DE3931857A1 - Daempfungssystem - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Dämpfungssystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiges Dämpfungssystem ist bekannt (DE-A1-36 32 562).

Das bekannte Dämpfungssystem hat einen besonders vorteilhaft gestalteten, sogenannten Zweirohr-Stoßdämpfer. Bei dem bekannten Stoßdämpfer ist aber zur Abstützung einer Last eine separate Tragfeder erforderlich. Langsame, über längere Zeit anstehende Belastungsänderungen können durch den bekannten Stoßdämpfer nicht aufgefangen bzw. ausgeglichen werden.

Daneben gibt es ein Dämpfungssystem, EP-B1-01 42 947, bei dem eine erste Druckquelle die Dämpfung beeinflußt und eine zweite Druckquel­ le zur Abstützung einer statischen Last dient. Dieses bekannte Dämp­ fungssystem ist jedoch sehr aufwendig, und es erfordert zur Dämpfung einer Bewegung sehr viel Energie. Ein für ein solches Dämpfungssy­ stem erforderlicher Stoßdämpfer ist konstruktiv nicht einfach.

Vorteile der Erfindung

Das eingangs genannte Dämpfungssystem mit dem kennzeichnenden Merk­ mal des Hauptanspruchs weist demgegenüber den Vorteil auf, daß mit Hilfe der Druckquelle eine beliebige Last durch den Stoßdämpfer ge­ tragen werden kann. Eine separate Tragfeder ist nicht erforderlich bzw. wenn trotzdem eine verwendet wird, kann diese klein ausgeführt werden.

Durch die in dem Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen ist eine vor­ teilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch ange­ gebenen Dämpfungssystems möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Dämpfungssystem umfaßt im wesentlichen eine Druckquelle 1, eine elektrische Steuereinheit 2 und einen Stoßdämpfer 3.

Der dargestellte Stoßdämpfer 3 wird im allgemeinen als Zweirohr- Stoßdämpfer bezeichnet. Der Stoßdämpfer 3 hat einen in einem Zylin­ der 6 gebildeten Innenraum. Ein Dämpferkolben 8 ist innerhalb des Zylinders 6 in axialer Richtung frei beweglich und unterteilt den Innenraum in einen ersten Arbeitsraum 11 und in einen zweiten Ar­ beitsraum 12. Der erste Arbeitsraum 11 befindet sich in der Zeich­ nung oberhalb des Dämpferkolbens 8 und der zweite Arbeitsraum 12 be­ findet sich unterhalb des Dämpferkolbens 8. Der Dämpferkolben 8 ist mit einer mit einem Ende 14 nach außen ragenden Kolbenstange 16 ver­ bunden. Der Zylinder 6 hat einen Boden 18, durch den ein erster Ver­ bindungskanal 21 mit einem nach innen öffnenden Rückschlagventil 22 verläuft. Durch den Dämpferkolben 8 verläuft ein zweiter Verbin­ dungskanal 24 mit einem Rückschlagventil 25. Das Rückschlagventil 25 gestattet eine Druckmittelströmung aus dem zweiten Arbeitsraum 12 in Richtung des ersten Arbeitsraumes 11.

Der Zylinder 6 wird von einem Außenzylinder 28 umgeben, der eine Außenkammer 30 enthält, die lediglich zum Teil mit einer als Druck­ mittel dienenden Flüssigkeit gefüllt ist, der andere Teil wird von einem Gaspolster gebildet. Wie nur schematisch dargestellt, besteht ein Verbindungskanal 32 zwischen dem ersten Arbeitsraum 11 und einer unteren Stelle der Außenkammer 30. In diesem Verbindungskanal 32 ist eine Drosselstelle 34 eingesetzt.

Das Ende 14 der Kolbenstange 16 ist mit einer ersten Masse 36 und das gegenüberliegende Ende des Stoßdämpfers 3 ist mit einer zweiten Masse 37 verbunden. Die erste Masse 36 ist z. B. ein Fahrzeugaufbau und die zweite Masse 37 ist z. B. ein Radträger eines Fahrzeugrades.

