DE19722216C2 - Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 41 14 305 A1 ist ein gattungsbildender Schwingungsdämpfer be­ kannt, dessen Dämpfkraftkennlinie ganz wesentlich von der Abstimmung einer Feder abhängig ist, die auf einen Absperrventilkörper wirkt. Des weiteren beein­ flussen die Größen der jeweils druckbeaufschlagten Flächen ganz wesentlich das Öffnungsverhalten des Dämpfventils.

Ganz charakteristisch für ein Ventil dieser Bauart sind relativ flache Dämpfkraft­ kennlinien, die im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeiten des Dämpfmedi­ ums im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. In diesem Zusammenhang wird auf die DE 41 04 110 A1, Fig. 13, hingewiesen. Ein wesentliches Problem dieser Ventile liegt darin, daß sie relativ toleranzempfindlich sind, so daß ein be­ trächtlicher Aufwand für ihre Einstellung zu betreiben ist. Letztlich hat man die Vorspannungen einer oder mehrerer Federn des Dämpfventils nachstellen können, wodurch sich die Kennlinien in Grenzen verschieben lassen.

Die DE 38 00 288 C1 beschreibt eine Ventilanordnung für einen hydraulischen, regelbaren Schwingungsdämpfer, bei dem ein einwandfreier magnetischer Fluß mittels einer Spannschraube hergestellt werden kann. Man geht bei dieser Kon­ struktion von einem Luftspalt innerhalb des vorgesehenen Weges für den magne­ tischen Fluß aus. Dieser Luftspalt stellt einen Widerstand dar, der in seiner Wir­ kung die Kraftentfaltung der Magnetspule reduziert. Kann man den Luftspalt ausgleichen, so steht die vorgesehene Magnetkraft zur Verfügung.

Aus der DE 40 23 828 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung eines Ventils be­ kannt, bei dem ein Ventil eine Schaltfunktion in Öffnungsrichtung für einen Ven­ tilkörper übernimmt. Das Ventil soll innerhalb einer definierten Öffnungsphase eine vorgegebene Durchflußmenge durchlassen. Ein Parameter für die erreichbare Durchflußmenge ist darin zu sehen, daß die Öffnungsbewegung möglichst rasch abläuft. Dafür ist eine magnetische Mindestkraft erforderlich, die den Ventilkörper gegen die Kraft einer Feder anhebt. Wird die geforderte Mindestkraft nicht er­ reicht, so wird ausschließlich der Widerstand gegen den magnetischen Fluß ein­ gestellt.

Die DE 40 26 531 A1 beschreibt ein Verfahren zur Einstellung der dynamischen, von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil abgegebene Mediumströmmen­ ge, das einen Ventilmantel und einen Gehäusedeckel, welcher an einem einem Ventilschließkörper abgewandten Ende des Ventilmantels anliegt, sowie eine Ma­ gnetspule und einen Innenpol aufweist, wobei zunächst das Ventil derart mon­ tiert wird, daß zwischen dem Ventilmantel und dem Gehäusedeckel bei Erregung der Magnetspule eine magnetische Drosselung erfolgt, danach die abgegebene Mediumsmenge gemessen und mit einer Mediumssollmenge verglichen wird, an­ schließend der Gehäusedeckel und der Ventilmantel gegeneinander bewegt und damit die magnetische Drosselung zwischen Ventilmantel und Gehäusedeckel variiert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft eine Justierung der Betriebskennlinien vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Durch diese vorteilhafte Maßnahme kann das Dämpfkraftkennlinienfeld sehr ge­ nau eingestellt werden. Insbesondere Toleranzen der magnetischen Leitfähigkeit des Rückschlußkörpers lassen sich ausgleichen. In der Wirkung kann ein Betrieb­ spunkt in einem Dämpfkraft-Geschwindigkeits-Kennlinienfeld horizontal und ver­ tikal verschoben werden, bis insgesamt ein Kennlinienfeld vorliegt, das den ange­ strebten Forderung entspricht. Der konstruktive Aufwand für die Erfindung hält sich in Grenzen und steht in einem sehr günstigen Verhältnis zum erzielbaren Er­ gebnis. Es ist eine strikte Trennung der Verschieberichtungen eines Meßpunktes im Kennlinienfeld möglich.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Leitkörper eine im wesentlichen ringförmige Gestalt auf, wodurch ein Zugang zum rückwärtigen Raum des Ankers vorliegt. Folglich kann die Federstützeinrichtung von derselben Seite auch außer­ halb des Gehäuses einstellbar sein.

Dabei hat es sich als besonders raumsparend erwiesen, wenn die Federstützein­ richtung konzentrisch zur Stelleinrichtung für den magnetischen Fluß angeordnet ist.

Des weiteren ist vorgesehen, daß das Dämpfventil über einen Ventilteil für eine Notbetriebseinstellung und einen Ventilteil für den Normalbetrieb verfügt, wobei die Federkraft den Ventilteil für den Normalbetrieb in Öffnungsrichtung vor­ spannt. Die Notbetriebseinstellung entspricht in etwa einer mittleren Dämpfkraft­ einstellung, jedenfalls nicht der maximal harten oder weichen Dämpfkrafteinstel­ lung. Ventile dieser Bauart haben den Vorteil, daß sie mit einem relativ geringen Stromverbrauch in der weicheren Dämpfkrafteinstellung gehalten werden können, die während des Betriebes häufiger auftritt.

Entsprechend einem Unteranspruch erfolgt die Zuschaltung des Leitkörpers über ein Gewinde. Es besteht somit eine stufenlose Justierung der Magnetkraft, die auf den Anker wirkt. In diesem Zusammenhang weist der Leitkörper Werkzeug­ flächen für ein Einstellwerkzeug auf. Auch bei bereits geschlossener Absperr­ ventileinrichtung kann die Justierung noch vorgenommen werden, da der Leitkör­ per außerhalb eines Absperrventilgehäuses angeordnet ist, wobei das Absperr­ ventilgehäuse Bestandteil des magnetischen Rückschlußkörpers ist.

