DE3781147T2

DE3781147T2 - Regelbarer stossdaempfer.

Info

Publication number: DE3781147T2
Application number: DE8787500039T
Authority: DE
Inventors: Bacardit Juan Simon
Original assignee: Bendix Espana SA
Current assignee: Industrial Plastica y Metalurgica SA
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2007-06-20
Also published as: DE3781147D1; EP0297194B1; JPH0257740A; EP0297194A1; US4832162A; ES2033914T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen regelbaren Stoßdämpfer und insbesondere einen elektrisch betätigten regelbaren Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge.
Um mit veränderlichen Straßenzuständen und unterschiedlichen Fahrstilen zurechtzukommen, sollte die Steifigkeit der Fahrzeug-Stoßdämpfer veränderlich sein, die für eine hydraulische Dämpfung der Fahrzeugaufhängung sorgen. Verschiedene Arten von elektrisch betätigten regelbaren Stoßdämpfern wurden schon vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt die US-A-2,507,276 einen hydraulischen Stoßdämpfer, der ein Magnetventil dazu benutzt, die Steifigkeit der Aufhängung beim Einrücken der Fahrzeugbremsen zu erhöhen, um das Absinken des vorderen Endes des Fahrzeugs während einer plötzlichen Bremsung zu mindern. Die US-A-3,039,566 offenbart einen hydraulischen Stoßdämpfer, bei dem ein Magnetventil gleichzeitig die obere und untere Arbeitskammer des Stoßdämpfers zu einem Reservoir hin entlüftet, um somit die Eigenschaften der Aufhängung wahlweise zu ändern. Eine entsprechende Änderung der Stoßdämpfereigenschaften ist in der US-A-4,463,839 gegeben, die einen Stoßdämpfer mit einem magnetbetätigten Drehventil beschreibt, das die obere und untere Arbeitskammer des Stoßdämpfers verbindende, den Kolben umgehende By-pass-Kanäle öffnet und schließt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen regelbaren Stoßdämpfer einfachen Aufbaues zu schaffen, dessen Eigenschaften in einfacher Weise geregelt werden und bei dem das Betriebsgeräusch auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Ein weiteres Beispiel eines regelbaren Stoßdämpfers ist in der GB-A-2 159 604 offenbart, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht. Die Ventileinrichtung dieser Druckschrift erlaubt jedoch keine weiche Regelung des Öffnungsgrades der Ventilöffnung.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer zu schaffen, der nicht mit diesem Nachteil behaftet ist.
Diese Ziele und andere Vorteile werden durch den Stoßdämpfer gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 erreicht.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
Fig. 1 ein Längsschnitt eines Stoßdämpfers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des mit dem Pfeil 2 bezeichneten Teils der Fig. 1;
Fig. 3A und 3B je ein Längsschnitt eines Stoßdämpfers, der der beanspruchten Erfindung entspricht, abgesehen davon, daß die Fase sich im Ventilglied und nicht am Kern befindet.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt der regelbare Stoßdämpfer ein zylindrisches äußeres Gehäuse 10, an dem ein Bügel 12 befestigt ist, durch den das Gehäuse 10 an einer Abstützung für eines der Fahrzeugräder (nicht gezeigt) angebracht werden kann. Ein innerer Zylinder 14 ist innerhalb des Gehäuses 10 fest angebracht und an einem Ende 15 durch ein Zweiweg-Druckentlastungsventil 16 verschlossen, das das Innere des inneren Zylinders 14 mit einem ringförmigen Reservoir 10 zwischen dem inneren Zylinder 14 und dem äußeren Gehäuse 10 verbindet. Das andere Ende 20 des inneren Zylinders 14 ist relativ zu dem äußeren Gehäuse 10 durch ein Verschlußteil 22 verschlossen.
Der Stoßdämpfer weist ferner eine Kolbenstangenanordnung 24 auf, die in dem Verschlußteil 22 gleitbar gelagert ist und innerhalb des inneren Zylinders 14, koaxial zu diesem, verläuft. Die Kolbenstangenanordnung 24 weist ein Rohr 26 auf, in dessen einem Ende 28 ein Befestigungsteil 30 eingepaßt ist, während dessen anderes Ende 32 von einem Befestigungsbolzen 34 umschlossen ist, dessen freies Ende an dem Rahmen des Fahrzeugs (nicht gezeigt) zu befestigen ist. Das Befestigungsteil 30 nimmt ferner ein Ende eines Zylinders 36 dichtend auf und nimmt ferner - gleitend - ein zweites zylindrisches Teil 38 auf, dessen ein Ende 40 in dem Ventilglied 16 fest angebracht ist und durch dieses hindurch verläuft. Der Zylinder 36 und das zylindrische Teil 38 sind relativ zueinander teleskopartig frei gleitbar. Mindestens eine Öffnung 42 ist in dem Rohr 26 neben dem Befestigungsteil 30 vorgesehen, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Ringraum 44 innerhalb des inneren Zylinders 14 und dem Ringraum 46 zwischen dem Rohr 26 und dem Zylinder 36 herzustellen.
