DE8610374U1

DE8610374U1 - Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE8610374U1
Application number: DE19868610374
Authority: DE
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-10-29

Description

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PRP 488 -3- 07*04,1986

Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, regelbaren Stoßdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeitszylinder in zvei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume untei— teilt, wobei mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfungskraft ein elektromagnetisch betätigbarer und axial beweglicher Ventilkörper eines Ventiles einen Durchflußkanal beaufschlagt, wohei der Ventilkörper mit einer vom Durchflußkanal zu der hinteren Stirnfläche des Ventilkörpers verlaufenden hydraulischen Verbindung versehen ist.

Es sind hydraulische Stoßdämpfer bekannt <z.B. DE-AS 12 42 945>, dessen Dämpfungscharakteristik durch Ändern des Flusses des hydraulischen Dämpfungsmittels durch die Dämpfungsventile elektromagnetisch regelbar ist. Dabei ist eine Bypaßverbindung vorgesehen, die zur Regelung der Dämpfungskraft in der Zugstüfe dient. Zur Änderung der Dämpfungskräft bei unterschiedlichen Straßenbedingungen in der Zugstufe ist die Bypaßve£bindung vorgesehen, in der ein elektromagnetisch steuerbares Ventil angeordnet ist. Der Durchflußkanal wird über den Ventilkörper über einen entsprechend groß dimensionierten Elektromagneten gesteuert.

Darüber hinaus sind hydraulische, einstellbare Dämpfer bekannt (z*B* DE-OS 21 19 531), bei denen ein erstes Dämpfungselement vorgesehen ist und zusätzlich eine mit einem Regelventil ausgestattete Leitung vorgesehen ist. Dabei ist in einer geschlossenen Schleife ein Regelventil und ein Dämpfungselement jeweils separat ange-

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ordnet» bis Einstellung des Regelventiles erfolgt dabei manuell oder durch die Wirkung eines der Fahrzeugorgane.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeugdämpfungs- «ystem mit einer variablen, intelligenten elektronischen Dämpfungsanpassung für die Zug- und Druckstufe so auszubilden, daß Über ein variabel steuerbares, kompaktes Dämpfungsventil nicht nur eine beliebig verstellbare Dämpfung in der Zug- und Druckstufe erzielt Werden kann, sondern daß durch Variation der wirksamen hydraulisch beeinflußten Funktionsflächen des Ventilkörpers das Schalt-, Frequenz-, Schließ- und Öffnungsverhalten des als Ventilkörper ausgebildeten Ankers des Elektromagneten beeinflußt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß eine in etwa rechtwinklig zur Rotationsachse des Ventilkörpers angeordnete Sitzfläche zusammen mit der Stirnfläche des Ventilkörpers einen Ventilsitz bildet, und daß mindestens ein Teil der Stirnfläche des Ventilkörpers und des Ventilsitzes zueinander im Abstand angeordnet sind.

Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß ein derartiges Dämpfungsventil in verschiedenen Variationen im Schwingungsdämpfungssystem eines Fahrzeuges eingebaut werden kann. Dabei besteht die Möglichkeit, das DMmpfungsventil parallel zu den konventioneilen Drosselventilen im Dämpfungskolben und / oder Im Zylinderboden anzuordnen oder es lassen sich im Dämpfungskolben und falls vorhanden im Zylinderbaden lediglich Rückschlagventile anordnen, so daß das Dämpfungsventil in einem Bypaß untergebracht wird. In Anwendung bei blockierbaren Schwingungsdämpfern ist die Anordnung des Dämpfungsventiles möglich, ohne daß im Dämpfungskolben und im Bodenbereich weitere Drosselventile vorhanden sind.

Des weiteren ist von Vorteil, daß durch Optimierung der hydraulisch, beeinflußten Funktiönsflachen des Ventilkörpers zueinander ein schnelles Schließ- und öffnungsverhalten sowie ein sicheres Schließen und öffnen Unter allen Betriebszuständen erzielt werden kann, wobei eine kompakte Bauweise mit einem geringen elektrischen Leistungsbedarf ermöglicht wird. Durch die Ausbildung als elektromagnetisches Sitzventil mit einem axial beweglichen Ventilkörper in einer Spaltführung und einem an beiden Stirnseiten druckbeaufschlagten Ventil-

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körper läßt sich erzielen; daß die öffnung des Ventiles lediglich mittels Magnetkraft und das Schließen des Ventiles mittels Feder- und der hydraulischen Druckkraft des Dämpfungssystems selbst erreichbar ist. Dies führt zur Verwendung von sehr kleinen Elektromagneten, da nur noch ein geringer elektrischer Leistungsbedarf benötigt wird.