Des weiteren sind der Leitkörper und ein weiteres Bauteil in einem Bypass für den magnetischen Fluß axial hintereinander angeordnet, wobei durch Veränderung des Abstands des Leitkörpers zum weiteren Bauteil der Bypass für den magneti­ schen Fluß gesteuert werden kann.

Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Leitkörper eine Verstellsicherung aufweist. Schwingungen am Fahrzeug, aber auch der Montagebetrieb dürfen am eingestellten Dämpfventil keine Veränderungen auftreten lassen. Deshalb weist auch die Federstützeinrichtung eine Einstellsicherung auf.

So liegt die Einstellsicherung zwischen einem mit dem Gehäuse in Wirkverbin­ dung stehenden Bauteil und der Federstützeinrichtung vor. Das Gehäuse ist das größte und robusteste Bauteil und kann deshalb als Basis für die Sicherungsein­ richtungen dienen.

Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die Verstellsicherung und/oder die Verstellsicherung kraftschlüssig ausgeführt ist/sind. Formschlüssige Verbindungen neigen dazu, daß sie beim Eingriff gering­ fügige Veränderungen an den Einstellungen des Ventils auftreten lassen. Dazu besteht/bestehen die Einstellsicherung und oder die Verstellsicherung aus einem Reibring. Der Reibring ist ein besonderes günstiges Bauteil, das zudem wenig Bauraum beansprucht.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Schwingungsdämpfer in Gesamtdarstellung,

Fig. 2 Schnitt durch eine Absperrventileinrichtung,

Fig. 3 Schnitt durch das Vorstufenventil der Absperrventileinrichtung,

Fig. 3a Schnitt durch ein Vorstufenventil mit einstellbarem magnetischen Fluß,

Fig. 4 Absperrventileinrichtung mit festem Anschlag für die Notbetriebseinstel­ lung,

Fig. 5 Vorstufenventil mit wegunabhängiger Notbetriebseinstellung,

Fig. 6 Dämpfkraftkennlinienfeld der Absperrventileinrichtung,

Fig. 6a Dämpfkraftkennfeld für ein Ventil nach Fig. 3,

Fig. 7 Dämpfkraftkennlinien des Einlaufventils,

Fig. 8 Vorstufenventil mit Einstellsicherungen.

In Fig. 1 weist ein Schwingungsdämpfer einen Zylinder 1 auf, in dem eine Kol­ benstange 3 axial beweglich angeordnet ist. Eine Führungs- und Dichtungsein­ heit 7 führt die Kolbenstange 3 aus dem oberen Ende des Zylinders heraus. In­ nerhalb des Zylinders 1 ist an der Kolbenstange 3 eine Kolbeneinheit 9 mit einer Kolbenventilanordnung 11 befestigt. Das untere Ende des Zylinders 1 ist durch eine Bodenplatte 13 mit einer Bodenventilanordnung 15 abgeschlossen. Der Zy­ linder 1 wird von einem Behälterrohr 17 umhüllt. Das Behälterrohr 17 und ein Zwischenrohr 5 bilden einen Ringraum 19, der eine Ausgleichskammer darstellt. Der Raum innerhalb des Zylinders 1 ist durch die Kolbeneinheit 9 in eine erste Arbeitskammer 21a und eine zweite Arbeitskammer 21b unterteilt. Die Arbeits­ kammern 21a und 21b sind mit Druckflüssigkeit gefüllt. Die Ausgleichskam­ mer 19 ist bis zu dem Niveau 19a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Ausgleichskammer 19 ist eine erste Leitungsstrecke, nämlich eine Hochdruckteilstrecke 23, gebildet, welche über eine Bohrung 25 des Zylinders 1 mit der zweiten Arbeitskammer 21b in Verbindung steht. An diese Hoch­ druckteilstrecke schließt sich eine seitlich an dem Behälterrohr 17 angebaute Ab­ sperrventileinrichtung 27 an. Von dieser führt, nicht dargestellt, eine zweite Lei­ tungsstrecke, nämlich eine Niederdruckteilstrecke, in die Ausgleichskammer 19.

Fährt die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 nach oben aus, verkleinert sich die obere Arbeitskammer 21b. Es baut sich in der oberen Arbeitskammer 21b ein Überdruck auf, der sich nur durch die Kolbenventilanordnung 11 in die untere Ar­ beitskammer 21a abbauen kann, solange die Absperrventileinrichtung 27 ge­ schlossen ist. Wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist, so fließt gleich­ zeitig Flüssigkeit von der oberen Arbeitskammer 21b durch die Hochdruckteil­ strecke 23 und die Absperrventileinrichtung 27 in die Ausgleichskammer 19. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungsdämpfers beim Ausfahren der Kolbenstan­ ge 3 ist also davon abhängig, ob die Absperrventileinrichtung 27 mehr oder we­ niger offen oder geschlossen ist. Dabei kann die Einstellbarkeit der Absperrventi­ leinrichtung gestuft oder stufenlos erfolgen.

Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfährt, so bildet sich in der unteren Arbeitskammer 21a ein Überdruck. Flüssigkeit kann von der unteren Arbeits­ kammer 21a durch die Kolbenventilanordnung 11 nach oben in die obere Arbeits­ kammer 21b übergehen. Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen in­ nerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanord­ nung 15 in die Ausgleichskammer 19 ausgetrieben. In der oberen Arbeitskam­ mer 21b tritt, da der Durchflußwiderstand der Kolbenventilanordnung 11 geringer ist als der Durchflußwiderstand der Bodenventilanordnung 15, ebenfalls ein stei­ gender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöffneter Absperrventilein­ richtung 27 durch die Hochdruckteilstrecke 23 wiederum in den Ausgleichs­ raum 19 überfließen. Dies bedeutet, daß bei geöffneter Absperrventileinrich­ tung 27 der Stoßdämpfer auch beim Einfahren dann eine weichere Charakteristik hat, wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist und eine härtere Charak­ teristik, wenn die Absperrventileinrichtung geschlossen ist, genauso wie beim Ausfahren der Kolbenstange. Festzuhalten ist, daß die Strömungsrichtung durch die Hochdruckteilstrecke 23 des Bypasses immer die gleiche ist, unabhängig da­ von, ob die Kolbenstange ein- oder ausfährt.

