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DE3518327A1 - Hydraulischer, verstellbarer schwingungsdaempfer - Google Patents

Hydraulischer, verstellbarer schwingungsdaempfer

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DE3518327A1
DE3518327A1 DE19853518327 DE3518327A DE3518327A1 DE 3518327 A1 DE3518327 A1 DE 3518327A1 DE 19853518327 DE19853518327 DE 19853518327 DE 3518327 A DE3518327 A DE 3518327A DE 3518327 A1 DE3518327 A1 DE 3518327A1
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vibration damper
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bypass
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ZF Friedrichshafen AG
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Boge GmbH
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    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/06—Characteristics of dampers, e.g. mechanical dampers
    • B60G17/08—Characteristics of fluid dampers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/44—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
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  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Description

475 - S - 6.£J915
JD I Ö
Hydraulischer, verstellbarer Schwingungsdämpfer
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammerhälften unterteilt, wobei ein aus einer oberhalb des Dämpfungskolbens angeordneten Querbohrung und einer mindestens im Endbereich der Kolbenstange angeordneten Längsbohrung gebildeter Bypaß die obere Kammerhälfte mit der unteren Kammerhälfte verbindet und zur Verstellung der Dämpfungskraft eine mit einem aus Spule und Anker bestehenden Elektromagneten verbundene, axial verschiebbare Verstellvorrichtung zur Steuerung des Bypasses vorgesehen ist.
Es sind Dämpfungskraftregeleinrichtungen für Teleskop-Stoßdämpfer bekannt (z.B. DE-OS 33 o3 293), bei denen ein zusätzliches doppeltwirkendes Dämpfungsventil vorgesehen ist, welches im eigentlichen Dämpfungskolben eingebaut ist. Diese Dämpfungsventile sind in Reihe geschaltet und durch einen Drehschieber voneinander trennbar, so daß bei einer ersten Schaltstellung nur das Ventil des Dämpfungskolbens durchströmt wird, so daß eine weiche Dämpfung erzielbar ist und daß bei einer
iltfci- ,iiw.'
PRP 475 - -6- - 6.5.1985
zweiten Schaltstellung das Ventil im Dämpfungskolben sowie das Zusatzventil gleichermaßen durchströmt werden, so daß eine entsprechend harte Dämpfung einstellbar ist.
Nachteilig ist bei einer derartigen AusfUhrungsform, daß der Drehschieber über entsprechende Stellkräfte beaufschlagt werden muß, die lediglich durch langsam schaltende Antriebe wie pneumatisch oder hydraulisch betriebene Stellwerke oder einen elektrisch betriebenen Stellmotor aufzubringen sind.
Desweiteren sind regelbare Stoßdämpfer bekannt (z.B. DE-PS 29 11 768), bei denen im oberen Teil der Kolbenstange eine Spule vorgesehen ist, in der ein Anker axial bewegbar ist und je nach Strombeaufschlagung der Spule eine bestimmte Bypaßöffnung zwischen dem oberen und unteren Arbeitsraum hergestellt werden kann. Bei solchen Konstruktionen hat sich als nachteilig herausgestellt, daß durch die Steuerung einer Querschnittsveränderung kein optimaler Dämpfungskraft-Kennlinienverlauf erzielt werden kann. Die erzielbare Querschnittsveränderung entspricht den Gesetzmäßigkeiten einer einfachen Drosselbohrung, wobei mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit sich stets eine unerwünscht progressiv verlaufende Dämpfungskraftkennlinie einstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, innerhalb der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers eine Vorrichtung zur variablen Dämpfungsanpassung zu schaffen, bei der über ein variabel steuerbares Dämpfungsventil eine beliebig verstellbare Dämpfung der Zug- und Druckstufe erzielt werden kann. Darüber hinaus sollen möglichst Serienteile und die Anwendung in einer austauschbaren Patrone eines Federbeines Verwendung finden können.
PRP 475 - λ - 6.5.1985
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das im Bypaß angeordnete Bypaßventil aus einem mit einem Durchlaß zusammenarbeitenden, axial beweglichen, durch die Verstellvorrichtung steuerbaren Ventilkörper und mindestens einem mit dem Ventilkörper in Reihe angeordneten druckabhängigen, federbelasteten Ventil besteht.
Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß das Bypaßventil parallel zu den konventionellen Drosselventilen im Dämpfungskolben arbeitet. Durch den axial beweglichen steuerbaren Ventilkörper kann das Bypaßventil den Ventilen des Dämpfungskolbens hinzugeschaltet werden, so daß ein größerer Gesamtdurchlaß entsteht, der entsprechend weniger Drosselwirkung, also Dämpfung verursacht. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Dämpfungskraftkennlinien mit der geforderten großen Variabilität erzeugen.
Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß das federbelastete Ventil aus Drossel bohrungen und die Drossel bohrungen verschließende Ventilfederscheiben besteht. Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, daß für die Zug- und Druckstufe jeweils Drossel bohrungen und Ventilfederscheiben vorgesehen sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Bypaß zwischen der Querbohrung und der Längsbohrung zwei über einen Durchlaß miteinander verbundene Hohlräume aufweist, wobei im ersten Hohlraum der Elektromagnet und die den Durchlaß beaufschlagende Verstellvorrichtung und im zweiten Hohlraum das federbelastete Ventil angeordnet ist.
Eine einfache und kostengünstige Ausführung wird erzielt, indem der erste Hohlraum Bestandteil der Kolbenstange und der zweite Hohlraum Bestandteil einer mit der Kolbenstange verbundenen den Dämpfungskolben aufnehmenden ZwiEchenhülse ist.
PRP 475 - £ - 6.5.1985
Eine zusätzliche Variabilität der Dämpfungskraftkennlinien wird erzielt, wenn in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß der Durchlaß und der Ventilkörper einen einer Drossel entsprechenden Querschnitt aufweisen.
Um sicherzustellen, daß bei Ausfall der Bypaßventi!ansteuerung die straffere und somit sichere Dämpfungskennung gefahren ist, ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß der Ventilkörper über eine Feder so beaufschlagt wird, daß er bei stromloser Spule den Durchlaß versperrt. Somit schaltet sich das komfortbringende, jedoch in Extremfällen nicht dauerfahrbare Bypaßventil auf mechanische Art selbst aus.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das federbelastete Ventil als Federscheibenventil ausgebildet ist oder aus mindestens einer Federscheibe und mindestens einer Schraubenfeder besteht. Darüber hinaus kann vorgesehen werden, daß das federbelastete Ventil aus einer Scheibe und mindestens einer Schraubenfeder zusammengesetzt ist.
In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß das federbelastete Ventil einen ständig offenen, konstanten Drosselquerschnitt aufweist, der im unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich die Beeinflussung der Dämpfungskraft bewirkt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das federbelastete Ventil mindestens einen der Wegbegrenzung der Ventilfederscheiben dienenden Anschlag aufweist oder daß das federbelastete Ventil mindestens einen weiteren der Wegbegrenzung der Ventilfederscheiben dienenden Ventilsitz aufweist, wobei ab einer definierten Auslenkung der Venti1federscheiben die Strömungsverbindung schließt.
PRP 475 -JS- 6.5.1985
Zur Erzielung einer weichen Dämpfung sieht eine wesentliche weitere Variante vor, daß das federbelastete im Bypaß angeordnete Ventil hydraulisch parallel zu den im Dämpfungskolben vorgesehenen Ventilen geschaltet ist. Durch Zuschalten des Bypaßventiles wird dabei eine parallele Strömungsverbindung geschaffen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt:
Figur 1 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt
Figur 2 eine weitere AusfUhrungsform eines Schwingungsdämpfers im Schnitt
Figur 3 eine Variante des federbelasteten Ventiies ebenfalls im Schnitt
Figur 4 ein Federbein in Zweirohrausführung im Schnitt
Figur 5 eine Federbeinpatrone für die Anwendung in einem Federbein in Ansicht
Figur 6 einen Einrohr-Gasdruckdämpfer im Schnitt
Figur 7 einen Einrohr-Dämpfer mit externem Gasspeicher für die Anwendung in einer Niveauregulierung im Schnitt
Der in Figur 1 gezeigte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus der Kolbenstange 1, dem Dämpf ungsko.1 ben 2, der den Arbeitszylinder 3 in eine obere Kammerhälfte 4 und eine untere Kammerhälfte 5 unterteilt. Der Dämpfungskolben 2 ist mit Ventilen 23, 24 zur Erzeugung einer Dämpfungskraft ausgerüstet.
