DE19841857A1 - Dämpfkraftveränderbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dämpfkraftveränderbaren hydraulischen Schwingungsdämp­ fer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein derartig dämpfkraftveränderbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer ist durch die DE 44 06 350 A1 bekannt, wobei die Dämpfventile mit den Elektromagneten und den Schaltventilen in einem außerhalb auf dem Behälter angeordneten Gehäuse eingebaut sind und jeweils eine aus Dämpfventil, Schaltventil und Elektromagnet bestehende Bau­ einheit nebeneinander liegt und eine senkrecht zur Achse des Schwingungsdämpfers verlaufende Achse aufweist. Dementsprechend benötigt diese auf dem Behälter befe­ stigte dämpfkraftveränderbare Ventileinheit einen relativ großen Bauraum in radialer Richtung des Schwingungsdämpfers und ist wegen des benötigten Einbauraums nicht in alle Fahrzeuge einbaubar.

Ferner zeigt die DE 43 32 444 A1 einen dämpfkraftveränderbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer, bei dem die elektromagnetisch betätigbaren Dämpfventile, die zusammen mit den Elektromagneten und den Schaltventilen in einem auf dem Behälter befestigten Modul angeordnet sind und eine gemeinsame Achse aufweisen, die parallel zur Achse des Schwingungsdämpfers verläuft. Dementsprechend benötigt auch diese Konstruktion einen großen Bauraum in radialer Richtung des Schwingungsdämpfers.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen dämpfkraftveränderbaren Schwin­ gungsdämpfer zu schaffen, der einen möglichst geringen radialen Bauraum aufweist, einfach im Aufbau ist und kostengünstig unter Beibehaltung vorhandener Serienteile hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Durch das Anordnen der Dämpfventile in den Innenraum des Schwingungsdämpfers wird eine wesentliche Verkleinerung des Aktuators und damit eine geringere radiale Ausdehnung des Schwingungsdämpfers erreicht, wodurch auch der Einbau in Fahrzeu­ ge mit geringem Einbauraum ermöglicht wird. Wesentliche Bauteile der in der DE 44 06 350 A1 gezeigten Ausführung, nämlich Elektromagnete, Schaltventile und die Kappe für die Magnete können ohne Änderung übernommen werden, ebenso ist die dichte Ver­ bindung des Aktuatorgehäuses mit dem Behälterrohr gleichartig ausführbar, so daß ei­ ne kostengünstige Herstellung und Montage des Schwingungsdämpfers mit geringer radialer Erstreckung gewährleistet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch erhalten, daß die Zentrierung des Zylinders im Behälter über die Ventilkörper erfolgt. Diese Doppelfunktion der Ventilkörper führt auf einfache Weise zu einer sehr stabilen und biegesteifen Verbindung von Zylinder und Behälter.

Die abdichtende Montage und Befestigung der Dämpfventile auf dem Zylinder erfolgt bei einer einfachen Ausführungsform dadurch, daß zur Einspannung der Dämpfventile auf dem Zylinder Distanzhülsen angeordnet und mittels einer Schraubhülse axial ver­ spannbar sind. Auch die Umgehungskanäle für die Dämpfventile können einfach ausge­ führt werden, da vom Aktuator gebildet werden und entweder eines oder mehrere Dämpfventile umgehbar sind, bzw. bei geschlossenen Umgehungskanälen keines der Dämpfventile hydraulisch umgehbar ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist erfindungsgemäß der Zylinder mit einem Boden­ ventil versehen, welches vorteilhafterweise als doppeltwirkendes Dämpfungsventil aus­ geführt ist und auf eine gewünschte Grunddämpfung abgestimmt ist, wodurch die ge­ ringst mögliche Dämpfwirkung des Schwingungsdämpfers erreicht wird, wenn beide im Ringraum befindliche Dämpfventile durch die Umgehungskanäle überbrückt werden.

Um bei der Montage des Aktuatorgehäuses ein Verletzen der in Nuten des Gehäuses eingelegten Dichtungen zu vermeiden, weist, wie die Erfindung zeigt, der Behälter Ab­ schnitte mit größerem Durchmesser auf, welche die Dichtflächen bilden, dabei sind die­ se Abschnitte vorzugsweise mit gleichem Außendurchmesser versehen. Eine Feinbear­ beitung der Dichtflächen ist somit auch nur auf die Abschnitte begrenzt und dement­ sprechend kostengünstig herstellbar.

Das Gehäuse des Aktuators wird auf dem Behälterrohr verdrehfest und axial fest arre­ tiert, wenn das Gehäuse des Aktuators mittels in Öffnungen des Behälters eingreifenden Einsätzen auf dem Behälter fixiert ist. Diese Einsätze sind vorzugsweise als Sinterteile hergestellt und weisen dem Behälter angepaßte Anlageflächen und Dichtungskammern auf, so daß durch die radiale Abstützung der Dichtungen deren Hochdruckbeständigkeit nach außen gewährleistet ist.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen dämpfkraftveränderbaren Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Ausführungsform mit einem doppeltwirkenden Bodenventil;

Fig. 3 einen Ausschnitt im Bereich des Aktuators mit geänderten Einsätzen.