Die Fig. 2 beschränkt sich in ihrer Darstellung auf die Absperrventileinrich­ tung 27. Diese ist durch einen Rohrstutzen 29 mit einem Anschlußstutzen 31 des Behälterrohres 17 verbunden. Die Hochdruckteilstrecke 23 wird von dem Zwischenrohr 5 gebildet, das eine Verbindungsöffnung zur Absperrventileinrich­ tung 27 aufweist. Die Verbindungsöffnung des Zwischenrohres 5 verfügt über einen eingeklipsten Zwischenring 35, der eine Anbindung an ein Hauptstufen­ ventil 37 bildet.

Das Hauptstufenventil 37 umfaßt innerhalb eines Hauptstufenventilgehäuses 39 eine Feder 41, die einen Absperrventilkörper 43 gegen einen Absperrventilsitz 45 vorspannt. Der Absperrventilsitz 45 ist Bestandteil eines Scheibenkörpers 47, der das Hauptstufenventilgehäuse 39 endseitig begrenzt. Die Feder 41 stützt sich an einer Rückwand 49 des Hauptstufenventilgehäuses 39 ab, wobei die Rückwand mit dem Hauptstufenventilgehäuse 39 und dem Scheibenkörper 47 einen Steuer­ raum 51 bilden. Die Auslegung der druckbeaufschlagten Flächen am Hauptstu­ fenventil 37 erfolgt nach dem Grundsatz, daß die ventilöffnenden Flächen größer sein müssen als die ventilschließenden. Folglich muß bei einer Anströmung des Hauptstufenventils 37 über einen Zentralkanal 53 innerhalb des Zwischenroh­ res 5 stets eine Abhubbewegung des Absperrventilkörpers 43 ausgeführt wer­ den, wenn die Federkraft der Feder 41 überschritten ist. Das Hauptstufenventil­ gehäuse 39 stellt eine unabhängige Montageeinheit dar, die einer eigenständigen Überprüfung unterzogen werden kann.

Innerhalb des Zentralkanals 53 ist ein Einlaufventil 55 angeordnet. Das Einlauf­ ventil 55 besteht aus einem Einlaufquerschnitt 57, der von mindestens einer Ventilscheibe 59 abgedeckt wird. In der Darstellung wurde eine Schnittebene durch einen Einlaufquerschnitt und einen Steg des Einlaufventils gelegt. Es kön­ nen mehrere Einlaufquerschnitte zur Anwendung kommen, die von den Ste­ gen 55a im Einlaufventil getrennt werden. Mit dem Einlaufventil wird in Zug- und in Druckrichtung bei einem Geschwindigkeitsbereich des Dämpfmediums, bei dem das Hauptstufenventil und/oder das Vorstufenventil geöffnet ist/sind, eine Dämpfkraft erzeugt, so daß insgesamt die Dämpfkraftkennlinie in diesem Ge­ schwindigkeitsbereich tendenziell auf eine größere Dämpfkraft angehoben wird, ohne daß am Kolben- und am Bodenventil zusätzlich Anstrengungen unternom­ men werden müssen, da wie beschrieben die Absperrventileinrichtung für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange wirksam ist.

Die Ventilscheibe(n) wird/werden von einem an sich bekannten Niet 61 am Ein­ laufventil gehalten. Dazu bilden die Stege 55a eine Öffnung 55b. Die Stege ver­ fügen im Bereich der Öffnung über keine Verbindung in Umfangsrichtung. Prak­ tisch zentrieren die Stirnflächen der Stege den Niet 61, wobei anstelle eines Niets auch eine Schraube eingesetzt werden kann. Über eine Veränderung der Schir­ mung der Ventilscheibe(n) kann die Dämpfkraftkennlinie des Einlaufventils den Erfordernissen angepaßt werden. Es kann auch ein Voröffnungsquerschnitt 57a oder eine Vordrossel mittels einer zusätzlichen Vordrosselscheibe 59a für einen progressiven Dämpfkraftkennlinienbereich des Einlaufventils ausgeführt sein. Für die Ventilscheibe(n) ist eine vom Absperrventilkörper 43 unabhängige Ventilsitz­ fläche 63 in den Scheibenkörper eingearbeitet.

