DE4203508A1 - Drehschieber-ventil fuer einen schwingungsdaempfer mit verstellbarer daempfkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus dem Gm 88 04 084 ist ein Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft bekannt, der mittels einem Bypaßkanalsystem in Verbin­ dung mit zwei in Reihe geschalteten Dämpfventilen eine dreistufige Dämpfkraftverstellung besitzt. Zum Wechseln zwischen den Dämpfkraft­ kennlinien wird das Bypaßkanalsystem durch elektromotorisch ange­ trieben Drehschieber so geschaltet, daß die Dämpfventile einzeln oder in der Summe überbrückt werden. Jeder Drehschieber bildet mit einem dazugehörigen Verbindungskanal einen Durchflußquerschnitt, durch den das Dämpfmedium in das Bypaßkanalsystem einströmen kann.

Während des Fahrbetriebes hört selbst der unsensibilisierte Fahrer störende Geräusche, wenn bei einer durch einen Rechner aktivierten Dämpfkraftveränderung der Drehschieber von der Durchlaßstellung in die Sperrstellung gebracht wird. Diese Geräusche treten insbesondere dann auf, wenn eine hohe Schaltgeschwindigkeit gefordert ist. Sie ergeben sich aus Druckspitzen bzw. Druckänderungsgeschwindigkeiten insbesondere während der Drehschieber-Schließbewegung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beim Betrieb des Drehschiebers auftretenden Geräusche mit einfachen Mitteln zu elimi­ nieren, wobei eine hohe Schaltgeschwindigkeit des Drehschiebers erhalten bleiben soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Die bisher aufgetretenen Geräusche konnten beseitigt werden. Die geforderte Schaltgeschwindigkeit bleibt erhalten. Maßnahmen, die das Umschalten von einer Dämpfkraftkennlinie auf eine andere an spezielle Bedingungen knüpfen, wie z. B. das Schalten nur bei einer bestimmten Dämpfmediumgeschwindigkeit, konnten vermieden werden.

Zur Unterbindung von Geräuschen bei der Öffnungsbewegung des Dreh­ schiebers besitzt der Durchflußquerschnitt als Funktion der Schalt­ zeit zwischen einer Sperrstellung und einer Durchlaßstellung einen im wesentlichen parabolischen Verlauf. Die erzielbaren Vorteile sind identisch mit denen, die bereits im vorgehenden beschrieben wurden.

Ermöglicht wird der Funktionsverlauf des Durchflußquerschnittes dadurch, indem der Flächenschwerpunkt des Drehschieber-Durchtritts­ querschnitts gegenüber dem Flächenschwerpunkt des Verbindungskanal- Durchtrittsquerschnitts in Schließrichtung des Drehschiebers ver­ schoben ist. Es ergibt sich eine grobe Vielfalt an möglichen Kombi­ nationen der Durchtrittsquerschnitte von Drehschieber und Verbin­ dungskanal. Je nach Drehwinkel und Mindestdurchflußquerschnitt zwischen dem Drehschieber und Verbindungskanal können die Durch­ trittsquerschnitte angepaßt werden.

Erfindungsgemäß wird die Betätigungseinrichtung so angesteuert, daß eine im wesentlichen hyperbolische Funktion des Durchflußquer­ schnitts bezogen auf die Schaltzeit in Schließbewegungsrichtung und eine im wesentlichen parabolische Funktion des Durchlaßquerschnitts in Öffnungsbewegungsrichtung vorliegen. Man kann mit dieser Lösung vorteilhaft alle geforderten Funktionskennlinien unabhängig der einzelnen Durchtrittsquerschnitte realisieren.

Eine Erfindungsvariante besitzt zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Drehschieber ein Getriebe mit einem stufenlos verstellbaren Übersetzungsverhältnis, wobei sich das Übersetzungsverhältnis derart ändert, daß eine im wesentlichen hyperbolische Funktion des Durch­ flußquerschnitts bezogen auf die Schaltzeit in Schließbewegungsrich­ tung und eine im wesentlichen parabolische Funktion des Durchfluß­ querschnitts in Öffnungsbewegungsrichtung vorliegen. Unabhängig von den Durchtrittsquerschnitten des Drehschiebers sowie des Verbin­ dungskanals kann durch ein einfaches Getriebe, z. B. ein Kurven­ getriebe, die geforderte Durchflußquerschnittsfunktion erreicht werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung besteht der Drehschieber- Durchtrittsquerschnitt aus der Kombination zweier verbundener Lang­ löcher besteht, wobei eines der Langlöcher eine sich verringernde Breite besitzt. Im Zusammenwirken mit einem als Langloch konstanter Breite ausgebildeten Verbindungskanal-Durchtrittsquerschnitt kann die geforderte Funktion zwischen Drehwinkel und Durchflußquerschnitt erreicht werden.

In einer vereinfachten Ausführung mit fertigungstechnischen Vortei­ len ist der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt im wesentlichen T-förmig ausgebildet.

Erfindungsgemäß kann der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt auch stufenförmig ausgeführt sein.

