DE3432465A1 - Regelbares daempfungsventil fuer einen hydraulischen schwingungsdaempfer - Google Patents

Regelbares daempfungsventil fuer einen hydraulischen schwingungsdaempfer

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Description

PRP 455 - : - .χ .... 2 3.8.1984
Regelbares Dämpfungsventil für einen hydraulischen Schwi ngungsdämpfer
Die Erfindung bezieht sich auf ein regelbares Dämpfungsventil für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, wobei ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und mindestens ein Drosselorgan vorgesehen ist und daß der Arbeitszylinder an einen Ausgleichsraum angeschlossen ist, welcher mit dem oberen Arbeitsraum über mindestens eine Strömungsverbindung verbunden ist.
Es sind Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. DE-OS 29 11 768), bei denen eine Regelung über einen Elektromagneten erfolgt und durch den die Verstellung der Dämpfungskraft bei niedriger Kolbengeschwindigkeit möglich ist. Nachteilig ist dabei, daß keine Veränderung der Dämpfungskräfte bei mittlerer und hoher Kolbengeschwindigkeit und somit auch keine Venti1kraftänderung bei mittlerer Kolbengeschwindigkeit möglich ist, da durch die Zugstange ein entsprechender Bypaß lediglich offengehalten oder geschlossen werden kann. Diese Anordnung ist daher lediglich als Bypaßventil vorgesehen und kann nur in Verbindung mit einer konventionellen Dämpfungskraftregelung verwendet werden.
Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer oder Federbeine bekannt (DE-OS 32 31 739), bei denen die Dämpfungskraft ebenfalls verändert werden kann, jedoch ist auch bei dieser
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5 3Λ32465
Vorrichtung ein wirksames Bypaßventil mit einer steuerbaren Querschnittsänderung parallel zu den Dämpfventilen vorgesehen. Dabei sollte dieses Bypaßventi1 system leicht im vorhandenen Bauraum eines Schwingungsdämpfers unterzubringen sein.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Dämpfungsventil für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer zu schaffen, bei dem die gewünschte Durchflußmenge wählbar und stufenförmig veränderbar ist, wobei gleichzeitig eine reaktionsschnelle Steuerung des Durchflusses und der Dämpfungskraft erzielt werden kann, ggf. unter Zuhilfenahme einer angepaßten elektronischen Steuerung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Dämpfungsventil aus mindestens, einem Elektromagneten besteht, wobei jeder einzelne Elektromagnet ansteuerbar ist und einen Spulenkörper mit einer Wicklung und einen Anker aufweist, der den Querschnitt der Strömungsverbindung beeinflußt.
Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, daß eine einfache, störsichere Ansteuerung möglich ist, indem der Anker des Elektromagneten direkt die Durchflußmenge und somit die Dämpfungskraft regelt, indem dieser in die Strömungsverbindung eintaucht. Dabei kann der Anker des Elektromagneten die Strömungsverbindung direkt sperren oder nur teilweise, so daß eine ständig fließende Restmenge von Dämpfungsmittel möglich ist. Vorteilhaft ist desweiteren, daß der üblicherweise zur Regelung der Dämpfungskraft herangezogene Kolben vergleichsweise einfach ausgebildet werden kann, da die Dämpfungskraftregelung ausschließlich durch das in der Strömungsverbindung angeordnete Dämpfungsventil erfolgt.
