DE4025880A1

DE4025880A1 - Steuerbarer hydraulischer schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE4025880A1
Application number: DE19904025880
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Woermann
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-02-20
Also published as: DE4025880C2

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren hydraulischen Schwin gungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem semiaktiven Fahrwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige steuerbare hydraulische Schwingungsdämpfer mit über elektromagnete gesteuerte Ventilschieber für einen Bypass, die auf die Zug- und Druckstufe wirken und den Bypass je nach Stel lung des Magnets für die Zug- oder Druckstufe jeweils völlig öffnen und für die jeweils andere Stufe völlig schließen, werden eingesetzt für die Steuerung von semiaktiven Fahrwerken, bekannt unter dem Namen Skyhook-Prinzip.

Die DE 39 21 239 beschreibt einen derartigen steuerbaren Schwin gungsdämpfer in seinem Zusammenwirken mit der Regelung der Ge samtdämpfung. Nachteilig bei dieser Ausbildung ergibt sich, daß die Baueinheit aus Drosselventil und Bypass, bestehend aus Ma gnet, Ventilschieber und Bypass-Ventilen, für diesen Einsatz zweck eine Sonderkonstruktion darstellt und keine Teile dieser Einheit für einen normalen Stoßdämpfer einsetzbar sind. Darüber hinaus benötigt die beschriebene Konstruktion einen großen Bau raum, wodurch die erforderliche Gesamtgröße des Schwingungsdämp fers sich ebenfalls gegenüber einem normalen Schwingungsdämpfer, vergrößert. Andere steuerbare hydraulische Schwingungsdämpfer, wie beispielsweise in der DE 35 18 327 C2 beschrieben, zeigen die vorbeschriebenen Nachteile in noch größerem Ausmaß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen steuerbaren hy draulischen Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 als kleine Baueinheit auszubilden, wobei jedoch ge währleistet bleiben muß, daß große Durchflußquerschnitte für den Bypass erzielt werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungsformen sind in den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8 beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei kleiner Bauweise des Dämpfungskolbens mit Bypass- Steuerung ein hoher Durchflußquerschnitt für den Bypass erreicht werden kann. Darüber hinaus kann der Dämpfungskolben mit den integrierten Dämpferhauptventilen ohne Änderungen für einen nor malen hydraulischen Schwingungsdämpfer ohne Bypass mit dem Kol benstangenende verbunden werden, so daß dieses Teil wie auch die Befestigungselemente für alle hydraulischen Schwingungsdämpfer mit der gleichen Grundkennung eingesetzt werden können. Auch die Kolbenstange und der übrige Dämpfer kann mit den gleichen Abmes sungen eingesetzt werden, da das Zusatzbauvolumen für den Elek tromagneten und den Bypass mit dem Bypassvorsteuerventil ein vernachlässigbar geringes Bauvolumen besitzen. Die Kolbenstange muß lediglich durch entsprechende Maßnahmen dazu ausgerüstet sein, die elektrischen Versorgungsleitungen aufnehmen und führen zu können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Abbildun gen zeigen einen Abschnitt eines hydraulischen Schwingungsdämp fers im Bereich des Dämpfungskolbens im Schnitt dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Dämpfungskolben, bei dem die Bypassvorsteuerven tile in axialer Richtung angeordnet sind und der Steuer magnet mit Strom beaufschlagt ist,

Fig. 2 die Ausbildung nach Fig. 1 bei stromlosem Magnet,

Fig. 3 mit radial angeordneten Bypassvorsteuerventilen und mit Strom beaufschlagtem Magnet und

Fig. 4 die Ausbildung nach Fig. 3 mit stromlosem Magnet.

Der hydraulische Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus einem als Gehäuse dienenden Zylinder 1, in den eine Kolbenstan ge 2 längsverschieblich eintaucht. Der Zylinder ist unter Frei lassung entsprechender Durchlässe abgedichtet und mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Am unteren Ende der Kolbenstange 2 ist eine Baueinheit 3, bestehend aus Dämpfungskolben 4, Magnet 5, Ventilschieber 6, Bypassvorsteuerventilen 7, 8, 9, 10, 11, Gehäuse 12 und Befestigungsmutter 13, angeordnet. Der Dämpfungskolben 4 trennt in bekannter Weise einen oberen Dämpfungsraum 14 und einen unteren Dämpfungsraum 15. Es weist Hauptströmungskanäle für die Zugstufe 16 und für die Druckstufe 17 auf. Diese Hauptströmungskanäle werden jeweils einseitig durch Ventilscheiben 18, 19 in einer Richtung verschlossen. Von den Hauptströmungskanälen 16, 17 zweigen Bypass-Kanäle 20, 21 zur Mitte des Dämpfungskolbens 4 ab. Sie setzen sich durch das Gehäuse 12 fort und enden an der Innenbohrung 26 des Gehäuses. Der Zugstufen-Bypass-Kanal 20 endet um die Kanalhöhe höher an der Innenbohrung 26 als der Druckstufen-Bypass-Kanal 21.

