DE60127207T2

DE60127207T2 - Magnetventilgesteuerter stufenlos einstellbarer Stossdämpfer

Info

Publication number: DE60127207T2
Application number: DE60127207T
Authority: DE
Inventors: Gary W. Monroe Groves; Karl C. Toledo Kazmirski; David L. Perrysburg Steed; Michael L. Marshall Zebolsky
Original assignee: Tenneco Automotive Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Inc
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: EP1176333A2; BR0103016A; DE60127207D1; EP1176333A3; EP1176333B1; US6793048B1

Description

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Stoßdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein anderer einstellbarer Stoßdämpfer umfassend ein Druckrohr, das eine Arbeitskammer bildet, eine Kolbenstange, die sich durch das genannte Druckrohr und in die genannte Arbeitskammer erstreckt, einen ventillosen Kolben, der gleitend in dem Druckrohr angeordnet und mit der Kolbenstange verbunden ist, wobei der genannte Kolben die genannte Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer teilt, eine von dem Kolben separate Ventilanordnung, die mit der oberen und unteren Arbeitskammer in Verbindung steht, wobei die genannte Ventilanordnung einen Hydraulikkreis mit einer ersten, zwischen der oberen Arbeitskammer und der unteren Arbeitskammer angeordneten variablen Öffnung zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der oberen Arbeitskammer zu der unteren Arbeitskammer sowie mit einer zweiten, zwischen der unteren Arbeitskammer und der oberen Arbeitskammer angeordneten variablen Öffnung zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der unteren Arbeitskammer zu der oberen Arbeitskammer aufweist, ist in der US-A-4 786 034 offenbart. Dabei sind die beiden Öffnungen in demselben Strompfad angeordnet. Die Ventilanordnung ist mit weiteren Mitteln zur Steuerung der beiden variablen Öffnungen versehen.
Solche herkömmlichen Stoßdämpfer umfassen einen Zylinder, dessen eines Ende so angepasst ist, dass es sich zur Befestigung an einer gefederten oder ungefederten Fahrzeugmasse eignet. Ein Kolben ist gleitend innerhalb des Zylinders angeordnet, wobei der Kolben das innere des Zylinders in zwei Flüssigkeitskammern teilt. Eine Kolbenstange ist mit dem Kolben verbunden und steht aus einem Ende des Zylinders vor, wo er so angepasst ist, dass er sich zur Befestigung an dem anderen Ende der gefederten oder ungefederten Fahrzeugmasse eignet.
Es wurden verschiedene Arten von Einstellmechanismen entwickelt, um variable Dämpfungskräfte im Verhältnis zu der Geschwindigkeit und der Amplitude der Verlagerung der gefederten Masse relativ zu der ungefederten Masse zu erzeugen. Diese Einstellmechanismen wurden hauptsächlich entwickelt, um eine relativ geringe oder niedrige Dämpfungscharakteristik während des normalen Betriebs bei konstanter Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder eine relativ große oder hohe Dämpfungscharakteristik während eines Fahrzeugsmanövers zu entwickeln, das vergrößerte Aufhängungsbewegungen erfordert. Der normale Betrieb bei konstanter Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs wird von kleinen oder feinen Schwingungen der ungefederten Fahrzeugmasse begleitet, und folglich des Bedarfs für eine weiche Abfederungs- oder geringe Dämpfungscharakteristik des Aufhängungssystems, um die gefederte Masse von diesen kleinen Schwingungen zu isolieren. Zum Beispiel wird während eines Wende- oder Bremsmanövers die gefederte Fahrzeugmasse versuchen, eine relativ langsame und/oder große Bewegung oder Schwingung auszuführen, die dann eine starke Fahr- oder eine hohe Dämpfungscharakteristik des Aufhängungssystems erfordert, um die gefederte Masse zu unterstützen und stabile Handhabungseigenschaften für das Fahrzeug zu schaffen. Diese einstellbaren Mechanismen für die Dämpfungsraten eines Stoßdämpfers bieten den Vorteil eines weichen Betriebs bei konstanter Geschwindigkeit, indem sie die Hochfrequenzerregungen and/oder die Erregungen mit kleinen Amplituden von der ungefederten Masse isolieren, während sie dennoch die erforderliche Dämpfung oder erforderlichen steifen Fahrbedingungen für das Aufhängungssystem während solcher Fahrzeugmanöver sicherstellen, die Erregungen mit niedriger Frequenz und/oder hohe Erregungen der gefederten Masse verursachen.
