DE4129230A1

DE4129230A1 - Hydraulischer, verstellbarer schwingungsdaempfer fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4129230A1
Application number: DE19914129230
Authority: DE
Inventors: Andree Patzenhauer; Winfried Geilhausen; Karl-Heinz Loehr
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1992-03-19
Also published as: DE4129230C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, verstellbaren 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 angeordneten Bypaß mindestens ein druckabhängig reagierendes Ventil vorgesehen ist, und daß zur Steuerung des Bypasses eine einen Steuerkörper aufweisende Verstellvorrichtung vorgesehen ist.

Es sind Dämpfungskraftregeleinrichtungen für Teleskop- Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-OS 33 03 293), bei denen ein zusätzlich doppeltwirkendes Dämpfungsventil vorgesehen ist, welches im eigentlichen Dämpfungskolben eingebaut ist. Diese Dämpfungsventile sind in Reihe geschaltet und durch einen Drehschieber voneinander trennbar, so daß bei einer ersten Schaltstellung nur die Ventile des Führungskolbens durchströmt werden und bei einer zweiten Schaltstellung die Ventile im Führungskolben sowie die Zusatzventile gleichermaßen durchströmt werden, so daß jeweils eine entsprechende 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 einen hohen Herstellungsaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen, verstellbaren Schwingungsdämpfer zu schaffen, bei dem der Steuerkörper der Verstellvorrichtung eines Bypasses durch eine einfache hydraulische und/oder hydropneumatische und/oder mechanische Beaufschlagung in Schließstellung und durch den Systeminnendruck des Schwingungsdämpfers stufenlos bis zur Offenstellung gebracht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Stirnfläche des axial beweglichen Steuerkörpers mit einem externen Druck und in gleicher Richtung mit einer Feder, eine zweite Stirnfläche mit dem Druck der unteren Kammerhälfte und weitere Flächen (A2-A9) mit dem Druck des Bypasses beaufschlagt werden, wobei der am Steuerkörper anstehende resultierende Druck den Steuerkörper axial positioniert.

Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß der Aufwand für eine Magnetspule im Schwingungsdämpfer entfallen kann, und daß die Verwendung eines Steuerkörpers, der hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden kann, bei Fahrzeugen besonders einfach realisiert werden kann, die bereits mit einer Luftfederung ausgerüstet sind. Bei Nutzkraftfahrzeugen, die zunehmend mit einer Luftfederung ausgerüstet werden, bietet sich der Einsatz einer pneumatisch betätigten Verstelleinrichtung an. Der technische Aufwand zur Ansteuerung bzw. pneumatischen Betätigung der Verstelleinrichtung ist hierbei relativ gering. Auch bei Personenkraftwagen mit pneumatischen bzw. hydropneumatischen Federungssystemen läßt sich eine derartige Verstelleinrichtung problemlos einsetzen.

Darüber hinaus ist von Vorteil, daß durch die verschiedenen druckbeaufschlagten Flächen der Bypaß zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung stufenlos einstellbar ist. Bei geringem externen Druck (Steuerdruck) öffnet der Steuerkörper den Bypaß und das Dämpfungsmittel gelangt zum weich eingestellten druckabhängigen Ventil. Bei mittlerem externen Druck öffnet der Steuerkörper den Bypaß nur teilweise, so daß das Dämpfungsmittel den Einströmungsquerschnitt zum druckabhängig reagierenden Ventil und gleichzeitig über die Ventile des Dämpfungskolbens strömt. Bei hohem externen Druck verschließt der Steuerkörper den Bypaß und es werden nur die hart eingestellten Ventile des Dämpfungskolbens durchströmt.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Steuerkörper aus einem zylindrischen Teil und zwei im Abstand zueinander angeordneten scheibenförmigen Elementen besteht.

In Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Bypaß axial durch den Dämpfungskolben hindurch. Dabei ist mit Vorteil der Steuerkörper im Bypaß angeordnet und zu beiden Seiten des Dämpfungskolbens mit druckbeaufschlagten Flächen versehen.

Nach einer weiteren wesentlichen Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein zylindrischer Ansatz des Steuerkörpers in einer Bohrung der Kolbenstange abgedichtet aufgenommen und axial beweglich 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 weitere Ausführungsform eines Schwingungsdämpfers mit einem unterschiedlichen Steuerkörper,

Fig. 3 als Einzelteil den Steuerkörper gemäß der Fig. 1,

Fig. 4 als Einzelteil den Steuerkörper gemäß der Fig. 2.

Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus der Kolbenstange 1, dem Dämpfungskolben 2, der den Arbeitszylinder 3 in eine obere und eine untere Kammerhälfte unterteilt. Der Dämpfungskolben 2 ist mit Ventilen 4a und 4b zur Erzeugung einer Dämpfungskraft ausgerüstet. Zusätzlich ist die obere Kammerhälfte über einen Bypaß 5 mit der unteren Kammerhälfte verbunden. Dem Bypaß 5 sind die Ventile 6a und 6b nachgeschaltet, so daß je nach Position des Steuerkörpers 7 der Verstellvorrichtung die Ventile 4a und 4b des Dämpfungskolbens, die Ventile 6a und 6b des Bypasses oder beide Ventilgruppen zusammen durchströmt werden.

Die eigentliche Verstellvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Steuerkörper 7, dessen Stirnfläche 8 über die Bohrung 16 der Kolbenstange 1 mit einem externen Druck (Steuerdruck) beaufschlagt wird. Die zweite Stirnfläche 9 ist dem Systemdruck in der unteren Kammerhälfte des Arbeitszylinders ausgesetzt. Durch einen konstanten Durchlaß 17 gelangt auch bei geschlossenem Steuerkörper 7 Dämpfungsmittel aus der oberen Kammerhälfte in den Bypaß 5, so daß durch einen Druckaufbau im Bypaß 5 die Fläche 10 und die Fläche 11 beaufschlagt werden. Durch die unterschiedlichen Größen der Stirnfläche 8, der Stirnfläche 9 und den Flächen 10 bzw. 11 stellt sich am Steuerschieber 7 ein resultierender Druck ein und bewegt den Steuerschieber 7 in eine bestimmte Position, in der im Bereich des scheibenförmigen Elementes 13 ein Durchlaß 18 ganz oder teilweise freigegeben wird. Über den externen Druck auf die Stirnfläche 8 ist die Position des scheibenförmigen Elementes 13 einstellbar.

Das scheibenförmige Element 13 ist über das zylindrische Teil 12 mit dem anderen scheibenförmigen Element 14 verbunden, wobei das scheibenförmige Element 13 über eine in einem Raum 19 angeordnete Feder 20 zusätzlich beaufschlagt wird. Über Rückschlagventile 21 kann der Raum 19 mit Dämpfungsmitteln gefüllt werden. Die Entleerung des Raumes 19 ist über eine Bohrung 22 gewährleistet. Das scheibenförmige Element 14 besitzt einen geringeren Durchmesser und weist die Stirnfläche 9 sowie die Fläche 11 zur Erzielung eines resultierenden Druckes zusammen mit dem scheibenförmigen Element 13 auf.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Steuerkörper 7 aus zwei scheibenförmigen Elementen 13 besteht, von denen jedes über einen Durchlaß 18 angeströmt wird. Der zwischen den scheibenförmigen Elementen 13 gebildete Hohlraum mündet in den Bypaß 5.

In der Druckstufe strömt das Dämpfungsmittel über das druckabhängige Ventil 6a in den Bypaß 5, so daß über die Flächen 10 und 11 sowie den Stirnflächen 8 und 9 die Querschnittsfläche des Durchlasses 18 bestimmt wird.

In der Zugstufe gelangt das Dämpfungsmittel über die Durchlässse 18 in den Bypaß 5 und über das druckabhängige Ventil 6b in den unteren Arbeitsraum. Die Querschnittsfläche des Durchlasses 18 wird wiederum über die Flächen 10 und 11 sowie die Stirnflächen 8 und 9 eingestellt, wobei der externe Druck über die Stirnfläche 8 gegen den Innendruck des Schwingungsdämpfers wirkt.

Aus der Fig. 3 ist der Steuerkörper 7 gemäß der Ausführung nach Fig. 1 zu entnehmen. Die Flächen A1-A7 sowie die Federkraft der Feder 20 ergeben in Zug- oder Druckrichtung jeweils eine resultierende Kraft zur stufenlosen Öffnung des Bypasses 5. Das Schließen des Bypasses erfolgt durch einen entsprechenden Druck auf die Stirnfläche 8 bzw. A1.

Eine Verstellung der Zug- und Druckstufe ist möglich, wenn folgende Wirkflächen- bzw. Kraftverhältnisse vorgesehen sind.

