DE3426014A1

DE3426014A1 - Fluessigkeitssteuereinrichtung fuer fahrzeugaufhaengungssysteme

Info

Publication number: DE3426014A1
Application number: DE19843426014
Authority: DE
Inventors: Pipon Bangkenn Bangkok Boonchanta; Edward John Erie Pa. Krasnicki
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1984-07-14
Publication date: 1985-02-07
Also published as: JPS6038223A; DE3426014C2; GB8412516D0; US4491207A; CA1218681A; JPH0347204B2; GB2143303A; GB2143303B

Description

— O ~

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugaufhängungssysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System des oben erwähnten Typs, bei dem eine bessere Bewegungsdämpfung durch aktive Kontrolle des hydraulischen Flüssigkeitsflusses vom Stoßdämpfer zum Akkumulator erreicht wird.

Die Aufhängungssysteme von Autos, Lastwagen, Motorrädern und vielen anderen Fahrzeugen besitzen gewöhnlich passive hydraulische Stoßabsorber oder Stoßdämpfervorrichtungen, die parallel mit Federn zwischen dem Fahrzeugrahmen und Achsenbauteilen verbunden sind, um die Bewegung des Fahrzeugrahmens herabzusetzen und um dadurch den Fahrkomfort, die Stabilität und/oder die Sicherheit des Fahrzeuges zu erhöhen. Die Ausgangskräfte der passiven Stoßdämpfer hängen üblicherweise ganz von der Zahl der betreffenden Bewegungen zwischen den miteinander verbundenen Fahrzeugteilen und von den festgesetzten oder manchmal manuell verstellbaren Flüssigkeitsflußeigenschaften der Stoßdämpfer ab. Ein schwerwiegender Nachteil eines Stoßdämpfers des oben genannten Types ist, daß er die Bewegung des Fahrzeugrahmens manchmal eher verstärkt als dämpft. Dieses äußerst unerwünschte Ereignis tritt auf, wenn sich Fahrzeugrahmen und Achsenbauteile in dieselbe Richtung (beispielsweise nach oben oder nach unten) bewegen und die absolute Geschwindigkeit des Achsenbauteiles größer ist als die der Rahmenteile.

Im Gegensatz zu einem passiven hydraulischen Stoßdämpfer kann ein aktiver hydraulischer Kraftantrieb, der durch geeignete Steuereinrichtungen mit einer hydraulischen Pumpe oder einer ähnlichen Quelle hohen Druckes verbunden ist, hydraulische Flüssigkeitsausgangskräfte erzeugen, die von den betreffenden Bewegungen zwischen den durch den Kraftantrieb miteinander verbundenen Massen völlig unabhängig sind. Bei Verbindungen mit geeigneten Mitteln zur schnellen

— y -~

und geeigneten Steuerung des Flusses von unter innerem Überdruck gesetzter hydraulischer Flüssigkeit kann ein schnell wirkender hydraulischer Kraftantrieb daher eine optimale Bewegungsdämpfung von einer der Massen in im wesentlichen allen Situationen erzeugen. Jedoch macht die Größe, das Gewicht und/oder der Kostenaufwand einer hydraulischen Pumpe oder dergl. und die notwendigen Steuerbestandteile die Benutzung eines aktiven Kraftantriebs hinsichtlich der Fahrzeugaufhängung einiger Fahrzeuge (wie beispielsweise Motorräder) unpraktisch und macht deren Benutzung bei vielen anderen Arten von Fahrzeugen uninteressant.

Eine Alternative zu einem Bewegungsdämpfungssystem mit einem aktiven Kraftantrieb und ebenfalls zu einem System mit einem gesteuerten passiven Dämpfer ist ein "halbaktives" System, das im US-Patent 3 807 678 offenbart ist. Dieses System verwendet keinen aktiven Kraftantrieb und benötigt oder enthält deshalb keine hydraulische Pumpe oder eine ähnliche Hochdruckflüssigkeitsquelle und erreicht dadurch einen Grad von Bewegungsdämpfung, der sich an den, der sich durch ein vollständig aktives System verwirklichen läßt, dicht annähert. Dieses wünschenswerte Ergebnis wird durch die Steuerung des Ausgangs eines rein passiven Stoßdämpfers erreicht, um neben anderen Dingen zu bewirken, daß ein derartiger Ausgang jederzeit im wesentlichen·gleich Null ist, wenn sowohl die Bewegungsverstärkung als auch die Bewegungsdämpfung durch einen Stoßdämpferausgang jeder möglichen Größenordnung erfolgt.

