DE4002883A1 - Schwingungsdaempfersteuerventil eines bypasses mit selbsthaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsdämpfersteuerventil eines Bypasses mit Selbsthaltung. Gerade bei regelbaren Fahrwerken ist eine eindeutige Steuerung des Schwingungsdämpfers für die Wirkung ausschlaggebend. Der Schwingungsdämpfer kann entweder durch Rand be­ tätigung ein- oder ausgeschaltet werden bzw. kann automatisch durch den im Fahrzeug vorhandenen Fahrzeugrechner über ein Ablauf­ programm gesteuert bzw. geregelt werden. Durch die Veränderung im Bypass-Querschnitt wird das Dämpfungsverhalten des Schwingungs­ dämpfers beeinflußt. Fährt z. B. das Fahrzeug auf gerader, ebener Fahrbahn, so kann der Bypass geöffnet werden, und der Dämpfer arbeitet weich in seiner Kennung. Dagegen in der Anwendung des Fahrzeuges im Gelände sollen die durch die Unebenheiten des Gelän­ des auftretenden Schwingungen vom Schwingungsdämpfer schnell abgebaut werden. In diesem Falle muß der Dämpfer große Dämpfungs­ arbeit verrichten, d. h. der Bypass ist geschlossen. Um eine noch genauere Anpassung an die gewünschte Dämpfungskennlinie zu erreichen, kann vor dem eigentlichen Steuerschieber im Bypass noch ein zusätzliches Bypass-Vorventil eingebaut werden. In der Regel ist dieses Bypass-Vorventil mit Federscheiben aufgebaut, die dem Ventil die nötige Kennung geben.

Hydraulisch regelbare Schwingungsdämpfer sind hinreichend be­ kannt. So offenbart die DE-PS 38 07 913 einen hydraulischen re­ gelbaren Schwingungsdämpfer, bei dem zur Steuerung der Dämp­ fungskraft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil eingesetzt wird. Dieses elektromagnetische Ventil sitzt jedoch nicht im Bypass.

Die DE-PS 36 31 714 offenbart einen Schwingungsdämpfer, der in­ nerhalb des Bypasses einen Ventilkörper aufweist, der durch ei­ nen Elektromagneten gesteuert wird. Dieser Ventilkörper soll in der Zug- und Druckstufe eine variable Dämpfungsanpassung errei­ chen.

Auch die DE-PS 35 18 327 offenbart einen Schwingungsdämpfer, der zur variablen Dämpfungsanpassung im Bypass ein druckabhängig reagierendes Ventil angeordnet hat.

Der DE-PS 38 00 288 ist ein hydraulisch regelbarer Schwingungs­ dämpfer zu entnehmen, der zur Steuerung der Dämpfungskraft minde­ stens zwei elektromagnetisch betätigte Ventile enthält. Die Ven­ tilanordnung ist so gestaltet, daß die beiden Magnetventile rei­ bungslos arbeiten.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Schwingungsdämpfer mit einem Steuerventil auszustatten, welches für ein verstellba­ res Fahrwerk geeignet ist. Dieses Steuerventil innerhalb des Bypasses soll einen kleinen Hub ausführen, die Verlustleistung zur Ansteuerung des Ventilschiebers soll gering sein, und das Ventil muß auch den rauhen Betrieb der Onroad-Offroad-Fahrzeuge aushalten können. Auch muß sichergestellt sein, daß das Ventil selbst bei Kabelbruch noch in einem definierten Schaltzustand sich befindet.