Das Befestigungsteil 30 lagert ein Kolbenteil 48, das in dem inneren Zylinder 14 gleitbar gelagert ist. Das Kolbenteil 48 ist an dem Befestigungsteil 30 durch eine Mutter 50 befestigt und besitzt eine Gruppe von Durchgangskanälen 52, die an einem Ende offen und am entgegengesetzten Ende von einem federbelasteten Ventil 54 verschlossen sind, welches eine Einwegströmung zwischen dem Ringraum 44 und einer Arbeitskammer 56 an einem Ende des inneren Zylinders 14 ermöglicht. Das Kolbenteil 48 besitzt eine zweite Gruppe von Durchgangskanälen 58, die zur Arbeitskammer 56 hin offen und an ihrem entgegengesetzten Ende von einem zweiten federbelasteten Ventil 60 verschlossen sind, um eine Einwegströmung von der unteren Arbeitskammer 56 zu dem Ringraum 44 zu ermöglichen.
Das Ventilglied 16, das unter Druck zwischen dem Zylinder 14 und dem äußeren Gehäuse 10 angebracht ist, enthält mehrere Kanäle 17 und 19 entsprechend denen im Kolben; sie werden von Ventilen 21 und 23 unter der Wirkung von Federn 25 bzw. 27 verschlossen. Die regelbaren Stoßdämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers werden durch die permanenten Kanäle 17 und 19, die Kanäle 52 und 58 und die Steifigkeit der Federn 54,60,25 und 27 bestimmt. Um genauer zu sein, ergeben sich die stoßdämpfenden Eigenschaften beim Ausfedern des Stoßdämpfers durch die permanenten Kanäle 52 und ihren Durchmesser sowie die Elastizität des federbelasteten Ventils 54 im Kolbenteil 48 und den Durchmesser der Kanäle 19 und die Elastizität des Ventils 23 im Ventilteil 16. Beim Einfedern des Stoßdämpfers sind die Teile, die diese Eigenschaften bestimmen, die permanenten Kanäle 12 und ihr Durchmesser sowie die Elastizität des federbelasteten Ventils 21 im Ventilglied 16 und der Durchmesser der Kanäle 58 sowie das zweite federbelastete Ventil 60 im Kolbenteil 48.
Fig. 2 zeigt Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels des Magnetventils 62. Wie gezeigt, besitzt das Magnetventil 62 eine Magnetspule 64, die durch ein elektrisches Kabel 66 mit einer Leistungsquelle (nicht gezeigt) wahlweise verbindbar ist. Die Magnetspule 64 ist um einen Kern 68 herum gebildet, von dem ein Ende an dem Befestigungsbolzen 34 fest angebracht ist und dessen anderes Ende das freie Ende 74 des Zylinders 36 abgedichtet und gleitend aufnimmt. Der Kern 68 besteht aus zwei Teilen aus magnetischem Material 70 und 72, die durch einen Ring aus nicht magnetischem Material, beispielsweise Bronze, miteinander verbunden sind. Ein ringförmiger Luftspalt 78 ist zwischen den gegenüberliegenden Rändern der beiden Teile 70 und 72 des Kerns 68 gebildet.
Ein zylindrisches Ventilglied 80 ist in einer Längsbohrung 22 des Kernteils 68 gleitbar gelagert und hat eine solche Länge, daß sich in der dargestellten Ruheposition ein Ende des Ventilgliedes 80 unmittelbar neben dem vorderen Rand 84 des Teils 70 des Kerns 68 befindet. Das Ventilglied 80 wird in seine dargestellte Ruheposition durch eine Feder 86 gedrückt, die zwischen zwei nicht magnetischen Buchsen 88 und 90 angeordnet ist. An seinem von der Feder 86 entfernten Ende ist das Ventilglied 80 mit einer längs verlaufenden Nut 92 versehen, die über einen Kanal 94 mit einer Längsbohrung 96 in Verbindung steht, die durch das Ventilglied 80 verläuft. Die Bohrung 96 steht mit dem Inneren 98 des Zylinders 36 in Strömungsverbindung. Wenn die Magnetspule 64 betätigt wird, und das Ventilglied 80 sich entgegen der Kraft der Feder 86 bewegt, tritt das geschlossene Ende der Nut 92 mit einem Strömungskanal 102 im Teil 72 des Kerns 68 in Strömungsverbindung. Eine Betätigung der Magnetspule 64 hat somit zur Folge, daß eine Strömungsverbindung zwischen dem Inneren 98 des Zylinders 36 und dem Ringraum 46 geöffnet wird.