Die Steuerung des Hauptstufenventils 37 übernimmt ein Vorstufenventil 65. Da­ zu fließt das Dämpfmedium durch eine Öffnung 43a des Absperrventilkörpers 43 in Richtung des Vorstufenventils. Die Öffnung 43a und der Einlaufquerschnitt 57 sind radial beabstandet, um den Staudruck des aus dem Hauptstufenventil aus­ strömenden Dämpfmediums nicht voll auf das Vorstufenventil wirken zu lassen. Das Vorstufenventil ist in der Fig. 3 vergrößert dargestellt. Dieses Vorstufenventil wird von einem Aktuator in Form einer Magnetspule 67 in Verbindung mit einem Anker 69 in seiner Einstellposition verändert. Der Anker besteht aus einem ma­ gnetisch leitfähigen Ringkörper 71, in dem ein nichtmagnetisierbarer Achskör­ per 73 angeordnet ist. Der Achskörper ist als ein Rohr ausgeführt, so daß der Anker als hydraulisch druckausgeglichen betrachtet werden kann. An dem dem Hauptstufenventil zugewandten Ende des Achskörpers ist das eigentliche Vorstu­ fenventil ausgeführt. Das Vorstufenventil verfügt über einen Ventilteil 75 für den Normalbetrieb und einen Ventilteil 77 für den Notbetrieb der Absperrventileinrich­ tung. Der Normalbetriebventilteil 75 kann wahlweise als ein Sitz- oder Schieber­ ventil ausgeführt sein. Der Notbetriebventilteil 77 ist als ein Schieberventil aus­ gebildet und wirkt mit einer Steuerkante 79 zusammen, wobei die Steuerkan­ te 79 einem Ventilsitz 81 für den Normalbetriebventilteil gegenüber liegt. Daraus folgt, daß in dem Maße, wie sich der Durchtrittsquerschnitt vom Notbetriebven­ tilteil verkleinert, muß sich der Durchtrittsquerschnitt des Normalbetriebventilteils vergrößern. Ein Mindestdurchtrittsquerschnitt für den Notbetrieb kann durch eine Kerbe 79a in der Steuerkante oder im Notbetriebventilteil 77 bestimmt werden. Man muß bei dieser Betrachtung berücksichtigen, daß ab einer bestimmten Größe des Durchtrittsquerschnitts für den Normalbetriebventilteil keine Änderung in der Vorsteuerwirkung mehr eintritt. Diese Größe wird durch den Hubweg bestimmt. Daraus folgt, daß man über den Hubweg die beiden Ventilteile 75; 77 in ihrer Wirkung unabhängig gestalten kann. Dazu bedient man sich eines Federsat­ zes 83, der in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt ist. Man könnte auch eine einteilige Feder verwenden, wenn diese Feder eine unlineare Federrate aufweist, d. h., daß mit zunehmendem Federweg die Federrate ansteigt. Bei der vorliegenden Version hat man die beschriebene unlineare Federrate durch zwei Federn realisiert, die deutlich unterschiedliche Einzelfederraten aufweisen. Eine längere Feder mit einer kleinen Federrate liegt stets am Achskörper an und spannt diesen gegen die Magnetkraft oder im Notbetrieb gegen einen An­ schlag 85 vor. Die kürzere Feder wirkt nur, wenn sich der Anker im Normalbe­ trieb befindet. Ansonsten besteht zwischen dem Achskörper und der kürzeren Feder kein Kontakt. Der Anschlag 85 definiert durch seine Stellung den Durch­ trittsquerschnitt beim Notbetrieb, da sich der Ringkörper 71 mit seiner Rückseite am Anschlag abstützt. Der Anschlag besteht aus einem nichtleitenden Werkstoff mit einer relativen Permeabilität ≈ 1, so daß keine Verluste für den magnetischen Fluß und kein Verkleben des Ankers mit dem Anschlag auftreten. Hinter dem An­ schlag ist eine Anschlagdichtung 87 ausgeführt, die einen Ankerrückraum 89 zur Umgebung abdichtet. Des weiteren besteht der Anschlag bevorzugt aus einem elastischen Werkstoff.

Hinter dem Anschlag 85 ist eine Stellschraube 91 angebracht, die sich über ein Gewinde zusammen mit dem Anschlag axial zum Ringkörper verstellen läßt. Mit Hilfe dieser Stellschraube kann bei einer fertigmontierter Absperrventileinrichtung der Durchtrittsquerschnitt für den Notbetrieb stufenlos eingestellt werden, ohne daß dadurch das Normalbetriebventilteil nennenswert beeinflußt wird, da die Ventilteile über den Hub in Verbindung mit den besonderen Federn 83 getrennt sind. Dazu liegt zwischen der Stellschraube 91 und dem der Stellschraube zuge­ wandten Ende des Ankers ein axialer Abstand 91a vor. Zwischen der Stell­ schraube und dem Anschlag ist mittels Schnapphaken 85a eine Verbindung her­ gestellt, die die Anschlagdichtung 87 vorspannt. Alternativ kann auch eine Schraub- oder Preßverbindung verwendet werden.

Zur Einstellung des Normalbetriebventilteils dient eine Federstützeinrichtung in der Bauform einer Federstützplatte 93, die ebenfalls über ein Gewinde in ihrer axialen Lage verändert werden kann, wodurch die Federvorspannung des Feder­ satzes 83 den Erfordernissen angepaßt werden kann. Dadurch, daß die Fe­ dern 83 dem Normalbetriebventilteil gegenüberliegen, wirkt die Federkraft in Öff­ nungsrichtung bezogen auf den Normalbetriebventil. Es wird zwar auch die Feder für den Notbetriebventilteil verändert, doch hat das, wie bereits mehrfach be­ schrieben, aufgrund der geringen Federrate kaum Einfluß auf das Ventilverhalten des Notbetriebventilteils 77.

Als weiteres Mittel für die Einstellung des Vorstufenventils dient eine Einstellein­ richtung in der Ausführung eines magnetischen Leitkörpers 95. Der Leitkörper weist eine ringförmige Gestalt auf und ermöglicht infolge dessen einen Zugang zum rückwärtigen Raum es Ankers 69. Der Leitkörper ist parallel in einem Bypass zu einer magnetischen Engstelle 97 angeordnet. In dem Bypass sind axial hinter­ einander der Leitkörper 95 und die Stellschraube 91 angeordnet. In dem Maße wie der Leitkörper in Richtung der Stellschraube 91 mittels eines Gewindes 95a verschoben wird, verringert sich ein Abstand zwischen der Stellschraube und dem Leitkörper. Folglich ist die magnetische Engstelle weniger wirksam, da der Ab­ stand als Widerstand für den magnetischen Fluß absinkt und der magnetische Fluß über den Bypass abläuft. Durch diese Maßnahme kann der magnetische Fluß mit seiner Kraftauswirkung auf den Ringkörper gegen die Kraft der Feder(n) 83 zielgerichtet angepaßt werden, so daß sich Toleranzen, die die Kraftwirkung auf den Anker beeinflussen könnten, kompensieren lassen.

