DE8815444U1

DE8815444U1 - Hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE8815444U1
Application number: DE8815444U
Authority: DE
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1988-03-05
Filing date: 1988-03-05
Publication date: 1989-02-02
Also published as: IT1228201B; IT8919035A0; DE3807322C1; FR2628167B1; FR2628167A1

Description

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Hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, regelbaren Schwingungsdämpfer mit. einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenen Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, und einer Dämpfungseinrichtung, wobei mindestens eine Dämpfungskraft erzeugende Strömungsverbindung vorgesehen ist, deren wirksamer Querschnitt durch ein Ventil verstellbar ist, wobei das Ventil mit einer dicht eingespannten Membran zusammenwirkt und auf einer Seite der Membran ein Steuerraum ausgebildet ist» der mit dem an der Strömungs- »srbindung anstehenden Druck über einen Steuerbypaß beaufschlagt ist.

Es sind hydraulische Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. DE-AS 12 42 945), deren Dämpfungscharakteristik durch Ändern des Flusses des hydraulischen Dämpfungsmittels durch die Dämpfungsventile elektromagnetisch regelbar ist. Dabei werden zwei Bypaflverbindungen vorgesehen, von denen die erste Verbindung generell zur Regelung der Dämpfungskraft in der Zugstufe gegenüber der Druckstufe dient. Die Betätigung einer solchen Vorrichtung erfolgt dabei elektromagnetisch oder durch einen Elektromotor, so daß in der Ansprechgeschwindigkeit Grenzen gesetzt sind.

Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. DE-QS 3S 09 SS2), bei denen zur Steuerung des Durchtrittskanales ein Stellorgan aufweisender Steuerbypaß vorgesehen ist. Zur Steuerung und Regelung des Dämp-

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fungsmittels wird ein Vorsteuerbares Ventil verwendet, weichers eine seibstVeJrsorgte VorsteUerstuf e besitzt. Hierbei Wird die, die Dämpfungskraft erzeugende Druckdifferenz in den Kammern zur Verstellung der Dälhpfungskraft herangezogen. Zu*· Variation verschiedener einzustellender Drücke in der Kammer ist als Stellorgan ein regelbares Ventil vorgesehen. Hierbei sind bekannte Druckregler wie z.B. Proportionalventile, 2/2-Wege-Ventile oder getaktete und impulsbreitenmodulierte 2/2-wege"vsin.j.xc »«-* -»*,««——- -

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schvingungedämpfer zu schaffen, bei dem die Steuerung eines vorsteuerbaren regelbaren Ventiles einen geringen Einbauraum benötigt und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit zuläßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß vom Steuerraum zur Abströmbohrung der Strömungsverbindung ein, durch ein Stellorgan absperrbarer Kanal angeordnet ist, wobei der Kanal durch einen axial beweglichen Ventilkörper des Stellorganes steuerbar ist.

Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß das Stellorgan zusammen mit dem vorsteuerbaren Ventil direkt im Schwingungsdämpfer integriert werden kann.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß das Ventil auf einer Seite der Membran eine, mindestens eine mit der Membran verbundene, axial bewegliche Federscheibe aufweist, die mit einem Ventilsitz zusammen die Strömungsverbindung steuert. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die steuerbare, axial bewegliche Membran gleichzeitig die Vorspannung der Federscheibe gesteuert werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist als Ventilkörper eine die Bohrung des Kanales beaufschlagende Nadel vorgesehen. Dabei läßt sich die Nadelspitze zylindrisch, konisch, rund oder abgestuft ausbilden.

Zur Erzielung einer geringen Bauhöhe des Stellorganes auch bei einer Integration des Stellorganes in den

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Schwingungsdämpfer ahne einen Hubverlust, zu erreichet ist. ■1h Ventilkörper öine runde, am Außenumfang eingespannte^ aitiai bewegliche Platte vorgesehen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal sieht vor, daß die Platte aus Metall» Bimetall, Piezokeramik oder Metall mit einer aufgebrachten Piezokeramik besteht. Von Vorteil ist hierbei, daß bei Vervendung eines Piezoquarzes die geringe Bauhöhe dieses Elementes eine günstige Integration in dsn SshwingursgEd^inpi»*· ermöglicht. Die Ventilrlatte steuert dabei direkt oder indirekt den Steuerbypaß, wobei durch die Bestromunq des Piezoquarzes eine Veränderung der Dicke oder eine Wölbung der Ventilplatte erreicht wird. Durch die Strombeaufschlagung des Piezoquarzes wird ein Verstellweg proportional zum Strom erzielt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind beide Oberflächen der Platte hydraulisch miteinander verbunden und beaufschlagt.

