Verstellbare Dämpfventileinrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein mittels Magnetkraft verstellbares Dämpfventil nimmt im stromlosen Zustand je nach Konstruktionsprinzip eine besonders weiche oder eine besonders harte Dämpfkraftkennlinie ein. Dieser Effekt wird durch mindestens eine Federkraft erzeugt, gegen die die Magnetkraft wirken muss. Fällt die Magnetkraft aus, z. B. durch einen Kabelbruch, dann verschiebt die Federkraft einen Ventilkörper in eine Endposition. Wenn man davon ausgeht, dass eine hohe Dämpfkraft auch hohe Sicherheitsreserven für das Fahrwerk eines Fahrzeugs darstellt, dann ist das grundlegende Wirkprinzip vorteilhaft, da die Sicherheitseinrichtung für das verstellbare Dämpfventil praktisch oh ne weiteren Aufwand vorhanden ist.

Es ist jedoch schon aus der EP 0 56Ί 404 ΒΊ oder der DE 39 Ί 7 064 ΑΊ bekannt, das als Notbetriebskenn linie nicht unbedingt die härteste Dämpfkrafteinstellung, sondern eine eher mittlere Dämpfkraftkennlinie angestrebt wird. Die Fig. 2 der EP 0 56Ί 404 ΒΊ besch reibt eine verstellbare Dämpfventileinrichtung, die eine Vorstufenventileinrichtung und ein Hauptstufenventil umfasst. Über den Abfluss von Dämpfmedium aus einem Steuerraum des Hauptstufenventils wird die Dämpfkraft der Dämpfventileinrichtung eingestellt.

Die Vorstufenventileinrichtung umfasst ein Vorstufensteuerventil und ein Notbetriebventils, wobei die beiden Ventile h insichtlich des Strömungswegs des Dämpfmediums aus dem Steuerraum in Reihe angeordnet sind (Fig. 2). Schon bei einem kleinen Stel lstrom öffnet das Notbetriebventil (529a) und gibt den Abfluss (26i) vollständig frei. In der Notbetriebsstellung wirkt nur der Quersch nitt 26i und bestimmt damit eine z. B. mittlere Dämpfkrafteinstellung.

In der Variante nach Fig . 6 der EP 056Ί 404 ΒΊ umfasst die Vorstufenventilein richtung ebenfalls ein Notbetriebventil, das jedoch dem Vorstufenventil hydraulisch paral lel geschaltet ist. Daraus ergibt sich das Problem, dass eine Feh lfun ktion des Notbetriebventils auch die Dämpfkrafteinstellung des Vorstufenventils beeinfl usst. Sowoh l nach dem Bauprinzip der Fig . 2 wie auch der Fig . 6 besteht die Schwierigkeit, dass der axiale bewegl iche Ventilkörper des Vorstufenventils und der Ventilkörper des Notbetriebs in unmittelbarem Kontakt stehen und das Notbetriebventil ausgehend von der Notbetriebstell ung in die Normalbetriebstellung eine Versch iebebewegung auf dem Ventilkörper des Vorstufenventils ausführt.

Zwangsläufig müssen sich die beiden Ventilkörper der Vorstufenventileinrichtung sehr leichtgängig zueinander bewegen können . Daraus ergeben sich kleine Ringspalte, die einerseits innere Leckagen hervorrufen, die die Dämpfkrafteinstellung beeinflussen und andererseits die Führung der Ventilkörper zur Magnetspule versch lechtern .

Diese Schwierigkeiten lassen sich zwar beherrschen, doch geht der dafür erforderliche Fertigungsaufwand zu Lasten der Herstellungskosten . Die DE Ί 0 2009 0Ί 6 464 B3 und die DE Ί 0 2009 002 582 ΑΊ offenbaren eine Dämpfventileinrichtung, die einen ringförmigen Ventilkörper aufweist, der schon bei geringer Bestromung eine Abflussöffnung freigibt. Der Ventilkörper und die Abflussöffnung bilden ein Notbetriebventil . Bei Stromausfall und geschlossenem Notbetriebventil wird die Dämpfkraft von einem Überdruckventil bestimmt, das dem Notbetriebventil hydraulisch parallel geschaltet ist. In den jeweiligen Ausführungen nach Fig . 2 wird das Überdruckventil von einer kleinen Ventilpatrone gebildet, die radial in einer Zwischenwand der Dämpfventileinrichtung angeordnet ist. Diese radiale Anordnung des Überdruckventils beeinflusst den radialen aber auch den axialen Bauraum der Dämpfventileinrichtung. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Bauraumbedarf einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung zu optimieren . Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Überdruckventil im Ventilkörper des Notbetriebventils angeordnet ist.

