DE4002883C2

DE4002883C2 -

Info

Publication number: DE4002883C2
Application number: DE19904002883
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 5600 Wuppertal De Woermann; Gerhard Dipl.-Ing. 5750 Menden De Herberg
Original assignee: August Bilstein & Co Kg 5828 Ennepetal De GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-12-05
Also published as: DE4002883A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Strö mungsmitteldämpfer für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a control valve for a flow Muffler dampers for motor vehicles.

Gerade bei regelbaren Fahrwerken ist eine eindeutige Steuerung des Schwingungsdämpfers für die Wirkung ausschlaggebend. Der Schwingungsdämpfer kann entweder durch Handbetäti gung ein- oder ausgeschaltet bzw. automatisch durch den im Fahrzeug vorhandenen Fahrzeugrechner über ein Ablauf programm gesteuert bzw. geregelt werden. Durch die Ver änderung im Bypaß-Querschnitt wird das Dämpfungsverhal ten des Schwingungsdämpfers beeinflußt. Fährt z. B. das Fahrzeug auf gerader, ebener Fahrbahn, so kann der By paß geöffnet werden, und der Dämpfer arbeitet weich in seiner Kennung. Dagegen sollen in der Anwendung des Fahr zeuges im Gelände die durch die Unebenheiten des Geländes auftretenden Schwingungen vom Schwingungsdämpfer schnell abgebaut werden. In diesem Falle muß der Dämpfer große Dämpfungsarbeit verrichten, d. h. der Bypaß ist ge schlossen. Um eine noch genauere Anpassung an die ge wünschte 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 Ven til die nötige Kennung geben.Clear control of the Vibration damper crucial for the effect. The vibration damper can either be operated manually on or off or automatically by the The vehicle computer in the vehicle via a sequence program controlled or regulated. By ver The change in the bypass cross-section becomes the damping behavior ten of the vibration damper affected. Drives z. B. that Vehicle on a straight, level road, so the By can be opened and the damper works softly in his identifier. In contrast, in the application of driving testimony in the area due to the unevenness of the area Vibrations occurring from the vibration damper quickly be dismantled. In this case, the damper must be large Do damping work, d. H. the bypass is ge closed. To make an even more precise adjustment to the ge desired damping characteristic can be achieved before the actual spool in the bypass has an additional one Bypass pre-valve can be installed. As a rule, this is Bypass valve built with spring washers, the Ven give the necessary identifier.

Durch die DE OS 38 05 934 ist ein hydraulischer Stoß dämpfer mit selbsttätig einstellbarer Schwingungsdäm pfung, bei dem ein Dauermagnet und ein rotierender Elektromagnet zum Anfahren einer Vielzahl von Stel lungen mit unterschiedlichen Drosselquerschnitten zu sammenwirken, bekannt, wobei der Dauermagnet und der rotierende Elektromagnet einen elektromagnetischen Dreh steller für einen den Durchlaßquerschnitt im Dämpfer kolben überwachenden Steuerschieber bilden. Da der Dreh steller zum Verstellen des Stoßdämpfers dauernd mit Strom beaufschlagt werden muß, tritt eine hohe Ver lustleistung auf, die wiederum zu einer starken Er wärmung des Stoßdämpfers führt. Die Herstellung der Drehlagerung dieses Steuersystems ist fertigungstech nisch sehr aufwendig, da bei zu großen Reibungskräften eine wohldefinierte Einstellung nicht gewährleistet ist.DE OS 38 05 934 is a hydraulic shock damper with automatically adjustable vibration damper test, in which a permanent magnet and a rotating Electromagnet for starting a variety of positions lungs with different throttle cross sections cooperate, known, the permanent magnet and the rotating electromagnet an electromagnetic rotation adjuster for the passage cross section in the damper form the piston monitoring spool. Since the shoot adjuster for adjusting the shock absorber Current must be applied, a high Ver occurs pleasure, which in turn leads to a strong er heats the shock absorber. The manufacture of the The rotary bearing of this control system is production-related niche very complex, because with excessive frictional forces a well-defined setting is not guaranteed.

