DE4008326C1

DE4008326C1 - Variable hydraulic vibration damper for vehicle suspension - has spring-supported plunger settable in at least two positions and switching in corresp. by=pass

Info

Publication number: DE4008326C1
Application number: DE19904008326
Authority: DE
Inventors: Hubert 5208 Eitorf De Beck
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-07-18
Anticipated expiration: 2010-03-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, regelbaren Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, wobei mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfungskraft ein elektromagnetisch betätigbarer und axial beweglich, in einem Gehäuse aufgenommener Ventilkörper eines Ventiles einen Durchflußkanal beaufschlagt, daß der Ventilkörper gegen das Gehäuse abgestützt ist und die Federkraft gegen die Magnetkraft des Elektromagneten gerichtet ist.

Es sind bereits hydraulische Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-AS 12 42 945), deren Dämpfungscharakteristik durch Ändern des Flusses des hydraulischen Dämpfungsmittels durch die Dämpfungsventile elektromagnetisch regelbar ist. Dabei ist eine Bypaßverbindung vorgesehen, die zur Regelung der Dämpfungskraft in der Zugstufe dient. Zur Änderung der Dämpfungskraft bei unterschiedlichen Straßenbedingungen in der Zugstufe ist in der Bypaßverbindung ein elektromagnetisch steuerbares Ventil vorgesehen. Der Durchflußkanal wird über den Ventilkörper und dieser über einen Elektromagneten gesteuert.

Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge bekannt (z. B. DE-OS 37 12 477), bei denen mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfungskraft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil einen Durchflußkanal beaufschlagt. Dabei soll eine variable Dämpfungsanpassung ermöglicht werden, wobei über ein variabel steuerbares Dämpfungsventil eine beliebig verstellbare Dämpfung der Zug- und Druckstufe erzielt werden kann. Die Schaltung des Elektromagneten dient dazu, daß sich der Ventilkörper entweder in einer Offen- oder einer Schließstellung befindet, so daß insgesamt zwei Dämpfungskraftkennlinien gesteuert werden können.

Des weiteren sind hydraulisch regelbare Schwingungsdämpfer bekannt (FR-PS 11 30 625), bei denen der Kolben in der Druckstufe konventionelle Ventile aufweist und in der Zugstufe zur Steuerung der Dämpfungskraft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil vorgesehen ist. In einem Gehäuse ist ein axial beweglicher Ventilkörper zur Steuerung eines Durchflußkanales untergebracht, wobei der Ventilkörper gegen das Gehäuse abgestützt und eine Feder gegen die Magnetkraft des Elektromagneten gerichtet ist. Der Ventilkörper soll zwar zur Erzielung unterschiedlicher Dämpfungskräfte auch Zwischenstellungen einnehmen können, jedoch sind für das Einhalten von exakten Zwischenstellungen keine konkreten Vorkehrungen getroffen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil so weiterzubilden, daß der Ventilkörper des Ventiles zur Erzeugung von mindestens drei Dämpfungskraftkennlinien in mindestens zwei Positionen einstellbar ist und in der jeweiligen Positionen einstellbar ist und in der jeweiligen Position einen entsprechenden Bypaß schaltet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Ventilkörper über mindestens zwei Federn abgestützt und zwischen seinen beiden Endpositionen über einen Anschlag und einer Anschlagfläche auf mindestens eine Zwischenposition einstellbar ist.

Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß ein einziger Ventilkörper mit einem einzigen Elektromagneten durch eine unterschiedliche Bestromung zusammen mit einer Ausgangsposition in mindestens drei Positionen geschaltet werden kann. Durch das Vorsehen von mindestens zwei Bypässen läßt sich somit eine entsprechende Anzahl von Dämpfungskraftkennlinien steuern, wobei nicht nur ein schneller Antrieb gewährleistet ist, sondern auch eine kompakte Baueinheit erzielt wird, die problemlos in einem Schwingungsdämpfer unterzubringen ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Federn unterschiedliche Federkräfte aufweisen und wobei mit Vorteil der Anschlag über die härtere Feder axial beweglich abgestützt ist. Die beiden Federn sind der Magnetkraft entgegengerichtet, so daß im stromlosen Zustand des Elektromagneten beide Federn den Ventilkörper in seine Grundposition bewegen. Nach einer ersten Bestromung des Elektromagneten wird der Ventilkörper gegen die erste Feder bis zu einem Anschlag gebracht, so daß in dieser Position ein Bypaß geschaltet wird. Bei einer anschließenden größeren Bestromung des Elektromagneten wird die zweite Feder vorgespannt, so daß der Ventilkörper in seine Endposition gebracht werden kann, wobei in dieser Endposition ein zweiter Bypaß freigegeben wird. Das eigentliche Ventil kann dabei so ausgelegt sein, daß entweder ein anderer Bypaß geschaltet ist oder daß zwei Bypässe parallel geschaltet werden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Federn axial hintereinander angeordnet und der Anschlag ist axial beweglich zwischen den Federn vorgesehen.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Federn koaxial zueinander angeordnet. Mit Vorteil läßt sich dabei die Federkraft mindestens einer Feder einstellen.