Durch die Anordnung im Ventilkörper kann ein deutlicher radialer Bauraumgewin n erreicht werden . Des Weiteren kan n ein Abflusskanal mit einem kleineren Durch messer vorgesehen werden, so dass auch ein axialer Bauraumgewinn erzielt wird .

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Überdruckventil in einem parallel zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers verlaufenden Aufnah mekanal angeordnet. Ein axialer Kanal kann sehr einfach hergestellt werden .

Ein besonders großer Bauraumvorteil wird dann erreicht, wenn innerhalb des Ventilkörpers meh rere Überdruckventile hydraulisch parallel angeordnet sind. Ob man ein einziges oder mehrere Überdruckventile verwendet, der Bauraumbedarf ändert sich dadurch nicht.

Gemäß einem vorteilhaften U nteranspruch ist das Notbetriebventil als ein Sitzventil ausgeführt, wobei ein Druckausgleichskanal des Ventilkörpers des Notbetriebventils radial durch eine Ventilsitzfläche von einer Ausgangsöffnung des Überdruckventils getrennt ist. Dadurch ist die druckbeaufsch lagte Fläche in Sch ließrichtung des Ventilkörpers größer als die druckbeaufsch lagte Fläche in Abh ubrichtung . Folglich wird die Sch ließposition des Notbetriebventils hydraulisch unterstützt. Ein weiterer Bauraumvorteil bzw. ein einfaches Ventilkörperdesign wird dadurch erreicht, indenn die Zuströmung zum Überdruckventil über den Druckausgleichskanal des Ventilkörpers erfolgt.

Die Strömungsfüh rung in der Dämpfventileinrichtung wird dadurch erleichtert, indem das Notbetriebventil und das mindestens eine Überdruckventil an eine gemeinsame Abflussöffnung angesch lossen sind.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden . Es zeigt:

Fig . 1 Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfventileinrichtung

Fig . 2 Dämpfventileinrichtung mit einer Reihenanordnung von erstem Ventil und

Notbetriebventil

In Fig. 1 weist ein Schwingungsdämpfer einen Zylinder 1 auf, in dem eine Kolbenstange 3 axial beweglich angeordnet ist. Eine Füh rungs- und Dichtungseinheit 7 füh rt die Kolbenstange 3 aus dem oberen Ende des Zylinders heraus. Innerhalb des Zylinders 1 ist an der Kolbenstange 3 eine Kolbeneinheit 9 mit einer Kolbenventilanordnung 1 1 befestigt. Das untere Ende des Zylinders 1 ist durch eine Boden platte Ί 3 mit einer Bodenventilanordnung Ί 5 abgesch lossen . Der Zylinder ! wird von einem Behälterroh r Ί 7 umh üllt. Das Behälterroh r Ί 7 und ein Zwischen roh r 5 bilden einen Ringraum 1 9, der eine Ausgleichskammer darstellt. Der Raum innerhalb des Zylinders 1 ist durch die Kolbeneinheit 9 in eine erste Arbeitskammer 2Ί a und eine zweite Arbeitskammer 2Ί b unterteilt. Die Arbeitskammern 2Ί a und 21 b sind mit Dämpfflüssigkeit gefüllt. Die Ausgleichskammer 1 9 ist bis zu dem Niveau 1 9a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Ausgleichskammer 1 9 ist eine erste Leitungsstrecke, nämlich eine Hochdruckteilstrecke 23, gebildet, welche über eine Boh rung 25 des Zylinders 1 mit der zweiten Arbeitskammer 21 b in Verbindung steht. An diese Hochdruckteilstrecke sch ließt sich ein seitlich an dem Behälterroh r 1 7 angebautes verstellbare Dämpfventileinrichtung 27 an . Von dieser füh rt, nicht dargestellt, eine zweite Leitungsstrecke, nämlich eine Niederdruckteilstrecke 29, in die Ausgleichskammer 1 9.