Die fortlaufende Entwicklung von Stoßdämpfern beinhaltet auch die Entwicklung von Einstellsystemen, die für den Fahrzeugkonstrukteur ein stufenlos einstellbares System bereitstellen, das speziell an ein Fahrzeug angepasst werden kann, um eine be stimmte Dämpfungsrate bezüglich verschiedener Antriebszustände des Fahrzeugs und seines Aufhängungssystems zu schaffen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen stufenlos variabel einstellbaren Stoßdämpfer bereitzustellen, der die Fähigkeit der Einstellbarkeit der Dämpfungsrate bezüglich der Dämpfungskräfte bei Ein- und Ausfederung besitzt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen einstellbaren Stoßdämpfer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Einstellung kann erfolgen zwischen einer großen Dämpfungskraft bei Ausfederung mit einer weichen Dämpfungskraft bei Einfederung, einer weichen Ausfederungskraft mit einer geringen Dämpfungskraft bei Einfederung und einer geringen Dämpfungskraft bei Ausfederung mit einer großen Dämpfungskraft bei Einfederung. Ein magnetgesteuertes, stufenlos einstellbares Servoventil gemäß der Erfindung stellt die Dämpfungskrafteigenschaften des Stoßdämpfers ein und hat die Fähigkeit zur Positionierung der Dämpfungskrafteigenschaften beliebig zwischen den oben aufgeführten Konfigurationen, um die stufenlos einstellbare Dämpfung für den Stoßdämpfer zu ermöglichen, wobei die Ausblasventile parallel in jedem Flüssigkeitsstrompfad angeordnet sind und so eingestellt werden können, dass sie bei unterschiedlichen Flüssigkeitsdruckwerten öffnen, wodurch die Differenzierung zwischen geringen und großen Dämpfungskräften erhöht werden kann.
Weitere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den Zeichnungen.
Die Zeichnungen zeigen die beste Art und Weise, die zur Zeit zur Ausführung der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird:
1 ist eine geschnittene Seitenansicht eines Stoßdämpfers mit stufenlos einstellbaren Dämpfungseigenschaften in einem vollständig mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Monorohrkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Seitenansicht eines Servoventils nach 1, wenn der Stoßdämpfer so eingestellt ist, dass er während der Ausfederung einer Fahrt bei harter Dämpfung und während der Einfederung des Stoßdämpfers eine weiche Fahrt bei weicher Dämpfung aufweist.
3 ist eine geschnittene Seitenansicht eines Servoventils nach 1, wenn der Stoßdämpfer so eingestellt ist, dass er ein Fahren bei weicher Dämpfung während der Ausfederung und ein Fahren mit harter Dämpfung während der Einfederung des Stoßdämpfers aufweist.
4 ist eine geschnittene Seitenansicht eines Servoventils nach 1, wenn der Stoßdämpfer so eingestellt ist, dass er ein Fahren bei weicher Dämpfung während der Ausfederung und ein Fahren bei harter Dämpfung während der Einfederung des Stoßdämpfers aufweist.
5 ist eine schematische Ansicht eines Hydraulikkreises in den Stoßdämpfer nach 1 einbezogen ist, und
6 ist eine geschnittene Seitenansicht eines typischen Ausstoßventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche oder sich entsprechende Teile in allen Ansichten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt 1 einen Stoßdämpfer mit einem stufenlos einstellbaren Dämpfungseinstellsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Der Stoßdämpfer 10 weist einen Kolben 12, eine Kolbenstange 14, ein Druckrohr 16, ein Außenrohr 18, einen schwimmenden Kolben 20 und eine stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 auf. Der Kolben 12 ist gleitend in dem Druckrohr 16 aufgenommen und teilt das Druckrohr 16 in eine obere Arbeitskammer 24 und eine untere Arbeitskammer 26. Der Kolben 12 gestattet keinen Flüssigkeitsfluss zwischen den Kammern 24 und 26.
