DE4445705B4

DE4445705B4 - Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft

Info

Publication number: DE4445705B4
Application number: DE19944445705
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. Pradel (FH)
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: DE4445705A1

Abstract

Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen dämpfmittelgefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich ausgeführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, ein außerhalb des Zylinders zum Schwingungsdämpfer achsparallel angeordnetes zylindrisches Dämpfventilgehäuse mit einem Dämpfventilsystem, das eine Anzahl von druckabhängigen Dämpfventilen aufweist, die mittels steuerbarer Aktuatoren in Strömungsverbindung mit den beiden Arbeitsräumen gebracht werden können, wobei das Dämpfventilgehäuse endseitig von jeweils einem Aktuator verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängigen Ventile (47; 49; 51; 53) in separaten Ventilkammern (43; 45) angeordnet sind, wobei der die Ventile trennende Teil (37; 71) des Dämpfventilsystems (25) voneinander getrennte Strömungsverbindungen zwischen den Ventilen (47; 49; 51; 53) und/oder den Aktuatoren (29; 31) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solcher Schwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der DE 42 16 987 A1 bekannt. Innerhalb eines Rohrkörpers, das Dämpfventilgehäuse bildet, sind zwei druckabhängige Ventile angeordnet, die über Schieberventile mit einem Strömungskanal verbindbar sind, so daß die Ventile individuell für vier Kennlinien angesteuert werden können. In den Ausführungsbeispielen nach den 1, 2 und 4 ist der Rohrkörper für den Strömungskanal doppelschalig ausgeführt, wobei der Ringraum zwischen Rohrkörpern den Strömungskanal bildet. Der Strömungskanal muß einen Mindestquerschnitt aufweisen, damit keine Drosselwirkung entsteht. Die Wandstärken der Rohrkörper werden vom Betriebsdruck bestimmt und sind nicht unerheblich. Insgesamt entsteht ein radialer Bauraumbedarf, der Probleme mit sich bringt.

Die Ausführungsformen nach den 7 und 8 haben einen günstigeren Bauraumbedarf. Das Funktionsprinzip des Dämpfventilsystems läßt sich aber nur bei Schwingungsdämpfern nach der Einrohrbauart verwenden, da ein Gegendruck durch ein Gaspolster gegeben sein muß. Aus der 10 ist ein Zweirohrschwingungsdämpfer zu erkennen, bei dem eine Ausführung nach den 7 und 8 nicht verwendbar ist, so daß die Dämpfventilsysteme nach den 1, 2 und 4 mit ihren aufgezeigten Problemen benutzt werden müssen.

Die DE 40 07 180 A1 und die DE 34 34 877 A1 beschreiben einen Schwingungsdämpfer, dessen verstellbaren Ventile parallel zueinander in einem Gehäuse und radial zur Schwingungsdämpferlängsachse außenseitig an einem Behälterrohr angeordnet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer zu realisieren, dessen Dämpfventilsystem einen geringen radialen Bauraum benötigt und sich unabhängig von der Schwingungsdämpferbauart einsetzten läßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Mit dem vorliegenden Dämpfventilgehäuse kann durch die einschalige Bauweise ein erheblicher radialer Bauraumvorteil geschaffen werden. Der Bauaufwand ist äußerst gering. Die getrennten Ventilkammern erlauben einen individuellen Einsatz des Dämpfventils bei Einrohr-, Zweirohr- oder hydropneumatischen Schwingungsdämpfern.

Des weiteren ist vorgesehen, daß mindestens ein Ventil für eine Durchströmungsrichtung einen drosselfreien Einströmkanal aufweist, der von dem Aktuator angesteuert wird, so daß das Ventil zuflußgesteuert arbeitet, während ein weiteres der Ventile über seine Drosseln angeströmt wird, deren Abfluß von einem anderen Aktuator bestimmt wird. Vorteilhafterweise wird ein hydraulischer Kurzschluß bei geöffneten Aktuatoren ausgeschaltet.

Bei einem Ausführungsbeispiele weist das Dämpfventilgehäuse Sacklochöffnungen für die Ventile auf, wobei ein Boden die Sacklochöffnungen begrenzt und damit Ventilkammern bildet. Zur Vereinfachung weisen die Strömungsverbindungen im Boden jeweils Anstiche zu den Arbeitskammern auf.