Der in DE-PS 35 18 327 beschriebene hydraulische Schwingungsdämpfer beinhaltet ein Bypaßventil mit ei nem axial beweglichen steuerbaren Ventilkörper, der nur zwei Positionen zuläßt und durch einen Elektro magneten gesteuert wird, in dem zum Schalten in die Position "Ventil offen" der Elektromagnet mit Strom beaufschlagt wird. Im stromlosen Zustand hält eine zwischen dem Ventilkörper und dem Elektromagneten an geordnete Feder den Bypaßdurchlaß geschlossen. Durch die dauernde Bestromung des Elektromagneten bei "wei cher Dämpfung" tritt eine hohe Wärmeverlustleistung auf, die zu einer starken Erwärmung und Beanspruchung des Schwingungsdämpfers führt.The hydraulic described in DE-PS 35 18 327 Vibration damper includes a bypass valve with an egg nem axially movable controllable valve body, the only allows two positions and by an electric magnet is controlled in which to switch into the Position "valve open" the electromagnet with current is applied. One stops in the de-energized state between the valve body and the electromagnet orderly spring closed the bypass passage. By the constant energization of the electromagnet at "wei cher damping "occurs a high heat dissipation, which leads to strong heating and stress of the Vibration damper leads.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Steuerven til für einen steuer- oder regelbaren Strömungsmittel dämpfer für Kraftfahrzeuge zu schaffen, welches zwei Schaltstellungen einnehmen kann. Das Steuerventil in nerhalb des Bypasses soll einen kleinen Hub ausführen, die Verlustleistung zur Ansteuerung des Ventilschiebers soll gering sein und das Ventil soll auch den rauhen Be trieb der Onroad - Offroad - Fahrzeuge aushalten können. Auch muß sichergestellt sein, daß der Bypaß bei Kabel bruch oder Stromausfall geschlossen wird oder bleibt. The object of the invention is a control nerve til for a controllable or adjustable fluid To create dampers for motor vehicles, which two Can assume switch positions. The control valve in a small stroke should take place within the bypass, the power loss to control the valve spool should be low and the valve should also be rough drive the onroad - offroad vehicles can endure. It must also be ensured that the bypass for cables break or power failure is closed or remains.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und der daran anschließenden Unteransprüche gelöst.The object is achieved by the features of claim 1 and the subsequent subclaims.

Der Steuerschieber kann bei der erfindungsgemäßen Lösung nur zwei Schaltstellungen einnehmen. In der ersten Schaltstellung ist das Steuerventil geschlossen und der Bypaß-Querschnitt nicht wirksam. Durch Beauf schlagen des Elektromagneten mit einem Impuls ge langt der Steuerschieber in die zweite Schaltstel lung und wird dort durch die Haltekraft des Dauermag neten gehalten. Das Strömungsmittel als Dämpfungs medium kann durch den Bypaß hindurchtreten.The control slide can in the solution according to the invention only occupy two switch positions. In the first Switch position, the control valve is closed and the bypass cross section is not effective. By Beauf hitting the electromagnet with a pulse the control spool reaches the second switch position lung and is there by the holding force of the permanent stomach held. The fluid as a damping medium can pass through the bypass.

Die Ansteuerung des Elektromagneten kann entweder manuell oder auch automatisch vollzogen werden.The solenoid can either be controlled manually or can also be carried out automatically.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Elektromagnet nur kurze Zeit durch einen Stromimpuls angesteuert wird. Diese Zeit reicht aus, um den Steuerschieber in die andere Schaltstellung zu bringen. In den Schaltstellungen muß der Elektromagnet durch die Selbsthaltung nicht mit Strom beaufschlagt werden.The advantage of the invention is that the electromagnet controlled by a current pulse only for a short time becomes. This time is enough to control the spool in the other switch position. In the The electromagnet must switch positions Self-holding must not be supplied with electricity.