Zur Einstellung einer variablen Federhärte mindestens einer Feder ist nach einem wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß sich die Feder auf einer Verstellschraube abstützt.

Zur Erzielung einer zweistufigen Magnetkraft ist in Ausgestaltung der Erfindung der Elektromagnet so ausgebildet, daß mindestens zwei Magnetspulen vorgesehen sind.

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

Fig. 1 und 2 einen Kolben eines Schwingungsdämpfers im Schnitt und bei dem die Bypässe geschlossen sind,

Fig. 3 und 4 den in Fig. 1 dargestellten Kolben, wobei der Ventilkörper einen Bypaß schaltet,

Fig. 5 und 6 den in Fig. 1 dargestellten Kolben, wobei sich der Ventilkörper in seiner Endposition befindet und einen Bypaß freigibt,

Fig. 7 einen Schnitt durch ein Dämpfungsventil, welches außerhalb des Arbeitszylinders eine Bypaßverbindung steuert,

Fig. 8 das in Fig. 7 dargestellte Bypaßventil, wobei sich der Ventilkörper in einer Mittelposition befindet,

Fig. 9 das in Fig. 7 dargestellte Bypaßventil, wobei der Ventilkörper sich in seiner Endposition befindet und zwei Bypässe freigibt,

Fig. 10 eine weitere Variante des in Fig. 7 dargestellten Bypaßventiles,

Fig. 11 einen Ventilkörper als Einzelheit zusammen mit den beiden Federn und dem Anschlag im Schnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1, dem Kolben 2 und der Kolbenstange 3, wobei der Kolben 2 den Arbeitszylinder 1 in den oberen Arbeitsraum 4 und den unteren Arbeitsraum 5 unterteilt. In der Zugstufe strömt das Dämpfungsmittel über die Bohrungen 15 an den Federblättern 16 und 17 vorbei in den unteren Arbeitsraum 5. Der Elektromagnet 11 ist in dieser Position stromlos, so daß die Federn 8 und 9 den Ventilkörper 7 des Ventiles 6 in eine untere Grundposition bringen. Die Federhärte der Feder 9 kann durch die Verstellschraube 14 variiert werden, wobei die Feder 8 zwischen dem Anschlag 12 und der Anschlagfläche 13 in ihrer Federcharakteristik unverändert bleibt. Die Feder 8 hat lediglich die Aufgabe, den Ventilkörper 7 in der dargestellten Grundstellung zu halten. In der Fig. 1 muß das Dämpfungsmittel an beiden Federblättern 16 und 17 vorbeiströmen, so daß es sich hier um eine sportliche, harte Einstellung des Schwingungsdämpfers handelt.

In der Fig. 2 ist der Kolben 2 in Druckrichtung dargestellt, wobei das Dämpfungsmittel im unteren Arbeitsraum 5 vorbei an den Federblättern 17 und 16 in den oberen Arbeitsraum 4 strömt.

In der Fig. 3 ist der Elektromagnet 11 bestromt, so daß der Anschlag 12 an der Anschlagfläche 13 des Gehäuses 10 zur Anlage kommt und ein erster Bypaß 18 freigegeben ist. Das Dämpfungsmittel fließt in der Zugrichtung über die Bohrungen 15, dem Bypaß 18 an den Federblättern 17 vorbei in den unteren Arbeitsraum 5.

Da die Strömung des Dämpfungsmittels unerwünschte Störkräfte auf den Ventilkörper 7 übertragen kann, ist die Federkraft der Feder 9 so bemessen, daß sie der Magnetkraft, ohne einen Weg zu machen, standhält. Der Kraftüberschuß der Feder 9 gegenüber der Magnetkraft sorgt für entsprechende Standfestigkeit des Ventilkörpers im Fahrbetrieb.

In Fig. 4 ist in Druckrichtung der umgekehrte Verlauf des Dämpfungsmittels zu erkennen.

Die Fig. 5 zeigt einen Kolben 2, bei dem durch zusätzliche Bestromung des Elektromagneten 11 die Federkraft der Feder 9 überwunden wird und somit der Ventilkörper 7 in eine Endposition gebracht wird. Der Ventilkörper 7 liegt dabei mit seiner Stirnseite am Gehäuse 10 an und gibt einen zweiten Bypaß 19 frei. Das Dämpfungsmittel fließt in der Zugrichtung über die Bohrungen 15, vorbei an den Federblättern 16 und dem Bypaß in den unteren Arbeitsraum 5. Es handelt sich hierbei um eine weiche Einstellung des Schwingungsdämpfers, nämlich einer Komforteinstellung.