Das Gehäuse 12 nimmt den Magneten 5 und den rohrförmig ausgebil deten Ventilschieber 6 auf. Es ist an der Magnetseite durch eine Kappe 22 verschlossen, die in einem Gewindebolzen 23 ausläuft. Über den Gewindebolzen wird die gesamte Baueinheit 3 mit der Kolbenstange 2 verbunden. Unterhalb des Magnets weist das Gehäu se 12 einen Sitz für den Dämpfungskolben 4 auf und ist an seinem unteren Ende mit einem Gewinde versehen. Eine Mutter 13 fixiert den Dämpfungskolben 4 über eine Scheibe 24 auf dem Gehäuse. Der Magnet 5 ist als ringförmiger Hubmagnet ausgebildet. Er ist ge genüber der Hydraulikflüssigkeit gekapselt. Die elektrischen Anschlüsse 25 werden durch den Gewindebolzen 23 und die hohle Kolbenstange 2 nach außen geführt. Das Gehäuse 12 besitzt eine als Sackbohrung ausgebildete Innenbohrung 26 mit gleichbleiben dem Durchmesser, die am Magnetende verschlossen ist. Diese Boh rung 26 führt den rohrförmig ausgebildeten Ventilschieber 6, der am magnetseitigen Ende als Anker 27 ausgebildet ist. Im Ausfüh rungsbeispiel ist der Ventilschieber 6 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt und weist ein durchgehendes Innengewinde auf. Am magnetseitigen Ende ist ein Anker 27 eingeschraubt, der beispielsweise aus Reineisen herge stellt ist. Andere Befestigungsarten sind denkbar. Der Ventilschieber 6 weist Öffnungen 29 zum Öffnen und Verschließen der Bypass-Kanäle 20, 21 auf. Diese sind etwa mittig am Ventilschieber 6 angeordnet. An beiden Endbereichen sind weitere Öffnungen 30, 31 angeordnet. Sie dienen als Ausgangsöffnungen für den Bypass-Kanal. Zwischen den Öffnungen 28, 29 und den Ausgangsöffnungen 30, 31 ist jeweils ein Bypass-Ventil 7, 8 angeordnet.

In Fig. 1 sind die Bypassvorsteuerventile 7, 8 innerhalb des Ventilschiebers 6 im Bereich der Achse angeordnet. Sie sind als federbelastete Kugelventile ausgebildet und im Innengewinde ver schraubt. Der Magnet 5 ist strombeaufschlagt, wodurch der am Ventilschieber 6 angeordnete Anker 27 gegen den Druck einer Fe der 32 in den Magneten gezogen wird. Dadurch öffnet die Öff nung 28 den Bypass-Kanal 20 der Zugstufe. Die Hydraulikflüssig keit kann somit vom Hauptströmungskanal für die Zugstufe 16 durch den Zugstufen-Bypass-Kanal 20 in die Innenbohrung 33 des Ventilschiebers 6 fließen. Bei entsprechendem Überdruck des obe ren Dämpfungsraums 14 gegenüber dem unteren Dämpfungsraum 15 wird das Bypassvorsteuerventil 8 geöffnet, so daß die Hydrau likflüssigkeit durch den Bypass fließen kann und an der Aus gangsöffnung 30 austritt. Damit wird die Stellung: Zugstufe weich, Druckstufe hart, erzielt. Die Dämpfungskennung für die Bypassvorsteuerventile 7, 8 wird über die auf die Federn wir kenden Stellschrauben 37, 38 eingestellt.

In Fig. 2 ist der Magnet stromlos geschaltet. Damit drückt die Feder 32 den Ventilschieber 6 nach unten, und die Öffnung 29 öffnet den Druckstufen-Bypass-Kanal 21. Die Hydraulikflüssigkeit kann damit vom Hauptströmungskanal für die Druckstufe 17 durch den Druckstufen-Bypass-Kanal 21 fließen. Bei Überdruck des unte ren Dämpfungsraums 15 gegenüber dem oberen Dämpfungsraum 14 wird das Bypass-Ventil 8 geöffnet, und die Bypass-Flüssigkeit kann den Bypass an der Ausgangsöffnung 31 verlassen. Die Schalt stellung nach Fig. 2 (stromloser Magnet) bewirkt die Stoßdämp fercharakteristik Zugstufe hart, Druckstufe weich.

