DE3924168C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämp­ fungsflüssigkeit enthaltenen Zylinder, einer darin abge­ dichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Dämpfungs­ kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unter­ teilt, ein mit einem Ventilsitz versehenes Dämpfungs­ ventil, welches über einen axial verschieblichen Ventil­ körper den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungskanales steuert, wobei der Ventilkörper ausgehend von seiner druckbeaufschlagten Stirnfläche mindestens einen zur entgegengesetzt angeordneten Rückseite verlaufenden konstanten Kanal aufweist, und ein weiterer, von der Rückseite in Abströmrichtung einer Strömungsverbindung verlaufender Drosselkanal durch eine axial verschiebbare stufenlos positionierbare Steuernadel gesteuert wird.

Es sind bereits hydraulisch regelbare Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-PS 37 19 113), deren Dämpfungskraft in Zug- und Druckrichtung stufenlos verstellbar ist. HIerzu steuert ein mit einem axial beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz versehenes Dämpfungsventil den wirk­ samen Querschnitt eines Dämpfungskanales. Der Drossel­ querschnitt des Dämpfungskanales wird dabei durch eine mit dem Ventilkörper zusammenarbeitende axial verschieb­ bare stufenlose positionierbare Steuernadel gesteuert. Bei einer derartigen Anordnung ist das Dämpfungsventil nur einseitig anströmbar und eignet sich daher haupt­ sächlich zur Verwendung in Zweirohrdämpfern mit einem Bypaß-System. Die Verwendung in einem Einrohr­ schwingungsdämpfer erfordert eine aufwendige Kon­ struktion mit zahlreichen Rückschlagventilen und führt zu Einschränkungen bei der Abstimmung der Dämpfungs­ kräfte in der Zug- und Druckstufe.

Darüber hinaus sind regelbare Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt (z. B. DE-OS 34 28 306), bei denen eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Dämpfungskräfte im Dämpfungskolben des Schwingungsdämpfers angeordnet ist. Aufgrund des Ventilprinzips ist die Verstellvor­ richtung im Dämpfungskolben zweiseitig anströmbar. Die Vorrichtung ist so angeordnet, daß zwischen der Haupt­ stufe und der Vorsteuerstufe keine Wegrückführung vor­ gesehen ist, sondern es liegt lediglich eine Kraftrück­ führung durch Blattfedern vor, so daß beim Abgleich der Dämpfungskräfte mit Schwierigkeiten, mit wenig präzisem Kraft- und Zeitverhalten sowie mit der Neigung zu selbsterregten Schwingungen gerechnet werden muß. Nach­ teilig ist desweiteren der komplizierte konstruktive Aufbau, insbesondere die Anbindung der Stromzuleitung an die im Öl bewegte Magnetspule. Außerdem ist nachteilig, daß sich die Wirkung des elektromagnetischen Eingriffs in den Dämpfungskraftverlauf zwischen Zug- und Druck­ stufe umkehrt (hohe Zugstufe entspricht niedriger Druck­ stufe und umgekehrt).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen regelbaren, hydrau­ lischen Schwingungsdämpfer mit einer stufenlos steuer­ baren, schnell und präzise arbeitenden Steuerung zu schaffen, der sowohl als Einrohr- als auch als Zweirohr­ schwingungsdämpfer ausgebildet werden kann und der mit geringem fertigungstechnischem Aufwand herstellbar ist, wobei als Voraussetzung für die Integrierbarkeit des Dämpfungsventiles in den Dämpfungskolben die Bauhöhe der Ventileinheit möglichst gering gehalten werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß jeweils für die Zug- und Druckrichtung ein Dämpfungsventil axial hintereinander angeordnet ist und daß die beiden Ventilkörper durch eine gemeinsame Steuernadel gesteuert werden, wobei die Steuernadel einen der beiden Ventilkörper unter Ausbildung einer Beaufschlagungsfläche axial durchdringt, und daß jede Strömungsverbindung in der jeweiligen Abströmrichtung mit einem Rückschlagventil versehen ist.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß zur Steuerung und Regelung des Dämpfungsmittels im Schwingungsdämpfer ein vorgesteuertes Ventil verwendet wird, welches eine selbst versorgte Vorsteuerstufe besitzt. Hierbei wird die die Dämpfungskraft erzeugende Druckdifferenz zur Verstellung des Ventilkörpers herangezogen. Die beiden axial beweglichen Ventilkörper bilden dabei die Ver­ bindung der beiden Arbeitsräume miteinander. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß zwei Ventilkörper verwendet werden, die von einer gemeinsamen Steuereinrichtung positioniert werden, wobei der erste Ventilkörper als Hauptstufe in Zugrichtung und der zweite Ventilkörper als Hauptstufe in Druckrichtung wirksam ist. Durch die konstruktive Anordnung der Bauteile, insbesondere die Lage der Steuerkanten von Haupt- und Vorsteuerstufe wird es ermöglicht, daß ein Eingriff der Steuereinrichtung jeweils in Zug- und Druckstufe gleichermaßen wirksam ist.

