebers wird dadurch erreicht, daß sich ober halb des Steuerschiebers mindestens ein Dauermagnet befindet. Durch die ebenfalls oberhalb des Steuerschiebers angeordnete Federkraft wird der Steuerschieber, nachdem die Magnetkraft des Dauermagneten aufgehoben worden ist, durch den Elektromagneten wieder in die Grundstellung, d. h. geschlossener Bypass, zurück geführt. Durch die zusätzliche Verwendung eines Dauermagneten wird die Wicklung aufgrund der nur impulsmäßigen Belastung nicht erwärmt, was gerade bei längeren Fahrten auf ebener Fahrbahn sich positiv auswirkt. Damit aber gerade in rauhen Anwendungsbe reichen es nicht vorkommt, daß der Schwingungsdämpfer in seiner Funktion nicht mehr voll funktionsfähig ist, ist es sicherge stellt durch eine elektrotechnische Schaltung, daß der Steuer schieber in die Stellung gebracht wird, in der der Bypass-Durchlaß geschlossen ist. Dieses kann durch eine schaltungstechnische Maßnahme erreicht werden, in der z. B. ein Transistor mit einem Kondensator als Speicher gekoppelt wird, der aufgrund von zu definierenden Vorgaben dann den Steuerschieber betätigt. Dieser Transistor gibt dann den entsprechenden Impuls an den Steuerschie ber, und das Ventil wird wieder geschlossen.The task is characterized by the characterizing part of claim 1 and subsequent sub-claims resolved. Through the bells shaped spool it is possible to change the wall thickness in the loading keep the valve seat quite thin. Within this circumferential wall thickness can be achieved with the help of cross-sectional perforations Chen a large cross section can be achieved. Through the thin Wall thickness, it is possible that the oil flow, which is through forcing the bypass passage through when closing the valve is sheared well. The valve spool can only do two Assume switching states. The 1st switching state is the valve is closed and the entire bypass cross section is not effective. In the 2nd position by tightening the electromagnet the bypass cross-section opened, and the oil as a damping medium can by the bypass located inside the slide let it pass. The control of the electromagnet can either manually or automatically. The The advantage of the invention is that the electromagnet only is controlled for a short time by a current pulse. This time is sufficient to bring the anchor to the other switch position By reversing the polarity of the current direction, the caused in the self-holding control spool. The self attitude of the spool is achieved in that upper half of the spool is at least one permanent magnet. Through the also arranged above the control spool Spring force is the control spool after the magnetic force of the Permanent magnet has been lifted by the electromagnet back to the basic position, d. H. closed bypass, back guided. Through the additional use of a permanent magnet the winding is not due to the impulsive load only warms up, which is especially the case on long journeys on level roads has a positive effect. But with that especially in rough application areas it is not enough that the vibration damper in its Function is no longer fully functional, it is certain through an electrical circuit that provides the control slide is brought into the position in which the bypass passage closed is. This can be done by a circuit Measure can be achieved in the z. B. a transistor with a Capacitor is coupled as a memory, which due to defining specifications then actuated the control slide. This Transistor then gives the corresponding pulse to the control rail and the valve is closed again.

Damit das Schwingungsdämpfersteuerventil im Bypass auch genau und zuverlässig arbeitet, sind gewisse Fertigungstoleranzen ein zuhalten, die es gewährleisten, daß kein zusätzlicher Bypass entsteht.So that the vibration damper control valve in the bypass is also accurate and works reliably, there are certain manufacturing tolerances to keep it from making sure that no additional bypass arises.

Anhand des in der Fig. 1 dargestellten schematischen Ausfüh rungsbeispieles soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher er läutert werden.On the basis of the schematic exemplary embodiment shown in FIG. 1, the object according to the invention is to be explained in more detail.

