DE4033115C2

DE4033115C2 - Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4033115C2
Application number: DE19904033115
Authority: DE
Inventors: Ruediger Tiemann; Elisabeth Mehl
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Mehl Elisabeth 79395 Neuenburg De; TIEMANN, RUEDIGER, PROF.DR., 55411 BINGEN, DE
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2010-10-19
Also published as: DE4033115A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einen solchen Schwingungsdämpfer beschreibt das US-PS 4,232,767. Dort liegt am Dämpfungskolben auf der Seite der Kolbenstange eine teilkreisförmige Drehscheibe an, die manuell über mehrere, am übrigen Teilkreis angeordnete Durchlaßbohrungen im Dämpfungskolben geschoben werden kann, indem der Dämpfungskolben an der Kolbenstange so weit aus dem Arbeitszylinder gezogen wird, daß ein gehäu sefester Bolzen mit der Drehscheibe in Eingriff ist und sie in ihrer Position hält, wenn mit der Kolbenstange der Dämpfungskolben gedreht wird. An der anderen Stirnseite dient eine runde Federscheibe zur weiteren Drosselung des Dämpfungsmittelstroms. Dies ist ein Versuch, den Kennli nien der verschiedenen Drosseleinstellungen eine bestimmte Charakteristik zu verleihen. Die Federrate der Federschei be kann aber nicht dem jeweiligen Drosselquerschnitt ange paßt werden, so daß eine gewünschte Charakteristik allen falls für einen bestimmten Drosselquerschnitt durch die vorherige Festlegung der Federhärte erzielt werden kann. Daher ist die abgebildete Schar von linearen Rennlinien wahrscheinlich nicht zu verwirklichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem gattungsgemäßen Schwingungsdämpfer bei jedem einge stellten Drosselquerschnitt eine gewünschte Dämpfungskenn linie durch eine jeweils angepaßte Federhärte einstellen zu können, sei es degressiv, progressiv oder auch linear.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Das Prinzip der Erfindung be steht also darin, eine an sich bekannte Verstellung einer Drehscheibe zur Veränderung der Drosselquerschnitte zu koppeln mit der Verstellung einer Federscheibe, die dem Dämpfungsmitteldruck je nach Einstellung mehr oder weniger nachgibt, weil sie nicht rund ist, sondern beispielsweise Federflügel besitzt, die die Durchgangsbohrungen mehr oder weniger bedecken. Ideal wäre zwar die Möglichkeit, Dreh scheibe und Federscheibe unabhängig voneinander zu ver stellen, beispielsweise dadurch, daß die Drehstange für die Drehscheibe ein Rohr ist, durch welches eine zweite Drehstange für die Federscheibe geführt ist. Zwei Antriebe für diese eine Ventilanordnung wären aber konstruktiv sehr aufwendig, so daß eine starre Kopplung der beiden Scheiben bevorzugt wird.

Neben der Wahl des Umrisses besteht noch die Möglichkeit, über ein differenziertes Profil der Federflügel - bei spielsweise keilförmig oder gestuft - oder durch Schich tung mehrer Federscheiben die Charakteristik festzulegen.

Es bietet sich an, die Winkelverstellung der Drehscheibe und der Federscheibe über einen elektrischen Motor vorzu nehmen. Dazu ist es vorteilhaft, eine stufenlose Verstel lung zu ermöglichen oder zur Verwirklichung einer nähe rungsweise stufenlosen Verstellung einen Schrittmotor mit möglichst kleinen Winkelschritten zu verwenden.

Aus Sicherheitsgründen kann eine Rückstellfeder in eines der drehbaren Teile einerseits und in ein gehäusefestes Teil andererseits eingehängt werden, so daß bei defektem Antrieb die Verstelleinrichtung automatisch auf einen An schlag zurückgezogen wird, der die Anordnung in der här testen Einstellung hält.

Auch das Bodenventil des Schwingungsdämpfers kann ent sprechend der Ventilanordnung am Dämpfungskolben ausgelegt sein. Über einen zweiten Antrieb können dann Druck- und Zugcharakteristik unabhängig voneinander gewählt werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale werden im folgenden anhand dreier Abbildungen veranschaulicht. Es zeigt:

Fig. 1 eine Dämpfungskolbenanordnung eines erfin dungsgemäßen Schwingungsdämpfers,

Fig. 2 einen Schwingungsdämpfer in Gesamtansicht,

Fig. 3 ein Diagramm mit den Kennlinien bekannter und erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer.