Bei einer Relativbewegung der beiden Massen 36, 37 verkleinert bei einer Abstandsverkürzung (Druckstufe) der Dämpferkolben 8 den zwei­ ten Arbeitsraum 12 und, da das Rückschlagventil 22 geschlossen ist, wird Druckmittel aus dem zweiten Arbeitsraum 12 in den ersten Ar­ beitsraum 11 verdrängt. Dieser vergrößert sich zwar bei der genann­ ten Einfederung des Stoßdämpfers 3, er kann aber die gesamte Druck­ mittelmenge nicht aufnehmen, weil die Kolbenstange 16 ebenfalls zu­ nehmend in den ersten Arbeitsraum 11 eintaucht. Der Druckmittelüber­ schuß wird über den Verbindungskanal 32 in die Außenkammer 30 ge­ druckt. Dabei muß das Druckmittel die Drosselstelle 34 durchströmen, die als einzige Drosselstelle 34 im System maßgebend ist für die Drosselung des Druckmittelumlaufes im Stoßdämpfer 3 im Arbeitsbe­ reich der Druckstufe.

Beim Ausfedern des Stoßdämpfers 3 (Zugstufe), d. h. bei seiner Ver­ längerung, schließt das Rückschlagventil 25, und Druckmittel aus dem ersten Arbeitsraum 11 wird über den Verbindungskanal 32 und über die Drosselstelle 34 in die Außenkammer 30 verdrängt. Da in dem zweiten Arbeitsraum 12 ein Sog entsteht, öffnet das Rückschlagventil 22 in dem ersten Verbindungskanal 21 im Boden 18 und es wird Druckmittel aus der Außenkammer 30 in den Arbeitsraum 12 gesaugt. Der erste Ver­ bindungskanal 21 mit dem Rückschlagventil 22 gestattet eine nahezu ungedrosselte Strömung des Druckmittels aus der Außenkammer 30 in den zweiten Arbeitsraum 12.

Es ist zu erkennen, daß auf diese Weise ein stets gleichgerichteter Flüssigkeitsumlauf entsteht, was, wie in der DE-A1-36 32 562 be­ schrieben, erhebliche Vorteile bietet, insbesondere auch, wenn es sich bei dem Druckmittel um eine elektrorheologische Flüssigkeit handelt, wie in der genannten Schrift im zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Außenkammer 30 dient im wesentlichen als Ausgleichsraum 30 für die Volumendifferenz, welche beim Ausfahren bzw. Einfahren der Kol­ benstange 16 aus dem Zylinder 6 bzw. in den Zylinder 6 entsteht.

Die Kolbenstange 16 durchdringt stirnseitig den Außenzylinder 28. An dieser Stelle ist der Ausgleichsraum 30 nach außen hin durch eine Dichtung 39 abgedichtet.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt der Ausgleichsraum 30 den Zylinder 6 und der erste Verbindungskanal 21 ist im Boden 18 und der zweite Verbindungskanal 24 ist im Dämpferkolben 8 angeord­ net. Es ist aber auch möglich, den Ausgleichsraum 30 z. B. als ex­ ternen Speicher außerhalb des Zylinders 6 separat anzuordnen und die Verbindungskanäle 21, 24 können genau so gut außerhalb des Zylinders 6 angeordnet sein mit der gleichen Maßgabe, daß der erste Verbin­ dungskanal 21 eine Druckmittelströmung aus dem Ausgleichsraum 30 in den zweiten Arbeitsraum 12 ermöglicht und, daß der zweite Verbin­ dungskanal 24 eine Strömung aus dem zweiten Arbeitsraum 12 in den ersten Arbeitsraum 11 ermöglicht. Die Verbindungskanäle 21, 24 kön­ nen, wie dargestellt, auch aus mehreren Öffnungen bestehen.

Die Druckquelle 1 umfaßt einen mindestens teilweise mit Druckmittel gefüllten Vorratsbehälter 42, eine Pumpe 44, ein Druckbegrenzungs­ ventil 46 und ein 3/3-Wegeventil 48. Die Pumpe 44 fördert Druckmit­ tel über einen Druckanschluß 49 in eine Druckleitung 50. Das Druck­ begrenzungsventil 46 sorgt für einen gleichbleibenden, beliebig vor­ wählbaren Druck in der Druckleitung 50. Das 3/3-Wegeventil 48 hat drei Anschlüsse und drei Schaltstellungen 56, 57, 58. An einem der Anschlüsse ist die Druckleitung 50 angeschlossen. An einem der wei­ teren Anschlüsse ist eine Verbindungsleitung 52 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 52 verbindet das Wegeventil 48 direkt mit dem Ausgleichsraum 30. Die Verbindungsleitung 52 kann einen Teil des Verbindungskanals 32 benutzen. Von dem dritten Anschluß des We­ geventils 48 führt eine Rücklaufleitung 54 zum Vorratsbehälter 42.

