DE4231991A1 - Kolbenspeicher für hydraulische Schwingungsdämpfer mit hydropneumatischer Niveauregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher für hydraulische Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeuges mit hydropneumatischer Niveauregelung, bestehend aus einem Dämpfungsflüssigkeit ent­ haltenden Hydraulikraum, einem durch eine bewegliche Trennwand vom Hydraulikraum getrennten ersten Gasraum und einem mittels einer Ventilanordnung mit dem ersten Gasraum verbindbaren zwei­ ten Gasraum, wobei der Hydraulikraum eine absperrbare Verbin­ dung zu einer Pumpe und eine Verbindung zu einem der Arbeits­ räume des Schwingungsdämpfers aufweist.

Ein Kolbenspeicher oder Federelement, bei dem die dynamische Federsteifigkeit beeinflußt werden kann, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 02 266 A1 bekannt.

Das bekannte Federelement weist in einem Gehäuse einen Hydrau­ likraum, einen vom Hydraulikraum durch einen Schwimmkolben gas­ dicht getrennten ersten Gasraum und einen davon durch eine Trennwand getrennten zweiten Gasraum und ein Absperrorgan zur Verbindung der beiden Gasräume auf. Der Hydraulikraum ist ei­ nerseits mit einer Hydraulikpumpe über ein Absperrorgan und andererseits mit dem unteren Arbeitsraum des Schwingungsdämp­ fers verbunden. Mit Hilfe des Federelementes ist durch das Zu- und Abschalten des zweiten Gasraumes zum ersten Gasraum die dynamische Federrate des hydropneumatischen Federelementes ver­ änderbar.

Für die Funktionsweise eines solchen Federelementes ist es wichtig, daß während des Niveauregelvorganges zwischen den Gas­ räumen ein Druckausgleich stattfindet. Unterschiedliche Drücke können insbesondere bei einem Niveauregelvorgang nach Fahrtbe­ ginn und bei einer Abschaltung des zweiten Gasraumes zu einem Zeitpunkt, in den das Federelement gerade ganz ein- oder ausge­ federt ist, auftreten.

Der Druckausgleich zwischen den Gasräumen wird bei dem bekann­ ten Federelement in beiden Fällen geschaffen, in dem das Ab­ sperrorgan geöffnet wird.

Es kann jedoch wünschenswert sein, den zweiten Gasraum bei voll­ ständiger Ein- oder Ausfederung ab- bzw. zuzuschalten. Ein wei­ terer Nachteil liegt darin, daß eine zusätzliche Steuereinheit vorgesehen sein muß, die die Steuerung des Absperrorgans zwi­ schen der Hydraulikquelle und dem Hydraulikraum mit der Steue­ rung des Ventils zwischen den Gasräumen koppelt bzw. ein Schließen des Ventils in den Endlagen des Dämpferkolbens ver­ hindert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kolbenspeicher bzw. ein Federelement für einen Schwingungsdämpfer mit hydro­ pneumatischer Niveauregelung zu schaffen, bei dem der Druckaus­ gleich zwischen den Gasräumen auf einfache Weise ohne eine zu­ sätzliche Steuereinrichtung realisiert werden kann und ein Ab­ schalten des zweiten Gasraums auch in den Endlagen des Dämpfer­ kolbens möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausge­ staltungen darstellen.

Erfindungsgemäß weist die Ventilanordnung zwischen dem ersten und zweiten Gasraum parallel zum steuerbaren Gasdurchtritts­ querschnitt mindestens einen Bypasskanal auf, der bei hoch­ frequenten Anregungen des Kolbenspeichers in seiner Wirkung für das Gas ohne Wirkung bleibt, wobei vorteilhafterweise der Gas­ durchtrittsquerschnitt der geöffneten Ventilanordnung derart bemessen ist, daß ein Drosseleffekt bei hochfrequenten Anregun­ gen des Kolbenspeichers für die Durchströmung des Gases keine Wirkung zeigt.

Damit ist es nicht mehr nötig, bei Zu- und Abfluß der Dämpfungs­ flüssigkeit von der Hydraulikquelle zum Hydraulikraum des Kol­ benspeichers bzw. umgekehrt die Ventilanordnung zwischen dem Gasräumen zu öffnen. Auch das Zu- bzw. Abschalten des zweiten Gasraumes in den Endlagen des Dämpferkolbens ist je nach Regel- oder Steuerverfahren möglich, da eine unerwünscht hohe Druck­ differenz über den Bypasskanal abgebaut wird.

Zur Veränderung der dynamischen Federrate wird die Ventilanord­ nung vorteilhafterweise in Abhängigkeit des Beladungszustandes des Fahrzeuges und/oder der Bewegung des Dämpferkolbens oder des Trennkolbens zwischen Hydraulikraum und ersten Gasraum ge­ steuert oder geregelt.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Ventilanordnung als ein Zweiwegeventil mit einem zusätzlichen Bypasskanal ausgebil­ det, wobei der Durchtrittsquerschnitt des Bypasskanals bei ge­ schlossenen Zweiwegeventil so bemessen ist, daß bei ansteigen­ den Anregungsfrequenzen die Wirkung des Bypasskanals für das Gas abnimmt.