PRP 475 - Ve - 6.5.1985
Zusätzlich ist die obere Kammerhälfte 4 über eine Bypaßverbindung mit der unteren Kammerhälfte 5 verbunden. Diese Bypaßverbindung besteht aus der Querbohrung 6 und der Längsbohrung 7. Innerhalb dieser Bypaßverbindung wird ein Durchlaß 11 durch einen Ventilkörper 12 beaufschlagt, wobei der Ventilkörper 12 Bestandteil eines Elektromagneten bestehend aus einer Spule 8 und einem Anker 9 ist. Der Ventilkörper
12 ist dabei direkt als Anker 9 ausgebildet und im Hohlraum 16 aufgenommen. Desweiteren ist in der Bypaßverbindung ein Bypaßventil 1o dem Durchlaß 11 nachgeschaltet. Das Bypaßventil 1o ist im Hohlraum 17 angeordnet und besteht aus Drosselbohrungen 14, die durch Venti1federscheiben 15 gesteuert werden, so daß insgesamt ein federbelastetes Ventil
13 eine druckabhängige Steuerung des Bypasses vornimmt. Für den niedrigen Kolbengeschwindigkeitsbereich weist das federbelastete Ventil 13 einen zusätzlichen konstanten Drosseldurchlaß 2o auf.
Zur Vereinfachung der Montage und Herstellung ist die Spule 8 und der Anker 9 im Endbereich der Kolbenstange 1 untergebracht, wobei das Bypaßventil 1o zusammen mit einer den •Durchlaß 11 enthaltenen Platte Bestandteil einer Zwischenhülse 18, die durch eine Verschraubung 25 mit der Kolbenstange 1 verbunden ist. Die elektrische Zuführung 26 verläuft durch eine Bohrung innerhalb der Kolbenstange 1.
dicht.Diese Anordnung gestattet die Montage in Baugruppen, wobei die Bypaßsteuerung wie auch das Bypaßventil selbst Bestandteil der Kolbenstange ist, so daß je nach Bedarf bei einem serienmäßigen Schwingungsdämpfer, bei einem Einrohr- oder auch Zweirohrdämpfer wie auch bei einer Federbeinpatrone nicht nur das Einbringen sondern auch ein eventuell späterer Austausch möglich ist.
Die zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Grundkörper des Elektromagneten angeordnete Feder hält bei stromlosem Zustand der Spule den Durchlaß 11 geschlossen, so daß bei
PRP 475 - 4* - 6.5.1985
Ausfall des Elektromagneten automatisch die straffe Einstellung der Dämpfung eingenommen wird.
In Figur 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Bypaßventil 1o ebenfalls als federbelastetes Ventil ausgebildet ist und die Drossel bohrungen 14 durch die Ventilfederscheiben 15 verschlossen bzw. geöffnet werden. Zusätzlich zeigt dieses federbelastete Ventil 13 einen Anschlag 21, der der axialen Wegbegrenzung der Ventilfederscheiben 15 dient. In der Zugstufe ist demnach bei dieser Ausführungsform oberhalb eines bestimmten Druckes ein definiert vorgegebener üffnungsquerschnitt festgelegt.
In der Figur 3 besitzt das Bypaßventil 1o einen zweiten Ventilsitz 22, an den sich die Ventilfederscheiben 15 ab einem bestimmten Druck anlegen, so daß der Bypaß oberhalb dieses Druckes wieder geschlossen wird, so daß bei geöffnetem Durchlaß 11 durch den Ventilkörper 12 die Bypaßverbindung wiederum geschlossen wird. Sobald der Druck, in der Zugstufe sinkt, ist die Bypaßverbindung anschließend automatisch wieder hergestellt.
Die Figur 4 zeigt eine Anwendung des Bypaßventiles bei einem Zweirohr-Federbein, wobei die elektrische Zuführung 26 als einziges nach außen herauszuführendes Element ist. Dadurch wird die Anwendung bei einer Federbein-Patrone als Austausch für ein Federbein möglich, denn durch die im Inneren befindlichen Bauteile und als einziges nach außen zu führendes Element, nämlich der elektrischen Zuführung 26 ist der Austausch der gesamten Patrone ohne zusätzliche Aufwendungen möglich, wie in Fig.5 dargestellt ist.
Auch in einem Einrohr-Gasdruckdämpfer wie Figur 6 zeigt läßt sich das System problemlos anwenden, ebenfalls bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei der der Gasdruckspeicher 27 außerhalb des Arbeitszylinders angeordnet ist. Jeweils als einziges nach außen herauszuführendes Bauteil dient die elektrische Zuführung 26.