Die Kolbenstange 14 ist an dem Kolben 12 befestigt, erstreckt sich aus dem Druckrohr 16 und das Außenrohr 18 durch Stangenführung 34 heraus. Das äußere Ende der Kolbenstange 14 ist so ausgebildet, dass es entweder an der gefederten oder ungefederten Fahrzeugmasse durch bekannte Mittel befestigt werden kann. Das Außenrohr 18 umschließt das Druckrohr 16 und bildet mit dem Druckrohr 16 eine obere Zwischenkammer 36 und eine untere Zwischenkammer 38. Das Außenrohr 18 ist so angepasst, dass es durch bekannte Mittel an der anderen gefederten bzw. ungefederten Fahrzeugmasse befestigt werden kann. Ein Abdichtring oder Gehäuse 40 ist abdichtend zwischen dem Außenrohr 18 und dem Druckrohr 16 angeordnet, um die obere Zwischenkammer 36 von der unteren Zwischenkammer 38 zu isolieren. Wie aus 1 ersichtlich ist, erstreckt sich die untere Arbeitskammer 26 aus dem unteren Ende des Druckrohrs 16 heraus, so dass sie mit der unteren Zwischenkammer 38 in Verbindung steht, die durch das Gehäuse 40, das Außenrohr 18 und den schwimmenden Kolben 20 umgrenzt wird. Der schwimmende Kolben 20 ist gleitend und abgedichtet in dem Außenrohr 18 angeordnet, um die untere Grenze zwischen der unteren Zwischenkammer 38 und einer Gaskammer 42 zu definieren, die unterhalb des schwimmenden Kolbens 20 angeordnet ist. Der schwimmende Kolben 20 bewegt sich innerhalb des Außenrohrs 18, um das Stangenvolumen während des Hubs des Kolben 12 auszugleichen, was aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Außenrohr 18 bildet einen Ausfederungsauslass 54, der mit der oberen Zwischenkammer 36 in Verbindung steht und einen Einfederungsausglass 56, der mit der unteren Zwischenkammer 38 in Verbindung steht.
Aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 abgedichtet an dem Außenrohr 18 befestigt ist. Die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 umfasst eine Magnetspulenanordnung 58, eine Ventilkörperanordnung 60 und ein Steuerventil 62 auf. Die Magnetspulenanordnung 58 weist ein Gehäuse 64 auf, in dem ein Wicklungssatz 66 und eine Spule 68 enthalten sind. Ein Ventilkörper 70 ist innerhalb des Wicklungssatzes 66 angeordnet und bewegt sich axial innerhalb der Wicklungen 66 als Reaktion auf den an die Wicklung angelegte elektrische Leistung, was aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Magnetspulenanordnung 58 ist an der Ventilkörperanordnung 60 angebracht. Das Steuerventil 62 ist innerhalb einer Bohrung 72 angeordnet, die sich durch die Ventil körperanordnung 60 erstreckt. Eine Feder 74 beaufschlagt das Steuerventil 62 in Richtung auf die Magnetspulenanordnung 58. Die Magnetspulenanordnung 58 bewegt also das Steuerventil 62 axial innerhalb der Bohrung 72 der Ventilkörperanordnung 60. Das Steuerventil 62 befindet sich normalerweise in einer oberen Stellung, wie in 2 angedeutet, und kann, wie in 4 gezeigt, in eine untere Position verlagert werden, wenn an die Magnetspulenanordnung 58 die volle Leistung angelegt wird. Mittels Pulsbreitenmodulation kann das Steuerventil 62 in eine Zwischenposition zwischen den in den 2 und 4 gezeigten Positionen verlagert werden, die in 3 dargestellt ist.
Aus den 2 und 5 ist ersichtlich, dass die Ventilkörperanordnung 60 einen Ventilkörper 76, einen Ausfederungseinlass 78, ein Haupteinfederungsausstoßventil 80, ein Nebeneinfederungsausstoßventil 82, eine Einfederungsöffnung 84, einen Ausfederungseingang 88, ein Hauptausfederungsausstoßventil 90, ein Nebenausfederungsaustoßventil 92 und eine Ausfederungsöffnung 94 aufweist. Ein Einwegdruckventil 96 ist zwischen dem Einfederungseinlass 78 und dem Steuerventil 62 angeordnet. Das Druckventil 96 ermöglicht den Flüssigkeitsstrom von dem Steuerventil 62 zu dem Einfederungseinlass 78, aber verhindert den Flüssigkeitsstrom direkt von dem Einfederungseinlass 78 zu dem Steuerventil 62. Der Flüssigkeitsfluss ist erlaubt von dem Einfederungseinlass 78 zu dem Steuerventil 62 über das Haupteinfederungsausstoßventil 80, das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 und die Einfederungsöffnung 84. Das Druckventil 96 gestattet ebenso den Flüssigkeitsstrom aus dem Haupteinfederungsausstoßventil 90 und dem Nebeneinfederungsausstoßventil 92. Ein Einwegdruckventil 98 ist zwischen dem Ausfederungseinlass 88 und dem Steuerventil 62 angeordnet. Das Druckventil 98 gestattet den Flüssigkeitsstrom von dem Steuerventil 62 zu dem Ausfederungseinlass 88, verhindert aber den Flüssigkeitsstrom direkt von dem Ausfederungseinlass 88 zu dem Steuerventil 62.