Zur besseren Einstellbarkeit verfügt der Leitkörper über Werkzeugflächen 99, in die ein Einstellwerkzeug eingeführt werden kann. Damit verfügt die gesamte Ab­ sperrventileinrichtung über drei unabhängige Einstellmittel, die das Betriebsverhal­ ten des Vorstufenventils und damit der Absperrventileinrichtung beeinflussen können. Die Wirkung des magnetischen Flusses und die Einstellung der Stell­ schraube für die Notbetriebseinstellung sowie die Federstützplatte lassen sich funktional unabhängig voneinander einstellen.

Die gesamte Absperrventileinrichtung 27 ist, wie Fig. 2 zeigt, innerhalb eines Ge­ häuses 101 angeordnet, das u. a. einen Deckel 103 und eine topfförmige Auf­ nahme 105 aufweist. Dabei bildet das Gehäuse einen Teil des Rückschlußkörpers für den magnetischen Fluß, dessen Kraft zur Einstellung des Ankers genutzt wird. Die Aufnahme bildet einen Teil des Steuerraums 51 sowie einen Abfluß 107 des Steuerraums in die Ausgleichskammer 19. Des weiteren stellt die Aufnahme die Gewindeverbindung für die Federstützplatte 93 und eine erste Lagerstelle 109 für den Achskörper 73. Eine zweite Lagerstelle 111 enthält die Stellschraube 91, die im Deckel eingeschraubt ist. Die beiden Lagerstellen liegen in Relation zur Ge­ samtgröße des Vorstufenventils weit auseinander, so daß die Zentrierfunktion der beiden Lagerstellen als ausgesprochen gut bewertet werden kann. Der Ringkörper des Ankers befindet sich etwa in der Mitte des Achskörpers 73. Unvermeidliche Querkräfte wirken sich gleichmäßig auf beide Lagerstellen aus. Zu dem sind die Durchmesser der Lagerstellen eher klein ausgeführt, damit die Reibungskräfte auf einem besonders niedrigen Niveau liegen.

Die Kräfte des magnetischen Flusses sind so gerichtet, daß sie den Anker gegen den Federsatz 83 nach unten in Richtung des Hauptstufenventils verschieben. Dazu ist an der Aufnahme 105 ein optimierter Übergang an dem der ersten La­ gerstelle 109 zugewandten Ende des Ringkörpers ausgeführt. Damit die Wirkung des magnetischen Flusses ausschließlich der Kraftentfaltung auf den Anker zu Gute kommt, ist zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses ein Isola­ tor 113 unmittelbar an der Aufnahme im Bereich der ersten Lagerstelle angeord­ net. Der Isolator besteht aus einem nichtleitenden Werkstoff und verhindert da­ mit einen Übertritt des magnetischen Flusses von der Aufnahme auf einen Hül­ senabschnitt 115 des Deckels 103. Zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Ringkörper 71 des Ankers liegt ein größerer Spalt 71a vor, der die Führung ein­ deutig auf die beiden Lagerstellen 109; 111 beschränkt. Ein Kontakt zwischen dem Anker und dem Hülsenabschnitt ist ausgeschlossen. Für einen guten Über­ gang des magnetischen Flusses steht aber eine relativ große Umfangsfläche am Ringkörper 71 zur Verfügung. Der Isolator umfaßt u. a. eine erste Dich­ tung 113a, die zur Aufnahme 105 gerichtet ist. Es schließt sich der eigentliche Isolator 113b an, dem eine zweite Dichtung zum Hülsenabschnitt beigefügt ist. Es werden zwei Dichtungen 113a; 113c verwendet, da bei Verwendung einer einzigen Dichtung die Möglichkeit besteht, daß aufgrund der Vorspannung und der damit verbundenen Verformung der Dichtung ein Kontakt mit dem Ringkörper des An­ kers auftritt. Der eigentliche Isolator 113b verfügt über einen kleineren Innen­ durchmesser als der Ringkörper 71. Damit ist ein Kontakt zwischen einer der Dichtungen und dem Ringkörper ausgeschlossen. Auch die Magnetspule 67 wur­ de dem Isolator angepaßt. So verfügt die Magnetspule über einen nasenförmigen Ansatz 67a, der garantiert, daß die Dichtung 113c keinesfalls in einen gedachten Spalt zwischen der Magnetspule und der Aufnahme 105 verdrängt werden kann, da versetzte Kontaktflächen vorliegen. Längenänderungen der Spule oder inner­ halb der Verspannungskette aus Hülsenabschnitt 115 und dem Isolator 113 in­ folge von Wärmedehnungen werden ohne Entstehung eines Spaltes ausgegli­ chen.

Das gesamte Gehäuse der Absperrventileinrichtung 27 wird durch eine Verrol­ lung 119 oder durch einen Sicherungsring 121 zusammengehalten. Diese Bau­ einheit stützt sich auf einem Absatz des Rohrstutzens 29 ab. Zur axialen Fixie­ rung des Gehäuses dient ein weiteren Sicherungsring 123, der in eine Rast­ nut 125 des Rohrstutzens eingreift und damit eine Schnappverbindung bildet. In der rechten Ausführungsform des Sicherungsringes ist eine Demontage nicht möglich. Die linke Variante des Sicherungsringes verfügt über einen Betätigungs­ bügel 127, dessen Enden in eine Aussparung des Gehäuses 101 bringbar sind, so daß eine willkürliche Öffnung der Absperrventileinrichtung möglich ist.

