DE3542097A1 - Regelbares ventil fuer einen schwingungsdaempfer und verfahren zur steuerung bzw. regelung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein regelbares Ventil für einen Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung desselben.

Durch die DE-PS 33 46 352 ist ein regelbares Ventil für die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers bekannt geworden, die im Bereich des Kolbens eine Längsbohrung und oberhalb desselben die Längsbohrung durchsetzende Radialkanäle aufweist, die zusammen einen Durchgang zwischen den beiden Kammern des Zylinders bilden. Der Steuerschieber ist ein Hubschieber und als hohlzylindrische Hülse gestaltet, die die Kolbenstange umschließt und auf dieser im Bereich der Radialkanäle über deren Öffnungen hinweg auf und ab beweglich angeordnet ist, wobei die Hülse an ihrer Mantelwandung in Querschnittsebenen liegende, übereinander angeordnete Ringe aus ferromagnetischem Werkstoff aufweist, die untereinander magnetisch in Verbindung stehen. Der Elektromagnet innerhalb des Zylinders besteht aus einer Mehrzahl von selektiv ansteuerbaren Erregerspulen mit Schalenkernen, die in Längsrichtung der Kolbenstange übereinander angeordnet und zu dieser ortsfest sind und die Hülse torusförmig umgeben. Die Erregerspulen mit Schalenkernen bilden dabei den Stator, die Hülse den beweglichen Teil eines Linearmotors. Der Hub des einzelnen Schrittes des Steuerschiebers hängt von der Anzahl der Ringe desselben, der Anzahl der Polschuhe und der Schalenkerne bzw. der Anzahl der Erregerspulen und dem Abstand der Polschuhe voneinander ab. Bei fortlaufender nacheinander erfolgender Ansteuerung der Erregerspulen durch einen elektronischen Regel- bzw. Steuerschaltkreis geraten wechselseitig bestimmte Ringe der Hülse den Polschuhen benachbart gegenüber, so daß der Steuerschieber schrittweise mit dem wandernden Magnetfeld innerhalb der Erregerspulen auf der Kolbenstange bewegt wird und somit den Durchgang der Kolbenstange mehr oder weniger öffnet oder schließt.

Durch die DE-PS 33 12 899 ist ein ähnliches regelbares Ventil als Schrittschaltmotor für die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers bekannt geworden, bei dem der Steuerschieber als Drehschieber ausgebildet ist. Dieser ist ebenfalls als hohlzylindrische Hülse gestaltet, die die Kolbenstange im Bereich der Radialkanäle umschließt und die in ihrer Mantelwandung entsprechend der Anzahl der Radialkanäle Öffnungen besitzt, die bei Drehung der Hülse in einer Querschnittsebene der Kolbenstange relativ zu derselben die Radialkanäle und somit den Durchgang der Kolbenstange mehr oder weniger freigeben, wobei die Elektromagnete innerhalb des Zylinders an der Kolbenstange ortsfest befestigt und koaxial in Abständen voneinander um dieselbe und den Steuerschieber herum angeordnet sind. Wandert das Magnetfeld von einem Elektromagnet zum anderen um die Kolbenstange um, so wird der Drehschieber entsprechend mitgenommen und gedreht.