Zur Inbetriebnahme werden der Ringraum 44 und die Arbeitskammer 56 mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt, während das ringförmige Reservoir 18 nur teilweise mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt wird. Der übrige Teil des ringförmigen Reservoirs 18 wird mit Luft oder Gas unter einem Druck größer oder gleich atmosphärischem Druck gefüllt.
Im Betrieb nimmt das Kolbenteil 48 eine Nennstellung zwischen den Enden des inneren Zylinders 14 ein. Wenn das dem Stoßdämpfer zugeordnete Rad auf eine Straßenerhöhung auftrifft, wird eine Kraft auf das freie Ende des Stoßdämpfers ausgeübt, die die Tendenz hat, das äußere Gehäuse 10 und den inneren Zylinder 14 nach oben in Richtung auf den Befestigungsbolzen 34 zu verschieben, der am Fahrzeugrahmen befestigt ist. Diese Kraft erzeugt eine Druckdifferenz am Kolbenteil 48. Wenn das dem Stoßdämpfer zugeordnete Rad in ein Loch fällt, wird das freie Ende des Stoßdämpfers einer Kraft ausgeübt, die die Tendenz hat, das äußere Gehäuse 10 und den inneren Zylinder 14 vertikal nach unten zu verschieben, und zwar weg von dem am Fahrzeugrahmen befestigten Befestigungsbolzen 34, wobei sich der Stoßdämpfer in seinem Ausfuhrhub befindet. Diese Kraft erzeugt eine Druckdifferenz am Kolbenteil 48 und dem federbelasteten Ventil 54, was bewirkt, daß das Öl durch den permananten Kanal 52 des Kolbenteils 48 strömt, was die besagte Bewegung ermöglicht. In Folge bewirkt die Druckdifferenz am Ventilglied 16, daß das Öl zwischen dem ringförmigen Reservoir 18 und der Arbeitskammer 56 fließt, was die durch die Ausfahrbewegung des Stoßdämpfers gebildete Volumenzunahme kompensiert.
Wenn das Rad auf eine Straßenerhöhung auftrifft, ist die Funktionsweise des Stoßdämpfers symmetrisch zu der oben beschriebenen, wobei die Rollen des Ventilglieds 16 und des Kolbenteils 48 umgekehrt sind.
Wenn das Rad in ein Loch fällt und das Magnetventil nicht betätigt ist, befindet sich der Strömungsmitteldruck in dem Ringraum 44 auf einem Maximum, wobei das Öl zwischen der oberen Dichtung und dem Kolben zusammengedrückt wird, der in Richtung auf die Dichtung nach oben steigt, so daß der Stoßdämpfer ausgefahren wird.
Die Steifigkeit des Stoßdämpfers läßt sich in der Weise ändern, daß das Magnetventil 62 betätigt wird, um den Ringraum 44 zum Reservoir 18 hin durch den Zylinder 36 und das zylindrische Teil 38 zu entlüften.
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Wenn die Magnetspule 64 nicht aktiviert ist, wird das Ventilglied 80 von der Feder 86 in seine Ruheposition in Anlage an einen Ring 104 gedrückt, der in der Bohrung 82 des Kerns 68 fest angebracht ist. In dieser Position wird der Strömungskanal 102 von dem Ventilglied 80 verschlossen.
Eine Aktivierung der Magnetspule 64 hat zur Folge, daß sich das Ventilglied 80 entgegen der Kraft der Feder 86 in Richtung auf eine Position bewegt, in der eine Schulter 106 an einem Ende des Ventilglieds 80 mit einem ringförmigen Anschlag 108 in der Bohrung 82 in Berührung kommt. Die gesteuerte Verschiebung des Ventilglieds 80 öffnet einen gesteuerten Strömungskanal zwischen dem Inneren 98 des Zylinders 36, der sich mit dem Inneren des zylindrischen Teils 38 in Strömungsverbindung steht, und dem Ringraum 46.
