WO1996015390A1 - Schwingungsdämpfer, insbesondere für fahrzeuge - Google Patents

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WO1996015390A1
WO1996015390A1 PCT/EP1995/004482 EP9504482W WO9615390A1 WO 1996015390 A1 WO1996015390 A1 WO 1996015390A1 EP 9504482 W EP9504482 W EP 9504482W WO 9615390 A1 WO9615390 A1 WO 9615390A1
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WO
WIPO (PCT)
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sleeve
valve body
vibration damper
connecting channels
damper according
Prior art date
Application number
PCT/EP1995/004482
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Eichler
Siegfried Kübler
Jürgen ZORN
Original Assignee
Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE4440581A external-priority patent/DE4440581A1/de
Application filed by Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh filed Critical Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh
Publication of WO1996015390A1 publication Critical patent/WO1996015390A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/44—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
    • F16F9/46—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall
    • F16F9/466—Throttling control, i.e. regulation of flow passage geometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00—Purpose; Design features
    • F16F2230/36—Holes, slots or the like

Definitions

  • the invention relates to a vibration damper, especially for vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • Such a vibration damper is known from DE 38 00 864 AI.
  • the damping should be changeable by means of an electromagnetic adjusting device.
  • the actuating device itself is arranged on the damper piston and comprises a magnetic coil, an armature and a control slide connected to the armature, the position of which determines the throttling and thus the flow resistance of the damping fluid moving between the working spaces .
  • the control slide or valve body should have the largest possible diameter, so that large throttle cross sections can be realized with a small stroke.
  • the control slide or a component of the piston cooperating with it should have a specific control profile in order to be able to set various damper characteristics.
  • a shock absorber valve is known from DE 25 03 247 AI, in which a valve body sliding on the piston rod releases oil passage openings, the deflection depth of the valve body being proportional to the applied impact forces. Different characteristic curves can be achieved by providing differently shaped oil passage openings, of which the ones to be activated are selected by rotating parts of the shock absorber against one another.
  • US Pat. No. 2,916,281 discloses a pressure stage of a shock absorber in which a valve body releases oil passage openings of a certain shape as a function of the spring depth, the shape of the oil passage openings determining the course of the characteristic curve. If other characteristic curves are required, the sleeve carrying the oil passage opening must be replaced by another with the desired shape after the shock absorber has been dismantled.
  • a damping characteristic can be set externally, which does not only run on a characteristic curve, but which can be variably placed in a characteristic diagram as a function of determined operating and state data.
  • the damping characteristics offered can in each case be related to the comfort and function requirements of the driver of a motor vehicle on the one hand and on the other hand to the impulse profile induced by the road and the mentioned features drive data, e.g. Speed, loading weight, etc., are optimally coordinated.
  • the vibration damper due to the low-cost manufacture of the vibration damper, there is the possibility of equipping each wheel individually or in pairs for the front or rear, left-hand or right-hand wheels with the corresponding vibration dampers, which in terms of the damping characteristic to be selected in the Map can be controlled.
  • shock absorbers according to the invention perform the desired functions without additional energy expenditure or auxiliary systems of a hydraulic type and have a small number of moving parts and thus high reliability and high fatigue strength. It is within the meaning of the invention to design the rebound and compression stages of the damper analogously.
  • the vibration damper known in the basic construction consists of a piston fastened to a piston rod which is guided within a cylinder and the piston separates two working spaces which are connected by connecting channels.
  • a fluid medium flows between the connecting channels, which can be opened and closed by a spring-loaded valve body.
  • Sleeve has recesses which form a partial section of the connection channels mentioned.
  • the sleeve allows the connecting channels to be opened, closed and changed in cross-section.
  • the spring-loaded valve body can have flow channels in its cylindrical jacket, which in turn form part of the connecting channels.
  • the flow channels can have a predetermined shape with regard to shape, height and depth in the wall material in order to achieve the desired damping characteristics.
  • the spring loading of the valve is expediently realized by means of a helical spring, but can also be designed hydraulically, pneumatically or electrically, so that, if necessary, different preloads can act on the valve, as a result of which a further variance in relation to the damping characteristic and the response sensitivity of the valve for opening or closing the connection channels results.
  • the valve body which has a rotationally symmetrical shape, is designed in such a way that it has a contour that is essentially conical and a linearly increasing and / or continuous shows convexly rising and / or steadily increasing and / or alternately concave / convex increasing course.
  • the valve body can have a section with a bevel on its otherwise conical outer surface.
  • the longitudinally displaceable design of the sleeve can be dispensed with and instead of a one-piece sleeve, these are formed from two partial sleeves arranged one inside the other, one of which is firmly connected to the piston rod and the second partial sleeve can be rotated relative to the first so that the fluid passage openings present in the partial sleeves can be changed in cross-section by mutual rotation.
  • one of the partial sleeves can have inclined surfaces in a lower region and can be designed such that by further turning, for example with one and the same adjusting device as for rotating the sleeves relative to one another, but in a locking position of the two sleeves different distance can be set, which must be overcome by the valve body if pressure differences in the
  • the sleeve has bores which are connected by a longitudinal channel to outlet openings, so that the fluid via the mentioned connecting channels, the bores and the longitudinal channel can flow to the outlet openings, ie back and forth between the work rooms.
  • the bores and / or outlet openings can be changed in their diameter or the free cross-sectional area, in order in turn to optimize the damping behavior of the vibration damper for the respective application.
  • Another essential basic idea of the invention is to continuously adjust or adapt the vibration dampers for each wheel individually and depending on the situation.
  • the dampers can be used in conjunction with a corresponding actuating device and an associated electronic control, for example to with a racing car the damping hardness with one
  • the damping can be optimally tracked to the car weight, which changes as a result of fuel consumption.
  • the damper system can also be adapted to the different damping characteristics when changing tires to meet the new requirements.
  • the sleeve can be designed such that it is in defined positions can either completely prevent or interrupt the fluid flow between the work spaces. Moving the sleeve into such a position, ie specifically switching off the damper effect, makes sense if the vehicle is used without authorization.
  • the central processor detects tampering or attempts to start. Thereupon a corresponding control command is supplied to an electric motor, and the sleeve is then brought into the oil flow blocking position.
  • FIG. 2a shows a basic illustration for the pressure stage of a damper valve with a longitudinally displaceable sleeve and fluid-carrying channels as well as a longitudinally movable valve body in the rest position and with an electromagnetic longitudinal adjustment of the sleeve;
  • FIG. 2c shows the partial representation from FIG. 2a to explain the setting of the response sensitivity of the valve by variance of the distance S;
  • FIG. 3 shows the possibility of completely blocking the fluid flow in an end position of the longitudinally displaceable sleeve
  • FIG. 4b shows a basic illustration of a stationary outer sleeve with non-prismatic entry openings, as used in FIG. 4a;
  • FIG. 4c shows the interaction of the partial sleeves of the two-part sleeve with recognizable change possibilities with regard to the fluid passage
  • FIG. 4d partial representation of the outer rotatable partial sleeve with non-prismatic passage openings
  • Figure 5a shows a valve body with non-prismatic fluid-carrying channels to identify the composite guide between piston and longitudinally displaceable sleeve;
  • FIG. 5b shows a valve body with non-prismatic channels or recesses which form part of the connecting channel
  • FIGS. 5c and 5d developments of lateral surfaces of various valve bodies with recognizable embodiments of non-prismatic recesses or channels;
  • FIG. 6a shows a basic illustration of a controlled system for use in a car Deriving a signal to adjust the actuator
  • Figure 6b basic illustration of a controlled system, e.g. for a racing car, with the individual derivation of signals for operating the actuator in accordance with the respective operating states of the vehicle;
  • FIG. 7 cross section through a valve body with a conical contour along the lateral surface.
