DE3905639A1 - Vorrichtung zur steuerung eines elektroviskosen stroemungsmediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der mit Strö­ mungsmitteln arbeitenden Stoßdämpfer, Federn und dergleichen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung für ein elektroviskoses Strömungsmittel zum Steuern der Strö­ mung in Stoßdämpfern und hydraulischen Federn in Kraftfahr­ zeug-Aufhängungssystemen.

Stoßdämpfer, bei denen ein elektroviskoses Strömungsmittel verwendet wird, sind bekannt, z.B. aus der GB-PS 21 11 171. Ein solcher Stoßdämpfer enthält einen Zylinder und einen Kol­ ben. Der Kolben teilt den Zylinder in zwei Kammerabteile. Ei­ ne elektroviskose Flüssigkeit füllt beide Kammerabteile aus. Die elektroviskose Flüssigkeit kann durch einen Kanal zwi­ schen den Kammerabteilen während der Relativbewegung von Kol­ ben und Zylinder strömen. Die Viskosität des elektroviskosen Strömungsmittels in dem Kanal verändert sich durch Ändern der Größe eines elektrischen Feldes, welches innerhalb des Kanals auf die elektroviskose Flüssigkeit ausgeübt wird. Da die Vis­ kosität der elektroviskosen Flüssigkeit in dem Kanal zunimmt, wird der Strömungsdurchsatz in dem Kanal vermindert, um so die Dämpfungsrate des Stoßdämpfers zu steigern.

In der US-PS 30 59 915 ist eine Strömungsmittel-Dämpfungsvor­ richtung beschrieben, bei der gleichfalls eine elektroviskose Flüssigkeit verwendet wird. Die Viskosität dieser Flüssigkeit ändert sich in Abhängigkeit von der Größe eines auf sie aus­ geübten Magnetfeldes. Die Strömung der elektroviskosen Flüs­ sigkeit durch einen Kanal wird durch Ausüben eines Magnetfel­ des auf die Flüssigkeit in dem Kanal gesteuert. Die durch den Kanal hindurchtretende Strömungsmittelmenge bestimmt die Dämpfungsrate der Vorrichtung.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist von Nachteil, daß es sich bei dem Arbeitsmittel, also dem dämpfenden Medium, um eine elektroviskose Flüssigkeit handelt. Elektroviskose Flüs­ sigkeiten sind relativ teuer. Da ein relativ großes Flüssig­ keitsvolumen in jeder Vorrichtung benötigt wird, sind die Ge­ samtkosten für eine solche Vorrichtung relativ hoch.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, die ge­ genüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil aufweist, daß eine elektroviskose Flüssigkeit nicht als dämpfendes Arbeits­ medium verwendet wird, sondern eine relativ kleine Menge der elektroviskosen Flüssigkeit zur Steuerung der Bewegung eines Steuerventils verwendet wird. Das Steuerventil steuert die Strömung des Arbeitsmediums, welches die Dämpfungswirkung er­ zeugt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders zur Verwendung in Fahrzeug-Aufhängungssystemen geeignet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann zwischen relativ zueinander beweglichen Fahrzeugteilen angeordnet werden. Die­ se Vorrichtung enthält Mittel, die eine Fluidkammer variablen Volumens festlegen. Diese Kammer enthält ein hydraulisches Strömungsmedium, das sich der Relativbewegung zwischen den Teilen widersetzt. Ein Ventil steuert die Strömung aus der Kammer zu einer Stelle, an welcher das Strömungsmittel sich der Relativbewegung zwischen den Teilen nicht widersetzt. Das Ventil enthält ein Ventilelement, welches aus einer ersten Stellung heraus beweglich ist, um eine Strömungsverbindung zwischen der Kammer und der genannten Stelle herzustellen. Eine elektroviskose Flüssigkeit widersetzt sich der Bewegung des Ventilelements aus der ersten Stellung heraus.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Stoßdämpfer zur Verwendung in Fahrzeug-Aufhängungssystemen enthält einen Zylinder, der eine Fluidkammer bildet. Ein Kolben befindet sich in der Flu­ idkammer und teilt diese in zwei Kammerabteile. Der Kolben ist an das eine Fahrzeugteil und der Zylinder an ein anderes Fahrzeugteil anschließbar. Kolben und Zylinder sind relativ zueinander während der Relativbewegung der Fahrzeugteile mit einem Einfederungshub und einem Ausfederungshub bewegbar. Das Fluid bzw. Strömungsmittel strömt zwischen den zwei Kammerab­ teilen, um die Relativbewegung der Fahrzeugteile zu bedämp­ fen. Ein Ventil steuert die Strömung zwischen den zwei Kam­ merabteilen. Das Ventil enthält ein Ventilelement, welches aus einer Schließstellung in eine Öffnungssstellung bewegbar ist, um die Strömung des Strömungsmittels zwischen den beiden Kammerabteilen zuzulassen. Eine elektroviskose Flüssigkeit widersetzt sich der Bewegung des Ventilelements in die Offen­ stellung. Das Ventilelement bewegt sich in eine Öffnungsstel­ lung aufgrund des Fluiddrucks in einem der Kammerabteile, welcher auf das Ventilelement einwirkt und den Widerstand der elektroviskosen Flüssigkeit überwindet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Feder zur Vorbelastung der relativ zueinander beweglichen Fahrzeugteile in eine Anfangsstellung vorgesehen. Diese Feder wird während der Relativbewegung der Teile zusammengedrückt bzw. gedehnt. Eine Flüssigkeit widersetzt sich dem Zusammen­ drücken der Feder. Diese Flüssigkeit befindet sich in einer Kammer variablen Volumens. Ein Ventil steuert die Fluidströ­ mung aus der Kammer variablen Volumens und steuert somit den Widerstand der Feder gegenüber einem Zusammendrücken. Das Ventil enthält ein Ventilelement, welches aus einer ersten Stellung heraus bewegbar ist, um ein Ausströmen des Fluids aus der Kammer zuzulassen. Eine elektroviskose Flüssigkeit steuert die Bewegung des Ventilelements aus seiner ersten Stellung heraus.

Das Ventilelement ist mit einem Teil versehen, welcher die Strömung des Arbeitsmediums drosselt. Die elektroviskose Flüssigkeit ist vorzugsweise ein elektrorheologisches Fluid, das über einen Kanal aus einer Federkammer zu einer Kammer gelangt, welche an das Ventilelement angrenzt, um auf das Ventilelement an einer Stelle einzuwirken, die demjenigen Teil des Ventilelementes gegenüberliegt, welcher die Strömung des Arbeitsmediums drosselt.

Die Viskosität des elektrorheologischen Fluids ändert sich in Abhängigkeit von der Stärke eines elektrischen Feldes, dem es ausgesetzt ist. Das elektrische Feld wird auf einen Teil des elektrorheologischen Fluids ausgeübt, welcher sich in dem Ka­ nal befindet. Bei zunehmender Größe des elektrischen Feldes, das in dem Kanal auf das elektrorheologische Fluid ausgeübt wird, nimmt die Viskosität in diesem Teil des elektrorheolo­ gischen Fluids zu, um die Strömung dieses Fluids durch den Kanal zu drosseln. Hierdurch wird zugleich die Strömung des elektrorheologischen Fluids aus der dem Ventilelement benach­ barten Kammer heraus gedrosselt, um sich der Bewegung des Ventilelementes zu widersetzen.