Der Flüssigkeitsstrom kann von dem Ausfederungseinlass 88 zu dem Steuerventil 62 über das Hauptausfederungsausstoßventil 90, das Nebenausfederungsausstoßventil 92 und die Ausfederungsöffnung 94 erfolgen. Das Druckventil 98 gestattet auch den Flüssigkeitsstrom vom den Haupteinfederungsausstoßventil 80 und von dem Nebeneinfederungsausstoßventil 82. Die Ventilkörperanordnung 60 ist so positioniert, dass der Ventilkörper 76 abdichtend in das Außenrohr 18 eingreift, wobei der Einfederungseinlass 78 abgedichtet in den Einfederungsauslass 56 und der Ausfederungsauslass 88 abgedichtet in den Ausfederungsauslass 54 eingreift. Ein Flüssigkeitskanal 100 erstreckt sich zwischen dem Steuerventil 62 und der unteren Arbeitskammer 26 und verbindet diese in Bezug auf den Flüssigkeitsstrom, und zwar über das Druckventil 96, den Einfederungseinlass 78, den Einfederungsauslass 56 und die untere Zwischenkammer 38. Ein Flüssigkeitskanal 102 erstreckt sich zwischen dem Steuerventil 62 und der oberen Arbeitskammer 24 und verbindet diese in Bezug auf den Flüssigkeitsstrom, und zwar über das Druckventil 98, den Ausfederungseinlass 88, den Ausfederungsauslass 54 und die obere Zwischenkammer 36.
5 zeigt ein Flüssigkeitsstromdiagramm. Der Flüssigkeitsstrom durch den Einfederungseinlass 78 ist auf das Haupteinfederungsausstoßventil 80, das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 und die Einfederungsöffnung 84 gerichtet. Der Flüssigkeitsstrom durch das Haupteinfederungsausstoßventil 80 und das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 ist auf die obere Arbeitskammer 24 gerichtet und zwar durch den Kanal 102. Der Flüssigkeitsstrom durch die Einfederungsöffnung 84 ist durch das Steuerventil 62 und dann zu der oberen Arbeitskammer 24 gerichtet und zwar durch den Kanal 102. Das Haupteinfederungsausstoßventil 80 wird durch einen Vorspannkörper 104 und durch den an einem bestimmten Punkt zwischen der Einfederungsöffnung 84 und dem Steuerventil 62 anliegenden Flüssigkeitsdruck in die Schließposition gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck aus dem Einfederungseinlass 78 drängt das Haupteinfederungsausstoßventil 80 in Richtung auf eine Offenstellung. In ähnlicher Weise wird das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 durch einen Vorspannkörper 106 und den Flüssigkeitsdruck zwischen der Einfederungsöffnung 84 und dem Steuerventil 62 in eine Schließstellung gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck aus dem Einfederungseinlass 78 drängt außerdem das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 in Richtung auf eine Offenstellung. Durch Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die von dem Einfederungseinlass 78 in die obere Arbeitskammer 24 durch die Einfederungsöffnung 84 gelangen kann, kann also der Flüssigkeitsdruck, der das Haupteinfederungsausstoßventil 82 und das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 in Richtung auf die Offenstellung drängt, gesteuert werden. Der Flüssigkeitsstrom durch den Ausfederungseinlass 88 ist auf das Hauptausfederungsausstoßventil 90, das Nebenausfe derungsausstoßventil 92 und auf die Ausfederungsöffnung 94 gerichtet. Der Flüssigkeitsstrom durch das Hauptausfederungsausstoßventil 90 und das Nebenausfederungsausstoßventil 92 ist auf die untere Arbeitskammer 26 gerichtet und zwar durch den Kanal 100. Der Flüssigkeitsstrom verläuft durch die Ausfederungsöffnung 94, durch das Steuerventil 62 und dann durch die untere Arbeitskammer 26 durch den Kanal 100 in die untere Arbeitskammer 26. Das Hauptausfederungsausstoßventil 90 wird durch den Vorspannkörper 108 und den in einem Punkt zwischen der Ausfederungsöffnung 94 und dem Steuerventil 62 vorhandenen Flüssigkeitsdruck in eine Schließstellung gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck aus dem Ausfederungseinlass 88 drängt das Hauptausfederungsausstoßventil 90 in Richtung auf eine Offenstellung. In ähnlicher Weise wird das Nebenausfederungsausstoßventil 92 durch einen Vorspannkörper 110 und durch den in einer Position zwischen der Ausfederungsöffnung 94 und dem Steuerventil 62 vorhandenen Flüssigkeitsdruck in eine Schließstellung gedrängt. Der Flüssigkeitsdruck aus dem Ausfederungseinlass 88 drängt außerdem das Nebenausfederungsausstoßventil 92 in eine Offenstellung. Durch Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die von dem Ausfederungseinlass 88 durch die Ausfederungsöffnung 94 in die untere Arbeitskammer 26 gelangen kann, ist es möglich, den Flüssigkeitsdruck, der das Hauptausfederungsausstoßventil 90 und das Nebenausfederungsausstoßventil 92 in Richtung auf die Offenstellung drängt, zu steuern.