  • FIGS. 1 a to 1 a it should first be explained which different damping characteristics are relevant according to the respective operating states and the constructive structure of vibration dampers.
  • each characteristic curve as shown in FIGS. 1b to 1d, must be able to be shifted upwards or downwards in the V / F diagram in such a way that a characteristic curve as a defined operating point range arises from a characteristic curve.
  • the desired damping level must be adjustable manually or by means of a controlled system within the characteristic diagram over the entire speed range V of possible impact forces, as shown in FIG.
  • a piston 1 separates a lower working space A from an upper working space B, both spaces being fillable with a damper fluid.
  • the piston 1 is firmly connected to the piston rod 3, the actual fixing of the piston not being shown in the schematic diagram according to FIG. 2a for reasons of clarity.
  • the piston rod 3 has a reduced-diameter section, which is provided with the reference number 33. In this section there is one
  • Sleeve 4 longitudinally displaceable and / or rotatably arranged.
  • the sleeve 4 is provided with fluid-conducting channels 7 of a defined shape.
  • the channels 7 form a section of the connecting channels, which allow the fluid to flow between the working spaces A and B.
  • a rotationally symmetrical valve body 2 is slidably provided, which in the rest position is supported by the pressure of the cylindrical coil spring 5 with the aid of a circumferential collar 13 on the piston 1, so that a check valve is formed.
  • valve body 2 is lifted from the piston 1 against the force of the helical spring 5 due to the higher fluid pressure in the working space A and then, depending on the depth of deflection, releases an increasingly larger flow cross section of the fluid-carrying channels 7.
  • shapes or recesses in the fluid-carrying channels 7 can also be realized in such a way that a constant or decreasing flow cross-section can be released as the depth of deflection increases.
  • the damper fluid flows during compression through the channels 7, then through the holes 8 in the sleeve 4, through the longitudinal prismatic channel 10 of the sleeve 4 and through the outlet openings 9 in the working space B.
  • the longitudinal displacement of the sleeve 4 can e.g. done electromagnetically, mechanically or hydraulically.
  • Figure 2a shows a schematic electromagnetic embodiment of the longitudinal displacement with a magnet 14 and a control rod 15.
  • Figure 2b shows a variant with a spindle thread 17, the rotary movement of the control rod 15 using e.g.
  • Stepper motor or manually adjustable.
  • snap-in angular positions are expedient in order to be able to achieve or set predetermined damping characteristics or damping sections in predetermined steps.
  • the valve body 2 and the sleeve 4 are advantageously designed to be rotationally or rotationally symmetrical.
  • the longitudinally displacing force is generated by the electromagnet 14 which is arranged in the interior of the piston rod 3 and is applied to the longitudinally displaceable sleeve 4 via the control rod 15.
  • the transmission of the longitudinal displacement or alternatively of the rotary movement of the control rod 15 to the sleeve 4 takes place in the exemplary embodiment according to FIG. 2a via a disk 19. Constructional measures which have not been shown for reasons of clarity ensure that compressive forces acting on the disc 19 do not adversely affect the characteristic curve and the properties of the damper.
  • the response behavior of the shock absorber or the valve body 2 is determined by the length of the distance S, as shown in FIG. poses, determines.
  • the dimension of the distance S will usually have a positive value, but it can also be zero. In special cases, S can assume a negative value in the idle state for an extremely soft response. Enlarging or reducing the distance S is given by the aforementioned longitudinal displacement possibility of the sleeve 4 relative to the rest position of the valve body 2.
  • the sleeve 4 can consist of two partial sleeves arranged one inside the other, one of which is fixedly connected to the piston rod 3 and the second partial sleeve can be rotated relative to the first partial sleeve.
  • Both partial sleeves have through openings with special shapes that correspond to the desired characteristic curve.
  • the partial sleeves are not shifted longitudinally and the effective opening for the fluid flow is determined solely by the relative angle of rotation of the partial sleeves by changing the passage openings between a maximum, i.e. the passage openings lie congruently one above the other, set to a minimum value, namely complete reduction of the fluid flow.
  • FIG. 4a shows such a split sleeve, one of the partial sleeves 20 being fixedly connected to the piston rod 3 and an inner sleeve 21 being rotatable by means of the control rod 15.
  • the piston rod 3 is drilled hollow in the corresponding end region and contains the channels 25 and the bores 9.
  • FIG. 4c shows a variant in which an outer sleeve 30 is rotatable on the on the
  • Piston rod 3 fixed sleeve here designated 31, is arranged.
  • the effective oil passage cross-section is determined by the free coverage of the passage opening Solutions 25 and 26, shown in blackened form in FIG. 4c, are determined.
  • the valve body 2 can have prismatic or non-prismatic fluid-carrying recesses or channels 18, which in turn form part of the connecting channels.
  • the course of the characteristic curve is determined by the interaction of the channels 18 (FIG. 5b) in the valve body 2 and the channels 7 in the sleeve 4.
  • FIG. 5a Such an embodiment is shown in the partial sectional view according to FIG. 5a.
  • the active connection of the valve body 2 and the piston 1 can be seen here, which is also basically provided without using the sleeve.
  • FIG. 5b shows a valve body 2 with channels 18 for degressive damping.
  • FIGS. 5c and 5d show developments of the cylindrical outer surface 24 of the valve body and further examples of shapes of the channels or recesses 18.
  • the amount of fluid passing through is also determined by the depth profile in the material. In the case where there is only one
  • the channels 18 can be formed up to the inner diameter, ie through the entire jacket surface of the valve body 2.
  • a longitudinally displaceable sleeve 4 with corresponding recesses is provided for forming partial sections of the connecting channels, the requirements for manufacturing accuracy when forming the channels 18 can be significantly reduced, since an offset correction in the sleeve 4 is subsequently made by moving the sleeve 4 Can be carried out for the purposes of readjustment.
  • the provided, otherwise cylindrical, outer jacket of the valve body 2 can be replaced by a body with a defined cone contour.
  • the contour can have a linearly decreasing and / or a continuously concave and / or a convexly decreasing course or an alternating course convex / concave.
  • the valve body 2 with a conical contour should not emerge from the piston 1 even when fully compressed.
  • the formation of the cone contour can easily be done by turning from a prefabricated standardized base body, s that storage and manufacturing costs are also reduced here.
  • an adjustment of the damper hardness e.g. for cars in standard version, by manual selector in several steps from soft to hard, according to the driver's convenience.
  • a choice between manual or automatic adjustment of the damping levels or the damping characteristics is provided.
  • An automatic setting can be made, for example, as shown in the flowchart according to FIG. 6a the.