Eine Steuerung ist vorgesehen, um die Größe des elektrischen Feldes zu bestimmen, dem das elektrorheologische Fluid ausge­ setzt wird. Diese Steuerung spricht auf wenigstens ein Signal aus einem Sensor oder mehreren Sensoren an, um wenigstens ei­ nen Fahrzeugzustand anzuzeigen. Der Sensor bzw. die Sensoren können den Abstand zwischen den zu bedämpfenden Teilen, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Bremszustand, den Straßenzustand (glatt oder uneben) sowie die Lenkzustände des Fahrzeuges an­ zeigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines für Fahrzeuge bestimmten Federbeines, das die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung enthält;

Fig. 2 einen Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Fe­ derbeins im zusammengedrückten Zustand;

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Federbeins, wobei gewisse Teile fortgelassen sind;

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Fig. 3 annähernd entlang Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt nach Fig. 4 annähernd entlang Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht eines Teil des in Fig. 3 gezeig­ ten Federbeines, um die Teile in einer ver­ schiedenen Stellung zu zeigen;

Fig. 7 und 8 vergrößerte Ansichten eines weiteren Teils des in Fig. 3 gezeigten Federbeins, wobei die Tei­ le desselben in verschiedenen Stellungen ge­ zeigt sind;

Fig. 9 und 10 Querschnittsansichten einer zweiten Ausfüh­ rungsform der Erfindung, wobei die Teile in verschiedenen Stellungen gezeigt sind;

Fig. 11 einen schematischen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 12 und 13 vergrößerte Querschnittsansichten der in Fig. 11 gezeigten Teile in verschiedenen Stellungen.

Zur Steuerung der Dämpfungsrate in mit Strömungsmitteln ar­ beitenden Stoßdämpfern, zur Steuerung der Federrate von mit Strömungsmitteln arbeitenden Federn und dergleichen werden verschiedene Ausführungen vorgeschlagen, die je nach Anwen­ dung unterschiedlich sind. Fig. 1 zeigt eine für eine Fahr­ zeugaufhängung bestimmte Vorrichtung, die in einem Federbein 20 verwirklicht wird. Dieses Federbein 20 ist zwischen rela­ tiv zueinander bewegliche Fahrzeugteile 22, 24 eingebaut. Das Federbein 20 ist an seinem oberen Ende mit dem einen Teil 22 verbunden, insbesondere mit einem Rahmenteil des Fahrzeugs.

Das untere Ende des Federbeins 20 ist an das andere Teil 24 angeschlossen, nämlich den Achsträger für eine Radeinheit 26.

Das Federbein 20 enthält eine mit einem Strömungsmedium ar­ beitende Feder 32 und einen mit einem Strömungsmittel arbei­ tenden Stoßdämpfer 34. Diese im folgenden als "Fluidfeder" bezeichnete Feder 32 widersetzt sich dem Einfedern des Feder­ beins 20 bei einer Relativbewegung der Teile 22, 24 aus der in Fig. 1 gezeigten Anfangsstellung aufeinander zu. Diese Fluidfeder 32 besitzt eine steuerbare Federrate. Sie kann al­ lein oder zusätzlich zu einer herkömmlichen Feder 36 verwen­ det werden.

Der Stoßdämpfer 34 ist als Teil des Federbeins 20 gezeigt. Es ist jedoch ersichtlich, daß der Stoßdämpfer 34 auch von der Fluidfeder 32 getrennt ausgebildet werden kann. Der Stoßdämp­ fer 34 bedämpft die Relativbewegung zwischen den Teilen 22, 24, d.h., er steuert die Geschwindigkeit, mit der sich die Teile 22, 24 relativ zueinander bewegen. Der Stoßdämpfer 34 besitzt eine steuerbare Dämpfungsrate. Die Dämpfungsrate des Stoßdämpfers 34 wird unabhängig von der Federrate der Fluid­ feder 32 gesteuert.

Der Stoßdämpfer 34 ist mit einem unteren Gehäuse versehen, das einen Zylinder 42 bildet. Dieser Zylinder 42 bildet eine Innenoberfläche, die eine Fluidkammer 44 begrenzt. Die Fluid­ kammer 44 ist zylindrisch und erstreckt sich koaxial in dem Zylinder 42. Ein Kolben 46 befindet sich in der Fluidkammer 44 und teilt diese in ein erstes Kammerabteil 52 variablen Volumens und ein zweites Kammerabteil 54 variablen Volumens auf. Der Kolben 46 besitzt eine Ringnut 56 (Fig. 3), die an seinem Außenumfang gebildet ist. Eine Dichtung 62 befindet sich in der Ringnut 56, um den Fluiddurchgang am Außenumfang des Kolbens 46 zwischen den Kammerabteilen 52, 54 zu unter­ binden.

Der Kolben 46 und der Zylinder 42 sind relativ zueinander in entgegengesetzten Richtungen bewegbar, um die Relativbewegung der Teile 22, 24 zu bedämpfen. Der Kolben 46 ist in Axial­ richtung in dem Zylinder 42 bewegbar, um das Volumen in den Kammerabteilen 52, 54 zu verändern. Kolben 46 und Zylinder 42 bewegen sich mit einem Einfederungshub, wenn die Teile 22, 24 sich aufeinander zu bewegen, wodurch das Volumen im Kammerab­ teil 52 abnimmt und das Volumen im Kammerabteil 54 zunimmt. Der Kolben 46 und der Zylinder 42 bewegen sich über einen Ausfederungshub relativ zueinander, wenn die Teile 22, 24 sich voneinander fort bewegen, wodurch das Volumen in dem Kammerabteil 52 zunimmt und das im Kammerabteil 54 abnimmt.

Der Kolben 46 ist über eine Kolbenstange 64 an das Teil 22 angeschlossen. Diese Kolbenstange 64 ist an einem ersten axialen Ende 66 mit dem Kolben 46 verbunden. Die Kolbenstange 64 erstreckt sich vom Kolben 46 aus nach oben durch die Flu­ iddichtung 32 hindurch (Fig. 1 bis 3). Das zweite, gegenüber­ liegende axiale Ende 68 der Kolbenstange 64 ist an ein Ven­ tilgehäuse 84 angeschlossen. Dieses Ventilgehäuse 84 ist an einem Trägergehäuse 60 im oberen Teil 58 des Federbeins 20 befestigt. Das Trägergehäuse 60 ist mit dem Teil 22 verbun­ den. Der Kolben 46 ist also mit dem Teil 22 verbunden. Der Zylinder 42 weist einen Teil 62 auf, durch welchen der Zylin­ der mit dem Teil 24 verbunden ist. Eine Relativbewegung der Teile 22, 24 bewirkt somit eine Bewegung des Kolbens 46 in Axialrichtung in dem Zylinder 42.

Ein nahezu inkompressibles Hydraulikfluid ist in den beiden Kammerabteilen 52, 54 vorhanden. Ein Fluiddurchgang 72 er­ streckt sich in Axialrichtung durch die Kolbenstange 64 und den Kolben 46 und steht in Strömungsverbindung mit der ersten Fluidkammer 52. Ein Fluiddurchgang 74 erstreckt sich gleich­ falls in Axialrichtung durch die Kolbenstange 64 und steht in Strömungsverbindung mit dem zweiten Kammerabteil 54. Diese Fluiddurchgänge 72 74 erstrecken sich, bezogen auf Fig. 3, zum unteren Ende einer Ventileinheit 82 in dem Gehäuse 84. Während sich der Kolben 46 in Axialrichtung in dem Zylinder 42 abwärts bewegt, wenn das Federbein 20 einen Einfederungs­ hub ausführt, ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung, so nimmt das Volumen in dem ersten Kammerabteil 52 ab, während das Volumen in dem zweiten Kammerabteil 54 zunimmt. Durch die Abnahme des Volu­ mens in dem ersten Kammerabteil 52 während eines Einfede­ rungshubes wird das Hydraulikfluid aus dem ersten Kammerab­ teil durch den Fluiddurchgang 72, durch die Ventileinheit S 2 zum Fluiddurchgang 74 und in das zweite Kammerabteil 54 ge­ drängt. Die Volumenabnahme des ersten Kammerabteils 52 er­ folgt schneller als die Volumenzunahme des zweiten Kammerab­ teils 54, da die Kolbenstange 64 ein Volumen einnimmt. Hy­ draulikfluid kann daher auch in einen bekannten Behälter 76 abströmen, der schematisch dargestellt ist.