Ist das Stellorgan nicht mit Strom beaufschlagt, so wird der VentilKorper über eine Feder in einer Grundstellung gehalten.

Ein weiteres Merkmal sieht vor, daß als elektrische Zuleitung ein Koaxialkabel vorgesehen i.et, wobei die Abschirmung an Masse und das stromführende Kabel direkt oder indirekt mit dem piezokeramischen Werkstoff verbunden ist.

Mit Vorteil läßt sich dabei das stromführende Kabel in einem, eine metallisierte Innenfläche aufweisenden topfförmigen, elektrisch nicht leitenden Bauteil anbringen, in dem die Feder aufgenommen ist, die mit dem piezokeramischen Werkstoff ständig direkt oder indirekt in Eingriff steht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

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Es zeigt:

Figux- 1 einen Schnitt, durch einen Schwingungsdämpfer mit einem vorsteuerbaren Ventil im Baden des Schwingungsdämpiers in der Druckstufe

Figur 2 den in Figur 1 dargestellten Schwingungsdämpfer in der Zugstufe

Figur 3 das vorsteuerbare Ventil in vergrößertem Maßstab bei Bestroraung der Ventilplatte

Figur 4 das in Figur 3 gezeigte vorsteuerbare Ventil ohne Strorabeaufschlagung der Ventilplatte.

Figur 5 ein vorsteuerbares Ventil im Schnitt in einem Bypafl eines Schwingungsdämpfers angeordnet.

In Figur 1 ist schematisch ein Zweirohrschwingungsdämpfer dargestellt, welcher aus dem Zylinder 1, einer Kolbenstange 2 und einem an der Kolbenstange 2 befestigten Kolben 3 besteht. Der Kolben 3 unterteilt den Zylinder 1 in den oberen Arbeltsraum 4 und den unteren Arbeitsraum ;

S. Der Kolben 3 ist mit Durchtrittskanälen und einem ; Rückschlagventil 19 versehen. Im Boden des Zylinders 1 st

befindet sich ein weiteres Rückschlagventil 20, wodurch <: das Dämpfungsmittel aus dem Ausgleichsraum 23, gebildet | von dem Mantelrohr 22 und dem Zusatzrohr 21, in den unteren Arbeitsraum 5 gelangen kann. Das Zusatzrohr 21 ist über Bohrungen 24 mit dem oberen Arbeitsraum 4 und über die Strömungsverbindung 25 mit dem Ventil 6 verbunden·

Das Ventil 6 besteht aus der Membran 7 welche indirekt ' Federscheiben 14 aufweist und zusammen mit dem Ventilsitz 15 die Strömungsverbindung 25 steuert. Bei geöffneten Ventil 6 fließt das Dämpfungsmittel über die Abström- \ bohrung 10 in den Ausgleichsraum 23. Die Federscheiben 14 ^: werden durch die Feder 16 in einer Grundstellung gehaltert« Von der· StrötiiungäVerbindung 23 gelangt ein geringer teil deä ßämp:£ungörtiitteis über den Steuerbypaß 9 in den äteuerräum S.

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Vom Steuerraum &thgr; zur Absträmbohrung 10 verläuft xiin absperrbarer Kanall2 der über ein Stellorgan 11 und einem axial beweglichen Ventilkörper 13 steuerbar ist.

Der gezeigte Schwingungsdämpfer befindet sich in der Druckstufe. Das Rückschlagventil 19 am Kolben 2 öffnet und das Rückschlagventil 20 am Boden schließt· Bei eintauchender Kolbenstange 2 wird das Dämpfungmittw ^ entsprechend dem eintauchenden Kolbenstangenvolumen über den Kanal 26 und der Strömungsverbindung 25 zum Ventil 6 geführt, wo es je nach Vorspannkraft der Federscheiben 14 entsprechend bedämpft und in den Ausgleichsraum 23 gelangt.

In der Figur 2 ist der Schwingungsdämpfer entsprechend der Figur 1 in der Zugstufe dargestellt. Das Rückschlagventil 19 am Kolben 3 schließt und das Rückschlagventil 20 am Boden des Zylinders 1 öffnet. OberhalD des Kolbens 3 wird das Dämpfungsmittel über die Ringfläche dt>s Kolbens 3, durch den Kanal 26 und dem Ventil 6 in den Ausgleichsraum 23 geführt, wobei der Schwingungsdämpfer unterhalb des Kolbens 3 Dämpfungsmittel aus dem Ausgleicheraum 23 über das Rückschlagventil 20 nachsaugt.

