DE3301474A1 - Ventilanordnung - Google Patents
VentilanordnungInfo
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- F16F9/465—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 using servo control, the servo pressure being created by the flow of damping fluid, e.g. controlling pressure in a chamber downstream of a pilot passage
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Description
HOEGER, STELLRECHT & "PARTNER
PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c D 7000 STUTTGART 1
A 45 472 b Anmelder: Lucas Industries Ltd,
k - 176 · Great King Street
13. Januar 1983 Birmingham B19 2XF
Großbritannien
Ventilanordnung
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Regeln eines Druckes auf gegenüberliegenden Seiten eines
Dämpfungskolbens eines Kolben/Zylinder-Aggregats für eine Fahrzeug-, insbesondere eine Radaufhängung.
Aus der US-PS 4 0 30 580 ist es bekannt, die Dämpfung für die Radträger eines Straßenfahrzeugs elektrisch
zu steuern bzw. zu regeln, um' für ein Fahrzeugchassis die gewünschte Charakteristik für vertikale Auslenkungen
und/oder Beschleunigungen relativ zur Fahrbahn zu erhalten. Im einzelnen beschreibt die US-PS 4 0 30 580
eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung, in der die Fluidströmung zwischen den einander gegenüberliegenden
Seiten des Däinpfungskolbens eines Kolben/Zylinder-Aggregates mit Hilfe eines elektro-hydraulischen Servoventils
geregelt wird, wobei der Betriebsdruck für das Servoventil durch Verdrängung des Dämpfungsfluids erhalten
wird, so daß keine externe hydraulische Druckquelle benötigt wird.
Es ist ein Nachteil der vorbekannten Vorrichtung, daß die Positionierung des Servoventils allein in Abhängigkeit
von einem elektrischen Steuerstrom erfolgt und
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daß das Ventil nicht direkt auf die Drücke am Dämpferkolben
anspricht. Daher ist es nämlich erforderlich, daß die Kraft am Dämpferkolben proportional zum Steuerstrom
ist. Bei den vorbekannten Vorrichtungen ist dieses Ergebnis nur dadurch erreichbar, daß man den Steuerstrom
von der ermittelten Dämpfungskraft abhängig macht und dadurch eine zusätzliche Regelschleife einführt.
Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung bzw. eine
Dämpfungsvorrichtung für eine Fahrzeugaufhängung, insbesondere eine Radaufhängung, anzugeben, die relativ
einfach aufgebaut ist und aufgrund ihres einfachen Aufbaus sehr zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe wird bei einer Ventilanordnung der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß zwei im. wesentlichen identische Ventileinrichtungen mit zugeordneten Steuerelementen vorgesehen
sind, die miteinander verbunden sind, so daß sie sich gemeinsam, derart bewegen, daß die effektiven Strömungsquerschnitte der beiden Ventileinrichtungen in allen
Betriebsstellungen derselben im wesentlichen gleich sind, daß die Steuerelemente derart angeordnet sind,
daß sie auf ein Servodrucksignal ansprechen, und daß ein weiteres Ventil vorgesehen ist, welches auf einen
Druckmitteldruck zwischen den Ventileinrichtungen und ein elektrisches Eingangssignal anspricht, um in Abhängigkeit
von diesen Signalen das Servodrucksignal zu regeln.
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Der entscheidende Vorteil der Ventil- bzw. Dämpfungsanordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein
Servoventil vorgesehen ist, welches direkt auf den Dämpfungsdruck und auf den Steuerstrom anspricht, so
daß keine zusätzliche Steuer- bzw. Regelschleife erforderlich ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert
und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung für eine Radaufhängung
und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der
Anordnung gemäß Fig. 1.
Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Träger 10 für ein Fahrzeugrad 11 an einem feststehenden Teil des Fahrzeugrahmens
montiert und mit einem Kolben 12 verbunden, der in einem Zylinder 13 gleitverschieblich ist. Die Kolben/
Zylinder-Anordnung 12,13 dient zum Dämpfen der Bewegung
des Trägers 10 und des Rades 11, und zwei Kammern
14,15, die sich in dem Zylinder 13 auf entgegengesetzten
Seiten des Kolbens 12 befinden, sind miteinander
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über einen ersten Kanal 16, eine Ventilanordnung 17 und einen zweiten Kanal 18 verbunden.