Wenn sich der Kolben 46 während des Ausfederungshubes des Fe­ derbeins 20 im Zylinder 42 aufwärts aus der in Fig. 2 gezeig­ ten Stellung in die in Fig. 1 gezeigte Stellung bewegt, nimmt das Volumen im ersten Kammerabteil 52 zu und im zweiten Kam­ merabteil 54 ab. Die Volumenabnahme im zweiten Kammerabteil 54 führt zur Verdrängung des Hydraulikfluids aus dem oberen Kammerabteil durch den Fluiddurchgang 74, die Ventileinheit 82, den Durchgang 72 und in das erste Kammerabteil 52. Ferner wird das Hydraulikfluid in bekannter Weise aus dem Behälter 76 in das erste Kammerabteil 52 gesaugt, weil dessen Volumen schneller zunimmt als es im zweiten Kammerabteil 54 abnimmt.

Die Strömung des Hydraulikfluids zwischen den Kammerabteilen 52, 54 während des Ein- und Ausfederungshubes des Federbeins 20 bewirkt die Bedämpfung der relativ zueinander beweglichen Teile 22, 24. Wenn die Strömung des Hydraulikfluids zwischen den Kammerabteilen 52, 54 unbehindert erfolgt, tritt keine oder eine nur geringe Bedämpfung der Relativbewegung der Tei­ le 22, 24 auf. Die Dämpfungsrate des Stoßdämpfers 34 hängt somit nur vom Strömungswiderstand in den Fluiddurchgängen 72, 74 und der Ventileinheit 82 ab. Wenn die Strömung des Hydrau­ likfluids zwischen den Kammerabteilen 52, 54 während des Ein­ und Ausfederungshubes des Federbeines 20 behindert wird, so nimmt die Bedämpfung der Relativbewegung der Teile 22, 24 in gleichem Maße zu, wie die Behinderung der Strömung des Hy­ draulikfluids zunimmt.

Die Ventileinheit 82 (Fig. 3) steuert die Strömung des Hy­ draulikfluids zwischen den Durchgängen 72, 74, wodurch wiede­ rum die Strömung des Hydraulikfluids zwischen den Kammerab­ teilen 52, 54 und somit die Dämpfungsrate des Federbeins 20 gesteuert wird. Die Ventileinheit 82 enthält eine Ventilkam­ mer 86, die in einer Ventilbohrung 88 im Ventilgehäuse 84 an­ geordnet ist. Das Ventilelement 86 ist in Axialrichtung in­ nerhalb der Ventilbohrung 88 beweglich. Die Axialbewegung des Ventilelementes 86 wird auf eine relativ kleine Strecke be­ grenzt. Wenn das Ventilelement 86 sich innerhalb der Ventil­ bohrung 88 bewegt, werden Dichtungen 162, 164, die in ent­ sprechenden Ringkammern 114, 116 angeordnet sind, gedehnt oder gestaucht, während die Ringkammern sich erweitern oder zusammenziehen, um einen Dichtkontakt aufrechtzuerhalten. Der Fluiddurchgang 72 steht mit dem unteren Ende der Ventilboh­ rung 88 in Verbindung, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Eine Feder 92 übt eine Kraft aus, durch die das Ventilelement gegen die untere Oberfläche 94 der Ventilbohrung 88 beaufschlagt wird, um die Strömung des Hydraulikfluids zu oder aus dem Durchgang 72 normalerweise abzusperren.

Während eines Einfederungshubes des Federbeins 20 wird der Druck in dem ersten Kammerabteil 52 durch die Axialbewegung des Kolbens 46 in dem Zylinder 42 erhöht (Fig. 3). Wenn der Fluiddruck in dem ersten Kammerabteil 52 und dem Durchgang 72 weit genug angestiegen ist, wird das Ventilelement 86 durch den auf seine Oberfläche 96 einwirkenden Druck axial entgegen der Kraft der Feder 92 verlagert. Das Ventilelement 86 wird in die in Fig. 6 gezeigte Öffnungsstellung bewegt, in welcher Hydraulikfluid aus dem Durchgang 72 ausströmt. Das Hydraulik­ fluid strömt aus dem Durchgang 72 zu einer Ringkammer 97 in dem Ventilelement 86 und dann in einen Kanal 98 in dem Ven­ tilelement. Dieser Kanal 98 steht mit einer Kammer 102 für die Feder 92 in Verbindung. Die Kammer 102 steht mit dem Flu­ iddurchgang 74 in Verbindung. Während eines Einfederungshubs des Federbeins 20, wenn also der Fluiddruck in dem ersten Kammerabteil 52 und dem Durchgang 72 das Ventilelement 86 von der Oberfläche 94 abhebt, so wird eine Hydraulikfluidströmung zu dem Fluiddurchgang 74 und dem zweiten Kammerabteil 54 zu­ gelassen.

Die Bewegung des Ventilelements 86 entgegen der Vorspannkraft der Feder 92 stellt eine feste Dämpfungsrate des Stoßdämpfers 34 ein. Um eine variable Dämpfungsrate des Stoßdämmpfers 34 zu erzielen, ist gemäß der Erfindung eine Vorrichtung 112 (Fig. 3) zur Steuerung eines elektrorheologischen Fluids in der Ventileinheit 82 vorgesehen. Diese Steuervorrichtung 112 steuert die Bewegung des Ventilelements 86, in dem die durch die Feder 92 erzeugte Kraft in gesteuerter Weise unterstützt wird, um sich der Bewegung des Ventilelementes aus der ge­ schlossenen Stellung heraus zu widersetzen. Der Fluiddruck im Durchgang 72, der erforderlich ist, um das Ventilelement 86 von seinem Sitz abzuheben, muß also proportional zu der Kraft ansteigen, welche die Steuervorrichtung 112 hinzufügt.

Die Vorrichtung 112 zur Steuerung des elektrorheologischen Fluids enthält zwei Ringkammern 114, 116, die in dem Ventil­ gehäuse 84 an den einander gegenüberliegenden Enden der Ven­ tilkammer 86 gelegen sind. Ein Kanal 122 verbindet die Ring­ kammer 114 mit der Fluidkammer 124 für das elektrorheologi­ sche Fluid. Ein weiterer Kanal 126 verbindet die Ringkammer 116 mit der Fluidkammer 124. Zwei Kanäle 132 verbinden die Fluidkammer 124 mit einer Federkammer 134.

Ein elektrorheologisches Fluid ist in den Kammer 114, 116, 124, 134 und den Kanälen 122, 126, 132 enthalten. Eine ela­ stische Membran 136 ist in der Federkammer 134 angeordnet. Diese Membran 136 übt einen geringen Druck auf das elektro­ rheologische Fluid aus, um die Entstehung von Leerräumen zu vermeiden und eine Strömung des elektrorheologischen Fluids in den Kammern 114, 116, 124, 134 und den Kanälen 122, 126, 132 einzuleiten. Während sich das Ventilelement 86 bewegt, strömt also das elektrorheologische Fluid in den Kanälen 122, 126, 132 und den Kammern 114, 116, 124, 134, um die sich ver­ größernden Volumina in der Ringkammer 114 bzw. 116 aufzufül­ len.

Die Viskosität des elektrorheologischen Fluids ändert sich in Abhängigkeit von der Stärke eines elektrischen Feldes, dem das Fluid ausgesetzt ist. Zwei elektrisch leitfähige Platten 142, 144 sind in der Kammer 124 angeordnet. Diese Platten 142, 144 sind so gestaltet, daß sie spiralförmige Kanäle 148 bilden (Fig. 4 und 5). Der Kanal 148 ist an seinen einander gegenüberliegenden Enden mit den Kanälen 122, 126 verbunden. Die Kanäle 132 liegen beiderseits des Mittelpunktes M des spiralförmigen Kanals 148.