Während der Stoßdämpfer 10 in Betrieb ist, ist weder bei Ausfederung noch bei Einfederung eine Dämpfungskraft vorhanden, die von dem Kolben 12 bestimmt werden kann. Bei dem Kolben 12 handelt es sich um einen Vollkolben ohne Kanäle und Ventile zwischen der oberen und der unteren Arbeitskammer 24, 26. Die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 bestimmt die Dämfungskraftcharakteristik für den Stoßdämpfer 10. Die Dämpfungskraftcharakeristik für den Stoßdämpfer 10 kann durch die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 gesteuert werden und zwar bei jedem vollständigen Hub des Stoßdämpfers 10 (von Ausfederung zu Einfederung zu Ausfederung), je nach der Strommenge, die aufgebracht wird, um die Magnetspulenanordnung 58 zu erregen. Wenn wenig oder kein Strom auf die Magnetspulenanordnung 58 aufgebracht wird, erzeugt die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 eine steife Ausfederungsdämpfungskraft mit einer weichen Einfederungsdämpfungskraft für den Stoßdämpfer 10. Wird die Magnetspulenanordnung 58 unter Vollstrom gesetzt, erzeugt die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft mit einer steifen Einfederungsdämpfungskraft für den Stoßdämpfer 10.
Eine weitere Eigenschaft der stufenlos einstellbaren Servoventilanordnung 22 besteht darin, dass, wenn ein stufenlos einstellbares Stromsignal (über die Pulsbreitenmodulation) auf die Magnetspulanordnung 58 aufgebracht wird, ein stufenlos einstellbarer abfallender Auslauf und ein stufenlos einstellbares Ausblasen für die Ausstoßventile 80, 82, 90 und 92 ermöglicht wird. Die Grundlage für diese Eigenschaft ist in 6 ersichtlich.
Die 6 offenbart schematisch das Haupteinfederungsausstoßventil 80. Obgleich sich die 6 auf das Haupteinfederungsausstoßventil 80 bezieht, versteht es sich, dass das Nebeneinfederungsausstoßventil 82, das Hauptausfederungsausstoßventil 90 und das Nebenausfederungsausstoßventil 92 in ähnlicher Weise wie das Hauptausstoßventil 80 arbeiten. Das Haupteinfederungsausstoßventil 80 weist einen Ventilkörper 112 auf, der in einer Bohrung 114 in dem Ventilkörper 76 der Ventilkörperanordnung 60 angeordnet ist. Eine Feder 116 drängt den Ventilkörper 112 in eine Schließposition, wie in 6 gezeigt. Der Flüssigkeitsstrom von dem Einfederungseinlass 78 ist auf einen Flüssigkeitseinlass 118 gerichtet, und zwar durch eine Innenbohrung 120 in dem Ventilkörper 112 und anschließend durch die Einfederungsöffnung 84. Aus der Einfederungsöffnung 84 fließt Flüssigkeit durch einen Kanal 122 zurück in die Zwischenkammer 36. Ein Ausblaskanal 124 erstreckt sich von der Bohrung 114 zu dem Kanal 122, um den Flüssigkeitsstrom zu ermöglichen, wenn der Ventilkörper 112 in eine Offenstellung bewegt wird.