In einer anderen Ausbildung entsprechend Fig. 3 sind Bypassvor steuerventile 9, 10, radial im Gehäuse 12 angeordnet. Im Ventil schieber 6 sind dadurch keine Bypassvorsteuerventile notwendig. Dadurch gestaltet sich die Herstellung des Ventilschiebers für Schwingungsdämpfer mit einem kleinen Durchmesser vorteilhafter. Der Magnet 5 ist mit Strom beaufschlagt. Dadurch ist der Schalt zustand entsprechend Fig. 1 derart, daß die Zugstufe weich und die Druckstufe hart reagiert. Die Hydraulikflüssigkeit für den Bypass zweigt wiederum vom Hauptströmungskanal für die Zugstu fe 16 in den Zugstufen-Bypass-Kanal 20 ab und tritt durch die Öffnung 28 in die Innenbohrung 33 des Ventilschiebers 6 ein. Er tritt durch die Ausgangsöffnung 30 in einen unteren Ringraum 34. Das Bypassvorsteuerventil 11 für die Zugstufe ist mit einer Ven tilscheibe 35 in bekannter Weise ausgebildet und axial angeord net. Die Ventilscheibe wird über eine Spannmutter 36 einge stellt.

In Fig. 4 ist der Magnet 5 stromlos. Dadurch wird die Stellung Zugstufe hart, Druckstufe weich erzielt. Der Druckstufen-By pass-Kanal 21 zweigt wiederum vom Hauptströmungskanal für die Druckstufe 17 ab. Die Hydraulikflüssigkeit durchströmt nach die sem Bypass-Kanal 21 die Öffnung 29 und die Ausgangsöffnung 31 des Ventilschiebers 6. Im Gehäuse 12 sind direkt am Magneten 5 Bypassvorsteuerventile 9, 10 radial angeordnet. Es handelt sich hier um federbelastete Kugelventile, die in einer radialen Boh rung angeordnet sind. Sie werden durch mit Durchgangsöffnungen versehene Stellschrauben 37, 38 eingestellt.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder
2 Kolbenstange
3 Baueinheit
4 Dämpfungskolben
5 Magnet
6 Ventilschieber
7 Bypassvorsteuerventil
8 Bypassvorsteuerventil
9 Bypassvorsteuerventil
10 Bypassvorsteuerventil
11 Bypassvorsteuerventil
12 Gehäuse
13 Befestigungsmutter
14 oberer Dämpfungsraum
15 unterer Dämpfungsraum
16 Hauptströmungskanal für die Zugstufe
17 Hauptströmungskanal für die Druckstufe
18 Ventilscheibe
19 Ventilscheibe
20 Zugstufen-Bypass-Kanal
21 Druckstufen-Bypass-Kanal
22 Kappe
23 Gewindebolzen
24 Scheibe
25 elektrische Anschlüsse
26 Innenbohrung
27 Anker
28 Öffnung
29 Öffnung
30 Ausgangsöffnung
31 Ausgangsöffnung
32 Feder
33 Innenbohrung
34 Ringraum
35 Ventilscheibe
36 Spannmutter
37 Stellschraube
38 Stellschraube

Claims

1. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahr zeuge mit einem semiaktiven Fahrwerk mit einem in einem Zy linder an einer Kolbenstange angeordnetem Dämpfungskolben, welcher einen oder mehrere Ventilscheiben mit veränderbaren Durchlässen und einen durch einen Elektromagneten über einen Ventilschieber gesteuerten Bypass für den Zug- und Druckbe trieb des Schwingungsdämpfers aufweist, wobei der Bypass-Zu fluß durch den Drosselventilkörper erfolgt, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilschieber (6) als Rohr ausgebildet und innerhalb einer Längsbohrung (33) der Kolbenstange (2) oder Kolbenstangenverlängerung (3) längsverschieblich angeordnet ist.

2. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (6) mittig Einlaßöffnungen (28, 29) und endseitig Auslaßöffnungen (30, 31) aufweist, die mit korrespondierenden Öffnungen (20, 21) der Kolbenstange (2), der Kolbenstangenverlängerung (3) und/oder des Drosselventilkörpers (4) zusammenwirken.

3. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mittigen Einlaßöff nungen (28, 29) und den stirnseitigen Auslaßöffnungen (30, 31) des Ventilschiebers (6) jeweils ein Bypassvorsteuerven til (7, 8) angeordnet ist.

4. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem den Ventilschieber (6) umgebenden Gehäuse (12) hinter der Ausgangsöffnung (31) des Ventilschiebers (6) Bypassvorsteuerventile (9, 10) angeord net sind.

5. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassvor steuerventile (7, 8, 9, 10) als federbelastete Kugelventile ausgebildet sind.

6. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassvor steuerventile (11) als vorgespannte Federteller-Scheibenven tile ausgebildet wird.

7. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des rohrförmigen Ventilschiebers (6) als Anker (27) für einen Magneten (5) ausgebildet ist.

8. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (27) federbelastet ist.

9. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Drosselven til (4) und Bypass, bestehend aus Magnet (5), Ventilschieber (6) und Bypass-Ventilen (7, 8, 9, 10, 11), als eine vormon tierte Baueinheit (3) mit dem Ende der Kolbenstange (2) ver bunden ist.

10. Steuerbarer hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil schieber (6) aus nicht- oder schwachmagnetisierbarem Mate rial besteht.