Einen weiteren Bauraumvorteil erzielt man dadurch, daß der Boden einen radialen Einstich auf einer dem Dämpfer abgewandten Seite aufweist. Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Merkmal weist der radiale Einstich eine Rippe mit einer Befestigungsöffnung auf. Beispielsweise kann für einen Kabelhalter die Befestigungsöffnung genutzt werden.

Um die aufwendige Anbindung des Dämpfventilgehäuses an den Schwingungsdämpfer, wie sie aus dem genannten Stand der Technik bekannt ist, zu umgehen und einen weiteren Bauraumvorteil zu erzielen, besitzt der Boden mindestens eine Queröffnung für ein Befestigungsmittel eines Bandspannelementes.

Bei einer Ausführungsform wird der trennende Teil des Dämpfventilgehäuse von einem separaten Bauteil gebildet, das jeweils eine Ventilkammer eines einen Ventils mit einer ungedrosselten Einströmöffung für den entsprechenden Aktuator bezogen auf eine Durchströmungsrichtung verbindet. Durch diese vorteilhafte Maßnahme wird der axiale Bauraum des Dämpfventilgehäuses verringert. Dadurch können die Arbeitsräume mit jeweils einer Ventilkammer direkt verbunden sein.

Zur Schaffung der Strömungsverbindungen innerhalb des Dämpfventils weist das separate Bauteil pro Durchströmungsrichtung einen Winkelkanal und einen sich anschließenden axial verlaufenden Kanal auf. Dabei kann das separate Bauteil zweigeteilt ausgeführt sein, wobei jedes Teil einen Winkelkanal und einen getrennten Axialkanal aufweist und der Winkelkanal des einen Teils in einen Axialkanal des anderen Teils übergeht. Das separate Bauteil läßt sich besonders einfach herstellen, wenn der Winkelkanal von einer Durchgangsöffnung gebildet wird, die im eingebauten Zustand des separaten Bauteils durch eine Abdeckscheibe verschlossen wird.