In der Fig. 6 ist der umgekehrte Verlauf des Dämpfungsmittels vom unteren Arbeitsraum 5 in den oberen Arbeitsraum 4 in der Druckstufe dargestellt. Die Verstellschraube 14 gewährleistet durch die Einstellung der Federhärte der Feder 9 eine Verstellung der Dämpfungskraft in dieser Komfortstufe.

In der Fig. 7 ist ein Ventil 6 dargestellt, welches außen am Schwingungsdämpfer angebracht ist. Dabei fließt das Dämpfungsmittel vom Arbeitszylinder 1 über Bypässe in einen Ausgleichsraum 20. Die Fig. 7 zeigt einen Elektromagneten 11 in unbestromtem Zustand, so daß die Feder 8 den Ventilkörper 7 in seiner Grundposition hält und somit kein Dämpfungsmittel durch den Kanal 21 strömen läßt.

In der Fig. 8 ist der Elektromagnet 11 bestromt, so daß der Widerstand der Feder 8 überwunden wird und der Anschlag 12 an einer Anschlagfläche 13 des Ventilkörpers 7 zur Anlage kommt. In dieser Zwischenposition wird der Bypaß 18 des Ventiles 6 freigegeben und das Dämpfungsmittel strömt durch den Kanal 21 über den Bypaß an den Federblättern 16 vorbei in den Ausgleichsraum 20.

In Fig. 9 wird der Elektromagnet 11 weiter bestromt, so daß nunmehr auch der Widerstand der Feder 9 überwunden wird und der Ventilkörper 7 am Gehäuse 10 anschlägt und parallel zum Bypaß 18 einen weiteren Bypaß 19 freigibt. Das Dämpfungsmittel fließt vom Kanal 21 über die Bypässe 18 und 19 in den Ausgleichsraum 20, so daß es sich hierbei um eine weiche Dämpfungskraftkennlinie handelt und somit der Schwingungsdämpfer eine Komforteinstellung einnimmt.

In Fig. 10 ist im Prinzip die Position des Ventilkörpers 7 gemäß der Fig. 9 dargestellt, wobei der Bypaß 19 zusätzlich mit einem Ventil 22 versehen ist. Das Dämpfungsmittel muß ausgehend vom Kanal 21 vorbei an den Bypässen 18 und 19 die Federblätter 16 und das Ventil 22 durchströmen.

In Fig. 11 ist ein Ventilkörper 7 als Einzelheit dargestellt, wobei die Feder 8 sich am Gehäuse 10 und am Ventilkörper 7 abstützt, während die Feder 9 zwischen dem Anschlag 12 und dem Ventilkörper 7 angeordnet ist, so daß bei einer ersten Bestromung des Elektromagneten der Anschlag 12 am Gehäuse 10 zur Anlage kommt und die Federkraft der Feder 8 überwindet, während bei einer weiteren Bestromung die Federkraft der Feder 9 überwunden wird und der Ventilkörper 7 eine zweite Position einnimmt.

Bezugszeichenliste

1 Arbeitszylinder
2 Kolben
3 Kolbenstange
4 oberer Arbeitsraum
5 unterer Arbeitsraum
6 Ventil
7 Ventilkörper
8 Feder
9 Feder
10 Gehäuse
11 Elektromagnet
12 Anschlag
13 Anschlagfläche
14 Verstellschraube
15 Bohrungen
16 Federblätter
17 Federblätter
18 Bypaß
19 Bypaß
20 Ausgleichsraum
21 Kanal
22 Ventil

Claims

1. Hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, wobei mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfungskraft ein elektromagnetisch betätigbarer und axial beweglich, in einem Gehäuse aufgenommener Ventilkörper eines Ventiles einen Durchflußkanal beaufschlagt, daß der Ventilkörper gegen das Gehäuse abgestützt ist und die Federkraft gegen die Magnetkraft des Elektromagneten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) über mindestens zwei Federn (8 und 9) abgestützt und zwischen seinen beiden Endpositionen über einen Anschlag (12) und einer Anschlagfläche (13) auf mindestens eine Zwischenposition einstellbar ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (8, 9) unterschiedliche Federkräfte aufweisen.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12) über die härtere Feder (9) axial beweglich abgestützt ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (8, 9) axial hintereinander angeordnet sind und der Anschlag (12) axial beweglich zwischen den Federn (8, 9) vorgesehen ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (8, 9) koaxial zueinander angeordnet sind.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft mindestens einer Feder (8 oder 9) einstellbar ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) sich auf einer Verstellschraube (14) abstützt.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (11) mindestens zwei Magnetspulen aufweist.