DE4131532A1 - Verstellbares daempfventil mittels eines elektrorheologischen steuermediums fuer einen schwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Moderne Kraftfahrzeuge, insbesondere die der Oberklasse, sind mit verstellbaren Schwingungsdämpfern ausgerüstet, um einer­ seits eine weiche Fahrwerksabstimmung für den Fahrkomfort und andererseits eine sportlich straffe Abstimmung für den Bereich der höheren Fahrgeschwindigkeiten zu erzielen. Es gibt z. B. die Möglich­ keit, die Dämpfer mit Dampfventilen auszurüsten, die über Elektromagneten in ihrer Dampfkraft verstellbar sind. Diese Dampfventile sind in ihrem Aufbau sehr kompliziert und entspre­ chend teuer und empfindlich. Als Alternative sind Schwingungs­ dämpfer bekannt, die ein elektrorheologisches Medium enthalten, das unter dem Einfluß einer Hochspannung innerhalb einer Kon­ densatoranordnung seine Viskosität ändert. Die veränderbare Viskosität des Mediums ist die Grundlage für die verstellbare Dämpfung. Man verwendet das elektrorheologische Medium gleich­ zeitig als Steuer- und als Dämpfmedium. Die hohen Kosten und die nicht ausreichende Alterungsbeständigkeit des elektrorheo­ logischen Mediums führten zu einer Entwicklung, die in der DE 39 05 639 näher beschrieben ist, nämlich der Trennung von Dämpfmedium und Steuermedium, wobei als Dämpfmedium konventio­ nelles Mineralöl verwendet wird. Dieser Dämpfer besitzt außer­ halb seiner Arbeitsräume ein Dämpfventil, das ohne Hochspan­ nungseinfluß wie eine geschwindigkeitsabhängige Drosseleinrich­ tung funktioniert, sich aber bei Anlage einer Hochspannung in seiner Dämpfwirkung verändert. Prinzipiell besitzt das Dämpf­ ventil bei abgeschalteter Hochspannung in der Druckstufe die geringste und in der Zugstufe die höchste Dämpfkraft. Bei ange­ legter Hochspannung ändert sich die Dämpfkraft ungleichsinnig, d. h. die Druckstufendämpfkraft vergrößert sich und die Zugstu­ fendämpfung nimmt ab. Dieses Kennlinienverhalten entspricht aber nicht den Erfordernissen einer praktischen Dämpfkraftab­ stimmung.

Ein weiteres zu verbesserndes Konstruktionsdetail liegt darin, daß sich bei einer Änderung der Viskosität des Steuermediums innerhalb der Steuerstrecke große Druckunterschiede innerhalb des elektrorheologlschen Teiles ergeben, die wiederum zu Verzö­ gerungen der Dämpfkraftänderung fuhren. Diese Druckunterschiede entstehen dadurch, daß in der Steuerstrecke eine Kondensator­ anordnung die Fließbewegung des elektrorheologischen Steuerme­ diums nur auf einem Teilabschnitt stark hemmt. In einem Teil­ stück des elektrorheologischen Steuerkreises wird das Steuer­ medium zwischen dem Ventilkörper und der Steuerstrecke kompri­ miert und dem anderen Teilstück zwischen Steuerstrecke und Ventilkörper-Rückseite entlastet. Es gibt zwar einen Steuer­ mediumausgleichsraum mit Druckvorlage mittels einer Membrane, doch hat diese die Strömungswiderstände einer Steuermediumteil­ strecke zu überwinden.

Die Kondensatorausführung für die sperrbare Steuerstrecke er­ möglicht zwar eine große Kondensatorlänge, doch ergibt sich aus der spiralförmigen Durchführstrecke nur ein relativ kleiner mittlerer Windungsradius, der in Annäherung etwa dem Mittelwert zwischen dem kleinsten und dem größten Windungsradius ent­ spricht. Der mittlere Durchflußdurchmesser sollte aber zur Er­ zielung einer möglichst großen Viskositätssteigerung des Steu­ ermediums eine hinreichende Größe aufweisen. Bei der spiralför­ migen Ausführung kommt noch hinzu, daß bei konstanter Spannung an den Kondensatorflächen aufgrund des sich ändernden Radius sich ändernde Viskositätszustände betrachtet über die Kondensa­ torlänge ergeben. Als Folge muß die Hochspannung auf ein überhöhtes Niveau gebracht werden, damit sichergestellt ist, daß auf der gesamten Kondensatorlänge die Viskosität des Steuerme­ diums zur Wirkung kommt. Andernfalls kann ein Unterdruck zwi­ schen dem Ventilkörper und der spiralförmigen Durchflußstrecke entstehen, der dafür sorgt, daß aus der Spirale Steuermedium abgesaugt wird oder daß der Ventilkörper in seinem Bewegungsab­ lauf behindert wird. Der Steuermediumausgleichsraum kann diesen Mangel nicht beheben, da er nur bei spannungslosem Zustand auf den Ventilkörper einwirken kann (Fig. 3).