In einer anderen Ausbildung ist die Ventilanordnung mit Bypass zwischen den Gasräumen als proportional steuerbares Ventil aus­ gebildet, das zusätzlich in Abhängigkeit der frequenten Anre­ gungen steuerbar ist.

Der Kolbenspeicher ist vorteilhafterweise in einem zylinderför­ migen Gehäuse untergebracht, wobei die beiden Gasräume, die durch die Ventilanordnung geometrisch voneinander getrennt sind, axial nebeneinander angeordnet sind. Die Ventilanordnung ist auf bekannte Weise elektromotorisch, elektromagnetisch oder mechanisch steuerbar.

Um gleichzeitig eine Dämpfungskraftregelung zu realisieren, weist in einer vorteilhaften Ausbildung des Kolbenspeichers die Verbindung zwischen dem Hydraulikraum und einen der Arbeitsräu­ me des Schwingungsdämpfers eine weitere steuerbare oder regel­ bare Ventilanordnung auf.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher be­ schrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 schematische Skizze einer Niveauregeleinrichtung,

Fig. 2 Darstellung des Kolbenspeichers mit einem Zweiwegeventil zwischen den Gasräumen und

Fig. 3 Darstellung des Kolbenspeichers mit einem Zweiwegeventil zwischen den Gasräumen und einer steuerbaren Verbindung zwischen dem unteren Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers und dem Hydraulikraum.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der Niveauregeleinrichtung für einen Schwingungsdämpfer 9. Der Hydraulikraum 6 des Kolben­ speichers 10 weist eine Verbindung zum unteren Arbeitsraum 7 des Schwingungsdämpfers und eine zweite verschließbare Verbin­ dung zu einer mit einer Pumpe versehenen Hydraulikquelle 11 auf.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Kolbenspeichers 10 dar­ gestellt. Der Kolbenspeicher besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 5, das den Hydraulikraum 6 und die beiden Gasräume 2 und 3 umschließt. Der erste Gasraum 2 und der Hydraulikraum 6 sind durch einen an der Wandung des Gehäuses 5 gleitenden Trenn­ kolben 12 getrennt, der zur Abdichtung gegenüber der Gehäuse­ wandung eine gleitfähige Ringdichtung 29 trägt. Der durch einen Teil des Gehäuses 5 gebildete Hydraulikraum 6 wird durch einen Einsatz 13 verschlossen, der die Durchlässe 14 und 15 für die Verbindungen zum Schwingungsdämpfer 9 und zur Hydraulikquel­ le 11 trägt. Die beiden Gasräume 2, 3 sind durch elektromagne­ tisch betätigbarem Zwei-Wege-Ventil 1 miteinander verbindbar, wobei der Durchlaßquerschnitt des Ventils so bemessen ist, daß ein Drosseleffekt für das Gas bei hochfrequenten Anregungen verhin­ dert wird.

Das Zwei-Wege-Ventil 1 besteht aus einem an der Wandung des Gehäuses 5 abdichtend angeordneten Ventilgehäuse 24 und einem mit dem Durchlaß 17 zusammenarbeitenden Steuerschieber 18, der zwei Positionen einnehmen kann. Der Steuerschieber 18 wird über einen Elektromagneten 19 axial bewegt, wobei die Anschlüsse 20 über die Wandung des Gehäuses 5 direkt oder über eine Steckver­ bindung nach außen geführt sind.

Parallel zu der Ventilanordnung 1 ist ein Bypasskanal 4 ange­ ordnet, der die Gasräume 2 und 3 miteinander verbindet, um bei hohen Druckdifferenzen zwischen den Gasräumen 2, 3, zum Bei­ spiel während eines Niveauregelvorganges, einen Druckausgleich zu schaffen. Der Bypasskanal ist in seinem Querschnitt und sei­ ner Länge so bemessen, daß bei ansteigenden Anregungsfrequenzen die Wirkung des Kanals 4 für das Gas abnimmt und bei hochfre­ quenten Anregungen keine Wirkung mehr zeigt. Für eine Optimie­ rung der Wirkungsweise des Bypasses können auch mehrere Durch­ lässe parallel zur Ventilanordnung vorgesehen sein.

Wird bei einem Niveauregelvorgang Hydraulikflüssigkeit mittels der Pumpe aus dem Hydraulikraum 6 des Kolbenspeichers ab- bzw. in den Hydraulikraum zugeführt, d. h. die Bewegung des Trenn­ kolbens 12 führt zu einer Kompression bzw. Expansion des Gas­ raums 2, erfolgt der Druckausgleich bei geschlossenem Ventil 1 über den Bypasskanal 4.