Durch einen entgegengesetzten Stromimpuls, der die Magnetkraft des Dauermagneten aufhebt, wird der Steuerschieber wieder in seine erste Schaltstellung gebracht und dort über die Kraft der Feder gehalten.By an opposite current pulse that the Magnetic force of the permanent magnet is canceled Control spool back to its first switching position brought and held there by the force of the spring.

Durch die zusätzliche Verwendung eines Dauermagneten wird die Wicklung aufgrund der nur impulsmäßigen Be lastung nicht erwärmt, was gerade bei längeren Fahrten auf ebener Fahrbahn sich positiv auswirkt. Damit aber gerade in rauhen Anwendungsbereichen es nicht vor kommt, daß der Schwingungsdämpfer in seiner Funk tion nicht mehr voll funktionsfähig ist, ist durch eine elektrotechnische Schaltung sichergestellt, daß der Steuerschieber auch bei einem Ausfall der Ansteuerung in die Stellung gebracht wird, in der der Bypaß-Durchlaß geschlossen ist. Dieses kann durch eine schaltungstechnische Maßnahme erreicht wer den, in der z. B. ein Transistor mit einem Kondensator als Schalter gekoppelt wird, der aufgrund von zu definie renden Vorgaben dann den Steuerschieber betätigt. Die ser Transistor gibt dann den entsprechenden Impuls an den Steuerschieber, und das Ventil wird wieder ge schlossen.Through the additional use of a permanent magnet the winding is due to the only impulsive loading load is not heated, which is especially the case on long journeys has a positive effect on a level road. But with that especially in rough application areas comes that the vibration damper in its radio tion is no longer fully functional an electrical circuit ensures that the control slide is brought into the position even if the control fails the bypass passage is closed. This can who is achieved by means of a circuit-technical measure the one in which B. a transistor with a capacitor is coupled as a switch based on the then the control slide actuated. The This transistor then indicates the corresponding pulse the spool, and the valve is ge again closed.

Anhand des dargestellten Ausführungsbeispieles soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert weden, wo beiBased on the illustrated embodiment, the Subject of the invention are explained in more detail where at

Fig. 1 einen Dämpferkolben mit Bypaßventil und Fig. 1 shows a damper piston with a bypass valve and

Fig. 2 ein die Kraft der Feder und des Dauermagneten entlang des Hubweges darstellendes Diagramm zeigt. Fig. 2 shows a diagram showing the force of the spring and the permanent magnet along the stroke.

An eine Kolbenstange 8 ist über eine Verschraubung 11 das Gehäuseoberteil 10 des Dämpfungssteuerventiles ange schraubt. Gleichzeitig gehen innerhalb der hohlen Kol benstange die Anschlüsse 9 des Elektromagneten nach außen. Das Gehäuseunterteil 18 wird wiederum in das Gehäuseober teil 10 über die Verbindung 20 gebracht. Innerhalb des Gehäuseunterteiles 18 befindet sich in axialer Richtung verlaufend eine Bypaß-Passage 14. Diese Bypaß-Passage 14 ist mit einem Bypaß-Vorventil 16 ausgerüstet. Dieses By paß-Vorventil besteht aus einem Federscheibenpaket, wel ches entsprechend der gewünschten Charakteristik die für den Schwingungsdämpfer notwendige Kennung erzeugen kann.On a piston rod 8 , the upper housing part 10 of the damping control valve is screwed 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 . A bypass passage 14 is located within the lower housing part 18 and extends in the axial direction. This bypass passage 14 is equipped with a bypass pre-valve 16 . This by-pass valve consists of a spring washer package, which can generate the identifier required for the vibration damper according to the desired characteristics.

Dieses Bypaß-Vorventil ist keine Notwendigkeit, doch hat es sich herausgestellt, daß bei bestimmten Verwendungsmöglich keiten von Schwingungsdämpfern zusätzliche Bypaß-Vorventile in teressant sind.This bypass pilot valve is not a necessity, but it does it has been found that possible for certain uses Vibration dampers additional bypass valves in are interesting.