Die Anordnung der Dämpfeinrichtung außerhalb der Arbeitsräume führt zwangsläufig zu langen Verbindungskanälen für das Dämpf­ medium. Als Folge ergibt sich gerade bei Winterbetrieb eine zusätzliche Drosselwirkung, die nur sehr schwer abzuschätzen ist und innerhalb einer Steuerung berücksichtigt werden muß. Weiterhin besitzt die Dämpfeinrichtung relativ viele Einzel­ teile, die wiederum eine sehr präzise Fertigung erfordern.

Es fällt auf, daß die Ventilkörperfläche, die vom Dämpfmedium auf der Zugseite beaufschlagt wird, in der Regel größer ist als die Fläche des elektrorheologischen Steuermediums. Daraus er­ gibt sich ein ungünstiges Übersetzungsverhältnis, da die Visko­ sität des Steuermediums überproportional gesteigert werden muß. Die Steigerung ist aber nach Angaben von Herstellern der Steu­ ermedien derzeit begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen in seinem Auf­ bau einfachen Schwingungsdämpfer mit einem elektrorheologischen Steuermedium für ein verstellbares Dämpfventil zu schaffen, der schnell und präzise ansteuerbar ist, der in seinem Dämpfkraft­ änderungsverhalten der allgemeinen gewünschten Charakteristik entspricht und den realisierbaren Viskositätssteigerungen des Steuermediums Rechnung trägt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Dämpfventil die veränderbare Dämpfung jeweils einem Dämpfventil für die Druck- und die Zugstufe parallel geschaltet ist, wobei die Dämpfkraftveränderung in Zug- und Druckrichtung gleichsinnig erfolgt. Entsprechend den Anforderungen an die Fahrwerksabstimmung bezüglich der Dämpf­ kraftveränderung kann man die Dämpfkraft gleichzeitig in Zug-und in Druckrichtung vergrößern oder verringern. Ausschlagge­ bend für diese Möglichkeit der Dämpfkraftveränderung ist, daß auf den Ventilkörper in Zug- und in Druckrichtung gleichsinnig gerichtete hydraulische Öffnungskräfte wirken. Voraussetzung dafür ist, daß ein beweglicher Ventilkörper ventilsitzseitig vom Dämpfmedium und ventilkörperrückseitig vom Steuermedium und/oder einer Federkraft beaufschlagt ist. Diese klare Tren­ nung zwischen Steuermedium und Dämpfmedium vereinfacht prinzi­ piell eine konkrete technische Ausführung.

Die Viskosität des Steuermediums läßt sich nicht beliebig stei­ gern. Für eine Art hydraulische Übersetzung sind die druckbe­ aufschlagten Flächen am Ventilkörper auf der Dämpfmediumseite kleiner oder gleich ausgeführt als auf der Steuermediumseite.

Zur Vermeidung langer Strömungswege für den Parallelweg des Dämpfmediums zwischen dem Arbeitsraum und dem Dämpfmediumaus­ gleichsraum besteht eine Verbindungsstrecke, die von einem be­ weglichen Ventilkörper, der einerseits von dem Dämpfmedium und andererseits vom elektrorheologischen Steuermedium druckbeauf­ schlagt ist, stufenlos sperrbar ist. Die Verbindungsstrecke be­ sitzt vorteilhafterweise ebenfalls zwischen dem Dämpfmediumaus­ gleichsraum und den Arbeitsräumen nur eine Durchströmungsrichtung.

Damit auf jeden Fall sichergestellt ist, daß sich das verstell­ bare Dämpfventil schnell in eine andere Öffnungsposition bewe­ gen kann, wenn sich die Viskosität des Steuermediums bei Reduzierung der Hochspannung abbaut, wird das über Strömungsweg parallel angeordnete verstellbare Dämpfventil einerseits vom Dämpfmedium und andererseits aus einer Reihen­ schaltung bestehend aus einer Federkraft und einer Steuer­ mediumdruckkraft angesteuert. In einer alternativen Ausführung wird das im Strömungswegrelais angeordnete verstellbare Dämpf­ ventil einerseits vom Dämpfmedium und andererseits aus einer Parallelschaltung bestehend aus einer Federkraft und einer Steuermediumdruckkraft angesteuert. Zur Funktionsunterstützung der Dämpfventilbewegung ist zwischen einem Steuermediumaus­ gleichsraum und dem verstellbaren Dämpfventil ein der Steuer­ strecke parallel geschaltetes Rückschlagventil installiert. Das Rückschlagventil öffnet bei einem erhöhten Druck im Steuer­ mediumausgleichsraum gegenüber der Steuerstrecke. In einer Aus­ führungsvariante wird das Rückschlagventil für das Steuermedium gegen eine Federbelastung geschaltet.