Um die vielen Vorteile zu erreichen, muß ein halbaktives Stoßdämpfersteuerungssystem, das allgemein für Fahrzeugaufhängungen verwendet werden soll, eine Vielzahl von verschiedenen Anforderungen erfüllen, wenn es kommerziell akzeptabel sein soll. Es muß außerordentlich schnell arbeiten und relativ preisgünstig sein. Es sollte leicht anpaßbar und in Verbindung mit den bestehenden Aufhängungssyste-

men und Rahmenbauteilen von verschiedenen Fahrzeugtypen befestigbar sein. Dies erfordert u.a., daß die Syst einbau teile aus einer Leichtgewichtkonstruktion und daß sie nicht ausrichtungsabhängig sind, d.h. die Wirkungsweise davon sollte nicht durch die besondere Ausrichtung, in der sie befestigt sind, oder durch aufeinanderfolgende Wechsel in durch die Bewegung des Fahrzeugaufbaues, an dem sie befestigt sind, erzeugte Orientierung gegenwirkend sein. Die Systembauteile sollten höchst zuverlässig arbeiten und daher sollten sie gegen Beschädigungen durch die rauhen Umgebungsbedingungen (Aussetzen von Druck, Schmutz, Wasser, Schnee, Eis, Steinschlag oder ähnlichem, extreme Temperaturbedingungen etc.), denen eine Fahrzeugaufhängung gewöhnlich ausgesetzt ist, geschützt sein. Gleichzeitig sollten die Systembauteile jedoch leicht zur Befestigung, Inspektion und/oder Reparatur zugänglich sein.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugaufhängungssystems,
25

Fig. 2 einen teilweisen Aufriß, in erster Linie eine Schnittansicht eines Stoßdämpferaufbaus, einer Akkumulatoreinheit und eines flüssigkeitsleitenden damit verbundenen Leiters sowie Ventilglieder des Systems,

Fig. 3 eine vergrößerte Bodendraufsicht des in Fig. 2 innerhalb des Akkumulators gezeigten Steuerventils,

Fig. 4 einen explosiven und teilweise gebrochenen Aufriß eines schaftähnlichen magnetischen Teiles des

Steuerventils und eines damit verbundenen Überdrucks icherheitsvent ils,

Fig. 5 einen teilweisen Aufriß und eine teilweise Schnittansicht des Steuerventils und einen angrenzenden Abschnitt des oberen Verschlußendes des Akkumulators, und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Spulenkörpernteils des in den Abbildungen 2 und 5 gezeigten Steuerventils.

In Fig. 1 der Zeichnungen bezeichnen die Fig. 10 bzw. 12 den Fahrzeugrahmen und Achsenbauteile, die stützend durch eine passive Federeinrichtung 14 und desweiteren durch einen passiven hydraulischen Stoßdämpferaufbau 16 miteinander verbunden sind, der sich parallel zu der Feder 14 erstreckt und sich aufgrund der Bewegung von Fahrzeugteilen 10, 12, die sich aufeinander zu- und voneinander wegbewegen, axial zusammenzieht und ausdehnt. In beiden Bewegungsfällen des Stoßdämpfers 16, der vom Einfachfluß- oder Doppelzylindertyp ist, fließt die hydraulische Flüssigkeit über eine Leitung 20 zu einem Flüssigkeitsakkumulator 18. Wärend der Ausdehnungen des Stoßdämpfers 16 wird Flüssigkeit passiv von dem Akkumulator über eine andere" Leitung 22 zu dem Stoßdämpfer zurückgeleitet. Eine Vielzahl von Ventileinrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 sind mit dem Akkumulator 18 verbunden. Das Ventil 32 ist ein Rückschlagventil, das in Serie mit der Leitung 22 angeordnet ist und nur den Durchfluß von dem Akkumulator 18 zu dem Stoßdämpfer 16 erlaubt. Die Ventile 26 und 30 sind in Serie zueinander und zu der Leitung 20 angeordnet. Das Ventil 30 ist ein Steuerventil mit einem durchflußstQuernden Bauteil, das in einer ersten Position wirksam ist, um einen maximalen Durchfluß vom Stoßdämpfer 16 zum Akkumulator 18 zu erlauben, und das in einer zweiten Position einen derartigen Flüssigkeits-