Die Flüssigkeitsstrommenge, die durch die Einfederungsöffnung 84 und die Ausfederungsöffnung 94 fließen darf, wird durch die Position des Steuerventils 62, wie in den 2-4 dargestellt, bestimmt. In den 2-4, führt der neben dem Ausfederungseinlass 88 liegende Kanal 122 Flüssigkeit aus dem Kanal 122 der Ausfederungsausstoßventile 90 und 92 sowie aus der Ausfederungsöffnung 94 zurück. Der neben dem Einfederungseinlass 78 dargestellte Kanal 122 führt Flüssigkeit aus dem Kanal 122 der Einfederungstellerfedern 80 und 82 sowie aus der Einfederungsöff nung 84 zurück. 2 zeigt, dass das Steuerventil 62 so angeordnet ist, dass es die Einfederungsöffnung 84 voll öffnet und die Ausfederungsöffnung 94 ganz schließt. Auf diese Weise werden eine weiche Einfederungsdämpfungskraft und eine harte Ausfederungsdämpfungskraft geschaffen. Flüssigkeit kann durch die Einfederungsöffnung 84, durch eine Bohrung 126, die sich durch ein Steuerventil 62, durch eine Bohrung 72 der Ventilkörperanordnung 58, durch einen Kanal 102 und in die obere Arbeitskammer 24 erstreckt, fließen, um eine weiche Einfederungsdämpfungskraft bereitzustellen. Die Flüssigkeit wird daran gehindert, durch die Einfederungsöffnung 94 zu fließen und ermöglicht so eine steife Einfederungsdämpfungskraft. Die 3 zeigt ein Steuerventil 62, das so positioniert ist, dass es sowohl die Einfederungsöffnung 84 wie die Ausfederungsöffnung 94 öffnet. Auf diese Weise werden eine weiche Einfederungsdämpfungskraft und eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft bereitgestellt. Die Flüssigkeit kann sowohl durch die Einfederungsöffnung 84 in die obere Arbeitskammer 24 wie auch durch die Ausfederungsöffnung 94 in die untere Arbeitskammer 26 fließen, wie dies oben beschrieben ist, um eine weiche Einfederungsdämpfungs- und Ausfederungsdämpfungskraft bereitzustellen. Die 4 zeigt ein Steuerventil 62, das so positioniert ist, dass es die Einfederungsöffnung 84 ganz schließt und die Ausfederungsöffnung 94 ganz öffnet. Auf diese Weise werden ein steife Einfederungsdämpfungskraft und eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft bereitgestellt. Die Flüssigkeit wird daran gehindert, durch die Einfederungsöffnung 84 zu fließen, um eine steife Einfederungsdämpfungskraft bereitzustellen. Die Flüssigkeit kann durch die Ausfederungsöffnung 94 in die untere Arbeitskammer 26 fließen, wie dies oben beschrieben ist, um eine weiche Ausfederungsdämpfungskraft bereitzustellen. Die Höhe der bereitgestellten harten und/oder weichen Dämpfungskraft wird durch die Position des Steuerventils 62 bestimmt, die ihrerseits durch die Strommenge festgelegt wird, mit der die Magnetspulenanordnung 58 versorgt wird. Die auf die Magnetspulenanordnung 58 aufgetragene Strommenge wird vorzugsweise durch Pulsbreitenmodulation bestimmt.
6 zeigt, dass die durch das Steuerventil 62 fließende Strommenge auch zu der Ausblasrate der Dämpfungskraft beiträgt, und zwar gemäß folgender Formel:
wobei

Q: = Ausblasrate
α: = Strömungskoeffizient der Dämpfungsflüssigkeit
F: = Kraft
P: = Druck
AS: = Durchmesser der Bohrung 114
BH: = Durchmesser des Ventilkörpers 112
AO: = Durchmesser der Bohrung 120
BV: = Offene Fläche der Öffnung 84 oder 94 in der obigen Formel bedeuten.

Durch Variieren der Strömungsmenge durch die Öffnung 84 oder 94 entsteht ein variabler Gegendruck auf das druckregulierte Haupteinfederungsausstoßventil 80. Die Höhe der für die Verschiebung des Ventilkörpers 112 erforderlichen Kraft oder des hierfür erforderlichen Flüssigkeitsdrucks, um diesen in die Offenstellung zu verschieben, wird durch den Flächenunterschied zwischen der stromaufwärts gelegenen Druckfläche und der stromabwärts gelegenen Druckfläche bestimmt. Indem der Druck auf die stromabwärts gelegene Druckfläche durch die Bewegung des Steuerventils 62 fortlaufend variiert wird, kann die Höhe der für die Verschiebung des Ventilkörpers 112 erforderlichen Kraft fortlaufend variiert werden, wodurch sich ein stufenlos einstellbare Ausblasniveau der Dämpfungskraft ergibt.
Um den Betrieb der stufenlos einstellbaren Servoventilanordnung 22 von der Ausfederung bis zu der Einfederung vollkommen zu trennen, ist eine vollkommene Trennung des Flüssigkeitsstroms der Ausfederung von dem Flüssigkeitsstrom der Einfederung des Stoßdämpfers 10 erforderlich. Eine Beschreibung des Flüssigkeitsstroms während des Ausfederungshubs und Einfederungshubs folgt.