Zur Vermeidung von Druckunterschieden innerhalb der Steuer­ strecke steht die Steuerstrecke durch eine sich an einem zylin­ derfesten Bauteil abstützende Feder und einem Dichtkörper unter einer Druckvorspannung. Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch kann die Steuerstrecke auch unter einer Gasdruckvorlage stehen. In einer speziellen Ausführung sind die vom Dämpfmediumdruck beaufschlagten Endflächen der Steuerstrecke unterschiedlich groß ausgeführt. Daraus ergibt sich eine Art schwimmend ange­ ordnete Steuerstrecke, die eine Temperaturkompensation für die Dämpfkraft beinhaltet. Dehnt sich unter Temperatureinfluß das Dämpfmedium aus, steigt gleichzeitig der statische Druck inner­ halb des Steuermediums, so daß die auf das Dämpfventil wirken­ den Schließkräfte ebenfalls ansteigen. In weiterer Ausgestal­ tung der Erfindung ist die Steuerstrecke an einem Ende von einem axial beweglichen Dichtkörper gegenüber dem Dämpfmedium abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform liegt bei spannungsloser Steuerstreckenschaltung die maximale Dämpfkraft vor, was einen großen Sicherheitsaspekt beinhaltet.

Die konzentrisch zum Zylinderrohr angeordnete Steuerstrecke er­ möglicht gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich verbes­ serte Raumökonomie sowie eine Optimierung der Steuerstreckenge­ stalt bezüglich der wichtigen Kenngrößen wie Steuerstreckenlän­ ge und mittlerem Steuerstreckendurchmesser.

Damit die Dämpfmediummenge aufgrund des vorhandenen Einbaurau­ mes des Dämpfers nicht reduziert werden muß, ist die Steuer­ strecke außerhalb der Arbeitsräume angeordnet. Gemäß einem vor­ teilhaften Unteranspruch verläuft die Steuerstrecke zwischen einem Kondensatorrohr und einem koaxial zum Zylinderrohr beab­ standeten Rohr. Vorteilhafterweise bietet sich die Möglichkeit, Komponenten aus einem konventionellen Seriendämpfer zu verwen­ den. Hinsichtlich der geringen Teilezahl und des Raumbedarfes besteht die Möglichkeit, daß die Steuerstrecke zwischen dem Zylinder und dem Kondensator verläuft und eine besonders inter­ essante Konstruktionsvariante darstellt. Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Steuerstrecke nicht schwimmend an­ geordnet ist, muß, damit es zu keinem Druckunterschied inner­ halb des Steuermediums kommt, ein Ausgleichsraum für das Steu­ ermedium vorhanden sein, der unter einer Druckvorspannung steht. Eine Möglichkeit besteht darin, zwischen dem Kondensa­ torrohr und einer elastischen Membrane einen Ausgleichsraum für das Steuermedium zu bilden. Eine andere Möglichkeit liegt darin, daß der Steuermediumausgleichsraum unter einer Gaspol­ sterdruckvorlage steht.

In einer im besonderen für Federbeine oder Einrohrschwingungs­ dämpfer interessanten Erfindungsvariante, ist das Dämpfventil mit veränderbarer Dämpfkraft innerhalb einer hohlen Kolbenstange angeordnet ist. Die Kolbenstange weist je Arbeitsraum einen Einströmkanal zu einem Dämpfmediumzwischenraum auf, in dem ein federkraftbelasteter Ventilkörper den Durchfluß zwischen den beiden Einströmkanäle steuert. Entsprechend wirken in Druckstu­ fenrichtung bezogen auf den Ventilkörper eine resultierende Öffnungskraft bestehend aus einem Arbeitsdruck multipliziert mit einer Anströmfläche und einem um die Drosselung des Dämpf­ ventiles verminderten Druckes multipliziert mit einer Anström­ fläche. In Zugstufenrichtung wirken bezogen auf den Ventilkörper eine resultierende Öffnungskraft bestehend aus einem Arbeits­ druck multipliziert mit einer Anströmfläche und einem um die Drosselung des Dämpfventiles verminderten Druckes multipliziert mit einer Anströmfläche. Die Ausgestaltung der Flächenverhält­ nisse an dem Ventilkörper bietet eine sehr große Flexibilität bei der Auslegung der Dämpfkräfte.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen näher erläutert werden.

