DE3709447C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Stoß­ dämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem eine rheo- elektrische Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpferzylinder, einer darin abgedicht eintauchenden Kolbenstange, einem an deren innerem Ende angeordneten Arbeitskolben, der den Zylin­ derraum in zwei Arbeitskammerhälften unterteilt, mindestens einem letztere miteinander verbindenden, während der Arbeits­ kolbenbewegungen von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmbaren Verbindungskanal und einem darin eingebauten, an regelbare elektrische Hochspannung anzulegenden Elektrodenpaar zur Vis­ kositätsänderung der in seinem elektrostatischen Feldbereich befindlichen rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit.

Regelbare Stoßdämpfer obiger Art sind beispielsweise durch die EP 01 83 039 A1 oder die DE 36 31 107 A1 bekannt. Sie unterscheiden sich von herkömmlich ausgebildeten Kraftfahrzeug-Stoßdämpfern grund­ sätzlich dadurch, daß ihre Dämpfungscharakteristik weitest­ gehend durch das elektrisch vergleichsweise leicht zu steu­ ernde Dämpfungsverhalten der rheo-elektrischen Dämpfungs­ flüssigkeit bestimmt wird, deren Viskosität unter dem Einfluß eines hinreichend starken elektrischen Hochspannungsfeldes sehr schnell und reversibel weitestgehend geändert werden kann, und zwar vom bei Stromlosigkeit flüssigen Zustand bis mit zu­ nehmender Feldstärke hin zum plastischen und gar festen Zu­ stand. Dafür sind elektrische Gleichstromfelder ebenso ge­ eignet wie Wechselstromfelder. Da dabei nur vergleichsweise ge­ ringe elektrische Ströme durch die rheo-elektrische Flüssigkeit fließen, ist der energetische Steuerungsaufwand entsprechend gering. Von besonderem Vorteil ist dabei auch, daß die Visko­ sitätsänderungen in der Dämpfungsflüssigkeit unmittelbar auf die Feldstärke- bzw. Spannungsänderungen ansprechen, so daß es hier­ durch möglich ist, die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers über eine elektronische Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den jeweils gegebenen oder gewünschten Fahrbedingungen selbsttätig momentan zu regeln, so daß solche Stoßdämpfer wesentlich zur Ver­ besserung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs beizutragen vermögen. Die für die Viskositätsänderungen der rheo-elektrischen Dämpfungs­ flüssigkeit notwendigen Hochspannungs-Elektrodenpaare können außer­ halb des Dämpfungszylinders angeordnet sein, indem sie mit den beiden Arbeitskammerhälften über außerhalb des Dämpferzylinders entsprechend verlegte Verbindungskanalabschnitte in Verbindung stehen. Vorteilhafter ist es noch, die Hochspannungs-Elektroden­ paare unmittelbar am bzw. im Arbeitskolben im Bereich seiner die beiden Arbeitskammerhälften miteinander verbindenden Durchtritts­ kanäle anzuordnen und ihre Hochspannungszuleitungen durch die Kolbenstange hindurchzuführen, wie das bei der in der DE 36 31 107 A1 beschriebenen Stoßdämpfer-Bauart der Fall ist, weil dabei die Viskositätsänderungen der Dämpfungs­ flüssigkeit unmittelbar im Arbeitsbereich des Dämpfungskolbens erzielt werden können, mithin eine unmittelbare Beeinflussung seines Dämpfungsverhaltens erreicht wird. Allen bekannten regelbaren Stoßdämpfern mit Hochspannungs-Elektrodenpaaren und dadurch im Viskositätsverhalten veränderbarer rheo-elektrischer Dämpfungsflüssigkeit haftet aber noch der Mangel an, daß die Hochspannung an den Elektroden ausfallen kann und dadurch ein so starker Dämpfungskraftabfall auftritt, daß die Stoßdämpfer unwirksam bzw. unbrauchbar werden und damit auch das Kraftfahr­ zeug fahruntauglich wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen re­ gelbaren, insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten Stoßdämp­ fer mit rheo-elektrischer Dämpfungsflüssigkeit zu schaffen, der auch bei Ausfall der seine Elektroden versorgenden Hochspannung immer noch eine hinreichende Dämpfungskraft liefert und damit ausreichend fahrtüchtig bleibt. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem regelbaren Stoßdämpfer der in Rede stehenden Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein elektromag­ netisch betätigbares Notlaufventil mit einem verstellbaren Drosselkörper vorgesehen ist, der bei Ausfall der Elektroden- Hochspannung und dadurch ansprechendem Notlaufventil in eine den mechanischen Durchströmungswiderstand des Verbindungskanals direkt oder indirekt erhöhende Notlaufposition zu verschieben ist. Auf diese Weise können die bei versagender Hochspannungs- Versorgung der Elektroden eintretenden Verluste an rheo-elek­ trischer Flüssigkeitsdämpfung soweit wie möglich kompensiert werden, indem das ansprechende Notlaufventil für eine entspre­ chende Erhöhung des mechanischen Durchströmungswiderstandes des oder der Verbindungskanäle und damit auch der herkömmlichen Flüssigkeitsdämpfung sorgt. Das kann dadurch geschehen, daß der Drosselkörper in seiner verschobenen Notlaufposition den Ver­ bindungskanal direkt einengt, also dessen mechanischen Durch­ flußwiderstand auf diese Weise unmittelbar vergrößert. Indirekt kann die Vergrößerung des mechanischen Durchströmungswider­ stands des oder der Verbindungskanäle dadurch erreicht werden, daß der Drosselkörper des Notlaufventils etwa lediglich gegen die den oder die Verbindungskanäle abdeckenden Ventilfeder­ scheiben fährt und dadurch deren Durchbiegungswiderstand er­ höht, wodurch der Durchströmungswiderstand des Verbindungska­ nals entsprechend erhöht wird. In beiden Fällen kann somit der Stoßdämpfer auch nach Ausfall der Hochspannung seine Dämpfungs­ funktion in gewünscht eingestelltem Maß beibehalten und daher ohne weiteres auch noch längere Zeit benutzt werden, bevor seine Hochspannungsversorgung fachkundig repariert wird.

Durch die DE-OS 35 18 327 ist es bei Stoßdämpfern mit elektrischer Dämpfungskraftregelung bereits bekannt gewesen, bei Ausfall des elektrischen Regelstroms eine mechanische Dämp­ fungskrafterhöhung herbeizuführen. Dabei erfolgt aber die elek­ trische Dämpfungskraftregelung durch einen in eine Bypass-Lei­ tung des Stoßdämpferarbeitskolbens eingebauten, als Elektro­ magnetanker ausgebildeten Ventilkörper, der je nach Erregung bzw. Stromdurchfluß seiner zugehörigen Elektromagnetspule mehr oder weniger öffnet und bei Stromausfall unter dem Einfluß einer entsprechenden Rückstellfeder in seine Schließstellung gelangt, in der der Bypass vollständig geschlossen wird. Abge­ sehen davon, daß dieser vorbekannte Stoßdämpfer keine rheo- elektrische Dämpfungskraftregelung ermöglicht und daher gat­ tungsfremd ist, besteht ein weiterer wesentlicher Unterschied zur vorliegenden Erfindung darin, daß beim vorbekannten Stoßdämpfer die im Notfall eintretende Dämpfungskrafterhöhung mit der durch die Bypass-Regelung maximal erzielbaren, nämlich bei vollständig geschlossenem Bypass-Ventil erreichbaren übereinstimmt, wohingegen im Falle der Erfindung das bei Aus­ fall der Eleketroden-Hochspannung eingeschaltete, elektromagne­ tisch betätigbare Notlaufventil eine beliebig starke und daher auch die ausgefallene rheo-elektrische Dämpfung etwa durch­ schnittlich kompensierende mechanische Dämpfungskrafterhöhung zu erzielen erlaubt.

Am verstellbaren Drosselkörper des elektromagnetisch betä­ tigbaren Notlaufventils kann ein mechanisches Rückstellelement, z. B. eine Druckfeder angreifen, so daß das Notlaufventil gegen die Rückstellwirkung dieser Druckfeder elektromagnetisch betä­ tigt werden kann. Der verstellbare Drosselkörper des elektro­ magnetisch betätigbaren Notlaufventils kann aber auch durch den in der jeweils höher druckbeaufschlagten Arbeitskammerhälfte herrschenden Hydraulik druckbeaufschlagbar sein. Weiterhin kann der umstellbare Drosselkörper des Notlaufventils auch durch einen bei Ausfall der Elektroden-Hochspannung in seiner Strom­ durchflußrichtung umpolbaren Elektromagneten zu verschieben sein, so daß für diesen Fall weder eine zusätzliche mechanische noch hydraulische Rückstellkraft notwendig ist. In allen Fällen kann das elektromagnetisch betätigbare Notlaufventil so ausge­ bildet sein, daß es durch den stromdurchflossenen Elektromagne­ ten in seiner Ruhelage gehalten und bei Ausfall der Hochspan­ nung durch entsprechend gesteuertes Abschalten der Stromversor­ gung seines Elektromagneten durch die an ihm angreifende Rück­ stellkraft in die Drosselstellung bewegt wird. Grundsätzlich kann das Notlaufventil aber auch so beschaffen sein, daß es durch eine an ihm angreifende Rückstellkraft in seiner Ruhelage gehalten und erst durch bei Hochspannungsausfall einsetzendem Stromdurchfluß seines Elektromagneten in die Drosselstellung verschoben wird.

Bei mit außerhalb des Dämpferzylinders gelegenem Verbin­ dungskanal und Hochspannungs-Elektrodenpaar ist das Notlaufven­ til vorteilhaft als in Reihe zum Hochspannungs-Elektrodenpaar in den Verbindungskanal eingebautes, umschaltbares Zweiwegeven­ til ausgebildet, in dessen im Notfall durchströmten Notschalt­ weg ein regelbares Drosselglied eingebaut ist. Durch das Zwei­ wegeventil kann die den Verbindungskanal durchströmende Dämp­ fungsflüssigkeit bei Ausfall des Hochspannungs-Elektrodenpaares einfach durch den entsprechend gedrosselten Notschaltweg zu fließen gezwungen werden, wobei die Hochspannungs-Elektroden­ paare entweder durchströmt bleiben oder aber kurzgeschlossen werden können.