Bei einer frequenten Straßenanregung des Schwingungsdämpfers wird beim Ein- bzw. Ausfedern des Schwingungsdämpfers 9 Dämp­ fungsflüssigkeit zwischen dem unteren Arbeitsraum und dem Hy­ draulikraum 6 hin- und hergeschoben und dabei über den Trenn­ kolben 12 gegen das Gasvolumen des Gasraumes 2 oder bei offener Ventilanordnung beider Gasräume 2 und 3 ausgefedert.

Eine andere Ausführungsform des Kolbenspeichers zeigt Fig. 3. Hier ist zusätzlich zur Einstellung der dynamischen Federrate durch Zu- bzw. Abschalten des zweiten Gasraumes 3 eine Verände­ rung der Dämpfungskraftkennlinie des Schwingungsdämpfers 9 über ein Steuerventil 21 in der Verbindung vom Hydraulikraum 6 zum unteren Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers 9 vorgesehen. Das aus zwei druckabhängigen Ventilen 22 und 23 und einem Zweiwege­ ventil 24 bestehende Steuerventil 21 ist im oberen Teil des Gehäuses 5 eingesetzt und verschließt bis auf die Durchläs­ se 25, 26 den Hydraulikraum 6. Zur Abdichtung gegenüber der Gehäusewandung trägt das Ventilgehäuse 27 eine Ringdichtung 28. Wird die Verbindung vom Hydraulikraum 6 zur Hydraulikquelle 11 über die druckabhängigen Ventile 22, 23 geführt, ist für diese Strömungsrichtung der Dämpfungsflüssigkeit ebenfalls eine Ein­ stellung der Kennung möglich.

 1 Ventileinrichtung
 2 Gasraum
 3 Gasraum
 4 Bypasskanal
 5 Gehäuse
 6 Hydraulikraum
 7 Arbeitsraum
 8 Arbeitsraum
 9 Schwingungsdämpfer
10 Kolbenspeicher
11 Hydraulikquelle
12 Trennkolben
13 Einsatz
14 Durchlaß
15 Durchlaß
16 Trennwand
17 Durchlaß
18 Steuerschieber
19 Elektromagneten
20 Anschlüsse
21 Steuerventil
22 druckabhängiges Ventil
23 druckabhängiges Ventil
24 Zweiwegeventil
25 Durchlaß
26 Durchlaß
27 Ventilgehäuse
28 Ringdichtung
29 Ringdichtung

Claims (8)

1. Kolbenspeicher für hydraulische Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeuges mit hydropneumatischer Niveauregelung, be­ stehend aus einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Hydrau­ likraum, einem durch eine bewegliche Trennwand vom Hydrau­ likraum getrennten ersten Gasraum und einem mittels einer Ventilanordnung mit dem ersten Gasraum verbindbaren zweiten Gasraum, wobei der Hydraulikraum eine absperrbare Verbindung zu einer Pumpe und eine Verbindung zu einem der Arbeitsräume des Schwingungsdämpfers aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (1) zwischen dem ersten und zweiten Gasraum (2, 3) parallel zum Durchlaß (17) mindestens einen Bypasskanal (4) aufweist, der bei hochfrequenten Anregungen des Kolbenspeichers in seiner Wirkung für das Gas gesperrt ist.

2. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchlasses (17) der geöffneten Ventil­ anordnung (1) derart bemessen ist, daß ein Drosseleffekt bei hochfrequenten Anregungen des Kolbenspeichers für die Durch­ strömung des Gases keine Wirkung zeigt.

3. Kolbenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventileinrichtung (1) in Abhängigkeit des Bela­ dungszustandes des Fahrzeuges und/oder in Abhängigkeit der Bewegung des Trennkolbens (12) oder des Dämpfungskolbens des Schwingungsdämpfers (9) gesteuert oder geregelt wird.

4. Kolbenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (1) als ein Zweiwe­ geventil mit mindestens einem Bypasskanal (4) ausgebildet ist, wobei der Durchtrittsquerschnitt des Bypasskanals (4) bei geschlossenem Zweiwegeventil so bemessen ist, daß bei ansteigenden Anregungsfrequenzen die Wirkung des Bypasska­ nals (4) für das Gas abnimmt.

5. Kolbenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (1) ein proportional steuerbares Ventil ist, das zusätzlich in Abhängigkeit der frequenten Anregungen steuerbar ist.

6. Kolbenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (1) elektromagne­ tisch, elektromotorisch oder mechanisch betätigbar ist.

7. Kolbenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikraum (6) und die Gasräu­ me (2, 3) in einem Gehäuse (5) axial nebeneinander und die Gasräume (2, 3) durch die Ventilanordnung (1) geometrisch voneinander getrennt angeordnet sind.

8. Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Hydraulikraum (6) und einem der Arbeitsräume (7, 8) des Schwingungsdämpfers steuerbar oder regelbar ist.