Fig. 1/2 Hydraulikschaltbild und eine entsprechende Aus­ führungsvariante, bei der das Steuermedium für das veränderbare Dämpfventil unter einer Federvorspan­ nung steht.

Fig. 3/4 Hydraulikschaltbild und eine dazugehörige Aus­ führungsvariante, bei der das einstellbare Dampf­ ventil beidseitig vom Dämpfmedium angesteuert wird.

Fig. 5 Hydraulikschaltbild mit einem einstellbaren Dämpf­ ventil, das für die Steuerstrecke einen Steuer­ mediumausgleichsraum mit einem dazugehörigen Rück­ schlagventil besitzt.

Fig. 6 Schwingungsdämpfer mit einem einstellbaren Dämpf­ ventil, dessen Steuermediumausgleichsraum von einer Membrane in Verbindung mit einem Kondensatorrohr gebildet wird.

Fig. 7 Schwingungsdämpfer mit einem einstellbaren Dämpf­ ventil innerhalb einer hohlen Kolbenstange.

Der Schwingungsdämpfer 1 in Fig. 1 verfügt über ein Dämpf­ ventil 2 mit veränderbarer Dämpfkraft sowie ein parallel ge­ schaltetes geschwindigkeitsabhängiges Drosselventil 3. Man er­ kennt, daß das Dämpfventil 2 nur eine Durchflußrichtung be­ sitzt. Das Dämpfventil 2 wird einerseits vom Dämpfmedium, andererseits aus einer Reihenschaltung, bestehend aus einer Federkraft und einer Druckkraft, innerhalb eines elektrorheo­ logischen Steuermediums angesteuert, wobei sich die Feder auf einem zylinderfesten Bauteil abstützt.

Fig. 2 stellt die technische Umsetzung des Schaltbildes gemäß Fig. 1 dar. Ein Kolbenventil 4 an einer axial beweglichen Kol­ benstange 5 und ein Bodenventil 6 an einem Zylinderboden bein­ halten die geschwindigkeitsabhängige Drosselung. Ein Arbeits­ raum wird vom Kolben 7 zweigeteilt. Ein Zylinderrohr 8 begrenzt den Arbeitsraum und ist gleichzeitig Bestandteil eines Konden­ sators. In einem koaxialen Abstand zum Zylinderrohr 8 ist ein Kondensatorrohr 9 angeordnet, das von einer Kolbenstangenfüh­ rung 10 positioniert wird. Oberhalb der Kolbenstangenführung 10 wird eine Dichtungseinheit montiert. Das Zylinderrohr 8 und das Kondensatorrohr 9 bilden einen Ringraum 11, der einerseits von einem federbeaufschlagten Dichtungsführungskörper 12, anderer­ seits von einem Ventilkörper 13 in Verbindung mit einer Dich­ tung 14 axial begrenzt ist. Der Ringraum 11 ist mit einem elektrorheologischen Steuermedium gefüllt, das bei Anlage einer Hochspannung seine Viskosität vergrößert. Das Zylinderrohr 8 besitzt im Bereich der Kolbenstangenführung 10 eine Abflußboh­ rung 15, die in einen Ringraum 16 mündet. Dieser Ringraum 16 wird im wesentlichen vom Ventilkörper 13 begrenzt. Auf der gleichen Höhe besitzt das Kondensatorrohr 9 eine Verbindungs­ bohrung 17, die in einem Berührungskanal 18 mündet. Das Dämpf­ ventil besteht somit aus dem Kondensatorrohr 9, dem Zylinder­ rohr 8, der Feder 19, dem Ventilkörper 13 und den jeweiligen Bohrungen im Zylinderrohr 8 und im Kondensatorraum 9. Ein Be­ hälter 20 umschließt die gesamte Dämpfeinrichtung und bildet mit dem Kondensatorrohr 9 ein Dämpfmediumausgleichsraum 21. Zur Vermeidung von Blasenbildung und zur Verringerung der Dämpfme­ diummenge ist in dem Ausgleichsraum eine Eintauchhülse 22 montiert. An dem Kondensatorrohr 9 ist ein Anschlußkontakt 23 an eine Spannungsquelle vorgesehen. Dementsprechend ist das Kondensatorrohr 9 durch einen Isolationsring 24 elektrisch vom Zylinderrohr 8 getrennt. An dem Behälter 20 ist ein entspre­ chender elektrischer Abflußkontakt 25 vorgesehen. In einem spannungslosen Zustand des Kondensators verhält sich das ein­ stellbare Dämpfventil wie eine konventionelle Drosseleinrich­ tung. Der Schwingungsdämpfer 1 besitzt unter dieser Vorausset­ zung die geringste Dämpfkraft. Bei der Bewegung der Kolbenstan­ ge 5 wird das Dämpfmedium aus einem Arbeitsraum 26 über die Ab­ flußbohrung 15 verdrängt. Die Druckkraft des Dämpfmediums be­ wegt den Ventilkörper 13 gegen die Strömungswiderstände inner­ halb einer Steuerstrecke 27, die von der Dichtung 14 axial begrenzt wird sowie der Federkraft, wobei der Ventilkörper 13 die Verbindungsbohrung 17 zum Beruhigungskanal 18 freigibt.