Die Ventilanordnung 17 umfasst einen Ventilschieber 20 mit zwei identischen, hervorstehenden Teilen 21,22,
die mit entsprechenden Öffnungen 23 bzw. 24 zusammenwirken, um zwei identische Ventileinrichtungen zu bilden,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die effektiven Strömungsquerschnitte an den Öffnungen 23,
24 in allen Positionen des Ventilschiebers gleich sind. Die Ventileinrichtungen 21,23 und 22,24 sind miteinander
über einen Kanal 25 verbunden. Die Enden 26 und des VentilSchiebers 20 haben eine Querschnittsfläche a
bzw. A, derart, daß A = 2a. Ein Zwischendruck Pi im Kanal 25 wirkt somit an dem Teil 22 über einer wirksamen
Fläche a.
Ein Pilotventil 28 umfasst einen Ventilschieber 29, auf den der Druck Pi im Kanal 25 über eine Drossel
einwirkt, wobei ein Ansteigen des Drucks 'Pi den Ventilschieber so beaufschlagt, daß dieser eine Kammer
für den Ventilschieber 20 mit einer Niederdruck-Rücklaufleitung 33 verbindet, wodurch der Servodruck Ps
reduziert wird, der auf das Ende 27 des Ventilschiebers 20 einwirkt. Hierdurch wird der Ventilschieber 29 des
Pilotventils 28 entgegen dem Druck Pi von einem Hebel 34 beaufschlagt, auf welchen ein Drehmomentmotor 35
einwirkt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Kammer 32 im Gleichgewichtszustand, in welchem die
durch das Drehmoment T des Drehmomentmotors 35 auf
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den VentiLschieber 29 ausgeübte Kraft durch die Kraft aufgrund des Druckes Pi ausgeglichen wird, weder dem
Druck Pi noch dem Druck in der Rücklaufleitung 33 ausgesetzt ist. Rückschlagventile 36,37 stellen sicher,
daß die Rücklaufleitung 33 jeweils mit der Leitung 16 bzw. 18 in Verbindung steht, in der der niedrigere
Druck herrscht. Ein Vorratstank bzw. Speicher 38 steht mit der Rücklaufleitung 33 in Verbindung und hält das
System im gefüllten Zustand. Zwei Federn 39,40 halten den Ventilschieber 20 beim Fehlen darauf einwirkender
hydraulischer Drücke in einer Gleichgewichtslage.
Wenn sich das Rad 11 - in Fig. 1 der Zeichnung - nach
unten bewegt, ergibt sich der höhere Dämpfungsdruck PD
in der Kammer 15 und in dem Kanal 18, während der niedrigere Druck PL in der Kammer 14 und der Leitung
16 herrscht. Da der effektive Strömungsquerschnitt
an den Öffnungen 23,24 der beiden Ventileinrichtungen 21,23; 22,24 gleich ist, gilt dann folgende Gleichung:
Pi = (PD + PL)/2 (1) .
Für den Gleichgewichtszustand des Pilotventils 28 gilt ferner:
kT = Pi-PL (2)
wobei k ein von der Ventilgeometrie abhängiger Faktor (Konstante) ist und wobei T das von dem Drehmomentmotor
35 ausgeübte Drehmoment ist, welches proportional
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zu dem den Motor 35 durchfließenden Strom ist. Da der
niedrigere Druck PL stets sehr niedrig ist und der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Speicher 38 entspricht,
ergibt sich aus den Gleichungen (1) und (2) folgende Beziehung:
kT <V Pi (^ PD/2 (3) .
Dies bedeutet, daß der Dämpfungsdruck PD mit einer für die Praxis ausreichenden Genauigkeit proportinal
zum Drehmoment T des Motors -35 und damit zum Eingangsstrom des Motors ist.