  • the impulses induced by the road are examined for strength and frequency by means of a pulse measurement.
  • the measured values are then smoothed within a defined time base and a microprocessor provided with an appropriate program is activated in order to determine the optimal damper hardness values.
  • the microprocessor On the output side after evaluating the operating mode selector switch, the microprocessor provides commands which are sent to the actuator, preferably an electric motor, which adjusts the sleeve 4 via the control rod 15.
  • the driver can specify the desired damping characteristic between hard, medium and soft.
  • the height adjustment of the sleeve 4 is tracked in accordance with the constantly changing roadway impulses in the area of the preselected basic characteristic in the case of automatic control.
  • the damping is usually set evenly for all four wheels, i.e. for all four vibration dampers assigned to the wheels.
  • values which characterize the operating state of the vehicle such as, for example, the speed of the steering wheel turning angle, the fuel level and the type of tire and the road conditions or conditions, are fed to a central processor, if appropriate after smoothing the measured values, which provides corresponding control variables for the respective vibration dampers of the corresponding wheels based on stored standard values or current calculations.
  • the vibration damper according to FIG. 3, provision can be made to completely block the fluid flow, for example by means of a collar 12 which keeps the outlet openings 9 of the sleeve 4 closed in a limit position.
  • a collar 12 which keeps the outlet openings 9 of the sleeve 4 closed in a limit position.
  • the further use of the motor vehicle is very uncomfortable and unsafe and it is immediately recognized, at least for the occupants, that it is e.g. stolen vehicle. Damper blocked in this way therefore represents an indirect additional anti-theft device.
  • shock absorber it is not only possible to adjust the damper properties along a characteristic curve, but also to work in a map depending on the situation. This can be done extremely quickly and in one wide range of adjustment of the damping characteristics to comfort or functional desires of the driver on the one hand and on the other hand to the road conditions. Another important advantage is that the variation of the damping characteristics can be achieved without additional energy expenditure and without auxiliary means, such as separate hydraulic means, so that the shock absorbers themselves can be manufactured inexpensively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem an einer Kolbenstange (3) befestigten Kolben (1), welcher innerhalb eines Zylinders geführt ist und der zwei Arbeitsräume (A, B) teilt. Die Arbeitsräume (A, B) sind durch Verbindungskanäle miteinander verbunden und ermöglichen das Strömen eines Dämpfungsfluides. Der Dämpfer weist einen federbelasteten Ventilkörper (2) zum Freigeben und Verschließen der Verbindungskanäle sowie eine äußere Stelleinrichtung auf. Auf der Kolbenstange (3) befindet sich eine längsverschiebliche und/oder verdrehbare Hülse (4) mit Ausnehmungen (7), die einen Teilabschnitt der Verbindungskanäle bilden, wobei die Hülse (4) im Zusammenwirken mit dem Ventilkörper (2) die Verbindungskanäle öffnet, schließt und/oder im Querschnitt verändert. Durch eine Verbindung der äußeren Stelleinrichtung mit der Hülse (4) zum Arretieren und Längsverstellen und/oder Drehen ist es möglich, durch externe Vorgaben die Lage der Hülse (4), bezogen auf den Ventilkörper (2), zu verändern, wodurch im Zusammenwirken mit der Anzahl und der Querschnittsform der Verbindungskanäle der Dämpfer-Kennlinienverlauf über ein ausgewähltes Kennlinienfeld veränderbar ist.

Description

Schvinqunαsdä pfer- insbesondere für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiger Schwingungsdämpfer ist aus der DE 38 00 864 AI bekannt. Bei diesem Schwingungsdämpfer soll die Dämpfung mit¬ tels einer elektromagnetischen Stellvorrichtung veränderbar sein. Die Stellvorrichtung selbst ist am Dämpferkolben ange¬ ordnet und umfaßt eine Magnetspule, einen Anker und einen mit dem Anker verbundenen Steuerschieber, dessen Lage die Dros- seiung und damit den Strömungswiderstand des bzw. für das zwi¬ schen den Arbeitsräumen sich bewegende Dämpfungsfluid be¬ stimmt. Der Steuerschieber oder Ventilkörper soll einen mög¬ lichst großen Durchmesser aufweisen, so daß bei geringem Hub große Drosselquerschnitte realisierbar sind. Darüber hinaus soll der Steuerschieber oder ein mit diesem zusammenwirkendes Bauteil des Kolbens ein bestimmtes Steuerprofil aufweisen, um verschiedene Dämpfercharakteristiken einstellen zu können. Es ist jedoch von Nachteil, daß, in Abhängigkeit von der Stellung des Schiebers und den auf den Dämpfer gelangenden Kräften, di Wirkungen als Rückschlagventil aufgehoben sind, so daß sich weitere konstruktive Maßnahmen als erforderlich erweisen.
Aus der DE 25 03 247 AI ist ein Stoßdämpferventil bekannt, be dem ein auf der Kolbenstange gleitender Ventilkörper Öldurch- trittsöffnungen freigibt, wobei die Einfederungstiefe des Ven tilkörpers proportional zu den aufgebrachten Stoßkräften ist. Unterschiedliche Kennlinienverläufe sind dadurch erzielbar, indem verschieden geformte Öldurchtrittsöffnungen vorhanden sind, wovon die jeweils zu aktivierenden durch Verdrehen von Teilen des Stoßdämpfers gegeneinander ausgewählt werden.
Die US-PS 2 916 281 offenbart eine Druckstufe eines Stoßdämp- fers, bei dem ein Ventilkörper Öldurchtrittsöffnungen einer bestimmten Form als Funktion der Einfedertiefe freigibt, wobe die Form der Öldurchtrittsöffnungen den Kennlinienverlauf be¬ stimmen. Werden andere Kennlinienverläufe gewünscht, dann ist die die Öldurchtrittsöffnung tragende Hülse nach Zerlegen des Stoßdämpfers gegen eine andere mit der gewünschten Form auszu wechseln.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, welcher innerhalb eines Zylinders geführt ist und zwei Arbeitsräume trennt, anzugeben, welcher es durch einfache Mittel gestattet, gewünschte Dämp ungscharakteristik als Funktion der jeweils relevanten Fahrzeug- und Betriebsda¬ ten in einem nahezu beliebigen Kennfeld optimal einzustellen und nachzuführen, so daß der Dämpfer in einem vorgebbaren Ar¬ beitspunkt betreibbar ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegen¬ stand nach den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Un teransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Wei¬ terbildungen umfassen. Mit dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ist eine Dämp¬ fungscharakteristik extern einstellbar, die nicht nur auf einer Kennlinie verläuft, sondern die in Abhängigkeit von er¬ mittelten Betriebs- und Zustandsdaten variabel in ein Kennfeld gelegt werden kann.