Ein elektrisch leitfähiger Stab 146, der entsprechend spiral­ förmig gestaltet ist, ist in dem Kanal 148 zwischen den zwei Platten 142, 144 angeordnet. Der Stab 146 ist durch Isolato­ ren 150 von den zwei Platten 142, 144 beabstandet. Ein Teil des elektrorheologischen Fluids ist zwischen den leitfähigen Platten 142, 144 und dem Stab 146 in dem Kanal 148 angeord­ net. Eine relativ große Oberfläche der Platten 142, 144 und des Stabes 146 ist somit innerhalb des Fluidkanals 14 S gele­ gen, um auf das elektrorheologische Fluid einzuwirken. Wenn ein elektrisches Feld zwischen den Platten 142, 144 und dem Stab 146 aufgebaut wird, ändert sich die Viskosität des elek­ trorheologischen Fluids zwischen den Platten und dem Stab in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes.

Durch Steigern der Viskosität des Fluids zwischen den Platten 142, 144 und dem Stab 146 wird die Strömung des elektrorhe­ ologischen Fluids durch den Kanal 148 und somit durch die Ka­ näle 122, 126 behindert. Wenn beispielsweise die Strömung des elektrorheologischen Fluids in dem Kanal 126 gedrosselt wird, so wird auch die Strömung des elektrorheologischen Fluids aus der Ringkammer 116 heraus behindert. Das elektrorheologische Fluid in der Ringkammer 116 widersetzt sich daher der Bewe­ gung des Ventilelements 86 in einer Richtung, die eine Strö­ mung des Hydraulikfluids aus dem Kanal 72 heraus zulassen würde. Während die Viskosität des elektrorheologischen Fluids zunimmt, nimmt die Strömung des elektrorheologischen Fluids durch die Kanäle 126, 148 ab. Der Widerstand gegenüber der Bewegung des Ventilelements 86 unter der Wirkung des Fluid­ drucks aus dem Kammerabteil 52 und dem Fluiddurchgang 72 nimmt zu. Die Dämpfungsrate des Stoßdämpfers 34 ist also in Abhängigkeit von der Viskosität des elektrorheologischen Flu­ ids in dem Kanal 148 veränderbar.

Das elektrorheologische Fluid ändert seine Viskosität nur zwischen den Platten 142, 144 und dem Stab 146, so daß nur die Strömung durch den Kanal 148 gedrosselt wird. Die Visko­ sität des elektrorheologischen Fluids in den Kanälen 122, 126 ändert sich nicht. Der Widerstand gegenüber der Bewegung des Ventilelements 86 aus der in Fig. 3 gezeigten Schließstellung in die in Fig. 6 gezeigte Öffnungsstellung wird also durch die relative Inkompressibilität des elektrorheologischen Flu­ ids bewirkt, das in dem Kanal 126 und der Ringkammer 116 ein­ gefangen ist.

Eine Bedämpfung der Relativbewegung zwischen den Teilen 22, 24 tritt auch bei einem Ausfederungshub des Federbeins 20 aus der in Fig. 2 gezeigten in die in Fig. 1 gezeigte Stellung auf. Sobald sich das Ventilelement 86 in die in Fig. 6 ge­ zeigte Öffnungsstellung bewegt hat, wird eine Fluidströmung zwischen den Fluiddurchgängen 72, 74 und den Kammerabteilen 52, 54 zugelassen. Das Ventilelement 86 wird vorzugsweise in der Öffnungsstellung gehalten, so daß Hydraulikfluid frei zwischen den Kammerabteilen 54, 52 strömen kann, damit die Teile 22, 24 sich bei geringer Bedämpfung der Bewegung von­ einander fort bewegen können.

Das in der Ringkammer 114 enthaltene elektrorheologische Flu­ id verhindert auch die Bewegung des Ventilelements 86 aus der Öffnungsstellung in die Schließstellung. Dies wird erreicht, indem das elektrische Feld aufrechterhalten wird, welches in dem Kanal 148 auf das elektrorheologische Fluid ausgeübt wird, oder indem ein sonstiges elektrisches Feld auf dieses Fluid ausgeübt wird. Das elektrorheologische Fluid in dem Ka­ nal 122 und in der Ringkammer 114 wird somit in seiner Strö­ mung behindert, wodurch die Tendenz erzeugt wird, zu verhin­ dern, daß die Kraft der Feder 92 das Ventilelement 86 in die Schließstellung bewegt. Während der Verlängerung des Feder­ beins 20 soll die Stärke des elektrischen Feldes, dem das elektrorheologische Fluid im Kanal 148 ausgesetzt ist, rela­ tiv groß sein, um jegliche Bewegung des Ventilelementes 86 in Richtung der Schließstellung zu verhindern. Durch eine Redu­ zierung des elektrischen Feldes, dem das elektrorheologische Fluid in dem Kanal 148 ausgesetzt ist, kann dieses Fluid in der Ringkammer 114 durch den Kanal 122 strömen, damit das Ventilelement S 6 schließen kann. Es ist ersichtlich, daß die Steuervorrichtung 112 gesteuert werden kann, indem das elek­ trische Feld unterbunden und dann wieder angelegt wird, um dem Ventilelement 86 zu ermöglichen, sich in eine Stellung zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig ge­ schlossenen Stellung zu bewegen, so daß die erwünschte Be­ dämpfung der Teile 22, 24 während der Verlängerung des Feder­ beins 20 bewirkt wird.

Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 172 in Fig. 3 ist mit den Platten 142, 144 und dem Stab 146 verbunden, um das elek­ trische Feld auf das elektrorheologische Fluid in dem Kanal 148 auszuüben. Diese Steuereinheit 172 enthält einen Mikro­ prozessor, einen Speicher und Verbindungsschnittstellen. Die Steuereinheit 172 steuert die Stärke des elektrischen Feldes, so daß die Viskosität des elektrorheologischen Fluids zwi­ schen einem sehr fließfähigen Zustand bis zu einem nahezu starren Zustand verändert werden kann. Die Steuereinheit 172 ist auch an eine Stromquelle 174 angeschlossen, beispielswei­ se die Batterie bzw. den Wechselstromgenerator eines Fahr­ zeugs. Die Steuereinheit 172 verbindet den positiven Pol 176 der Stromquelle 174 in gesteuerter Weise mit den Platten 142, 144. Ferner verbindet die Steuereinheit 172 den negativen Pol bzw. Masse 178 der Stromquelle 174 mit dem Stab 146. Die Steuereinheit 172 legt ein positives Potential einer bestimm­ ten Größe an die Platten 142, 144 an. Ein elektrisches Feld bestimmter Größe wird in dem Kanal 148 auf das elektrorheolo­ gische Fluid ausgeübt, wenn ein im Speicher der Steuereinheit 172 residierendes Steuerprogramm feststellt, daß eine be­ stimmte Viskosität des elektrorheologischen Fluids erwünscht ist.

Die Steuereinheit 172 ändert die Stärke des elektrischen Fel­ des, das zwischen den Platten 142, 144 und dem Stab 146 ange­ legt ist, in Abhängigkeit von einem Signal aus wenigstens ei­ nem Sensor 182. Der Sensor 182 tastet einen Zustand der Teile 22, 24 oder des Federbeins 20 ab und erzeugt ein Signal, das diesen Zustand anzeigt. Dieses Signal wird der Steuereinheit 172 mitgeteilt, um durch das Steuerprogramm verarbeitet zu werden. Beispielsweise kann der Sensor 182 die Fahrzeugge­ schwindigkeit melden oder feststellen, ob ein Lenkmanöver oder Bremsmanöver stattfindet, kann den Zustand der Straße melden, auf der das Fahrzeug fährt, oder auch die relative Länge des Federbeins 20 angeben. Es ist ersichtlich, daß mehr als nur ein Sensor 182 verwendet werden kann, um verschiedene Zustände des Federbeins 20 oder der Teile 22, 24 der Steu­ ereinheit 172 zu melden. Diese Steuereinheit 172 ist so pro­ grammiert, daß sie auf die Eingangssignale aus dem Sensor oder den Sensoren 182 anspricht, um die Stärke des elektri­ schen Feldes zu bestimmen, das auf das elektrorheologische Fluid in dem Kanal 148 ausgeübt wird. Die Steuereinheit 172 ist also so programmiert, daß sie die Dämpfungsrate des Fe­ derbeins 20 in Abhängigkeit von den sich ändernden Bedingun­ gen der Straße, der Fahrzeugteile 22, 24 oder des Federbeins 20 steuert.

