DE4016807C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Schwin­ gungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungs­ flüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abge­ dichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungs­ kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unter­ teilt, und einem mit einem Ventilsitz versehenen Dämp­ fungsventil, welches über einen axial verschieblichen Ventilkörper den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungs­ kanales steuert, wobei der Ventilkörper ausgehend von seiner druckbeaufschlagten Stirnfläche mindestens einen zur entgegengesetzt angeordneten Rückseite verlaufenden konstanten Drosselquerschnitt aufweist und ein weiterer, von der Rückseite in Abströmrichtung verlaufender Drosselkanal durch eine axial verschiebbare stufenlos positionierbare Steuer­ nadel gesteuert wird.

Derartige hydraulisch regelbare Schwingungsdämpfer sind bereits 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 Konstruk­ tion mit zahlreichen Rückschlagventilen und führt somit zu Einschränkungen bei der Abstimmung der Dämpfungs­ kräfte 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 vorge­ sehen ist, sondern es liegt lediglich eine Kraftrück­ führung durch Blattfedern vor, so daß beim Abgleich der Dämpfungskräfte mit Schwierigkeiten, mit wenig präzisem Kraft- und Zeitverhalten sowie mit der Neigung zu selbsterregten Schwingungen gerechnet werden muß. Nachteilig ist des weiteren 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, hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einer stufenlos steuerbaren, schnell und präzise arbeitenden Steuerung zu schaffen, der sowohl als Einrohr- als auch als Zweirohrschwingungsdämpfer ausgebildet werden kann und der mit geringem fertigungstechnischem Aufwand herstell­ bar ist, wobei die Bauhöhe der Ventileinheit möglichst gering gehalten werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß der Ventilkörper des Dämpfungsventiles mit einer Vorkammer versehen ist, die jeweils über mindestens je einen, ein Rück­ schlagventil aufweisenden Kanal mit dem oberen und unteren Arbeitsraum in Verbindung steht, wobei ausgehend von der Vorkammer der konstante Drossel­ querschnitt zur Rückseite des Ventilkörpers zur Beauf­ schlagung der den Drosselkanal des Ventilkörpers steuernden Steuernadel vorgesehen ist, und daß jeweils ausgehend vom Drosselkanal die je ein weiteres Rück­ schlagventil aufweisenden Strömungsverbindungen in den oberen und unteren Arbeitsraum vorgesehen sind.

Vorteilhaft kann bei dieser Ausbildung zur Steuerung und Regelung des Dämpfungsmittels im Schwingungsdämpfer wie schon im Rahmen der DE-PS 37 19 113 ein vorsteuerbares Ventil verwendet werden, welches eine selbstversorgte Vorsteuerstufe besitzt. Hierbei wird die die Dämpfungskraft erzeugende Druckdifferenz zur Ver­ stellung des Ventilkörpers herangezogen. Die Beein­ flussung der Ventileinheit durch das Antriebselement ist hier sowohl in Druckrichtung als auch in Zugrichtung des Schwingungsdämpfers gleichermaßen wirksam.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als konstanter Drosselquerschnitt eine Querschnitts­ verengung in mindestens einem Kanal vorgesehen ist.

Besonders günstige Ausführungsformen sehen vor, daß die Steuernadel und gegebenenfalls auch der Ventilkörper über eine Feder in Schließrichtung vorgespannt sind. Mit Vorteil ist zur Ansteuerung der Steuernadel ein Elektromagnet vorgesehen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Er­ findung ist vorgesehen, daß der Kanal und/oder der Drosselkanal und/oder die die Rückschlagventile auf­ weisenden Kanäle bzw. Strömungsverbindungen mindestens teilweise durch den Ventilkörper verlaufen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eines der Rückschlagventile im Ventilkörper integriert.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß das Ventilgehäuse im Dämpfungskolben aufgenommen ist. Dabei ist mit Vorteil mindestens einer der in einen der Arbeitsräume mündenden Kanäle und/oder mindestens eine in einen der Arbeitsräume mündende Strömungsverbindungen mindestens teilweise im Ventilgehäuse verlaufend ange­ ordnet.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist der Dämp­ fungskolben als Ventilgehäuse ausgebildet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Schwingungsdämpfers mit einer in den Dämpfungskolben integrierten Ventileinheit,

Fig. 2 einen Schwingungsdämpfer bei Durchströmung des Dämpfungsmittels in Zugrichtung im Schnitt,

Fig. 3 einen Schwingungsdämpfer bei Durchströmung des Dämpfungsmittels in Druckrichtung im Schnitt,

Fig. 4 einen Ventilkörper als Einzelheit im Schnitt,

Fig. 5 einen Schnitt durch den in Fig. 4 dargestellten Ventilkörper,

Fig. 6 einen weiteren Schnitt durch den in Fig. 4 dargestellten Ventilkörper,

Fig. 7 bis 10 einige Anwendungsbeispiele.