Die Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 und der daran anschließenden Unteransprüche gelöst. Durch den glocken­ förmigen Steuerschieber ist es möglich, die Wandstärken im Be­ reich des Ventilsitzes recht dünn zu halten. Innerhalb dieser umlaufenden Wandstärke kann mit Hilfe von Querschnittsdurchbrü­ chen ein großer Querschnitt erreicht werden. Durch die dünne Wandstärke ist es möglich, daß der Ölstrom, welcher sich durch die Bypass-Passage hindurchzwängt, beim Schließen des Ventiles gut abgeschert wird. Der Ventilsteuerschieber kann nur zwei Schaltzustände einnehmen. Der 1. Schaltzustand ist, das Ventil ist geschlossen, und der gesamte Bypass-Querschnitt ist nicht wirksam. In der 2. Stellung durch Anzug des Elektromagneten wird der Bypass-Querschnitt geöffnet, und das Öl als Dämpfungsmedium kann durch die innerhalb des Schiebers befindlichen Bypass-Durch­ lässe hindurchtreten. Die Ansteuerung des Elektromagneten kann entweder manuell oder auch automatisch vollzogen werden. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Elektromagnet nur kurze Zeit durch einen Stromimpuls angesteuert wird. Diese Zeit reicht aus, um den Anker in die andere Schalterstellung zu brin­ gen. Durch eine Umpolung der Stromrichtung wird ein Abfallen des in Selbsthaltung gegangenen Steuerschiebers bewirkt. Die Selbst­ haltung des Steuerschiebers wird dadurch erreicht, daß sich ober­ halb des Steuerschiebers mindestens ein Dauermagnet befindet. Durch die ebenfalls oberhalb des Steuerschiebers angeordnete Federkraft wird der Steuerschieber, nachdem die Magnetkraft des Dauermagneten aufgehoben worden ist, durch den Elektromagneten wieder in die Grundstellung, d. h. geschlossener Bypass, zurück­ geführt. Durch die zusätzliche Verwendung eines Dauermagneten wird die Wicklung aufgrund der nur impulsmäßigen Belastung nicht erwärmt, was gerade bei längeren Fahrten auf ebener Fahrbahn sich positiv auswirkt. Damit aber gerade in rauhen Anwendungsbe­ reichen es nicht vorkommt, daß der Schwingungsdämpfer in seiner Funktion nicht mehr voll funktionsfähig ist, ist es sicherge­ stellt durch eine elektrotechnische Schaltung, daß der Steuer­ schieber in die Stellung gebracht wird, in der der Bypass-Durchlaß geschlossen ist. Dieses kann durch eine schaltungstechnische Maßnahme erreicht werden, in der z. B. ein Transistor mit einem Kondensator als Speicher gekoppelt wird, der aufgrund von zu definierenden Vorgaben dann den Steuerschieber betätigt. Dieser Transistor gibt dann den entsprechenden Impuls an den Steuerschie­ ber, und das Ventil wird wieder geschlossen.

Damit das Schwingungsdämpfersteuerventil im Bypass auch genau und zuverlässig arbeitet, sind gewisse Fertigungstoleranzen ein­ zuhalten, die es gewährleisten, daß kein zusätzlicher Bypass entsteht.

Anhand des in der Fig. 1 dargestellten schematischen Ausfüh­ rungsbeispieles soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher er­ läutert werden.

An eine Kolbenstange (8) ist über eine Verschraubung (11) das Gehäuseoberteil (10) des Dämpfungssteuerventiles angeschraubt. Gleichzeitig gehen innerhalb der hohlen Kolbenstange die An­ schlüsse (9) des Elektromagneten nach außen. Das Gehäuseunter­ teil (18) wird wiederum in das Gehäuseoberteil (10) über die Verbindung (20) gebracht. Innerhalb des Gehäuseunterteiles (18) befindet sich in axialer Richtung verlaufend eine Bypass-Passa­ ge (14). Diese Bypass-Passage (14) ist mit einem Bypass-Vor­ ventil (16) ausgerüstet. Dieses Bypass-Vorventil besteht aus einem Federscheibenpaket, welches entsprechend der gewünschten Charakteristik die für den Schwingungsdämpfer notwendige Kennung erzeugen kann. Dieses Bypass-Vorventil ist keine Notwendigkeit, doch hat es sich herausgestellt, daß bei bestimmten Verwendungs­ möglichkeiten von Schwingungsdämpfern zusätzliche Bypass-Vorven­ tile interessant sind. Ist das Bypass-Vorventil geöffnet, so trifft der Strom des Dämpfungsmediums innerhalb des glockenför­ mig angeordneten Steuerschiebers (1) auf einen verschlossenen Bypass. Denn durch den geschlossenen Bypass, d. h., der Steuer­ schieber wird durch das Federelement (7) in seiner Grundstellung gehalten, ist der Bypass-Durchlaß (6) geschlossen. Wird nun über einen Stromimpuls der sich auf dem Spulenkörper (4) befindliche Elektromagnet (3) bestromt, so wird der aus einem ferromagneti­ schen Material bestehende Steuerschieber (1) aus seiner Grund­ stellung herausgebracht. Dieser Stromimpuls muß so lang sein, daß der Steuerschieber auch sicher in seine zweite Schaltposi­ tion gelangen kann. Durch Überwindung der Federkraft des Feder­ elements (7) wird der Steuerschieber durch den ebenfalls ober­ halb angeordneten Dauermagneten (2) in seiner zweiten Schaltpo­ sition gehalten. Dieser Dauermagnet muß wiederum so stark ausge­ legt sein, daß er aufgrund seiner magnetischen Kraft den Steuer­ schieber sicher in dieser Position halten kann. In dieser zweiten Schaltstellung ist nun der Bypass-Querschnitt offen, d. h., der Bypass-Durchlaß (5) des Steuerschiebers (1) liegt mit dem in dem Gehäuseunterteil (18) befindlichen Bypass-Durch­ laß (6) übereinander. Das Dämpfungsmedium kann so ungehindert von der unteren in die obere Kammerhälfte des Schwingungsdäm­ pfers gelangen.