Bei Anlage einer Hochspannung an das Kondensatorrohr 9 steigt die Viskosität des Steuermediums an und sperrt je nach Bedarf die Verbindungsstrecke 15, 16, 17 zwischen dem Arbeitsraum 26 und dem Dämpfmediumausgleichsraum 21. Ein nicht dargestellter Rechner ermittelt die nötige Spannung für den Kondensator. Die Feder 19 hält das Steuermedium in jeder Situation unter einer Druckvorlage. Der Ventilkörper 13 besitzt auf der Dämpfmedium­ seite 28 eine kleinere Fläche als auf der Steuermediumseite 29, so daß eine Art hydraulische Übersetzung vorliegt.

Die konstruktive Ausführung des Kondensatorrohres 9 beinhaltet einen großen mittleren Steuerstreckendurchmesser sowie eine große axiale Länge im Bereich der Steuerstrecke 27. Folglich be­ nötigt man eine vergleichweise kleine Hochspannung oder umge­ kehrt erzielt man eine große Viskositätssteigerung. Durch die konzentrische Anordnung der rohrförmigen Dämpferteile wird der zur Verfügung stehende Raum optimal ausgenutzt.

Fig. 3 zeigt ein Hydraulikschaltbild mit einem zu einem ge­ schwindigkeitsabhängigen Drosselventil 3 parallel geschaltetes dämpfkraftveränderbares Dämpfventil 2, das von Dämpfmediuman­ schlüssen direkt oder indirekt angesteuert wird. Man erhält da­ mit eine schwimmende Anordnung der Steuerstrecke.

Fig. 4 stellt eine Umsetzung des Schaltbildes nach Fig. 3 dar. Die wesentlichen Komponenten sind identisch mit dem Schwin­ gungsdämpfer 1 aus Fig. 2, so daß nur auf Unterschiede einge­ gangen wird. Die Verbindungsstrecke besteht aus der Abflußboh­ rung 15 sowie einem fluiden Raum 30 zwischen dem Zylinderrohr 8 und einem koaxial zu diesem beabstandeten Rohr 31. Am Ende der Verbindungsstrecke befindet sich ein Ventilkörper 13, der von einer Feder 19 beaufschlagt wird, die sich an einem Stützkör­ per 32 nebst Dichtung abstützt. Ein Kondensatorrohr 9 bildet mit einem Rohr 31 eine Steuerstrecke 27, die an der der Ventil­ körper abgewandten Seite von einer axial beweglichen Dichtung 33 begrenzt wird. Im Bereich oberhalb der Dichtung 33 besitzt das Rohr 31 eine Bohrung 34 mit Anbindung an den fluiden Raum 30. Daraus folgt, daß bei einer Kolbenstangenbewegung beide Steuerstreckenendflächen dämpfmediumbeaufschlagt sind. Da die Endfläche 35 an der axial beweglichen Dichtung 33 größer ist als die des Ventilkörpers 13 bleibt das parallel geschaltete Ventil 2 im spannungslosen Kondensatorzustand stets geschlos­ sen, so daß die größte Dämpfwirkung vorliegt. Das ist ein wichtiger Beitrag zur Fahrsicherheit. Wird eine Hochspannung an das Kondensatorrohr 9 gelegt und die Viskosität steigt an, stützt sich die Feder 19 an der gesperrten Steuermediumsäule ab und der Ventilkörper 13 kann den Durchfluß unter dem Ein­ fluß der Druckkraft des Dämpfmediums öffnen. Der Ausflußpunkt des Dämpfmediums ist innerhalb des Dämpfers 1 sehr tief ange­ setzt, so daß auf einer Eintauchhülse zur Verschäumungsver­ hinderung verzichtet werden kann.