An eine Kolbenstange (8) ist über eine Verschraubung (11) das Gehäuseoberteil (10) des Dämpfungssteuerventiles angeschraubt. Gleichzeitig gehen innerhalb der hohlen Kolbenstange die An schlüsse (9) des Elektromagneten nach außen. Das Gehäuseunter teil (18) wird wiederum in das Gehäuseoberteil (10) über die Verbindung (20) gebracht. Innerhalb des Gehäuseunterteiles (18) befindet sich in axialer Richtung verlaufend eine Bypass-Passa ge (14). Diese Bypass-Passage (14) ist mit einem Bypass-Vor ventil (16) ausgerüstet. Dieses Bypass-Vorventil besteht aus einem Federscheibenpaket, welches entsprechend der gewünschten Charakteristik die für den Schwingungsdämpfer notwendige Kennung erzeugen kann. Dieses Bypass-Vorventil ist keine Notwendigkeit, doch hat es sich herausgestellt, daß bei bestimmten Verwendungs möglichkeiten von Schwingungsdämpfern zusätzliche Bypass-Vorven tile interessant sind. Ist das Bypass-Vorventil geöffnet, so trifft der Strom des Dämpfungsmediums innerhalb des glockenför mig angeordneten Steuerschiebers (1) auf einen verschlossenen Bypass. Denn durch den geschlossenen Bypass, d. h., der Steuer schieber wird durch das Federelement (7) in seiner Grundstellung gehalten, ist der Bypass-Durchlaß (6) geschlossen. Wird nun über einen Stromimpuls der sich auf dem Spulenkörper (4) befindliche Elektromagnet (3) bestromt, so wird der aus einem ferromagneti schen Material bestehende Steuerschieber (1) aus seiner Grund stellung herausgebracht. Dieser Stromimpuls muß so lang sein, daß der Steuerschieber auch sicher in seine zweite Schaltposi tion gelangen kann. Durch Überwindung der Federkraft des Feder elements (7) wird der Steuerschieber durch den ebenfalls ober halb angeordneten Dauermagneten (2) in seiner zweiten Schaltpo sition gehalten. Dieser Dauermagnet muß wiederum so stark ausge legt sein, daß er aufgrund seiner magnetischen Kraft den Steuer schieber sicher in dieser Position halten kann. In dieser zweiten Schaltstellung ist nun der Bypass-Querschnitt offen, d. h., der Bypass-Durchlaß (5) des Steuerschiebers (1) liegt mit dem in dem Gehäuseunterteil (18) befindlichen Bypass-Durch laß (6) übereinander. Das Dämpfungsmedium kann so ungehindert von der unteren in die obere Kammerhälfte des Schwingungsdäm pfers gelangen.The upper housing part ( 10 ) of the damping control valve is screwed to a piston rod ( 8 ) via a screw connection ( 11 ). At the same time, the connections ( 9 ) of the electromagnet go outwards within the hollow piston rod. The lower housing part ( 18 ) is in turn brought into the upper housing part ( 10 ) via the connection ( 20 ). Within the lower housing part ( 18 ) is a bypass passage ge ( 14 ) extending in the axial direction. This bypass passage ( 14 ) is equipped with a bypass valve ( 16 ). This bypass pilot valve consists of a spring washer package, which can generate the identifier required for the vibration damper according to the desired characteristics. This bypass valve is not necessary, but it has been found that additional bypass valves are interesting for certain uses of vibration dampers. If the bypass pilot valve is open, the flow of the damping medium meets a closed bypass within the control slide ( 1 ) arranged in a bell-shaped manner. Because of the closed bypass, that is, the control slide is held in its basic position by the spring element ( 7 ), the bypass passage ( 6 ) is closed. Is now energized via a current pulse on the coil body ( 4 ) located electromagnet ( 3 ), so the existing from a ferromagnetic rule's spool ( 1 ) is brought out of its basic position. This current pulse must be so long that the spool can also safely reach its second switching position. By overcoming the spring force of the spring element ( 7 ), the control slide is held in its second switching position by the permanent magnet ( 2 ), which is also arranged at the top. This permanent magnet must in turn be so strong that it can hold the control slide securely in this position due to its magnetic force. In this second switching position, the bypass cross-section is now open, that is, the bypass passage (5) of the spool (1) is the located in the housing lower part (18) bypass passage (6) over one another. The damping medium can thus pass freely from the lower to the upper chamber half of the vibration damper.

Soll nun der durch Selbsthaltung des Dauermagneten (2) in der Schaltstellung 2 sich befindliche Steuerschieber (1) in seine Schaltstellung 1 (geschlossen) gebracht werden, so ist ein im Vorzeichen umgekehrter Stromimpuls auf die Wicklung des Elektro magneten (3) notwendig. Durch den Elektromagneten wird ein Ma gnetfeld erzeugt, welches dem Dauermagneten entgegengerichtet ist. Dadurch wird die Magnetkraft eliminiert, und der Steuer schieber (1) fällt aufgrund der nun tätigen Federkraft des Fe derelementes (7) in seine Grundstellung zurück. Auch hierfür ist nur ein kurzer Stromimpuls notwendig, um wiederum Energie zu sparen und eine thermische Erwärmung des Elektromagneten zu ver meiden. Der Vorteil dieses Prinzipes liegt darin, daß gerade bei längeren Fahrten, z. B. bei Onroad, die Bestromung nicht dauernd vorhanden ist und somit eine thermische Erwärmung unterbleibt.If the control spool ( 1 ) located in the switching position 2 by the permanent magnet ( 2 ) in the switching position 2 is to be brought into its switching position 1 (closed), a reversed current pulse on the winding of the electromagnet ( 3 ) is necessary. A magnetic field is generated by the electromagnet, which is opposite to the permanent magnet. This eliminates the magnetic force, and the control slide ( 1 ) falls back into its normal position due to the spring force of the spring element ( 7 ) now operating. Here, too, only a short current pulse is necessary in order to save energy and to avoid thermal heating of the electromagnet. The advantage of this principle is that especially on long journeys, e.g. B. on-road, the current supply is not always available and thus thermal heating does not occur.

