DE4120122A1 - Hydraulischer, verstellbarer schwingungsdaempfer fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, ver­ stellbaren Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge, mit einem an einer Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammerhälften unterteilt, wobei in einem, parallel zu den Ventilen des Dämpfungskolbens, angeord­ neten Bypaß mindestens ein druckabhängig reagierendes Ventil vorgesehen ist, und daß zur Steuerung des Bypasses eine Verstellvorrichtung einen Steuerkörper be­ aufschlagt.

Es sind Dämpfungskraftregeleinrichtungen für Teleskop- Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-OS 33 03 293), bei denen ein zusätzliches doppelt wirkendes Dämpfungsventil vorgesehen ist, welches im eigentlichen Dämpfungskolben eingebaut ist. Diese Dämpfungsventile sind in Reihe ge­ schaltet und durch einen Drehschieber voneinander trenn­ bar, so daß bei einer ersten Schaltstellung nur die Ventile des Führungskolbens durchströmt werden und eine weiche Dämpfung erzielbar ist und daß bei einer zweiten Schaltstellung die Ventile im Führungskolben sowie die Zusatzventile gleichermaßen durchströmt werden, so daß eine entsprechend harte Dämpfung einstellbar ist. Zur Verstellung wird ein Drehschieber verwendet, der durch einen elektrisch betriebenen Stellmotor beaufschlagt wird.

Darüber hinaus sind regelbare Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-PS 35 18 327), bei denen im oberen Teil der Kolbenstange eine Spule vorgesehen ist, in der ein Anker axial bewegbar ist und je nach Strombeaufschlagung der Spule eine bestimmte Bypaßöffnung zwischen dem oberen und unteren Arbeitsraum hergestellt werden kann. Schwingungsdämpfer mit einer Magnetspule erfordern allerdings einen hohen Herstellungsaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen, ver­ stellbaren Schwingungsdämpfer zu schaffen, bei dem der Steuerkörper eines Bypasses durch eine einfache hy­ draulisch oder pneumatisch beaufschlagte Verstellein­ richtung in Schließstellung und durch den Systeminnen­ druck in der Zugstufe des Schwingungsdämpfers in Offen­ stellung gebracht werden kann, wobei zu einer Grund­ dämpfung eine höhere Dämpfung schaltbar ist, so daß durch die hohe Dämpfung die Wankstabilität eines Fahr­ zeuges oder die Anfahrsituation eines Lastkraftwagens verbessert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß der Steuerkörper über ein Druckmedium beauf­ schlagt wird, wobei zwischen dem Druckmedium und dem Steuerkörper ein axial beweglicher und am Umfang abge­ dichteter Druckübersetzer angeordnet ist und daß der Steuerkörper auf der dem Druckübersetzer zugewandten Seite mit einem im Durchmesser kleineren zylindrischen Ansatz versehen ist und die äußere Umfangsfläche des Steuerkörpers eine Andrehung aufweist, und daß der Innendurchmesser des Steuerkörpers kleiner ist als der Außendurchmesser der Umfangsfläche, wobei die beiden Stirnseiten des Steuerkörpers über eine Bohrung mit­ einander verbunden sind.

Der Schwingungsdämpfer dieser Bauart besitzt eine Grund­ dämpfung und in vorteilhafter Weise eine zusätzliche höhere Dämpfung. Durch kurzzeitiges Umschalten in diese höhere Dämpfungskennlinie kann die Wankstabilisierung eines Fahrzeuges realisiert werden. Ein weiterer Einsatz ist bei der Anfahrsituation eines Sattelschleppers gegeben. Hier kann durch Umschalten auf eine hohe Dämp­ fung der extreme Federweg der Vorderachse, welcher beim Anfahren durch Beschleunigung und Schalten entsteht, minimert werden.

Desweiteren ist bei dieser Lösung von Vorteil, daß der Aufwand für eine Magnetspule im Schwingungsdämpfer ent­ fallen kann, und daß die Verwendung eines Steuerkörpers, der von einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten Membran bewegt wird, bei den Fahrzeugen besonders ein­ fach realisiert werden kann, die bereits mit einer Luft­ federung ausgerüstet sind. Bei Nutzkraftfahrzeugen die zunehmend mit einer Luftfederung ausgerüstet werden, bietet sich der Einsatz einer pneumatisch betätigten Verstelleinrichtung an. Der technische Aufwand zur An­ steuerung bzw. pneumatischen Betätigung der Verstell­ einrichtung ist hierbei relativ gering. Auch bei Personenkraftwagen mit pneumatischen bzw. hydropneu­ matischen Federungssystemen läßt sich eine derartige Verstelleinrichtung problemlos einsetzen.