Bei einem konstanten Ausgangsdrehmoment T des Motors führt, ein Ansteigen des Dämpfungsdruckes PD zu einem
Ansteigen des internen Druckes bzw. des Zwischendruckes Pi der auf die Fläche a des Teils 22 einwirkt, so daß
sich der Ventilkörper 29 - in Fig. 1 - nach rechts bewegt , wodurch der Druck Ps verringert wird und eine
Bewegung des VentilSchiebers 20 nach rechts gestattet.
Dabei steigt die Strömung von der Kammer 15 in die Kammer
14 so lange an, bis die Druckdifferenz zwischen den Drücken in diesen Kammern abfällt. Außerdem fällt der
Zwischendruck Pi ebenfalls auf einen Wert ab, der dem vom Motor 35. erzeugten Drehmoment entspricht. Wenn
diese Bedingung eintritt, kehrt der Ventilschieber 29 in seine Gleichgewichtsstellung zurück, so daß der
Dämpfungsdruck PD wieder dem Drehmoment T proportinal ist.
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Man erkennt, daß aufgrund der Unabhängigkeit des Zwischendrucks Pi von der Strömungsrichtung durch die
Venti!einrichtungen 21,23 und 22,24 (gemäß Gleichung
(1)) der Dämpfungsdruck Pd ungefähr proportional zum Drehmoment T ist, und zwar unabhängig davon, ob er in
der Kammer 14 oder in der Kammer 15 des Dämpfungszylinders 13 auftritt.
Man sieht außerdem, daß der Dämpfungsdruck PD für beide
Bewegungsrichtungen des Rades 11 ohne weiteres mit Hilfe des Drehmomentmotors 35 verändert werden kann.
Die in Fig. 2 gezeigte Aufhängung ist im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1 ähnlich; für das Pilotventil
ist jedoch anstelle eines Ventilschiebers eine Ventilklappe vorgesehen.
Im einzelnen ist an einem feststehenden Teil des Fahrzeugrahmens
ein Träger 110 für ein Rad 111 angelenkt
und mit einem Kolben 112 verbunden, welcher gleitverschieblich
von einem Zylinder 113 aufgenommen wird. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 112,113 dient der Dämpfung
von Bewegungen des Trägers 110 und des Rades 111, und
die Kammern 114,115, die sich innerhalb des Zylinders
113 auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens 112 befinden,
sind über einen Kanal 116, eine Ventilanordnung 117 und einen weiteren Kanal 118 miteinander verbunden
.
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Die Ventilanordnung 117 umfasst einen Ventilschieber
120 mit zwei identischen, hervorstehenden Teilen 121, 122, welche mit zugeordneten Öffnungen 123,124 zusammenwirken,
um so zwei identische Ventileinrichtungen ' 121,123 und 122,124 zu bilden, wobei die Anordnung so
getroffen ist, daß die wirksamen Strömungsquerschnitte an den Öffnungen 123,124 für alle Stellungen des Ventilschiebers
120 gleich sind. Die Ventileinrichtungen 121,123 und 122,124 sind über einen Kanal 125 miteinander
verbunden. Das eine Ende 126 des Venti!körpers
hat eine Querschnittsfläche a, während das andere Ende 127 des Ventilschiebers 120 eine Querschnittsfläche A
besitzt, wobei gilt: A = 2a. Ein Zwischendruck Pi in dem Kanal 125 wirkt somit an den Teilen 121,122 jeweils
auf einer wirksamen Fläche a.
Der Kanal 125 steht mit einem Pilotventil 130 über eine Drossel 131 in Verbindung. Das Ende 127 des Ventilschiebers
120 ist einem Servodruck Ps zwischen dem Pilotventil 130.und der Drossel 131 ausgesetzt. Dem
Pilotventil 130 sind ein Steuerhebel 132 und ein Drehmomentmotor 134 zugeordnet. Eine Erhöhung des von dem
Motor 134 erzeugten Drehmoments wirkt auf den Steuerhebel
132 entgegengesetzt zu dem darauf ebenfalls einwirkenden Servodruck Ps ein. Die stromabwärts gelegene
Seite des Pilotventils 130 steht über einen Kanal 135 mit einer Kammer 136 am Ende 126 des Ventilschiebers
120 in Verbindung. Ein Rückschlagventil 137 stellt sicher, daß der Druck PL in dem Kanal 135 gleich dem
Druck in demjenigen der beiden Kanäle 116,118 ist,
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in dem der niedrigere Druck herrscht. Relativ schwache Federn 138,139 halten den Ventilschieber 120 beim
Fehlen von darauf einwirkenden hydraulischen Drücken in einer Gleichgewichtslage. Ein Speicher 140 sorgt
dafür, daß das System mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt
bleibt.