In diesem Zusammenhang ist interessant, daß die Durchmesser des Leitkör­ pers 95 und der Stellschraube 91 geringfügig größer sind als der Außendurch­ messer des Ringkörpers 71. Des weiteren ist zu beachten, daß der Durchmesser des eigentlichen Vorstufenventils nicht größer ist als der der ersten Lagerstel­ le 109 und das Notbetriebventil 77 als ein Schieberventil ausgeführt ist. Damit kann der Anker aus der Absperrventileinrichtung entfernt werden, ohne daß das gesamte Ventil geöffnet und zerlegt werden muß. Die getrennte Einstellbarkeit der Vorstufenventilteile wird u. a. dadurch vereinfacht, daß die beiden auf den Anker einwirkenden Spannmittel jeweils an verschiedenen Enden wirksam sind. Der Anschlag 85 wird an dem der Magnetspule zugewandten Ende und die Fe­ derstützplatte an dem der Hauptstufe zugewandten Ende eingestellt. Die äußere Feder kann auch nicht aus der Absperrventileinrichtung herausfallen, da die Steu­ erkante 79 einen Anschlag darstellt.

Die Fig. 3a entspricht in wesentlichen Dingen der Ausführung nach der Fig. 2. Abweichend wird auf eine Notbetriebseinstellung verzichtet, die von der harten Dämpfkrafteinstellung abweicht. Es gibt bei diesem Dämpfventil nur ein Normal­ betriebventilteil 75, das von zwei gegensinnig angreifenden Federn 84a; 84b axial schwimmend zum Ventilsitz 81 gehalten wird. Mit der Stellschraube 91 können die beiden Federn 84a; 84b hinsichtlich ihrer Vorspannung eingestellt werden, wodurch sich das Verhältnis von Magnetkraft der Magnetspule 67 zum eingestellten Durchlaßquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 81 und dem Normal­ betriebventilteil verändert. Bei dieser Ausführungsvariante können die Einstellung des magnetischen Flusses und der Federvorspannung von einer Seite des Gehäu­ ses 101 vorgenommen werden, da der Leitkörper ebenfalls ringförmig ausgeführt ist und die Federstützeinrichtung, in diesem Fall die Stellschraube 91, konzen­ trisch zum Leitkörper angeordnet ist.

In der Fig. 4 ist eine im Vergleich zur Fig. 2 vereinfachte Ausführung dargestellt, die anstelle einer Stellschraube einen festen Anschlag 85 aufweist, der als ein Einlegering nicht einstellbar ist, sehr wohl aber für eine Fahrzeugserie auf eine bestimmte Höhe abgewandelt werden kann. Ein Vorteil der Ausführung der Fig. 4 zur Fig. 2 ist darin zu sehen, daß der Deckel 103 den Ankerrückraum 89 voll­ ständig abschließt. Der Deckel umfaßt auch den Bereich, der ansonsten von der Stellschraube 91 abgedeckt wird. Folglich benötigt man keine Anschlagdich­ tung 87 wie in Fig. 2. Die Einstellbarkeit hinsichtlich des Normalbetriebs des Vor­ stufenventils 65 sowie des Leitkörpers 95 ist völlig identisch mit der Funktion nach Fig. 2.

Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus den Fig. 3 oder 4, da diese Ausgestaltung des Querschnitts für die Notbetriebseinstellung unabhängig von der Art des An­ schlags für den Anker 69 ist. Die Steuerkante 79 stellt zusammen mit dem Rohr­ körper des Ankers 69 ein Sperrventil in Schieberbauweise dar. Sobald die schwä­ chere Feder des Federsatzes 83 den Anker in die Notbetriebstellung verschoben hat, geht der Anker mit der Steuerkante 79 in Überdeckung, so daß dieser Strö­ mungsweg blockiert ist. Dafür steht eine Notbetriebkonstantdrossel 77a zur Ver­ fügung, deren Querschnitt kleiner ist als der sich der Notbetriebkonstantdrossel anschließender Querschnitt an der Steuerkante 81 des Normalbetriebventils 75. Der große Vorteil dieser Lösung für das Notbetriebsverhalten liegt darin, daß un­ vermeidliche Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Ventilteile ausgeglichen werden können, da als Ausgleichsweg 77b die Überdeckung von der Steuerkante 79 bis zum Ausgang der Notbetriebkonstantdrossel zur Verfügung steht.

In Fig. 6 ist der Einfluß der Einstellungen auf die Dämpfkraftkennlinien verdeut­ licht. Die dargestellte Dämpfkraftkennlinienschar ist typisch für diese Absperr­ ventileinrichtung. Der Bereich vom Ursprung der Kennlinienschar bis zu den Knickpunkten wird vom Vorstufenventil beeinflußt. Bei der Justierung des Vor­ stufenventils werden zunächst bei einer geringen und einer großen Bestromung Meßpunkte Q/p vorgegeben, die für die gewünschte Einstellung signifikant sind. Beispielsweise wird zuerst der Meßpunkt M_P1 überprüft. Auf einem Strömungs­ prüfstand wird ein Volumenstrom Q₁ dem Vorstufenventil 65 zugeführt. Dabei muß sich ein Druck p₁ des vorgegeben Meßpunktes M_p1 auf einer Dämpfkraft­ kennlinie einstellen. Wird die angestrebte Kennlinie über- oder unterschritten, so läßt sich der Meßpunkt durch axiales Verschieben der Federstützplatte 93 (s. Fig. 2, 3, 4 und 5) bezogen auf den vorgegebenen Q-Wert anheben oder absenken bzw. bei einem vorgegebenen p-Wert parallel zur Ordinate verschieben. Damit werden sämtliche Vorstufenkennlinien beeinflußt. Der Strömungsprüfstand bietet die Möglichkeit die Federstützplatte ohne Demontage des Ventils in der im Prüf­ stand eingebauten Lage einzustellen. Es kann sein, daß der Meßpunkt M_P2 bei I_max eine zu große Kraftwirkung der Magnetspule erkennen läßt. Durch Heraus­ drehen des Leitkörpers 95 kann der magnetische Fluß und damit die Kraftentfal­ tung auf den Anker abgesenkt werden. Damit wird eine Verlagerung des Meß­ punktes von der Richtungsänderung, wie durch den Pfeil dargestellt, erreicht, wobei die Verlagerung bei den verschiedenen Kennlinien in Abhängigkeit der Stromwerte der einzelnen Vorstufenkennlinien unterschiedlich ausfällt. Prinzipiell gilt, daß bei einer großen Bestromung die Änderung der Vorstufenkennlinie deut­ licher ausfällt als bei einer Kennlinie mit einer kleineren Bestromung. Daraus folgt, daß mit dem Leitkörper eine Spreizung des gesamten Vorstufenkennfeldbereichs vorgenommen werden kann. Diese Art der Einstellung zwischen dem Leitkörper und der Federstützplatte muß ggf. wiederholt werden, da ein geringfügiger wechselseitiger Einfluß dieser beiden Einstellungen vorliegt. In Kombination der beiden Einstellungsmöglichkeiten kann ein vorgegebener Meßpunkt horizontal und vertikal zur Ordinate verschoben werden, wodurch man dem Ziel nach einer echten Kennfeldeinstellung sehr nahe kommt.

