DE4027796C2

DE4027796C2 - Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4027796C2
Application number: DE19904027796
Authority: DE
Inventors: Ruediger Tiemann; Holger Klett
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Klett Holger 67549 Worms De
Priority date: 1990-09-01
Filing date: 1990-09-01
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2010-09-02
Also published as: DE4027796A1

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder, mit einem diesen in zwei Arbeitskammern teilenden und eine aus dem Arbeitszylinder herausragende Kolbenstange aufweisenden Dämpfungskolben, mit im Dämpfungskolben angeordneten, für je eine Bewegungsrichtung vorgesehenen Dämpfungsventilen, die aus Federscheiben als Schließgliedern und Verbindungskanälen zwischen den beiden Arbeitskammern bestehen, und mit hydraulisch betätigbaren Steuerkolben, wobei die zum Abheben der Federscheiben von den Verbindungskanälen notwendige Kraft durch die hydraulisch betätigbaren Steuerkolben verminderbar ist.

Ein derartiger Schwingungs- oder Randläufig-Stoßdämpfer ist beispielsweise aus der DE 36 19 402 C2 bekannt und weist Steuerkolben auf, welche in Abhängigkeit von der Fahrzeugzuladung verstellbar und bei Entlastung in Richtung eines Anschlags verschiebbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer bereitzustellen, welcher einen großen Verstellbereich ermöglicht und auch fail-safe-Eigenschaften aufweist, so daß ein mit dem Schwingungsdämpfer ausgerüstetes Fahrzeug selbst nach defektbedingtem Ausfall der gesamten Verstelleinrichtung sicher und zuverlässig beherrschbar bleibt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In der Ruhestellung befindet sich der Schwingungsdämpfer stets in seiner härtesten Einstellung, die in kritischen Fahrsituationen die sicherste ist. Mit Hilfe der Vorrichtung läßt sich stufenlos die zum Abheben der Federscheiben von den Verbindungskanälen notwendige Kraft vermindern. Durch Öffnen des normalerweise geschlossenen Elektromagnetventils in dem Bypasskanal zwischen den beiden Arbeitskammern kann der Dämpfer außerdem zusätzlich weicher gestellt werden.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers wird besonders einfach, wenn die mögliche Dämpfkraftänderung, wie in Anspruch 3 angegeben, für jede der beiden Bewegungsrichtungen gleich groß ist.

Die im Anspruch 5 beschriebene Weiterbildung betrifft die kosten- und platzsparende gemeinsame Nutzung der Pumpe, die Bestandteil der hydraulischen Mittel ist, für eine Niveauregelung, eine Servolenkung und/oder eine ABS/ASR- Einrichtung.

Besonders günstig ist es, wenn die Steuerkammern gemäß Anspruch 6 mit dem gleichen Druckmittel beaufschlagbar sind, das auch als Dämpfungsflüssigkeit im Schwingungsdämpfer dient. So sind keine getrennten Kreisläufe notwendig und geringe Leckagen aus den Steuerkammern in die Arbeitskammern stören nicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer im Axialschnitt,

Fig. 2 vergrößert den verstellbaren Dämpfungsventilbereich im Schwingungsdämpfer aus Fig. 1,

Fig. 3 den Dämpfungskolben in einer Explosionsdarstellung sowie verschiedene Aufsichten auf seine Einzelteile,

Fig. 4 den Schwingungsdämpfer aus Fig. 1 als Bestandteil einer Kombination mit Niveauregelung in Prinzipdarstellung,

Fig. 5 ein Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm, dem die möglichen Dämpfkrafteinstellungen zu entnehmen sind.

In den ersten vier Figuren ist jeweils der gleiche Schwingungsdämpfer bzw. Ausschnitte von ihm dargestellt. Gleiche Teile sind daher in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fig. 1 bis 3 werden im folgenden gemeinsam beschrieben.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer 1 gezeigt, der aus einem Außenrohr 2 besteht, an welchem mit Hilfe eines Domes 3 eine koaxial zum Schwingungsdämpfer 1 angeordnete nicht gezeigte Feder befestigt ist. Das Außenrohr 2 ist Bestandteil einer herkömmlichen Mc-Pherson-Achse und auf nicht dargestellte Weise an der Radnabe angeklemmt. Im Außenrohr 2 liegt geschützt das Führungsrohr 4, das den Arbeitszylinder des Schwingungsdämpfers 1 bildet. Das Führungsrohr 4 ist gegenüber dem Außenrohr 2 abgedichtet. Dazu dient am in der Zeichnung unteren, geschlossenen Ende ein Rohrstück 5 und ein Dichtring 6. Das andere, offene Ende weist einen Deckel 7 auf, durch den die am Fahrzeugaufbau befestigte Kolbenstange 8 hindurchgeführt ist. Das obere Ende des Führungsrohrs 4 ist in einer Führungseinheit 9 gehalten und mittels einer Dichtungseinheit 10 sowohl gegenüber dem Außenrohr 2 als auch gegenüber der Kolbenstange 8 abgedichtet. Der Deckel 7 hält eine weitere Dichtung 11, die das Eindringen von Schmutz und das Austreten von Dämpfungsflüssigkeit verhindert.