Bei einer Variante die beiden Ventilkammern bezogen auf ihre Verbindungsachse winklig zueinander stehen. Besonders im Mittenbereich des Dämpfventilgehäuses kann zusätzlicher Bauraum eingespart werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich die Aktuatoren leichter montieren lassen.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
1 Schwingungsdämpfer in Gesamtdarstellung.
2 Dämpfventilsystem in Detaildarstellung
3 Dämpfventilgehäuse als Einzelteil
4 Dämpfventilsystem mit winkelig zueinander angeordneten Ventilräumen
5 Dämpfventilgehäuse mit separaten Bauteil als Boden
Die 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 in Gesamtdarstellung, wobei der Schwingungsdämpfer aus einem Zylinder 3 besteht, in dem eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich ausgeführt ist. Der Kolben, ausgestattet mit stark wirksamen Dämpfventilen 9, teilt den Zylinder 3 in zwei Arbeitsräume 11, 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwingungsdämpfer als Einrohrdämpfer ausgeführt. Ein Trennkolben 15 bestimmt einen gasgefülllten Ausgleichsraum 17, der sich dem Arbeitsraum 13 anschließt. Innerhalb des Zylinders ist ein Zwischenrohr 19 ausgeführt, das zum Arbeitsraum 13 geöffnet ist und eine Bypassöffnung 21 besitzt, der sich eine Strömungsverbindung 23 zu einem Dämpfventilsystem 25 anschließt.
In der 2 ist das Dämpfventilsystem 25 vergrößert dargestellt. Es befindet sich in einem zylindrischen Dämpfventilgehäuse 27, das endseitig von zwei Aktuatoren 29; 31 verschlossen wird. Die Aktuatoren sind in diesem Fall als Schieberventile in Verbindung mit einer Magnetspulen 33; 35 ausgeführt. Selbstverständlich können auch andere bekannte Aktuatoren wie Drehschieber- oder Sitzventile benutzt werden. Das Dämpfventilgehäuse besitzt einen Boden 37, so daß das Dämpfventilgehäuse praktisch aus zwei Sacklochöffnungen 39 (3) besteht. Der elektrische Teil des Aktuators wird durch eine Zwischenplatte 41 dichtend abgetrennt, so daß Ventilkammer 43; 45 entstehen, in denen druckabhängige Ventile 47; 49 bzw. 51, 53 angeordnet sind. Beide Ventilkörper 55; 57 weisen jeweils einen zentralen Einströmkanal 59; 61 auf, die von den entsprechenden Aktuatoren 29; 31 freigeschaltet und/oder gesperrt werden. Die Einströmkanäle sind durch eine Strömungsverbindung 63 verbunden. Eine weitere Strömungsverbindung 65 ist für die Ventilkammern 43; 45 vorgesehen. Anstiche 67; 69 wiederum verbinden die Arbeitsräume mit dem Dämpfventilsystem, das als Baueinheit über ein Bandspannelement 71 mit dem Schwingungsdämpfer befestigt ist.
Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange wird Dämpfmedium durch das offene Ende des Zwischenrohres 19 verdrängt und strömt über den Anstich 69 in das Dämpfventilgehäuse. Die Strömungsverbindung 65 leitet das Dämpfmedium in die Ventilräume 43; 45 weiter, wo es an den druckabhängigen Ventilen 47; 53 ansteht. In Abhängigkeit der Aktuatorstellungen kann das Dämpfmedium durch eines, beide oder keines der Ventile durchströmen, wodurch bei unterschiedlicher Bestückung der Ventile 47; 53 vier Kennlinien möglich sind. Bei geschlossenen Ventilen ergibt sich die höchste Dämpfkraft, bestimmt durch die Dämpfventile 9. Entsprechend stellt sich bei geöffneten Aktuatoren die geringste Dämpfkraft ein. Die Einströmkanäle besorgen den Abfluß über den Anstich 67 in den Arbeitsraum 11. In Einfahrrichtung sind die Dämpfventile 47; 53 abflußgesteuert.
Bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung fließt das Dämpfmedium über die Bypassöffnung 21 (1) in das Dämpfventilsystem. Der Anstich 67 leitet das Dämpfmedium in die Strömungsverbindung 63, die in die Einströmkanäle 59; 61 mündet. Das Dämpfmedium steht an den Aktuatoren an und kann bei entsprechender Stellung durch die druckabhängigen Ventile 49; 51 jeweils in die Ventilkammer bzw. Strömungsverbindung 65 und Anstich 69 in den Arbeitsraum 13 fließen. In Zugrichtung sind die Ventile 49; 51 zuflußgesteuert.
Die 3 zeigt das Dämpfventilgehäuse als Einzelteil. Ein radialer Einstich 72 im Dämpfventilgehäuse 27 bietet konstruktiven Freiraum für den nicht dargestellten Radkasten. Er läßt sich aber auch für eine Rippe 73 nutzen, die eine Befestigungsöffnung 75 bereitstellt. In dieser Figur lassen sich auch die Strömungsverbindungen 63; 65 darstellen, die den Boden 37 des Gehäuses durchdringen. Der dem Zylinder zugewandte Bereich des Dämpfventilgehäuses ist der Oberflächenkontur angepaßt. Eine Queröffnung 77 im Gehäuse ist für das Bandspannelement vorgesehen. Die genaue Beschreibung eines solchen Bandspannelementes ist aus der DE 195 24 371 A1 zu entnehmen.
In der Funktion und der konstruktiven Ausführung ist die 4 identisch mit der 2. Es soll durch eine Winkelstellung der beiden Ventilkammern 43; 45 im Mittenbereich des Dämpfventilgehäuses 27 ein zusätzlicher Freiraum geschaffen werden.
Die 5 zeigt eine Variante des Erfindungsgegenstandes, bei der die Ventilräume 43; 45 durch ein vom Dämpfventilgehäuse 27 separates Bauteil 79 getrennt werden. Das separate Bauteil verfügt über jeweils einen Winkelkanal 81; 83 und einen sich anschließenden Axialkanal 85; 87 pro Durchströmungsrichtung der Ventilräume. In diesem konkreten Fall besteht das separate Bauteil aus zwei identischen Einzelteilen, wobei der Winkelkanal aus einer einfachen Duchgangsöffnung besteht, die an einer Stirnseite des Bauteils in eine Radialöffnung mündet. Im eingebauten Zustand trennt eine Abdeckscheibe 89 die Durchgangsöffnungen, so daß Winkelkanäle entstehen, die gegeneinander abgedichtet sind.
Bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung wird Dämpfmedium über den Anstich 69 den Ventilraum 45 befördert. Einerseits steht das Dämpfmedium am druckabhängigen Ventil 53 und über den Axialkanal 87, dem Winkelkanal 83 und dem Einströmkanal 59 am Aktuator 29 an. In Abhängigkeit der Aktuatorstellungen von Aktuator 29 und 31 sind sämtliche druckabhängigen Ventile gesperrt, dann liegt die härteste Dämpfkrafteinstellung vor, oder der Aktuator 31 ist zumindest teilgeöffnet, dann kann das Dämpfmedium über den Einströmkanal 61, den Winkelkanal 81, Axialkanal 85 und Anstich 67 in den Arbeitsraum 11 abströmen. Ist der Aktuator 29 betätigt, dann fließt das Dämpfmedium durch das druckabhängige Dämpfventil 49 in den Ventilraum 43 und setzt sein Weg über den Anstich 67 in den Arbeitsraum 11 fort. Der Dämpfmediumweg für die Ausfahrrichtung der Kolbenstange ist umgekehrt identisch zur Druckrichtung. Jeweils ein Ventil 51 ist zuflußgesteuert und ein Ventil 47 abflußgesteuert. Es können entsprechend der 2 die Aktuatoren einzeln oder gemeinsam betätigt werden, so daß ebenfalls 4 Kennlinien pro Bewegungsrichtung der Kolbenstange realisiert werden können.
Beide Varianten nach den 2 und 5 sind derart ausgeführt, daß auch bei betätigten Aktuatoren ein Durchströmen der Dämpfventile erreicht wird. Ein drucklosen Umpumpen ist nicht möglich.