Ist das Bypaß-Vorventil 16 geöffnet, trifft der Strom des Dämp fungsmediums auf den glockenförmig angeordneten, über Bohrungen 13 axial druckentlasteten Steuerschieber 1 für den Bypaß. In seiner gezeichneten Grundstellung, ist der Bypaß-Durchlaß 6 durch das Federelement 7 geschlossen. Wird nun über einen Strom impuls der sich auf dem Spulenkörper 4 befindliche Elektro magnet 3 bestromt, so wird der aus einem ferromagnetischen Ma terial bestehende Steuerschieber 1 aus seiner Grundstellung herausgebracht. Nach Überwindung der Federkraft des Federele mentes 7 wird der Steuerschieber durch den ebenfalls oberhalb angeordneten Dauermagneten 2 in seiner zweiten Schaltposition gehalten.If the bypass pilot valve 16 is open, the flow of the damping medium meets the bell-shaped control valve 1 for the bypass, which is axially pressure-relieved via bores 13 . In its drawn basic position, the bypass passage 6 is closed by the spring element 7 . Is now energized by a current pulse located on the coil body 4 electro magnet 3 , the material consisting of a ferromagnetic Ma spool 1 is brought out of its basic position. After overcoming the spring force of the Federele element 7 , the control slide is held in its second switching position by the permanent magnet 2 also arranged above.

Dieser Dauermagnet muß wiederum so stark ausgelegt sein, daß er aufgrund seiner magnetischen Kraft den Steuerschieber sicher in dieser Position halten kann.This permanent magnet must in turn be designed so strongly that Due to its magnetic force, the control spool is safe can hold in this position.

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-Durchlaß 6 übereinander. Das Dämpfungsmedium kann so ungehindert von der unteren in die obere Kammerhälfte des Schwingungsdämpfers ge langen.In this second switching position, the bypass cross section is now open, ie the bypass passage 5 of the control slide 1 lies one above the other with the bypass passage 6 located in the lower housing part 18 . The damping medium can ge long unhindered ge from the lower to the upper chamber half of the vibration damper.

Soll nun der durch Selbsthaltung des Dauermagneten 2 in der zwei ten Schaltstellung befindliche Steuerschieber 1 in seine erste Schaltstellung (geschlossen) gebracht werden, so ist ein im Vor zeichen umgekehrter Stromimpuls auf die Wicklung des Elektro magneten 3 notwendig. Durch den Elektromagneten wird ein Magnet feld erzeugt, welches dem Dauermagneten entgegengerichtet ist. If now the control slide located by self-holding of the permanent magnet 2 in the two-th switch position 1 in its first switching position (closed) are brought, a reverse in the front of sign current pulse to the winding of the electromagnet 3 is necessary. A magnetic field is generated by the electromagnet, which is opposite to the permanent magnet.

Dadurch wird die Magnetkraft überkompensiert, und der Steuer schieber 1 fällt aufgrund der nun wirksamen 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 Belastung des Elektromagneten zu vermeiden. Der Vorteil dieses Prinzipes liegt darin, daß ge rade bei längeren Fahrten, z. B. Onroad, die Bestromung nicht dauernd vorhanden ist und somit eine thermische Belastung des Dämpfers wie des Dämpfungsmediums unterbleibt. Außerdem führt die Auslegung des Elektromagneten auf geringere thermische Be lastung zu geringeren Kosten.This overcompensates the magnetic force, and the control slide 1 falls due to the now effective spring force of the Fe derelementes 7 in its basic position. Here too, only a short current pulse is necessary in order to save energy and avoid thermal stress on the electromagnet. The advantage of this principle is that ge straight for longer journeys, for. B. Onroad, the current supply is not constantly available and thus a thermal load on the damper such as the damping medium is omitted. In addition, the design of the electromagnet for lower thermal loading leads to lower costs.

Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm verdeutlicht die Kräfte verhältnisse in den beiden Schaltpositionen S1, S2 des Steuer schiebers. In der Schaltposition S1, Bypaß geschlossen, hält die Federkraft F_F den Steuerschieber in Anlage an einem An schlag, und die entgegengesetzte Kraft des Dauermagneten F_D hat in dieser Schaltposition S1 fast keinen Einfluß.The diagram shown in Fig. 2 illustrates the force relationships in the two switching positions S 1 , S 2 of the control slide. In the switching position S 1 , bypass closed, the spring force F _F keeps the spool in contact with a stroke, and the opposite force of the permanent magnet F _D has almost no influence in this switching position S 1 .