Das 3/3-Wegeventil 48 ist beispielhaft über Elektromagnete betätig­ bar und mit der Steuereinheit 2 elektrisch verbunden. Durch die Steuereinheit 2 kann das Wegeventil 48 in jede ihrer drei Schalt­ stellungen 56, 57, 58 gebracht werden. Durch die Steuereinheit 2 kann aber auch die Drosselstelle 34 im Verbindungskanal 32 ange­ steuert werden.

In der ersten Schaltstellung 56 des Wegeventils 48 sind alle An­ schlüsse gegenseitig getrennt. In der zweiten Schaltstellung 57 ist die Druckleitung 50 mit der Verbindungsleitung 52 verbunden. In der dritten Schaltstellung 58 ist die Verbindungsleitung 52 mit der Rücklaufleitung 54 verbunden.

Der Druck in der Druckleitung 50 ist mindestens geringfügig größer als ein im Ausgleichsraum 30 maximal erforderlicher Druck. Mit Hilfe der zweiten Schaltstellung 57 des Wegeventils 48 kann der Druck im Ausgleichsraum 30 erhöht und mit Hilfe der dritten Schaltstellung 58 kann der Druck im Ausgleichsraum 30 abgesenkt werden. Eine Erhöhung des Druckes in dem Ausgleichsraum 30 pflanzt sich umgehend auch über die Verbindungskanäle 21, 24 in die beiden Arbeitsräume 11, 12 fort. Wegen der größeren hydraulisch wirksamen Fläche des Dämpferkolbens 8 auf der dem zweiten Arbeitsraum 12 zugewandten Seite führt dies zu einer erhöhten Kraft auf die Kolbenstange 16 in Richtung Ausfahren. Dies führt zu einem Ausfahren der Kolbenstange 16 bzw. es kann eine größere Kraft, d. h. größere Masse 36 abgestützt werden. Eine Ab­ senkung des Druckes in dem Ausgleichsraum 30 durch Betätigen des We­ geventils 48 in die dritte Schaltstellung 58 führt zu einer Absen­ kung des Druckes in den beiden Arbeitsräumen 11, 12. Damit kann ein Einfedern des Stoßdämpfers 3 bewirkt werden bzw. es kann ein Ausfe­ dern des Stoßdämpfers bei Verkleinerung der Kraft, d. h. der Mas­ se 36 verhindert werden.

Das Wegeventil 48 kann auch ein in anderer Weise gestaltetes Steuer­ ventil 48 sein. Das Steuerventil 48 kann z. B. ein Proportionalven­ til mit beliebig vielen Zwischenschaltstellungen sein. Die Pumpe 44 kann in Form einer Konstantpumpe oder z. B. in Form einer druckgere­ gelten Pumpe ausgebildet sein. Ist die Pumpe 44 eine druckgeregelte Pumpe, so kann gegebenenfalls das Druckbegrenzungsventil 46 entfal­ len. Ist die Pumpe 44 druckgeregelt, so kann ggf. auch auf das 3/3-Wegeventil 48 verzichtet werden und das Absenken bzw. Anheben des Druckes in der Verbindungsleitung 52 erfolgt direkt durch An­ steuern der Pumpe 44. Auch eine Druckänderung durch Ansteuern des Druckbegrenzungsventils 46 ist denkbar. Ein Fahrzeug hat üblicher­ weise mehrere Stoßdämpfer 3. Jeder Stoßdämpfer 3 kann eine separate Druckquelle 1 haben oder es können an der Druckquelle 1 mehrere Stoßdämpfer 3 angeschlossen sein.