Aus der Figur 1 und der Figur 2 ist zu erkennen, daß in der Druck- und Zugstufe unterschiedliche Verdrängerflächen vorhanden sind, so daß je nach Flächenverhältnis (Kolbenstangenfläche/Kolbenringflache> auch das Dämpfungsverhältnis bestimmt werden kann.

In der Figur 3 ist das Ventil 6 im Boden des Zylinders 1 in vergrößerten Maßstab dargestellt. Die Strömungsverbindung 25 ist mit dem Ventilsitz 15 und den Federscheiben 14 versehen. Von der Strömungsverbindung 25 gelangt Dämpfungsmitel über den Steuerbypaß 9 in den Steuerraum &THgr;.

Der Ventilkörper 13 ist als runde, am Außenumfang eingespannte, axial bewegliche Plätte 13a ausgebildet Und beöteht aus einem pierzokefamischen Werkstoff der sich bei Beströmung wölbt« Als elektrische Zuleitung 17 ist

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ein Koaxialkabel vorgesehen bei welchem di© Abschirmung 17b an Masse und das stromführende Kabel 17c am topfförmigen, nicht elektrisch leitenden Bauteil 1&bgr; angelegt ist. Da die innere Oberfläche des topfförmigen Bauteiles metallisiert ist gelangt über die Feder 27 der Strom zum piezokeramischen Werkstoff der Ventilplatte 13. ober die Bohrung 28 sind beide Oberflächen der Platte 13a hydraulisch miteinander verbunden und beaufschlagt.

Durch Bestromung der pierzokeramischen Platte 13a wird die Platte 13a gewölbt und der Kanal 12 freigegeben. Das Dämpfungsmittel fließt über die Ausnehmungen zum Ausgleichsraum 23 ab. Da der jetzt freigegebene Kanal 12 größer ist als die Zulaufbohrung des Steuerbypasses 9, fällt der Steuerdruck im Steuerraum &bgr; derart ab, daß der Dämpfungsdruck beziehungsweise der Federdruck der Feder 16 die Membran 7 zusammen mit den Federscheiben 14 auf den unteren Anschlag bewegt. Das bedeutet eine maximale weiche Einstellung der Federscheiben 14, da die Federscheiben 14 auf dem Ventilsitz 15 kaum noch Vorspannung besitzen.

In der Figur 4 ist das Ventil 6 ohne Strombeaufschlagung gezeigt, wobei es sich hierbei um die maximale, harte Einstellung der Federscheiben 14 handelt. Wird der Strom abgeschaltet, geht die pierzokerainische Platte 13a in ihre Grundstellung und verschließt somit den Kanal 12. Das bedeutet, daß der Steuerdruck im Steuerraum &bgr; steigt und über die große Fläche der Membran 7 die Federplatten 14 sowie die Membran 7 gegen den Druck in der Strömungsverbindung 25 sowie gegen der Druck der Feder 16 bewegt wird. Damit wird eine maximale harte Einstellung der Federscheiben 14 erzielt, da die Federscheiben 14 fest auf den Ventilsitz 15 gedrückt werden.

Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils die Extremposition von harter Einstellung und weicher Einstellung der Federscheiben 14. Durch unterschiedliche Bestromung ist jedoch auf analogem Wege Jede Zwischenposition einstellbar. Auf digitalem We§e ist über verschiedene Ein-- beziehungsweise Ausstellung der Bestimmung zum Beispiel bei Anwendung der Frequerisbreitenmödulätion ebenfalls jede ZwisuhenpoSitlon

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erreichbar. In der Figur 5 ist. ein AussiOhrungsbeispiel gezeigt., bei dem ein Ventil S als separates Bauteil in einem Bypaß zwischen den Arbeitsräumen 4, 5 und den Ausgleichsraum 23 angeordnet ist- Im einzelnen handelt es sich um den Zylinder 1, den durch das Zusatzrohr 21 gebildeten Bypaß 29 und den Ausgleichsraum 23- Ausgehend vom Bypaß 29 gelangt das Dämpfungsmittel über die StrömungsverLmdung 25 in einen Ringrautn und beaufschlagt dabei die Membran 7 mit Druck. Gegenüber dem Kanal 10 verschließt die Membran 7 unter 'Zuhilfenahme des Ventil-Sitzes 15 den Durchfluß des Dämpfungsmittels. Gleichzeitig fließt über den Steuerbypaß 9 die unter Dämpfungsdruck stehende Dämpfungsflüssigkeit in den Steuerraum &bgr;. Von dort aus gelangt die Steuerflüssigkeit 2jm Kanal 12 durch die Ventilplatt.e 13a läßt sich der Druck im Steuerraum &bgr; steuern. Bei geöffneten Kanal 12 kann die Dämpfungsflüssigkeit in den Ausgleichsraum 23 abfließen und sobald die als Druck multipliziert mit der wirksamen Fläche der Membran wirkende Kraft im Steuerraum &bgr; geringer ist« als die im Ringraum gibt die Membran 7 an dem Ventilsitz 15 durch zurücklegen eines axialen Weges den Durchgang zu der Abströmbohrung 10 frei. Der Steuerbypaß 9 arbeitet dabei in Form einer Vordrossel, dabei braucht lediglich die Flüssigkeitsmenge des Dämpiunjsmittels hindurchgeführt werden, die zur Steuerung der Membran 7 notwendig ist.