Der in Fig. 1 dargestellte dämpfkraftveränderbare Schwingungsdämpfer weist einen Zylinder 1 auf, in welchem eine mit einem geschlossenen Kolben 3 versehene Kolben­ stange 2 abdichtend geführt ist und der Kolben 3 den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinderinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 4 und einen kolben­ stangenfernen Arbeitsraum 5 unterteilt. Ein Behälter 6 ist einerseits fest mit dem Zylin­ der 1 verschweißt und nimmt andererseits einen mit einer unter Druck stehenden Gas­ füllung versehenen Ausgleichsraum 8 auf, der durch einen Trennkolben 7 von der Flüs­ sigkeitsfüllung abgetrennt ist. Zwischen der Außenwand des Zylinders 1 und der Innen­ wand des Behälters 6 ist ein Ringraum 9 gebildet, in dem Dämpfventile 16 und 17 an­ geordnet sind und deren Ventilkörper 18 und 19 den Zylinder 1 im Behälter 6 zentrie­ ren. Zur Dämpfkraftänderung ist auf dem Behälter 6 ein Gehäuse 11 eines Aktuators 10 abdichtend befestigt, wobei im Gehäuse 11 zwei mit Schaltventilen 14 und 15 zusam­ menwirkende Elektromagnete 12 und 13 angeordnet sind, wodurch Umgehungskanäle 26 und 27 für die Dämpfventile 16 und 17 gesteuert werden. Die Schaltventile 14 und 15 wirken auf Einsätze 28 und 29, die zur verdrehfesten und axial festen Verbindung des Gehäuses 11 in Öffnungen des Behälters 6 eingreifen, während sich zwischen die­ sen Öffnungen und den mit Distanzhülsen 31 und einer Schraubhülse 32 auf dem Zy­ linder 1 befestigten Dämpfventilen 16 und 17 eine Mittelbohrung 30 im Behälter 6 be­ findet. Zur leichten Montage, die ein Verletzen der im Gehäuse 11 befindlichen Dichte­ lemente 36 vermeidet, ist der Behälter 6 mit im Durchmesser etwas größeren Abschnit­ ten 34 versehen, welche leicht zu bearbeiten den Dichtflächen 35 für die Dichtelemente 36 bilden.

Bei der Wirkung des Schwingungsdämpfers wird jeweils das dem Hub der Kolbenstange 2 entsprechende Volumen der Hydraulikflüssigkeit des kolbenstangenseitigen Arbeits­ raums 4 über die doppeltwirkenden Dämpfventile 16 und 17, bzw. eines der Dämpf­ ventile 16 oder 17, oder über beide Umgehungskanäle 26 und 27 gedrückt, wobei das Volumen der in den Zylinder 1 ein- oder ausfahrenden Kolbenstange 2 vom Ausgleichs­ raum 8 kompensiert wird.

Wird durch Erregung des Elektromagneten 12 das Schaltventil 14 geöffnet, so wird durch den Umgehungskanal 26 die Wirkung des Dämpfventils 16 ausgeschaltet. In der Zugstufe wird durch den geschlossenen Kolben 3 das dem Hub der Kolbenstange 2 ent­ sprechende Volumen der Hydraulikflüssigkeit aus dem kolbenstangenseitigen Arbeits­ raum 4 über die Bohrungen 25 in den Ringraum 9 verdrängt und gelangt über das von den Ventilscheiben 22 mit dem Ventilkörper 19 gebildete, eine harte Dämpfung bewir­ kende Dämpfventil und anschließend durch die Bohrung 30 und den Umgehungskanal 26 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 5. In der Druckstufe wirkt das von der Ventilscheibe 23 und dem Ventilkörper 19 gebildete weiche Dämpfventil und es wird eine weiche Dämpfung erzielt.

Ist nur der Elektromagnet 13 erregt, so öffnet das Schaltventil 15 den Umgehungskanal 27 für das doppeltwirkende Dämpfventil 17, während der Umgehungskanal 26 ge­ schlossen ist und somit die Hydraulikflüssigkeit durch das Dämpfventil 16 strömt. Dabei wirkt in der Zugstufe das von der Ventilscheibe 20 und dem Ventilkörper 18 gebildete weiche Dämpfventil, während in der Druckstufe das aus Ventilkörper 18 und Ventil­ scheiben 21 bestehende harte Dämpfventil wirkt.