Federkraft F_Feder < Resultierende Kraft aufgrund Druckbeaufschlagung von A7 F_resA7
A1 < A7
A2 = A3
A4 = A5
A1 = A6 + A7

In Zugrichtung des Schwingungsdämpfers wirkt in positiver Richtung F_Feder, F_A1, F_A2 und F_A5. In negativer Richtung dagegen die F_A3, F_A4 und F_A7.

F_res = F_Feder + F_A1 + F_A2 - F_A3 - F_A4 + F_A5 - F_A7

Da sich F_A2 und F_A3 sowie F_A4 und F_A5 aufheben, verbleibt

F_res = F_Feder + F_A1 + F_A2 - F_A7

In Druckrichtung des Schwingungsdämpfers wirkt zusätzlich noch in negativer Richtung die Kraft F_A6, so daß sich

F_res = F_Feder + F_A1 + F_A2 - F_A3 - F_A4 + F_A5 - F_A6 - F_A7
F_res = F_Feder + F_A1 - F_A6 - F_A7

ergibt. Der öffnende Bewegungsvorgang wird durch den Druck über die konstante Drossel der Bohrung 22 lediglich verzögert.

Die Fig. 4 zeigt den Steuerkörper gemäß der Ausführung nach Fig. 2. Auch bei dieser Ausführung ergeben die Flächen A1-A9 sowie die Kraft der Feder 20 im Betrieb des Schwingungsdämpfers eine resultierende Kraft zur stufenlosen Öffnung des Bypasses 5.

Federkraft F_Feder < Resultierende Kraft aufgrund Druckbeaufschlagung von A7 F_resA7
A1 < A7
A2 = A3
A4 = A5
A8 ≦ A9
A8 < A6 + A7

In Zugrichtung des Schwingungsdämpfers wirkt in positiver Richtung F_Feder, F_A1, F_A2, F_A5 sowie F_A8. In negativer Richtung F_A3, F_A4, F_A7 und F_A9.

F_res = F_Feder + F_A1 + F_A2 - F_A3 - F_A4 + F_A5 - F_A7 + F_A8 - F_A9

Die Kräfte der Flächen F_A2 und F_A3, F_A4 und F_A5 sowie F_A8 und F_A9 heben sich auf, so daß sich

F_res = F_Feder + F_A1 - F_A7

ergibt.

In Druckrichtung wirkt wie in Fig. 3 noch die Kraft der Fläche A6 in negativer Richtung, so daß sich

F_res = F_Feder + F_A1 + F_A2 - F_A3 - F_A4 + F_A5 - F_A6 - F_A7 + F_A8 - F_A9

ergibt. Die Kräfte der Fläche A2 und A3, A4 und A5 sowie A8 und A9 heben sich auf. Es ergibt danach

F_res = F_Feder + F_A1 - F_A6 - F_A7

Bezugszeichenliste

1 Kolbenstange
2 Dämpfungskolben
3 Arbeitszylinder
4 Ventile
5 Bypaß
6 Druckabhängiges Ventil
7 Steuerkörper
8 Stirnfläche
9 Stirnfläche
10 Fläche
11 Fläche
12 Zylindrischer Teil
13 Scheibenförmiges Element
14 Scheibenförmiges Element
15 Zylindrischer Ansatz
16 Bohrung
17 Konstanter Durchlaß
18 Durchlaß
19 Raum
20 Feder
21 Rückschlagventil
22 Bohrung

Claims

1. Hydraulischer, verstellbarer 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 angeordneten Bypaß mindestens ein druckabhängig reagierendes Ventil vorgesehen ist, und daß zur Steuerung des Bypasses eine einen Steuerkörper aufweisende Stellvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnfläche (8) des axial beweglichen Steuerkörpers (7) mit einem externen Druck und in gleicher Richtung mit einer Feder (20), eine zweite Stirnfläche (9) mit dem Druck der unteren Kammerhälfte und weitere Flächen (A2-A9) mit dem Druck des Bypasses (5) beaufschlagt werden, wobei der am Steuerkörper (7) anstehende resultierende Druck den Steuerkörper (7) axial positioniert.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (7) aus einem zylindrischen Teil (12) und zwei im Abstand zueinander angeordneten scheibenförmigen Elementen (13, 14) besteht.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß (5) axial durch den Dämpfungskolben (2) verläuft.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (7) im Bypaß (5) angeordnet ist und zu beiden Seiten des Dämpfungskolbens (2) mit druckbeaufschlagten Flächen (8, 9, 10, 11) versehen ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Ansatz (15) des Steuerkörpers (7) in einer Bohrung (16) der Kolbenstange (1) abgedichtet aufgenommen und axial beweglich angeordnet ist.