Die Druckquelle 1 kann so ausgebildet sein, daß der Druck in dem Ausgleichsraum 30 nur relativ langsam verändert werden kann. Damit kann z. B. eine Niveauregelung des Fahrzeugaufbaus realisiert wer­ den. Die Druckquelle 1 kann aber auch so gestaltet sein, daß der Druck in dem Ausgleichsraum 30 relativ schnell verändert werden kann, wodurch zusätzlich z. B. Wank- und Nickbewegungen des Fahr­ zeugaufbaus je nach Belieben abgefedert werden können.

Durch die Steuereinheit 2 kann über die Drosselstelle 34 die Dämp­ fung des Stoßdämpfers 3 beliebig eingestellt werden. Des weiteren kann durch die Steuereinheit 2 über die Druckquelle 1 und über den Druck in dem Ausgleichsraum 30 die Federung und Tragkraft des Stoß­ dämpfers 3 in weiten Grenzen beliebig verändert werden. Besonders günstig bei dem Stoßdämpfer 3 des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems ist, daß die die Tragkraft beeinflussende Druckquelle 1 keinen Ein­ fluß auf die Dämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers 3 hat. Wegen der veränderbaren Drosselstelle 34 ist der Stoßdämpfer 3 ein soge­ nannter semiaktiver Stoßdämpfer und durch die Druckquelle 1 kann da­ rüber hinaus die Kraft, mit der die erste Masse 36 gegenüber der zweiten Masse 37 abgestützt wird, beliebig und, je nach Aufwand, be­ liebig schnell eingestellt werden.

Zur Ansteuerung der Drosselstelle 34 ist nur eine geringe Energie erforderlich. Soll die Tragkraft des Stoßdämpfers 3 z. B. zum Ni­ veauausgleich nur relativ langsam verändert werden, so ist auch zum Betreiben der Druckquelle 1 nur eine geringe Energie erforderlich.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Verbindungslei­ tung 52 von der Druckquelle 1 in den unteren, druckmittelgefüllten Teil des Ausgleichraumes 30. Hier liefert die Druckquelle 1 das Druckmittel. Es kann aber auch die Druckquelle 1 an dem Stoßdämpfer 3 so angeschlossen werden, daß die Verbindungsleitung 52 direkt in den oberen, gasgefüllten Teil des Ausgleichraumes 30 führt. Diese Variante ist in der Zeichnung gestrichelt angedeutet. In diesem Fall fördert die Pumpe 44 der Druckquelle 1 vorteilhafter Weise ein Gas, welches über die Verbindungsleitung 52 mit dem oberen Teil des Aus­ gleichraumes 30 mit dem darin befindlichen Gas ausgetauscht wird. Als Druckquelle 1 kann auch eine bereits anderweitig im Fahrzeug er­ forderliche, beliebig gestaltete Druckquelle verwendet werden.

Claims (2)

1. Dämpfungssystem mit einem, mindestens teilweise mit einem Druck­ mittel gefüllten Stoßdämpfer, der zwischen zwei ihren Abstand zuein­ ander veränderbaren Massen, insbesondere Fahrzeugteilen, angeordnet ist und der einen mit einer Kolbenstange verbundenen Dämpferkolben aufweist, der einen ersten, von der Kolbenstange durchdrungenen Ar­ beitsraum von einem zweiten Arbeitsraum trennt, wobei ein erster, rückschlagventilüberwachter Verbindungskanal eine Druckmittelströ­ mung aus dem zweiten Arbeitsraum in den ersten Arbeitsraum gestat­ tet, ein zweiter, rückschlagventilüberwachter Verbindungskanal eine Druckmittelströmung aus einem Ausgleichsraum in den zweiten Arbeits­ raum und ein dritter, drosselstellenüberwachter Verbindungskanal ei­ ne Druckmittelströmung aus dem ersten Arbeitsraum in den Ausgleichs­ raum gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck in dem Aus­ gleichsraum (30) mit Hilfe einer Druckquelle (1) veränderbar ist.

2. Dämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (1) eine Pumpe (44), ein Steuerventil (48) und einen Vorratsbehälter (42) umfaßt, wobei der Ausgleichsraum (30) durch das Steuerventil (48) mit einem Druckanschluß (49) der Pumpe (44) oder mit dem Vorratsbehälter (42) verbindbar ist.