Der genaue Aufbau des Dämpfungskolbens wird aus Fig. 1 deutlich. Hier setzt sich der Dämpfungskolben 1 aus dem Kolbenkörper 2 und dem Kolbeneinsatz 3 zusammen. Durch den Dämpfungskolben 1 und die Kolbenstange 4, die am Kolben körper 2 befestigt ist, führt die Drehstange 5, die mit der Drehscheibe 6, welche zwischen Kolbenkörper 2 und Kol beneinsatz 3 liegt, und an der unteren Kolbenstirnseite mit der Federscheibe 7 starr gekoppelt ist. Der Dämpfungs kolben 1 besitzt Durchlässe 8 und 11, die in zwei ver schiedenen Radien am Umfang verteilt sind. Die weiter in nen liegenden Durchlässe 8 sind im oberen Kolbenteil, also im Kolbenkörper 2, als dünne Bohrungen gestaltet, deren gesamte Querschnittsfläche nach der weichsten gewünschten Dämpfung ausgelegt ist. Diese Bohrungen werden in der Drehscheibe 6 fortgeführt und erweitern sich im Kolbenein satz 3 zu den Entspannungsbohrungen 9, wo sich das Druck mittel ausbreiten kann, bevor es auf die Federscheibe 7 trifft. Diese ist mit Federflügeln versehen, die die Ent spannungsbohrungen 9 ganz oder teilweise bedecken können und sich bei Druck von oben aufbiegen können. Die Feder scheibe 7 ist durch die Mutter 15 am Gewinde 14 an der Drehstange 5 befestigt und wird durch die Zwischenhülse 10 in ihrer Axialposition gehalten.

Wird die Drehstange 5 aus der dargestellten weichsten Dämpfereinstellung verdreht, werden die Bohrungen in der Drehscheibe 6 gegen die Durchlässe 8 im Kolbenkörper 2 versetzt, so daß der Öffnungsquerschnitt verkleinert wird. Zugleich werden die Entspannungsbohrungen 9 von der Feder scheibe 7 je nach gewünschter Charakteristik mehr verdeckt oder mehr freigegeben.

Die radial weiter außen liegenden Durchlässe 11 im Kolben körper 2 wirken mit der Federscheibe 12 als Rückschlagven til, welches in Zugrichtung schließt und in Druckrichtung öffnet. Der Dämpfungskolben ist gegen die Zylinderwand 16 mit dem Dichtelement 13 abgedichtet.

Fig. 2 zeigt in Gesamtansicht einen Schwingungsdämpfer, in den die Anordnung nach Fig. 1 eingebaut ist. Die Drehstan ge 5 verläuft aufwärts durch die gesamte Kolbenstange 4 und wird am oberen Ende von einem Schrittmotor 17 in klei nen Winkelschritten verstellt. Bei einem Defekt des Schrittmotors 17 sorgt die Rückstellfeder 21 dafür, daß die Drehstange 5 in eine Position zurückfährt, die dem kleinsten Öffnungsquerschnitt der Durchlässe 8 entspricht. Die Anschlagvorrichtung 22 hindert die Verstellanordnung, über diese Position hinaus zu schwingen.

Etwa genauso wie die Anordnung im Dämpfungskolben 1 ist das Bodenventil 18 aufgebaut. Jedoch ist es fest im Ar beitszylinder verankert, und seine Drehstange 19 führt nach unten zu einem zweiten Schrittmotor 20. Aus Sicher heitsgründen sind auch hier eine Rückstellfeder 23 und ei ne Anschlagvorrichtung 24 vorgesehen.

Fig. 3 stellt den weiten Arbeitsbereich dar, den man mit einem solchen Dämpferaufbau abdecken kann. Dieser Arbeits bereich ist hier mit einer schraffierten Fläche darge stellt. Dabei ist die Dämpfungskraft F über der Kolbenge schwindigkeit v aufgetragen. Mit bisherigen Konstruktionen waren beispielsweise nur Charakteristiken zu verwirk lichen, die bei weicher Einstellung der Kennlinie 25 und bei harter Einstellung der Kennlinie 26 entsprachen, wo also bei Wahl der Dämpfungscharakteristik in einer Ein stellung bei anderen Einstellungen keine Variation mehr möglich war.

Mit einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer lassen sich jedoch nahezu beliebige Rennlinien innerhalb des Arbeits bereiches wählen, in denen die Feder in ihrer Formgebung und Winkeleinstellung so ausgelegt wird, daß sie dem Dämp fungsmittel jeweils eine angepaßte Federhärte entgegen setzt. Dabei werden die Rennlinien im oberen rechten Quadranten des Diagramms vom Zugstufenventil, also vom Dämpfungskolben 1 bestimmt, während für den unteren linken Quadranten das Bodenventil 18 ausschlaggebend ist, so daß selbst Zug- und Druckcharakteristik bei Bedarf unabhängig voneinander gewählt werden können.