Zn Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilkörper eine zylindrische Außenfläche aufweist.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die im Abstand angeordnete druckbeaufschlagte Stirnfläche des Ventilkörpers kleiner ist als die hintere druckbe-•ufschlagte Stirnfläche des Ventilkörpers. Vorteilhaft ist, daß im Bereich des Ventilsitzes eine Differenzdruckkraft am Ventilkörper entsteht. Dabei ist zwar der Ventilkörper auf beiden Stirnflächen über die hydraulische Verbindung prinzipiell mit dem gleichen Druck beaufschlagt, jedoch entsteht im Bereich des Ventileitzes bei geöffnetem Ventil durch das strömende Dämpfungsmittel partiell ein abgesenkter Druck gegenüber der Umgebung des Ventilsitzes. Dieser Differenzdruck wird zur Unterstützung der Ventilfeder herangezogen, so daß bei ausgeschaltetem Elektromagneten nicht hur die Ventilfeder den Ventilkörper schließt, sondern gleichzeitig die partielle Druckabsenkung eine Kraft auf den Ventilkörper ausübt. Diese zusätzliche Kraft ermöglicht ein schnelles Schließverhalten unter allen Betriebszuständen, wobei die Schaltzeit sich mit zunehmender Relativgeschwindigkeit des Schwingungsdämpfers verkürzt.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung eieht vor, daß der Ventilkörper im Bereich des Ventil-Kitzes einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist •ls die der Führung des Ventilkörpers dienende Außenfläche und die im Abstand angeordnete druckbeaufschlägte Stirnfläche des Ventilkörpers maximal der druckbeaufschlagten hinteren Stirnfläche des Ventilkörpers entspricht.

Bei dieser Ausbildung entsteht am Außenumfang des Ventilkörpers eine Ringfläche, welche bei radialer Anströmung des Ventilkörpers von der Außenseite eine Schließkraft erzeugt, die die Ventilfeder beim Schließen des Ventiles unterstützt.

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P In Ausgestaltung der Erfindung verläuft mindestens ein

I Teil der Stirnfläche des VentilkBrpers konisch.

&Idigr; Je nach KonstruktlonsausfÜhrung sieht ein weiteres

tf wesentliches Merkmal vor, daß die Stirnfläche des

I' Ventilkörpers plan verläuft, und daß der dem Ventilsitz

* benachbarte Bereich eine Ausnehmung aufweist, die im

'_: Abstand zur Stirnfläche des VentilkörpejrS Verlaufend

¹ angeordnet ist.

5 Von Vorteil ist bei dieser Ausbildung, daß die Ver-

i wondung eines zylindrischen und an seiner Stirnfläche

I plan verlaufenden, fertigungstechnisch einfachen

I' Ventilkörpers vorgesehen ist, und daß der dem Ventil-

i; sitz benachbarte Bereich vertieft ausgebildet ist.

V Bei allen Ladungen wird durch die im Abstand E ange-

I ordnete Fläche erreicht, daß bei Anströmung des

j Dämpfungsmittels unter einem bestimmten Druck im

'": Bereich des Ventilsitzes durch die Verringerung des

j| Querschnittes eine Erhöhung der Geschwindigkeit des

s Dämpfungsmittels erzielt wird, so daß der Druck ent-

|i sprechend sinkt. Es liegt hierbei die Gesetzmäßigkeit

I nach "Bernoulli" zugrunde. Durch die dabei entstehende

f partielle Druckabsenkung wird die Ventilfeder des

j Ventilkörpers unterstüzt. Für das Schließ- und

I Öffnungsverhalten unter allen Betriebszuständen ist es

I dabei unerheblich, ob die Stirnfläche des-Ventil-

j körpers im Abstand zur Ventilsitzfläche, oder ob der

j dem Ventilsitz benachbarte Bereich eine im Abstand zur

I Stirnfläche des Ventilkörpers angeordnete Ausnehmung

i aufweist.

I Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung

i echematisch dargestellt.

i Es zeigt:

Figur 1 einen Stoßdämpfer in Ansicht teils geschnitten

Figur 2 einen Querschnitt durch den in Figur 1 dargestellten Stoßdämpfer im Bereich des Bypasses

Figur 3 ein elektromagnetisch betätigbares Ventil im

., Schnitt

Figur 4 bis 8 verschiedene Ausführungsformen der

&Ggr; Ventilkörper im Schnitt.

