DE4142862C2 - Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthalten­ den Dämpferzylinder und einem an der Kolbenstange befestig­ ten Dämpfungskolben, der den Dämpferzylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei sich innerhalb der Kolbenstange eine Längsbohrung befindet, die einen Bypassdurchlaß bildet, der die Arbeitsräume miteinander verbindet und dessen Durchlaßquerschnitt mit einem elektromagnetisch ansteuerbaren Drehschieber eines Bypassventils mehrstufig oder kontinuierlich verstellbar ist, wobei das Bypassventil in der hohlen Kolbenstange oder einem zwischen Kolbenstange oder einem zwischen Kolbenstange und Dämpfungskolben befindlichen Ventilgehäuse angeordnet ist.

Um das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeuges den gegebenen Straßenverhältnissen und der Fahrgeschwindigkeit anpassen zu können, werden Schwingungsdämpfer von Kraftfahrzeugen regelbar ausgeführt.

Die deutsche Patentschrift DE-PS 40 11 358 beschreibt einen hydraulischen regelbaren Schwingungsdämpfer, bei dem der Bypassquerschnitt, der durch die hohle Kolbenstange gebildet wird, in der Zug- als auch in der Druckstufe kontinuierlich verstellt werden kann. Dazu befindet sich in der hohlen Kolbenstange ein elektromagnetischer Drehsteller, bestehend aus einer an der Wandung der magnetisierbaren Kolbenstange angeordneten Statorwicklung und einem innenliegenden Rotor. Der Drehschieber zur kontinuierlichen Verstellung des Bypassquerschnittes wird entweder in dem als Hülse ausgebildeten Rotor über eine Laufwelle geführt oder ein Teil des Drehschiebers ist als Rotor ausgebildet. Die axiale Führung eines solchen Drehschiebers bezüglich der Wandung der Kolbenstange ist immer problematisch, da nur geringste Abweichungen zu Verkantungen führen können, wodurch eine genaue, regelbare Verstellung des Bypassdurchlasses nicht mehr möglich ist.

ein weiterer regelbarer Stoßdämpfer mit einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Bypasskanal ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 12 899 A1 vorbekannt. Bei diesem Stoßdämpfer ist zur Verstellung des Bypasskanals ein schrittweise verdrehbarer Steuerschieber vorgesehen, der innerhalb des oberen Arbeitsraums koaxial um die Kolbenstange im Bereich einer Querbohrung angeordnet ist. Der Antrieb des Steuerschiebers erfolgt über koaxial um einen oberen Bereich des Steuerschiebers ringförmig angeordnete, ansteuerbare Magnete, die mit auf dem Steuerschieber vorgesehenen Nocken in Eingriff stehen. Somit bilden die ansteuerbaren Magnete den Stator und die Nocken den Rotor des den Steuerschieber bewegenden Schrittmotors.

Durch die Anordnung des Steuerschiebers im Arbeitsraum des Stoßdämpfers und die auftretende Strömung der Dämpfungsflüssigkeit kann auch dieser Steuerschieber verkanten.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen regelbaren Schwingungsdämpfer zu schaffen, bei dem eine genaue, hochdynamische mehrstufige oder kontinuierliche Verstellung des Bypassquerschnittes möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.

Durch die Ausbildung des Drehschiebers als außenliegender Ro­ tor des Drehstellermotors ist eine exakte axiale Führung des Drehschiebers und damit eine genaue und hochdynamische Ein­ stellung des Bypassdurchlasses möglich. Die für eine kontinu­ ierliche Verstellung notwendige radiale Breite der Eintritts­ öffnungen ist durch die relativ große Umfangsfläche des Dreh­ schiebers ohne aufwendige konstruktive Maßnahmen, wie Auf­ weiten der Laufwelle realisierbar. Die Bauhöhe des Bypassven­ tils ist verhältnismäßig gering, wodurch dem Schwingungsdämpfer kaum Ausgleichsvolumen zur Aufnahme der Dämpferflüssigkeit ver­ loren geht.