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Eine besonders kostengünstige und fertigungstechnisch einfach zu gestaltende Ausführungsform wird erreicht, indem das Dämpfungsventil in einem die Führung der Kolbenstange übernehmenden Führungsbauteil angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform kann zusätzlich zum Dämpfungsventil gleichzeitig noch die entsprechenden Strömungsverbindungen wie auch die Führung der Kolbenstange übernehmen. Die entsprechenden elektrisch notwendigen Anschlüsse lassen sich an dieser Stelle besonders leicht nach außen führen.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Anker quer zur Mittelachse der Strömungsverbindung und koaxial zur Mittelachse des Arbeitszylinders angeordnet sind. Hierbei ergibt sich mit Vorteil, daß ein derartiges Dämpfungsventil unabhängig von der Durchflußrichtung betrieben werden kann. Durch die Einbringung des Ankers in die Strömungsverbindung wird der Strömungswiderstand entsprechend beeinflußt, so daß je nach Kolbengeschwindigkeit auch eine entsprechende Dämpfungskraft vorhanden ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Anker quer zur Mittelachse des Arbeitszylinders angeordnet. Diese Anordnung gestattet ein Anflanschen des Dämpfungsventiles am Außenrohr, wobei durch die Anordnung des Ankers quer zur Strömungsverbindung eine unabhängige Durchf 1 ußr.ichtung des Dämpfungsmittels beibehalten werden kann.
Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Strömungsverbindung als Ringkanal ausgebildet ist, wobei vom oberen Arbeitsraum zum Ringkanal und vom Ausgleichsraum zum Ringkanal entsprechende Verbindungskanäle vorgesehen sind. Es wird dabei das Dämpfungsmittel bei der Durchströmung des Dämpfungsventiles in den Ringkanal geleitet, so daß über den gesamten Umfang verteilt ange-
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ordnete Anker den Strömungswiderstand beeinflussen. Bei einer solchen Konstruktion lassen sich problemlos mehrere Elektromagneten vorsehen, so daß durch eine parallele Ansteuerung und einer großen Anzahl von Ankern nicht nur ein weiter Bereich geregelt werden kann, sondern noch eine reaktionsschnelle, einfache und störungssichere Ansteuerung möglich ist. Durch die parallele Ansteuerung eines jeden Elektromagneten ist eine schnelle Schaltfrequenz erzielbar. Um eine weitere Variabilität der Durchflußmenge des Dämpfungsmittels zu erzielen, ist nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß als Strömungsverbindung mehrere mit dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum verbundene Verbindungskanäle vorgesehen sind, wobei in jeden Verbindungskanal mindestens ein Anker eines Elektromagneten eintaucht.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß als Strömungsverbindung vom oberen Arbeitsraum in den Ausgleichsraum eine gewünschte Anzahl von Einzel kanal en vorgesehen werden kann, die jeweils unabhängig voneinander angesteuert werden können. Dabei ist jeder einzelne Verbindungskanal durch einen mit einem Anker versehenen Elektromagneten beaufschlagt. Durch das Eintauchen des Ankers in den Verbindungskanal wird eine Durchflußregelung erzielt. Durch die parallel« Ansteuerung ist jeder Verbindungskanal einzeln wie auch alle Verbindungskanäle zusammen im Strömungswiderstand beeinflußbar. Dabei ist es unerheblich, ob die einzelnen Verbindungskanäle einen gleichen Querschnitt aufweisen oder ob jeder einzelne Verbindungskanal einen unterschiedlich großen Querschnitt besitzt. Je nach Ausführungsform wird der Anker entsprechend dem Querschnitt des Verbindungskanales angepaßt.
Eine zusätzliche weitere Variabilität wird erzielt, wenn bei Verwendung von mehreren Elektromagneten die Anker im Durchmesser unterschiedlich groß sind oder daß in jeweils eine Strömungsverbindung mehrere Anker eintauchen, wobei die Durchmesser der Anker gleich oder unterschiedlich groß sind.
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Ein derartig regelbares Dämpfungsventil bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten im Hinblick auf die Dämpfungskraftregelung, wobei eine angepaßte elektronische Steuerung und/oder ein entsprechender Sensor zur Aufnahme der gewünschten Parameter zur Ausnutzung der Möglichkeiten mit herangezogen werden kann.
Desweiteren ist nach der Erfindung der in den oberen Arbeitsraum mündende Teil der Strömungsverbindung als Drossel ausgebildet. Eine solche Ausführung gestattet zusammen mit dem Dämpfungsventil eine zweistufige Regelung der Dämpfungskraft. Die Ausbildung des Dämpfungsventil es kann dabei so ausgelegt werden, daß eine vollständige Sperrung oder auch nur eine teilweise Sperrung der Dämpfungsverbindung möglich ist.
Die Anker eines jeden Elektromagneten enthalten ein Rückführungssystem, welches beispielsweise als Rückholfeder, Permanent-Magnet oder Spule ausgebildet ist oder welches durch den Systeminnendruck eine Rückstellkraft erhält.
Die Anwendung des Dämpfungsventi 1 es kann ohne weiteres bei Gasdruckdämpfern, Zweirohrdämpfern mit und ohne Systemdruck und hydropneumatischen Federungselementen erfolgen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
Figur 1 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt
Figur 2 eine weitere Ausführungsform des in Figur 1 dargestellten Schwingungsdämpfers im Schnitt
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Figur 3 einen Schwingungsdämpfer im Prinzip wie in Figur 2 dargestellt mit einem zusätzlich vorgesehenen integrierten Sensor im Schnitt
Figur 4 ein im Kolbenstangenführungsbauteil angeordnetes Dämpfungsventil im Schnitt
Figur 5 einen Schnitt durch das in Figur 4 dargestellte Dämpfungsventil
Figur 6 eine weitere Variante des in Figur 4 dargestellten Dämpfungsventiles im Schnitt
Figur 7 einen Schnitt durch das in Figur 6 dargestellte Dämpfungsventil
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Der in Figur 1 dargestellte hydraulische Schwingungsdämpfer zeigt im wesentlichen den Arbeitszylinder 8, die Kolbenstange 9, an deren Ende der Kolben 16 befestigt ist. Der Kolben 16 teilt den Innenraum des Arbeitszylinders 8 in den oberen Arbeitsraum 12 und den unteren Arbeitsraum 13. Der Kolben 16 besitzt Ventile 17, die der Grunddämpfung dienen. Zur Befestigung des Schwingungsdämpfers im Fahrzeug sind die Befestigungsvorrichtungen 18 und 19 vorgesehen.
Der Arbeitszylinder 8 ist durch ein Mantelrohr 2o umgeben, wobei im verbleibenden Zwischenraum der Ausgleichsraum 14 gebildet wird. Zwischen dem Ausgleichsraum 14 und dem oberen Arbeitsraum 12 bestehen entsprechende Strömungsverbindungen 4. Diese Strömungsverbindungen 4 sind Bestandteil des Führungsbauteiles 1o, welches gleichzeitig das Dämpfungsventil 1 aufnimmt. Die Dämpfungskraftregelung erfolgt über das Dämpfungsventil 1, in dem die Durchflußmenge vom oberen Arbeitsraum 12 zum Ausgleichsraum 14 geregelt wird. Die elektrische Ansteuerung des Dämpfungsventiles 1 wird durch die Anschlußleitungen 21 hergestellt. Die Kompensation des eintauchenden Kolbenstangenvolumens während des Betriebes erfolgt über Bodenventile 22, die den unteren Arbeitsraum 13 mit dem Ausgleichsraum 14 verbinden.
Figur 2 zeigt einen Schwingungsdämpfer im Prinzip wie er in Figur 1 dargestellt wurde, mit dem Unterschied, daß sowohl der Kolben 16 ein in einer Richtung wirkendes Ventil aufweist. Das Bodenventil 22 besteht ebenfalls aus einem einzigen in einer Richtung wirkenden Ventil. Diese Ventile dienen lediglich dem Volumenausgleich der eintauchenden Kolbenstange 9. Die Dämpfung erfolgt wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 vom oberen Arbeitsraum 12 über die Strömungsverbindungen 4 in den Ausgleichsraum 14.