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PRP 46S -7- 07.04.1986

Bei dem in Figur 1 dargestellten Stoßdämpfer 1 handelt es sich um ein Federbein in Zweirohrausführung. Es besteht im wesentlichen aus dem Dämpfungskolben 2, der Kolbenstange 3 und dem Arbeitszylinder 4. Der Dämpfungskolben 2 unterteilt den Arbeitszylinder 4 in den oberen Arbeitsraum 5 und den unteren Arbeitsraum S. Der Dämpfungskolben 2 ist des weiteren mit Dämpfungsventilen bestückt. Im Boden des Arbeitszylinders 4 sind weitere Ventile angeordnet, über deren Querschnitte das durch die Kolbenstange verdrängte Volumen in den Ausgleichsraum 17 verdrängt wird. Der Ausgleichsraum 17 wird durch die Wandung aes Arbeltszylinders 4 und die Innenwandung des Mantelrohres 18 gebildet.

Vom oberen Arbeitsraum 5 über den Kanal 19, dem Bypaß 20, vorbei am Ventil 7 ist eine Stromungsverbxndung in den Ausgleichsraum 17 vorgesehen. In diener Strömungsverbindung steuert das Ventil 7 einen variablen Flüssigkeitsumlauf.

In Figur 2 ist ein Querschnitt des Stoßdämpfers 1 gezeigt, wobei im Zentrum die Kolbenstange 3 angeordnet ist und der obere Arbeitsraum 5 über den Kanal 19 und dem Bypaß 20 mit dem Ausgleichsraum 17 verbunden ist. Der Bypaßkanal 20 ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel durch ein örtlich abgeschliffenes Rohr gebildet.

In Figur 3 ist ein Ventil 7 im Schnitt gezeigt, vobei der Arbeitszylinder 4 zusammen mit dem Rohr 21 den Bypaß 20 bildet. Ausgehend vom Bypaß 20 wird das Ventil über die Zuströmbohrung 22 angeströmt, dabei fließt das Dämpfungsmittel am Ventilkörper 8 am Ventilsitz 16 vorbei Über die Abströmbohrungen 23, passiert dabei ein Federplattenventil 24 in den Ausgleichsravim 17. Das Ventil 7 selbst steuert dabei durch Zusammenspiel des Elektromagneten 25, der Feder 2ß und dem hydraulischen Druck den den Druckflußkanal 9 beeinflußenden Ventilkörper 8. Die Ausnehmung II Im Ventilkörper 8 gewährleistet einen Druckausgleich zwischen der hinteren Stirnfläche 10 und der Stirnfläche 14 des Ventilkörpers 8. Durch die spezielle Gestaltung wird in etwa recht-' winklig zur Rotationsachse? 12 df>& Ventilkörpers &bgr; eine Sitzfläche 13 gebildet, die zur : .irnflache 14 des Ventilkörpers 8 einen Abstand ii. aufweist, Durch die Gestaltung der Stirnfläche 14 entsteht am Ventilsitz während der DUfüh«trÖrtun$ deä Dämpiungsmittels Von der

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ZustrSmbohrung 22 in die Abströmhohrungen 23 ein partiell abgesenkter Druck. Durch den Differenzdruck wird die Ventilfeder 26 in ihrem Schließverhalten unt erstüt zt.

Es sind Ausführungen möglich, bei denen die Anströmung des VentilkSrpers 8 über den Durchflußkanal 9 radial von seiner Außenseite her denkbar sind. Hierbei kann unter Zuhilfenahme der Ringfläche 27 eine Kraft auf den Ventilkörper &bgr; aufgebracht werden, die ebenfalls die Ventilfeder 2S unterstützt.

In der Figur 4 ist ein Ventilkörper 8 vorgeschlagen, bei dem die Stirnfläche 14 teilweise konisch verläuft und bei dem auf der Außenfläche des Ventilkörpers 8 ©ine Ringfläche 27 vorgesehen ist. Der Ventilsitz 16 bildet dabei zusammen mit der Sitzfläche 13 eine Steuerkante. Das Ausführungsbeispiel dieses Ventilkörpers 8 zeigt dabei eine Stirnfläche 14, deren Innendurchmesser 28 maximal dem Außendurchmesser 29 des Ventilkörpers 8 entspricht. Der planverlaufende Teil der Stirnfläche 14 des Ventilkörpers 8 ist dabei vom Ventilsitz 13 im Abstand E verlaufend angeordnet.

Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführung ist der Ventilkörper 8 mit einer zylindrischen Außenfläche versehen, wobei die Stirnfläche 14 im Abstand E zum Ventilsitz 13 angeordnet ist, so daß durch die Wahl des Durchmessers der Stirnfläche 14 der Ventilsitz 16 gebildet wird.