Durch die Verwendung eines abgedichteten Drucküber­ setzers läßt sich die Verstelleinrichtung funktions­ sicher auch mit verschmutzter und feuchter Druckluft unter Vermeidung von Korrosion einsetzen. Die mit feuchter sowie verschmutzter Druckluft in Berührung kommenden Teile, wie die Innenbohrung der Kolbenstange und der abgedichtete Druckübersetzer, könnten aus korrosionsbeständigem Material hergestellt werden, so daß ein in sich abgeschlossener Raum entsteht. Die Ver­ stellung des Steuerkörpers erfolgt durch Druckbeauf­ schlagung der Verstelleinrichtung, während die Rück­ stellung des Steuerkörpers bei Druckentlastung der Ver­ stelleinrichtung nur in der Zugstufe durch den System­ innendruck des Schwingungsdämpfers erfolgt.

Ein weiteres wesentliches Merkmal sieht vor, daß die Fläche A1 des zylindrischen Ansatzes kleiner ist als die Differenz (Fläche A2) zwischen der Fläche mit dem Durchmesser der Umfangsfläche und der Fläche mit dem Innendurchmesser.

Um eine Verzerrung des Steuerdruckes zu vermeiden, ist nach einem wesentlichen Merkmal der Druckübersetzer auf der dem Druckmedium abgewandten Seite mit einer Ent­ lüftung versehen.

Eine technisch einfache und wirkungsvolle Ausführung sieht vor, daß als Druckübersetzer eine, am Umfang dicht eingespannte, elastische Membran vorgesehen ist. Hierbei wird mit Vorteil das Druckmedium von der eigentlichen Verstellvorrichtung getrennt, so daß eventuelle Korrosionsprobleme unbedeutend sind.

Zur Erzielung von optimalen Schaltvorgängen des Steuer­ körpers ist nach einer besonders günstigen Ausführungs­ form vorgesehen, daß der zylindrische Ansatz in einer Bohrung abgedichtet angeordnet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Dämpfungskolben eines Schwingungsdämpfers mit einer Verstellvorrichtung als Einzelheit im Schnitt

Fig. 2 eine im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellte Aus­ führungsform mit einem unterschiedlichen Druckübersetzer

Fig. 3 einen Dämpfungskolben im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit unterschiedlichen Flächenver­ hältnissen des Steuerkörpers

Fig. 4 einen Dämpfungskolben im Prinzip wie in Fig. 3 dargestellt mit einem unterschiedlichen Druckübersetzer

Fig. 5 einen Steuerkörper als Einzelheit und den einzelnen Wirkflächen.

Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus der Kolbenstange 2, dem Dämpfungskolben 3, der den Arbeitszylinder 1 in eine obere und eine untere Kammerhälfte unterteilt. Der Dämpfungskolben 3 ist mit Ventilen 4a und 4b zur Erzeugung einer Dämp­ fungskraft ausgerüstet. Zusätzlich ist die obere Kammer­ hälfte über einen Bypaß 5 mit der unteren Kammerhälfte verbunden.

Im Bypaß 5 wird ein Durchlaß durch einen Steuerkörper 8 beaufschlagt, wobei der Steuerkörper 8 durch ein Druck­ medium einer Verstellvorrichtung 7 und einem Drucküber­ setzer 9 beaufschlagt wird. Desweiteren sind im Bypaß 5 druckabhängige Ventile 6a und 6b angeordnet.

Als Druckübersetzer 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Membran 13 sowie eine Verstärkungsplatte 16 vorge­ sehen. Die Entlüftung 12 dient dazu, daß zwischen der Membran 13 und dem Steuerkörper kein Druckaufbau auf­ treten kann.