Obwohl diese bekannten Ventile eine automatische Anpassung des Schwingungsdämpfers an die äußeren Gegebenheiten, beispielsweise die Straßenbeschaffenheit, weitestgehend erlauben, haftet ihnen gemeinsam der Nachteil an, daß die Schaltzeit von der Schließ- in die volle Durchlaßstellung entsprechend der Anzahl der Schaltschritte entsprechend groß ist, weil diese sämtlich binär in additiver Folge durchlaufen werden müssen. Das bedeutet, daß bei derartigen Schwingungsdämpfern immer nur additiv Kennlinien jeweils als ganzes Vielfaches voneinander innerhalb einem Kennlinienfeld möglich sind. Deshalb besitzen beide Ventile auch ein sich änderndes dynamisches Verhalten bezüglich der unterschiedlichen Schritte bzw. der Sprungweiten. Hinzu kommt, daß einer Vergrößerung der Schrittanzahl Grenzen gesetzt sind, weil dadurch die zu bewegende Masse des Schiebers zu sehr ansteigt und das System bezüglich eines Einzelschrittes als auch der Schaltzeit von der Schließ- in die volle Durchlaßstellung zu langsam wird. Durch die praktische Begrenzung der Schrittanzahl sind dadurch auch die Möglichkeiten der Schaffung einer Vielzahl von durchfahrbaren Kennlinien eines Kennlinienfeldes begrenzt. Desweiteren kommt hinzu, daß der softwaremäßig einzugebene Steuer- bzw. Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung des Schiebers sehr kompliziert ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein regelbares Ventil für einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Gattung und ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines derartigen Schwingungsdämpfers derart zu verbessern, daß das Ventil extrem kurze Schaltzeiten bei geringst möglicher bewegter Masse des Schiebers aufweist, wobei eine praktisch beliebige Vielzahl von durchfahrbaren Kennlinien eines Kennlinienfeldes und eine Verknüpfung von unabhängigen Kennlinienfeldern miteinander bei gleichzeitiger Vereinfachung des Steuer- bzw. Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung des Schiebers gegeben sein soll; insbesondere soll auch die Schaffung von atypischen Kennlinien als nicht ganzes Vielfaches voneinander innerhalb eines Kennlinienfeldes möglich sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Gegenstand der Erfindung besitzt gegenüber den bekannten regelbaren Ventilen eine Reihe von Vorteilen. Aufgrund des parallelen Schaltens von fluidmäßig parallel zueinander angeordneten Passagen zur Verbindung der beiden Kammern des Schwingungsdämpfers mittels voreinander getrennter Schiebersysteme besitzt das erfindungsgemäße Ventil extrem kurze Schaltzeiten, wobei der einzelne Schieber (Läufer) eines Schiebersystems geringstmögliche bewegte Masse aufweist. Bei der Ausführung mit jeweils nur einer Verschließ- und nur einer Öffnungsstellung der einzelnen Schieber ist in vorteilhafter Weise nur eine einzige, jeweils konstante Schaltzeit von der Verschließstellung in die maximale Öffnungsstellung vorhanden, was entscheidend dazu beiträgt, die Schaltzeit zu verkürzen. Die maximale Schaltzeit erhöht sich bei beispielsweise tristabiler Stellung der einzelnen Schieber nur unwesentlich.

Entsprechend der Anzahl der verwendeten einzelnen Schiebersysteme auf der Kolbenstange können desweiteren mit dem Gegenstand der Erfindung eine Vielzahl von Kennlinien je Kennlinienfeld erzeugt und durchfahren werden, wobei die Anzahl der Kennlinienfelder 2 ⁿ -1 beträgt; dabei bedeutet n die Anzahl der Schiebersysteme. Insbesondere lassen sich dadurch auch atypische Kennlinienfelder erzeugen entsprechend der gewünschten Dämpfung bei beliebiger Anwendung und beliebigem Einsatz eines derartigen Schwingungsdämpfers. Das bedeutet, daß die Kennlinien eines Kennlinienfeldes nicht mehr additiv ein ganzes Vielfaches voneinander zu sein brauchen, wie es zwingend beim Stand der Technik der Fall ist, sondern die Kennlinien eines Kennlinienfeldes können atypisch eine beliebige Teilung nicht als ganzes Vielfaches voneinander, sondern kleiner, aufweisen, wodurch das dadurch erzeugte Kennlinienfeld kleiner als das binär additive größtmögliche Kennlinienfeld ist. Diese beliebige Gestaltung eines Kennlinienfeldes ist für die praktische Anwendung äußerst wichtig. Das erfindungsgemäße Ventil erlaubt deshalb ein direktes und reproduzierbares Zugriffsverfahren zu praktisch jeder beliebigen Dämpfung einer beliebigen Kennlinie.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht darin, daß damit sowohl monostabile, als auch bistabile oder mehrfachstabile Schiebersysteme aufgebaut werden können; insbesondere können verschiedene Systeme gemischt innerhalb eines Schwingungsdämpfers zur Anwendung gelangen. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Aufbau eines Schwingungsdämpfers unter gleichzeitiger Verwendung von monostabilen und bistabilen Systemen.