Die Federrate der Fluidfeder 32 des Federbeins 20 ist gleich­ falls steuerbar. Die Fluidfeder 32 (Fig. 1) enthält einen Balgen 192. Der Balgen 192 ist aus einem elastischen Elasto­ mermaterial gefertigt und kann bei der Bewegung des Feder­ beins 20 gedehnt oder gestaucht werden. Der Balgen 192 ist mit einer Feder 194 ausgestattet, die in die Falten des Bal­ gens eingeformt ist. Die Feder 194 spannt den Balgen 192 in seinen gedehnten Zustand vor.

Der Balgen 192 besitzt eine Innenoberfläche, die eine Kammer 196 variablen Volumens begrenzt, welche ein Hydraulikfluid enthält. Das Volumen des Hydraulikfluids in der Kammer 196 der Fluidfeder 32 bestimmt die Federrate bzw. den Widerstand des Federbeins 20 gegen ein Zusammenschieben. Wenn die Druck­ kraft ausreicht, um die Summe der Federkräfte der Fluidfeder 32, der Feder 36 und der Feder 194 zu überwinden, werden das Federbein und die Fluidfeder aus der in Fig. 1 gezeigten An­ fangsstellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zusammenge­ drückt.

Beim Zusammenschieben des Federbeines 20 steigt der Fluid­ druck in der Kammer 196 der Fluidfeder 32 an. Dem Ausströmen des Hydraulikfluids aus der Kammer 196 aufgrund dieses Druck­ aufbaus widersetzt sich eine Ventileinheit 202 (Fig. 3). Die­ se Ventileinheit 202 gleicht der Ventileinheit 82, die oben für den Stoßdämpfer 34 beschrieben wurde. Die Ventileinheit 202 enthält also ein bewegliches Ventilelement 204 (Fig. 7), das in einer Ventilbohrung 206 in einem Ventilgehäuse 208 an­ geordnet ist. Die Kammer 196 steht über einem Kanal 212 mit der Ventilbohrung 206 in Strömungsverbindung. Das Ventilele­ ment 24 wird normalerweise gegen eine Endoberfläche 214 der Bohrung 206 durch eine Feder 216 vorgespannt, um den Kanal 212 zu schließen und das Ausströmen des Hydraulikfluids aus der Kammer 196 zu verhindern.

Wenn der in der Kammer 196 und dem Kanal 212 vorhandene und auf das Ventilelement 204 einwirkende Fluiddruck die Vor­ spannkraft der Feder 216 überwindet, bewegt sich das Ventil­ element 204 von der Oberfläche 214 fort in eine Öffnungsstel­ lung. Diese Axialbewegung des Ventilelements 204 läßt Hydrau­ likfluid aus dem Kanal 212 in eine Ringkammer 218 in dem Ven­ tilelement 204 zu einem weiteren Kanal 222 durch das Ventil­ element strömen. Der Kanal 222 steht mit einer Kammer 224 für die Feder 216 in Verbindung, die ihrerseits mit einem Kanal 226 in Verbindung steht. Der Kanal 226 steht mit einer Feder­ kammer 228 für das Hydraulikfluid in einem oberen Teil 230 des Zylinders 42 in Verbindung. Die Federkammer 228 ist mit einer flexiblen Membran 264 ausgestattet, welche das Hydrau­ likfluid in den Kanälen 222, 226 und Kammern 218, 224 unter Druck setzt, so daß das Hydraulikfluid in die Kammer 196 ein­ treten kann, wenn die Fluidfeder 32 sich dehnt und das Ven­ tilelement 204 sich in der Öffnungsstellung befindet. Die Fe­ der 216 spannt das Ventilelement 204 aufwärts gegen die Ober­ fläche 214 der Bohrung 206 vor, um zu verhindern, daß Fluid durch den Kanal 212 aus der Kammer 196 ausströmt. Die Kraft der Feder 216, welche das Ventilelement 204 in seine Schließ­ stellung vorspannt, wird überwunden, wenn der Druck des Hy­ draulikfluids in der Kammer 196 und in dem Kanal 212 aufgrund der Volumenabnahme der Kammer 196 ansteigt.

Zwei Ringkammern 232, 234 liegen in dem Ventilgehäuse 208 an den axial einander gegenüberliegenden Enden des Ventilele­ ments 204. Die ringförmige Fluidkammer 232 ist an eine Fluid­ kammer 242 für ein elektrorheologisches Fluid (Fig. 3) über einen Kanal angeschlossen, der schematisch bei 246 verdeut­ licht ist. Die Kammer 234 ist mit der Kammer 242 über einen weiteren Kanal 248 verbunden. Zwei Platten 252, 254 sind in der Kammer 242 angeordnet. Diese Platten 252, 254 sind so ge­ staltet, daß sie, wie oben bereits beschrieben, einen spiral­ förmigen Kanal bilden. Ein Stab 256, der spiralförmig gestal­ tet ist, ist in dem Kanal angeordnet, welchen die Platten 252, 254 bilden. Ein Teil des elektrorheologischen Fluids ist zwischen den Platten 252, 254 und dem Stab 256 angeordnet. Die Ausbildung des Stabes 256 und der Platten 252, 254 stimmt völlig mit der in den Fig. 4 und 5 überein und wird daher nicht erneut im einzelnen beschrieben.

Wenn ein elektrisches Feld auf das elektrorheologische Fluid ausgeübt wird, welches sich zwischen den Platten 252, 254 und dem Stab 256 befindet, ändert sich die Viskosität des Anteils des Fluids, welches zwischen diesen Teilen enthalten ist, in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes. Wenn die Viskosität des elektrorheologischen Fluids, das in dem Kanal enthalten ist, zunimmt, wird die Strömung des elektrorheolo­ gischen Fluids aus der Ringkammer 232 heraus gedrosselt. Wenn die Strömung des elektrorheologischen Fluids aus der ringför­ migen Kammer 232 heraus gedrosselt wird, nimmt die Kraft zu, die sich der Bewegung des Ventilelements 204 in die in Fig. 8 gezeigte Öffnungsstellung widersetzt.

Die Platten 252, 254 und der Stab 256 sind elektrisch mit der Steuereinheit 172 (Fig. 3) verbunden. Diese Steuereinheit 172 steuert das Anlegen und die Stärke des elektrischen Feldes an den Platten 252, 254 und dem Stab 256, um die Viskosität des elektrorheologischen Fluids zwischen den Platten zu verändern und so die Bewegung des Ventilelements 204 zu steuern, wel­ ches die Federrate der Fluidfeder 32 steuert. Die Steuerein­ heit 172 steuert das elektrische Feld an den Platten 252, 254 und dem Stab 256 ansprechend auf ein Signal aus dem Sensor 182, wie oben bereits beschrieben wurde. Es können weitere Sensoren vorhanden sein, die Zustände abfragen, welche mit der Fluidfeder 32 in Beziehung stehen. Beispielsweise können die Sensoren die Fahrzeugbeladung abfühlen, die so der Steu­ ereinheit 172 mitgeteilt wird. Es kann eine höhere Federrate für die Fluidfeder 34 eingestellt werden, um eine starke Zu­ ladung zu kompensieren und das Fahrzeug auf die gewünschte Bodenfreiheit einzustellen, indem die Menge des Hydraulikflu­ ids vergrößert wird, das aus der Federkammer 228 während der Dehnung der Fluidfeder 32 zugeführt wird, um das Volumen in der Kammer 196 zu vergrößern.