Wenn sich das Rad 111 nach unten bewegt - in Fig. 2 dann ergibt sich der höhere Dämpfungsdruck PD in dem
Kanal 118 und der niedrigere Druck PL in dem Kanal 116.
Wie oben ausgeführt, sind die wirksamen Strömungsquerschnitte der beiden Ventileinrichtungen 121,123 und
122,124 gleich und für den Zwischendruck gilt:
Pi = (PD + PL)/2 (4) .
Für den Gleichgewichtszustand des Ventilschiebers 120
gilt für die darauf aufgrund des hydraulischen Druckes einwirkenden Kräfte folgende Gleichung:
a.Pi + a.PL = A.Ps (5).
Für den Gleichgewichtszustand des Steuerhebels 132 (der wir eine Ventilklappe wirkt) ergibt sich für das
von dem Motor 134 erzeugte Drehmoment P folgende Gleichung:
kT = Ps-PL (6),
wobei k ein Faktor ist, der von der Geometrie des Pilotventils 130 abhängig ist.
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Da es sich bei dem Druck PL um einen sehr niedrigen Druck handelt, welcher dem Flüssigkeitsstand in dem
Speicher 140 entspricht, ergibt sich mit der Gleichung
(4): Pi «v PD/2
und mit der Gleichung (6): kT svps, bei Einsetzen in die Gleichung (5) folgende Beziehung:
a · PD/2 & 2akT,
wobei PD ft* 4 kT.
wobei PD ft* 4 kT.
Der Dämpfungsdruck PD ist folglich ungefähr proportional
zu dem vom Motor 134 ausgeübten Drehmoment T.
Man sieht, daß der Zwischendruck Pi gemäß der oben angegebenen Gleichung (1) unabhängig von der Strömungsrichtung durch die Ventileinrichtungen 121,123 und
122,124 ist und daß der Dämpfungsdruck PD folglich ungefähr proportional zum Drehmoment T ist, und zwar
unabhängig davon, ob der Dämpfungsdruck PD in der
Kammer 114 oder in der Kammer 115 des Dämpfungszylinders
113 auftritt.
Wenn sich das. Rad 111 nach unten bewegt - in Fig. 2
der Zeichnung - ergibt sich der Dämpfungsdruck PD in der Kammer 115'und im Kanal 118. Bei einem konstanten,
von dem Motor 134 erzeugten Drehmoment T führt ein Ansteigen des Druckes ■ PD zu einem Ansteigen des Zwischendruckes
Pi, der auf die Fläche a des Teils 122 einwirkt und folglich zu einem Ansteigen des Servodruckes
Ps,der auf die Fläche A am Ende 127 des Ventilschiebers 120 einwirkt. Da der Druck . Ps deutlich
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kleiner ist als der Druck Pi, ergibt sich zunächst keine ins Gewicht fallende Bewegung des Ventilschiebers
120. Das Ansteigen des Druckes Ps bewirkt jedoch eine Bewegung des Steuerhebels 132, derart, daß der Durchfluß
durch das Pilotventil 130 zunimmt, wodurch der Servodruck Ps verringert wird und wodurch eine Bewegung
des Ventilschiebers 120 nach rechts - in Fig. 2 ermöglicht wird, wodurch die Strömung von der Kammer
115 in die Kammer 114 zunimmt, bis die Druckdifferenz
zwischen den dort herrschenden Drücken auf einen Wert abfällt, der auf das vom Motor 134 erzeugte Drehmoment T
abgestimmt ist. In diesem Betriebszustand kehrt der Steuerhebel 132 in seine Ausgangsstellung zurück, und
die Ventilanordnung befindet sich wieder im Gleichgewicht.
