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DE19849221A1 - Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft - Google Patents

Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft

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DE19849221A1
DE19849221A1 DE19849221A DE19849221A DE19849221A1 DE 19849221 A1 DE19849221 A1 DE 19849221A1 DE 19849221 A DE19849221 A DE 19849221A DE 19849221 A DE19849221 A DE 19849221A DE 19849221 A1 DE19849221 A1 DE 19849221A1
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Abstract

Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend einen mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder, in dem ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben axial bewegbar angeordnet ist und den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Dämpfkraft für die Zug-und Druckrichtung über in der jeweiligen Richtung wirkende Rückschlagventile beeinflußt wird und zusätzlich ein in seiner Dämpfwirkung veränderbares Dämpfungsventil vorgesehen ist, wobei die Rückschlagventile und das Dämpfungsventil für jede Druckrichtung in Reihe angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend einen mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder, in dem ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben axial bewegbar angeordnet ist und den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Dämpfkraft für die Zug- und Druckrichtung über in der jeweiligen Richtung wirkende Rückschlag­ ventile beeinflußt wird und zusätzlich ein in seiner Dämpfwirkung veränderbares Dämpfungsventil vorgesehen ist.
Es sind bereits hydraulische, verstellbare Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE 35 18 327 C2), bei denen der mit einem Dämpfungsmedium gefüllte Zylinder durch einen Dämpfungskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird. Der Dämp­ fungskolben besitzt dabei für die Zug- und Druckrichtung Dämpfungsventile, welche für eine Grunddämpfung des Schwingungsdämpfers sorgen. Zusätzlich ist zwischen dem unteren und oberen Arbeitsraum eine Bypaßverbindung vor­ gesehen, in der in Reihe geschaltet ein druckabhängiges Ventil und ein ver­ stellbares, durch einen Elektromagneten beaufschlagtes Ventil vorgesehen ist. Das verstellbare Ventil sorgt für das Öffnen und Schließen des Bypasses, während das federbelastete Ventil bei offenem Bypaß das Dämpfungsmedium ab einem bestimmten Basisdruck passieren läßt. Diese beiden in Reihe ge­ schalteten Ventile sind jeweils in der Zug- und Druckstufe wirksam und arbeiten parallel zu den Dämpfungsventilen im eigentlichen Dämpfungskolben.
Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer bekannt (DE 196 24 895 C1), die einen mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder umfassen, indem eine Kolben­ stange mit einem Kolben axial beweglich ausgeführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und für die Grunddämpfung ent­ sprechende Ventile aufweist. Zusätzlich ist in einem Bypaß am Außenumfang des Zylinders ein druckabhängig wirksames Dämpfventil vorgesehen, dessen Dämpfkraft mittels eines Aktuators gegen eine Federkraft auf einen Absperr­ ventilkörper wirkt. Dieses Dämpfventil ist hydraulisch in Reihe mit einem Ein­ laufventil mit einer eigenen Dämpfwirkung angeordnet, so daß sich die Wirkung des veränderbaren Dämpfventils mit dem Einlaufventil überlagert.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfungskraft derart weiterzubilden, daß das Abrollverhalten/Komfortverhalten von Fahrzeugen verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Rück­ schlagventile und das Dämpfungsventil für jede Druckrichtung in Reihe ange­ ordnet sind.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß bei Anwendung geeigneter Maß­ nahmen der Strömungsgrundwiderstand des Dämpfungsventiles auf ein Mini­ mum reduziert wird, um die in Reihe geschalteten Rückschlagventile in domi­ nanter Weise an der Weichkennlinienerzeugung zu beteiligen. Es wird somit eine Funktionseinheit geschaffen, bei der die in Reihe geschalteten Rück­ schlagventile in dominanter Weise die komfortrelevanten Weichkennlinie fahr­ zeugbedarfsgerecht erzeugen, so daß das Dämpfungsventil nur noch als Kraftsteller oder Kraftregler wirkt. Durch das Dämpfungsventil wird auf die mit den Rückschlagventilen dominant erzeugte Weichkennlinie ein Kraft-Offset aufgeschaltet und somit ein Kennfeld mit den gewünschten Ansprüchen erzeugt. Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß das Dämp­ fungsventil extern ansteuerbar ist. Es sind z. B. pneumatische, hydraulische, elektromagnetische, elektromotorische, piezoelektrische, und weitere Ansteue­ rungen möglich.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß mindestens eines der Rückschlag­ ventile als Federscheibe oder als federbelastete Ventilscheibe ausgebildet ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß die dämpfungskrafterzeugenden Merkmale dieser Rückschlagventile in bekannter Art konventioneller Dämpfungsventile, z. B. mit konstanten Durchlässen, Feder- scheiben etc. ausgebildet sein können und somit eine gezielte Dämpfungskraftanpassung möglich ist.
Nach einer wesentlichen Ausbildung ist vorgesehen, daß das Dämpfungsventil vorsteuerbar ist. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, daß das vorsteuerbare Dämpfungsventil von einem Elektromagneten beaufschlagt wird. Es sind eben­ falls Ansteuerungen wie oben beschrieben möglich.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß die Rückschlagventile zusammen mit ihren zugehörigen Ventilsitzen im Kolben aufgenommen sind.
Eine fertigungstechnisch einfache Ausführungsform sieht vor, daß die Rück­ schlagventile mit ihren zugehörigen Ventilsitzen als Baueinheit vormontiert sind und form- oder kraft- oder stoffschlüssig im Kolben fixiert sind.
Zur Erzielung einer kompakten Baueinheit, welche gegebenenfalls ent­ sprechend vormontierbar ist, ist nach einer besonders günstigen Ausführungs­ form vorgesehen, daß die Rückschlagventile und das Dämpfungsventil im Kol­ ben angeordnet sind.
Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Rückschlagventile mit einem der Arbeitsräume kommunizieren und das Dämpfungsventil min­ destens eine Strömungsverbindung zum anderen Arbeitsraum beaufschlagt.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Dämpfungsventil einen Ventilkör­ per aufweist, der mindestens in einer Richtung vorgesteuert und in der entge­ gengesetzten Richtung direkt gesteuert ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche­ matisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt,
Fig. 2 das Dämpfungsventil zusammen mit den hydraulisch in Reihe geschalte­ ten Rückschlagventilen als Einzelheit in vergrößertem Maßstab im Schnitt,
Fig. 3 die prinzipielle Kennfeld-/Kennliniengestaltbarkeit, die durch die Anord­ nung des Dämpfungsventiles 3 und den Rückschlagventilen 1 und 2 gegeben ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 12, dem an der Kolbenstange 11 befestigten Kolben 4, wobei der Kolben 4 den Arbeitszylinder 12 in den oberen Arbeitsraum 7 und den unteren Arbeitsraum 8 unterteilt. Die Kolbenstange 11 tritt durch die Dichtungs- /Führungseinheit 13 nach außen. Der Schwingungsdämpfer an sich ist mit Be­ festigungselementen 20 zur Befestigung einerseits am Fahrzeugaufbau und an­ dererseits am Fahrwerk versehen. Die Abdichtung des Kolben 4 gegen den Arbeitszylinder 12 erfolgt über ein Dichtelement 17.
In der Fig. 2 ist das an der Kolbenstange 11 befestigte Dämpfungsventil 3 mit den Rückschlagventilen 1 und 2 dargestellt, wobei der Kolben 4 die Rück­ schlagventile 1 und 2 aufweist. Das Rückschlagventil 1 ist für die Druckstufen­ funktion, das Rückschlagventil 2 ist für die Zugstufenfunktion vorgesehen. In Reihe zu den Rückschlagventilen 1 und 2 ist das Dämpfungsventil 3 ebenfalls im Kolben 4 bzw. an der Kolbenstange 11 angeordnet. Die Rückschlagventile 1 und 2 sind auf einem Ventilkörper 19 mit den Ventilsitzen 5 und 6 angeordnet.
Die Befestigung der Rückschlagventile 1 und 2 mit dem Ventilkörper 19 ist bei­ spielhaft mittels Schraubverbindung 16 dargestellt. Es sind jedoch andere Be­ festigungsmethoden denkbar.
Der Ventilkörper 19 mit den Rückschlagventilen 1 und 2 ist wie beispielhaft dargestellt formschlüssig im Kolben 4 aufgenommen. Die Aufnahme kann auch kraft-, reib- oder stoffschlüssig erfolgen. Die Abdichtung des Kolbens 4 zum Arbeitszylinder erfolgt über ein geeignetes Dichtelement 17, wie im Beispiel dargestellt.
Der Ventilkörper 10 des Dämpfungsventiles 3 arbeitet mit dem Ventilsitz 18 zusammen. Im Beispiel ist dies als Kegelsitz dargestellt, es sind jedoch andere geeignete Ausführungen denkbar.
Durch das extern angesteuerte Dämpfungsventil 3 kann die auf den Ventilkörper 10 zum Öffnen des Ventiles notwendige hydraulische Kraft bzw. der hydrauli­ sche Ventilwiderstand verändert werden.
Die Strömungsverbindung zwischen oberem Arbeitsraum 7 und dem unteren Arbeitsraum 8 bei geöffnetem Dämpfungsventil 3, das heißt bei Abheben des Ventilkörpers 10 vom Ventilsitz 18 ergibt sich für die Zugstufe über die Durch­ trittsöffnung 9, die Durchtrittsöffnung 14 und das Rückschlagventil 2 des Ventil­ körpers 19. Für die Druckstufe ist die Strömungsverbindung über die Durch­ trittsöffnung 15 und das Rückschlagventil 1 sowie dis Durchtrittsöffnung 9 gege­ ben.
Für die in Fig. 3 beschriebene prinzipielle Kennfeld-/Kennliniengestaltbarkeit gilt:
Die komfortrelevante Weichkennlinie in Zug- und Druckstufe wird dominant über die Merkmale des Rückschlagventiles 1 für die Druckstufe und des Rückschlag­ ventiles 2 für die Zugstufe erzeugt. Über die stufige oder kontinuierliche Funkti­ onsweise des Dämpfungsventiles 3 kann nun ein Druck- bzw. Kraft-Offset auf die Weichkennlinie geschaltet werden, so daß sich eine Kennlinienschar oder ein kontinuierliches Kennfeld für die Zug- und Druckstufenfunktion ergibt.
Bezugszeichenliste
1
Rückschlagventil
2
Rückschlagventil
3
Dämpfungsventil
4
Kolben
5
Ventilsitz
6
Ventilsitz
7
Arbeitsraum
8
Arbeitsraum
9
Durchtrittsöffnung
10
Ventilkörper
11
Kolbenstange
12
Arbeitszylinder
13
Dichtungs-/Führungseinheit
14
Durchtrittsöffnung
15
Durchtrittsöffnung
16
Schraubverbindung
17
Dichtelement
18
Ventilsitz
19
Ventilkörper
20
Befestigungselement
F Dämpfungskraft
v Dämpferrelativgeschwindigkeit

Claims (10)

1. Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend einen mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder, in dem ein an einer Kolbenstange be­ festigter Kolben axial bewegbar angeordnet ist und den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Dämpfkraft für die Zug- und Druck­ richtung über in der jeweiligen Richtung wirkende Rückschlagventile beein­ flußt wird und zusätzlich ein in seiner Dämpfwirkung veränderbares Dämp­ fungsventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (1, 2) und das Dämpfungsventil (3) für jede Druck­ richtung in Reihe angeordnet sind.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (3) extern ansteuerbar ist.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rückschlagventile (1, 2) als Federscheibe oder als federbelastete Ventilscheibe ausgebildet ist.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (3) vorsteuerbar ist.
5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorsteuerbare Dämpfungsventil (3) von einem Elektromagneten be­ aufschlagt wird.
6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (1, 2) zusammen mit ihren zugehörigen Ventil­ sitzen im Kolben (4) aufgenommen sind.
7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (1, 2) mit ihren zugehörigen Ventilsitzen (5, 6) als Baueinheit vormontiert sind und form- und/oder kraftschlüssig und/oder stoff­ schlüssig im Kolben fixiert sind.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (1, 2) und das Dämpfungsventil (3) im Kolben (4) angeordnet sind.
9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (1, 2) mit einem der Arbeitsräume (7, 8) kommuni­ zieren und das Dämpfungsventil (3) mindestens eine Strömungsverbindung (9) zum anderen Arbeitsraum (8, 7) beaufschlagt.
10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (3) einen Ventilkörper (10) aufweist, der minde­ stens in einer Richtung vorgesteuert und in der entgegengesetzten Richtung direkt gesteuert ist.
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