DE4025880C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren hydraulischen Schwin­ gungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem semiaktiven Fahrwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige steuerbare hydraulische Schwingungsdämpfer mit über Elektromagnete gesteuerten Ventilschiebern für einen Bypass, die auf die Zug- und Druckstufe wirken und den Bypass je nach Stel­ lung des Magneten für die Zug- oder Druckstufe jeweils völlig öffnen und für die jeweils andere Stufe völlig schließen, wer­ den eingesetzt für die Steuerung von semiaktiven Fahrwerken, z. B. nach dem Namen Skyhook-Prinzip.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 34 46 133 A1 wird eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Dämp­ fungsventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer beschrieben, dessen Dämpfungskraft in mehreren Stufen und in voneinander unab­ hängigen Druck- und Zugkennlinien gesteuert werden kann, indem der in einer Bohrung der Kolbenstange gebildete Bypass über zwei von einem Elektromagneten gesteuerte Betätigungselemente verän­ dert wird. Die Abströmöffnung des Bypasses liegt dabei mittig zwischen zwei Dämp­ fungskolben. Bei dieser Ausführungsform erweist sich ins­ besondere die Bauhöhe des Doppelkolbens als nachteilig, wodurch die erforderliche Gesamthöhe des Schwingungsdämpfers sich eben­ falls gegenüber einem normalen Schwingungsdämpfer vergrößert und Teile eines normalen Schwingungsdämpfers, wie z. B. der Dämpfungszylinder oder der Dämpfungskolben, nicht eingesetzt werden können.

Ein weiteres Bypassventil für einen steuerbaren Schwingungsdämpfer gilt durch die ältere Anmeldung nach der deutschen Patentschrift DE-PS 39 21 239 C1 als bekannt, bei dem die Zu- und Abströmöffnungen axial zwischen den Durchlässen des hier einzigen Dämp­ fungskolbens von dessen Durchströmbohrungen zu einem die Kolbenstange umgebenden Ringraum füh­ ren. Diese Ausführung des Bypassventils weist zwar gegenüber dem Ventil aus der DE-PS 34 46 133 eine geringere Bauhöhe auf, jedoch ist auch bei dieser Ventilkonstruktion der Bauraum durch die Anordnung der Rückschlagventile axial oberhalb des Elektro­ magneten bzw. unterhalb des Dämpfungskolbens vergrößert.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Dämpfungsventilanordnung eines steuerbaren hydraulischen Schwingungsdämpfers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als einfach aufgebaute Baueinheit mit geringer Bauhöhe auszubilden, wobei gewährleistet ist, daß große Durchflußquerschnitte für den Bypass er­ zielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungsformen sind in den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10 beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei kleiner Bauweise des Dämpfungskolbens mit Bypass- Steuerung ein hoher Durchflußquerschnitt für den Bypass erreicht werden kann. Darüber hinaus kann der Dämpfungskolben mit den integrierten Dämpferhauptventilen ohne Änderung als Standardkolben für einen nor­ malen hydraulischen Schwingungsdämpfer ohne Bypass verwendet werden, so daß dieses Teil wie auch die Befestigungselemente für alle hydraulischen Schwingungsdämpfer mit der gleichen Grundkennung eingesetzt werden können. Auch die Kolbenstange und der übrige Dämpfer kann mit den gleichen Abmessungen eingesetzt werden, da die Baulängenvergrößerung für den Elektromagneten und den Bypass mit dem Bypassvorsteuerventil zumeist vernachlässigbar gering ist. Die Kolbenstange muß lediglich durch entsprechende Maßnahmen dazu ausgerüstet sein, die elektrischen Versorgungsleitungen aufnehmen und führen zu können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die Abbildungen zeigen einen Abschnitt eines hydraulischen Schwingungsdämpfers im Bereich des Dämpfungskolbens im Schnitt.