Der für die Steuerung erforderliche Luftdruck wird über ein Anschlußteil, welches auf ein korrosionsbeständiges Einsteckteil 17, welches in die Kolbenstange 2 einge­ setzt ist, in den Ausdehnungsraum 18 gedrückt. Hierdurch bewegt sich die Membran 13 nach unten und der Steuer­ körper 8 schließt den Bypaß 5. Das Dämpfungsmittel durchströmt jetzt nur die Ventile 4a und 4b und es stellt sich eine hohe Dämpfungskraft ein. Die Rück­ stellung des Steuerkörpers 8 des Bypasses 5 wird dadurch bewirkt, daß zunächst das Druckmedium zur Membran 13 unterbrochen wird und daß der Steuerkörper 8 über die Andrehung 11 auf der äußeren Umfangsfläche 10 in der Zugstufe mit Druck beaufschlagt wird. Der Druck auf die Ringfläche der Andrehung 11 hebt den Steuerkörper 8 ab, so daß durch die ausgelöste Druckfortsetzung auf die ge­ samte Fläche des Steuerkörpers 8b der Steuerkörper ganz aufgestellt wird. Über die Bohrung 15 wird in diesem Moment sowohl die vordere Stirnseite als auch die Rück­ seite des Steuerkörpers 8b mit Druck beaufschlagt, wobei der in einer Bohrung 14 angeordnete zylindrische Ansatz 8a des Steuerkörpers 8 durch die Abdichtung nicht mit Druck beaufschlagt wird; hierbei ergibt sich auf der vorderen Stirnseite des Steuerkörpers 8b ein größerer Flächenanteil und der Steuerkörper 8 kann somit aufge­ stellt werden.

Bei aufgestelltem Steuerkörper 8 fließt das Dämpfungs­ mittel außer durch die Ventile 4a und 4b zusätzlich noch durch den Bypaß 5 und somit durch die druckabhängigen Ventile 6a und 6b läßt sich eine weiche Dämpfungskraft erzielen.

In der Fig. 2 ist als Druckübersetzer 9 ein festes Bau­ teil vorgesehen, welches zwar axial beweglich jedoch ebenfalls am Außenumfang abgedichtet ist. In der Fig. 1 und der Fig. 2 sind die Flächen des Druckübersetzers 9 gegenüber dem zylindrischen Ansatz 8a des Steuerkörpers so ausgelegt, daß die Verstellkraft mit einer Druck­ beaufschlagung von ca. 5 bar vorgenommen werden kann. Dieser Betriebsdruck ist in pneumatischen Federungs­ anlagen eines Fahrzeuges verfügbar.

In der Fig. 3 ist eine Membran 13 sowie ein Steuer­ körper 8 gezeigt, bei dem die Flächenverhältnisse für das Öffnen des Steuerkörpers 8 günstiger gestaltet sind. Durch einen im Durchmesser größeren zylindrischen Ansatz 8a des Steuerkörpers 8 ist ein leichteres Öffnen des Steuerkörpers durch den Systeminnendruck möglich. Hier­ bei muß jedoch beim Schließen des Steuerkörpers 8 ein höherer Druck der Verstelleinrichtung zur Verfügung stehen.

In der Fig. 4 ist wiederum der Druckübersetzer 9 als starres Bauteil mit einem abgedichteten Außenumfang gezeigt, während sich die Flächenverhältnisse des Druck­ übersetzers 9 und des Steuerkörpers 8 mit dem Aus­ führungsbeispiel nach der Fig. 3 ähnlich sind.

Die Fig. 5 zeigt einen Steuerkörper 8 als Einzelteil, wobei die zylindrische Andrehung 11 die Fläche A3 bildet. Die Fläche A1 ist auf den zylindrischen Ansatz 8a bezogen. Die Fläche mit dem Durchmesser der äußeren Umfangsfläche 10 abzüglich der der Fläche mit dem Innendurchmesser 19 bildet die ringförmige Wirkfläche A3.