Zum Aufbau eines bistabilen Schiebersystems besteht in der einfachsten Ausführung der einzelnen Schieber - als Hubschieber oder als Drehschieber - aus einem Permanentmagneten, der bei Ansteuerung durch die zugehörige Erregerspule zwei stabile Lagen einzunehmen im Stande ist. Die gleichzeitige Verwendung von monostabilen und bi- oder mehrfachstabilen Schiebersystemen, vorzugsweise jedoch von monostabilen und bistabilen, ermöglicht die Konstruktion eines Schwingungsdämpfers, der bei Ausfall des elektronischen Steuer- und Regelsystems wie ein herkömmlicher Schwingungsdämpfer reagieren kann, also weder völlig weich noch völlig hart wird, was für die Fahrsicherheit eines mit derartigen Schwingungsdämpfern bestückten Kraftfahrzeuges von entscheidender Wichtigkeit ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht darin, daß dieses bei zwei Schaltzuständen eine absolut konstante Dynamik besitzt. Ein derartiges Ventil erlaubt somit, zu den auftretenden Beschleunigungskräften praktisch synchron die Dämpfung einzustellen und ansprechen zu lassen, bezogen auf die Regelzeit bzw. Regelkonstante des Systems, die extrem klein ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht darin, daß der Steuer- und Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung der Schieber softwaremäßig sehr vereinfacht ist. Desweiteren kann innerhalb des einzelnen bistabilen oder mehrfachstabilen Schiebersystems - sowohl bei Verwendung eines Drehschiebers, als auch eines Hubschiebers - entweder der Stator oder der Läufer des Schrittschaltmotors mit einem oder mehreren Permanentmagneten ausgerüstet sein. Ebenso ist die Ausführung denkbar, daß der Schieber als Elektromagnet ausgebildet ist. Ebenso ist ein einfacher mechanischer Aufbau des erfindungsgemäßen Ventils gegenüber den bekannten Ventilen gegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, sämtliche Schiebersysteme parallel zu schalten und dadurch extrem kleine Schaltzeiten zu ermöglichen. Jedoch führt das erfindungsgemäße Verfahren darüber hinaus, weil es zum ersten Mal ermöglicht, derartige Schiebersysteme nicht nur für den Durchgang innerhalb der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, sondern auch innerhalb eines weiteren Durchgangs desselben einzusetzen, beispielsweise innerhalb des Durchgangs vom inneren Zylinder eines Schwingungsdämpfers zu einem geschlossenen Auffangraum, der beispielsweise als äußerer Zylinder des Schwingungsdämpfers (Zweirohr-Schwingungsdämpfer) oder als schwimmender Zylinder ausgeführt sein kann.

Deshalb kann in vorteilhafter Weise im Boden des inneren Zylinders ein derartiges Schiebersystem als Bodenventil angeordnet sein, um diesen Durchgang unabhängig von der Ansteuerung der Schiebersysteme auf der Kolbenstange von der Verschließ- in die Öffnungsstellung zu schalten. Dadurch ist in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer Regelung bzw. Steuerung der Dämpfung sowohl in der Druckstufe, als auch in der Zugstufe gegeben. Dadurch wiederum ist eine vorteilhafte Verknüpfungsmöglichkeit von verschiedenen, normalerweise voneinander unabhängigen Kennlinienfeldern gegeben. Dadurch kann praktisch jede beliebige Dämpfungsgröße und Kombination quasi zeitlich unabhängig vom Gradienten der Veränderung erzielt und eingestellt werden. In vorteilhafter Weise ist der Schieber dieses Schiebersystems, welches bei Verwendung des Schwingungsdämpfers für ein Fahrzeug sämtliche Bewegungen der Achse mitmacht, als Drehschieber ausgeführt, so daß die auftretenden vertikalen Beschleunigungskräfte keine ungewollte Fliehkraft-Verstellung des Schiebers bewirken können.

Beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des unteren Endteils einer Kolbenstange mit fünf fluidmäßig parallelen Passagen und fünf zugeordneten parallelen Schiebersystemen,

Fig. 2 im Längsschnitt der Kolbenstange ein einzelnes Schiebersystem, welches monostabil ausgeführt ist, wobei der Schieber ein Hubschieber ist,

Fig. 3 ebenfalls im Längsschnitt der Kolbenstang ein weiteres Schiebersystem mit bistabilem Hubschieber,

Fig. 4 in verschiedenen Querschnittsebenen der Kolbenstanger eine Draufsicht auf ein weiteres Schiebersystem mit bistabilem Drehschieber,

Fig. 5 einen Längsschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4,

Fig. 6 eine Ansicht von vorn des Elektromagneten in Fig. 4,

Fig. 7 im Querschnitt der Kolbenstange eine Draufsicht auf ein weiteres Schiebersystem mit monostabilem Drehschieber,

Fig. 8 einen Längsschnitt längs der Linie B-B in Fig. 7 und

Fig. 9 eine schematische Darstellung im Schnitt des unteren Endteils eines Schwingungsdämpfers, wobei auch innerhalb des Durchgangs zum Auffangraum ein Schiebersystem angeordnet ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Darstellung des Gegenstandes der Erfindung wiedergegeben, bestehend aus einer Kolbenstange 1, auf deren unteren Ende ein Kolben 2 in bekannter Weise montiert ist. Die Kolbenstange 1 weist im Bereich des Kolbens 2 eine Längsbohrung 3 auf, die von der unteren Stirnfläche der Kolbenstange 1 sich nach oben über den Kolben 2 hinweg erstreckt. In vorzugsweise äquidistanten Abständen sind in Querschnittsebenen der Kolbenstange 1 Querdurchbrüche 4, 5, 6, 7, 8 angeordnet, die alle in die Bohrung 3 der Kolbenstange 1 münden. Somit bilden jeweils ein oder mehrere Querdurchbrüche ein- und derselben Querschnittsebene, in der dieselben angeordnet sind, zusammen mit der Längsbohrung 3 eine Passage 3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8 zur Verbindung der beiden Kammern des Schwingungsdämpfers, wobei sämtliche Passagen übereinander und fluidmäßig parallel angeordnet sind. Im Bereich jeder Passage ist ein Schiebersystem 9, 10, 11, 12, 13 angeordnet, wobei in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel fünf fluidmäßig parallele Passagen mit fünf zugehörigen Schiebersystemen 9-13 vorhanden sind. Die Durchlaßquerschnitte der Passagen können unterschiedlich gemäß dem gewünschten Kennlinienfeld sein. Die übrigen Teile des Schwingungsdämpfers sind bekannt und der Einfachheit halber weggelassen.

