DE3914297A1

DE3914297A1 - Regelbarer schwingungsdaempfer fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3914297A1
Application number: DE3914297A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck; Norbert Ackermann
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1989-04-29
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE3914297C2; US5078241A; BR9001969A; JPH02296027A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Schwin gungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungs flüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abge dichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungskolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, und daß der Dämpfungskolben durch Ventilscheiben gesteuerte Durchlässe aufweist, wobei die Ventilscheiben mit ihrem Außenumfang auf einer Steuerkante aufliegen und auf ihrer entgegengesetzten Stirnseite am Innenumfang an einer zweiten Steuerkante abgestützt sind.

Es sind bereits hydraulische Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. US-PS 33 12 312), bei denen ein Dämpfungskolben vorgesehen ist, dessen Ventilscheiben mit ihrem Außen umfang auf einer äußeren Steuerkante aufliegen und auf ihrer entgegengesetzten Stirnseite am Innenumfang an einer zweiten Steuerkante abgestützt sind. Die durch die Ventilscheiben gesteuerten Durchlässe des Dämpfungs kolbens sind in der Zug- und Druckrichtung wirksam. Eine Steuerung zur Veränderung der Dämpfungskraft an diesen Ventilscheiben ist bei diesem Schwingungsdämpfer nicht vorgesehen.

Darüber hinaus sind regelbare Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. DE-PS 37 19 113), bei denen ein stufenlos einstell bares Dämpfungsventil vorgesehen ist. Da ein derartiges Dämpfungsventil nur von einer Seite anströmbar ist, be schränkt sich die Anwendung dieses Dämpfungsventiles hauptsächlich auf Bypaßsysteme in einem Zweirohr- Schwingungsdämpfer Eine Verwendung dieses Dämpfungs ventiles bei einem Gasdruckdämpfer oder bei einem Feder zylinder bedarf einer Überarbeitung des Schwingungs dämpfers selbst, wobei entsprechende Rückschlagventile eine einseitige Anströmung des Dämpfungsventiles gewähr leisten müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen regelbaren, hydrau lischen Schwingungsdämpfer mit einem schnell schaltbaren, stufenlos einstellbaren Dämpfungsventil zu versehen, das bei einfacher Bauweise passive Dämpfungskraftkennlinien mit linearer bis degressiver Charakteristik erzielen kann und sowohl im Zweirohr-, Einrohr-, Gasdruck-Schwingungs dämpfer als auch in einem Federzylinder anwendbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens eine Steuerkante gegenüber der anderen Steuerkante über eine Verstelleinrichtung relativ, axial verschiebbar angeordnet ist.

Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß das Dämpfungs ventil im Dämpfungskolben eines Schwingungsdämpfers an wendbar ist und in beiden Strömungsrichtungen wirksam wird. Hierdurch läßt sich das einstellbare Dämpfungs ventil über Zweirohr-Schwingungsdämpfer hinaus auch bei Gasdruck- und Einrohr-Schwingungsdämpfern wie auch bei Federzylindern anwenden.

Eine fertigungstechnisch günstige Ausführungsform wird erzielt, wenn eine Steuerkante Bestandteil der Verstell einrichtung ist. Dabei läßt sich mit Vorteil als Ver stelleinrichtung ein Bauteil mit veränderlicher Länge vorsehen oder es sind längenveränderliche, piezo mechanische Bauteile vorgesehen.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Ventilscheiben durch die Vorspannung eines Feder elementes gehalten werden und daß die Ventileinrichtung bei Betätigung diese Vorspannung reduziert. Hierdurch lassen sich in vorteilhafter Weise die Dämpfungskraft kennlinien entsprechend beeinflussen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ventilscheiben Ausnehmungen enthalten, wobei für die Zug- und/oder Druckrichtung die jeweils druckseitig ange ordnete Ventilscheibe im Bereich der Steuerkanten mindestens eine Ausnehmung aufweist, die von der jeweils niederdruckseitig angeordneten Ventilscheibe abgedeckt wird.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Ventilscheiben gegenüber der in der Zugstufe wirksamen Steuerkante niederdruckseitig durch ein zusätzliches Federelement abgestützt wird und/oder daß die Ventil scheiben gegenüber der in der Druckstufe wirksamen Steuerkante niederdruckseitig durch ein zusätzliches Federelement abgestützt wird.