In wesentlicher Ausgestaltung der Erfindung ist das Dämpfungsventil im Dämpfungskolben angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die Ventilkörper fest miteinander verbunden sind.

Nach einer wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilkörper axial relativ zueinander bewegbar.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß mindestens ein Kanal eine Querschnittsverengung auf­ weist.

Darüber hinaus ist in Ausgestaltung der Erfindung der Steuernadel eine Feder zugeordnet.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß mindestens ein Ventilkörper federbeaufschlagt ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Steuernadel mit einem Antriebselement verbunden ist. Dabei ist mit Vorteil als Antriebselement ein Elektromagnet vorgesehen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Schwingungsdämpfers mit einer Verstellvorrichtung im Dämpfungskolben im Schnitt,

Fig. 2 der in Fig. 1 dargestellte Dämpfungskolben bei Wirkung in Zugrichtung, im Schnitt,

Fig. 3 der in Fig. 1 dargestellte Dämpfungskolben bei Wirkung in Druckrichtung, im Schnitt,

Fig. 4 einen Dämpfungskolben mit einer Verstellein­ richtung bei der der Ventilkörper einteilig ausgebildet ist,

Fig. 5 einen Einrohrgasdruckdämpfer im Schnitt, bei dem die Ventileinrichtung und der Ausgleichsraum seitlich angeordnet sind,

Fig. 6 eine Ansicht eines Schwingungsdämpfers mit einer in einem separatem Bauteil angeordneten Steuerung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Einrohrschwingungsdämpfer dargestellt, welcher aus dem Zylinder 11, einer Kolben­ stange 12 und einem an der Kolbenstange 12 befestigten Dämpfungskolben 7 besteht. Der Dämpfungskolben 7 unter­ teilt den Zylinder 11 in den oberen 10 und den unteren Arbeitsraum 9. Dem Dämpfungskolben 7 und der Kolben­ stange 12 ist eine zur Steuerung der Dämpfungskräfte vorgesehene Ventileinrichtung zwischengeschaltet. Die Ventileinrichtung besteht im einzelnen aus dem Ventil­ gehäuse 1, einem Antriebselement 2, einer Steuernadel 3 sowie den Ventilkörpern 20a und 20b. Als Antriebselement 2 ist ein Elektromagnet vorgesehen, der über die elek­ trische Zuleitung 13 beaufschlagt wird. Der Kraft des Antriebselementes 2 wirkt die Federkraft der Feder 4 entgegen.

Für die Zugstufe bildet der Ventilkörper 20a eine Steuerkante 25a, wobei aus der anströmseitigen Kammer 26a die druckbeaufschlagte Stirnfläche 8a angeströmt wird. Ausgehend von der Steuerkante 25a wird das Dämpfungsmittel am Rückschlagventil 5 vorbei in den unteren Arbeitsraum 9 gelangen. Der Ventilkörper 20a weist weiterhin einen Kanal 22a auf, durch dessen Querschnittsverengung 23a Dämpfungsmittel in den Steuer­ raum 24a gelangt. Über die Beaufschlagungsfläche 28a wird die Steuernadel 3 mit Druck beaufschlagt, dabei kann die Steuerflüssigkeit über den Drosselkanal 21a des Ventilkörpers 20a und die Strömungsverbindung 27a in den unteren Arbeitsraum 9 abfließen.

Für die Druckstufe wird die druckbeaufschlagte Stirn­ fläche 8b über die anströmseitige Kammer 26b beauf­ schlagt, dabei bildet der Ventilkörper 20b zusammen mit dem Ventilgehäuse 1 eine Steuerkante 25b. In der Haupt­ stufe gelangt das Dämpfungsmittel an der Steuerkante 25b vorbei in die Strömungsverbindung 27b und von dort über das Rückschlagventil 6 in den oberen Arbeitsraum 10. Zur Steuerung des Ventilkörpers 20b gelangt Dämpfungsmittel über den Kanal 22b und die Querschnittsverengung 23b in den Steuerraum 24b. Durch Beaufschlagung der Beauf­ schlagungsfläche 28b wird die Steuernadel 3 ausgelenkt und das der Steuerung dienende Dämpfungsmittel gelangt über den Drosselkanal 21b, die Strömungsverbindung 27b und das Rückschlagventil in den oberen Arbeitsraum 10.