Soll nun der durch Selbsthaltung des Dauermagneten (2) in der Schaltstellung 2 sich befindliche Steuerschieber (1) in seine Schaltstellung 1 (geschlossen) gebracht werden, so ist ein im Vorzeichen umgekehrter Stromimpuls auf die Wicklung des Elektro­ magneten (3) notwendig. Durch den Elektromagneten wird ein Ma­ gnetfeld erzeugt, welches dem Dauermagneten entgegengerichtet ist. Dadurch wird die Magnetkraft eliminiert, und der Steuer­ schieber (1) fällt aufgrund der nun tätigen Federkraft des Fe­ derelementes (7) in seine Grundstellung zurück. Auch hierfür ist nur ein kurzer Stromimpuls notwendig, um wiederum Energie zu sparen und eine thermische Erwärmung des Elektromagneten zu ver­ meiden. Der Vorteil dieses Prinzipes liegt darin, daß gerade bei längeren Fahrten, z. B. bei Onroad, die Bestromung nicht dauernd vorhanden ist und somit eine thermische Erwärmung unterbleibt.

Das Gehäuse mit dem Bypass kann, wie in Fig. 1 dargestellt wird, z. B. oberhalb des Dämpfungskolbens (15) angebracht werden. Die Befestigung des Dämpfungskolbens (15) erfolgt dann über die Ver­ schraubung (19) mit dem Gehäuseunterteil (18).

Um dem Schwingungsdämpfer für seinen Betrieb die größtmögliche Sicherheit zu geben, so ist er mit einer zusätzlichen elektro­ technischen Einrichtung ausgestattet, die es erlaubt, bei Strom­ ausfall bzw. Kabelanschlußbruch einen sicheren Betrieb des Schwin­ gungsdämpfers zu gewährleisten. Diese elektrotechnische Einrich­ tung kann z. B. eine einfache elektronische Schaltung, bestehend aus einem Transistor und einem als Zeitglied fungierenden Kondensa­ tor bestehen. Wird aufgrund eines Kabelbruches die Ladung des Kondensators an den Transistor weitergegeben, so wird durch den Transistor der Elektromagnet (3) angesteuert und bringt damit den Steuerschieber (1) in die erste Schaltstellung. Damit ist der Bypass-Querschnitt geschlossen, und das Dämpfungsmedium kann nicht mehr durch die Bypass-Durchlässe (5 und 6) hindurchtreten, denn der Steuerschieber wird aufgrund der sich oberhalb befindenden Rückstellfeder (2) in einer sicheren Stellung gehalten.

Bezugszeichenverzeichnis

 1 Steuerschieber
 2 Dauermagnet
 3 Elektromagnet
 4 Spulenkörper
 5 Querschnittdurchlaß
 6 Bypass-Durchlaß
 7 Federelement
 8 Kolbenstange
 9 Elektrische Anschlüsse
10 Gehäuseoberteil
11 Verschraubung
12 Dichtung
13 Ausgleichsbohrung
14 Bypass-Passage
15 Dämpfungskolben
16 Bypass-Vorventil
17 Zapfen
18 Gehäuseunterteil
19 Verschraubung
20 Verbindung

Claims (8)

1. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung für einen regelbaren/steuerbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer, für Kraftfahrzeuge, mit einem mindestens eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einer darin abgedichteten eintauchenden, axial verschiebbaren Kolbenstange, an deren Ende innerhalb des Zylinders ein Dämpfungskolben befestigt ist, der den Zylin­ derraum im zwei Arbeitskammern unterteilt und der mit veränderba­ ren Durchlässen versehen ist, die durch Drosselventile gesteuert bzw. geregelt werden und zusätzlich ein Bypass für die Druck- und Zugstufe vorhanden ist, dessen Durchlaßquerschnitt veränder­ bar über einen axial angeordneten Elektromagneten gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Steuerschieber (1) neben dem axial angeordneten Elektromagneten (3) zusätzlich mindestens ein Dauermagnet (2) angebracht ist und der Steuer­ schieber (1) nur zwei Schaltstellungen einnehmen kann.

2. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (1) aus einem ferromagnetischen Werkstoff als Ringschieber mit dünner Wandstärke im Bereich des Ventilsitzes ausgerüstet ist und auf dem Umfang verteilt Querschnittsdurchlässe (5) aufweist.

3. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Bypass-Durchlaß (6) der Steuerschieber (1) von einem Federelement (7) in der Grundstel­ lung gehalten wird.

4. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (3) nur durch Stromimpulse betätigt wird.

5. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betätigung des Elektromagneten (3) der Steuerschieber (1) angezogen wird und durch den Dauermagneten (2) in Selbsthal­ tung geht.

6. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ schieber (1) durch einen umgepolten Stromimpuls in die ge­ schlossene Grundstellung des Steuerschiebers (1) zurückfällt.

7. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektro­ technische Einrichtung im Schwingungsdämpfer vorhanden ist, die bei Stromausfall oder Kabelbruch den Bypass-Durchlaß (6) schließt.

8. Schwingungsdämpfersteuerventil mit Selbsthaltung nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrotechnische Einrichtung aus einer Schaltungsanordnung eines Transistors mit Kondensator als Zeitglied besteht.