Diese Schiebersysteme sind mechanisch voneinander unabhängig und beinhalten in ihrem wesentlichen Aufbau einen oder mehrere Elektromagnete 19, 20, 21, 22, 23 und je einen Schieber 14, 15, 16, 17, 18. Jeder Schieber ist im Bereich der von ihm abgedeckten Passage der Kolbenstange 1 beweglich angeordnet und weist eine oder mehrere mit der Passage koinzidierende, die Mantelwandung des Schiebers durchsetzende Öffnungen bezüglich der Querdurchbrüche oder Radialkanäle innerhalb der betreffenden Querschnittsebene der Kolbenstange auf. Der einzelne Schieber 14-18 des Schiebersystems 9-13 kann als Hubschieber oder als Drehschieber ähnlich dem eingangs genannten Stand der Technik ausgestaltet sein; ebenso ist die Ausführung möglich, daß der einzelne Schieber den Elektromagneten darstellt, indem die Hülse eine Drahtwicklung mit Anschlüssen aufweist und der zugehörige Stator dieses Schrittschaltmotor-Schiebesystems ein geeignet geformter, außen liegender Schalenkern, auch mit oder ohne Permanentmagnet, ist.

Prinzipiell lassen sich erfindungsgemäß verschiedene Schiebersysteme aufbauen, in denen der als Hülse ausgebildete Schieber monostabil oder bistabil oder auch mehrfachstabil ausgestaltet sein kann. Aus derartigen Schiebersystemen lassen sich vorteilhaft Kombinationen unter gleichzeitiger Verwendung von monostabilen oder bistabilen Systemen auf einer Kolbenstange aufbauen, um beliebige Grenzbedingungen und Kennwerte des Schwingungsdämpfers festzulegen.

Fig. 2 zeigt beispielsweise ein einzelnes Schiebersystem, bei dem der Schieber des durch das Schiebersystem verkörperten Schrittschaltmotors monostabil ist. Beispielsweise besteht das Schiebersystem 9 aus einem Schalenkern 27, der vorzugsweise aus magnetisch weichem Material, beispielsweise Weicheisen, besteht und der torusförmig die Kolbenstange 1 umgibt. Der Schalenkern besitzt zwei torusförmig gestaltete Polschuhe, die zwischen sich einen Aufnahmeraum für eine oder mehrere Erregerspulen 40 begrenzen und die Kolbenstange 1 ringförmig unter Belassung eines Abstandes umgeben, in welchem ein Hubschieber 14 auf der Kolbenstange 1 im Bereich der zugeordneten Passage 4 nach oben und unten beweglich angeordnet ist. Der Hubschieber 14 weist eine oder mehrere die Mantelwandung desselben durchsetzende Bohrungen 25 auf, die mit den Radialkanälen 4 der Passage 3-4 in Öffnungsstellung koinzidieren und in Verschließstellung zu den Radialkanälen 4 versetzt die Passage 3-4 verschließen. Auf den Hubschieber 14 ist innerhalb des torusförmigen Aufnahmeraums ein Ring aus para- oder diamagnetischem Werkstoff aufgezogen, der beispielsweise aus Messing besteht. Innerhalb des torusförmigen Aufnahmeraums des Schalenkerns 27 ist eine den Hubschieber 14 spiralig umgebende Druckfeder 28 angeordnet, die sich mit ihrem unteren Ende auf dem Ring 26 und mit ihrem oberen Ende am oberen Polschuh des Schalenkerns 27 abstützt.

Es ist offensichtlich, daß diese Ausführung dem Hubschieber 14 eine monostabile Ruhestellung verleiht; der Hubschieber wird von der Druckfeder 28 über den Ring 26 in Ruhestellung nach unten gedrückt, so daß die Passage 3-4 verschlossen ist. Bei Aktivierung des Elektromagneten 9 bzw. der Erregerspule 40 oder -spulen, wird der Hubschieber 14 gegen die Kraft der Druckfeder 28 nach oben bewegt, so daß die Bohrung 25 innerhalb des Hubschiebers 14 mit der Passage 3-4 koinziiert und diese für den Durchfluß des Fluids freigibt.