Dabei zeigt

Fig. 1: einen Dämpfungskolben, bei dem die Bypassvorsteuerven­ tile in axialer Richtung angeordnet sind und der Steuer­ magnet mit Strom beaufschlagt ist,

Fig. 2: die Ausbildung nach Fig. 1 bei stromlosen Elektromagne­ ten,

Fig. 3: mit radial angeordneten Bypassvorsteuerventilen und mit Strom beaufschlagten Elektromagneten und

Fig. 4: die Ausbildung nach Fig. 3 mit stromlosen Elektromagne­ ten.

Der hydraulische Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus einem als Gehäuse dienenden Zylinder 1, in den eine Kolbenstan­ ge 2 längsverschieblich eintaucht. Der Zylinder ist gegen die Kolbenstange 2 abgedichtet und mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Am unteren Ende der Kolbenstange 2 ist eine Baueinheit 3, bestehend aus Dämpfungskolben 4, Elektro­ magneten 5, hülsenförmigen Ventilschieber 6, Bypassvorsteuerven­ tilen 7, 8, 9, 10, 11, Gehäuse 12 und Befestigungsmutter 13, angeordnet.

Der Dämpfungskolben 4 trennt in bekannter Weise ei­ nen oberen Dämpfungsraum 14 und einen unteren Dämpfungsraum 15. Er weist jeweils ein Dämpfungsventil für die Zugstufe und für die Druckstufe auf. Die Strömungskanäle 16, 17 der Dämpfungsventile werden jeweils einseitig durch Ventilscheiben 18, 19 in einer Richtung verschlossen. Von den Strömungskanälen 16, 17 der Dämp­ fungsventile zweigen zur Mitte des Dämpfungskolbens 4 Strömungswege 20, 21 ab. Sie setzen sich radial durch das Gehäuse 12 fort und enden an der Innenbohrung 26. Der Strömungsweg für die Zug­ stufe 20 endet um die Kanalhöhe höher an der Innenbohrung 26 als der Strömungsweg der Druckstufe 21.

Das Gehäuse 12 nimmt den Elektromagneten 5 und den hülsenförmig ausgebildeten Ventilschieber 6 auf. Es ist an der Magnetseite durch eine Kappe 22 verschlossen, die in einem Gewindebolzen 23 ausläuft. Über den Gewindebolzen wird die gesamte Baueinheit 3 mit der Kolbenstange 2 verbunden. Unterhalb des Elektromagneten weist das Gehäuse 12 einen Sitz für den Dämpfungskolben 4 auf und ist an seinem unteren Ende mit einem Gewinde versehen. Eine Mutter 13 fixiert den Dämpfungskolben 4 über eine Scheibe 24 auf dem Gehäuse 12. Der Elektromagnet 5 ist als ringförmiger Hubmagnet ausgebildet. Er ist gegenüber der Hydraulikflüssigkeit gekap­ selt. Die elektrischen Anschlüsse 25 werden durch den Gewinde­ bolzen 23 und die hohle Kolbenstange 2 nach außen geführt.

Das Gehäuse 12 oder die verlängerte Kolbenstange besitzt eine als Sackbohrung ausgebildete Innenbohrung 26 mit gleichbleibendem Durchmesser, die am Magnetende verschlossen ist. Diese Bohrung 26 führt den hülsenförmig ausgebildeten Ventilschieber 6, der am magnetseitigen Ende als Anker 27 ausgebildet ist. Im Ausfüh­ rungsbeispiel ist der Ventilschieber 6 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt und weist ein durchgehendes Innengewinde auf. Am magnetseitigen Ende ist ein Anker 27 eingeschraubt, der beispielsweise aus Reineisen herge­ stellt ist. Andere Befestigungsschrauben sind denkbar.