Es ist ersichtlich, daß die Steuereinheit 172 zugleich sowohl die Federrate der Fluidfeder 32 als auch die Dämpfung des Stoßdämpfers 34 steuern kann oder daß sie diese unabhängig voneinander steuern kann. Die einzigen Zwänge, denen die Steuereinheit 172 unterliegt, liegen in dem Steuerprogramm, welches für diese Steuereinheit auslegt ist. Trotz der Ver­ wendung einer relativ kleinen Menge eines elektrorheologi­ schen Fluids wird also eine variable Steuerung der Dämpfungs­ rate und der Federrate des Federbeins 20 erzielt.

Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebilde­ ten Stoßdämpfers ist in den Fig. 9 und 10 gezeigt. Diese zweite Ausführungsform gleicht der ersten Ausführungsform und enthält ebenfalls eine Fluidfeder (wie oben und daher nicht erneut beschrieben) sowie einen Stoßdämpfer 302. Der Stoß­ dämpfer 302 enthält den Kolben, die Kolbenstange und den Zy­ linder, die bereits oben beschrieben wurden.

Eine Ventileinheit 304 ist in einem Gehäuse 306 im oberen Teil 58 a des Federbeins 20 angebracht. Diese Ventileinheit 304 enthält ein bewegliches Ventilelement 312, das in einer Ventilbohrung 314 im Ventilgehäuse 306 angeordnet ist. Das Ventilelement 312 besitzt eine verjüngte konische Endoberflä­ che 316 zum Absperren des Ausströmens von Hydraulikfluid aus dem Kanal 72 a. Das Ventilelement 312 enthält ferner einen Spindelteil 322 und einen Scheibenteil 324, die in einer Stu­ fenbohrung 326 des Ventilgehäuses 306 gelagert sind. Eine Trägerplatte 332 ist in einer weiteren Bohrung 334 im Gehäuse 306 aufgenommen und wird durch die Kraft einer Feder 336 so vorgespannt, daß ein Vorsprung 338 der Trägerplatte mit dem Scheibenteil 324 des Ventilelements 312 in Eingriff kommt. Durch die Kraft der Feder 336 wird das Ventilelement 312 in eine Stellung vorgespannt, in welcher die Strömung des Hy­ draulikfluids zwischen dem Kanal 72 a und 74 a blockiert wird.

Kolben 342 sind in Bohrungen 343 angeordnet und mit einem En­ de an die Trägerplatte 332 angeschlossen. Das andere Ende je­ des Kolbens 332 ist dem Druck des Hydraulikfluids in der Kam­ mer 344 ausgesetzt, die in Strömungsverbindung mit dem Kanal 72 a steht. Der Druck in der Kammer 344 wirkt auf die Enden der Kolben 342, um diese und die Trägerplatte 332 nach oben (Fig. 10) entgegen der Vorspannkraft der Feder 336 zu drän­ gen. Der Fluiddruck in der Kammer 344 wirkt auch auf die ver­ jüngte Endoberfläche 316 des Ventilelements 312, um dieses in der Ventilbohrung 314 aufwärts zu bewegen. Wenn sich das Ven­ tilelement 312 weit genug bewegt, damit sich die verjüngte Endoberfläche 316 des Ventilelements angrenzend an einem Ka­ nal 352 in dem Ventilgehäuse 306 (Fig. 10) befindet, wird ei­ ne Strömung des Hydraulikfluids zwischen den Kanälen 72 a und 74 a zugelassen.

Eine Steuervorrichtung 360 zur Steuerung mittels eines elek­ trorheologischen Fluids widersetzt sich der Bewegung des Ven­ tilelements 312 in die Öffnungsstellung. Die Steuervorrich­ tung 360 unterstützt de Vorspannkraft der Feder 336. Die Steuervorrichtung 360 enthält eine Fluidkammer 362 für ein elektrorheologisches Fluid, die sich neben dem Scheibenteil 324 des Ventilelements 312 befindet. Der Flächeninhalt des Scheibenteils 324, welcher in der Fluidkammer 362 freiliegt, ist größer als der Flächeninhalt der verjüngten Endoberfläche 316 des Ventilelements 312, welche dem Hydraulikdruck im Ka­ nal 72 a ausgesetzt ist. Ein Kanal 364 verbindet die Fluidkam­ mer 362 mit einer Federkammer 366. Eine Membran 368 ist in der Federkammer 366 angeordnet. Ein elektrorheologisches Flu­ id ist in den Kammern 362, 366 und im Kanal 364 enthalten.

Zwei parallele Platten 372, 374 sind in dem Kanal 364 ange­ ordnet. Wenn ein elektrisches Feld zwischen den Platten 372, 374 angelegt wird, nimmt die Viskosität des dazwischen vor­ handenen elektrorheologischen Fluids in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes zu. Die Strömung des elektro­ rheologischen Fluids durch diesen Teil des Kanals 364 wird entsprechend gedrosselt. Wenn die Strömung des elektrorheolo­ gischen Fluids gedrosselt wird und daran gehindert wird, aus der Kammer 362 auszutreten, wird die Bewegung des Ventilele­ ments 312 in die Öffnungsstellung behindert. Da der Flächen­ inhalt des Scheibenteils 324 des Ventilelements 312, auf wel­ chen das elektrorheologische Fluid einwirkt, größer ist als der Flächeninhalt des Endteils 316 des Ventilelements, worauf das Hydraulikfluid einwirkt, reicht ein niedrigerer Druck in der Fluidkammer 362 aus, um die Kraft aufgrund des Druckes des Hydraulikfluids zu überwinden, das auf den Endteil des Ventilelements einwirkt.

Die Steuereinheit 172 a verbindet die Platte 372 mit dem nega­ tiven Pol bzw. Masseanschluß der Stromquelle. Ferner verbin­ det sie den positiven Pol der Stromquelle mit der Platte 374. Die Steuereinheit 172 a steuert die Stärke des elektrischen Feldes, das an den Platten 372, 374 im Kanal 364 anliegt. Die Programmierung der Steuereinheit 172 ist so ausgelegt, daß das elektrische Feld ansprechend auf Signale angelegt wird, die von dem Sensor 182 a empfangen werden, welcher einen Zu­ stand der Teile 22 a, 24 a oder 20 a meldet. Die Viskosität des elektrorheologischen Fluids zwischen den Platten 372, 374 än­ dert sich in Abhängigkeit von der Stärke des daran anliegen­ den elektrischen Feldes. Wenn also kein elektrisches Feld an­ gelegt ist, wird die Strömung des elektrorheologischen Fluids durch den Kanal 364 nicht behindert. Wenn ein relativ starkes elektrisches Feld zwischen den Platten 372, 374 anliegt, wird die Viskosität des elektrorheologischen Fluids in starkem Ma­ ße erhöht, wodurch die Strömung des elektrorheologischen Flu­ ids aus der Fluidkammer 362 heraus behindert wird.

Wenn die Bedämpfung der Relativbewegung der Teile 22 a, 24 a abgeschlossen ist, nimmt der Druck ab, welcher auf den End­ teil 316 des Ventilelements 312 einwirkt, und das Ventilele­ ment kehrt unter der Wirkung der Vorspannkraft der Feder 336 in seine Schließstellung zurück. Der Kolben bewegt sich in dem Zylinder, und die Wirkung des Stoßdämpfers 302 beim Aus­ federn wird durch ein herkömmliches (nicht gezeigtes) hydrau­ lisches Ablaßventil gesteuert, das der Kolben 46 in dem Zy­ linder 42 trägt.

