DE4007261C2

DE4007261C2 -

Info

Publication number: DE4007261C2
Application number: DE19904007261
Authority: DE
Inventors: Norbert 5208 Eitorf De Ackermann
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1992-06-11
Also published as: DE4007261A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei mindestens ein mit einem axial beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz versehenes, elektromagnetisch steuerbares vorgesteuertes Dämpfungsventil den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungskanales steuert, der Ventilkörper von seiner Stirnfläche ausgehend mindestens einen zur entgegengesetzt angeordneten Rückseite verlaufenden, konstanten Drosselquerschnitt aufweist und ein weiterer in Abströmrichtung des Dämpfungskanales verlaufender Drosselquerschnitt durch eine axial verschiebbare stufenlos positionierbare Steuernadel gesteuert wird.

Derartige Schwingungsdämpfer (z. B. DE-PS 37 19 113) für Kraftfahrzeuge sind bereits bekannt, wobei hier ein mit einem axial beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz versehenes Dämpfungsventil den wirksamen Querschnitt eines als Bypass wirkenden Dämpfungskanales steuert. Das Dämpfungsventil ist stufenlos verstellbar und arbeitet nach dem Vorsteuerprinzip. Dieses Dämpfungsventil arbeitet sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe.

Eine Steuerung oder Regelung nach dem sogenannten Skyhook-Prinzip (z. B. DE-PS 38 10 638), d. h. nach der Aufbaubewegung des Fahrzeugs und danach, ob die Dämpfungskräfte aus der Relativbewegung zwischen Fahrzeugaufbau und Rad die Aufbaubewegung verstärken oder abschwächen würden, ist damit nur schwer darzustellen, da hier das Dämpfungsventil den schnellen Radbewegungen folgen und mit entsprechend hoher Frequenz (Schaltzeiten ca. 2 bis 10 Millisekunden) angesteuert werden müßte.

Eine im wesentlichen dem gleichen Prinzip folgende Ansteuerung nur nach der wesentlich geringeren Frequenz der Aufbaubewegungen, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer gegeben ist, erlaubt demgegenüber geringeren Aufwand für Sensoren, Meßwertverarbeitung etc. und/oder präziseres Steuern der Dämpfung, erfordert aber getrennte Dämpfungsventile für Zug- und Druckstufe.

Derartige hydraulisch verstellbare Schwingungsdämpfer mit zwei verstellbaren Ventilen sind ebenfalls bekannt (z. B. DE-PS 36 31 714). Diese verstellbaren Dämpfungsventile sind jedoch parallel zu den Ventilen im Kolben und im Boden jeweils in einem Bypaß angeordnet. Die Ventile im Kolben und im Boden dienen der Grunddämpfung, während dem jeweiligen Ventil im Bypaß noch weitere Federscheibenventile in Reihe zugeordnet sind. Bei geschlossenen Bypaßventilen läßt sich eine Grunddämpfung erzielen, während nach Öffnen des ersten oder zweiten Bypasses weitere Kennlinien erzielbar sind. Eine stufenlose Verstellung der Dämpfungskraft ist mit diesem System nicht möglich.

Es sind darüber hinaus hydraulische, regelbare Schwingungsdämpfer bekannt, deren Dämpfungskraft in der Zug- und/oder Druckstufe während des Betriebes verändert werden kann (z. B. DE-AS 12 42 945). Mit diesen Vorrichtungen läßt sich der Dämpfungskraftverlauf der Schwingungsdämpfer manuell oder auch über die Wirkung eines der Fahrzeugorgane an den jeweiligen Fahrzustand, z. B. an die Fahrgeschwindigkeit, anpassen. Nachteilig ist hierbei, daß die Verstellungsgeschwindigkeit konstruktionsbedingt sehr niedrig ist, so daß auf Schwingungen auch nur des Fahrzeugaufbaus nur sehr träge reagiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit einer Ventileinrichtung zur stufenlosen Dämpfungskraftregelung für die Zug- und Druckstufe zu versehen, wobei die Schaltaktivitäten der Ventileinrichtung unabhängig von der Achsfrequenz sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Dämpfungsventil zur Steuerung der Druckstufe vorgesehen ist, daß für die Zugstufe ein weiteres Dämpfungsventil vorgesehen ist, dessen konstanter Drosselquerschnitt von dem anströmseitigen Arbeitsraum ausgehend verläuft und dessen von der Steuerkammer ausgehender Drosselquerschnitt in Abströmrichtung verlaufend angeordnet ist, und daß für die Zug- und Druckstufe parallel zu den beiden Dämpfungsventilen in entgegengesetzter Strömungsrichtung jeweils ein nicht drosselndes Rückschlagventil vorgesehen ist.