Bezugszeichenliste

1

Dämpfungskolben

2

Kolbenkörper

3

Kolbeneinsatz

4

Kolbenstange

5

Drehstange

6

Drehscheibe

7

Federscheibe

8

Durchlässe

9

Entspannungsbohrungen

10

Zwischenhülse

11

Durchlässe

12

Federscheibe

13

Dichtelement

14

Gewinde

15

Mutter

16

Zylinderwand

17

Schrittmotor

18

Bodenventil

19

Drehstange

20

Schrittmotor

21

Rückstellfeder

22

Anschlagvorrichtung

23

Rückstellfeder

24

Anschlagvorrichtung

25

Kennlinie (Stand der Technik, harte Einstellung)

26

Kennlinie (Stand der Technik, weiche Einstellung)

Claims

1. Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsmittel enthaltenden Arbeitszylinder, der von einem Dämpfungskolben mit nach oben führender Kol benstange in zwei Arbeitskammern geteilt wird, wobei der Dämpfungskolben am Umfang verteilte axiale Durch lässe zwischen den beiden Arbeitskammern besitzt, von denen zumindest ein Teil über eine drehbare Verstell vorrichtung änderbare Öffnungsquerschnitte aufweist, dadurch gekenzeichnet, daß die Verstell vorrichtung eine Drehscheibe (6) und mindestens eine damit starr gekoppelte erste Federscheibe (7) aufweist, welche sich an der unteren Stirnseite des Dämpfungskol bens (1) befindet, wobei beide Scheiben (6, 7) Durch brüche oder radiale Ausnehmungen aufweisen, die in ihrer Winkelverteilung den Durchlässen (8) im Dämp fungskolben (1) entsprechen, und die erste Federscheibe (7) vom Dämpfungsmitteldruck nach unten aufgebogen wer den kann, wenn sich der Dämpfungskolben (1) in Zugrich tung, also nach oben bewegt.

2. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Federscheibe (7) dieselbe Anzahl von Federflügeln besitzt wie der Dämpfungskolben (1) Durchlässe (8), deren Öffnungsquer schnitte von der Verstelleinrichtung verändert werden können.

3. Regelbarer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federflügel ein differenziertes Profil besitzen oder mehrere Federscheiben mit verschiedenen breiten Feder flügeln geschichtet angeordnet sind zur Variation der Federhärte.

4. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Kopplung der Drehscheibe (6) und der ersten Federscheibe (7) über eine Drehstange (5) er folgt, welche mit radialem Spiel durch die Kolbenstange (4) und den Dämpfungskolben (1) verläuft, und welche am oberen Ende der Kolbenstange (5) über einen elektrisch betätigten Antrieb um ihre Achse gedreht werden kann.

5. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (6) im Dämpfungskolben (1) liegt und daß sich zwischen Drehscheibe (6) und erster Feder scheibe (7) ein Teil (3) des Dämpfungskolbens (1) be findet, in welchem die Durchlaßquerschnitte (9) gegen über den Durchlaßquerschnitten (8) oberhalb der Dreh scheibe (6) erweitert sind.

6. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (6) und die erste Federscheibe (7) einen kleineren Durchmesser als der Dämpfungskolben (1) haben, und daß der Dämpfungskolben (1) außerhalb der Scheibenradien weitere axiale Durchlässe (11) besitzt, die von einer zweiten Federscheibe (12) an der oberen Stirnseite des Dämpfungskolbens (1) verdeckt sind, so daß diese zweite Federscheibe (12) mit diesen Durchläs sen (11) als Rückschlagventil zusammenwirkt, welches in Abwärtsrichtung sperrt und in Aufwärtsrichtung öffnet, wobei die zweite Federscheibe (12) die weiter innen liegenden Durchlässe (8) im Dämpfungskolben (1) frei läßt.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch angesteuerte Antrieb ein Schrittmotor (17) ist, der Winkelschritte von weniger als drei Grad er möglicht.

8. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem der drehbaren Elemente einer seits und einem gehäusefesten Teil andererseits eine Rückstellfeder (21) im Eingriff ist, die bei Ausfall des Antriebs für die drehbare Verstelleinrichtung die selbe auf einen Anschlag (22) in die Stellung des kleinsten Durchlaßquerschnittes zurückdreht.

9. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem der vorherge henden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Bodenventil (18), welches wie eine Dämpfungskolbenan ordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufge baut ist, jedoch gehäusefest im Arbeitszylinder veran kert ist, und dessen Drehstange (19) nicht durch eine Kolbenstange sondern durch eine gehäusefeste Führung nach unten verläuft.

10. Regelbarer Schwingungsdämpfer nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Drosselquerschnitte im Dämp fungskolben (1) und im Bodenventil (18) unabhängig von einander erfolgen kann über zwei Antriebe (17, 20).