Eine fertigungstechnisch günstige Ausführungsform sieht zur Führung der Ventilscheiben vor, daß die Ventil scheiben aus Federscheiben unterschiedlichen Innendurch messers bestehen, die auf ihrem gemeinsamen Außendurch messer geführt werden oder daß die Ventilscheiben aus Federscheiben unterschiedlichen Außendurchmessers be stehen, die auf ihrem gemeinsamen Innendurchmesser ge führt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt mit einer Handverstelleinrichtung,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Schwingungs dämpfers mit einer Verstelleinrichtung z.B. von piezo mechanischen Bauteilen,

Fig. 3 und 4 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt, bei dem schematisch die Strömung für die Zug- und Druck richtung eingezeichnet ist,

Fig. 5 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit einem erfindungsgemäßen Dämpfungskolben in der Anwendung als Federbein,

Fig. 6 der in Fig. 5 gezeigte Zweirohr-Schwingungs dämpfer als Federbeinpatrone,

Fig. 7 ein Einrohr-Gasdruckdämpfer im Schnitt,

Fig. 8 einen Federzylinder mit einer entsprechenden Dämpfungseinrichtung, wobei der Arbeitszylinder mit einem Anschluß für eine Niveauregeleinrichtung versehen ist,

Fig. 9 und 10 eine Ausführung, bei dem die Verstell einrichtung mit einem Federelement beaufschlagt ist,

Fig. 11 einen Dämpfungskolben als Einzelteil, wobei die Ventilscheiben mit zusätzlichen Ausnehmungen versehen sind,

Fig. 12a und 12b Dämpfungskraftkennlinien des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers,

Fig. 13 und 14 ein Dämpfungsventil als Einzelheit, bei dem in der Zugstufe und/oder der Druckstufe zusätzliche Federelemente vorgesehen sind,

Fig. 15 und 16 ein Dämpfungsventil als Einzelheit mit Ventilscheiben unterschiedlichen Innen- oder Außendurch messers.

Der in Fig. 1 dargestellte regelbare Schwingungsdämpfer besteht aus einem Zylinder 1, einer in den Zylinder 1 eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolben stange 2 und einem daran befestigten Dämpfungskolben 3. Der Dämpfungskolben 3 unterteilt den Zylinder 1 in zwei Arbeitsräume 4 und 5. Zur Erzeugung einer Dämpfungskraft besitzt der Dämpfungskolben 3 Ventilscheiben 6, die über die Durchlässe 7, 8 und für die Zugstufe 14 von der Dämp fungsflüssigkeit beaufschlagt werden.

In der Druckstufe des Schwingungsdämpfers gelangt die Dämpfungsflüssigkeit vom Arbeitsraum 5 durch den Durchlaß 8 und am Außenumfang der Ventilscheiben 6 vorbei über den Durchlaß 7 in den Arbeitsraum 4. In der Zugstufe gelangt die Dämpfungsflüssigkeit in umgekehrter Richtung über den Durchlaß 7 am Innendurchmesser der Ventilscheiben 6 vor bei, dem Durchlaß 14 und dem Durchlaß 8 in den Arbeits raum 5. Die Ventilscheiben 6 sind dabei am Außenumfang an der Steuerkante 9 und am Innenumfang an der Steuerkante 10 abgestützt. Die Vorspannung der Ventilscheiben 6 ist über die Verstelleinrichtung 11 beeinflußbar, indem durch das Handrad 15 eine manuelle axiale Verstellung der Steuerkante 10 vorgenommen werden kann, um somit die Vor spannung der Ventilscheiben 6 zu erhöhen bzw. zu ver mindern.

In der Fig. 2 ist ein Schwingungsdämpfer im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt, mit dem Unterschied, daß die zweite Steuerkante 10 wiederum mit einer Verstellein richtung 11 in Verbindung steht. Als Verstelleinrichtung 11 ist dabei im Innenraum der Kolbenstange 2 ein Bauteil veränderlicher Länge vorgesehen. Ein derartiges Bauteil könnte z.B. aus Piezokeramikelementen hergestellt sein, deren Länge sich über die Beaufschlagung von elektrischer Energie über den elektrischen Anschluß 16 verändern. Über die Verstelleinrichtung 11 werden wiederum die Ventil scheiben 6 mehr oder weniger vorgespannt.

In den Fig. 3 und 4 ist der Schwingungsdämpfer derart dargestellt, daß die Strömungsrichtung des Dämpfungs mittels in Fig. 3 für die Zugrichtung und in Fig. 4 für die Druckrichtung schematisch dargestellt ist. Für die Zugrichtung gelangt das Dämpfungsmittel durch den Durch laß 7 an der zweiten Steuerkante 10 vorbei in den Durch laß 14 und von dort über den Durchlaß 8 in den Arbeits raum 5. In der Druckrichtung des Schwingungsdämpfers fließt Dämpfungsmittel über den Durchlaß 8 vorbei an der Steuerkante 9, dem Durchlaß 7 in den Arbeitsraum 4. Je nach Vorspannung der Verstelleinrichtung 11 bedarf es eines mehr oder weniger größeren Druckes des Dämpfungs mittels auf die Ventilscheiben 6, damit diese von ihrer entsprechenden Steuerkante 9 bzw. 10, je nach Druck richtung, abheben.