Der Ventil­ schieber 6 weist Öffnungen 29 zum Öffnen und Verschließen der Strömungswege 20, 21 auf. Diese sind etwa mittig am Ventilschie­ ber 6 angeordnet. An beiden Endbereichen sind weitere Öffnun­ gen 30, 31 angeordnet. Sie dienen als Ausgangsöffnungen für den Bypass-Kanal der Zug- und Druckstufe in der Innenbohrung 26 der Kolbenstange 2. Zwischen den Öffnungen 28, 29 und den Ausgangs­ öffnungen 30, 31 ist jeweils ein Bypassvorsteuerventil 7, 8 angeordnet.

In Fig. 1 sind die Bypassvorsteuerventile 7, 8 innerhalb des Ventilschiebers 6 im Bereich der Achse angeordnet. Sie sind als federbelastete Kugelventile ausgebildet und im Innengewinde ver­ schraubt. Der Elektromagnet 5 ist strombeaufschlagt, wodurch der am Ventilschieber 6 angeordnete Anker 27 gegen den Drucker einer Feder 32 in den Elektromagneten gezogen wird. Dadurch öffnet die Öffnung 28 den Strömungsweg 20 der Zugstufe. Die Hydraulikflüs­ sigkeit kann somit vom Strömungskanal des Dämpfungsventils für die Zugstufe 16 durch den Strömungsweg 20 in die zentrale Innen­ bohrung 26 fließen. Bei entsprechendem Überdruck des oberen Dämpfungsraums 14 gegenüber dem unteren Dämpfungsraum 15 wird das Bypassvorsteuerventil 8 geöffnet, so daß die Hydraulikflüs­ sigkeit durch den Bypass fließen kann und an der Ausgangsöff­ nung 30 austritt. Damit wird die Stellung: Zugstufe weich, Druckstufe hart, erzielt. Die Dämpfungskennung für die Bypass­ vorsteuerventile 7, 8 wird über die auf die Federn wirkenden Stellschrauben 37, 38 eingestellt.

In Fig. 2 ist der Elektromagnet stromlos geschaltet. Damit drückt die Feder 32 den Ventilschieber 6 nach unten, und die Öffnung 29 öffnet den Strömungsweg der Druckstufe 21. Die Hy­ draulikflüssigkeit kann damit vom Strömungskanal für die Druck­ stufe 17 durch den Strömungsweg 21 fließen. Bei Überdruck des unteren Dämpfungsraums 15 gegenüber dem oberen Dämpfungsraum 14 wird das Bypass-Vorsteuerventil 8 geöffnet, und die Bypass-Flüs­ sigkeit kann den Bypass an der Ausgangsöffnung 31 verlassen. Die Schaltstellung nach Fig. 2 (stromloser Magnet) bewirkt die Stoß­ dämpfercharakteristik Zugstufe hart, Druckstufe weich.

In einer anderen Ausbildung entsprechend Fig. 3 sind Bypassvor­ steuerventile 9, 10, radial im Gehäuse 12 angeordnet. Im Ventil­ schieber 6 sind dadurch keine Bypassvorsteuerventile notwendig. Dadurch gestaltet sich die Herstellung des hülsenförmigen Ven­ tilschiebers für Schwingungsdämpfer mit einem kleinen Durchmes­ ser vorteilhafter. Der Elektromagnet 5 ist mit Strom beauf­ schlagt. Dadurch ist der Schaltzustand entsprechend Fig. 1 der­ art, daß die Zugstufe weich und die Druckstufe hart reagiert. Die Hydraulikflüssigkeit für den Bypass zweigt wiederum vom Strömungskanal des Dämpfungsventils für die Zugstufe 16 in den Strömungsweg 20 ab und tritt durch die Öffnung 28 in die Innen­ bohrung 26 ein. Sie tritt durch die Ausgangsöffnung 30 in einen unteren Ringraum 34. Das Bypassvorsteuerventil 11 für die Zug­ stufe ist mit einer Ventilschraube 35 in bekannter Weise ausge­ bildet und axial angeordnet. Die Ventilscheibe wird über eine Spannmutter 36 eingestellt.