In Fig. 3 ist ein weiteres Schiebersystem gezeigt, welches beispielsweise das Schiebersystem 11 der Fig. 1 ist. Der Schieber ist wiederum als Hubschieber 16 ausgestaltet, jedoch ist dieser im Unterschied zu Fig. 2 als Permanentmagnet ausgeführt, so daß der Hubschieber eine bistabile Stellung einzunehmen im Stande ist. Dazu besitzt der Hubschieber 16 zwei in Abstand voneinander übereinander angeordnete, scheibenförmige oder teilscheibenförmige, beispielsweise sektorförmige, Permanentmagnete 30, 31, die magnetisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der gesamte Hubschieber 16 ein derartiger Permanentmagnet sein. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel liegt der Nordpol oben, der Südpol unten, die umlaufend gestaltet sein können. In der einen stabilen Stellung ist beispielsweise der Südpol einem Polschuh des Schalenkerns 32, in der anderen stabilen Stellung hingegen der Nordpol dem anderen Polschuh des Schalenkerns 32 unmittelbar benachbart, die vorzugsweise an den Auflageflächen der Pole dünne, unmagnetische Abstandshalter 50 tragen. Innerhalb des Schalenkerns 32 sind eine oder mehrere Erregerspulen 41 angeordnet. Je nach Polung der Erregerspule 41 oder -spulen wird der Hubschieber 16 gemäß der Anordnung der Pole des oder der Permanentmagnete bewegt und nach Inaktivierung des Elektromagneten 20 in seine Stellung aufgrund der Permanentmagnete 30, 31 selbsttätig gehalten.

Das einzelne Schiebersystem kann gleichermaßen mittels einem Drehschieber aufgebaut sein. Beispielsweise zeigen die Fig. 4-6 ein derartiges Schiebersystem mit zwei stabilen Stellungen des Drehschiebers, wobei dieser in der momentanen Bewegung mittig von einer Endstellung in die andere gezeichnet ist.

Mit der Bezugsziffer 33 in Fig. 4 ist der Querschnitt eines Magnetgehäuses benannt, welches zum Beispiel auch das eine Zylinderrohr des Schwingungsdämpfers sein kann, wobei das Schiebersystem 10 der Fig. 1 teilweise im Querschnitt und in der Draufsicht abgebildet ist. An der Innenwandung des Magnetgehäuses 33 sind in der entsprechenden Querschnittsebene der Passage 3-5 der Kolbenstange 1 zwei gekrümmte Elektromagnete 20, 20′ angeordnet, die je aus einem länglichen, stabförmigen und gekrümmten Spulenkern 36, 36′ bestehen, die auf je eine oder mehrere Erregerspulen 42, 42′ gewickelt sein können. Prinzipiell können für jede Stellung des Schiebers eine entsprechende Anzahl von Elektromagneten vorhanden sein, beispielsweise zwei bei bistabiler Stellung bezüglich der Passage. Doch ist die bistabile Stellung gleichermaßen auch mit nur einem Elektromagneten durchführbar.

Auf der Kolbenstange 1 ist im Bereich der Passage 3-5 ein Schieber angeordnet, der als Drehschieber 15 ausgestaltet ist und der auf der Kolbenstange 1 um einen bestimmten Winkel relativ zu derselben in der betreffenden Querschnittsebene hin- und her drehbar ist. Der Drehschieber 15 weist eine oder mehrere seine Mantelwandung radial durchsetzende Bohrungen 39 auf, die in der Öffnungsstellung mit den entsprechenden Querdurchbrüchen 5 der entsprechenden Querschnittsebene koinzidieren und somit die Passage 3-5 freigeben.