Für den Umschaltvorgang in die Schaltposition S2, Bypaß offen, muß der Stromimpuls auf den Elektromagneten in seiner Amplitude und Länge so groß sein, daß die Kraft des Elektromagneten aus reichend lange die Kraft der Feder überwiegt und der Steuer schieber sicher in der Schaltposition S2 überführt und dort durch die Kraft des Dauermagenten gehalten wird.For the switching process in the switching position S 2 , bypass open, the current pulse on the electromagnet must be so large in amplitude and length that the force of the electromagnet outweighs the force of the spring for a long enough time and the control slide in the switching position S 2 transferred and held there by the power of the permanent magician.

Zum nochmaligen Umschalten wird ein seinem Vorzeichen entgegen gesetzter Stromimpuls benötigt.To toggle it again, its sign is changed set current pulse required.

Das Gehäuse mit dem Bypaß kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, 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 are attached. 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, ist er mit einer zusätzlichen elektrotech nischen Einrichtung ausgestattet, die es erlaubt, bei Stromaus fall bzw. Kabelanschlußbruch einen sicheren Betrieb des Schwin gungsdämpfers zu gewährleisten. Diese elektrotechnische Ein richtung kann z. B. eine einfache elektronische Schaltung, be stehend aus einem Transistor und einem als Zeitglied fungieren den Kondensator bestehen. Wird aufgrund eines Kabelbruches die Ladung des Kondensators an den Transistor weitergegeben, so wird durch den Transistor der Elektromagnet 3 polrichtig angesteuert und bringt damit den Steuerschieber 1 - sofern er nicht bereits in dieser Stellung ist - in die erste Schaltstellung S1. Damit ist der Bypaßquerschnitt geschlossen, und das Dämpfungsmedium kann nicht mehr durch die Bypaß-Durchlässe 5 und 6 hindurchtre ten, denn der Steuerschieber wird aufgrund der Federkraft 7 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 electrotechnical 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, for. B. a simple electronic circuit, be standing consisting of a transistor and act as a timing element, the capacitor. If the charge of the capacitor is passed on to the transistor due to a cable break, the electromagnet 3 is driven with the correct polarity by the transistor and thus brings the control slide 1 - if it is not already in this position - into the first switching position S 1 . So that the bypass cross section is closed, and the damping medium can no longer th through the bypass passages 5 and 6 th, because the spool is held due to the spring force 7 in a safe position.

Claims

1. Control valve for a fluid damper for motor vehicles with the following features:

- An axially movable, pressure-relieved control slide ( 1 ) with radially arranged passage channels ( 5 ) controls a bypass ( 6 ) and can under the opposite effect of a mechanical spring ( 7 ) and a permanent magnet ( 2 ) two discrete switching positions with self-holding take in,
- Wherein in the first switching position (S 1 ), in which the bypass ( 6 ) is closed, the force of the spring ( 7 ) that of the permanent magnet ( 2 ) and in the two-th switching position (S 2 ), in which the bypass ( 6 ) is open, the force of the permanent magnet ( 2 ) exceeds that of the spring ( 7 ),
- And a controllable with different polarity bar parallel to permanent magnet ( 2 ) and spring ( 7 ) acting electromagnet ( 3 ) for switching between the two switching positions is supplied with current,
- Wherein an electrotechnical device is the IN ANY, which brings the control slide ( 1 ) in the first switching position (S 1 ) or holds it in this in the event of a power failure or cable break.

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the control slide ( 1 ) consists of a ferromagnetic material, is formed as a ring slide with a thin wall thickness in the region of the valve seat and has circumferentially distributed passage cross sections ( 5 ).

3. Control valve after Claims 1 and 2, characterized in that the electrotechnical device from a circuit arrangement of a transistor with capacitor as Timing element and energy source exist.