In Fig. 4 ist der Elektromagnet 5 stromlos. Dadurch wird die Stellung Zugstufe hart, Druckstufe weich erzielt. Der Strömungs­ weg der Druckstufe 21 zweigt wiederum vom Strömungskanal des Dämpfungsventils für die Druckstufe 17 ab. Die Hydraulikflüssig­ keit durchströmt nach diesem Strömungsweg 21 die Öffnung 29 und die Ausgangsöffnung 31 des Ventilschiebers 6. Im Gehäuse 12 sind direkt am Elektromagneten 5 Bypassvorsteuerventile 9, 10 radial angeordnet. Es handelt sich hier um federbelastete Kugelventile, die in einer radialen Bohrung angeordnet sind. Sie werden durch mit Durchgangsöffnungen versehene Stellschrauben 37, 38 einge­ stellt.

Claims (10)

1. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahr­ zeuge mit einem semiaktiven Fahrwerk, mit einem eine Dämp­ fungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder und einem mit einer abdichtend eintauchenden, axial verschiebbar angeordneten Kolbenstange verbundenen Dämpfungskolben, der den Zylinder­ raum in zwei Dämpfungsräume teilt und mit einem oder mehreren durch Ventilscheiben veränderbaren Durchlässen versehen ist, und zusätzlich mit einem in einer Innenbohrung der Kolbenstange befind­ lichen Bypasskanal für die Zug- und Druckstufe des Schwin­ gungsdämpfers, dessen Durchgangsquerschnitt mittels eines von einem Elektromagneten gesteuerten Ventilschiebers veränderbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Bypasskanal für die Zug- und Druckstufe bildende Innenbohrung (26) der Kolbenstange (2) Strömungswege (20; 21) aufweist, die, radial verlaufend, axial zwischen den Dämpfungsventilen (18; 19) des Dämpfungskolbens (4) von den Strömungsventilen (16; 17) der Dämpfungsventile (18; 19) zu der zentralen Innenbohrung (26) der Kolbenstange führen, und daß in der Innenbohrung (26) ein einteiliger, alle Strömungsdurchlässe des Bypasses aufweisender hülsenförmiger Ventilschieber (6) durch den Elektromagneten (5) axial verschieblich angeordnet ist.

2. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (6) mittig Ein­ laßöffnungen (20; 29) und endseitig Auslaßöffnungen (30; 31) aufweist, die mit korrespondierenden Öffnungen (20; 21) der Kolbenstange (2), der Kolbenstangenverlängerung (3) und/oder des Dämpfungskolbens (4) zusammenwirken.

3. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mittigen Einlaßöff­ nungen (28; 29) und den stirnseitigen Auslaßöffnungen (30; 31) des Ventilschiebers (6) jeweils ein Bypassvorsteuerven­ til (7; 8) angeordnet ist (Fig. 1, 2).

4. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem den Ventilschieber (6) umgebenden Gehäuse (12) hinter der Ausgangsöffnung (31) des Ventilschiebers (6) Bypassvorsteuerventile (9; 10) angeord­ net sind (Fig. 3, 4).

5. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassvor­ steuerventile (7; 8; 9; 10) als federbelastete Kugelventile ausgebildet sind (Fig. 1 bis 4).

6. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassvor­ steuerventile (11) als vorgespannte Federteller-Scheibenven­ tile ausgebildet sind (Fig. 3).

7. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des hülsenförmigen Ventilschiebers (6) als Anker (27) für den Elektromagneten (5) ausgebildet ist.

8. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (27) federbelastet ist.

9. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungs­ kolben mit den Dämpfungsventilen (16; 17) und dem Bypass, bestehend aus Elektromagnet (5), Ventilschieber (6) und By­ pass-Ventilen (7; 8; 9; 10; 11), als eine vormontierte Bau­ einheit (3) mit dem Ende der Kolbenstange (2) verbunden ist.

10. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil­ schieber (6) aus nicht- oder schwachmagnetisierbarem Mate­ rial besteht.