Wenn das Rad auf eine Straßenerhöhung auftrifft und das Magnetventil nicht aktiviert ist, befindet sich der Strömungsmitteldruck in der Kammer 56 auf einem Maximum, und da die Durchmesser der Kanäle 17 und 19 und die Steifigkeit der Federn 25 und 27 so gewählt sind, daß der Druckabfall durch das Ventilglied 16 größer als durch den Kolben ist, ist der Druck in dem Ringraum 44 größer als der des Reservoirs 18.
Da die Strömung durch die Kanäle 58 während des Ausfederns proportional zur Druckdifferenz am Kolbenteil 48 ist, wird die Bewegung des Kolbenteils durch den Druck im Ringraum 44 gesteuert. Eine Aktivierung des Magnetventils 62 entlüftet den Ringraum 44 zum Reservoir 18, wodurch die Druckdifferenz im Kolbenteil 48 verringert wird. Als Folge ist die Strömung durch den Kolben kleiner, und die Energiedissipation durch Zähigkeitsreibung im Kolben ist niedriger, wodurch die Steifigkeit des Stoßdämpfers beim Ausfedern verringert wird.
Während des Einfederns wird die Verschiebung des Kolbens durch den Druck in der Kammer 56 und die Druckdifferenz am Ventilglied 16 gesteuert. Eine Aktivierung des Magnetventils 62 entlüftet den Ringraum 44, dessen Druck größer ist zum Reservoir 18, dessen Druck niedriger ist, wodurch die am Kolben anliegende Druckdifferenz größer wird. Auf diese Weise wird der Strömungsdurchsatz von der Kammer 56 zum Ringraum 44 größer, und der Druck in der Kammer 56 wird kleiner. Hierdurch verringert sich die am Ventilglied anliegende Druckdifferenz, und die Energiedissipation durch Zähigkeitsreibung wird kleiner, was die Steifigkeit des Stoßdämpfers beim Einfedern verringert.
Auf diese Weise kann das Magnetventil, das den Strömungsdurchsatz vom Ringraum 44 zum Reservoir 18 steuert, dazu benutzt werden, die Steifigkeit des Stoßdämpfers im gewünschten Ausmaß zu verringern, wenn das Ventil offen ist, und zwar sowohl beim Aus- wie auch beim Einfedern.
Während des Zurückfederns, oder wenn das Rad in ein Loch fällt, wird eine Kraft erzeugt, die die Tendenz hat, das Gehäuse und den inneren Zylinder nach unten weg vom Befestigungsbolzen 34 zu verschieben. Diese Kraft erhöht den Strömungsmitteldruck in dem Ringraum 44 oberhalb des Kolbenteils 48. Wenn das Magnetventil 62 betätigt wird, wird der Ringraum 44 zum Reservoir 18 hin entlüftet. Die Bewegung des Kolbenteils 48 wird somit in erster Linie von der Strömung durch das Entlastungsventil 16 vom Reservoir 18 zur Arbeitskammer 56 gesteuert. Die Größe der Strömungskanäle des Entlastungsventils 16, die den Durchsatz der Strömung vom Reservoir 18 zur Arbeitskammer 56 steuern, kann so gewählt werden, daß die Steifigkeit des Stoßdämpfers um den gewünschten Betrag verringert wird, wenn das Magnetventil offen ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt, hat die längs verlaufende Nut 92 ein Ende 112, das rechtwinklig zu der Achse 114 des Ventilgliedes 80 verläuft. In der dargestellten Ruheposition liegt die zu dem Strömungskanal 102 führt.
Die angefaste Fläche 16 liegt auf dem Kern 68, was zur Folge hat, daß eine Kraft F auf den festliegenden Kern 68 ausgeübt wird. Die Kraft F hat praktisch keinen Einfluß auf den Drosselgrad.
Die Fig. 3A und 3B zeigen eine Variante, bei der der innere Aufbau des Stoßdämpfers bezüglich dem in Fig. 1 gezeigten vereinfacht wurde. Das Magnetventil 62 ist in einer Verlängerung 401 des äußeren Gehäuses 10 und nicht in dem Rohr 26 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels angeordnet. Der Stoßdämpfer besitzt ein einziges Innenrohr 403, das dem zweiten zylindrischen Teil 38 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 entspricht, bei dem zwei teleskopartige Rohre aufgrund der Anordnung des Magnetventils notwendig waren.