Sind beide Umgehungskanäle 26 und 27 geschlossen, so wirken sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe die beiden Dämpfventile 16 und 17, so daß in jeder Bewe­ gungsrichtung durch die Addition der Dämpfwirkungen der beiden Dämpfventile 16 und 17 eine harte Dämpfung erzielt wird. Bei geöffneten Umgehungskanälen 26 und 27 werden beide Dämpfventile 16 und 17 umgangen und die Dämpfung ist sehr weich, da sie nur von den Strömungswiderständen bestimmt wird.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise sind mit der durch die Elektromagneten 12 und 13 gesteuerten Dämpfkraftänderung die nachfolgend aufge­ führten Dämpfkraftkombinationen möglich.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß der Zylinder 1 mit einem doppeltwirkende Bodenventil 33 versehen ist, welches entspre­ chend der geforderten Dämpfungs-Grundeinstellung ausgelegt ist. Vorteilhafterweise bildet der Ventilkörper des Bodenventils 33 auch die Schraubhülse 32, die zur Einspan­ nung der Dämpfventile 16 und 17 auf dem Zylinder 1 mit den Distanzhülsen 31 zu­ sammenwirkt. Dementsprechend ändert sich bei dieser Ausführungsform gegenüber der nach Fig. 1 die einstellbare Dämpfkraft dadurch, daß zu den jeweils wirksamen Dämpf­ ventilen 16 und 17 die Grunddämpfung durch das Bodenventil 33 addiert wird. Ent­ sprechend wirkt die nur durch das Bodenventil 33 erzeugte Grunddämpfung, wenn durch Erregung der Elektromagnete 12 und 13 beide Umgehungskanäle 26 und 27 ge­ öffnet sind.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Einsätze 28 und 29 gezeigt, wobei jeder Einsatz eine Anlagefläche aufweist, die genau an die in diesem Bereich vorhandene Oberfläche des Behälters 6 angepaßt ist. Ferner ist eine Dichtungskammer 37 im Bereich der Anla­ gefläche vorgesehen, in der ein Dichtring derart angeordnet ist, daß dieser nicht durch Hochdruck nach außen weggedrückt werden kann. Die gleich ausgeführten Einsätze 28 und 29 sind vorzugsweise als Sinterteile ausgeführt, jedoch können diese auch kosten­ günstig als Druckguß- oder Kaltfließpreßteile hergestellt werden.

Der Aktuator in der Bauform eines Elektromagneten ist nur beispielhaft zu sehen. Es können auch pneumatische, hydraulische oder auch piezo-elektrische Aktuatoren ein­ gesetzt werden.

Claims (8)

1. Dämpfkraftveränderbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer mit einer in einem Zy­ linder abdichtend geführter Kolbenstange, die einen Kolben trägt, der den mit Hy­ draulikflüssigkeit gefüllten Zylinder in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt, während der Zylinder von einem Behälter mit radialem Abstand umgeben ist und einen Ringraum bildet und minde­ stens ein steuerbares Dämpfventil zur Dämpfkraftänderung vorgesehen sind, wozu Aktuator mit mindestens einem Schaltventil dient, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine steuerbare Dämpfventil (16, 17) in dem zwischen dem Zylinder (1) und dem Behälter (6) gebildeten Ringraum (9) angeordnet sind, der mit dem kol­ benstangenseitigen Arbeitsraum (4) und mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (5) hydraulisch verbunden ist, wobei das mindestens eine ansteuerbare Dämpfventil (16, 17) durch einen ringförmigen Ventilkörper (18, 19) gebildet wird.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrie­ rung des Zylinders (1) im Behälter (6) über die Ventilkörper (18, 19) erfolgt.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspannung des mindestens einen Dämpfventils (16, 17) auf dem Zylinder (1) Distanzhülsen (31) angeordnet und mittels einer Schraubhülse (32) axial ver­ spannbar sind.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umgehungskanäle (26, 27) des Aktuators (10) entweder eines oder mehrere Dämpfventile (16, 17) hydraulisch umgehbar angeordnet sind.

5. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) mit einem Bodenventil (33) versehen ist, wel­ ches auf eine gewünschte Grunddämpfung abgestimmt ist und die geringst mögliche Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers ergibt.

6. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) Abschnitte (34) mit größerem Durchmesser aufweist, welche Dichtflächen (35) für im Gehäuse (11) des Aktuators (10) angeord­ neten Dichtelemente (36) bilden und die Abschnitte (34) vorzugsweise mit gleichem Außendurchmesser versehen sind.

7. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) des Aktuators (10) mittels in Öffnungen des Behälters (6) eingreifenden Einsätze (28, 29) auf dem Behälterrohr (6) fixiert ist.

8. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Öffnungen des Behälters (6) eingreifenden Einsätze (28, 29) eine der Außenkontur des Behälters (6) angepaßte Anlagefläche und Dich­ tungskammer (37) aufweisen und die Einsätze (28, 29) vorzugsweise als Sinterteile oder als Druckguß- bzw. Kaltfließpreßteile ausgebildet sind.