In Verbindung mit einer entsprechenden Signalerfassungs- und Regelelektronik, zweckmäßigerweise unter Anwendung eines Mi¬ kroprozessors, kann die gebotene Dämpfungscharakteristik je- weils mit den Komfort- und Funktionswünschen des Fahrers eines Kraftfahrzeuges einerseits und andererseits mit dem von der Fahrbahn induzierten Impulsprofil sowie den erwähnten Be¬ triebsdaten, z.B. Geschwindigkeit, Beladungsgewicht usw., op¬ timal abgestimmt werden. Zusätzlich ist aufgrund der kosten- günstigen Herstellbarkeit des Schwingungsdämpfers die Möglich¬ keit gegeben, jedes Rad einzeln oder paarweise für die vorde¬ ren bzw. hinteren, links- oder rechtsseitigen Räder mit den entsprechenden Schwingungsdämpfern auszurüsten, welche indivi¬ duell hinsichtlich der auszuwählenden Dämpfungscharakteristik im Kennfeld angesteuert werden.
Besonders vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäßen Stoßdämp¬ fer ohne zusätzlichen Energieaufwand oder Hilfssysteme hydrau¬ lischer Art die gewünschten Funktionen erfüllen und über eine geringe Anzahl beweglicher Teile und damit hohe Zuverlässig¬ keit und hohe Dauerstandfestigkeit verfügen. Es liegt im Sinne der Erfindung, Zug- und Druckstufe des Dämpfers analog auszubilden.
Nach einem ersten Grundgedanken der Erfindung besteht der in der Grundkonstruktion bekannte Schwingungsdämpfer aus einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, welcher innerhalb eines Zylinders geführt ist und wobei der Kolben zwei Arbeitsräume, die durch Verbindungskanäle verbunden sind, trennt. Ein fluides Medium strömt zwischen den Verbindungskanälen, wobei diese durch einen federbelasteten Ventilkörper geöffnet und verschlossen werden können. Eine erfindungsge äβ längsverschiebliche und/oder verdrehbare d.h. verstellbare. Hülse weist Ausnehmungen auf, die einen Teilabschnitt der erwähnten Verbindungskanäle bilden. Die Hülse gestattet im Zusammenwirken mit dem Ventilkörper das Öffnen, Schließen und Querschnittsverändern der Verbindungs¬ kanäle. Durch eine Verbindung einer äußeren Stelleinrichtung mit der erfindungsgemäßen Hülse zu deren Arretieren, Längsver stellen und/oder Drehen, kann in Wechselwirkung mit der Anzah und der Querschnittsform der Verbindungskanäle selbst der Kennlinienverlauf innerhalb eines Kennlinienfeldes ausgewählt werden.
Zusätzlich kann der federbelastete Ventilkörper in seinem zy¬ lindrischen Mantel Strömungskanäle aufweisen, die wiederum einen Teil der Verbindungskanäle bilden. Die Strömungskanäle können bezüglich Gestalt, Höhe und Tiefe im Wandmaterial eine vorgegebene Formgebung zur Erzielung gewünschter Dämpfungs¬ kennlinien aufweisen. Die Wirkverbindung zwischen dem Kolben und dem federbelasteten, Strömungskanäle aufweisenden, Ventil körper gestattet das Einstellen von Kennlinienverläufen ohne unerwünschte lineare Abschnitte oder Unstetigkeitsstellen, wo bei keine hohen Genauigkeiten oder Forderungen an die Ferti¬ gung der einzelnen Komponenten des Schwingungsdämpfers ge¬ stellt werden.
Die Federbelastung des Ventils wird zweckmäßigerweise mittels einer Schraubenfeder realisiert, kann jedoch auch auf hydrau¬ lischem, pneumatischem oder elektrischem Wege gestaltet wer¬ den, so daß gegebenenfalls unterschiedliche Vorlasten auf das Ventil einwirken können, wodurch sich eine weitere Varianz, bezogen auf die Dämpfungscharakteristik und die Ansprechemp¬ findlichkeit des Ventils, zum Öffnen bzw. Schließen der Ver¬ bindungskanäle ergibt.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird der Ven¬ tilkörper, welcher eine rotationssymmetrische Form besitzt, so ausgebildet, daß dieser eine Kontur aufweist, die im wesentli¬ chen konisch ist und einen linear ansteigenden und/oder stetig konvex ansteigenden und/oder stetig stufig ansteigenden und/oder im Wechsel konkav/konvex ansteigenden Verlauf zeigt. Zusätzlich kann der Ventilkörper auf seiner ansonsten koni¬ schen Mantelfläche einen Abschnitt mit einer Anschrägung auf- weisen. Durch diese Maßnahmen kann im Falle des Einfederns und aufgrund der Druckunterschiede in den Arbeitsräumen der Ven¬ tilkörper gegenüber seiner Federbelastung längsverschoben wer¬ den, so daß ein Fluidstrom durch den sich ausbildenden Ringspalt zwischen Kolben und Ventilkörper fließt. Für den Dämpfungsverlauf entscheidend ist die jeweils momentan freie
Fläche des Ringspaltes als Funktion der Einfederungs- bzw. Be¬ wegungstiefe des Ventilkörpers.
In einer weiteren Variante der Ausführungsform gemäß dem ersten Grundgedanken der Erfindung kann auf die längsver- schiebliche Ausführung der Hülse verzichtet werden und an¬ stelle einer einteiligen Hülse diese aus zwei ineinander ange¬ ordneten Teilhülsen ausgebildet werden, von denen eine fest mit der Kolbenstange verbunden ist und die zweite Teilhülse relativ zur ersten verdreht werden kann, so daß entsprechend in den Teilhülsen vorhandene Fluid-Durchtrittsöffnungen durch gegenseitiges Verdrehen im Querschnitt veränderbar sind.
Darüber hinaus kann eine der Teilhülsen in einem unteren Be- reich Schrägflächen aufweisen und so gestaltet sein, daß durch weiteres Drehen, beispielsweise mit ein und derselben Stell¬ einrichtung wie zum gegenseitigen Verdrehen der Hülsen, aller¬ dings in einer Arretierungsposition der beiden Hülsen, eine unterschiedliche Wegstrecke einstellbar ist, die vom Ventil- körper überwunden werden muß, wenn Druckunterschiede in den
Arbeitsräumen entstehen. Durch diese mögliche Einstellbarkeit der Wegstrecke kann das Ansprechverhalten des Schwingungsdämp¬ fers von außen eingestellt werden.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Hülse Bohrungen aufweist, welche durch einen Längskanal mit Austrittsöffnungen verbunden sind, so daß das Fluid über die erwähnten Verbindungskanäle, die Bohrungen und den Längskanal hin zu den Austrittsöffnungen, d.h. zwischen den Arbeitsräume hin- und herströmen kann. Durch das erwähnte Verdrehen der Teilhülsen können die Bohrungen und/oder Austrittsöffnungen i ihrem Durchmesser bzw. der freien Querschnittsfläche, verän- dert werden, um wiederum das Dämpfungsverhalten des Schwin¬ gungsdämpfers für den jeweiligen Einsatzfall zu optimieren.
Ein weiterer wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Schwingungsdämpfer für jedes Rad einzeln und situa tionsabhängig fortlaufend einzustellen bzw. anzupassen.
So können beispielsweise erfindungsgemäß die Dämpfer zusammen wirkend mit einer entsprechenden Stelleinrichtung sowie einer zugehörigen elektronischen Ansteuerung dafür benutzt werden, um z.B. bei einem Rennwagen die Dämpfungshärte der bei einer
Kurve äußeren Räder als Funktion der Geschwindigkeit sowie de Lenkeinschlages situationsabhängig zu optimieren. Weiterhin kann die Dämpfung dem infolge Treibstoffverbrauch veränderli¬ chen Wagengewicht optimal nachgeführt werden. Ebenso kann das Dämpfersystem an die unterschiedliche Dämpfungscharakteristik bei Reifenwechsel den jeweils neuen Erfordernissen angepaßt werden.
Eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung ergibt sich dann, wenn das Dämpferverhalten je nach Fahrbahneigenschaften geregelt wird. Dies kann zum einen durch manuelles Einstellen erfolgen oder durch eine Regelkette realisiert werden. Hierfür wird zunächst eine Messung der von der Fahrbahn induzierten Impulse vorgenommen, eine Meßwertglättung durchgeführt und über einen Mikroprozessor eine Regelgröße an das Stellglied, z.B. einen
Elektromotor zur Längs- und/oder Drehverstellung der Hülse ab¬ gegeben. Je nach der Anzahl der fahrbahninduzierten Stöße und deren Zeitfolge wird ein entsprechendes Dämpfungsverhalten re¬ alisiert. In dem Falle, wo das Fahrzeug eine ebene Fahrbahn erreicht, wird eine straffere Dämpfung eingestellt.
Zusätzlich kann in einer ergänzenden Ausführungsform die Hülse so ausgebildet werden, daß diese bei definierten Positionen den Fluidstrom zwischen den Arbeitsräumen entweder völlig un¬ terbinden oder unterbrechen kann. Das Bewegen der Hülse in eine derartige Position, d.h. das gezielte Ausschalten der Dämpferwirkung, ist dann sinnvoll, wenn das Fahrzeug unberech¬ tigt benutzt wird. Bei Fahrzeugen mit einer elektronischen Wegfahrsperre erkennt der zentrale Prozessor Manipulationen oder Startversuche. Hieraufhin wird einem Elektromotor ein entsprechender Stellbefehl zugeführt, und daraufhin die Hülse in die öldurchflußblockierende Position gebracht.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispie¬ len sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert wer¬ den.
Hierbei zeigen:
Figuren la bis le Darstellungen von Kennlinien bzw. Kennli¬ nienfeldern im V/F-Diagramm;
Figur 2a prinzipielle Darstellung für die Druck¬ stufe eines Dämpferventils mit längsver¬ schiebbarer Hülse und fluidführenden Kanä¬ len sowie längsbewegbarem Ventilkörper in Ruhelage dargestellt sowie mit elektroma¬ gnetischer Längsverstellung der Hülse;
Figur 2b mechanische Spindelverstellung der längs¬ verschiebbaren Hülse;
Figur 2c die Teildarstellung aus Figur 2a zur Er¬ läuterung der Einstellung der Ansprechemp¬ findlichkeit des Ventils durch Varianz der Strecke S;
Figur 3 Darstellung der Möglichkeit des vollstän¬ digen Blockierens des Fluidflusses in einer Endlage der längsverschiebbaren Hülse; Figur 4a Darstellung einer zweiteiligen Hülse mit einer fest mit der Kolbenstange verbun¬ denen Teilhülse und einer zweiten gegen die erste verdrehbaren Teilhülse;
Figur 4b eine prinzipielle Darstellung einer fest¬ stehenden äußeren Hülse mit nicht prisma¬ tischen Eintrittsöffnungen, wie diese in Figur 4a verwendet wird;
Figur 4c Darstellung des Zusammenwirkens der Teil¬ hülsen der zweiteiligen Hülse mit erkenn¬ baren Veränderungsmöglichkeiten bezüglich des Fluiddurchtrittes;
Figur 4d Teildarstellung der äußeren drehbaren Teilhülse mit nicht prismatischen Durch¬ trittsöffnungen;
Figur 5a die Darstellung eines Ventilkörpers mit nicht prismatischen fluidführenden Kanäle zur Kenntlichmachung des Führungsverbunde zwischen Kolben und längsverschieblicher Hülse;
Figur 5b Darstellung eines Ventilkörpers mit nicht prismatischen Kanälen bzw. Ausnehmungen, die einen Teil des Verbindungskanals bil¬ den;
Figuren 5c und 5d Abwicklungen von Mantelflächen verschiede¬ ner Ventilkörper mit erkennbaren Ausfüh¬ rungsformen nicht prismatischer Ausnehmun¬ gen bzw. Kanäle;
Figur 6a prinzipielle Darstellung einer Regel¬ strecke für die Anwendung in einem PKW zu Ableiten eines Signals zum Einstellen des Stellgliedes;
Figur 6b prinzipielle Darstellung einer Regel¬ strecke, z.B. für einen Rennwagen, mit dem individuellen Ableiten von Signalen zum Betreiben des Stellgliedes entsprechend den jeweiligen Betriebszuständen des Fahr¬ zeuges; und
Figur 7 Querschnitt durch einen Ventilkörper mit einer Konuskontur entlang der Mantelflä¬ che.
Mit Hilfe der Figuren la bis le soll zunächst erläutert wer¬ den, welche unterschiedlichen Dämpfungscharakteristika ent¬ sprechend der jeweiligen Betriebszustände und dem konstrukti¬ ven Aufbau von Schwingungsdämpfern relevant sind.
In den gezeigten Diagrammen werden die von der Fahrbahn indu¬ zierten Stoßkräfte mit V(m/s) und die vom Dämpfer erzeugte Dämpfungskraft mit F(kN) bezeichnet. Folgende Forderungen sind an moderne DämpferSysteme zu stellen.
Wie in Figur la dargestellt, muß im V/F-Diagramm jeder tech¬ nisch sinnvolle Kennlinienverlauf erzeugbar sein, d.h. konkav, konvex oder mit Wendepunkten. Jeder Kennlinie muß, wie in den Figuren lb bis ld dargestellt, im V/F-Diagramm derart nach oben bzw. nach unten verschiebbar sein, daß aus einer Kennli- nie ein Kennfeld als definierter Arbeitspunktbereich entsteht. Darüber hinaus muß das gewünschte Dämpfungsniveau über den ge¬ samten Geschwindigkeitsbereich V möglicher Stoßkräfte manuell oder mittels einer Regelstrecke innerhalb des Kennfeldes ein¬ stellbar sein, wie in Figur le gezeigt.
Eine erste Ausführungsform des Schwingungsdämpfers soll nun anhand der Figuren 2a bis 2c erläutert werden. Wie in der Figur 2a gezeigt, trennt ein Kolben 1 einen untere Arbeitsraum A gegen einen oberen Arbeitsraum B, wobei beide Räume mit einem Dämpferfluid füllbar sind. Der Kolben 1 ist fest mit der Kolbenstange 3 verbunden, wobei in der Prinzip¬ skizze gemäß Figur 2a die eigentliche Fixierung des Kolbens aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Im Arbeitsbereich des Dämpferventils besitzt die Kolbenstange 3 einen durchmesserreduzierten Abschnitt, welcher mit dem Be- zugszeichen 33 versehen ist. In diesen Abschnitt ist eine
Hülse 4 längsverschiebbar und/oder drehbeweglich angeordnet. Die Hülse 4 ist mit fluidführenden Kanälen 7 definierter Form versehen. Die Kanäle 7 bilden einen Abschnitt der Verbindungs kanäle, die ein Strömen des Fluides zwischen den Arbeitsräume A und B gestatten. Auf der Hülse 4 ist gleitend ein rotations symmetrischer Ventilkörper 2 vorgesehen, der in Ruhelage durc den Druck der zylindrischen Schraubenfeder 5 mit Hilfe eines umlaufenden Bundes 13 auf dem Kolben 1 aufliegt, so daß ein Rückschlagventil gebildet wird.