Vorteilhafter ist es aber noch, wenn das Hochspannungs- Elektrodenpaar, der Verbindungskanal und das seinen Durchströ­ mungswiderstand notfalls erhöhende Notlaufventil im bzw. am Arbeitskolben vorhanden sind. Dabei können das Hochspannungs- Elektrodenpaar und das elektromagnetisch betätigbare Notlaufven­ til ebensogut in den insbesondere durch Ventilfederscheiben abgedeckten Hauptverbindungskanälen des Arbeitskolbens wie aber auch in dazu parallel liegenden Bypass-Verbindungskanälen ange­ ordnet werden.

Weitere Merkmale nach der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

In den Zeichnungen sind mehrere erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsbeispiele von regelbaren Stoßdämpfern bzw. deren Arbeits­ kolben mit jeweils verschieden gestalteten Notlaufventilen dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Teilschnitt durch einen Einrohr- Kraftfahrzeug-Stoßdämpfer mit außerhalb des Däm­ pferzylinders gelegenem Hochspannungs-Elektroden­ paar und zugehörigem Notlaufventil,

Fig. 2 eine Variante des Notlaufventils,

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 1 geänderten Einbau des Not­ laufventils,

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch den Arbeitskol­ ben eines Einrohrdämpfers mit am Kolben vorhan­ denen Notlaufventilen,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch einen anders be­ schaffenen Arbeitskolben mit eingebautem Notlauf­ ventil, und zwar entsprechend der Schnittlinie VI-VI der

Fig. 7, die einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6 wiedergibt,

Fig. 8 den senkrechten Längsschnitt eines Arbeitskolbens mit elektromagnetisch und hydraulisch beaufschlag­ barem Notlaufventil, und zwar entsprechend der Schnittlinie VIII-VIII der

Fig. 9, die einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 wiedergibt,

Fig. 10 und 11 jeweils Schnitte durch Arbeitskolben, bei denen die Notlaufventile an deren Ventilfederscheiben anzugreifen vermögen, und

Fig. 12 einen Schnitt durch einen Arbeitskolben mit im Bypass gelegenen Hochspannungs-Elektroden und zuge­ hörigem Notlaufventil.

Der in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug-Einrohrstoß­ dämpfer ist insofern von bekannter Bauart, als er einen mit rheo-elektrischer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpferzy­ linder 1, eine darin abgedichtet eintauchende Kolbenstange 2 und einen an deren innerem Ende angeordneten Arbeitskolben 3 aufweist, der den Zylinderraum in zwei Arbeitskammerhälften 4, 5 unterteilt. Der Arbeitskolben 3 besteht in herkömmlicher Weise aus dem auf dem im Durchmesser abgesetzten Kolbenstan­ genende 2′ befestigten Kolbenkörper 3′, der mit ober- und unter­ seitig durch Ventilfederscheiben 6, 7 abgedeckten Flüssigkeits­ durchtrittskanälen 8, 8′ versehen ist, die die beiden Arbeits­ kammerhälften 4, 5 miteinander verbinden, wobei die Verbindungs­ kanäle 8 bei ausfahrender Kolbenstange 2, also während der soge­ nannten Zugstufe, und die Verbindungskanäle 8′ bei einfahrender Kolbenstange, also während der sogenannten Druckstufe, von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt werden können. Durch entspre­ chende Bemessung der Einspannung der Ventilfederscheiben 6, 7 kann damit eine bestimmte Flüssigkeitsdrosselung und damit ein entsprechendes Dämpfungskraftverhalten erzielt werden. Am Kol­ benkörper 3′ ist weiterhin ein Dichtungs- und Führungsring 3′′ vorhanden.

Im Dämpferzylinder 1 ist ein Trennkolben 9 mit seiner Ring­ dichtung 10 axial verschieblich geführt. Er sorgt für eine ent­ sprechende Abtrennung des unter ihm vorhandenen, mit Druckgas gefüllten Füllraums 11 vom Hydraulikraum 4, 5, dessen Flüssig­ keitsfüllung dadurch unter entsprechend erhöhten Arbeitsdruck gestellt werden kann.

Zur eigentlichen Dämpfungskraftregelung in einem normalen Dämpfungsbereich wird im vorliegenden Fall das rheo-elektrische Verhalten der entsprechend beschaffenen Dämpfungsflüssigkeit benutzt. Hierzu dient das an Hochspannung anzulegende Elektro­ denpaar 12, das über die Verbindungskanalabschnitte 13, 14, 14′ mit der einen und anderen Arbeitskammerhälfte 4 bzw. 5 verbun­ den ist. In den Kanalabschnitt 14, also in Reihe zu dem Hochspannungs-Elektrodenpaar 12, ist das elektromagnetisch betätigbare Notlaufventil 15 eingebaut. Dieses ist als umschaltbares Zweiwegeventil ausgebildet, indem es über seinen im Ventilgehäuse 16 vorhandenen Kolbenschieber 17 den Kanal­ abschnitt 14 entweder mit dem zum Hochspannungs-Elektrodenpaar 12 führenden Kanalabschnitt 14′ oder aber mit dem im Bypass zum Elektrodenpaar 12 gelegenen Notschaltweg 18 zu verbinden erlaubt. In letzterem ist ein einstellbares Drosselglied 19 eingebaut. Der Kolbenschieber 17 ist einerseits mit dem Anker 20 des mit der Spulenwicklung 21 versehenen Elektromagneten fest verbun­ den, während andererseits am Kolbenschieber 17 die als Rück­ stellelement wirkende Druckfeder 22 angreift.

Im Normalbetrieb, also bei mit Hochspannung ordnungsgemäß versorgtem Elektrodenpaar 12, wird die Spulenwicklung 21 des Elek­ tromagneten von elektrischem Strom durchflossen, der beispiels­ weise über eine mit einem entsprechend hochspannungsgesteuerten Schalter versehene, von der Fahrzeugbatterie her führende Zu­ leitung 21′ fließt. Dadurch wird der Anker 20 angezogen und der Kolbenschieber 17 in seiner Ruhestellung gehalten, in der er mit seiner Steuerschulter 17′ den Notschaltweg 18 versperrt, dagegen mit seiner Steuerschulter 17′′ den Verbindungskanalabschnitt 14′ mit dem Kanalabschnitt 14 verbunden hält, so daß die Hoch­ spannungs-Elektrodenpaare 12 bei den jeweiligen Bewegungen des Arbeitskolbens 3 im einen oder anderem Sinne von der Dämpfungs­ flüssigkeit durchströmt werden, die dabei je nach anliegender Hochspannung in regelbarer Weise im Durchlauf gedrosselt wird, wodurch das jeweilige Dämpfungskraftverhalten bestimmt wird. Fällt aus irgendeinem Grunde die Hochspannung an den Elektoden­ paaren 12 aus, so wird über den vorerwähnten Steuerschalter der Stromdurchfluß durch die Spulenwicklung 21 unterbrochen, so daß der Kolbenschieber 17 unter Wirkung der Druckfeder 22 in die in Fig. 1 dargestellte Drosselstellung gelangt, in der seine Steuerschulter 17′′ den Kanalabschnitt 14′ sperrt, dagegen die Steuerschulter 17′ den Notlaufweg 18 freigibt, so daß die vom Arbeitskolben 3 jeweils verdrängte Dämpfungsflüssigkeit über den Notlaufweg 18 und das darin eingebaute regelbare Drossel­ glied 19 mit entsprechender Dämpfungskrafteinstellung strömen muß, mithin der ausfallende rheo-elektrisch bedingte Dämpfungs­ kraftwiderstand auf diese Weise so weit wie möglich kompensiert werden kann. Es versteht sich, daß der Arbeitskolben 3 nicht notwendigerweise mit Ventilfederscheiben gesteuerten Flüssig­ keitsdurchtrittskanälen versehen sein muß, sondern auch ledig­ lich als undurchlässiger Flüssigkeits-Verdrängungskolben ausge­ bildet sein kann.

In Fig. 2 ist eine Variante des Notlaufventils 15 darge­ stellt, bei der der Kolbenschieber 17 von der Dämpfungsflüssig­ keit nicht außen durchströmt sondern innen durchströmt werden kann. Hierzu ist im Kolbenschieber 17 eine mit zwei an ver­ schiedenen Enden gelegenen Querbohrungen 17′′′ versehene Axial­ bohrung 17 ^IV vorgesehen, die über ein Verschlußglied 17 ^VI auch stirnseitig verschlossen ist. Bei stromdurchflossenem Elektro­ magneten 21 wird der Kolbenschieber 17 in der in Fig. 2 darge­ stellten Ruheposition gehalten, in der die Verbindungskanalab­ schnitte 14, 14′ über den dann offenen Schaltraum 17 ^V miteinander verbunden sind, während der Notlaufweg 18 gesperrt ist. Fällt dagegen die Hochspannung aus und damit auch der Stromdurchfluß durch die Spulenwicklung 21, so wird durch die Druckfeder 22 der Kolbenschieber 17 in Fig. 2 nach rechts verschoben, wodurch er die Kanalabschnitte 14, 14′ voneinander trennt, dagegen den Notlaufweg 18 über seine Innenkanäle 17′′′,17 ^IV mit dem Verbin­ dungskanalabschnitt 14 verbindet.

Das in Fig. 3 dargestellte Notlaufventil 15 ist von prinzi­ piell gleicher Beschaffenheit wie das in Fig. 1 abgebildete, un­ terscheidet sich von letzterem aber insoweit, als hier der Not­ schaltweg 18 nicht im Bypass zum Hochspannungs-Elektrodenpaar 12, sondern im Bypass zum Verbindungskanalabschnitt 14′ liegt. Im Notlaufweg 18 ist wiederum ein regelbares Drosselglied, diesmal in Gestalt einer mehr oder weniger weit in den Not­ schaltweg 18 einzudrehenden Drosselschraube 23 vorhanden. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Schaltung bleibt hier das Hochspannungs-Elektrodenpaar 12 auch bei Ausfall der Hoch­ spannung noch von der durch den Arbeitskolben 3 verdrängten Dämpfungsflüssigkeit durchflossen, die dabei aber, da sie das im Notschaltweg 18 vorhandene Drosselelement 23 passieren muß, entsprechende Dämpfungskräfte hervorruft.

Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Arbeitskolben 30 be­ sitzt einen unterteilten Kolbenkörper, nämlich ein unmittelbar auf dem abgesetzten Kolbenstangenende 2′ befestigtes Kolbenkör­ perteil 30′ und ein demgegenüber durch elektrische Isolier­ schichten 31 getrenntes Kolbenkörperteil 30′′, das über die Leitung 32′ an Hochspannung gelegt werden kann, während das Kolbenkörperteil 30′ wie die Kolbenstange 2 auf Erdpotential zu halten ist. An beiden Kolbenkörperteilen 30′, 30′′ sind mit Ab­ stand ineinander greifende Ringelektroden konzentrisch ausge­ bildet, so daß sich zwischen ihnen ein entsprechend mehrfach umgelenkt verlaufender Verbindungskanal 32 für die Dämpfungs­ flüssigkeit ergibt. Dieser Verbindungskanal besitzt an der Kol­ benober- und -unterseite schlitzförmige Zu- oder Ablauföffnun­ gen 33 bzw. 33′. Diese können durch die ober- und unterhalb des Kolbenkörpers 30 angeordneten Notlaufventile 34 teilweise ver­ schlossen werden.

Jedes dieser Notlaufventile besteht aus einer auf der Kol­ benstange befestigten, die Spulenwicklung 35 an ihrem Umfang tragenden Spulenhülse 36 und einem sie umgreifenden, axial ver­ schieblichen und mit Abdeckvorsprüngen 37′ versehenen Ringanker 37, der durch eine an ihm angreifende, an kolbenstangenseitig angebrachten Stützscheiben 38 abgestützte Schraubendruckfeder 39 rückseitig beaufschlagt ist. Wird bei Ausfall der Hochspan­ nung der Stromdurchfluß durch die Spulenwicklungen 35 unterbun­ den, so werden die Ringanker 37 gegen die die Zu- und Ablauf­ öffnungen 33, 33′ enthaltende Kolbenunter- bzw. -oberseite gedrückt, mithin eine entsprechende zusätzliche Flüssigkeitsdrosselung erzielt, die den rheo-elektrisch beding­ ten Dämpfungskraftausfall im Verbindungskanal 32 teilweise zu kompensieren erlaubt.

Der in Fig. 6 und 7 dargestellte Arbeitskolben 40 ist von ähnlicher Beschaffenheit wie der im DE 37 04 712 A1 beschriebene Stoßdämpferkolben. Er besitzt für beide Durch­ strömungsrichtungen Hauptverbindungskanäle, die durch von Druckfedern 41 beaufschlagte zylindrische Drosselkolben 42 mit Durchtrittsbohrungen 43 gesteuert werden, wobei jeder Haupt­ durchflußkanal aus einem Ein- und Ausströmkanalabschnitt E bzw. A besteht, die über einen Querkanal Q miteinander verbunden sind. Die Drosselkolben 42 sind in Kammern 44 untergebracht, die über einen Nebenflußverbindungskanal 45 mit eingebautem halbringförmigem Hochspannungselektrodenpaar 46 mit der zu zu­ gehörigen Austrittsöffnung A gehörigen Arbeitskammerhälfte ver­ bunden ist. Hier kann daher über die Hochspannungs-Halb­ ringelektrodenpaare 46 die Schließkraft der Drosselkolben 42 zusätzlich gesteuert werden. Die Austrittsöffnungen 47 der Ne­ benflußkanäle 45 können dabei auch durch elektromagnetisch betätigbare Notlaufventile 48 geschlossen werden, deren ver­ stellbare Drosselkörper wiederum aus durch Druckfedern 49 be­ aufschlagten Elektroankern 50 bestehen können, die bei strom­ durchflossener Spulenwicklung 51 in der Offenstellung, dagegen bei Stromausfall in der Schließstellung gehalten werden.

Der in Fig. 8 und 9 dargestellte Arbeitskolben 52 besitzt für jede Durchflußrichtung Verbindungskanäle 53, die auslauf­ seitig durch zentral am Kolbenstangenende 2′ eingespannte Ven­ tilfederscheiben 54 abgedeckt sind. Ihnen sind jeweils auf der Kanal-Einlaufseite, also auf der entgegengesetzten Kolbenober- bzw. -unterseite, Hochspannungs-Elektrodenpaare 55 vorge­ schaltet, deren eine Elektrode über die Zuleitung 56 an Hoch­ spannung und deren andere Elektrode über den Kolbenkörper 52 und die Kolbenstange 2 an Erdpotential zu legen ist. Die Elek­ trodenpaare 55 sind, wie insbesondere Fig. 9 zeigt, in Ringkanä­ len 57 angeordnet, die an den Stellen 57′ radial nach außen geöffnet sind, so daß die Dämpfungsflüssigkeit über die Stellen 57′ zuströmen, die in den Ringkanälen 57 angeordneten Elektro­ denpaare 55 durchströmen und sodann in den betreffenden Haupt­ verbindungskanal 53 einströmen kann.

Die Verbindungskanäle 53 sind durch auch hier vorhandene Notlaufventile 58 bei Hochspannungsausfall mehr oder weniger stark zu drosseln. Die Notlaufventile 58 bestehen hier aus einem im Kolbenkörper 52′ radial verschieblichen, den Anker des Elektromagneten 59 bildenden Kolbenschieber 60, der als ver­ stellbarer Drosselkörper dient und mit seinem einen Ende 60′ in den Verbindungskanal 53 einzuschieben ist und mit seinem ande­ ren Ende in einer Druckkammer 61 liegt, die mit der dem zugehö­ rigen Hochspannungs-Elektrodenpaar 55′ zugewandt liegenden Ar­ beitskammerhälfte über den Kanal 62 leitungsmäßig verbunden ist. Bei Hochspannungsausfall und dementsprechendem Stromaus­ fall in der Spulenwicklung 59 wird der Kolbenschieber 60 durch den in der Druckkammer 61 herrschenden Hydraulikdruck in den Verbindungskanal 53 geschoben, wo er eine entsprechende Flüs­ sigkeitdrosselung hervorruft, die den bei Hochspannungsausfall auftretenden Dämpfungskraftverlust auch hier wieder zu kompen­ sieren hilft.

Im Falle der Fig. 10 ist der Arbeitskolben 52 wiederum mit Verbindungskanälen 53 versehen, in denen zulaufseitig die Hoch­ spannungs-Elektrodenpaare 55 eingebaut sind. Ausströmseitig werden die Verbindungskanäle 53 wiederum durch zentral einge­ spannte Ventilfederscheiben 54 abgedeckt. In diesem Fall kann deren Aufbiegungswiderstand durch einen gegen sie rückseitig anzupressenden als Andruckkolben 63 ausgebildeten Drosselkörper des generell mit 64 bezeichneten Notlaufventils erhöht werden. Der Andruckkolben 63 ist ringartig ausgebildet und in einer die Kolbenstange 2 umgebenden Ringkammer 65 axial verschiebbar ge­ lagert. Diese Ringkammer 65 ist mit der auf der anderen Kolben­ seite gelegenen Arbeitskammerhälfte 5 über einen durch das Kol­ benstangenende 2′ hindurchgeführten Steuerkanal 66 und ein darin eingebautes Absperrventil 67 zu verbinden, dessen Ventil­ körper 68 von dem mit einem entsprechenden Vorsprung 68′ ver­ sehenen Anker des mit der Spulenwicklung 69 versehenen Notlauf­ ventil-Elektromagneten gebildet wird. Der Ventilkörper 68 des Absperrventils 67 ist ringkolbenartig ausgebildet und in einer zweiten, konzentrisch zur Andruckkolben-Ringkammer 65 liegenden Ringkammer 70 kleineren Durchmessers verschieblich gelagert, die über eine enge Hilfssteuerleitung 71 mit der in die An­ druckkolben-Ringkammer 65 führenden Steuerleitung 66 in Verbin­ dung steht und somit entsprechend hydraulisch beaufschlagbar ist. Normalerweise, also bei an Hochspannung liegendem Elektro­ denpaar 55 und damit auch bei vom Strom durchflossener Spulen­ wicklung 69 wird der ringkolbenartige Ventilkörper 68 in der dargestellten Position gehalten, in der er das Absperrventil 67 verschlossen hält. Fällt aber bei Hochspannungsausfall auch der sonst durch die Spulenwicklung 69 fließende Strom aus, so wird der Ringkolben 68 unter dem in der Ringkammer 70 herrschenden hydraulischen Druck nach oben verschoben, so daß er das Ab­ sperrventil 67 freigibt und damit die Ringkammer 65 über die Steuerleitung 66 mit dem Arbeitskammer-Hydraulikdruck be­ aufschlagen läßt, wodurch der Andruckkolben 63 gegen die Ven­ tilfederscheiben 54 gedrückt wird, die somit eine stärkere Drosselung der ihre Verbindungskanäle 53 durchströmenden Dämp­ fungsflüssigkeit bewirken.

Im Falle der Fig. 11 ist das den Aufbiegungswiderstand der Ventilfederscheiben 54 bei Hochspannungsausfall zu erhöhen er­ laubende Notlaufventil 72 wiederum mit einem durch die Druckfe­ der 73 gegen die Ventilfederscheiben 54 zu drückenden ringartig ausgebildeten Andruckkolben 74 als Drosselkörper versehen, der als Elektroanker axial verschieblich auf einer auf der Kolben­ stange 2 befestigten, die Spulenwicklung 75 tragenden Spulen­ hülse 76 sitzt.

Der in Fig. 12 dargestellte Arbeitskolben 80 besitzt meh­ rere durch Ventilfederscheiben 81 abgedeckte Hauptverbindungs­ kanäle 82. Darüberhinaus sind mehrere Bypass-Verbindungskanäle 83 vorhanden, die in den durch die mit Durchtrittsöffnungen 84 versehene Haube 85 abgedeckten Raum 85′ münden. Die Wandungen der Öffnungen 84 bilden hier die eine Elektrode eines Hochspan­ nungs-Elektrodenpaares. In die Öffnungen 84 ragen die die an­ dere Hochspannungs-Elektrode bildende Elektrodenspitzen 86 hin­ ein, die an der Unterseite des Ringankers 87 isoliert ange­ bracht sind. Der hier den verstellbaren Drosselkörper bildende Anker 87 wiederum ist auf dem Spulenkörper 88 des Elektromag­ netventils verschieblich angeordnet und steht unter Wirkung der Druckfeder 89, die sich an der Decke 90′ des mit Durchtritts­ öffnungen 90″ versehenen Notlaufventilgehäuses 90 abstützt. Auch hier wird bei Hochspannungsausfall und damit verbundenem Ausfall des Stromdurchflusses in der Spulenwicklung 88 der Drosselkörper 87 durch die Wirkung der Feder 89 gegen die die Öffnungen 84 enthaltende Haube 85 gedrückt, wodurch die Öffnun­ gen 84 mehr oder weniger weit oder ganz geschlossen werden, mithin auch hier der rheo-elektrische Dämpfungskraftverlust entsprechend kompensiert werden kann.

Es versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung mancherlei Abwandlungen möglich sind. Insbesondere müssen die elektromagnetischen Notlaufventile nicht unbedingt so geschal­ tet sein, daß sie bei Stromdurchfluß in der Offenstellung zu halten und bei fehlendem Stromdurchfluß in die Drosselstellung gelangen. Es kann auch umgekehrt so sein, daß die Notlaufven­ tile normalerweise durch Feder- od. dgl. mechanische Kräfte in der Offenstellung gehalten und erst bei Hochspannungsausfall und dadurch eingeschaltetem Stromdurchfluß in die Schließ- bzw. Drosselstellung überführt werden. Auch können die Notlaufven­ tilkörper durch bloße Stromflußumkehrung in ihren zugehörigen Magnetspulenwicklungen in die eine und andere Schaltstellung gebracht werden.

Claims (21)

1. Regelbarer Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem eine rheo-elektrische Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpferzylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden Kolbenstange, einem an deren innerem Ende angeordneten Arbeitskolben, der den Zylinderraum in zwei Arbeitskammerhälften unterteilt, mindestens einem letztere miteinander verbindenden, während der Arbeitskolbenbewegungen von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmenden Verbindungskanal und einem darin eingebauten, an regelbare elektrische Hochspannung anzulegenden Elektrodenpaar zur Viskositätsänderung der in seinem elektrostatischen Feldbereich befindlichen rheo-elektrischen Dämpfungsflüssigkeit, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein elektromagnetisch betätigbares Notlaufventil (15, 34, 48, 58, 64, 72 oder 88) mit einem verstellbaren Drosselkörper (17 bzw. 37, 50, 60, 63, 74, 87) vorgesehen ist, der bei Ausfall der Elektroden-Hochspannung und dadurch ansprechendem Notlaufventil in eine den mechanischen Druchströmungswiderstand des Verbindungskanals (13, 14 bzw. 32, 47, 53 oder 84) direkt oder indirekt erhöhende Notlaufposition zu verschieben ist.
2. 2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am verstellbaren Drosselkörper (z. B. 17) des elektromagnetisch betätigbaren Notlaufventils (z. B. 15) ein mechanisches Rückstellelement, z. B. eine Druckfeder (22) angreift (z. B. Fig. 1).
3. 3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Drosselkörper (z. B. 61) des elektromagnetisch betätigbaren Notlaufventils (58) durch den in der jeweils druckbeaufschlagten Arbeitskammerhälfte (4 bzw. 5) herrschenden Hydraulikdruck beaufschlagbar ist (z. B. Fig. 8).
4. 4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umstellbare Drosselkörper des Notlaufventils durch einen bei Ausfall der Elektroden-Hochspannung in seiner Stromdurchflußrichtung umpolbaren Elektromagneten zu verschieben ist.
5. 5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit außerhalb des Dämpferzylinders gelegenen Verbindungskanal und Hochspannungs- Elektrodenpaar, dadurch gekennzeichnet, daß das Notlaufventil (15) als in Reihe zum Hochspannungs-Elektrodenpaar (12) in den Verbindungskanal (13, 14) eingebautes, umschaltbares Zweiwegeventil ausgebildet ist, in dessen im Notfall durchströmten Notschaltweg (18) ein regelbares Drosselglied (19 bzw. 23) eingebaut ist (Fig. 1 bis 3).
6. 6. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Notschaltweg (18) des Zweiwege-Notlaufventils (15) im Bypaß zum Hochspannungs-Elektrodenpaar (12) liegt (Fig. 1).
7. 7. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Notschaltweg (18) des Zweiwege-Notlaufventils (15) in Reihe zum Hochspannungs-Elektrodenpaar (12) liegt (Fig. 3).
8. 8. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drosselglied als in den Notschaltweg (18) mehr oder weniger weit einzudrehende Drosselschraube (23) ausgebildet ist (Fig. 3).
9. 9. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zweiwegeventil (15) einen von der Dämpfungsflüssigkeit um- oder durchströmbaren, den verstellbaren Drosselkörper bildenden Kolbenschieber (17) aufweist, der einerseits mit dem Anker (20) des ihn betätigenden Elektromagneten (21) verbunden ist und andererseits von einer im Ventilgehäuse untergebrachten Schraubendruckfeder (22) beaufschlagt ist (Fig. 1 bis 3).
10. 10. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Hochspannungs-Elektrodenpaar (z. B. 30′, 30″), der Verbindungskanals (z. B. 32) und das seinem mechanischen Durchströmungs­ widerstand notfalls erhöhende Notlaufventil (z. B. 34) im bzw. am Arbeitskolben (z. B. 30) vorhanden sind (Fig. 4 bis 12).
11. 11. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Elektrodenpaar aus im entsprechend unterteilten Kolbenkörper (30′, 30″) vorhandenen, konzentrisch mit Abstand ineinandergreifenden Ringelektroden besteht und die zu dem dazwischen gelegenen, entsprechend mehrfach umgelenkt verlaufenden Verbindungskanal (32) gehörigen, an der Kolbenober- und -unterseite vorhandenen Zu- oder Ablauföffnungen (33, 33′) durch die verstellbaren Drosselkörper (37) der beidseitig des Kolbenkörpers angeordneten Notlaufventile (34) teilweise verschließbar sind (Fig. 4, 5).
12. 12. Stoßdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlaufventile (34) aus je einer auf der Kolbenstange (2) befestigten, die Spulenwicklung (35) an ihrem Umfang tragenden Spulenhülse (36) und einem sie umgreifenden, axial verschieblichen und mit Abdeckvorsprüngen (37′) versehenen, den Drosselkörper bildenden Ringanker (37) bestehen, der durch eine an ihm angreifende, kolbenstangenseitig abgestützte Schraubendruckfeder (39) gegen die die Zu- und Ablauföffnungen (33, 33′) des Verbindungskanals (32) enthaltende Kolbenober- bzw. -unterseite zu drücken ist (Fig. 4, 5).
13. 13. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Elektrodenpaar (46) in einem zu einem ventilgesteuerten Hauptdurchflußkanal (E, A) des Arbeitskolbens (40) gehörigen Nebenfluß-Verbindungskanal (45) angeordnet und dessen Kolbenober- bzw. -untenseitig gelegene Austrittsöffnung (47) durch den verstellbaren Drosselkörper (50) des Notlaufventils (48) zu verschließen ist (Fig. 6, 7).
14. 14. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (53) im Arbeitskolben (52) durch Ventilfederscheiben (54) abgedeckt sind, das ihnen vorgeschaltete Hochspannungs-Elektrodenpaar (55) auf der entgegengesetzten Kolbenober- bzw. -unterseite angeordnet und das Notlaufventil (58) mit seinem verstellbaren Drosselkörper (60) zwischen beiden im Kolbenkörper (52) vorhanden ist (Fig. 8).
15. 15. Stoßdämpfer nach Anspruch 3 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drosselkörper des Notlaufventils (58) aus einem im Kolbenkörper (52) radial veschieblichen, den Anker des Elektromagneten (59) bildenden Kolbenschieber (60) besteht, der mit seinem einen Ende (60′) in den Verbindungskanal (53) einzuschieben und mit seinem anderen Ende in einer Druckkammer (61) liegt, die mit der dem zugehörigen Hochspannungs-Elektrodenpaar (55′) zugewandt liegenden Arbeitskammerhälfte leitungsmäßig verbunden ist (Fig. 8).
16. 16. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hochspannungs-Elektrodenpaaren (55) versehenen Verbindungskanäle (53) im Arbeitskolben (52) durch Ventilfederscheiben (54) abgedeckt sind, deren Aufbiegungswiderstand durch den gegen sie rückseitig anzupressenden verstellbaren Drosselkörper (63 bzw. 74) des Notlaufventils (64 bzw. 72) zu erhöhen ist (Fig. 10, 11).
17. 17. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper als Andruckkolben (63) ringartig ausgebildet und in einer die Kolbenstange (2) umgebenden Ringkammer (65) axial verschiebbar gelagert ist, die mit der gegenüberliegenden Arbeitskammerhälfte (z. B. 5) über einen Steuerkanal (66) und ein darin eingebautes Absperrventil (67) zu verbinden ist, dessen Ventilkörper (68) von dem Anker des Notlaufventil- Elektromagneten (69) gebildet wird (Fig. 10).
18. 18. Stoßdämpfer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (68) des Absperrventils (67) ringkolbenartig ausgebildet ist und in einer zweiten, konzentrisch zur Andruckkolben-Ringkammer (65) liegenden Ringkammer (70) kleineren Durchmessers verschieblich gelagert ist, die über eine enge Hilfssteuerleitung (71) mit der in die Andruckkolben-Ringkammer (65) führenden Steuerleitung (66) in Verbindung steht und somit entsprechend hydraulisch beaufschlagbar ist (Fig. 10).
19. 19. Stoßdämpfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper als Andruckkolben (74) ringartig ausgebildet ist, als Elektroanker axial verschieblich auf einer auf der Kolbenstange (2) befestigten, die Spulenwicklung (75) des Notlaufventil-Elektromagneten tragenden Spulenhülse (76) sitzt und unter Wirkung einer an ihm angreifenden, an der Spulenhülse (76) abgestützten Druckfeder (73) steht (Fig. 11).
20. 20. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Elektrodenpaar (84′, 86) und das Notlaufventil (87, 88) mit seinem verstellbaren Drosselkörper (87) in einen oder mehrere Bypass- Verbindungskanäle (83, 85′) des im übrigen mit durch Ventilfederscheiben (81) gesteuerten Hauptverbindungskanälen (82) versehenen Arbeitskolbens (80) eingebaut sind (Fig. 12.).
21. 21. Stoßdämpfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in die die eine Hochspannungselektrode bildenden Mündungen (84) der Bypass-Verbindungskanäle (83) die andere Hochspannungselektrode bildende Elektrodenspitzen (86) od. dgl. -körper hineinragen, die auf einem auf der Kolbenstange (2) axial verschieblich geführten, den Druckkörper bildenden Ringkolben (87) sitzen, der den Anker des mit seiner Spulenwicklung (88) auf der Kolbenstange (2) befestigten Notlaufventil- Elektromagneten bildet (Fig. 12).