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Figur 3 ist im Gegensatz zu der Ausführung nach der Figur 2 mit einem zusätzlichen Sensor 23 ausgerüstet, welcher über die Anschlüsse 24 die Meßsignale erfaßt und bei Verwendung einer entsprechenden Elektronik das Dämpfungsventil 1 über die Anschlußleitungen 21 entsprechend regelt. Als Sensor für die Erfassung von Kolbengeschwindigkeit, Kolbenweg, Kolben-Beschleunigung, Druck, Temperatur und Belad ungszustand ist eine Vorrichtung nach dem Rohrkondensatorprinzip vorgesehen, welche über die Veränderung der Kapazität.entsprechende Meßsignale liefert. Als Sensor 23 lassen sich jedoch auch andere Ausführungen verwenden, die ebenfalls über eine elektronische Auswertungselektronik 15 mit dem regelbaren Dämpfungsventil 1 zusammenarbeiten.
In Figur 4 ist ein Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers im Schnitt gezeigt, bei dem die Kolbenstange 9 durch ein Führungsbauteil 1o geführt wird. Der Arbeitszylinder 8 bildet zusammen mit dem Mantelrohr 2o den Ausgleichsraum 14. Das Führungsbauteil 1o übernimmt über die Buchse 25 die Führung und Zentrierung der Kolbenstange 9, wobei die Kolbenstangendichtung 26 den oberen Arbeitsraum 12 sowie den Ausgleichsraum 14 gegenüber der Atmosphäre abdichtet. Die Buchse 25 wird durch ständig mitgerissenes Dämpfungsmittel benetzt, so daß eine einwandfreie Schmierung gegeben ist. Zuviel mitgerissenes Dämpfungsmittel sammelt sich in dem Ringraum 27 und wird über die Verbindung 28 zurück in den Ausgleichsraum 14 geführt. Die ebenfalls im Führungsbauteil 1o vorhandene Strömungsverbindung 4 dient der Durchflußmengenregelung in Verbindung mit dem Dämpfungsventil 1 .
Das Dämpfungsventil 1 besteht aus einem Elektromagneten 2, der aus einem Spulenkörper 3 und einer Wicklung 6 sowie einem Anker 5 zusammengesetzt ist. Wird der Elektromagnet
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liber die Anschlußleitungen 21 mit Strom beaufschlagt, so taucht der Anker 5 in die vorgesehene Ausnehmung 29 ein und verschließt somit die Strömungsverbindung 4 zwischen dem oberen Arbeitsraum 12 und dem Ausgleichsraum 14. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungsventil 1 Bestandteil des Führungsbauteiles 1o. Es sind zur Erzielung einer variablen Durchf 1 ußmenge de s Dämpfungsmittels mehrere über den Umfang des Führungsbauteiles 1o verteilt angeordnete Elektromagneten 2 vorgesehen. Die Elektromagneten 2 mit ihren Ankern sind im Führungsbauteil 1o parallel und koaxial zur Mittelachse 7 des Arbeitszylinders 8 angeorndet, dabei sind die Anker 5 quer zur Strömungsverbindung 4 vorgesehen, so daß der Durchfluß des Dämpfungsmittels in beiden Richtungen erfolgen kann.
In Figur 5 ist ein Schnitt durch ein Führungsbauteil 1o gezeigt, bei dem über den Umfang verteilt mehrere Elektromagneten 2 angeordnet sind. Jedem Elektromagneten 2 ist ein Anker 5 zugeordnet, der in jeweils eine Strömungsverbindung 4 eintauchbar ist. Durch diese Anordnung mit insgesamt 8 Elektromagneten entsteht eine große Variabilität zur Regelung des Durchflusses für das im Arbeitszylinder 8 befindliche Dämpfungsmittel.