In dem Schaltkreis von Bild 5 besitzt das verstellbare Dämpf­ ventil 2 einen Steueranschluß für das Dämpfmedium und eine Parallelansteuerung bestehend aus einer Federkraft und der Druckkraft des elektrorheologischen Steuermediums. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Varianten ist das Steuermedium innerhalb der Steuerstrecke 27 nicht schwimmend angeordnet. Die Steuerstrecke 27 ist mit einem Steuermediumausgleichsraum 36 verbunden, der unter einer Druckvorspannung steht. Für das Dämpfventil 2 bedeutet das, daß das Dämpfmedium am Steueran­ schluß gegen eine Federkraft und die Sperrkraft des Dämpfmedi­ ums wirkt, es jedoch nur in Abhängigkeit von einer Hochspannung mehr oder weniger in Durchlaßstellung schalten kann. Bei Hochspannung und der damit verbun­ denen Viskosität des Steuermediums kann das Steuer­ medium ein der Steuerstrecke 27 parallel geschaltetes Rück­ schlagventil 37 passieren und somit dazu bei tragen, daß sich der Ventilkörper 13 schnellstmöglich ohne äußere Ventilsteuerung in eine Schließstellung bewegen kann. Unterdruckzustände, bedingt durch die Steuerstrecke 27, innerhalb der gesamten elektrorheolo­ gischen Strecke werden durch das freigegebene Rückschlagven­ til 37 kompensiert.

Eine Möglichkeit, das Schaltbild nach Fig. 5 in eine reale technische Lösung umzusetzen, beschreibt die Fig. 6. Sie ent­ spricht dem wesentlichen Aufbau der Fig. 1. Abweichend wird der Ventilkörper 13 von einer Feder 38 beaufschlagt, die sich an dem Kondensatorrohr 9 abstützt. Konzentrisch zum Kondensa­ torraum 9 ist eine elastische Membrane 39 angeordnet, die mit dem Kondensatorraum 9 einen Ringraum bildet, der die Funktion eines Ausgleichsraums 36 für das Steuermedium übernimmt. An dem dem Ventilkörper 13 abgewandten Ende der Steuerstrecke 27 be­ sitzt das Kondensatorrohr 9 Durchbrüche 40 zum Ausgleichsraum 36. Als Rückschlagventil 37 dient ein elastischer Ring 41, der eine Reihe von Kurzschlußbohrungen 2 verschließt. Ist der Druck, erzeugt von der elastischen Membrane 39, innerhalb der Steuerstrecke 27 niedriger als im Steuermediumausgleichsraum 36, so kann das Steuermedium durch diese Kurzschlußbohrungen 42 an den Ventilkörper 13 und die Steuerstrecke 27 strömen.

Die Lösungen der Fig. 1 bis 6 eignen sich besonders gut für Schwingungsdämpfer, die nach dem Zweirohrdämpferprinzip aufge­ baut sind.

Fig. 7 stellt einen Ausschnitt aus einem Dämpfer 1 dar, bei dem innerhalb einer hohlen Kolbenstange 43 das einem geschwindig­ keitsabhängigen Drosselventil 3 parallel geschaltete Dämpfven­ til 2 inklusive einem Ausgleichsraum 36 für das Steuermedium sowie einem Rückschlagventil 37 angeordnet sind. An der Kolben­ stange 43 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Arbeitskolben mit ventilplattenbestückten Drosselkanälen befestigt. Ein Ein­ strömkanal 44 ist koaxial innerhalb der Kolbenstange 43 einge­ bracht, der in einen Dämpfmediumzwischenraum 46 mündet. Dieser Einströmkanal 44 wird von einem axial beweglichen Ventilkörper 13 unter Belastung einer Feder 38 verschlossen. Ein weiterer Einströmkanal 45 verbindet den Dämpfmediumzwischenraum 46 mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 26. Der Ventilkörper 13 besitzt je Einströmkanal 44, 45 eine Anströmfläche 47, 48, wo­ bei die Anströmfläche 47, die bei der Druckstufe beaufschlagt wird, vorzugsweise kleiner ist als die der Zugstufe. Auf der Ventilkörper­ rückseite befindet sich der Steuermediumanschluß. Die Ventil­ körperrückseite ist durch einen abdichtenden Faltenbalg 49 gegenüber dem Dämpfmediumzwischenraum 46 getrennt. Dem Falten­ balginnenraum schließt sich ein Sammelraum 50 an, der Verbin­ dungsbohrungen 51 zu den Steuerstrecken 27, die von den Konden­ satorrohren 9 gebildet werden sowie einem federbelasteten Rück­ schlagventil 37 zu einem Steuermediumausgleichsraum 36 inner­ halb eines Kondensatorrohres. Die Steuerstrecke 27 sowie der Steuermediumausgleichsraum 36 stehen unter der Druckvorlage eines Gaspolsters 52. Bei spannungslosen Kondensatoren wird ein Teil des Dämpfmediums über die geschwindigkeitsabhängige Dros­ seleinrichtung 3 sowie dem parallel geschalteten Dämpfventil 2 verdrängt. Der Ventilkörper 13 öffnet gegen die Feder 38 inner­ halb des Faltenbalges 49. Entsprechend den Querschnitten der Anströmflächen 47, 48 bzw. Einströmkanälen 44, 45 stehen Zug- und Druckstufe in einem definierten Verhältnis am parallel ge­ schalteten Dämpfventil 2. In der Druckstufe wirkt die hydrau­ ische Öffnungskraft in der Summe aus dem Ar­ beitsdruck im Arbeitsraum 53 multipliziert mit der Anströmflä­ che 47 sowie dem reduzierten Arbeitsdruck im Arbeitsraum 26 multipliziert mit der Anströmfläche 48. In der Zugstufe greift der Druck im Arbeitsraum 26 multipliziert mit der Anströmfläche 48 und der reduzierten Arbeitsdruck im Ar­ beitsraum 53 multipliziert mit den Anströmflächen 47 an den Ventilkörper 13.