In Fig. 1 ist schematisch ein Schwingungsdämpfer darge­ stellt, welcher aus dem Zylinder 9, einer Kolbenstange 25 und einem an der Kolbenstange 25 befestigten Dämp­ fungskolben 6 besteht. Der Dämpfungskolben 6 unterteilt den Zylinder 9 in den oberen 8 und den unteren Arbeitsraum 7. Im Dämpfungskolben 6 ist ein Dämpfungs­ ventil zur Erzeugung von Dämpfungskräften vorgesehen. Dabei bilden das Ventilgehäuse 1 und das Gehäuse des Antriebselementes 2 die tragenden Teile des Dämpfungs­ kolbens 6.

Der in dem Ventilgehäuse 1 geführte Ventilkörper 10 bildet mit einer Steuerkante 15 insgesamt drei Kammern, von denen die erste die Bodenkammer 16, die zweite die Ringkammer 17 und die dritte die durch Kanäle mit der Bodenkammer 16 und der Ringkammer 17 verbundene Steuer­ kammer 14 darstellt. Von der Bodenkammer 16 und der Ringkammer 17 führen Kanäle in eine Vorkammer 20, welche über Rückschlagventile 23 und 24, einen Kanal 12 und einer Querschnittsverengung 13 in die Steuerkammer 14 führen. Aus der Steuerkammer 14 führt ein Drosselkanal 11 unter Verwendung weiterer Rückschlagventile 21 und 22 zurück in den oberen 8 bzw. unteren Arbeitsraum 7.

Im Gehäuse 5 des Antriebselementes 2 wird eine Steuer­ nadel 3 aufgenommen, die mit ihrer Beaufschlagungsfläche 18 den Drosselkanal 11 stufenlos öffnet bzw. ver­ schließt. Der Ventilkörper 10 ist dabei ebenfalls axial beweglich, so daß die Steuernadel 3 sowie der Ventil­ körper 10 unabhängig voneinander relativ zum Ventil­ gehäuse 1 axial beweglich angeordnet sind. Die Steuer­ nadel 3 ist dabei über die Feder 4 beaufschlagt.

Die Arbeitsweise des Dämpfungsventiles im Dämpfungs­ kolben 6 des Schwingungsdämpfers ist dabei für die Zug­ stufe in Fig. 2 und für die Druckstufe in Fig. 3 dar­ gestellt.

Die Fig. 2 zeigt den Dämpfungskolben 6 bei der Durch­ strömung des Dämpfungsmittels in Zugrichtung. Aus dem oberen Arbeitsraum 8 fließt Dämpfungsmittel in die Ring­ kammer 17 und von dort über das Rückschlagventil 23 in die Vorkammer 20. Durch den Kanal 12 und die Quer­ schnittsverengung 13 gelangt das Dämpfungsmittel in die Steuerkammer 14 und lenkt über die Druckbeaufschlagungs­ fläche 18 die Steuernadel 3 gegen die Feder 4 aus. Während das zur Vorsteuerung benutzte Dämpfungsmittel über den Kanal 11, die Strömungsverbindung 19 und das Rückschlagventil 22 abläuft, folgt der Ventilkörper 10 der Steuernadel 3 mit definiertem Abstand und gibt gegenüber der Steuerkante 15 den Durchlaß für das Dämp­ fungsmittel (Hauptstufe) frei.

In der Fig. 3 ist der Dämpfungskolben 6 bei der Durch­ strömung des Dämpfungsmittels in Druckrichtung darge­ stellt. Aus dem unteren Arbeitsraum 7 fließt in der Druckstufe Dämpfungsmittel in die Bodenkammer 16 und von dort aus über das Rückschlagventil 24 in die Vorkammer 20. Aus der Vorkammer 20 gelangt das Dämpfungsmittel über den Kanal 12, der Querschnittsverengung 13 in die Steuerkammer 14 und lenkt die Steuernadel 3 über ihre Beaufschlagungsfläche 18 gegen die Feder 4 aus. Während das Dämpfungsmittel für die Vorsteuerung über den Drosselkanal 11, die Strömungsverbindung 19 und das Rückschlagventil 21 abläuft, folgt der Ventilkörper 10 der Steuernadel 3 und gibt gegenüber der Steuerkante 15 einen Durchlaß an der Steuerkante 15 für das Dämpfungs­ mittel (Hauptstufe) frei.