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Bezuqszeichenlistg

i -	Zylinder
2 -	Kolbenstange
3 -	Kolben
4	Oberer Arbeitsraum
5 —	unterer Arbeitsraum
6 -	Ventil
7 -	Membran
a -	Steuerrausi
9 -	Steuerbypaß
10 -	Abströmbohrung
il -	Stellorgan
12 -	Kanal
13	Ventilkörper
13a -	Platte
14 -	Federscheibe
15 -	Ventilsitz
16 -	Feder
17 -	elektrische Zuleitung
17a -	Koaxialkabel
17b -	Abschirmung
17c -	stromführendes Kabel
ie -	topfförmiges Bauteil
19 -	Rückschlagventil im Kolben
20 -	Rückschlagventil im Boden
21 -	Zusatzrohr
22 -	Mantelrohr
23 -	Ausgleichsraum
24 -	Bohrungen
25 -	Strömungsverbindung
26 -	Kanal
27 -	Feder
28 -	Bohrung
29 -	Bypaß

Claims

1. Hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer mit. einem Dämpfungsflüssigkeit ent.halt.enen Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, und einer Dämpfungseinrichtung, wobei mindestens eine Dämpfungskraft erzeugende Strömungeverbindung vorgesehen ist, deren wirksamer Querschnitt, durch ein Ventil verstellbar ist, wobei das Ventil mit einer dicht eingespannten Membran zusammenwirkt und auf einer Seite der Membran ein Steuerraum ausgebildet ist, der mit dem an der Strömungeverbindung anstehenden Druck über einen SteuerbypaO beaufschlagt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß vom Steuerraum (&THgr;) zur Abströmbohrung (10) der Strömuncisverbindung ein, durch ein Stellorgan <11) absperrbarer Kanal <12) angeordnet ist., wobei der Kanal <12> durch einen axial beweglichen Ventilkörper <13) des Stellorganes (11) steuerbar ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch i,
dadurch gekennzeichnet/

daß das Ventil (6) auf einer Seite der Membran (7) eine/ mindestens eine ffii-fc. dei* Membran (7) Verbundene,

Federscheibe (14) aufweist* die» mit

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einem Ventilsitz (15) zusammen die Strömungsverbindung steuert.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß als Ventilkörner (13) eine die Bohrung des Kanals (12) beaufschlagende Nadel vorgesehen ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Nadelspitze zylindrisch, konisch, rund oder abgestuft ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet;

daß als Ventilkörper (13) eine runde, am Außenumfang eingespannte, axial bewegliche Platte (13a) vorgesehen ist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Platte (13) aus Metall, Bimetall, Piezokeramik oder Metall mit einer aufgebrachten Piezokeramik besteht.

7. Schwingungedämpfer nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß beide Oberflächen der Platte (13a) hydraulisch miteinander verbunden und beaufschlagt sind.

&bgr;. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ventilkörper (13) über eine Feder (16) in einer Grundstellung gehalten wird.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß als elektrische Zuleitung (.17) ein Koaxialkabel (17a) vorgesehen ist, wobei die Abschirmung (17b) an Masse und das stromfühirencte Kabel (17c) direkt oder indirekt tait, dem piezokerämisehen Werkstoff verbunden

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10. Schwingungsdämpfer riädh Anspruch 9 Und Anspruch 9, daduräh gekennzeichnet,

daß das strontiührende Kabel < i^ä) in einem, eine metailisier-te inrterlilMche aufweisenden» nicht • lektriscih leitenden, töpff Örmigen Bauteil (18> mündet, in dem die Feder (16) ausgenommen ist, die mit dem piezokeramischen Werkstoff ständig in Eingriff steht.

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