Bei der Anlage einer Hochspannung an die Kondensatoren steigt die Viskosität innerhalb der Steuerstrecke 27, wodurch die Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 13 gebremst wird die Ge­ samtdämpfkraft nimmt zu. Bei Reduzierung der Hochspannung strömt unter nachlassendem Druck im Arbeitsraum des Dämpfers das Steuermedium unter der Wirkung des Gaspolsters 52 aus der Steuerstrecke 27 auf die Ventilkörperrückseite. Damit das Ven­ til 2 unabhängig von der Hochspannung relativ schnell schließen kann, öffnet sich bedingt durch das Gaspolster 52, im Steuer­ mediumausgleichsraum 36 das Rückschlagventil 37. Im Ventilkör­ perrückraum kann dadurch niemals ein Unterdruck herrschen.

Der t-förmige Querschnitt des Ventilkörpers 13 ermöglicht eine hydraulische Übersetzung mit dem Ziel, den Druck auf der Steuer­ mediumseite so zu verkleinern, daß es der Sperrwirkung des elek­ trorheologischen Steuermediums entspricht.

Diese Ausführung eines parallel geschalteten Dämpfventils 2 eignet sich besonders gut für Einrohrdämpfer oder Federbeine.

Claims (30)

1. Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, umfassend ein Zylinderrohr, dessen dämpfmediumgefüllter Arbeitsraum von einem Kolben zweigeteilt ist, einer Strömungsverbindung zwischen den Arbeitsräumen und einem Dämpfmediumausgleichs­ raum, einer gegenüber der Atmosphäre abgedichteten, inner­ halb der Arbeitsräume axial beweglichen Kolbenstange, Fahr­ zeuganschlußverbindung an der Kolbenstange und einem zu dieser relativ beweglichen zylinderrohrseitigen Schwingungsdämpferbauteil, einem vom Dämpfmedium getrennten druckbeaufschlagten gegenüber dem Zylinder isolierten rheologischen Dämpfkraftsteuermedium innerhalb einer an einem Hochspannungsfeld angeschlossenen Steuerstrecke, einem Ventilkörper, der von dem Dämpfmedium und vom Steuer­ medium umströmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventil (2) mit veränderbarer Dämpfung jeweils einem Dämpfventil (31 für die Druck- und die Zugstufe parallel geschaltet ist, wobei die Dämpfkraftveränderung in Zug- und in Druckrichtung gleichsinnig erfolgt.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ventilkörper (13) in Zug- und in Druckrichtung gleichsinnig gerichtete hydraulische Öffnungskräfte wirken.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein beweglicher Ventilkörper (13) ventilsitzseitig vom Dämpfmedium und ventilkörperrückseitig vom Steuermedium und/oder einer Federkraft beaufschlagt ist.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die druckbeaufschlagten Flächen am Ven­ tilkörper (13) auf der Dämpfmediumseite (28) kleiner oder gleich sind als auf der Steuermediumseite (29).

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Arbeitsraum (26) und dem Dämpfmediumausgleichsraum (21) eine Verbindungsstrecke (15, 16, 17) besteht, die von einem beweglichen Ventilkörper (13), der einerseits von dem Dämpfmedium und andererseits vom elektrorheologischen Steuermedium druckbeaufschlagt ist, stufenlos sperrbar ist (Fig. 2, 4, 6).

6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsstrecke (15, 16, 17) zwischen dem Dämpfmediumausgleichsraum (21) und den Ar­ beitsräumen (26, 53) eine Durchströmungsrichtung besitzt (Fig. 2, 4, 6).

7. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das im Strömungsweg parallel angeordnete verstellbare Dämpfventil (2) einerseits vom Dämpfmedium und andererseits aus einer Reihenschaltung, bestehend aus einer Federkraft und einer Steuermediumdruckkraft, ange­ steuert wird (Fig. 1, 2, 3, 4).

8. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das im Strömungsweg parallel angeordnete verstellbare Dämpfventil (2) einerseits vom Dämpfmedium und andererseits aus einer Parallelschaltung, bestehend aus einer Federkraft und einer Steuermediumdruckkraft, ange­ steuert wird (Fig. 5 bis 7).

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Steuermediumausgleichsraum (36) und dem verstellbaren Dämpfventil (2) ein der Steuerstrecke (27) parallel geschaltetes Rückschlagventil (37) installiert ist (Fig. 5 bis 7).

10. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rückschlagventil (37) bei einem er­ höhten Druck im Steuermediumausgleichsraum (36) gegenüber der Steuerstrecke (37) öffnet (Fig. 5 bis 7).

11. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (37) für das Steuermedium gegen eine Federbelastung geschaltet wird (Fig. 5 bis 7).

12. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke (27) durch eine sich an einem zylinderfesten Bauteil abstützende Feder (19) und einem Dichtkörper (11) unter einer Druckvor­ spannung steht (Fig. 1).

13. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, daß die Steuerstrecke (27) unter einer Gasdruckvorlage steht (Fig. 7).

14. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vom Dämpfmedium druckbeaufschlagten Endflächen der Steuerstrecke (27) unterschiedlich groß aus­ geführt sind (Fig. 4).

15. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke (27) an einem Ende von einer axial beweglichen Dichtung (33) gegenüber dem Dämpfmedium abgetrennt ist (Fig. 2, 4, 6).

16. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis 7, 14, 15, daß bei spannungsloser Steuerstreckenschaltung die maximale Dämpf­ kraft vorliegt (Fig. 2).

17. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Hochspannungsfeld angeschlossene Steuer­ strecke (27) konzentrisch zum Zylinderrohr (8) angeordnet ist.

18. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die an ein Hochspannungsfeld ange­ schlossene Steuerstrecke (27) außerhalb der Arbeitsräume (26, 53) angeordnet ist.

19. Schwingungsdämpfer nach einem vorangegangenen Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke (27) zwischen einem Kondensatorrohr (9) und einem koaxial zum Zylinder­ rohr (8) beabstandeten Rohr (31) verläuft (Fig. 4).

20. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke (27) zwischen dem Zylinderrohr (8) und dem Kondensatorrohr (9) verläuft (Fig. 2, 6, 7).

21. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensatorrohr (9) und einer elastischen Membrane (41) ein Ausgleichsraum (36) für das Steuermedium vorliegt (Fig. 6).

22. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermediumaus­ gleichsraum (36) unter einer Gaspolsterdruckvorlage (52) steht.

23. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventil (2) mit veränderbarer Dämpfkraft innerhalb einer hohlen Kolbenstange (43) ange­ ordnet ist (Fig. 7).

24. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 23, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (43) je Arbeits­ raum (26, 53) einen Einströmkanal (44, 45) zu einem Dämpf­ mediumzwischenraum (46) aufweist, in dem ein federbelaste­ ter Ventilkörper (13) den Durchfluß zwischen den Einström­ kanälen (44, 45) steuert (Fig. 7).

25. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, 23, 24, da­ durch gekennzeichnet, daß die in Druckstufenrichtung, be­ zogen auf den Ventilkörper (13), eine resultierende hydrau­ lische Öffnungskraft, bestehend aus einem Arbeitsdruck multipliziert mit einer Anströmfläche (47) und einem um die Drosselung des Dämpfventils (3) verminderten Druckes multipliziert mit einer Anströmfläche (48) wirkt (Fig. 7).

26. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in Zugstufenrichtung, bezogen auf den Ventilkörper (13), eine resultierende hydraulische Öffnungskraft, bestehend aus einem Arbeitsdruck, multipli­ ziert mit einer Anströmfläche (48) und einem um die Dros­ selung des Dämpfventils (3) verminderten Druckes multipli­ ziert mit einer Anstromfläche (47) wirkt (Fig. 7).

27. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kolbenstange (43) mindestens eine Steuerstrecke (27) angeordnet ist (Fig. 7).

28. Schwingungsdämpfer nach einem vorangegangenen Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der Dämpfmediumausgleichs­ raum (21) zwischen dem Kondensatorrohr (9) und dem Behäl­ ter (20) befindet (Fig. 2, 4).

29. Schwingungsdämpfer nach einem vorangegangenen Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstrecke (14, 15, 16) zwischen dem Arbeitsraum (26) und dem Dämpfmediumaus­ gleichsraum (21) eine Eintauchhülse (22) enthält (Fig. 2, 6).

30. Schwingungsdämpfer nach einem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (8) koaxial innerhalb eines Behälters (20) montiert ist.