Die Variante der Figur 6 sieht eine konisch verlaufende Stirnfläche 14 vor, wobei wiederum die Ringfläche 27 an der Außenfläche des Ventilkörpers 8 angeordnet ist. Im Gegensatz hierzu sieht die Figur 7 eine in etwa rechtwinklig zur Rotationsachse 12 des Ventilkörpers 8 verlaufende Stirnfläche 14 vor, wobei wiederum die Ringfläche 27 andeutet, daß diese Ventilkörper 8 unter anderem für den Fall verwendet verden, daß eine Anströmung des Ventilkörpers von außen erfolgt.

Figur 8a zeigt einen zylindrisch verlaufenden Ventilkörper 8 mit einer planverlaufenden Stirnfläche 14, Di© Sitzfläche 13 weist in ihrem benachbarten Bereich eine Ausnehmung 15 auf, so daß durch diese Gestaltung wiederum die Stirnfläche 14 des Ventilkörpers 8 zur entsprechenden Gegenfläche einen Abstand E besitzt. Die Sitzfläche 13 bestimmt dabei gleichzeitig die Geometrie

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des Ventilsitzes 16. Die Figur 8b zeigt eine konisch verlaufende Ausnehmung 15&ldquor;

Die Geometrie aller Venti.lkörper S in den Figuren 4 bis Q zeigen, daß im Bereich des Ventilsitzes IS ein engerer Querschnitt vorhanden ist als in den entsprechend benachbarten Bereichen. Durch diese Geometrie vird bei geöffnetem Ventilkörper S eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Dämpfungsmittels im Bereich des Ventilsitzes 16 gewährlei«3tet, so daß bei Durchströmung ein· entsprechender Differenzdruck im Bereich des Ventilsitzes 16 im Vergleich zum benachbarten Bereich eine Unterstützung der Ventilfeder 26 gestattet.

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Bezuqszeichenliste

1 Stoßdämpfer

2 Kolben

3 Kolbenstange

4 Arbeitszylinder

5 oberer Arbeitsraum

6 unterer Arbeitsraum

7 Ventil

&thgr; Ventilkörper

9 Durchflußkanal

10 hintere Stirnfläche des Ventilkörpers

11 hydraulische Verbindung (Ausnehmung)

12 Rotationsachse

13 Sitzfläche

14 Stirnfläche

15 Ausnehmung IS Ventilsitz

17 Ausgleichsraum

18 Mantelrohr

19 Kanal

20 Bypaß

21 Rohr

22 Zuströmbohrung

23 Abströmbohrung

24 Federplattenventil

25 Elektromagnet

26 Ventilfeder

27 Rxngfläche

28 Innendurchmesser

29 Außendurchmesser

Claims

1. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbpitsräume unterteilt, wobei mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfungskraft ein elektromagnetisch betätigbarer und axial beweglicher Ventilkörper eines Ventiles einen Durchflußkanal beaufschlagt, wobei der Ventilkörper mit einer vom Durchflußkanal zu der hinteren Stirnfläche des Ventilkörpers verlaufenden, hydraulischen Verbindung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine in etwa rechtwinklig zur Rotationsachse

(12) des Ventilkörpers (8) angeordnete Sitzfläche

(13) zusammen mit der Stirnfläche des Ventilkörpers (8) einen Ventilsitz (16) bildet, und daß mindestens ein Teil der Stirnfläche (14) des Ventilkörpers (8) und des Ventilsitzes (16) zueinander im Abstand (E) angeordnet sind«

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Ventilkörper (8) eine zylindrische Außenfläche aufweist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die im Abstand (E) angeordnete, druckbeaufdchlagte Stirnfläche (14) des Ventilkörpers (8)

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kleiner ist als die hintere druckbeaufschlagte Stirnfläche (10) des Ventilkörpers (S).

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Ventilkörper (&bgr;) im Bereich des Ventilsitzes (IS) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als die der Führung des VentilkSrpers (8) dienende Außenfläche (29) und die im Abstand (E) angeordnete druckbeaufschlagt^ Stirnfläche (14) des Ventilkörpers (8) maximal der druckbeaufschlagten hinteren Stirnfläche (10) des Ventilkörpers (8) entspricht.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens ein Teil der Stirnfläche (14) des Ventilkörpers (8) konisch verläuft.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Stirnfläche (14) des Ventilkörpers (8) plan verläuft und daß der dem Ventilsitz (16) benachbarte Bereich eine Ausnehmung (15) aufweist, die im Abstand (E) zur Stirnfläche (14) des Ventilkörpers (8) verlaufend angeordnet ist.