PRP 475 - 12 - 6.5.1985
Bezugszeichenliste
1 - Kolbenstange
2 - Dämpfungskolben
3 - Arbei tszylinder
4 - obere Kammerhälfte
5 - untere Kammerhälfte
6 - Querbohrung
7 - Längsbohrung
8 - Spule
9 - Anker
Io - Bypaßventi1
11 - Durchlaß
12 - Venti1 körper
13 - federbelastetes Ventil
14 - Drosselbohrungen
15 - Venti!federscheibeη
16 - Hohlraum
17 - Hohlraum
18 - Zwischenhülse
19 - Feder
2o - konstanter Durchlaß
21 - Anschlag
22 - zweiter Ventilsitz
23 - Ventil
24 - Ventil
25 - Verschraubung
26 - elektrische Zuführung
27 - Gasdruckspeicher

Claims (13)

BÖGE GmbH - 1 - 6.5.1985 Bogestraße 5o PRP 475 52o8 Eitorf St/do Patentansprüche
1. Hydraulischer, verstellbarer Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammerhälften unterteilt, wobei ein aus einer oberhalb des Dämpfungskolbens angeordneten Querbohrung und einer mindestens im Endbereich der Kolbenstange angeordneten Längsbohrung gebildeter Bypaß die obere Kammerhälfte mit der unteren Kammerhälfte verbindet und zur Verstellung der Dämpfungskraft eine mit einem aus Spule und Anker bestehenden Elektromagneten verbundene, axial verschiebbare Verstellvorrichtung zur Steuerung des Bypasses vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das im Bypaß angeordnete Bypaßventil (1o) aus einem mit einem Durchlaß (11) zusammenarbeitenden, axial beweglichen, durch die Verstellvorrichtung steuerbaren Ventilkörper (12) und mindestens einem mit dem Ventilkörper (12) in Reihe angeordneten druckabhängigen, federbelasteten Ventil (13) besteht.
PRP 475 - 2 - 6.5.1985
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Ventil (13) aus Drosselbohrungen (14) und die Drosselbohrungen (14) verschließende Venti1federscheiben (15) besteht.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zug- und Druckstufe jeweils Drossel bohrungen (14) und Ventilfederscheiben (15) vorgesehen sind.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß zwischen der Querbohrung (6) und der Längsbohrung (7) zwei über einen Durchlaß (11) miteinander verbundene Hohlräume (16, 17) aufweist, wobei im ersten Hohlraum (16) der Elektromagnet und die den Durchlaß (11) beaufschlagende Venti1vorrichtung (12) und im zweiten Hohlraum (17) das federbelastete Ventil (1o) angeordnet ist.
5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlraum (16) Bestandteil der Kolbenstange (1) und der zweite Hohlraum (17) Bestandteil einer mit der Kolbenstange (1) verbundenen den Dämpfungskolben (2) aufnehmenden Zwischenhülse (18) ist.
6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (11) und der Ventilkörper (9, 12) einen einer Drossel entsprechenden Querschnitt aufweist.
475 -s-
7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9, 12) über eine Feder (19) so beaufschlagt ist, daß bei stromloser Spule (8) der Ventilkörper (9, 12) den Durchlaß (11) versperrt.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Ventil (1o) aus mindestens einer Federscheibe (15) und mindestens einer Schraubenfeder besteht.
9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Ventil (1o) aus einer Scheibe und mindestens einer Schraubenfeder besteht.
10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Ventil (1o) einen ständig offenen, konstanten Drosselquerschnitt (2o) aufweist.
11. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Ventil (1o) mindestens einen der Wegbegrenzung der Venti1federscheiben (15) dienenden
Anschlag (21) aufweist.
12. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Ventil (1o) mindestens einen weiteren der Wegbegrenzung der Ventilfederscheiben (15) dienenden Ventilsitz (22) aufweist, wobei ab einer definierten Auslenkung der Ventilfederscheiben (15) die Strömungsverbindung schließt.
PRP 475 - A - 6.5.19.8.5- „.
. 3 D I Ö 'J
13. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daS das federbelastete, im Bypaß angeordnete Ventil
(1o) hydraulisch parallel zu den im Dämpfungsfcolben (2) vorgesehenen Ventilen (23, 24) geschaltet ist.
ORIGINAL INS
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