Die Kolbenstange 8 trägt den Dämpfungskolben 12, der den Arbeitszylinder (Führungsrohr 4) in eine untere Arbeitskammer 13 und eine obere Arbeitskammer 14 unterteilt. Der Dämpfungskolben 12 ist in Fig. 2 vergrößert und in Fig. 3 in seinen Einzelteilen im Axialschnitt bzw. in Ansichten dargestellt. Die Kolbenstange 8 verjüngt sich nach unten hin und auf einem als Stufe 15 ausgebildeten Abschnitt ist der Dämpfungskolben 12 durch ein Distanzstück 16 und eine Mutter 17 auf der Kolbenstange 8 gehalten. Der eigentliche Dämpfungskolben 12 ist symmetrisch aufgebaut und weist sowohl für die Zug- als auch für die Druckbewegungsrichtung je ein Dämpfungsventil 18, 19 auf. Beide Ventile sind gleich aufgebaut und werden daher gemeinsam im Detail erläutert. In den Figuren ist jeweils rechts das Druckventil 19 und links das Zugventil 18 dargestellt.

Der Dämpfungskolben 12 besteht aus einer oberen Kolbenhälfte 20 und einer unteren Kolbenhälfte 21, die durch je einen O-Ring 22 gegenüber der Kolbenstange 8 und durch einen Dichtring 23 gegenüber dem Führungsrohr 4 abgedichtet sind. Die beiden Kolbenhälften 20, 21 bilden zusammen die Verbindungskanäle 24 zwischen den beiden Arbeitskammern 13, 14. Oberhalb bzw. unterhalb der Kolbenhälften 20, 21 sind Federscheiben 26, 27 so angeordnet, daß sie jeweils auf einem Ende des Verbindungskanals 24 aufliegen. Am anderen Ende ermöglicht je eine Ausnehmung 28, 29 das Eintreten von Dämpfungsflüssigkeit in den Verbindungskanal 24. Um letzteren wieder verlassen zu können, muß der Flüssigkeitsdruck so groß sein, daß die Federscheiben 26, 27 zumindest teilweise angehoben werden und eine kleine Durchtrittsöffnung freigeben.

Um den zum Abheben der Federscheiben 26, 27 von den Verbin dungskanälen 24 nötigen Druck verändern zu können, sind in einem von den beiden Kolbenhälften 20, 21 gebildeten Ringraum 30 zwei Steuerkolben 32, 33 abgedichtet eingesetzt. Zwischen den beiden Steuerkolben 32, 33 wird eine Steuerkammer 36 ge bildet. Diese Steuerkammer 36 ist mit einem Kanal 38 in der Kolbenstange 8 verbunden und kann über diesen Kanal 38 mit Druckflüssigkeit befüllt werden. Dadurch verschieben sich die Steuerkolben 32, 33 und heben die Federscheiben 26, 27 mit ihren Fortsätzen 34, 35 leicht an, so daß ein mehr oder weniger stark gedrosselter Flüssigkeitsstrom von einer Arbeitskammer 13, 14 zur anderen Arbeitskammer 14, 13 möglich ist.

Fig. 3 zeigt im linken Teil jeweils im Axialschnitt untereinander von oben nach unten die obere Kolbenhälfte 20, den oberen Steuerkolben 32, den unteren Steuerkolben 33 und die untere Kolbenhälfte 21. Zusätzlich zu den oben erläuterten Einzelheiten erkennt man noch die Ausnehmung 200 in der oberen Kolbenhälfte 20, die mit der Nase 210 an der unteren Kolbenhälfte 21 zusammenwirkt und sicherstellt, daß beide beim Zusammenbau nicht gegeneinander verdreht sind. Weiterhin sind die Nuten 220 und 221 zur Aufnahme der O-Ringe 22 sowie die von beiden Kolbenhälften gebildete Nut 230 zur Aufnahme des Dichtrings 23 zu erkennen. Die Ansichten der im rechten Figurenteil gezeigten Fig. 3a-3d sind jeweils im linken Figurenteil markiert. Der in Fig. 3b markierte Schnitt A-B ist in Fig. 3e gezeigt und stellt den Verbindungskanal 37 vom Kanal 38 in der Kolbenstange 8 zur Steuerkammer 36 dar.

Sowohl im explosionsartigen, linken Figurenteil (Fig. 3) als auch in den Ansichten, d. h. den Fig. 3a-3d, sieht man die Bohrungen 31 in den Kolbenhälften 20, 21, in die die Fortsätze 34, 35 hineinragen bzw. durch die letztere hindurchragen und die Federscheiben 26, 27 abheben.

Unten am Schwingungsdämpfer 1 ist eine Buchse 39 angeordnet, die einen außenliegenden Rohranschluß 40 mit der Arbeitskammer 13 verbindet. Am Rohranschluß 40 ist ein Rohr 41 angeschlossen, welches über einen zweiten Rohranschluß 42 an ein Magnetventil 43 angeschlossen ist. Das Magnetventil 43 ist mittels eines Ventilblocks 44 am Außenrohr 2 befestigt und hat eine Verbindung zum Zwischenraum 51 zwischen Außenrohr 2 und Führungsrohr 4 und von dort durch die Bohrungen 52 zur Arbeitskammer 14. In seiner stromlosen Normalstellung sperrt das Magnetventil 43 die Verbindung zwischen den beiden Arbeitskammern 13, 14. Wenn das Ventil 43 geschaltet ist, wird diese Verbindung freigegeben und es besteht zusätzlich zur Durchflußmöglichkeit durch die Dämpfungsventile 18 und 19 eine ungedrosselte Durchflußmöglichkeit durch das Rohr 41, d. h. der Schwingungsdämpfer 1 wird in seiner Kraft-Geschwindigkeits-Charakteristik weicher.

Besonders wichtig ist bei der Erfindung, daß beide gleichzeitig einsetzbaren Dämpferhärtenverstellmechanismen bei Ausfall gewährleisten, daß die härteste und fahrsicherste Einstellung erfolgt. Dies geschieht durch das stromlos geschlossene Magnetventil 43 und die bei Undichtigkeiten auf den Verbindungskanälen 24 aufliegenden Federscheiben 26, 27.

In Fig. 4 ist der gleiche Schwingungsdämpfer 1, wie oben beschrieben, verkleinert gezeigt. Er ist schematisch mit seiner Verstellvorrichtung sowie mit einer Niveauregelvorrichtung kombiniert dargestellt.

Die Verstellvorrichtung besteht einerseits aus dem oben beschriebenen Magnetventil 43 und andererseits aus dem Proportionalventil 45, dem Wegeventil 46, der Pumpe 47 und dem Behälter 48 in Verbindung mit den Steuerkolben 32, 33 und der Steuerkammer 36. Durch Ansteuern des Wegeventils 46, so daß es in Position 3 steht, kann die Pumpe 47 durch das Proportionalventil 45 geregelt in die Steuerkammer 36 Flüssigkeit hineinpumpen.

Steht das Wegeventil 46 in seiner gezeichneten Position 1, so versorgt die Pumpe 47 den Druckspeicher 49, aus dem über das Schaltventil 50 Druckflüssigkeit zum Regeln der Fahrzeughöhe in den Schwingungsdämpfer 1 hineingelassen werden kann. Die zugehörige Steuereinheit ist nicht dargestellt und die Signalleitungen sind teilweise gestrichelt angedeutet. Zur Niveauregelvorrichtung gehört auch der Höhensensor 50, der die aktuelle Fahrzeughöhe erfaßt.

Die Position 2 des Ventils 46 dient zum Trennen von den Funktionen Niveauregeln und Federverstellung. Die Position 0 ist die stromlose Stellung bei Systemausfall.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, dem das Verhältnis von Dämpfungskraft zu Bewegungsgeschwindigkeit (relative Geschwindigkeit zwischen Fahrzeugaufbau und -rad) für die verschiedenen Dämpfereinstellungen zu entnehmen ist. Die im 1. Quadranten oberste und im 3. Quadranten unterste Kurve gibt die Einstellung ohne Anheben der Federscheiben 26, 27 bei geschlossenem Magnetventil 43 wieder. Die gestrichelten Kurven ergeben sich bei Anheben der Scheiben 26, 27. Die zweite ausgezogene Kurve entspricht dem geöffneten Magnetventil 43 und aufliegenden Federscheiben 26, 27. Die danebenliegenden gestrichelten Kurven ergeben sich wieder beim Anheben der Federscheiben 26, 27. Alle Kennlinien verlaufen degressiv.