Claims

Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen dämpfmittelgefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich ausgeführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, ein außerhalb des Zylinders zum Schwingungsdämpfer achsparallel angeordnetes zylindrisches Dämpfventilgehäuse mit einem Dämpfventilsystem, das eine Anzahl von druckabhängigen Dämpfventilen aufweist, die mittels steuerbarer Aktuatoren in Strömungsverbindung mit den beiden Arbeitsräumen gebracht werden können, wobei das Dämpfventilgehäuse endseitig von jeweils einem Aktuator verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängigen Ventile (47; 49; 51; 53) in separaten Ventilkammern (43; 45) angeordnet sind, wobei der die Ventile trennende Teil (37; 71) des Dämpfventilsystems (25) voneinander getrennte Strömungsverbindungen zwischen den Ventilen (47; 49; 51; 53) und/oder den Aktuatoren (29; 31) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventil für eine Durchströmungsrichtung einen drosselfreien Einströmkanal aufweist, der von dem Aktuator angesteuert wird, so daß das Ventil zuflußgesteuert arbeitet, während ein weiteres der Ventile über seine Drosseln angeströmt wird, deren Abfluß von einem anderen Aktuator bestimmt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventilgehäuse Sacklochöffnungen (39) für die Ventile aufweist, wobei ein Boden (37) die Sacklochöffnungen begrenzt und damit Ventilkammern (43; 45) bildet.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindungen im Boden jeweils Anstiche (67; 69) zu den Arbeitskammern (11; 13) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden einen radialen Einstich (72) auf einer dem Dämpfer abgewandten Seite aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Einstich eine Rippe (73) mit einer Befestigungsöffnung (75) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden mindestens eine Queröffnung (77) für ein Befestigungsmittel eines Bandspannelementes (71) besitzt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der trennende Teil des Dämpfventilgehäuses (27) von einem separaten Bauteil (79) gebildet wird, das jeweils eine Ventilkammer eines einen Ventils mit einer ungedrosselten Einströmöffung (59; 61) für den entsprechenden Aktuator bezogen auf eine Durchströmungsrichtung verbindet.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume mit jeweils einer Ventilkammer direkt verbunden sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das separate Bauteil pro Durchströmungsrichtung einen Winkelkanal (81; 83) und einen sich anschließenden axial verlaufenden Kanal (85; 87) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das separate Bauteil zweigeteilt ausgeführt ist, wobei jedes Teil einen Winkelkanal und einen getrennten Axialkanal aufweist und der Winkelkanal des einen Teils in einen Axialkanal des anderen Teils übergeht.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelkanal von einer Durchgangsöffnung gebildet wird, die im eingebauten Zustand des separaten Bauteils durch eine Abdeckscheibe (89) verschlossen wird.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilkammern bezogen auf ihre Verbindungsachse winklig zueinander stehen.