Durch diese Anordnung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Dämpfungskrafteinstellung von Zug- und Druckstufe völlig getrennt voneinander erfolgt und daß Dämpfereinstellungen zur Beruhigung des Aufbaus mit geringer Zug- und hoher Druckstufenkraft und umgekehrt realisierbar sind, ohne daß die Verstellelemente mit der Schwingfrequenz der Radaufhängung angesteuert werden müssen.

Hieraus ergeben sich wesentliche Vorteile:

- Um Dämpfungssysteme zur Beruhigung des Aufbaus mit niedriger Zug- und hoher Druckstufe (und umgekehrt) zu realisieren, genügt bezüglich der Sensierung die Erfassung der Aufbaubewegung.
- Es sind keine Relativsignalaufnehmer für die Bewegung zwischen Radaufhängung und Aufbau erforderlich.
- Die Schaltfrequenz für die Verstelleinrichtung wird sehr stark herabgesetzt.
- Durch die erhebliche Verringerung der Schaltfrequenz stellt die Verschiebung der Phasengänge von Soll- und Istwert kein Problem mehr dar.
- Aufgrund ihrer Vielseitigkeit, Schnelligkeit und Flexibilität ist die erfindungsgemäße Ausführung grundsätzlich für die Umsetzung sämtlicher Dämpfungsstrategien, die auf der Verwendung adaptiv geregelter Schwingungsdämpfer beruhen, geeignet.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der von dem anströmseitigen Arbeitsraum zur Steuerkammer verlaufende Kanal im Ventilkörper angeordnet ist.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der von der Steuerkammer zum abströmseitigen Arbeitsraum verlaufende Kanal durch eine Steuernadel stufenlos verstellbar ist und durch den Ventilkörper verläuft.

Darüber hinaus ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, daß die Steuernadel eine Druckbeaufschlagungsfläche für den Druck in der Steuerkammer aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß bei einem Zweirohr-Schwingungsdämpfer ein Dämpfungsventil und ein Rückschlagventil im Kolben und ein Dämpfungsventil und ein Rückschlagventil im Boden angeordnet sind.

Eine besondere günstige Ausführung sieht vor, daß die Dämpfungsventile als separates Bauteil ausgebildet sind.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als druckbeaufschlagte Fläche eine über dem Außenumfang des Ventilkörpers verlaufende Fläche vorgesehen ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit zwei steuerbaren Dämpfungsventilen im Schnitt

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Einrohr-Schwingungsdämpfer mit zwei extern angeordneten Dämpfungsventilen

Fig. 3 ein Dämpfungsventil im Schnitt als Einzelteil

Fig. 4 ein weiteres Dämpfungsventil im Schnitt als Einzelteil.

In der Fig. 1 ist ein Zweirohr-Schwingungsdämpfer dargestellt, welcher aus dem Arbeitszylinder 2 und dem Außenrohr 5 besteht. Im Arbeitszylinder 2 taucht die, den Kolben 14 aufnehmende Kolbenstange 1 ein, wobei der Kolben 14 den Zylinder 2 in einen oberen Arbeitsraum 3 und in einen unteren Arbeitsraum 4 unterteilt. Zur Erzeugung von Dämpfungskräften in der Zugstufe dient das Dämpfungsventil 7.1 sowie das Rückschlagventil 8.1.

Zwischen dem Zylinder 2 und dem Außenrohr 5 ist der Ausgleichsraum 6 vorgesehen, welcher mit dem unteren Arbeitsraum 4 über das im Boden 15 angeordnete Dämpfungsventil 7.2 und das Rückschlagventil 8.2 verbunden ist. Das Dämpfungsventil 7.2 sowie das Rückschlagventil 8.2 dienen zur Erzeugung von Dämpfungskräften in der Druckstufe.

Jedes Dämpfungsventil 7.1 bzw. 7.2 ist mit einem Ventilkörper 13 versehen, der eine druckbeaufschlagte Fläche 9, einen konstanten Drosselquerschnitt 10 und einen Kanal 11 aufweist. Der Kanal 11 wird durch eine Steuernadel 17 mittels eines Elektromagneten 18 gesteuert. Der im Kolben 14 angeordnete Ventilkörper 13 besitzt eine druckbeaufschlagte Fläche 9, die auf dem Außenumfang des Ventilkörpers 13 angeordnet ist. Ausgehend von dieser druckbeaufschlagten Fläche 9, ist der konstante Drosselquerschnitt 10 zur Rückseite 12 des Ventilkörpers 13 verlaufend angeordnet. Im Gegensatz hierzu ist der im Boden 15 angeordnete Ventilkörper 13 auf seiner Stirnseite mit der druckbeaufschlagten Fläche 9 versehen.

Diese druckbeaufschlagten Flächen sind deshalb unterschiedlich angeordnet, weil in der Zugstufe das Dämpfungsmittel vom oberen Arbeitsraum 3 den Außenumfang des Ventilkörpers 13 beaufschlagt, da das Rückschlagventil 8.1 geschlossen bleibt.