Leerseite
Claims (7)
1. ί Ventilanordnung zum Regeln eines Druckes auf gegen-
-,„•-' überliegenden Seiten eines Dämpfungskolbens eines
Kolben/Zylinder-Aggregats für eine Fahrzeug-, insbesondere eine Radaufhängung, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen identische Ventileinrichtungen (21 ,23;
121,123; 22,24; 122,124) mit zugeordneten Steuerelementen (21,22; 121,122) vorgesehen sind, die
miteinander verbunden sind, so daß sie sich gemeinsam derart bewegen, daß die effektiven Strömungsquerschnitte
der beiden Ventileinrichtungen (2.1,23; 121,123; 22,24; 122,124) in allen Betriebsstellungen
derselben im wesentlichen gleich sind, daß die Steuerelemente (21,22; 121,122)
derart angeordnet sind, daß sie auf ein Servodrucksignal (Ps) ansprechen,und daß ein weiteres
Ventil (28; 130) vorgesehen ist, welches auf einen Druckmitteldruck (Pi) zwischen den Ventileinrichtungen
(21,23; 121,123; 22,24; 122,124) und ein elektrisches Eingangssignal anspricht,
um in Abhängigkeit von diesen Signalen das Servodrucksignal (Ps) zu regeln.
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2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Kanäle (16,18; 116,118) vorgesehen sind, über die die Ventileinrichtungen (21,23;
121,123; 22,24; 122,124) in Reihe liegend zwischen die Kammern (14,15; 114,115) auf gegenüberliegenden
Seiten des Dämpfungskolbens (12,112) einfügbar
sind und daß Rückführeinrichtungen (33; 135)
vorgesehen sind, über welche ein über das weitere Ventil (28,130) zurückfließendes Fluid jeweils
demjenigen der beiden Kanäle (16,18; 116,118) zuführbar
ist, in dem der niedrigere Druck (PL) herrscht.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen (21, 23; 121,122; 22,24; 122,124) hervorstehende Teile
(21,22; 121,122) an einem Ventilschieber (20; 120) aufweisen, dessen eines Ende (127) dem Servodruck
(Ps) ausgesetzt ist und dessen anderes Ende (126) dem Zwischendruck (Pi) ausgesetzt ist.
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Servodruck (Ps)
ein von dem weiteren Ventil (28; 130) aus dem Zwischendruck (Pi) abgeleiteter Druck ist.
5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil (28; 130) ein Steuerelement (29; 132) aufweist,
welches einerseits auf einen von dem Zwischen-
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druck (Pi) abgeleiteten Betätigungsdruck und andererseits auf ein in entgegengesetzter Richtung
wirkendes, von einem Drehmomentmotor (35; 134)
erzeugtes Drehmoment (T) anspricht.
erzeugtes Drehmoment (T) anspricht.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerelement als Ventilschieber (29) ausgebildet ist, auf dessen eines Ende der
Betätigungsdruck und auf dessen anderes Ende das Drehmoment (T) des Drehmomentmotors (35) einwirken .
Betätigungsdruck und auf dessen anderes Ende das Drehmoment (T) des Drehmomentmotors (35) einwirken .
7. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,,
daß das Steuerelement als Steuerhebel
(132) ausgebildet ist, auf welchen der Betätigungsdruck einerseits und das von dem Drehmomentmotor
(134) erzeugte Drehmoment andererseits in entgegengesetzten
Richtungen einwirken.
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Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3301474A1 true DE3301474A1 (de) | 1983-07-28 |
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ID=10527738
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833301474 Withdrawn DE3301474A1 (de) | 1982-01-20 | 1983-01-18 | Ventilanordnung |
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US4030580A (en) * | 1974-08-15 | 1977-06-21 | Lucas Industries Limited | Damping device for a vehicle suspension |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1167110B (it) | 1987-05-13 |
| US4511022A (en) | 1985-04-16 |
| IT8347572A0 (it) | 1983-01-18 |
| FR2520077B1 (fr) | 1986-03-07 |
| FR2520077A1 (fr) | 1983-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |