DE3330205A1

DE3330205A1 - Selbstregelnder stossdaempfer, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3330205A1
Application number: DE19833330205
Authority: DE
Inventors: Günther 6940 Weinheim Obstfelder
Original assignee: Individual
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1983-08-20
Filing date: 1983-08-20
Publication date: 1985-03-07
Also published as: DE3330205C2

Description

Die Erfindung betrifft einea selbstregelnden Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem beidendig geschlossenen Zylinder, der mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist und mit einer Kolbenstange, die abgedichtet in den Zylinder eintaucht und die an ihrem zylindersei ti gen Ende einen gegen die Zylinderwand abgedichteten Kolben mit richtungsabhängigen Hoch- und Niederdruckventilen trägt, der den Zylinderraum in zwei Kammerhälften aufteilt und innerhalb des Zylinders ein elektronischer Regel- bzw. Steuerschaltkreis und gegebenenfalls Beschleunigungs-, Richtungs- und Weggeber für die Beschleunigung, die Bewegungsrichtung und den Weg des Zylinders gegenüber dem Kolben angeordnet sind.

Durch die deutsche Patentanmeldung P 33 12 899.5 ist ein Stoß-' dämpfer der genannten Gattung vorgeschlagen worden, bei dem die Kolbenstange zur Verbindung der beiden Kammerhälften

ZO eine Längsbohrung im Bereich des Kolbens und oberhalb desselben mindestens zwei die Längsbohrung durchsetzende, radiale Durchbrüche aufweist, die durch einen elektrisch gesteuerten Steuerschieber verschließbar sind, der mittels an der Kolbenstange angeordneter elektrischer Spule beweglich ist. Dabei ist der Steuerschieber ein hülsenförmiger Drehschieber, der koaxial die Kolbenstange im Bereich der Durchbrüche umfaßt und der in seiner Wandung entsprechend der Anzahl der Durchbrüche radiale Öffnungen aufweist, die bei Drehung ces Drenschiebers relativ zur Kolbenstange die Durchbrüche'mehr oder minder frei geben. Der Drehschieber ist als Rotor eines Schrittmotors ausgebildet, dessen Stator aus einer Mehrzahl von Magneten besteht, die je eine Erregerspule aufweisen und die Kolbenstange ebenfalls koaxial umgeben. Mit dieser Anordnung ist über den elektronischen Steüerschaltkreis eine selbsttätige Regelung des Stoßdämpfers möglich, bei ier der Stoßdämpfer momentan auf die sich ändernde Straßenlage anzusprechen imstande ist.

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Die vorliegende Erfindung fußt nun auf der Tatsache, daß Flüssigkeiten bekannt sind, die ihre Viskosität im elektrischen Feld abhängig von der angelegten Spannung ändert. Derartige Flüssigkeiten sind mehr oder weniger gute elektrisehe Isolatoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstregelnden Stoßdämpfer der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der unter Vereinfachung seines Aufbaus sich die Eigenschaften eines Dämpfungsmediums mit elektrisch veränderbarer Viskosität zunutze macht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Kombination folgender Merkmale:

a) Innerhalb des Zylinders bzw. eines äußeren Zylinders sind längs der Zylinderwandung mindestens zv/ei elektrisch leitende, voneinander elektrisch getrennte Streifen oder Schalen angeordnet, die direkt mit dem flüssigen Dämpfungsmedium in Verbindung stehen

b) das Dämpfungsmedium ist ein elektrischer Isolator und besitzt eine Viskosität, die sich im Dielektrikum abhängig

2.0 von der elektrischen Feldstärke ändert

c) an die beiden Streifen oder Schalen ist über Elektroden ein elektrisches Feld angelegt, dessen Spannung vom Steuerschal tkreis gemäß den errechneten momentanen Daten des Stoßdämpfers zur Änderung der Viskosität des Dämpfungsmedi ums geregelt wird.

Die Erfindung wendet somit ein flüssiges Dämpfungsmedium an, dessen Viskosität elektrisch beeinflußbar ist. Bei Anlegen eines elektrischen Feldes an diese Flüssigkeit verändert sich entsprechend der Größe des Feldes die Viskosität,

d.h. die Flüssigkeit wird 1 ei entfließender oder zähflüssiger. Die Flüssigkeit ist dabei ein mehr oder weniger guter Isolator, so daß die Verluste innerhalb aes Dämpfungsmediums aufgrund von dielektrischen Verschiebungsströmen gering sind.

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer besitzt den hervorstechenden Vorteil, daß dessen Kolben und Kolbenstange in bekannter Weise einfach aufgebaut sein können. Durch die Regelung der angelegten Spannung zur Erzeugung eines elektrisehen Feldes wird momentan die Viskosität der Flüssigkeit geändert, wodurch diese mehr oder weniger leicht bei Bewegung des Kolbens die Ventildurchgänge passiert.

Darüber hinaus besitzt der erfindungsgemäße Stoßdämpfer den Vorteil, daß bei Ausfall der angelegten Spannung der Stoßdämpfer wie ein normaler Stoßdämpfer reagiert.

Der erfinüungsgemäße Stoßdämpfer kann somit über die Regelung der Viskosität sich praktisch ohne Zeitverzögerung jeder gegebenen Straßenlage anpassen. In vorteilhafter Weise sind sämtliche Aggregate innerhalb des Stoßdämpfers integriert.

Des weiteren ermöglicht der erfindungsgemäße Stoßdämpfer, daß nunmehr jeder Stoßdämpfer für sich allein geregelt wird und sich jeder Stoßdämpfer unabhängig von den übrigen den momentanen Straßengegebenheiten selbsttätig anpaßt.

Darüber hinaus besitzt dieser Stoßdämpfer praktisch keine Massenträgheit, weil die Änderung der Viskosität des flüssigen Dämpfungsmediums bei Änderung der elektrischen Spannung bzw. des elektrischen Feldes augenblicklich erfolgt. Damit reagiert der Stoßdämpfer praktisch trägneitslos auf die Regelsignale des Steuerschaltkreises.

.-.eitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in cen ünteransorüchen gekennzeichnet.

Lin Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben.

Cabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch.einen gesamten Stoßdämpfer zur Darstellung des Zylinders, der Kolbenstange mit Kolben, der metallenen Halbzylinder als Feldplatten und des Steuerschaltkreises und

IG Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Schnittlinie A-A unter Weglassung der Kolbenstange und des Kolbens.

Die in den Figuren beispielhaft gezeigte Ausführung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers besteht aus einem äußeren Zylinder 1, der gewöhnlich ein metallischer Zylinder ist und der an seinem unteren Ende eine Halterung 5 zur Befestigung Dei spielsweise am Rad eines Fahrzeuges aufweist. Das obere Ende dieses Zylinders 1 ist mittels eines Zylinderdeckels 2 verschlossen, der mittig eine Bohrung aufweist, durch die in den Zylinder eine Kolbenstange 3 hindurchragt. Das obere, äußere Ende der Kolbenstange 3 besitzt eine Halterung 4 zur Befestigung beispielsweise an der Karrosserie eines Fahrzeugs, das untere, eingetauchte Ende der Kolbenstange trägt einen Kolben 13.

Innerhalb des äußeren Zylinders 1 ist ein weiterer Zylinder 6 angeordnet, der sich an die Zylinderwandung des Zylinders anschmiegt. Dieser Zylinder 6 besteht aus elektrischem Isoliermaterial und kann deshalb als Isolierzylinder bezeichnet werden. Dieser Isolierzylinder kann beispielsweise auch aus einem elektrisch nicht leitenden überzug, wie Farbauftrag

oder Beschichtung, bestehen, solange dieser eine ausreichende elektrische Durchschlagfestigkeit besitzt. Der Isolierzylinder 6 reicht dabei bis unterhalb des Zylinderdeckels Z, wie Fig. 1 zu entnehmen ist.

Innerhalb dieses Isolierzylinders 6 oder innerhalb dieser Isolierung gegenüber dem äußeren Zylinder 1 sind nun zwei elektrisch leitende Halbzylinder 7, 8 angeordnet, die vorzugsweise aus Metall bestehen. Sämtliche Stirnkanten dieser Halbzylinder 7, 8 sind in Abstand voneinander angeordnet, wobei in diesen Abstandsräumen'längs zur Längsachse des Stoßdämpfers Streifen 9, 10 aus Isoliermaterial angeordnet sind. Innerhalb des Abstandsraums der Bodenfläche beider Halbzylinder 7, 8 ist ein ebensolcher Isolierstreifen 11 angeordnet. ·

Damit bilden diese beiden Halbzylinder 7, 8 zwei sich gegenüberstehende, elektrisch voneinander isolierte Feldplatten zum Aufbau eines elektrischen Feldes innerhalb des Stoßdämpfers . Dazu ist jeder Halbzylinder 7, 8 über eine Zuführleitung mit einer Elektrode ZO, Zl verbunden, an die, wie in Fig. Z gezeigt ist, eine elektrische Spannung angelegt wird. ZO Dazu besitzt der Zylinderdeckel zwei Isolierdurchführungen 22, 23, vorzugsweise Glasdurchführungen, in denen die elektrischen Zuführleitungen jeweils für jeden Halbzylinder 7, 8 eingebettet sind. Auf den Isolierdurchführungen sind nunmehr die mit den Leitungen verbundenen Elektroden 20, 21 angeordnet.

Die beiden Halbzylinder 7,8 sind an ihrem oberen Ende mittels eines Isolierdeckels 12 verschlossen, der die Stirnkanten der Halbzylinder 7, 8 völlig überdeckt, so daß die Halbzylinder 7, 8 gegenüber dem Zylinderdeckel Z elektrisch isoliert sind.

-r-

Der Kolben 13 ist aufgebaut wie eia gewöhnlicher Kolben bekannter Stoßdämpfer, jedoch ist die periphere Mantelwan-Gung des Kolbens gegenüber den Halbyzlindern 7, 8 elektrisch isoliert. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Kolben 13 aus einem geeigneten nichtleitenden und widerstandsfähigen Kunststoff bestehen. Oder nur die periphere Manteloberfläche des Kolbens 13 weist eine elektrisch isolierende Schutzschicht aufj um so eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Halbzylindern 7,8 auszuschließen.

Ansonsten besitzt der Kolben 13 in bekannter Weise zwei Ventile 16, 17j die als Hoch- und Niederdruckventile ausgeführt sein können. Diese Ventile 16, 17 sind mittels Federpaketen 14, 15 abgedeckt. Die gesamte Anordnung aus Federpaket-Kolben-Federpaket ist auf das untere, verjüngte Ende der Kolbenstange aufgesetzt und mittels einer aufgeschraubten Mutter 31 gehaltert.

Der obere Teil der Kolbenstange 3 besitzt eine Bohrung 26, innerhalb der ein elektronischer Regel- oder Steuerkreis 24 angeordnet ist. Des weiteren sind innerhalb des Zylinders ein

ZO 3eschleunigungs- und gegebenenfalls Weggeber 25 angeordnet, die ihre Signale bezüglich der Beschleunigung und des Weges dem Regel- und Steuerschaltkreis 24 übermitteln. Des weiteren weist die Kolbenstange oder der Zylinder einen (nicht gezeichneten) Richtungsgeber auf, der die momentane Richtung der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder diskriminiert und ebenfalls ein entsprechendes Ausgangssignal dem Regel- und Steuerschaltkreis 24 zuleitet. Des weiteren können über eine externe Zuleitung 28 weitere zur Regelung sinnvolle Daten, wie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder die Drehzahl des Motors, dem Regel- und Steuerschaltkreis 22 zugeführt werden, über den externen Anschluß 29 wird dem elektronischen Regel- und Steuerschaltkreis 24 die Versorgungsspannung zugeführt.

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Die durch den Kolben 13 gebildeten beiden Kammerhälften 18, 19 sind mit einem flüssigen Dämpfungsmedium 27 gefüllt. Dieses Dämpfungsmedium besitzt nun die Eigenschaft, daß sich dessen Viskosität im elektrischen Feld, abhängig von der elektrischen Feldstärke, ändert. Das bedeutet, daß eine derartige Flüssigkeit bei Änderung der elektrischen Feldstärke seine Fließeigenschaften ändert und somit einmal zähflüssiger oder leichtfließender wird. Dementsprechend verändert sich der Reibungswiderstand der Flüssigkeit beim Durchtritt durch die Ventile bei Relativbewegung des Kolbens gegenüber dem Zylinder.

Wird deshalb an die beiden Halbzylinder 7, 8 über die Elektroden 20, 21 eine elektrische Spannung gelegt, so wird zwischen den beiden Halbzylindern 7, 8, die ja als Feldplatten wirken, ein elektrisches Feld aufgebaut, in welchem sich als Dielektrikum das Dämpfungsmedium 27 befindet.

Die an die Halbzylinder 7, 8 gelegte Spannung ist vorzugsweise eine Hochspannung, um eine ausreichende Viskositätsänderung der Dämpfungsflüssigkeit 27 zu erreichen. Aufgrund der eingegebenen Daten errechnet nunmehr der Regel- und Steuerschaltkreis 24 die optimale Einstellung des Stoßdämpfers und gibt ein entsprechendes Signal auf den externen Ausgang 30. Dieses Signal dient zur entsprechenden Steuerung der Spannung an den Elektroden 20, 21, wodurch wiederum entsprechend die Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit 27 aufgrund der sich ändernden Feldstärke zwischen den Halbzylindern 7, 8 geändert wird.

Das erzeugte elektrische Feld ist vorzugsweise ein Gleichfeld, die an die Halbzylinder 7,8 angelegte Spannung vorzugsweise eine Gleichspannung. Die verwendete Dämpfungsflüssigkeit 27 besitzt hohe elektrische Isoliereigenschaften,

ORIGINAL INSPECTED

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um somit dielektrische Verluste klein zu halten.

Die Erzeugung der notwendigen Gleichspannung geschieht über einen externen, nicht gezeigten, regel- bzw. steuerbaren Gleichspannungsgenerator. Dieser Generator braucht nur eine vergleichsweise geringfügige Leistung aufzuweisen, da zur Änderung der Viskosität nur geringe elektrische Verschiebungsströme notwendig und demzufolge die dielektrischen Verluste gering sind.

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Liste der Bezugszeichen

1	5	äußerer Zylinder	Spannungsversorgung
Z		Zylinderdeckel	externe Steuerausgangsleitung
3	8	Kolbenstange	Mutter
4,	10, 11	Halterungen
6		Isolierzylinder
7_S		metallene Halbzylinder
9,	15	Isolierstreifen
IZ	17	Isolierdeckel
13		Kolben
14,		Federpakete
16,	Zl	Ventile
18	Z3	obere Kammerhälfte
19		untere Kammerhälfte
ZO,		Elektroden
ZZ,		Isol ierdurchführjngen
24		Regel- bzw. Steuerschaltkreis
25		Beschleunigung- und Weggeber
26		Bohrung innerhalb der Kolbenstange
Z7		Dämpfungsflüssigkeit innerhalb der Kammern
Z8		externe Eingangsleitung für Geschwindigkei
		oder Drehzahl
Z9
30
31

ORIGINAL INSPECTED

-AX.

Leerseite -

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Claims

Patentansprüche

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( 1. Selbstregelnder Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge» bestehend aus einem beidendig geschlossenen Zylinder, der mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist und mit einer Kolbenstange, die abgedichtet in den Zylinder eintaucht und die an ihrem zylinderseitigen Ende einen gegen .die Zylinderwand abgedichteten Kolben mit richtungsabhängigen Hoch- und Niederdruckventilen trägt, der den Zylinderraum in zwei Kammerhälften aufteilt und innerhalb des Zylinders ein elektronischer Regel- bzw. Steuerschaltkreis und gegebenenfalls Beschleunigungs-, Richtungs- und Weggeber für die Beschleunigung, die 3ewegungsricntung und den Weg des Zylinders gegenüber dem Kolben angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Innerhalb des Zylinders (1) sind "längs der Zylinderwandung mindestens zwei elektrisch leitende, voneinander elektrisch getrennteStreifen oderSchalen (7, 8) angeordnet, die direkt mit dem flüssigen Dämpfungsmedium (27) in Verbindung stehen

ZO b) das flüssige Dämpfungsmedium (27) ist ein elektrischer Isolator und besitzt eine Viskosität, die sich im Dielektrikum abhängig von der elektrischen Feldstärke ändert

c) an die beiden Streifen oder Schalen (7, 8) ist über Elektroden (20, 21) ein elektrisches Feld angelegt, dessen Spannung vom Steuerschaltkreis (24) gemäß den errechneten momentanen Daten des Stoßdämpfers zur Änderung der Viskosität des Dämpfungsmediums geregelt wird.

2. Selbstregelnder Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet,

30. daß die Schalen sich mit -bstar.d gegenüberstehende HaVc-

zylinder (7, 8) sind.

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- z-

Selbstregelnder Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und Z, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Halbzylinder (7, 8) in einem Isolierzylinder (6) angeordnet sind, der seinerseits in einen metallenen äußeren Zylinder (1) eingepaßt ist, der die Halterung (5) zur Befestigung des Stoßdämpfers aufweist, wobei der Kolben (13) gegenüber den Halbzylindern peripher isoliert ist oder aus Isoliermaterial besteht.

4. Selbstregelnder Stoßdämpfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß das an die Streifen, Schalen oder Halbzylinder (7, 8) angelegte elektrische Feld ein Gleichfeld und die Regelspannung eine Gleichspannung sind.

5. Verwendung einer Flüssigkeit, die ein elektrischer Isolator ist und eine Viskosität besitzt, die sich im Dielektrikum abhängig von der elektrischen Feldstärke ändert, als Dämpfungsmedium in einem selbstregelnden Stoßdämpfer nach Anspruch 1.