Der Ventilkörper 2 wird durch den beim Einfedern höheren Fluiddruck im Arbeitsraum A gegen die Kraft der Schraubenfede 5 vom Kolben 1 abgehoben und gibt dann, je nach Einfederungs- tiefe, zunehmend mehr Strömungsquerschnitt der fluidführenden Kanäle 7 frei.
Prinzipiell sind auch Ausformungen oder Ausnehmungen der fluidführenden Kanäle 7 dergestalt realisierbar, daß mit zu¬ nehmender Einfederungstiefe ein konstanter oder abnehmender Durchströmungsquerschnitt freigebbar ist.
Das Dämpferfluid strömt beim Einfedern durch die Kanäle 7, an schließend durch die Bohrungen 8 in der Hülse 4, durch den längsführenden prismatischen Kanal 10 der Hülse 4 und durch die Austrittsöffnungen 9 in den Arbeitsraum B.
Beim Ausfedern drückt der höhere Fluiddruck im Raum B in Ver¬ bindung mit der Schraubenfeder 5 den Bund 13 des Ventilkörper 2 auf den Kolben, so daß ein Fluidrücklauf sicher verhindert ist. Die Anzahl und die Form der fluidführenden Kanäle 7 und ihr Tiefenverlauf in der Hülse 4 bestimmen den Kennlinienver¬ lauf, wie in Figur la dargestellt, hingegen bestimmt die Posi- tion der längsverschiebbaren und/oder drehbeweglichen Hülse 4 die Lage der Kennlinie im V/F-Diagramm, wie in Figur le bei¬ spielsweise dargestellt.
Die Längsverschiebung der Hülse 4 kann z.B. elektromagnetisch, mechanisch oder auch hydraulisch erfolgen.
Figur 2a zeigt eine schematische elektromagnetische Ausführung der Längsverschiebung mit einem Magneten 14 und einer Regel¬ stange 15. Figur 2b zeigt eine Variante mit Spindelgewinde 17, wobei die Drehbewegung der Regelstange 15 mittels z.B.
Schrittmotor oder auch manuell einstellbar ausgeführt werden kann. Im letzteren Falle sind einrastende Winkelstellungen zweckmäßig, um in vorgegebenen Schritten vorgegebene Dämp- fungscharakteristika oder Dämpfungsabschnitte zu erreichen bzw. einstellen zu können. Vorteilhafterweise sind der Ventil¬ körper 2 und die Hülse 4 dreh- bzw. rotationssymmetrisch aus¬ gebildet.
Wie bereits kurz angedeutet, wird im Ausführungsbeispiel nach Darstellung gemäß Figur 2a die längsverschiebende Kraft von dem Elektromagneten 14 erzeugt, der im Inneren der Kolben¬ stange 3 angeordnet ist und über die Regelstange 15 auf die längsverschiebbare Hülse 4 aufgebracht. Die Übertragung der Längsverschiebung oder alternativ der Drehbewegung der Regel- stange 15 auf die Hülse 4, erfolgt im Ausführungsbeispiel ge¬ mäß Figur 2a über eine Scheibe 19. Durch konstruktive Maßnah¬ men, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt wurden, ist sichergestellt, daß auf die Scheibe 19 wirkende Druckkräfte den Kennlinienverlauf und die Eigenschaften des Dämpfers nicht nachteilig beeinflussen.
Das Ansprechverhalten des Stoßdämpfers bzw. des Ventilkörpers 2 wird durch die Länge der Strecke S, wie in Figur 2c darge- stellt, bestimmt. Das Maß der Strecke S wird in der Regel einen positiven Wert haben, es kann jedoch auch Null sein. In Sonderfällen kann S im Ruhezustand für ein extrem weiches An¬ sprechen einen negativen Wert annehmen. Ein Vergrößern oder Verkleinern der Strecke S ist durch die erwähnte Längsver- schiebemöglichkeit der Hülse 4 relativ zur Ruhelage des Ven- tilkörpers 2 gegeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Hülse 4 aus zwe ineinander angeordneten Teilhülsen bestehen, von denen eine fest mit der Kolbenstange 3 verbunden und die zweite Teilhüls relativ zur ersten Teilhülse verdrehbar ist. Beide Teilhülsen weisen Durchtrittsöffnungen auf mit besonderen Formgebungen, die dem gewünschten Kennlinienverlauf entsprechen. Die Teil- hülsen werden bei dieser Ausführungsform nicht längsverschobe und die wirksame Öffnung für den Fluiddurchfluß wird allein durch den relativen Drehwinkel der Teilhülsen zueinander durc Veränderung der Durchtrittsöffnungen zwischen einem Maximum, d.h. die Durchtrittsöffnungen liegen deckungsgleich übereinan der, bis zu einem minimalen Wert, nämlich vollständigem Redu¬ zieren des Fluiddurchflusses, eingestellt.
Figur 4a zeigt eine derartige geteilte Hülse, wobei eine der Teilhülsen 20 fest mit der Kolbenstange 3 verbunden und eine innere Hülse 21 mittels Regelstange 15 drehbar ist. Technisch gleichwertig ist eine Ausführung, bei der unter Verzicht auf die Hülse 20 die Kolbenstange 3 im entsprechenden Endbereich hohlgebohrt ist und die Kanäle 25 sowie die Bohrungen 9 ent¬ hält.
Mit Hilfe der Figur 4b soll der Aufbau einer äußeren Hülse 20 mit Kanälen 25 dargestellt werden, wobei die Kanäle 25 im Zu¬ sammenwirken mit den Kanälen 26 der inneren Hülse 21 den Kenn linienverlauf des Dämpfers bestimmen. Figur 4c zeigt eine Va- riante, bei der eine äußere Hülse 30 drehbar auf der an der
Kolbenstange 3 fixierten Hülse, hier mit 31 bezeichnet, ange¬ ordnet ist. Der wirksame Öldurchtrittsguerschnitt wird von de jeweils eingestellten freien Überdeckung der Durchtrittsöff- nungen 25 und 26, in Figur 4c geschwärzt dargestellt, be¬ stimmt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Längsverschiebbarkeit der Hülse mit einer Verdrehbarkeit zweier Teilhülsen gegeneinander zu kombinieren. Zweckmäßiger¬ weise kann ein Verdrehen nur über einen eingeschränkten Win¬ kelabschnitt erfolgen, wobei dann beim Erreichen eines Endan¬ schlages durch ein und dieselbe Stelleinrichtung, z.B. ein Spindelgewinde, durch weiteres Drehen beider Hülsen eine Längsverstellung erfolgen kann.