Der Drehschieber 15 weist in Verlängerung mindestens eines Durchmessers die Pole je eines Dauermagneten 34, 35 auf, wobei sich vorzugsweise die Dauermagneten derart gegenüberstehen, daß die Pole derselben tangential gerichtet snd, was aus Fig. 4 aufgrund der Polbenennung zu ersehen ist. Beide Permanentmagnete 34, 35 können magnetisch miteinander in Verbindung stehen, beispielsweise kann auf den Drehschieber eine entsprechend geformte Scheibe, die permanentmagnetisch ist, aufgezogen sein. Die Spulkerne 36, 36′ weisen an ihren Enden Anlageflächen 37, 38 auf, an denen bei entsprechender Stellung jeweils einer der Permanentmagnete 34, 35 anliegt. Bei entsprechernder Erregung eines oder beider Elektromagnete 20, 20′ wird der Drehschieber 15 entsprechend der Polung der Permanentmagnete 34, 35 gedreht, so daß sich gleichnamige Pole abstoßen. Bei Inaktivierung des oder der Elektromagnete 20, 20′ hält dann der Drehschieber 15 seine einmal eingenommene Stellung aufgrund der Permanentmagnete 34, 35 selbstätig bei. Liegen beispielsweise der Nordpol des Permanentmagneten 35 und der Südpol des Permanentmagneten 34 an den Auflageflächen 37, 38 der Enden der Spulkerne 36 und 36′ an, so ist die Passage 3-5 freigegeben, im umgekehrten Fall geschlossen. Desweiteren ist es möglich, auch Permanentmagnet-Paare auf mehreren Durchmessern des Drehschiebers entsprechend vorzusehen, um so z. B. ein mehrfachstabiles System zu schaffen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schiebersystems, beispielsweise das Schiebersystem 13, wobei hier der Schieber als monostabiler Drehschieber 18 ähnlich dem Schieber 14 der Fig. 2 ausgebildet ist. Ein torusförmiges Magnetgehäuse 49, welches auch der Zylinder des Schwingungsdämpfers sein kann, bildet zusammen mit einem innerhalb des Gehäuses 49 liegenden, magnetisierbaren Ring 44 einen ringförmigen Käfig, in welchem umlaufend eine oder mehrere Erregerspulen 43 angeordnet sein können. Der Ring 44 weist längs seiner inneren Peripherie radial nach innen gerichtete Nocken 45 auf, die die Polschuhe des Elektromagneten 23 bilden. Auf der Kolbenstange 1 ist im Bereich der zugehörigen Querschnittsebene mit den Radialkanälen 8 und der Passage 3-8 ein Schieber 18 angeordnet, der als Drehschieber ausgestaltet ist. Dieser weist in seinem oberen Bereich radial nach außen gerichtete, magnetisierbare Nocken 46 auf, die beispielsweise auf einer magnetisierbaren Scheibe längs des Scheibenumfangs angeordnet sein können, wobei diese Nocken 46 vorzugsweise eine geringere Breite als die Nocken 45 des Ringes 44 haben und diesen unter Belassung eines Ringspaltes gegenüberstehen. Der Drehschieber 18 weist des weiteren mindestens eine seine Mantelwandung durchsetzende Bohrung 47 auf, die in Öffnungsstellung bei beispielsweise aktiviertem Elektromagnet 23 zur Passage 3-8 versetzt ist und diese verschließt. Zum Rückeinstellen des Drehschiebers 18 bei inaktivem Elektromagnet 23 in eine vorgegebene Ruhestellung greift an demselben eine Rückstellfeder 48 an.

Innerhalb des Schwingungsdämpfers ist zur elektronischen Steuerung bzw. Regelung ein (nicht gezeichneter) elektrischer Steuer- bzw. Regelschaltkreis in bekannter Weise angeordnet, der das erfindungsmäße Ventil softwaremäßig zur Verstellung desselben ansteuert.

Aufgrund des genannten, erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zum ersten Mal möglich, den gesamten wirkungsmäßig vorhandenen Durchlaßquerschnitt ein oder mehrerer Durchgänge eines derartigen Schwingungsdämpfers nicht mehr in mehreren, hintereinander geschalteten, additiven Schritten zu durchlaufen, sondern den gesamten Durchlaßquerschnitt in einem einzigen Schritt von der Verschließstellung in die Öffnungsstellung des Ventils freizugeben. Das ist deshalb möglich, weil eine beliebige Anzahl der Schiebersysteme erfindungsgemäß parallel angesteuert wird und dadurch die entsprechenden, fluidmäßig parallelen Passagen gleichzeitig verschlossen und/oder geöffnet werden.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Schwingungsdämpfers, der die Möglichkeit einer Regelung bzw. Steuerung der Dämpfung sowohl in der Druckstufe, als auch in der Zugstufe aufweist. Ein Zylinder 51, der im Boden einen Durchgang aufweist, ist innerhalb eines zweiten Zylinders 52 angeordnet, so daß zwischen beiden ein Auffangraum 53 für das Dämpfungsmedium gebildet ist. Innerhalb des Zylinders befindet sich eine Kolbenstange 54 mit Kolben 55, die gemäß der Ausführung in Fig. 1 gestaltet sind, wobei auf der Kolbenstange mehrere Schiebersysteme 56, 57 gemäß einem der Schiebersysteme der Fig. 2-8 angeordnet sind. Innerhalb des Bodens des Zylinders 51 ist ein Schiebersystem 59 eingesetzt, das zentrisch ein hohlzylindrisches, am oberen Ende offenes Rohrstück 58 aufweist, das seinerseits am unteren Ende seitliche Öffnungen 60 besitzt, so daß der Durchgang über das Schiebersystem 59 geführt ist. Das Schiebersystem 59 ist gemäß einem der Schiebersysteme der Fig. 2-8 ausgeführt, vorzugsweise jedoch ist der Schieber ein Drehschieber 61, damit dieser durch vertikal wirkende Beschleunigungskräfte nicht verstellt werden kann. Der Drehschieber 61, der relativ zum Rohrstück 58 drehbar ist, weist in seiner Mantelwandung angeordnete Bohrungen 62 auf, die in Durchlaßstellung des Schiebersytems 59 mit den Öffnungen 60 des Rohrstücks 58 koinzidieren, ansonsten den Durchgang verschließen.