Fäh rt die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 nach oben aus, verkleinert sich die obere Arbeitskammer 21 b. Es baut sich in der oberen Arbeitskammer 21 b ein Überdruck auf, der sich nur durch die Kolbenventilanordnung 1 1 in die untere Arbeitskammer 21 a abbauen kann, solange das verstellbare Dämpfventil 27 gesch lossen ist. Wen n das verstellbare Dämpfventil 27 geöffnet ist, so fließt gleichzeitig Flüssigkeit von der oberen Arbeitskammer 21 b durch die Hochdruckteilstrecke 23 und das verstellbare Dämpfventil 27 in die Ausgleichskammer 1 9. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungsdämpfers beim Ausfahren der Kolbenstange 3 ist also davon abhängig, ob das verstellbare Dämpfventil 27 mehr oder wen iger offen oder geschlossen ist.

Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfäh rt, so bildet sich in der unteren Arbeitskammer 2Ί a ein Überdruck. Flüssigkeit kann von der unteren Arbeitskammer 2Ί a durch die Kolbenventilanordnung Ί Ί nach oben in die obere Arbeitskammer 2Ί b übergehen . Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen innerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanordnung Ί 5 in die Ausgleichskammer Ί 9 ausgetrieben . In der oberen Arbeitskammer 2Ί b tritt, da der Durchflusswiderstand der Kolbenventilanordnung 1 1 geringer ist als der Durchflusswiderstand der Bodenventilanordn ung Ί 5, ebenfalls ein steigender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöffnetem Dämpfventil 27 durch die Hochdruckteilstrecke 23 wiederum in den Ausgleichsraum Ί 9 überfließen . Dies bedeutet, dass bei geöffnetem Dämpfventil 27 der Stoßdämpfer auch beim Einfah ren dann eine weichere Charakteristik hat, wenn das verstellbare Dämpfventil 27 geöffnet ist und eine härtere Charakteristik, wenn das Dämpfventil 27 gesch lossen ist, genauso wie beim Ausfahren der Kolbenstange. Festzuhalten ist, dass die Strömungsrichtung durch die Hochdruckteilstrecke 23 des Bypasses immer die gleiche ist, unabhängig davon, ob die Kolbenstange ein- oder ausfäh rt.

Die Figur 2 zeigt die Dämpfventileinrichtung 27 in einem Gehäuse 3Ί , das extern an dem Behälterroh r Ί 7 oder innerhalb des Zylinders Ί , z. B. an der Kolbenstange 3 befestigt ist. In dem Gehäuse 3Ί ist eine ringförmige Magnetspule 33 angeordnet. Eine Öffnung eines Gehäusedeckels 35 wird von einer Rücksch lussh ülse 37 mit einem Boden versch lossen . Zwischen einem Gehäuseunterteil 39 und der Rücksch lussh ülse 37 ist ein Isolator 41 gegen den Magnetfluss der Magnetspule 33 angeordnet.

Innerhalb der Rücksch lussh ülse 37 ist ein Ventilanker 43 zusammen mit einem Ventilkörper 45 eines ersten Ventils 47 axial schwimmend gegen die Kraft eines beiderseits des Ventilankers 43 und damit auch des Ventilkörpers 45 wirksamen Federsatzes. Der Federsatz umfasst pro Seite mindestes eine Feder 49, die der Feder 5Ί auf der anderen Seite des Ventilankers 43 entgegengesetzt gerichtet wirkt. An dem Gehäuseunterteil 39 ist ein Magnetflusslenkungselement 53 fixiert, das nur einen kleinen Magnetflusswiderstand aufweist, also magnetisch gut leitfähig ist.

Der Ventilkörper 45 des ersten Ventils 47 ist einerseits im Boden der Rückschl ussh ülse 37 und andererseits in dem Magnetflusslenkungselement 53 gelagert. Ein erster Federteller 55 für die mindestens eine Feder 5Ί wird von der Rückschl ussh ülse 37 gebildet. Ein zweiter Federtel ler 57 greift in eine Durchgangsöffnung 59 des Magnetflusslenkungselements 53 ein, durch die sich auch der Ventilkörper 45 des ersten Ventilelements 47 erstreckt. Der zweite Federteller 57 ist über die Durchgangsöffnung 59 zugänglich und bildet eine Presspassung. Dadurch wird es möglich, dass der zweite Federteller 57 bei schon montiertem Magnetflusslenkungselement 53 in Grenzen axial verschiebbar ist, um den Federsatz 49; 5Ί nachzuspannen . Etwaige Fertigungstoleranzen können durch das Nachspannen ausgegl ichen werden . Bezogen auf die Strömungsrichtung in Reihe zum ersten Ventil 47 ist in dem Gehäuse 3Ί ein Notbetriebventil 6Ί angeordnet, wobei zwischen den beiden Ventilen 47; 6Ί das Magnetflusslenkungselement 53 angeordnet ist. Ein Ventilkörper 63 des Notbetriebventils 6Ί ist ringförmig ausgeführt und konzentrisch zum Ventilkörper 45 des ersten Ventils 47 angeordnet. Eine Vorspannfeder 65, die sich am Magnetflusslenkungselement 53 abstützt, spannt den Ventilkörper 63 des Notbetriebventils 6Ί , das als Sitzventil ausgeführt ist, auf eine Ventilsitzfläche 67 des Gehäuses 3Ί . Der Ventilkörper 45 des ersten Ventils 47 ist in seiner Bewegungsrichtung meh rteilig ausgeführt, wobei mindestens zwei Längenabsch nitte 45a; 45b des Ventilkörpers 45 eine Winkelbewegung zueinander ausfüh ren können . Der Längenabsch nitt 45b ist innerhalb der Durchgangsöffnung 59 des Magnetflusslenkungselements 53 winkelbeweglich gelagert und wird stirnseitig von dem mit dem Ventilanker 43 verbundenen Längenabschnitt 45a bewegt.