Das Innenrohr 403 wird von einer Hülse 405 aufgenommen, die in dem Ventilglied 16 befestigt ist und durch dieses verläuft. Das Innere des Innenrohres 403 steht mit dem Inneren des gleitenden Ventilgliedes 80 des Magnetventils 62 in Verbindung. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel bewegt sich das Ventilglied 80 bei einer Betätigung der Magnetspule 64 entgegen der Feder 86 und öffnet zunehmend den Strömungskanal 102 zwischen dem Inneren des Innenrohrs 403 und einer Kammer 407, die durch die Verlängerung 401 des äußeren Gehäuses 10 definiert ist. Die Kammer 407 steht in dauernder Verbindung mit dem ringförmigen Reservoir 18 und kann, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, mit der Arbeitskammer über die Kanäle 17 und 19 in Verbindung treten. Das innere des Innenrohres 403 steht mit dem Ringraum 46 in Strömungsverbindung, der seinerseits mit dem Ringraum 44 über die Öffnung 42 in Strömungsverbindung steht.
Die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels entspricht der des Ausführungsbeispiels der Fig. 1.

Claims

1. Regelbarer Stoßdämpfer, mit einem rohrförmigen Arbeitszylinder (14), der an einem aufgehängten Teil eines Fahrzeuges anbringbar ist, einer Kolbenstangenanordnung (24), die in dem Arbeitszylinder (14) gleitend gelagert ist und mit einem Ende (34) an einem festgelegten Teil eines Fahrzeuges anbringbar ist, wobei die Kolbenstangenanordnung an ihrem freien Ende ein Kolbenteil (48) besitzt, das mit dem Arbeitszylinder (14) zusammenwirkt, um dessen Inneres in eine obere (44) und eine untere (56) Arbeitskammer zu unterteilen, einer im Kolbenteil (48) vorgesehenen Ventileinrichtung, die eine geregelte Zweiwegströmung zwischen der oberen (44) und der unteren (56) Arbeitskammer ermöglicht, und einer Magnetventileinrichtung (62), die zwischen einer der Arbeitskammern und einem Ringraum (18) angeordnet und wahlweise betätigbar ist, um eine Strömung zwischen diesen zu ermöglichen, wobei die Magnetventileinrichtung (62) ein rohrförmiges Ventilglied (80) aufweist, das bezüglich eines Kerns (68) gleitbar gelagert und in Abhängigkeit von der Betätigung einer ein Magnetfeld erzeugenden Magnetspule (64) gleitbar ist, um eine Öffnung (102) zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (68) aus zwei Teilen (70, 72) aus magnetischem Material besteht, die durch nichtmagnetisches Material getrennt sind, so daß das Ventilglied (80) das zwischen diesen beiden Teilen (70, 72) erzeugte Magnetfeld schließt,

daß das Ventilglied (80) entgegen einer Feder (86) unter der Wirkung der von der Magnetspule (64) erzeugten magnetischen Induktion fortschreitend verschiebbar ist, um die Öffnung (102) zwischen einer voll geschlossenen und einer voll geöffneten Stellung veränderlich zu öffnen, und

daß das rohrförmige Ventilglied (80) in einer Bohrung (82) des Kerns (68) gelagert ist, wobei der Kern (68) mit einer Ausnehmung (102) versehen ist, die zum Teil von einer abgeschrägten Fläche (116) gebildet wird, und das Ventilglied (80) einen Rand (112) aufweist, der mit der abgeschrägten Fläche (116) zusammenwirkt, um die veränderliche Öffnung zu bilden.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Außengehäuse (10), das den Arbeitszylinder (14) umgibt und dazwischen ein Reservoir (18) bildet, und eine Ventileinrichtung (16) aufweist, die an einem Ende des Arbeitszylinders (14) angeordnet ist, ein Ende der unteren Arbeitskammer (56) bildet und eine geregelte Zweiwegströmung ,zwischen der unteren Arbeitskammer (56) und dem Reservoir (18) ermöglicht, wobei die Magnetventileinrichtung (62) in einem unabhängigen Kanal (36, 38; 403) zwischen der oberen Arbeitskammer (44) und dem Reservoir (18) angeordnet ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (36, 38) zwei teleskopierbar angeordnete Rohre (36, 38) aufweist, die durch einen axialen Kanal (46) in der Kolbenstangenanordnung (24) verlaufen.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (403) ein Rohr (403) aufweist, dessen ein Ende an der Ventileinrichtung (16) angebracht und dessen anderes Ende in einem Axialkanal (46) der Kolbenstangenanordnung (24) gleitbar gelagert ist.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventileinrichtung (62) in einer Kammer (407) angeordnet ist, die in einer Verlängerung des Außengehäuses (10) gebildet ist, die auf der der unteren Arbeitskammer (56) gegenüberliegenden Seite der Ventileinrichtung (16) vorgesehen ist, wobei die Kammer (407) mit dem Reservoir (18) in Strömungsverbindung steht.