Die Grundstellung (niedrige Dämpfungskraft) ist bei nichtbeaufschlagtem Druckübersetzer 9 vorhanden. Bedingt durch die zugseitige Anströmung bei geschlossenem Steuerkörper 8 wird dieser durch Druckbeaufschlagung der Ringfläche A3 in Richtung "auf" geschoben. Bei dem Ab­ heben des Steuerkörpers 8 von der Sitzfläche nimmt die Druckdifferenz über die Steuerkante ab, somit steht der Druck der Zugstufe in der Bypaßbohrung 5 und am druckab­ hängigen Ventil 6a an. Einem Schließen des Steuerkörpers 8 durch den Sog an der Sitzfläche wirkt eine ebenfalls steigende Kraft, resultierend aus dem Druck in der Bypaßbohrung 5 und der Fläche A1, entgegen und sorgt somit bei steigendem Durchfluß von Dämpfungsmittel für eine sichere Ventilöffnung.

Dieses ist ein Vorteil gegenüber einem Elektromagneten nach dem Stand der Technik, dessen Haltekraft konstant ist, wodurch ein Schließen des Steuerkörpers 8 bei einem extremen Durchsatz von Dämpfungsmittel nicht ausge­ schlossen ist. Die Folge wäre ein ungewolltes Schalten in die hohe Kennung bei Fahrbetrieb. Bedingt durch die Grundstellung Ventil "auf" müßte ein Magnet nahe 100% bestromt werden.

Bei druckseitiger Anströmung und offenstehendem Steuer­ körper 8 (Druckübersetzer nicht druckbeaufschlagt) bleibt bei dieser durch die Bedingung "A2<A1" geschlossen. Das Öffnen und Offenhalten des Steuer­ körpers wird hier mit der Umkehrbewegung in die Zugstufe hergestellt.

Die hohe Kennung ist bei Druckbeaufschlagung des Druck­ übersetzers 9 vorhanden. Bedingt durch die Schließ­ stellung des Steuerkörpers 8 steht der Druck der Zug­ Stufe am höher bestückten druckabhängigen Ventil 4b an. Die Schließstellung des Steuerkörpers 8 wird bei zug­ seitiger Anströmung durch die Bedingung "F Drucküber­ setzer <p Zugstufe A3 Ringfläche" und bei druckseitiger Anströmung durch "A2<A1" sichergestellt.

Bezugszeichenliste

 1 Arbeitszylinder
 2 Kolbenstange
 3 Dämpfungskolben
 4a, b Ventile
 5 Bypaß
 6a, b druckabhängiges Ventil
 7 Verstellvorrichtung
 8 Steuerkörper
 8a, b zylindrischer Ansatz des Steuerkörpers
 9 Druckübersetzer
10 äußere Umfangsfläche
11 Andrehung
12 Entlüftung
13 Membran
14 Bohrung
15 Bohrung
16 Verstärkungsplatte
17 Einsteckteil
18 Ausdehnungsraum
19 Innendurchmesser

Claims (5)

1. Hydraulischer, verstellbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge, mit einem an einer Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammer­ hälften unterteilt, wobei in einem, parallel zu den Ventilen des Dämpfungskolbens, angeordneten Bypaß mindestens ein druckabhängig reagierendes Ventil vorgesehen ist, und daß zur Steuerung des Bypasses eine Verstellvorrichtung einen Steuerkörper beauf­ schlagt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (8) über ein Druckmedium beauf­ schlagt wird, wobei zwischen dem Druckmedium und dem Steuerkörper (8) ein axial beweglicher und am Umfang abgedichteter Druckübersetzer (9) angeordnet ist und daß der Steuerkörper (8) auf der dem Druckübersetzer (9) zugewandten Seite mit einem im Durchmesser kleineren zylindrischen Ansatz (8a) versehen ist und die äußere Umfangsfläche (10) des Steuerkörpers (8) eine Andrehung (11) aufweist, und daß der Innendurchmesser (19) des Steuerkörpers (8) kleiner ist als der Außendurchmesser der Umfangsfläche (10), wobei die beiden Stirnseiten des Steuerkörpers (8) über eine Bohrung (15) miteinander verbunden sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (A1) des zylindrischen Ansatzes (8a) kleiner ist als die Differenz (Fläche A2) zwischen der Fläche mit dem Durchmesser der Umfangsfläche (10) und der Fläche mit dem Innendurchmesser (19).

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübersetzer (9) auf der dem Druckmedium abgewandten Seite mit einer Entlüftung (12) versehen ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckübersetzer (9) eine, am Umfang dicht eingespannte, elastische Membran (13) vorgesehen ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ansatz (8a) in einer Bohrung (14) abgedichtet angeordnet ist.