In den 1 bis 5 ist ersichtlich, dass während des Ausfederungshubs – dadurch, dass in dem Kolben 12 kein Ventil arbeitet – Flüssigkeit durch einen in der Stangenführung 34 gebildeten Kanal 130 und in die obere Zwischenkammer 36 gedrängt wird. Die Flüssigkeit betritt die obere Zwischenkammer 36, die konzentrisch zu den Arbeitskammern 24 und 26 verläuft. Die Flüssigkeit tritt durch den Ausfederungsauslass 54 aus und tritt in den Ausfederungseinlass 88 der stufenlos einstellbaren Servoventilanordnung 22 ein. Nach Eintreten in den Ausfederungseinlass 88 fließt die Flüssigkeit in das Hauptausfederungsausstoßventil 90, in das Nebenausausstoßventil 92 und die Ausfederungsöffnung 94. Wie oben beschrieben, wird die Strömungsmenge durch die Ausfederungsöffnung 94 durch die Position des Steuerventils 62 gesteuert, damit die Dämpfungseigenschaften von einem weichen Fahren zu einem harten Fahren gesteuert werden können. Die durch die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 fließende Flüssigkeit ist auf die untere Zwischenkammer 38 und die untere Arbeitskammer 26 gerichtet. Die Ausfederungsbewegung des Kolbens 12 erzeugt einen niedrigen Druck innerhalb der Arbeitskammer 26 und innerhalb der Zwischenkammer 38. Die aus der stufenlos einstellbaren Servoventilanordnung 22 durch den Einfederungseinlass 78 austretende Flüssigkeit kann in die untere Arbeitskammer 26 eintreten, damit die Flüssigkeit auf der Bodenseite des Kolbens 12 nachgefüllt werden kann. Der schwimmende Kolben 20 bewegt sich axial innerhalb des Außenrohrs 18, um das Stangenvolumen auszugleichen.
Während des Einfederungshubs wird, da in dem Kolben 12 kein Ventil ist, Flüssigkeit von der unteren Arbeitskammer 26 in die untere Zwischenkammer 38 gedrängt. Die Flüssigkeit fließt in die untere Zwischenkammer 38, die konzentrisch zu den Arbeitskammern 24 und 26 verläuft. Die Flüssigkeit fließt aus dem Einfederungsauslass 56 und fließt in den Einfederungseinlass 78 der stufenlos einstellbaren Servoventilanordnung 22. Nach Eintreten in den Einfederungseinlass 78 fließt die Flüssigkeit in das Haupteinfederungsausstoßventil 80, in das Nebeneinfederungsausstoßventil 82 und in die Einfederungsöffnung 84. Wie oben beschrieben, wird die durch die Einfederungsöffnung 84 fließende Flüssigkeitsmenge durch die Position des Steuerventils 62 bestimmt, damit die Dämpfungseigenschaften von Fahren mit weicher Dämpfung bis zu harter Dämpfung gesteuert werden können. Die durch die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 fließende Flüssigkeit wird auf die obere Zwischen kammer 36 und die obere Arbeitskammer 24 gerichtet. Die Einfederungsbewegung des Kolbens 12 erzeugt einen niedrigen Druck innerhalb der oberen Arbeitskammer 24 und der oberen Zwischenkammer 36. Die durch den Ausfederungseinlass 88 aus der stufenlos einstellbaren Servoventilanordnung 22 ausfließende Flüssigkeit kann in die obere Zwischenkammer 36 fließen, damit die Flüssigkeit am oberen Ende des Kolbens durch den zwischen der oberen Arbeitskammer 24 und der oberen Zwischenkammer 36 sich erstreckenden Kanal 130 in der Stangenführung 34 nachgefüllt werden kann. Der schwimmende Kolben 20 bewegt sich axial innerhalb des Außenrohrs 18, um das Stangenvolumen auszugleichen.