In der Fig. 4 ist als Einzelheit ein Ventilkörper 10 dargestellt, wobei im einzelnen die ringförmige Vor­ kammer mit ihren Rückschlagventilen 23 und 24 darge­ stellt ist und wobei ausgehend von der Vorkammer 20 der Kanal 12 mit seiner Querschnittsverengung 13 gezeigt ist. Ausgehend von der Steuerkammer 14 verläuft der Drosselkanal 11 geradlinig zum Rückschlagventil 22 oder über die Strömungsverbindung 19 zum Rückschlagventil 21.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Ventilkörper 10, wobei der Drosselkanal 11 konzentrisch von der Vorkammer 20 umgeben ist und innerhalb der Vorkammer 20 das zungenförmige Rückschlagventil 24 angeordnet ist. Am Außenumfang des Ventilkörpers 10 befindet sich das in Draufsicht dargestellte Rückschlagventil 21.

In Fig. 6 ist in entgegengesetzter Ansicht ein weiterer Schnitt des in Fig. 4 dargestellten Ventilkörpers 10 gezeigt. Konzentrisch um den Drosselkanal 11 ist wiederum die Vorkammer 20 vorgesehen, wobei das zungen­ förmig gebildete Rückschlagventil 23 den Zustrom von Dämpfungsmittel in die Vorkammer 20 gewährleisten soll. Aus dieser Vorkammer 20 heraus führt der Kanal 12 mit seiner Querschnittsverengung 13, wobei wiederum am Außenumfang des Ventilkörpers 10 das Rückschlagventil 21 angeordnet ist.

Die Fig. 7 zeigt eine Ausführung, bei dem das Dämp­ fungsventil im Dämpfungskolben 6 eines Zweirohr­ schwingungsdämpfers angeordnet ist. Dabei ist außerhalb des Zylinders 9 ein über Bodenventile 26 mit dem unteren Arbeitsraum 7 in Verbindung stehender Ausgleichsraum 27 vorgesehen.

Eine Ausführung eines Einrohrschwingungsdämpfers zeigt die Fig. 8, bei der der Arbeitsraum 7 durch einen Trennkolben 28 von einem Gasraum 29 abgetrennt ist.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen das Dämpfungsventil jeweils in einem separaten Bauteil 30 angeordnet ist.

Claims (6)

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 wirk­ samen Querschnitt eines Dämpfungskanales steuert, wobei der Ventilkörper ausgehend von seiner druck­ beaufschlagten Stirnfläche mindestens einen zur ent­ gegengesetzt angeordneten Rückseite verlaufenden konstanten Drosselquerschnitt aufweist und ein weiterer, von der Rückseite in Abströmrichtung verlaufender Drosselkanal durch eine axial verschiebbare stufenlos positionierbare Steuernadel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) des Dämpfungsventiles mit einer Vorkammer (20) versehen ist, die jeweils über mindestens je einen ein Rückschlagventil (23; 24) aufweisenden Kanal mit dem oberen (8) und unteren Arbeitsraum (7) in Verbindung steht, wobei ausgehend von der Vorkammer (20) der konstante Drosselquer­ schnitt (13) zur Rückseite des Ventilkörpers (10) zur Beaufschlagung der den Drosselkanal (11) des Ventilkörpers (10) steuernden Steuernadel (3) vorge­ sehen ist, und daß ausgehend vom Drosselkanal (11) die je ein weiteres Rückschlagventil (21; 22) aufweisenden Strömungsverbindungen in den oberen und unteren Arbeitsraum (7, 8) vorgesehen sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als konstanter Drosselquerschnitt eine Quer­ schnittsverengung (13) vorgesehen ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernadel (3) über eine Feder (4) in Schließrichtung vorgespannt ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung der Steuernadel (3) ein Elektro­ magnet (2) vorgesehen ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) mit den Rückschlagventilen im Dämpfungskolben (6) aufgenommen ist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (6) als Ventilgehäuse (1) ausgebildet ist.