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßdämp­ fers ist in Fig. 11 gezeigt. Dieser Stoßdämpfer 402 nach der dritten Ausführungsform besitzt eine Ventileinheit 404, die einen Kolben 406 trägt. Dieser Kolben 406 ist in Axialrich­ tung innerhalb des Zylinders 42 b des Federbeins 20 b bewegbar. Während des Einfederns oder Ausfederns des Federbeins 20 b wird die Bedämpfung der Teile 22 b, 24 b durch die Ventilein­ heit 404 bewirkt.

Die Ventileinheit 404 steuert die Strömung des Hydraulikflu­ ids aus dem ersten Kammerabteil 52 b zu dem zweiten Kammerab­ teil 54 b. Durch die Steuerung der Strömung des Hydraulikflu­ ids zwischen den Kammerabteilen 52 b, 54 b wird die Dämpfungs­ rate des Federbeins 20 b bestimmt. Ein Kanal 412 (Fig. 12) ist innerhalb des Kolbens 406 gelegen und setzt das erste Kammer­ abteil 52 b mit einer Ventilbohrung 414 in dem Kolben in Ver­ bindung. Ein Ventilelement 416 befindet sich in der Ventil­ bohrung 414 und ist in Axialrichtung über eine relativ kleine Strecke darin beweglich. Das Ventilelement 416 ist in Fig. 12 in solcher Stellung dargestellt, daß es an einer Endoberflä­ che 422 der Ventilbohrung 414 anliegt, um die Fluidströmung aus dem Kanal 412 und dem ersten Kammerabteil 52 b heraus zu sperren.

Ein weiterer Kanal 424 erstreckt sich durch das Ventilelement 416 hindurch und in eine Kammer 432 für eine Feder 434. Diese Feder 434 spannt das Ventilelement 416 in Schließstellung vor, wie in Fig. 12 gezeigt, in Anlage an die Endoberfläche 422 der Bohrung 414, um die Strömung des Hydraulikfluids zu sperren. Ein weiterer Kanal 424 setzt die Federkammer 432 mit dem zweiten Kammerabteil 54 b in Verbindung. Wenn also das Ventilelement 416 unter dem Einfluß des Druckes des Hydrau­ likfluids in dem unteren Kammerabteil 52 b und dem Kanal 412 in die in Fig. 13 gezeigte Öffnungsstellung bewegt wird, strömt das Hydraulikfluid aus dem ersten Kammerabteil in das zweite Kammerabteil 54 b. Die Dämpfungsrate für die Bewegung der Teile 22 b, 24 b wird also als fester Wert durch diejenige Kraft der Feder 434 bestimmt, bei welcher das Ventilelement 416 seine Schließstellung verlassen kann.

Zur Veränderung der Dämpfungsrate unterstützt eine durch den Kolben 406 getragene Steuervorrichtung 452 für das elektro­ rheologische Fluid die Kraft der die Vorspannung erzeugenden Feder 434 durch Ausüben einer variablen und steuerbaren Kraft, die sich der Bewegung des Ventilelements 416 wider­ setzt. Die Steuervorrichtung 452 enthält zwei Ringkammern 454, 456, die an axial einander gegenüberliegenden Enden des Ventilelements 416 angeordnet sind. Ein Kanal 462 verbindet die obere Ringkammer 454 mit einer Fluidkammer 464 für das elektrorheologische Fluid. Die untere Ringkammer 456 ist durch einen Kanal 466 mit der Fluidkammer 464 verbunden. Das elektrorheologische Fluid befindet sich in den Kammern 454, 456, 464 und in den Kanälen 462, 466.

Zwei elektrisch leitfähige rohrförmige Teile 472, 474 sind in der Kammer 464 für das elektrorheologische Fluid angeordnet. Diese Teile 472, 474 liegen koaxial und in axialem Abstand voneinander. Ein elektrisch leitfähiger Stab 476 befindet sich in der Fluidkammer 464 konzentrisch in den und in radia­ lem Abstand von den rohrförmigen Teilen 472, 474. Ein Teil des elektrorheologischen Fluids befindet sich zwischen den Teilen 472, 474 und dem Stab 476. Ein Zwischenteil 478 des Stabes 476 weist einen kleineren Durchmesser als die axial einander gegenüberliegenden Endteile des Stabes auf und er­ lauben dem elektrorheologischen Fluid, aus der Federkammer 482 in die Fluidkammer 464 abzuströmen. Die Federkammer 482 besitzt eine elastisch deformierbare Menbran 484, um eine Kraft entgegen dem elektrorheologischen Fluid auszüben, damit ein geringer Druck erzeugt wird, um jegliche Leerräume in den Kammern 454, 456, 464 und in den Kanälen 462, 466 zu vermei­ den.

Wenn die Strömung des elektrorheologischen Fluids aus der oberen Ringkammer 454 durch den Kanal 462 gedrosselt wird, wird die Bewegung des Ventilelements 416 aus der in Fig. 12 gezeigten Schließstellung heraus verhindert, um das Abströmen des Hydraulikfluids aus dem ersten Kammerabteil 52 b in das zweite Kammerabteil 54 b zu verhindern. Sobald der Druck in dem ersten Kammerabteil 52 b während eines Einfederungshubes des Federbeines 20 b ausreichend groß wird, um das Ventilele­ ment 416 entgegen der Kraft der Feder 434 und der Steuervor­ richtung 452 zu bewegen, wird das Ventilelement 416 in eine Öffnungsstellung verlagert, wie in Fig. 13 gezeigt ist.

Während eines Ausfederungshubes des Federbeines 20 b soll das zweite Kammerabteil 54 b mit dem ersten Kammerabteil 52 b in Verbindung stehen, um jede Bedämpfung zu verhindern. Dies ge­ schieht durch Drosseln der Strömung des elektrorheologischen Fluids aus der unteren Ringkammer 456 und dem Kanal 466, um das Ventilelement 416 in der Öffnungsstellung zu halten. Es ist ersichtlich, daß das Ventilelement 416 auch nur teilweise schließen kann, wodurch eine gewisse Bedämpfung der Bewegung der Teile 22 b, 24 b während eines Ausfederungshubes des Feder­ beins 20 b stattfinden kann.

Die variable Dämpfungsrate wird bewirkt, indem ein elektri­ sches Feld auf einen Teil des elektrorheologischen Fluids ausgeübt wird, welcher sich zwischen einem der rohrförmigen Teile 472, 474 und dem Stab 476 befindet. Die Stärke des elektrischen Feldes wird gesteuert, um die Viskosität des elektrorheologischen Fluids entsprechend zu verändern. Jedes Teil 472, 474 ist getrennt mit der Steuereinheit 172 b (Fig. 11) verbunden. Diese Steuereinheit 172 b legt ein positives Potential jeweils nur an eines der Teile 472, 474 an. Der Stab 476 ist mit der Steuereinheit 172 b verbunden, welche den negativen Pol der Stromquelle an diesen Stab anlegt. Bei­ spielsweise kann die Strömung des elektrorheologischen Fluids durch den Kanal 462 und die Ringkammer 454 gedrosselt werden, indem das elektrische Feld zwischen dem Teil 472 und dem Stab 476 angelegt wird, während die Strömung des elektrorheologi­ schen Fluids durch die Ringkammer 456 und den Kanal 466 zuge­ lassen wird, indem kein elektrisches Feld zwischen dem Teil 474 und dem Stab 476 angelegt wird. Dies bietet den wesentli­ chen Vorteil, daß die Strömung des elektrorheologischen Flu­ ids zu nur einer der Ringkammern 454, 456 gedrosselt wird, während eine Verbindung des elektrorheologischen Fluids mit der jeweils anderen Ringkammer möglich ist.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß jede der be­ trachteten Steuervorrichtungen für das elektrorheologische Fluid verwendet werden kann, um die Fluidfeder 32 sowie den Stoßdämpfer 34 zu steuern. Es ist auch ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung andere elektroviskose flu­ ide Medien verwendet werden können, insbesondere ein elektro­ magnetisches Fluid, wobei dann ein magnetisches Feld auf ei­ nen Teil dieses elektromagnetischen Fluids ausgeübt wird, um eine Veränderung seiner Viskosität zu bewirken.