In der Fig. 5 ist die Integration des Dämpfungskolbens 3 in einem Schwingungsdämpfer nach dem Zweirohrprinzip ge zeigt, wobei es sich in Fig. 5 um ein Federbein und in Fig. 6 um eine Federbeinpatrone (Federbeineinsatz) handelt.

Die Fig. 7 zeigt einen Dämpfungskolben 3 mit Ventil scheiben 6 und einer Verstelleinrichtung 11 in der An wendung bei einem Einrohr-Gasdruckdämpfer. Hierbei ist der Arbeitsraum 5 nochmals über einen Trennkolben 17 getrennt, so daß im unteren Bereich ein Gaspolster 18 vom Trennkolben 17 abgetrennt wird.

In der Fig. 8 ist ein Federzylinder dargestellt, bei dem der Dämpfungskolben 3 den Zylinder 1 wiederum in die Arbeitsräume 4 und 5 unterteilt und bei dem die Ventil scheiben 6 über die Verstelleinrichtung 11 vorgespannt werden können. Über den Anschluß 19 wird die Verbindung zu einem Druckspeicher, Ausgleichsraum oder dergleichen hergestellt, so daß dieser Federzylinder in einer Niveau regelungsanlage Anwendung finden kann.

In den Fig. 9 und 10 ist ein Dämpfungskolben 3 in einem Zylinder 1 dargestellt, wobei die Verstellein richtung 11 gegen ein Federelement 12 arbeitet. Die Ver stelleinrichtung 11 ist mit einem Zapfen 20 versehen, welcher an seinem unteren Ende ein Bauteil 21 aufweist, welches die zweite Steuerkante 10 trägt. Ist die Ver stelleinrichtung 11 nicht mit Strom versorgt, so erzeugt das Federelement 12 über den Zapfen 20 und die axial ver schiebliche zweite Steuerkante 10 eine harte Vorspannung auf die Ventilscheiben 6. Dies hat zur Folge, daß bei Stromausfall der Schwingungsdämpfer in der harten Sicher heitseinstellung verharrt. Wird die Verstelleinrichtung 11 mit Strom versorgt, so drückt die Verstelleinrichtung 11 gegen das Federelement 12 und verschiebt den Zapfen 20 zusammen mit dem Bauteil 21 in eine untere Position, so daß die Ventilscheiben 6 entspannt werden. Diese Funktionsweise ist sowohl für die Zug- als auch für die Druckstufe des Schwingungsdämpfers maßgebend. In der Fig. 9 ist der Strömungsweg des Dämpfungsmittels für die Zugstufe schematisch dargestellt, wobei in der Fig. 10 der Strömungsweg des Dämpfungsmittels schematisch für die Druckstufe eingezeichnet ist. Das Prinzip entspricht wiederum dem in Fig. 1 bereits Gezeigtem.

In der Fig. 11 ist ein Dämpfungskolben 3 als Einzelteil dargestellt, wobei die Ventilscheiben 6 wiederum durch eine Verstelleinrichtung 11 mehr oder weniger vorgespannt werden. Jeweils eine Ventilscheibe besitzt eine Aus nehmung 13 bzw. 14. Diese Ausnehmungen 13 bzw. 14 dienen dazu, daß ein Teilvolumenstrom des Dämpfungsmittels durch diese Ausnehmungen 13, 14 je nach Zug- bzw. Druckrichtung gelenkt werden und so im unteren Geschwindigkeitsbereich des Dämpfungskolbens 3 bei geringer Dämpfungskraftein stellung durch die Verstelleinrichtung 11 ein weiches Ansprechen der Ventilscheiben 6 bewirken. Wird die Ver stelleinrichtung 11 weiter vorgespannt, so wird auch die Vorspannung der jeweils abdeckenden Ventilscheiben er höht, so daß mit steigender Vorspannung der Verstellein richtung 11 der Einfluß der Ausnehmungen 13, 14 auf den Dämpfungskraftverlauf sinkt.

In den Fig. 12a und 12b ist jeweils ein Vergleich einer Dämpfungskraftkennlinie gezeigt, wobei der Schwin gungsdämpfer für die Kennlinie nach Fig. 12a dem Schwin gungsdämpfer gemäß der Fig. 1 entspricht. Für die Kenn linie nach Fig. 12b ist ein Dämpfungskolben 3 maßgebend, welcher Ausnehmungen 13, 14 in den Ventilscheiben 6 für den unteren Geschwindigkeitsbereich aufweist Während bei der Fig. 12a alle Dämpfungskraftkennlinien von einer Flanke (die durch Undichtigkeit bzw. konstante Drossel bohrung zustande kommen) ablösen, findet man bei Fig. 12b mit abnehmender Dämpfungskrafteinstellung einen zunehmend weichen Dämpfungskraftanstieg, der durch die abnehmende Vorspannung, mit der die Ausnehmungen 13, 14 abgedeckt werden, bewirkt wird.