Nachdem die Einstellungen für den Normalbetrieb abgeschlossen sind, kann durch ein Verdrehen der Stellschraube 91 die Notbetriebseinstellung vorgenom­ men werden. Dazu wird über die Stellschraube der Anschlag 85 verschoben, bis eine gewünschte Kennlinie erreicht ist. Diese Kennlinie kann nach Belieben einge­ stellt werden, beispielsweise eine mittlere, aber auch eine, die eher in Richtung hart oder weich tendiert.

Man darf sich durch die Bezeichnung I = 0 innerhalb des Kennfeldes nicht irritie­ ren lassen, denn die Kennlinie I = 0 kann natürlich auch vom Normalbetriebventil erreicht werden. Es ist zu beachten, daß die Kennlinie dann von verschiedenen Ventilteilen innerhalb des Vorstufenventilteils erzeugt wird. Die Einstellung I = 0 hat keinen Einfluß auf die bestromten Kennlinien.

Die Fig. 6a zeigt ein Dämpfkraftkennfeld für ein Dämpfventil in der Bauweise nach Fig. 3a. Das Einstellverfahren entspricht dem Vorgehen nach Fig. 6. Abwei­ chend erübrigt sich die Einstellung für den Notbetriebventilteil. Als Alternative wird bei Stromausfall die maximal harte Dämpfkraftkennlinie I ≈ O eingesetzt. Der Strömungsprüfstand kann im Vergleich zu den anderen Ausführungen des Dämpfventils etwas einfacher ausfallen, da die Federstützeinrichtungen am Ge­ häuse von außen zugänglich sind. Des weiteren kann das Vorstufenventil auch mit dem Hauptstufenventil überprüft werden, um die gesamte Baueinheit zu te­ sten und ggf. nachzustellen zu können.

Die Fig. 7 zeigt realisierbare Dämpfkraftkennlinien des Einlaufventils unabhängig vom Hauptstufenventil. Die Dämpfkennlinie kann durch eine entsprechende Aus­ gestaltung sehr variabel gehalten werden. So ist zum Beispiel der Einfluß des Voröffnungsquerschnitt 57a deutlich ausgeprägt, wobei der Steigungswinkel durch eine entsprechend größere Öffnung flacher gehalten werden kann. Es schließt sich dem Kennlinienteil des Voröffnungsquerschnitt ein eher degressiv verlaufender Kennlinienast an. Dieser Kennlinienteil ist einzig von der Art der Vor­ spannung der Ventilscheiben abhängig, sowie von der Kraftkennlinie der Ventil­ scheibe, sofern sie als eine Tellerfeder ausgelegt ist. Man kann selbstverständlich bei Bedarf auch eine im wesentlichen linear verlaufende Kennlinie erhalten, wenn man auf einen Voröffnungsquerschnitt verzichtet und die Ventilscheiben 59 praktisch plan einbaut. Die gestrichelte Kennlinie zeigt den Einfluß der Vordros­ selscheibe 59a, die bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten einen starken An­ stieg der Dämpfkraft bewirkt.

Das Einlaufventil 55 und das Hauptstufenventil 37 sind hydraulisch in Reihe an­ geordnet. Daraus ergibt sich die Möglichkeit das Hauptstufenventil ganz gezielt zu modellieren. Die durch die Reihenschaltung erzielte Wirkung läßt sich leicht vorhersehen. Man erstellt ein gewünschtes Kennlinienfeld der Absperrventilein­ richtung. In dieses Kennlinienfeld zeichnet man das Kennlinienfeld des Haupt- und des Vorstufenventils ein. Die Dämpfkraftunterschiede müssen von dem Einlauf­ ventil erzeugt werden. Beispielhaft ist der umgekehrte Weg in den Fig. 5 und 6 an einem Punkt mit dem Volumenstrom Q₇ dargestellt. Der Volumenstrom Q₇ in Fig. 6 ergibt den Dämpfkraftbetrag F_Q71. Bei demselben Volumenstrom erhält man mit dem Einlaufventil 55 den Dämpfkraftbetrag F_Q72. Die einfache Addition der beiden Einzeldämpfkraftbeträge ergibt dann den gemeinsamen Dämpfkraftbe­ trag F_Q7 wie in Fig. 6 dargestellt. Der Einsatz des Einlaufventils ist immer dann besonders interessant, wenn die charakteristische Dämpfkraftkennlinien des Vor- und des Hauptstufenventils den Erfordernissen nicht entsprechen, d. h., daß in der Regel ein bestimmter Dämpfkraftwert nicht erreicht wird. Beispielsweise be­ steht der Bedarf nach relativ flachen Hauptstufenkennlinien, die aber bei beson­ ders großen Volumenströmen Q_X eine größere Dämpfkraft erzeugen sollen, um z. B. ein Radflattern zu verhindern. Häufiger wird eine etwas größere Dämpfkraft im Kennlinienbereich des Vorstufenventils gewünscht. In diesem Fall läßt sich sehr gut die in der Fig. 7 dargestellte Dämpfkraftkennlinie verwenden, die gerade bei geringen Volumenströmen eine Dämpfkraftanhebung bewirkt, ansonsten aber die Kennlinien gleichmäßig anhebt.