Das Gehäuse mit dem Bypass kann, wie in Fig. 1 dargestellt wird, z. B. oberhalb des Dämpfungskolbens (15) angebracht werden. Die Befestigung des Dämpfungskolbens (15) erfolgt dann über die Ver schraubung (19) mit dem Gehäuseunterteil (18).The housing with the bypass can, as shown in Fig. 1, for. B. above the damping piston ( 15 ). The damping piston ( 15 ) is then attached via the screw connection ( 19 ) to the lower housing part ( 18 ).

Um dem Schwingungsdämpfer für seinen Betrieb die größtmögliche Sicherheit zu geben, so ist er mit einer zusätzlichen elektro technischen Einrichtung ausgestattet, die es erlaubt, bei Strom ausfall bzw. Kabelanschlußbruch einen sicheren Betrieb des Schwin gungsdämpfers zu gewährleisten. Diese elektrotechnische Einrich tung kann z. B. eine einfache elektronische Schaltung, bestehend aus einem Transistor und einem als Zeitglied fungierenden Kondensa tor bestehen. Wird aufgrund eines Kabelbruches die Ladung des Kondensators an den Transistor weitergegeben, so wird durch den Transistor der Elektromagnet (3) angesteuert und bringt damit den Steuerschieber (1) in die erste Schaltstellung. Damit ist der Bypass-Querschnitt geschlossen, und das Dämpfungsmedium kann nicht mehr durch die Bypass-Durchlässe (5 und 6) hindurchtreten, denn der Steuerschieber wird aufgrund der sich oberhalb befindenden Rückstellfeder (2) in einer sicheren Stellung gehalten.In order to give the vibration damper the greatest possible security for its operation, it is equipped with an additional electro-technical device that allows safe operation of the vibration damper to be guaranteed in the event of a power failure or broken cable connection. This electrotechnical device can z. B. consist of a simple electronic circuit consisting of a transistor and a gate acting as a capacitor. If the charge of the capacitor is passed on to the transistor due to a cable break, the electromagnet ( 3 ) is actuated by the transistor and thus brings the control slide ( 1 ) into the first switching position. This closes the bypass cross-section and the damping medium can no longer pass through the bypass passages ( 5 and 6 ) because the control spool is held in a safe position due to the return spring ( 2 ) located above.

BezugszeichenverzeichnisList of reference symbols

1 Steuerschieber
2 Dauermagnet
3 Elektromagnet
4 Spulenkörper
5 Querschnittdurchlaß
6 Bypass-Durchlaß
7 Federelement
8 Kolbenstange
9 Elektrische Anschlüsse
10 Gehäuseoberteil
11 Verschraubung
12 Dichtung
13 Ausgleichsbohrung
14 Bypass-Passage
15 Dämpfungskolben
16 Bypass-Vorventil
17 Zapfen
18 Gehäuseunterteil
19 Verschraubung
20 Verbindung 1 spool
2 permanent magnet
3 electromagnet
4 bobbins
5 cross-section passage
6 bypass passage
7 spring element
8 piston rod
9 Electrical connections
10 upper housing part
11 screw connection
12 seal
13 compensating hole
14 bypass passage
15 damping pistons
16 bypass pilot valve
17 cones
18 lower housing part
19 screw connection
20 connection

Claims

1.Vibration damper control valve with self-holding for a controllable / controllable hydraulic vibration damper, for motor vehicles, with a cylinder containing at least one damping fluid, a sealed, immersed, axially displaceable piston rod, at the end of which a damping piston is fastened within the cylinder and the cylinder space in the two Working chambers divided and which is provided with changeable passages, which are controlled or regulated by throttle valves and in addition there is a bypass for the compression and rebound, the passage cross section is controlled by an axially arranged electromagnet, characterized in that over the Control spool ( 1 ) in addition to the axially arranged electromagnet ( 3 ) additionally at least one permanent magnet ( 2 ) is attached and the control spool ( 1 ) can only assume two switching positions.

2. Vibration damper control valve with self-retention according to claim 1, characterized in that the control slide ( 1 ) is made of a ferromagnetic material as a ring slide with thin wall thickness in the region of the valve seat and has cross-sectional passages ( 5 ) distributed over the circumference.

3. Vibration damper control valve with self-retention according to claim 1, characterized in that when the bypass passage ( 6 ) is closed, the control slide ( 1 ) is held by a spring element ( 7 ) in the basic setting.

4. Vibration damper control valve with latching according to claim 1, characterized in that the electromagnet ( 3 ) is actuated only by current pulses.

5. Vibration damper control valve with self-holding according to claims 1 and 4, characterized in that when the electromagnet ( 3 ) is actuated, the control slide ( 1 ) is tightened and the self-holding device goes through the permanent magnet ( 2 ).

6. Vibration damper control valve with self-retention according to claims 1 and 5, characterized in that the control slide ( 1 ) falls back by a reversed current pulse in the closed ge basic position of the control slide ( 1 ).

7. Vibration damper control valve with self-retention according to claims 1 to 6, characterized in that an electro-technical device is present in the vibration damper which closes the bypass passage ( 6 ) in the event of a power failure or cable break.

8. Vibration damper control valve with self-locking according to An saying 7, characterized in that the electrotechnical Device from a circuit arrangement of a transistor with capacitor as a timer.