In der Druckstufe dagegen schließt das Rückschlagventil 8.2 und das Dämpfungsmittel beaufschlagt vom unteren Arbeitsraum 4 die Stirnfläche des Ventilkörpers 13.

In der Fig. 2 sind die Dämpfungsventile 7.1 und 7.2 als separates Bauteil 16 außerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet. Um das Dämpfungsmittel je nach Zug- oder Druckrichtung entsprechend zu leiten, sind wiederum die Rückschlagventile 8.1 und 8.2 vorgesehen. Ansonsten ist die Wirkungsweise dieser Dämpfungsventile 7.1 und 7.2 entsprechend den in Fig. 1 dargestellten.

Die Fig. 3 zeigt ein Dämpfungsventil 7 als Einzelteil in vergrößertem Maßstab. Das Dämpfungsmittel beaufschlagt die druckbeaufschlagte Fläche 9 des Ventilkörpers 13, wobei gleichzeitig Dämpfungsmittel über den konstanten Drosselquerschnitt 10 auf die Rückseite 12 des Ventilkörpers 13 gelangt. Hierbei wird die Steuernadel 17 und die Rückseite 12 des Ventilkörpers 13 mit Druck beaufschlagt. Steigt der Druck des Dämpfungsmittels an der druckbeaufschlagten Fläche 9 an, so gelangt über den konstanten Drosselquerschnitt 10 diese Druckerhöhung auf die Rückseite 12 des Ventilkörpers 13 und die Steuernadel 17 wird ausgelenkt. Das Freiwerden des mit dem Rücklauf verbundenen Kanales 11 verursacht eine Verlangsamung des Druckanstieges auf der Rückseite 12 des Ventilkörpers 13. Durch die druckbeaufschlagte Fläche 9 wird der Ventilkörper 13 ebenfalls axial ausgelenkt und folgt der gegen die Feder ausweichenden Steuernadel 17. Durch das Zusammenwirken der Steuernadel 17 und des Ventilkörpers 13 wird ein entsprechender Querschnitt am Ventilsitz freigegeben.

Das in Fig. 4 gezeigte Dämpfungsventil 7 zeigt einen Ventilkörper 13 mit einem konstanten Drosselquerschnitt 10, wobei der Druck der Steuerkammer 19 ebenfalls durch die Steuernadel 17 über die Beaufschlagungsfläche 20 gesteuert wird. Im Gegensatz zum Dämpfungsventil der Fig. 3 ist der Kanal 11 in einem fest angeordneten Bauteil vorgesehen. Durch die axiale Bewegung der Steuernadel 17 wird ebenfalls eine Druckregelung in der Steuerkammer 19 vorgenommen und eine axiale Auslenkung des Ventilkörpers 13 gewährleistet.

Claims

1. Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei mindestens ein mit einem axial beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz versehenes, elektromagnetisch steuerbares vorgesteuertes Dämpfungsventil den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungskanales steuert, der Ventilkörper von seiner Stirnfläche ausgehend mindestens einen zur entgegengesetzt angeordneten Rückseite verlaufenden, konstanten Drosselquerschnitt aufweist und ein weiterer in Abströmrichtung des Dämpfungskanales verlaufenden Drosselquerschnitt durch eine axial verschiebbare stufenlose positionierbare Steuernadel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (7.2) zur Steuerung der Druckstufe vorgesehen ist, daß für die Zugstufe ein weiteres Dämpfungsventil (7.1) vorgesehen ist, dessen konstanter Drosselquerschnitt (10) von dem anströmseitigen Arbeitsraum (3) ausgehend verläuft und dessen von der Steuerkammer (19) ausgehender Drosselquerschnitt (11) in Abströmrichtung verlaufend angeordnet ist, und daß für die Zug- und Druckstufe parallel zu den beiden Dämpfungsventilen (7.1; 7.2) in entgegengesetzter Strömungsrichtung jeweils ein nicht drosselndes Rückschlagventil (8.1; 8.2) vorgesehen ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem anströmseitigen Arbeitsraum zur Steuerkammer (19) verlaufende Kanal (10) im Ventilkörper (13) angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuerkammer (19) zum abströmseitigen Arbeitsraum (3 oder 4) verlaufende Kanal (11) durch eine Steuernadel (17) stufenlos verstellbar ist und durch den Ventilkörper (13) verläuft.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernadel (17) eine Druckbeaufschlagungsfläche (20) für den Druck in der Steuerkammer (19) aufweist (Fig. 4).

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweirohr-Schwingungsdämpfer ein Dämpfungsventil (7.1) und ein Rückschlagventil (8.1) im Kolben (14) und ein Dämpfungsventil (7.2) und ein Rückschlagventil (8.2) im Boden (15) angeordnet sind.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsventile (7.1, 7.2) als separates Bauteil (16) ausgebildet sind.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als druckbeaufschlagte Fläche (9) eine über dem Außenumfang des Ventilkörpers (13) verlaufende Fläche vorgesehen ist.