Man muß sich vor Augen halten, daß mit dem Einlaufventil der Wunsch nach eine härteren Dämpfkraftkennlinie ohne eine größere Bestromung der Magnetspule erzielt werden kann. Je steiler die Kennlinie des Vorstufenventils sein soll, um so stärker muß die Magnetspule bestromt werden, denn die Magnetspule bewirkt mit größerer Bestromung eine Schließbewegung des Vorstufenventils.

In der Fig. 8 sind konstruktive Maßnahmen realisiert, um das Dämpfventil, insbe­ sondere das Vorstufenventil 65 in der gemäß den Kennlinien nach den Fig. 6 und 6a nach der Montage zu belassen.

Als eine der wesentlichen Maßnahmen ist die Anschlagdichtung 87 hinter dem Anschlag 85 zu nennen. Die Anschlagdichtung besteht aus einem elastischen Werkstoff und ist zwischen dem Anschlag und der Stellschraube 91 verspannt.

Die Vorspannkraft bewirkt eine Reibkraft zwischen dem Hülsenabschnitt 115, der Teil des ortsfesten Gehäuses ist, und der Stellschraube. Man kann die Stell­ schraube zur Einstellung zwar verdrehen, doch ist ein nennenswertes Reibmo­ ment vorhanden. Zwischen der Stellschraube und dem Leitkörper 95 ist eine Ver­ stellsicherung 129 in der Ausführung eines Reibringes eingelegt. Dafür weist mindestens eines der beiden Bauteile, in diesem Fall die Stellschraube 91 einen Einstich zur Aufnahme des Reibringes auf.

Das Gewinde 95a zwischen dem Leitkörper und dem Deckel 103 des Gehäu­ ses 101 wird durch Gewindesicherungsmittel gegen ungewolltes Lösen gesi­ chert. Für die Stellschraube ergeben sich deshalb zwei in Serie angreifende Reib­ kräfte, einmal über die Verstellsicherung 129 und ein weiteres mal über die An­ schlagdichtung 87, wobei jeweils das Gehäuse, bzw. ein Gehäuseteil als Basis für die abstützende Reibkraft dient. Selbstverständlich kann die Art der Sicherung auch die Ausführung nach der Fig. 3a übertragen werden.

Nach dem es Möglichkeiten zur Sicherung des eingestellten magnetischen Flus­ ses und der Anschlagstellung für den Notbetrieb vorhanden sind, ist es sinnvoll auch die Sicherung für die Stellung für des Normalbetriebventilteils 85 vorzu­ nehmen. Dazu wird die Federstützplatte 93 mit einer Einstellsicherung 131 in der Bauform einer Spannfeder versehen. Die Spannfeder übernimmt zwei Funktionen. Zum einen bilden ihre Endwindungen Reibflächen und zum anderen besitzt die Spannfeder auch gleich die Vorspannkraft, so daß eine insgesamt sehr einfache und kostengünstige Einstellsicherung vorliegt.

Claims (13)

1. Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich ausgeführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, mit einem Dämpfventil, dessen Dämpfkraft mittels einer von einer Magnetspule erzeugten Magnetkraft innerhalb eines Rückschlußkörpers auf einen Anker gegen eine Federkraft mindestens einer Feder veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Einstellparameter zur Einstellung mindestens zweier Kennlinien, die sich durch unterschiedliche Bestromung der Magnetspule un­ terscheiden, vorhanden sind, indem eine Veränderung der wirksamen Feder­ kraft bezogen auf eine Dämpfventilhubstellung des Dämpfventils vorgenom­ men werden kann und des weiteren durch eine Einstellbarkeit der magnetischen Leitfähigkeit des Rückschlußkörpers mittels einer Stelleinrichtung gegeben ist, wobei die Stelleinrichtung aus einer magnetischen Engstelle (97) besteht, zu der ein magnetischer Leitkörper (95) parallelgeschaltet werden kann, wobei die Stelleinrichtung (95; 97) für den magnetischen Fluß und eine Federstützein­ richtung (91; 93) zur Veränderung der Federkraft unabhängig von einander einstellbar sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (95) eine im wesentlichen ringförmige Gestalt aufweist, wodurch ein Zugang zum rückwärtigen Bereich des Ankers (69) vorliegt.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstützeinrichtung (91; 95) konzentrisch zur Stelleinrichtung für den magnetischen Fluß angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventil über einen Ventilteil (77) für eine Notbetriebseinstellung und einem Ventilteil (75) für den Normalbetrieb verfügt, wobei die Federkraft den Ventilteil für den Normalbetrieb in Öffnungsrichtung vorspannt.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung des Leitkörpers (95) über ein Gewinde (95a) erfolgt.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (95) Werkzeugflächen (99) für ein Einstellwerkzeug auf­ weist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (95) außerhalb eines Absperrventilgehäuses (101) angeord­ net ist, wobei das Absperrventilgehäuse Bestandteil des magnetischen Rück­ schlußkörpers ist.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (95) und ein weiteres Bauteil (91) in einem Bypass für den magnetischen Fluß axial hintereinander angeordnet sind, wobei durch Verände­ rung des Abstands des Leitkörpers zu dem weiteren Bauteil der Bypass der magnetische Fluß gesteuert wird.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (95) eine Verstellsicherung (129) aufweist.

10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstützeinrichtung (93) eine Einstellsicherung (131) aufweist.

11. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellsicherung (131) zwischen einem mit dem Gehäuse (101) in Wirkverbindung stehenden Bauteil und der Federstützeinrichtung (93; 91) vor­ liegt.

12. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellsicherung (131) und/oder die Verstellsicherung (129) kraft­ schlüssig ausgeführt ist/sind.

13. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellsicherung (131) und/oder die Verstellsicherung (129) aus einem Reibring besteht/bestehen.