Möglich ist es auch, einen zusätzlichen kleinen Druckspeicher vorzusehen, der bei Strom- und Systemausfall direkt an die Steuerkammer 36 angeschlossen wird. Diese Maßnahme ermöglicht es, eine andere Kennlinie als die härteste für Notfälle fest einzustellen, so daß beispielsweise eine gleichzeitig komfortable und sichere Weiterfahrt möglich ist.

Bezugszeichenliste

1

Schwingungsdämpfer

2

Außenrohr

3

Dom

4

Führungsrohr (Arbeitszylinder)

5

Rohrstück

6

Dichtung

7

Deckel

8

Kolbenstange

9

Führungseinheit

10

Dichtungseinheit

11

Dichtung

12

Dämpfungskolben

13

Arbeitskammer, untere

14

Arbeitskammer, obere

15

Stufe

16

Distanzstück

17

Mutter

18

Dämpfungsventil (Zug)

19

Dämpfungsventil (Druck)

20

Kolbenhälfte (obere)

21

Kolbenhälfte (untere)

22

O-Ring

23

Dichtring

24

Verbindungskanal

26

Federscheiben

27

Federscheiben

28

Ausnehmung

29

Ausnehmung

30

Ringraum

31

Bohrung

32

Steuerkolben

33

Steuerkolben

34

Fortsatz

35

Fortsatz

36

Steuerkammer

37

Verbindungskanal

38

Kanal

39

Buchse

40

Rohranschluß

41

Rohr

42

Rohranschluß

43

Magnetventil

44

Ventilblock

45

Proportionalventil

46

Wegeventil

47

Pumpe

48

Behälter

49

Druckspeicher

50

Höhensensor

51

Zwischenraum

52

Bohrung

200

Ausnehmung

210

Nase

220

Nut

221

Nut

230

Nut

Claims

1. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer (1) für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder (4), mit einem diesen in zwei Arbeitskammern (13; 14) teilenden und eine aus dem Arbeitszylinder (4) herausragende Kolbenstange (8) aufweisenden Dämpfungskolben (12), mit im Dämpfungskolben (12) angeordneten, für je eine Bewegungsrichtung vorgesehenen Dämpfungsventilen, die aus Federscheiben (26; 27) als Schließgliedern und Verbindungskanälen (24) zwischen den beiden Arbeitskammern (13; 14) bestehen, und mit hydraulisch betätigbaren Steuerkolben (32; 33), wobei die zum Abheben der Federscheiben (26; 27) von den Verbindungskanälen (24) notwendige Kraft durch die hydraulisch betätigbaren Steuerkolben (32; 33) verminderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch betätigbaren Steuerkolben (32; 33) im Dämpfungskolben (12) angeordnet sind, eine mit einem Kanal (38) in der Kolbenstange (8) verbundene Steuerkammer (36) begrenzen, und mit den Federscheiben (26; 27) in kraftübertragender Verbindung stehen, wobei die Steuerkolben (32; 33) die Federscheiben (26; 27) teilweise von den Verbindungskanälen (24) abheben, wenn die Steuerkammer (36) druckbeaufschlagt wird und ein die beiden Arbeitskammern (13; 14) verbindender Bypaßkanal (41) vorgesehen ist, in dem ein geschlossenes und durch Ansteuern öffenbares Elektromagnetventil (43) angeordnet ist.

2. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (32; 33) Fortsätze (34; 35) aufweisen, an denen die Federscheiben (26; 27) anliegen.

3. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfkraft, die von der Abhebekraft der Federscheiben (26; 27) und der Stellung des Elektromagnetventils (43) abhängt, für beide Bewegungsrichtungen stets um den gleichen Betrag veränderbar ist.

4. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (47) und ein Proportionalventil (45) vorgesehen sind, um über die Kolbenstange (Kanal (38)) die Steuerkammer (36) mit Druck zu beaufschlagen.

5. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (47) gleichzeitig zur Versorgung einer Niveauregeleinrichtung, einer Servolenkung oder einer ABS/ASR-Einrichtung dient.

6. Regelbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (36) mit dem gleichen Druckmittel beaufschlagbar ist, das im Schwingungsdämpfer (1) als Dämpfungsflüssigkeit dient.