Im Falle einer gewünschten, besonders weichen Dämpfungscharak¬ teristik und/oder einer kürzeren Bauhöhe des Dämpferventils kann der Ventilkörper 2 prismatische oder nicht prismatische fluidführende Ausnehmungen bzw. Kanäle 18 aufweisen, die wie¬ derum einen Teil der Verbindungskanäle bilden. Bei einer der¬ artigen Ausführungsform wird der Verlauf der Kennlinie durch das Zusammenwirken der Kanäle 18 (Figur 5b) im Ventilkörper 2 und der Kanäle 7 in der Hülse 4 bestimmt. Eine derartige Aus¬ führungsform zeigt die Teilschnittdarstellung nach Figur 5a. Hier ist die Wirkverbindung Ventilkörper 2 und Kolben 1 er¬ kennbar, die auch grundsätzlich ohne Einsatz der Hülse gegeben ist.
Im Falle des Vorsehens nicht prismatischer Kanäle 18 im Ven- tilkörper 2 lassen sich, je nach Anzahl, Formgebung und Tie¬ fenverlauf, annähernd beliebige Kennlinienverläufe, wie in Figur la prinzipiell dargestellt, realisieren.
Die Figur 5b zeigt einen Ventilkörper 2 mit Kanälen 18 für eine degressive Dämpfung. Die Figuren 5c und 5d zeigen Abwick¬ lungen der zylindrischen Mantelfläche 24 des Ventilkörpers und weiterer Beispiele für Formen der Kanäle bzw. Ausnehmungen 18.
Die Menge des durchtretenden Fluids wird, außer von der Form und Anzahl der Kanäle 18, auch vom Tiefenverlauf im Material bestimmt. In dem Falle, wo lediglich ein Wirkungsverbund zwi-
BERIGHTISTtS piÄT (REGEL 91) schen Kolben 1 und Ventilkörper 2 besteht, können die Kanäle 18 bis zum inneren Durchmesser, d.h. durch die gesamte Mantel fläche des Ventilkörpers 2, ausgebildet sein.
Dann, wenn eine längsverschiebbare Hülse 4 mit entsprechenden Ausnehmungen für das Bilden von Teilabschnitten der Verbin¬ dungskanäle vorgesehen ist, können die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit beim Ausbilden der Kanäle 18 deutlich reduziert werden, da über das Bewegen der Hülse 4 nachträglic eine Offset-Korrektur im Sinne eines Nachregulierens vorgenom men werden kann.
Wie in Figur 7 dargestellt, kann der vorgesehene, ansonsten zylindrische, äußere Mantel des Ventilkörpers 2 durch einen Körper mit einer definierten Konuskontur ersetzt werden. Im Arbeitsbereich r kann die Kontur einen linear abnehmenden und/oder einen stetig konkav und/oder einen konvex abnehmende Verlauf oder einen abwechselnden Verlauf konvex/konkav aufwei sen. Vorzugsweise sollen die Ventilkörper 2 mit einer Konus- kontur auch beim vollen Einfedern nicht aus dem Kolben 1 her¬ austreten.
Das Ausbilden der Konuskontur kann leicht durch Drehen aus einem vorgefertigten standardisierten Grundkörper erfolgen, s daß auch hier die Lagerhaltung und der Fertigungsaufwand redu ziert ist.
Bei der Anwendung der Schwingungsdämpfer gemäß Ausführungsbei spielen für Fahrzeuge kann eine Einstellung der Dämpferhärte, z.B. für PKW in Standardausführung, per manuellem Wählschalte in mehreren Schritten von weich bis hart, entsprechend dem Komfortwunsch des Fahrers erfolgen. Bei Limousinen in einer höheren Preisklasse ist eine Wahlmöglichkeit zwischen manuel¬ ler oder automatischer Einstellung der Dämpfungsstufen bzw. der Dämpfungscharakteristika vorgesehen.
Eine automatische Einstellung kann beispielsweise, wie anhand des AblaufSchemas gemäß Figur 6a dargestellt, vorgenommen wer den. Zunächst wird mittels einer Impulsmessung eine Untersu¬ chung der von der Fahrbahn induzierten Stöße nach Stärke und Häufigkeit vorgenommen. Anschließend erfolgt eine Glättung der Meßwerte innerhalb einer festgelegten Zeitbasis und ein mit einem entsprechenden Programm versehener Mikroprozessor wird aktiviert, um jeweils optimale Dämpferhärtewerte zu bestimmen. Ausgangsseitig nach Auswerten des Betriebsartwahlschalters, stellt der Mikroprozessor Befehle bereit, welche an das Stell¬ glied, vorzugsweise einen Elektromotor, gelangen, der die Ein- Stellung der Hülse 4 über die Regelstange 15 vornimmt. Auch bei der automatischen Einstellung kann der Fahrer die ge¬ wünschte Dämpfungscharakteristik zwischen hart, mittel und weich vorgeben.
Im Gegensatz zur manuellen Dämpfungswahl, bei der die Hülse 4 in der entsprechenden Höhe eingestellt verbleibt, wird bei automatischer Regelung die Höhenverstellung der Hülse 4 ent¬ sprechend den sich stetig ändernden Fahrbahnimpulsen im Be¬ reich der vorgewählten Grundcharakteristik nachgeführt. Bei einem üblichen PKW erfolgt die Einstellung der Dämpfung in der Regel gleichmäßig für alle vier Räder, d.h. für alle vier den Rädern zugeordneten Schwingungsdämpfer.
Eine umfassendere Ausführungsform des Betreibens der Schwin- gungsdämpfer durch Ansteuerung mittels eines Stellgliedes sei anhand der Prinzipdarstellung gemäß Figur 6b näher erläutert. Mit dieser Ausführungsform, z.B. für Rennwagen, soll sicherge¬ stellt werden, daß bei Kurvenfahrten die jeweils äußeren Räder härter und die jeweils inneren Räder weicher gedämpft werden, so daß sich insgesamt eine optimale Bodenhaftung durch die je¬ weiligen Schwingungsdämpfer unterstützt, ergibt.
Da bei schnell fahrenden Kraftfahrzeugen, z.B. Rennwagen, die Richtungswechsel sehr schnell erfolgen, muß außerordentlich schnell eine Umstellung der Dämpfungscharakteristika möglich sein. Zusätzlich kann die geänderte Gewichtsverteilung zwi¬ schen Vorder- und Hinterräder, z.B. infolge des TreibstoffVer¬ brauches, bei Kraftfahrzeugen berücksichtigt werden. In dem Falle, wo bei Änderung der Wetterbedingungen andere Reifen be nutzt werden, ist eine individuelle Berücksichtigung der Fede rungseigenschaften bzw. der Einflüsse der Reifen auf das System Rad/Schwingungsdämpfer möglich. Entsprechend der Dar- Stellung gemäß Figur 6b werden Werte, die den Betriebszustand des Fahrzeuges charakterisieren, wie z.B. die Geschwindigkeit der Lenkradeinschlagswinkel, der Kraftstoffstand sowie die Reifenart und die Fahrbahnvorgaben bzw. -bedingungen, gegebe¬ nenfalls nach Meßwertglättung, einem zentralen Prozessor zuge führt, welcher unter Rückgriff auf abgespeicherte Standard¬ werte oder aktuelle Berechnungen entsprechende Regelgrößen fü die jeweiligen Schwingungsdämpfer der entsprechenden Räder be reitstellt.