Die Erfindung soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem regelbaren Schwingungsdämpfer,

Fig. 2a die Draufsicht auf den Drehstellermotor mit einer ein­ zigen geteilten Statorwicklung,

Fig. 2b die Draufsicht auf den Drehsteller mit mehreren Statorwicklungen.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem hydraulischen Schwin­ gungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem mit Dämpfungsflüssig­ keit gefüllten Dämpferzylinder 1, in dem sich ein mit einer Kolbenstange 2 verbundener Dämpferkolben 3 hin- und herbewegt und den Dämpferzylinder 1 in zwei Arbeitsräume 4 und 5 unter­ teilt, wobei der Dämpferkolben auf bekannte Weise mit nicht dargestellten Dämpfungsventilen ausgerüstet ist. Innerhalb der Kolbenstange 2 befindet sich eine Längsbohrung, die den Bypass­ durchlaß 6 zwischen den Arbeitsräumen 4 und 5 bildet. Zur Verstellung des Bypassdurchlasses befindet sich oberhalb des Dämpferkolbens 3 an der Kolbenstange 2 ein Bypassventil 7 mit einem Drehschieber 8, der mittels eines elektromagnetischen Drehstellermotors den Querschnitt des Bypassdurchlasses 6 ge­ mäß den Fahrbedingungen und eines entsprechenden Regelal­ gorithmus mehrstufig oder kontinuierlich verändert. Der Drehstellermotor besteht aus dem als Rotor dienenden Dreh­ schieber 8 und dem sich innerhalb des Drehschiebers befind­ lichen, fest mit dem Bypassventilgehäuse 9 verbundenen Stator 17 mit wenigstens einer Statorwicklung 20, wobei die Anschlußkabel 10 durch die hohle Kolbenstange 2 nach außen, z. B. auf eine Regeleinrichtung, geführt sind. Der Drehschieber 8 ist hül­ senförmig ausgebildet und weist als Eintrittsöffnung für die Zugstufe schlitzförmige Durchbrüche 11 auf seiner Umfangs­ fläche auf, die mit den Durchbrüchen 12 der hohlen Kolben­ stange 2 bzw. des Bypassventilgehäuses 9 und der Austritts­ öffnung 13 den veränderbaren Bypassdurchlaß 6 bilden. In der Druckstufe verläuft die Bewegungsrichtung umgekehrt.

Oberhalb der schlitzförmigen Durchbrüche 11 ist innerhalb des Rotors eine Stützscheibe 18 angeordnet, die gleichzeitig die Öffnung für den Anschlag 19 trägt, um die Drehbewegung des Drehschie­ bers 8 auf einen vorgegebenen Bereich zu begrenzen.

Im Bypassdurchlaß 6 befindet sich außerdem ein druckabhängiges Bypassvorventil 14, bestehend aus jeweils einem Federscheiben­ paket 15, 16, welche die entsprechende Dämpfungskennung er­ zeugt.

Fig. 2a zeigt einen für einen kontinuierlich verstellbaren Bypassdurchlaß verwendeten Drehstellermotor mit einer Stator­ wicklung, wobei der außen liegende Rotor durch den hülsen­ förmigen Drehschieber 8 gebildet wird, dessen nicht darge­ stellte radiale Durchbrüche mit Durchbrüchen im Bypassventil­ gehäuse 9 korrespondieren.

Der Stator 17 besteht aus einem Ständerpaket, dessen beide Pole von je einem Teil der Statorwicklung 20 umwickelt sind. Die Hälften der Statorwicklung 17 sind in Reihe geschal­ tet. Der als Rotor des Drehstellermotors dienende Drehschieber 8 weist zwei diametrial magnetisierte Abschnitte auf, wobei es möglich ist, den Drehschieber vollständig aus hartmagne­ tischem Material herzustellen und diametrial zu magnetisieren oder auf seiner Innenfläche zwei radial entgegengesetzte ma­ gnetisierte Permanentmagnete 21, zum Beispiel Magnete seltener Erde, anzuordnen. Zur Verbesserung des Strömungswiderstandes können die Abstände zwischen den Permanentmagneten 21 ausge­ gossen sein.

Bei einem geschlossenen Bypassdurchlaß wirken nur die diametrial magnetisierten Permanentmagnete 21, die den Drehschieber 8 in seiner Grundstellung halten. In Abhängigkeit der Fahrbedingungen wird der Drehstellermotor über die in zwei Richtungen ansteuer­ bare Statorwicklung 20 angesteuert und der als Rotor wirkende Drehschieber 8 bewegt sich aus seiner Grundstellung heraus und öffnet den Bypassdurchlaß entsprechend des Steuer- oder Regelal­ gorithmus, wobei die Richtung des Drehmomentes von der jewei­ ligen Stromrichtung bestimmt wird.