Claims (10)

1. Vorrichtung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung, die eine Fluidkammer varialen Volumens bil­ det und einen ersten Abschnitt zur Verbindung mit einem der Teile sowie eine zweiten Abschnitt zur Verbindung mit dem an­ deren Teil aufweist, wobei die Fluidkammer ein Fluid enthält, um sich der Bewegung der Teile relativ zueinander zu wider­ setzen;
ein Ventil zum Steuern des Abströmens des Fluids aus der Kam­ mer zu einer Stelle, an welcher sich das Fluid der Relativbe­ wegung zwischen den Teilen nicht widersetzt;
wobei dieses Ventil ein Ventilelement aufweist, welches aus einer ersten Stellung heraus verlagerbar ist, um eine Fluid­ verbindung zwischen der Kammer und der genannten Stelle her­ zustellen; und
eine Steuervorrichtung für ein elektroviskoses fluides Me­ dium, um sich der Bewegung des Ventilelements aus der ersten Stellung heraus zu widersetzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement in einer Ventilbohrung axial beweglich an­ geordnet ist und einen Teil aufweist, der sich dem Abströmen des Fluids aus der Kammer widersetzt, wobei die Steuervor­ richtung zur Steuerung des elektroviskosen Fluids ein elek­ trorheologisches Fluid in einer Federkammer, in einem Kanal, der mit dieser Federkammer in Verbindung steht, und in einer Ringkammer enthält, welche mit diesem Kanal in Verbindung steht, wobei das elektrorheologische Fluid in dieser Ringkam­ mer mit dem Ventilelement an einer Stelle in Berührung steht, die dem genannten Teil des Ventilelements gegenüberliegt, daß das elektrorheologische Fluid eine Viskosität aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Stärke eines darauf ausgeübten elektrischen Feldes verändert, und daß die Steuervorrichtung für das elektroviskose Fluid ferner Mittel aufweist, um ein elektrisches Feld auf einen Teil dieses Fluids auszuüben, der sich in dem Kanal befindet, um die Viskosität dieses Teiles des Fluids zu verändern und das Abströmen des elektrorheolo­ gischen Fluids aus der Ringkammer zu verhindern, um sich so der Bewegung des Ventilelements in die erste Stellung zu wi­ dersetzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes zwei elek­ trisch leitfähige Teile umfassen, die in dem Kanal angeordnet sind und zwischen denen ein Teil des elektrorheologischen Fluids angeordnet ist, wobei das erste Teil mit einem ersten Pol einer Stromquelle und das zweite Teil mit einem zweiten, entgegengesetzten Pol der Stromquelle verbunden ist, um das elektrische Feld auf den genannten Teil des Fluids auszuüben, welches sich zwischen diesen beiden Teilen befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil zwei Platten umfaßt, die einen innenliegenden spiralförmigen Kanal bilden, während das zweite Teil ein spi­ ralförmiger Stab ist, der in dem spiralförmigen Kanal ange­ ordnet ist und im Abstand von den Oberflächen der beiden Platten liegt, welche den spiralförmigen Kanal begrenzen.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen Sensor und eine Steuerung zum Steuern der Stärke des elektrischen Feldes, das auf den Teil des elektrorheologischen Fluids ausgeübt wird, welcher sich in dem Kanal befindet, wobei die Steuerung abhängig von einem Signal erfolgt, das der Sensor abgibt und das einen Zustand der relativ zueinander beweglichen Teile angibt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche die Fluidkammer variablen Volumens bildet, ein elastischer Balgen ist, in dessen Falten eine Feder eingeformt ist, die den Balgen in einen gedehnten Zustand vorspannt.

7. Vorrichtung zur Bedämpfung der Relativbewegung zwischen Teilen, gekennzeichnet durch:
einen eine Fluidkammer bildenden Zylinder;
einen in der Fluidkammer angeordneten Kolben, der die Fluid­ kammer in ein erstes und ein zweites Kammerabteil unterteilt;
wobei dieser Kolben an eines der Teile und der Zylinder an das andere Teil angeschlossen ist;
wobei ferner der Kolben und der Zylinder über Einfederungs­ und Ausfederungshübe relativ zueinander beweglich sind, um die Relativbewegung zwischen den Teilen zu bedämpfen;
Mittel, die eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kammerabteil herstellen und ein Ventil umfassen, um die Fluidströmung zwischen diesen Kammerabteilen während ei­ nes Einfederungshubes zu steuern;
wobei das Ventil ein Ventilelement aufweist, das aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, um ei­ ne Fluidströmung zwischen den zwei Kammerabteilen zuzulassen; und
eine Steuervorrichtung für ein elektroviskoses Fluid, um die Bewegung des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung zu steuern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement in einer Ventilbohrung axial beweglich ist und einen Teil aufweist, der die Fluidströmung zwischen dem ersten und dem zweiten Kammerabteil drosselt, und daß die Steuervorrichtung für das elektroviskose Fluid sich der Bewe­ gung des Ventilelements aus der Schließstellung in die Öff­ nungsstellung widersetzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung für das elektroviskose Fluid ein elek­ trorheologisches Fluid umfaßt, das aus einer Federkammer durch einen Kanal zugeführt wird, daß ein Teil des elektro­ rheologischen Fluids in einer Ringkammer angeordnet ist, wel­ che mit dem Kanal in Verbindung steht und mit dem Ventilele­ ment an einer Stelle in Berührung steht, die dem genannten Teil des Ventilelements gegenüberliegt, um die Fluidströmung zu blockieren, daß das elektrorheologische Fluid eine Visko­ sität aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Stärke eines darauf ausgeübten elektrischen Feldes verändert, und daß die Steuervorrichtung für das elektroviskose Fluid ferner Mittel aufweist, um das elektrische Feld auf einen Teil des elek­ trorheologischen Fluids auszuüben, der sich in dem Kanal be­ findet, um die Viskosität dieses Teils des elektrorheologi­ schen Fluids zu verändern und das Ausströmen dieses Fluids aus der Ringkammer zu sperren, um sich so der Bewegung des Ventilelementes zu widersetzen.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen zwei Kammerabteilen einer Strömungsmittel-Dämpfungs­ einrichtung, die einen eine Fluidkammer bildenden Zylinder und einen Kolben umfaßt, welcher die Kammer in das erste und das zweite Kammerabteil unterteilt, wobei Kolben und Zylinder relativ zueinander über Kompressions- und Expansionshübe be­ weglich sind, gekennzeichnet durch:
Mittel, die einen Strömungsmitteldurchgang in dem Kolben bil­ den, um das erste und das zweite Kammerabteil miteinander zu verbinden;
ein Ventilelement, das der Kolben trägt und welches relativ zu diesem beweglich ist, um die Strömung durch den Strömungs­ kanal zu steuern;
Federmittel, welche das Ventilelement in eine Stellung vor­ spannen, in welcher es die Strömung zwischen den Kammern drosselt;
wobei das Ventilelement eine Oberfläche aufweist, auf die der Druck des Strömungsmittels bei der Bewegung des Kolbens und des Zylinders während eines Kompressionshubes einwirkt, um das Ventilelement so zu beaufschlagen, daß es entgegen der Vorspannkraft der Feder öffnet, um eine Strömung des Strö­ mungsmittels zwischen den Kammern zuzulassen; und
eine Steuervorrichtung für ein elektroviskoses Strömungsmit­ tel, um sich der entgegen der Vorspannung der Feder stattfin­ denden Bewegung des Ventilelementes in steuerbarer Weise zu widersetzen.