Die oben beschriebene Konstruktion für einen Stoßdämpfer 10 schafft also einen stufenlos einstellbaren, durch ein stufenlos einstellbares Magnetventil gesteuerten Stoßdämpfer. Einige, aber nicht alle Vorteile dieser Konstruktion werden unten beschrieben. Erstens gestattet der Stoßdämpfer 10 eine bessere Differenzierung von weichen zu harten Dämpfungskräften bei der Einfederung und zwar aufgrund der Einführung von separaten Einfederungsflüssigkeitstromkanälen und Absperrventilen. Zweitens gestattet der Stoßdämpfer 10 einen separat einstellbaren Ventilbetrieb bei Ausfederung und Einfederung. Drittens ermöglicht der Stoßdämpfer 10 weiche Einfederungsdämpfungskräfte und harte Ausfederungsdämpfungskräfte in ein- und demselben Hub. Umgekehrt sind harte Einfederungsdämpfungskräfte und weiche Ausfederungsdämpfungskräfte in ein- und demselben Hub auch möglich. Außerdem benötigt der Stoßdämpfer 10 kein Kolbenventilsystem. Fünftens stellt der Stoßdämpfer 10 stufenlos einstellbare Ausfluss- und Ausblaseigenschaften bereit. Sechstens unterscheidet die stufenlos einstellbare Servoventilanordnung 22 zwischen Einfederungshüben und Ausfederungshüben.
Obgleich die obige Beschreibung sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung modifiziert, variiert und geändert werden kann, ohne von dem Umfang und der rechten Bedeutung der angefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Einstellbarer Stoßdämpfer umfassend ein Druckrohr (16), das eine Arbeitskammer bildet, eine Kolbenstange (14), die sich durch das genannte Druckrohr (16) und in die genannte Arbeitskammer erstreckt, einen ventillosen Kolben (12), der gleitend in dem Druckrohr (16) angeordnet und mit der Kolbenstange (14) verbunden ist, wobei der genannte Kolben (12) die genannte Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer (14) und eine untere Arbeitskammer (26) teilt, eine von dem Kolben (12) separate Ventilanordnung (22), die mit der oberen (24) und der unteren Arbeitskammer (26) in Verbindung steht, wobei die genannte Ventilanordnung (22) einen Hydraulikkreis mit einer ersten, zwischen der oberen Arbeitskammer (24) und der unteren Arbeitskammer (26) angeordneten variablen Öffnung (94) zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der oberen Arbeitskammer (24) zu der unteren Arbeitskammer (26) sowie mit einer zweiten, zwischen der unteren Arbeitskammer (26) und der oberen Arbeitskammer (24) angeordneten variablen Öffnung (84) zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der unteren Arbeitskammer (26) zu der oberen Arbeitskammer (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste variable Öffnung (94) in einem ersten separaten Flüssigkeitsstrompfad von der oberen Arbeitskammer (24) in die untere Arbeitskammer (26) angeordnet ist und dass die zweite variable Öffnung (84) in einem zweiten separaten Flüssigkeitsstrompfad von der unteren Arbeitskammer (26) in die obere Arbeitskammer (24) angeordnet ist, dass ein Steuerventil (62) zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der oberen Arbeitskammer (24) durch die erste Öffnung (94) in die untere Arbeitskammer (26) und von der unteren Arbeitskammer (26) durch die zweite Öffnung (84) in die obere Arbeitskammer (24) verwendet wird, und dass der erste Flüssigkeitsstrompfad ein erstes Ausblasventil (90) und ein zweites Ausblasventil (92) umfasst, die mit der oberen Arbeitskammer (24) und mit der unteren Arbeitskammer (26) in Verbindung stehen und einen Flüssigkeitsstrom von der oberen Arbeitskammer (24) in die untere Arbeitskammer (26) zulassen und dass der zweite Flüssigkeitspfad ebenfalls ein erstes Ausblasventil (80) und ein zweites Ausblasventil (82) umfasst, die mit der unteren Arbeitskammer (26) und der oberen Arbeitskammer (24) in Verbindung stehen und einen Flüssigkeitsstrom von der unteren Arbeitskammer (26) in die obere Arbeitskammer (24) zulassen.
Einstellbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei der Stoßdämpfer (10) ein das genannte Druckrohr (16) umgebendes Außenrohr (18), das eine obere, mit der oberen Arbeitskammer (24) in Verbindung stehende Zwischenkammer (36) sowie eine untere, mit der unteren Arbeitskammer (26) in Verbindung stehende Zwischenkammer (38) bildet, aufweist.
Einstellbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 2, wobei der Stoßdämpfer (10) einen schwimmenden Kolben aufweist, der in dem genannten Außenrohr (18) gleitend angeordnet ist.
Einstellbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 2, wobei der Stoßdämpfer (10) einen Abdichtring aufweist, der zwischen dem Au ßenrohr (18) und dem Druckrohr (16) angeordnet ist und einen Flüssigkeitsaustausch zwischen der oberen Zwischenkammer (36) und der unteren Zwischenkammer (38) verhindert.