Bei der Eingabe von Fahrbahnvorgaben kann der Verlauf einer nicht bekannten Rennstrecke eingegeben werden, so daß sich auch unter Sicherheitsaspekten weitere Verbesserungen ergeben
Gemäß einer speziellen Ausführungsform des Schwingungsdämpfer nach Figur 3 kann vorgesehen werden, den Fluidfluß völlig zu blockieren, beispielsweise durch einen Bund 12, welcher in einer Grenzläge die Austrittsöffnungen 9 der Hülse 4 ver¬ schlossen hält. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich ausgehend von einer vorhandenen Wegfahrsperre, den Versuch de unberechtigten Betreibens eines Kraftfahrzeuges zu erkennen, um dann an die Stellmotoren der Stoßdämpfer einen, ohne Hilfs mittel nicht umkehrbaren, Befehl zum Blockieren selbiger anzu legen. Durch diese Maßnahme ist die weitere Nutzung des Kraft fahrzeuges sehr unkomfortabel und unsicher und es wird zu in- dest für die Insassen sofort erkannt, daß es sich um ein z.B. gestohlenes Fahrzeug handelt. Derart blockierte Dämpfer stel¬ len daher eine indirekte zusätzliche Diebstahlsicherung dar.
Alles in allem gelingt es mit dem Stoßdämpfer gemäß den voran stehend geschilderten Ausführungsbeispielen nicht nur längs einer Kennlinie eine Verstellung der Dämpfereigenschaften vor zunehmen, sondern situationsabhängig in einem Kennfeld zu ar¬ beiten. Hierdurch kann außerordentlich schnell und in einem breiten Variationsbereich eine Anpassung der Dämpfungscharak¬ teristik an Komfort- oder Funktionswünsehe des Fahrers einer¬ seits und andererseits an die Fahrbahnverhältnisse erfolgen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Vari¬ anz der Dämpfungscharakteristik ohne zusätzlichen Energieauf¬ wand und ohne Hilfsmittel, wie z.B. separate Hydraulikmittel, erreichbar ist, so daß die Stoßdämpfer selbst kostengünstig hergestellt werden können.

Claims

SchwintTungsdämpfer. insbesondere für FahrzeugePatentansprüche
1. Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit eine an einer Kolbenstange (3) befestigten Kolben (1) , welcher in¬ nerhalb eines Zylinders geführt ist und zwei Arbeitsräume (A, B) trennt sowie mit Verbindungskanälen zwischen den Arbeits- räumen (A, B) zum Strömen eines Dämpfungsfluides, weiterhin mit einem federbelasteten Ventilkörper (2) zum Freigeben und Verschließen der Verbindungskanäle und mit einer äußeren Stelleinrichtung, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine auf der Kolbenstange (3) angeordnete längsverschiebliche Hülse (4) mit Ausnehmungen (7), die einen Teilabschnitt der Verbindungskanäle (7) bilden, wobei die Hülse (4) im Zusammen wirken mit dem Ventilkörper (2) die Verbindungskanäle öffnet, schließt und/oder im Querschnitt verändert, eine Verbindung (15) der äußeren Stelleinrichtung mit der
Hülse (4) zum Arretieren und Längsverstellen derselben, wobei durch die Anzahl und Querschnittstorm der Verbindungskanäle der Kennlinienverlauf und durch die Position der Hülse (4) , bezogen auf den Ventilkörper (2), und/oder Kolben (1) die Lage der jeweiligen Kennlinie im V/F-Diagramm einstellbar ist.
2. Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem an einer Kolbenstange (3) befestigten Kolben (1) , welcher in¬ nerhalb eines Zylinders geführt ist und zwei Arbeitsräume (A, B) trennt sowie mit Verbindungskanälen zwischen den Arbeits- räumen (A, B) zum Strömen eines Dämpfungsfluides, weiterhin mit einem federbelasteten Ventilkörper (2) zum Freigeben und Verschließen der Verbindungskanäle und mit einer äußeren Stelleinrichtung, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine auf der Kolbenstange (3) angeordnete verdrehbare Hülse
(4) mit durch Drehung verschließbare Fluiddurchtrittsöffnungen (25, 26), wobei die Hülse (4) im Zusammenwirken mit dem Ven- tilkörper (2) die Verbindungskanäle öffnet und schließt, eine Verbindung (15) der äußeren Stelleinrichtung mit der Hülse (4) zum Drehen derselben, wobei durch die Anzahl und
Querschnittsform der Verbindungskanäle der Kennlinienverlauf und durch die Verdrehposition der Öffnungen der Hülse die Lage der jeweiligen Kennlinien im V/F-DIagramm einstellbar ist.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 und 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination einer längsverschieblichen und verdrehbaren Hülse.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Ausnehmungen (7) über einen Außenabschnitt in der
Mantelfläche der Hülse in axialer Richtung erstrecken.
5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (1) über einen Innenabschnitt Ausnehmungen (18 oder eine konische Form aufweist, wobei die derart entstande¬ nen Bereiche Abschnitte der Verbindungskanäle bilden.
6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hülse (4) in ihrem unteren Bereich längs einer Streck (s) im Zusammenwirken mit dem Ventilkörper (2) die Verbindungskanäle verschließt, wobei durch die Länge der Strecke (s) in Verbindung mit der Federbelastung des Ven¬ tilkörpers (2) das Ansprechverhalten des Dämpfers einstellbar ist.
7. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ventilkörper (2) gleitend auf der Hülse (4) beweglich ist, wobei in Ruhelage ein umlaufender Bund (12) des Ventil¬ körpers (2) auf dem Kolben (1) aufliegt.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hülse (4) Bohrungen (8) aufweist, welche durch einen Längskanal (10) mit Austrittsöffnungen (9) verbunden sind, wo bei das Fluid über die Verbindungskanäle (7), die Bohrungen
(8) und den Längskanal (10) sowie über die Austrittsöffnungen
(9) zwischen den Arbeitsräumen (A, B) strömen kann.
9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, 3 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hülse (4) aus zwei ineinander angeordneten Teilhülsen (30, 31) besteht, von denen eine (31) fest mit der Kolben¬ stange (3) verbunden und die zweite Teilhülse (30) relativ zu ersten Teilhülse (31) verdrehbar ist, so daß Fluiddurchtritts Öffnungen (25, 26) in den Teilhülsen (30, 31) durch das gegen seitige Verdrehen im Querschnitt veränderbar sind.
10. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ventilkörper (2) Ausnehmungen (18) prismatischer und/oder nicht prismatischer Form zur Veränderung der Strö¬ mungsverhältnisse des Fluides in den Verbindungskanälen auf¬ weist.
11. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Mantel des Ventilkörpers (2) eine Konuskontur auf¬ weist.
12. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Konuskontur einen linear abnehmenden und/oder stetig konkaven und/oder konvexen Verlauf aufweist.
13. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die äußere Stelleinrichtung durch eine Regelstrecke (15) mit individueller Betriebsdaten- und Fahrzustandserfassung angesteuert wird.
14. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stelleinrichtung im Falle der Aktivierung einer Weg¬ fahrsperre die Dä pfungsfunktion deaktiviert.
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