Figur 6 zeigt eine weitere Variante eines Dämpfungsventiles 1, bei dem die Strömungsverbindung 4 als Kanal 11 ausgebildet ist. Dabei sind mehrere Kanäle 11 radial verlaufend über den gesamten Umfang verteilt. In jeden Kanal 11 taucht ein Anker 5 eines Elektromagneten 2 ein, so daß wie die Figur 7 in Draufsicht zeigt eine entsprechende Anzahl von Elektromagneten mit einer gewünschten Anzahl von Ankern den Durchfluß in den Kanälen 11 vollständig oder auch nur teilweise sperren oder öffnen kann. Durch die Verwendung von Ankern mit unterschiedlich großen Durchmessern und einer entsprechend angepaßten Elektronik wird nicht nur eine große Variabilität sondern auch eine schnelle Schaltfrequenz erreicht.
PRP 455 ■-«?-" chenliste
Ah Dämpfungsventil
Bezugszei Elektromagnet
1 - Spulenkörper
2 - Strömungsverbindung
3 - Anker
4 - Wick!ung
5 - Mittelachse des Arbeitszylinders
6 - Arbeitszylinder
7 - Kolbenstange
8 - FUhrungsbauteil (Kolbenstangenführung)
9 - Kanal
1o - oberer Arbeitsraum
11 - unterer Arbeitsraum
12 - Ausgleichsraum
13 - Auswertungseiektroni k
14 - Kolben
15 - Ventile
16 - Befestigungsvorrichtung
17 - Befestigungsvorrichtung
18 - Mantelrohr
19 - AnschlußTeitung
2o - Bodenventile
21 - Sensor
22 - Anschlüsse
23 - Buchse
24 - Kolbenstangendichtung
25 - Ringraum
26 - Verbindung
27 - Ausnehmung
28 - Drossel
29 -
3o -
23:8.1984
- Leerseite -

Claims (9)

BÖGE GmbH - : '--if - *-" " 23.8.1984 Bogestraße 5o PRP 455 52o8 Ei torf St/do - - Patentansprüche
1. Regelbares Dämpfungsventi1 für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, wobei ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und mindestens ein Drosselorgan vorgesehen ist und daß der Arbeitszylinder an einen Ausgleichsraum angeschlossen ist, welcher mit dem oberen Arbeitsraum über mindestens eine Strömungsverbindung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsventil (1) aus mindestens einem Elektromagneten (2) besteht, wobei jeder einzelne Elektromagnet (2) ansteuerbar ist und einen Spulenkörper (3) mit einer Wicklung (6) und einen Anker (5) aufweist, der den Querschnitt der Strömungsverbindung (4) beeinflußt.
2. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsventil (1) in einem die Führung der Kolbenstange (9) übernehmenden Führungsbauteil (1o) angeordnet ist.
PRP 455 ■-■ : J
3. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
da3 die Anker (5) quer zur Mittelachse der Strömungsverbindung (4) und koaxial zur Mittelachse (7) des Ärbeitszylinders (8) angeordnet sind.
4. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker (5) quer zur Mittelachse (7) des Arbei tszyl incfers (8) angeordnet ist.
5. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsverbindung (4) als Ringkanal (11) ausgebildet ist, wobei vom oberen Arbeitsraum (12) zum Ringkanal (11) und vom Ausgleichsraum (14) zum Ringkanal (11) entsprechende Verbindungskanäle (15) vorgesehen sind.
6. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Strömungsverbindung (4) mehrere mit dem oberen Arbeitsraum (12) und dem Ausgleichsraum (14) verbundene Verbindungskanäle vorgesehen sind, wobei in jeden Verbindungskanal mindestens ein Anker (5) eines Elektromagneten (2) eintaucht.
7. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von mehreren Elektromagneten (2) die Anker (5) im Durchmesser unterschiedlich groß sind.
RP 455 - 3 - 23.8.Ί
8. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils eine Strömungsverbindung (4) mehrere Anker (5) eintauchen, wobei die Durchmesser der Anker (5) gleich oder unterschiedlich groß sind.
9. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den oberen Arbeitsraum (12) mündende Teil der Strömungsverbindung (4) als Drossel (3o) ausgebildet ist.
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