Eine vorteilhafte Variante liegt darin, daß der Drehschieber-Durch­ trittsquerschnitt aus einer Anordnung von Einzelbohrungen besteht. Man kann sich eine Standardanordnung von Einzelbohrungen vorstellen, die je nach Anwendungsfall um eine bestimmte Anzahl an Bohrungen erweitert werden kann.

Vor dem Hintergrund, einen maximalen Durchflußquerschnitt zu erzie­ len, ist der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt im wesentlichen dreieckig ausgebildet.

Die folgende Figurenbeschreibung verdeutlicht die Funktionsweise und weitere Vorteile des Schwingungsdämpfers. Es zeigt:

Fig. 1 Gesamtdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit veränderbarer Dämpfkraft.

Fig. 2 Drehschieber als Einzelteil.

Fig. 3 Durchtrittsquerschnitte von Drehschieber und Verbindungskanal in einer Abwicklung dargestellt.

Fig. 4-9 Varianten der Durchtrittsquerschnitte des Drehschiebers.

In Fig. 1 ist ein Schwingungsdämpfer 1 in Zweirohrausführung darge­ stellt, in dessen Behälterrohr 3 konzentrisch ein Zylinderrohr 5 angeordnet ist, in dem an einer hohlen Kolbenstange 7 zwei in Reihe geschaltete Dämpfventile 9/11 befestigt sind. Die Dämpfventile 9/11 besitzen eine unterschiedliche Dämpfkraftkennlinie. Innerhalb der hohlen Kolbenstange 7 ist eine Betätigungseinrichtung 13 montiert, die über Steuerstangen 15 die Schalt-Positionen von Drehschie­ bern 17/19 bestimmt. Eine nicht dargestellte Steuereinrichtung er­ zeugt die zur Drehschieberbewegung nötigen Steuerimpulse. Zwischen der Betätigungseinrichtung 13 und den Steuerstangen 15 ist ein Ge­ triebe 21 montiert. Die Drehschieber 17/19 verfügen über eine Anzahl von Durchtrittsquerschnitten 23 zu einem Bypaßkanalsystem 25 und jeweils einem Verbindungskanal 27, der Bestandteil des Bypaßkanal­ systems 25 ist. Die Durchtrittsquerschnitte 23/29 der Drehschie­ ber 17/19 und des Verbindungskanals 27 bestimmen Durchflußquer­ schnitte 31 in Abhängigkeit der relativen Lage zueinander.

Das Bypaßkanalsystem 25 ist so ausgeführt, daß jedes Dämpfven­ til 9/11 einzeln oder als Gruppe geschaltet werden kann. Bei der Verwendung von zwei Dämpfventilen 9/11 und zwei Verbindungskanä­ len 27 pro Dämpfkraftkennlinie ergibt sich ein Schwenkwinkel von 60°. Eine Änderung der Anzahl Verbindungskanäle 27 oder der Dämpf­ ventile 9/11 bedingt folglich einen angepaßten Schwenkwinkel für die Drehschieber 17/19.

In der härtesten Dämpferstufe ist das Bypaßkanalsystem 25 so geschal­ tet, daß beide Dämpfventile 9/11 vom Dämpfmedium durchströmt werden müssen. D. h., daß sich beide Drehschieber 17/19 in der Sperrstel­ lung befinden.

Das Bypaßkanalsystem 25 wird durch Kontaktflächen 33 zwischen der Kolbenstange 7 und den Drehschiebern 17/19 im Bereich der Durch­ trittsquerschnitte 23 der Drehschieber 17/19 abgedichtet. Die Kon­ taktflächen 33 müssen eine Mindestgröße zur Sicherung der Dichtfunk­ tion besitzen.

Die Fig. 1 enthält zwei Lösungsvarianten, die unabhängig voneinan­ der zu betrachten sind. Die Erste wird durch das Steuergerät ermög­ licht, indem dieses die Steuerimpulse für die Betätigungseinrich­ tung 13 so erzeugt, daß der geforderte Durchflußquerschnittsverlauf vorliegt.

Die zweite Lösungsvariante ist in dem Getriebe 21 realisiert, bei dem das Übersetzungsverhältnis stufenlos veränderbar ist, um eben­ falls den nötigen Funktionsverlauf des Durchflußquerschnitts 31 bezüglich der Schaltzeit zu ermöglichen. Denkbar wäre zum Beispiel ein Kurven-Getriebe.

In Fig. 2 ist ein Drehschieber 17/19 als Einzelteil dargestellt. Zwei umlaufende Nuten 35 in Wirkverbindung mit axial verlaufenden Taschen 37 bestimmen die Größe der Kontaktfläche 33, innerhalb der der Durchtrittsquerschnitt 23 angeordnet ist. Gleichzeitig sorgen sie für einen Druckausgleich, damit ein Verklemmen der Drehschie­ ber 17/19 innerhalb der hohlen Kolbenstange 7 vermieden wird.