• Liste der Bezugszeichen:  1  Kolbenstange
   2  Kolben
   3  Längsbohrung innerhalb der Kolbenstange 1
   4, 5, 6, 7, 8  Querdurchbrüche oder Radialkanäle
   9, 10, 11, 12, 13  Schiebersysteme
  14, 15, 16, 17, 18  Schieber innerhalb der Schiebersysteme
  19, 20, 21, 22, 23  Elektromagnete innerhalb der Schiebersysteme
  24  elektrische Anschlüsse der Erregerspule 23
  25  Bohrung innerhalb des Steuerschiebers 14
  26  Messingring
  27  Schalenkern der Erregerspule 19
  28  Druckfeder
  29  Bohrung innerhalb des Steuerschiebers 16
  30  Nordpol der Permanentmagneten
  31  Südpol der Permanentmagneten
  32  Schalenkern der Erregerspule 21
  33  Magnetgehäuse
  34, 35  Permanentmagnete
  36, 36′  Spulenkerne
  37, 38  Anlageflächen der Spulenkerne 36, 36′
  39  Bohrung innerhalb des Drehschiebers 15
  40, 41, 42, 42′, 43  Erregerspulen
  44  Magnetisierbarer Ring
  45  Nocken des Ringes 44
  46  Nocken des Drehschiebers 18
  47  Bohrung innerhalb des Drehschiebers 18
  48  Zugfeder
  49  Magnetgehäuse
  50  nichtmagnetische Abstandshalter
  51, 52  Zylinder
  53  Auffangraum
  54  Kolbenstange
  55  Kolben
  56, 57, 59  Schiebersysteme
  58  Rohrstück
  60  Öffnung
  61  Drehschieber
  62  Bohrungen innerhalb der Mantelwandung des Drehschiebers 61

Claims (13)

1. Regelbares Ventil für einen Schwingungsdämpfer, der mindestens einen mit mindestens einem Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder und eine Kolbenstange mit Kolben umfaßt, der das Volumen des Zylinders in zwei Kammern aufteilt, wobei die Kolbenstange im Bereich des Kolbens eine Längsbohrung und oberhalb desselben eine Längsbohrung durchsetzende Querdurchbrüche zur Bildung eines Durchgangs zwischen den beiden Kammern aufweist, welcher durch einen auf der Kolbenstange beweglichen Schieber verschließbar ist, der den einen Teil, insbesondere den Läufer, eines Schrittschaltmotors bildet, wobei innerhalb des Zylinders selektiv ansteuerbare Elektromagnete angeordnet sind, die den anderen Teil, insbesondere den Stator, des Schrittschaltmotors bilden und die den Schieber unter Belassung eines Abstandes umgeben, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) der Durchgang innerhalb der Kolbenstange (1) ist in eine Mehrzahl von fluidmäßig parallele Passagen (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8) unterteilt, wobei jede Passage aus in die Längsbohrung (3) mündenden Querdurchbrüchen (4, 5, 6, 7, 8) besteht, die je Passage in verschiedenen, übereinander angeordneten Querschnittsebenen der Kolbenstange liegen,
b) der Schieber besteht aus einer Mehrzahl von voneinander getrennten Hülsen (14, 15, 16, 17, 18), die übereinander, aber unabhängig voneinander auf der Kolbenstange (1) im Bereich der Querdurchbrüche (4, 5, 6, 7, 8) je einer Passage (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8) beweglich angeordnet sind und denen je Hülse mindestens ein Elektromagnet (19, 20, 21, 22, 23) zugeordnet ist (Schiebersysteme 9, 10, 11, 12, 13)), wobei jeweils eine Hülse den Querdurchbrüchen einer Querschnittsebene bzw. Passage zugeordnet ist,
c) jede Hülse besitzt eine Verschließ- und mindestens eine Durchgangsstellung bezüglich der zugeordneten Querdurchbrüche (4, 5, 6, 7, 8) einer Querschnittsebene zum Verschließen und Öffnen der Passage (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8),
d) eine beliebige Anzahl der Schiebersysteme (9, 10, 11, 12, 13) ist gleichzeitig ansteuerbar und somit die zugeordnete Anzahl der Hülsen (14, 14, 16, 17, 18) gleichzeitig bewegbar zum parallelen Verschließen und/oder Öffnen einer beliebigen Anzahl von Passagen (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8).

2. Regelbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Hülsen als Drehschieber (15, 18) mit den Stellungen "offen" und "zu" ausgebildet sind.

3. Regelbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Hülsen als Hubschieber (14, 16) mit den Stellungen "offen" und "zu" ausgebildet sind.

4. Regelbares Ventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hülsen als Permanentmagnet (15, 16) oder Permanentmagnete ausgebildet sind, wobei die entsprechende Hülse eine bistabile Stellung bezüglich des oder der Elektromagnete (20, 21) einzunehmen im Stande ist.

5. Regelbares Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hülsen zwischen der Verschließ- und der vollen Durchgangsstellung mindestens eine Zwischenstellung aufweist, die einen verminderten Durchlaßquerschnitt besitzt.

6. Regelbares Ventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Hülse (14, 18) federbeaufschlagt mittels einer Rückstellfeder (28, 48) in einer Vorzugsstellung gehaltert ist.

7. Regelbares Ventil nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (15) in Verlängerung mindestens eines Durchmessers zwei Permanentmagnete (34, 35) aufweist, deren Pole (N-S) tangential ausgerichtet sind, wobei der Spulenkern (36, 36′) der Erregerspule (42, 42′) des ober der Elektromagnete (20) länglich gekrümmt teilweise um den Drehschieber (15) und die Kolbenstange (1) herum gebogen innerhalb der betreffenden Passagen-Querschnittsebene angeordnet sind.

8. Regelbares Ventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Hülse als Elektromagnet ausgebildet, insbesondere mit einer Drahtwicklung ausgestattet, ist, wobei der zugehörige Stator aus ferromagnetischem Material besteht oder ein Permanentmagnet ist.

9. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung eines regelbaren Ventils für einen Schwingungsdämpfer, der mindestens einen mit mindestens einem Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder und eine Kolbenstange mit Kolben umfaßt, der das Volumen des Zylinders in zwei Kammern aufteilt, wobei die Kolbenstange im Bereich des Kolbens eine Längsbohrung und oberhalb desselben die Längsbohrung durchsetzende Querdurchbrüche, insbesondere Radialkanäle, zur Bildung eines Durchgangs zwischen den Kammern aufweist, welche durch einen auf der Kolbenstange beweglichen Schieber verschließbar ist, der den einen Teil, insbesondere den Läufer, eines Schrittschaltmotors bildet, wobei innerhalb des Zylinders selektiv ansteuerbare Elektromagnete angeordnet sind, die den anderen Teil, insbesondere den Stator, des Schrittschaltmotors bilden und die den Schieber unter Belassung eines Abstandes umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang in eine Mehrzahl von fluidmäßig parallele Passagen aufgeteilt ist, denen je ein Schiebersystem, bestehend aus einer die Passage abdeckenden Hülse mit einem Elektromagneten, zugeordnet ist und eine beliebige Anzahl der Schiebersysteme gleichzeitig über einen elektronischen Steuer- bzw. Regelschaltkreis elektrisch angesteuert wird und dadurch die zugeordnete Anzahl der Hülsen gleichzeitig bewegt werden, wodurch die entsprechenden Passagen gleichzeitig verschlossen und/oder geöffnet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Zylinder zum Druckausgleich über einen weiteren Durchgang mit einem geschlossenen Auffangraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei voneinander unabhängige Schiebersysteme vorgesehen werden, und zwar mindestens eines für die Druckstufe, insbesondere für den Durchgang der Kolbenstange, und mindestens eines für die Zugstufe, insbesondere für den Durchgang zum Auffangraum und daß bei der Steuerung bzw. Regelung dieser Schiebersysteme voneinander unabhängige Kennlinienfelder miteinander verknüpft werden.

11. Regelbares Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Durchgangs vom Zylinder zum Auffangraum ein Schiebersystem zum Verschließen oder Öffnen dieses Durchgangs angeordnet ist, wobei der Schieber ein Drehschieber ist.

12. Regelbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Passagen (3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8) unterschiedliche Durchlaßquerschnitte aufweisen.

13. Regelbares Ventil zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebersysteme (56, 57, 59) sowohl für die Druckstufe als auch für die Zugstufe monostabil, bistabil oder tristabil ausgeführt sind und gegebenenfalls innerhalb eines Schwingungsdämpfers (51-52) unterschiedliche Schiebersysteme gemischt vorhanden sind.