In den Fig. 13 und 14 wird eine weitere Variante eines Dämpfungskolbens 3 dargestellt, wobei das Federelement 12 der Verstelleinrichtung 11 entgegenwirkt und lediglich in der Zugstufe (Fig. 13) wirksam werden kann. Das Feder element 13 (Fig. 14) stützt die Ventilscheiben 6 in der Druckstufe ab. Mit Hilfe der Federelemente 12 und/oder 13 ist es möglich, die Abstimmung zwischen Zug- und Druck kraftverlauf auch unabhängig von den geometrischen Ab messungen der jeweils vorgesehenen Steuerkanten 9 bzw. 10 und der entsprechenden Durchmesser der Ventilscheiben 6 vornehmen zu können.

In den Fig. 15 und 16 ist eine weitere Möglichkeit der Einflußnahme auf die unterschiedlichen Dämpfungskraft kennlinien in der Zug- und/oder Druckstufe gezeigt. Die Ventilscheiben 6 des Dämpfungskolbens 3 bestehen dabei aus mehreren einzelnen Federscheiben, die entweder mit unterschiedlichen Innendurchmessern (Fig. 15) oder mit unterschiedlichen Außendurchmessern (Fig. 16) versehen sind. Soll die Zunahme der Dämpfungskraft über der Kolbengeschwindigkeit in der Zugstufe nach einer anderen Gesetzmäßigkeit verlaufen als in der Druckstufe, so kann diesem Umstand durch Verwendung von Federscheiben unter schiedlichen Durchmessers Rechnung getragen werden. Es besteht die Möglichkeit, die Federscheiben der Ventil scheiben 6 an ihrem Außendurchmesser zu führen und den Innendurchmesser der Ventilscheiben zu variieren (Fig. 15) oder die Ventilscheiben 6 auf dem Innendurchmesser zu führen und im Außendurchmesser entsprechend abzustufen (Fig. 16).

Bezugszeichenliste:

1 - Zylinder
2 - Kolbenstange
3 - Dämpfungskolben
4 - Arbeitsraum
5 - Arbeitsraum
6 - Ventilscheiben
7 - Durchlaß
8 - Durchlaß
9 - Steuerkante
10 - zweite Steuerkante
11 - Verstelleinrichtung
12 - Federelement
13 - Ausnehmung
14 - Ausnehmung
13 - Federelement
14 - Durchlaß
15 - Handrad
16 - elektrischer Anschluß
17 - Trennkolben
18 - Gaspolster
19 - Anschluß
20 - Zapfen
21 - Bauteil

Claims

1. Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial ver schieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungskolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, und daß der Dämpfungskolben durch Ventilscheiben gesteuerte Durchlässe aufweist, wobei die Ventilscheiben mit ihrem Außenumfang auf einer Steuerkante aufliegen und auf ihrer entgegen gesetzten Stirnseite am Innenumfang an einer zweiten Steuerkante abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Steuerkante (9, 10) gegenüber der anderen Steuerkante (9, 10) über eine Verstellein richtung (11) relativ, axial verschiebbar angeordnet ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerkante (9, 10) Bestandteil der Ver stelleinrichtung (11) ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstelleinrichtung (11) ein Bauteil mit ver änderlicher Länge vorgesehen ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement (11) aus längenveränder lichen, piezomechanischen Bauteilen besteht.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (6) durch die Vorspannung eines Federelementes (12) gehalten werden und daß die Verstelleinrichtung (11) bei Betätigung diese Vor spannung reduziert.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (6) Ausnehmungen (13, 14) ent halten, wobei für die Zug- und/oder Druckrichtung die jeweils druckseitig angeordnete Ventilscheibe (6) im Bereich der Steuerkante (9, 10) mindestens eine Aus nehmung (13, 14) aufweist, die von der jeweils niederdruckseitig angeordneten Ventilscheibe (6) ab gedeckt wird.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (6) gegenüber der in der Zug stufe wirksamen Steuerkante (9, 10) niederdruckseitig durch ein zusätzliches Federelement (12) abgestützt wird.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (6) gegenüber der in der Druckstufe wirksamen Steuerkante (9, 10) nieder druckseitig durch ein zusätzliches Federelement (13) abgestützt wird.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (6) aus Federscheiben unter schiedlichen Innendurchmessers bestehen, die auf ihrem gemeinsamen Außendurchmesser geführt werden.

10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (6) aus Federscheiben unter schiedlichen Außendurchmessers bestehen, die auf ihrem gemeinsamen Innendurchmesser geführt werden.