Der zweite Längenabschnitt 45b des ersten Ventils 47 wirkt auf eine Abflussöffnung 69 eines Steuerraums 7 Ί eines vom ersten Ventil 47 gesteuerten Hauptstufenventils 73. Das Hauptventil 73 ist über einen Ansch lussstutzen 75 mit einem Arbeitsraum 21 a; 21 b des Schwingungsdämpfers verbunden . Das Dämpfmedium übt auf einen Hauptstufenventilkörper 77 eine Abh ubkraft aus, der eine Sch ließkraft des ersten Ventils 47 entgegenwirkt. Zusätzlich übt ein Druck des Dämpfmediums im Steuerraum 71 , der über eine Verbindungsöffnung 79 im Hauptstufenventil 73 mit dem Anschlussstutzen 75 verbunden ist, eine Schließkraft auf den Hauptstufenventilkörper 77 aus. Je nach Zuhaltekraft des ersten Ventils 47 auf die Abflussöffnung 69 des Hauptstufenventils 73 hebt der Hauptstufenventilkörper 77 von seiner Ventilsitzfläche ab, so dass das Dämpfmedium über den Ventilsitz radial in einen Ausgleichsraum Ί 9 oder einen Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers abfließen kann .

Die Zuhaltekraft des ersten Ventils 47 wird von der Bestromung durch die Magnetspule 33 bestimmt. Eine große Bestromung füh rt zu einer großen Zuhaltekraft und im stromlosen Zustand liegt die minimale Zuhaltekraft an . Das Dämpfmedium kann insbesondere bei geringster Bestromung in einen Zwischenraum 8Ί des Gehäuses 3Ί fließen, der sich zwischen einer Unterseite des Magnetflusslenkungselements 53 und einer Oberseite einer Zwischenwand 83 des Gehäuses 84 zum Hauptstufenventil 73 erstreckt. Der Abfluss aus diesem Zwischen raum wird von dem Notbetriebventil 6Ί bestimmt. Im stromlosen Zustand wird das Notbetriebventil 6Ί von der Vorspannfeder 65 in einer Schließposition auf der Ventilsitzfläche 67 gehalten . Bezogen auf den Strömungsweg des Dämpfmediums ausgehend vom Anschl ussstutzen 75 liegen das erste Ventil 47 und das Notbetriebventil 6Ί in Reihe.

Dem Notbetriebventil 6Ί ist ein Überdruckventil 85 hydraulisch parallel geschaltet und im Ventilkörper 63 des Notbetriebventils 6Ί angeordnet. Das Überdruckventil 85 ist in einem parallel zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 63 verlaufenden Aufnah mekanal 87 angeordnet. Bei Bedarf können innerhalb des Ventilkörpers 63 auch mehrere Überdruckventile 85 mit unterschiedlichem Öffnungsverhalten hydraulisch parallel angeordnet sein .

Innerhalb des Ventilkörpers 63 des Notbetriebventils 6Ί ist mindestens ein Druckausgleichskanal 95 ausgefüh rt. Dieser mindestens eine Druckausgleichskanal 95 des Ventilkörpers 63 des Notbetriebventils 6Ί ist radial durch die Ventilsitzfläche 67 von einer Ausgangsöffnung 97 des Überdruckventils getrennt.

Bei einer geringen Bestromung stellt sich ein Magnetfluss ein, der sich vom Gehäuseunterteil 39 radial in den Ventilkörper 63 des Notbetriebventils 6Ί fortsetzt. Zwischen einer Kante 89 des Ventilkörpers 63 und dem Magnetflusslenkungselennents 53 liegt ein kleinerer Widerstand vor als zwischen der Ventilsitzfläche 67 und dem Ventilkörper 63, so dass der Magnetfluss eine Abhubkraft auf den Ventilkörper 63 in Richtung des Magnetflusslenkungselennents 53 ausübt. Der Magnetfluss setzt sich über den im Ventilanker 43 befindlichen Längenabschnitt des Ventilkörpers 45a des ersten Ventils auf den Ventilanker und auf die Rückschlussh ülse 37 fort. Der geringe Strom reicht noch nicht aus, den ersten Ventilkörper 45 des ersten Ventils 47 bedeutsam in Richtung der Abflussöffnung 69 zu bewegen . Erst mit größerer Bestromung wird der von dem Federsatz 49, 5Ί eingestellte Luftspalt zwischen dem Ventilanker 43 und der Oberseite des Magnetflusslenkungselennents 53 überwunden . Bei geöffnetem Notbetriebsventil 6Ί sinkt nochmals der magnetische Widerstand beim Übergang von dem Gehäuseunterteil 39 über den Ventilkörper 63 des Notbetriebventils 6Ί auf das Magnetflusslenkungselennents 53, da die radiale Überdeckung zwischen einem umlaufenden Steg 9Ί des Ventilkörpers 63 des Notbetriebventils 6Ί und einem Absatz 93 am Magnetflusslenkungselements 53 mit der Abhubbewegung des Notbetriebventil 6Ί zunimmt.

Bei stromloser Magnetspule 33 und geschlossenem Notbetriebventil 6Ί erfolgt die Zuströmung zum Überdruckventil 85 über den Druckausgleichskanal 95 des Ventilkörpers. Das Notbetriebventil 6Ί und das mindestens eine Überdruckventil 85 sind an eine gemeinsame Abflussöffnung 99 angeschlossen . In dem Steg 9 Ί ist eine nicht dargestellte radiale Strömungsverbindung ausgefüh rt, die Dämpfmedium auch bei gesch lossenem Notbetriebventil 6Ί in Richtung des Überdruckventils 85 strömen lässt. Das Dämpfmedium kann aus dem Zwischenraum 8Ί über den Druckausgleichskanal 95 und dem mindestens einen geöffneten Überdruckventil 85 in die Abflussöffnung 99 und je nach Bauform des Schwingungsdämpfers in einen Ausgleichsraum oder einen Arbeitsraum strömen . In Abhängigkeit der Ventilkennlinie des mindestens einen Überdruckventils 85 stellt sich im Steuerraum 71 ein Schließdruck ein, der die Dämpfkraft der Dämpfventileinrichtung bestimmt.

U m den möglichen axialen Bauraumvorteil im Vergleich zum Stand der Technik besser erfassen zu können, ist im linken Schnittbereich des Gehäuses 83 der mögliche Verlauf der Zwischenwand 83 gestrichelt dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder

3 Kol benstange

5 Zwischenrohr

7 Führungs- Dichtungseinheit

9 Kol beneinheit

1 1 Kolbenventilanordnung

1 3 Bodenplatte

Ί 5 Bodenventilanordnung

1 7 Behälterroh r

1 9 Ringraum

a; 21 b Arbeitskammern

23 Hockdruckteilstrecke

25 Bohrung

27 Dämpfventileinrichtung

29 Niederdruckteilstrecke

31 Gehäuse

33 Magnetspule

35 Gehäusedeckel

37 Rückschlusshülse

39 Gehäuseunterteil

41 Isolator

43 Ventilanker

45 Ventilkörper

47 erstes Ventil

49 , 51 Feder

53 Magnetflusslenkungselement

55 erster Federteller

57 zweiter Federteller

59 Durchgangsöffnung

61 Notbetriebventil

63 Ventilkörper 65 Vorspannfeder

67 Ventilsitzfläche

a, b Längenabsch nitte des ersten Ventils

69 Abflussöffnung

71 Steuerraum

73 Hauptstufenventil

75 Ansch lussstutzen

77 Hauptstufenventilkörper

79 Verbindungsöffnung

81 Zwischenraum

83 Zwischenwand

84 Gehäuse

85 Überdruckventil

87 Aufnahmekanal

89 Kante

91 Steg

93 Absatz

95 Druckausgleichskanal

97 Ausgangsöffnung

99 Abflussöffnung