Die Darstellung in Fig. 3 entspricht einer Abwicklung eines Durch­ trittsquerschnitts 29 eines Verbindungskanals 27 und eines Dreh­ schiebers 17/19 in beiden Schaltstellungen. Der mit Vollinien be­ grenzte Querschnitt stellt den Durchflußquerschnitt 31 dar. Wie man sich leicht vorstellen kann, reduziert sich der Durchflußquer­ schnitt 31 in Annäherung einer hyperbolischen Funktion von der Durch­ laß 39 - in die Sperrposition 41. Maßgebend dafür ist die Position des Flächenschwerpunktes SD zu SV in Richtung Schließstellung der Drehschieber 17/19. Einhergehend mit dieser Ausführung der Durch­ trittsquerschnitte 23/29 ist gegenüber dem Stand der Technik eine deutliche Vergrößerung des Spaltquerschnitts 43, der ein Maß für die Dichtheit der Drehschieber 17/19 gegenüber dem Bypaßkanal­ system 25 ist. Zwar hat sich im Bereich des Durchtrittquerschnitts- Auslauf 45 die Spaltbreite 47 leicht verringert, doch der gesamte Spaltquerschnitt 43 kann so grob ausgeführt sein, daß eine deutliche Steigerung der Dichtsicherheit erzielt wird.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen weitere Ausführungsvarianten, die je nach Erfordernissen einen Kompromiß zwischen Funktionalität und Fertigungsaufwand darstellen.

Bei den Fig. 4 und 5 handelt es sich um Drehschieber-Durchtrittsquer­ schnitte 23, die sich besonders zur Standardisierung von Drehschie­ bern eignen. Man fertigt einen Grundtypen an und eine bestimmte Anzahl oder Größe von Bohrungen wird der jeweiligen Anwendung an­ gepaßt.

Ein ähnlicher Weg wird in den Fig. 6 und 7 beschrieben. Der T-för­ mige Durchtrittsquerschnitt 23 kann durch das Anbringen von Langlö­ chern in stufenförmiger Anordnung leicht modifiziert werden.

Für Durchtrittsquerschnitte 23, die bei vorgegebenen Drehwinkel einen maximalen Durchflußquerschnitt 31 mit dem Verbindungskanal 27 bilden müssen, haben sich dreieckige Querschnitte wie in Fig. 8 bewährt.

Die Fig. 9 zielt in dieselbe Funktionskategorie.

Claims (10)

1. Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, umfassend meh­ rere in Reihe geschaltete Dämpfventile, die durch Verdrängung eines Dämpfmediums innerhalb eines durch die Dämpfventile ge­ trennten Arbeitsraumes eine Dämpfkraft erzeugen, ein Bypaßkanal­ systems zwischen den Arbeitsraumabschnitten, eine Anzahl von Drehschiebern, die jeweils mit Verbindungskanälen als Bestandteil des Bypaßkanalsystems in Abhängigkeit der Drehschieberstellung einen Durchflußquerschnitt bilden, eine Betätigungseinrichtung für die Drehbewegung des Drehschiebers, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt (31) als Funktion einer Schaltzeit zwischen einer Durchlaßstellung (39) und einer Sperrstellung (41) des Drehschiebers (17/19) während der Schließbewegung einen im wesentlichen hyperbolischen Verlauf besitzt.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt (31) als Funktion einer Schaltzeit zwischen einer Sperrstellung (41) und einer Durchlaßstellung (39) des Drehschiebers (17/19) während der Öffnungsbewegung einen im wesentlichen parabolischen Verlauf besitzt.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flächenschwerpunkt SD des Drehschieber-Durch­ trittsquerschnitts (23) gegenüber dem Flächenschwerpunkt SK des Verbindungskanal-Durchtrittsquerschnitts (29) in Schließrichtung des Drehschiebers (17/19) verschoben ist.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (13) so angesteuert wird, daß eine im wesentlichen hyperbolische Funktion des Durch­ flußquerchnitts (31) bezogen auf die Schaltzeit in Schließbewe­ gungsrichtung und eine im wesentlichen parabolische Funktion des Durchflußquerschnitts (31) in Öffnungsbewegungsrichtung vorliegen.

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Betätigungseinrichtung (13) und dem Drehschieber (17/19) ein Getriebe (21) mit einem stufenlos verstellbaren Übersetzungsverhältnis installiert ist, wobei sich das Übersetzungsverhältnis derart ändert, daß eine im wesent­ lichen hyperbolische Funktion des Durchflußquerschnitts (31) bezogen auf die Schaltzeit in Schließbewegungsrichtung und eine im wesentlichen parabolische Funktion des Durchflußquer­ schnitts (31) in Öffnungsbewegungsrichtung vorliegen.

6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt (23) aus der Kombination zweier verbundener Langlöcher besteht, wobei eines der Langlöcher eine sich verringernde Breite besitzt.

7. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt (23) im wesentlichen T-förmig ausgebildet ist.

8. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt (23) stu­ fenförmig ausgeführt ist.

9. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt (23) aus einer Anordnung von Einzelbohrungen besteht.

10. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber-Durchtrittsquerschnitt (23) im wesentlichen dreieckig ausgebildet ist.