Bei Stromausfall oder Kabelbruch nimmt der Rotor automatisch seine Grundstellung ein, das heißt, der Bypassdurchlaß ist ge­ schlossen. Um im Verdrehbereich des Drehschiebers 8 ein mög­ lichst großes Verdrehmoment zu erreichen, ist es bei dieser Ausführungsform vorteilhaft, die Drehbewegung auf einen Winkel von 30° in beide Verdrehrichtungen zu begrenzen.

Die Ausbildung eines Drehstellermotors für ein vierstufiges Bypassventil zeigt Fig. 2b. Hier weist der den außenliegenden Rotor bildende Drehschieber 8 vier im Winkel von 90° ange­ ordnete Permanentmagneten 21, 22 auf, deren Abstände auch hier mit einer Masse, z. B. aus Kunststoff, vergossen sind, wobei immer zwei nebeneinanderliegende Permanentmagneten radial gleich polarisiert sind. Das Ständerpaket des Stators 17 be­ steht aus vier Zähnen 23 und vier Nuten 24, in denen die Wick­ lungen 20 liegen. Mittels einer entsprechenden Ansteuerung kann der Rotor vier Positionen einnehmen, wobei der Drehwinkel auf 360° begrenzt ist.

In Fig. 2b ist die Grundposition gezeigt, in der sich der Dreh­ schieber 8 ohne eine Speisung der Statorwicklungen 20 befindet.

Claims (10)

1. Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpferzylinder und einem an der Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Dämpferzylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei sich innerhalb der Kolbenstange eine Längsbohrung befindet, die einen Bypassdurchlaß bildet, der die Arbeitsräume miteinan­ der verbindet und dessen Durchlaßquerschnitt mit einem elek­ tromagnetisch ansteuerbaren Drehschieber eines Bypassventils mehrstufig oder kontinuierlich verstellbar ist, wobei das Bypassventil in der hohlen Kolbenstange oder einem zwischen Kolbenstange und Dämpfungskolben angeordneten Ventilgehäuse angeordnet ist und der Bypasszufluß durch den als Drehschieber ausgebildeten Ventilkörper erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (8) den außenliegenden Rotor eines ansteuerbaren Drehstellermotors bildet und an der Innenwandung der Kolbenstange (2) oder des Ventilgehäuses (9) drehbeweglich anliegt.

2. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der den Rotor bildende Drehschieber (8) symmetrisch auf seinem Umfang angeordnete, radial polari­ sierte, permanentmagnetische Abschnitte aufweist und die Anzahl der radial polarisierten Abschnitte wenigstens der Polteilung des Stators (17) entspricht.

3. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rotor bildende Drehschieber (8) zwei diametral magnetisierte Abschnitte und der Stator (17) eine einzige geteilte Statorwicklung (20) aufweist, deren Hälften in Reihe geschaltet sind.

4. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ro­ tor bildende Drehschieber (8) hohlzylindrisch ausgebildet ist.

5. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ro­ tor bildende Drehschieber (8) umfangseitig mindestens einen Durchbruch (11) und stirnseitig mindestens eine Austritts­ öffnung (13) aufweist, die mit korrespondierenden Öffnungen des Bypassventilgehäuses (9) oder der Kolbenstange (2) und der Kolbenstangenverlängerung zusammenwirken.

6. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchbrüche (11) im Drehschieber (8) radial schlitzförmig ausgebildet sind.

7. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den umfangseitigen Durch­ brüchen (11) und der stirnseitigen Austrittsöffnung des Drehschiebers (8) ein druckabhängiges Bypassvorsteuerventil (14) angeordnet ist.

8. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begren­ zung des Verstellwinkels des Drehschiebers (8) gegenüber dem Stator ein Anschlag (19) vorgesehen ist.

9. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der jeweiligen Lage des Drehschiebers (8) ein induktiver oder kapazitiver Sensor (25) vorgesehen ist.

10. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionssignal des Sensors (25) als Istwert einem Regel­ kreis zugeführt wird.