In der Fig. 2 ist ein Dämpfungskolben 7 bei der Durch­ strömung des Dämpfungsmittels in Zugrichtung gezeigt. Aus dem oberen Arbeitsraum 10 fließt Dämpfungsmittel über die anströmseitige Kammer 26a durch den Kanal 22a in den Steuerraum 24a. Über die Druckbeaufschlagungs­ fläche 28a wird die Steuernadel 3 ausgelenkt und die Strömungsverbindung zum Kanal 21a freigegeben. Der Ventilkörper 20a folgt der Steuernadel 3 mit konstantem Abstand und gibt gegenüber der Steuerkante 25a einen Querschnitt (Hauptstufe) frei. Über das Rückschlagventil 5 gelangt das Dämpfungsmittel in den unteren Arbeitsraum 9. Das Rückschlagventil 6 bleibt geschlossen.

In der Fig. 3 ist der Dämpfungskolben 7 bei der Durch­ strömung des Dämpfungsmittels in Druckrichtung darge­ stellt. In Druckrichtung gelangt das Dämpfungsmittel über die Kammer 26b, den Kanal 22b und die Querschnitts­ verengung 23b in den Steuerraum 24b. Die Steuernadel 3 wird über die Druckbeaufschlagungsfläche 28b gegen die Feder 4 ausgelenkt, so daß der Ventilkörper 20b der Steuernadel 3 folgt und die Steuerkante 25b freigibt. Das Dämpfungsmittel kann somit von der anströmseitigen Kammer 26b über die Strömungsverbindung 27b, vorbei am Rückschlagventil 6 in den oberen Arbeitsraum 10 fließen. Das Rückschlagventil 5 bleibt geschlossen.

In Fig. 4 ist ein Schwingungsdämpfer gezeigt, bei dem die Ventilkörper 20a und 20b fest miteinander verbunden sind. Die Funktionsweise bleibt dabei wie in den Fig. 1-3 beschrieben bestehen.

In der Fig. 5 ist ein Einrohrschwingungsdämpfer darge­ stellt, bei dem der Ausgleichsraum 14 außerhalb des Zylinders 11 angeordnet ist. Zwischen dem oberen Arbeitsraum 10, dem Ausgleichsraum 14 und dem unteren Arbeitsraum 9 ist die Ventileinrichtung 15 ebenfalls außerhalb des Zylinders 11 angeordnet. Der Ausgleichs­ raum 14 besteht dabei aus einem mit Dämpfungsmittel gefüllten Raum 16 und einem mit Gas gefüllten Druckraum 17. Über die Bohrungen 18 und 19 ist die Strömungsver­ bindung vom oberen Arbeitsraum 10 über die Ventilein­ richtung 15 zum unteren Arbeitsraum 9 umgekehrt sicher­ gestellt. Die Funktionsweise der Ventileinrichtung 15 bleibt dabei im Prinzip wie in Fig. 1-3 dargestellt und beschrieben, bestehen.

In der Fig. 6 wird ein Schwingungsdämpfer gezeigt, bei dem der Federzylinder 29 über Verbindungsleitungen 30 mit einer Ventileinrichtung 15 verbunden ist. Die Ventileinrichtung 15 entspricht einer der in Fig. 1-5 gezeigten.

Claims (8)

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 einem mit einem Ventilsitz versehenem Dämpfungsventil, welches über einen axial verschieblichen Ventilkörper den wirk­ samen Querschnitt eines Dämpfungskanales steuert, wobei der Ventilkörper, ausgehend von seiner druck­ beaufschlagten Stirnfläche, mindestens einen zur entgegengesetzt angeordneten Rückseite verlaufenden konstanten Kanal aufweist, und ein weiterer, von der Rückseite in Abströmrichtung einer Strömungsver­ bindung verlaufender Drosselkanal durch eine axial verschiebbare stufenlos positionierbare Steuernadel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein solches Dämpfungsventil für die Zug- und die Druckrichtung vorgesehen ist, daß die beiden Dämpfungsventile mit ihren Ventilkörpern (20a; 20b) axial hintereinander angeordnet sind und daß die beiden Ventilkörper (20a; 20b) durch eine gemeinsame Steuernadel (3) gesteuert werden, wobei die Steuer­ nadel (3) einen der beiden Ventilkörper (20a) unter Ausbildung einer Beaufschlagungsfläche (28a) axial durchdringt, und daß jede Strömungsverbindung (27a; 27b) in der jeweiligen Abströmrichtung mit einem Rückschlagventil (5; 6) versehen ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil im Dämpfungskolben (7) ange­ ordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (20a; 20b) fest miteinander verbunden sind.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (20a; 20b) axial relativ zu­ einander bewegbar sind.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kanäle (22a; 22b) eine Querschnittsverengung aufweist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernadel (3) eine Feder (4) zugeordnet ist, die die Steuernadel (3) gegen den Druck der Dämpfungsflüssigkeit auf den Beaufschlagungsflächen (28a; 28b) in Schließrichtung der Drosselkanäle (21a; 21b) beaufschlagt.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventilkörper (20a; 20b) feder­ beaufschlagt ist.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebselement (2) für die stufenlose Positionierung der Steuernadel (3) ein Elektromagnet vorgesehen ist.