durchfluß beschränkt. Das Ventil 26, das "stromaufwärts" von Ventil 30 angeordnet ist, ist ein von Hand einstellbares Drosselventil. Es beschränkt den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Leitung 20 zu dem Akkumulator 18 auf einen gewünschten minimalen Wert, wenn das flüssigkeitssteuernde Bauteil von Ventil 30 seine oben genannte erste Position einnimmt. Die Ventile 24 und 28 sind normalerweise geschlossen und als Überdrucksicherheitsventile parallel zu den Ventilen 26 bzw. 30 angeordnet. Wenn der Flüssigkeitsdruck im Ventil 26 oder 30 einen überhöhten Wert erreichen sollte, wird die Flüssigkeit durch Öffnen der parallelen Ventile 24 und 28 vorbeigeleitet.

Während der Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Systems erhält das Ventil 30 fortlaufend Steuerbefehle von einer elektronischen Steuerung 34, die fortlaufend Eingangsdaten, die die tatsächlichen dynamischen Bedingungen der Fahrzeugbauteile 10 und 12 kennzeichnen, von geeigneten damit verbundenen Sensoren 36 bzw. 38 erhält. Die Steuersignale von der Steuerung 34 zu dem Ventil 30 bewirken, daß deren durchflußsteuerndes Bauteil seine zweite durchflußhemmende Position, ausgenommen zu solchen Zeiten, wenn der Fahrzeugrahmen und die Achsenbauteile 10 und 12 sich in die gleiche Richtung bewegen (d.h., entweder aufwärts oder abwärts der in Fig. 1 dargestellten Richtung davon) besetzt und die absolute Geschwindigkeit des Fahrzeugrahmens 10 kleiner ist als die absolute Geschwindigkeit der Fahrzeugachse 12. Zu den oben genannten Zeitpunkten, während denen der Ausgang eines herkömmlichen ungesteuerten Stoßdämpfers die Bewegung des Fahrzeugrahmens verstärken anstatt dämpfen würde, wird das Ventil 30 durch das Steuersignal von der Steuerung 34 gezwungen, einen maximalen Flüssigkeitsdurchfluß von dem Stoßdämpfer 16 zum Akkumulator 18 zu erlauben und dadurch wirksam den Ausgang des Stoßdämpfers auf einen minimalen Wert zu reduzieren, der durch die angepaßte Justierung des von Hand einstellbaren Ventiles 26 bestimmt

wird. Eine geringe Beschränkung des Flüssigkeitsdurchflusses vom Stoßdämpfer 16 zum Akkumulator 18 durch das Ventil 26 wurde als wünschenswert gefunden, dann, wenn der Zustand des Ventils 30 so ist, daß es maximalen Durchfluß erlaubt, um hauptsächlich eine ungedämpfte "Radhüpf"-Bewegung der Fahrzeugachsenbauteile 12 zu verhindern, die andernfalls möglicherweise dann auftreten könnte. Der geringe durchflußbeschränkende Effekt des Ventiles 26 reicht nicht aus, um die verbesserte Fahrzeugstabilität, Komfort und Sicherheit zu schmälern, die durch das Ventil 30, das den Stoßdämpferausgang zu solchen Zeiten auf einen minimalen Wert reduziert, wenn der normale Stoßdämpferausgang die Bewegung des Fahrzeugrahmens 10 weder verstärken noch dämpfen würde, bewirkt wird.

Gemäß Fig. 2 der Zeichnungen weist der Stoßdämpferaufbau einen Zylinder 40, einen Kolben 42 und eine Kolbenstange auf. Eine geeignete Hülsen enthaltende Befestigung 46 ist am oberen Ende des Zylinders 40 zur direkten oder indirekten Verbindung mit dem Fahrzeugrahmen 10 und eine entsprechende Befestigung 48 ist am unteren Ende der Kolbenstange 44 zur direkten oder indirekten Verbindung mit dem Fahrzeugachsenbauteil 12 vorgesehen. Eine an das obere Ende des Zylinders 40 angrenzende öffnung 50 stellt die Verbindung zwischen dem Inneren des Zylinders und der Flüssigkeitsrückführleitung 22 dar. Eine ringförmige Kammer 52 innerhalb der zylindrischen Wand des Zylinders 40 kommuniziert über eine öffnung 54 mit der Flüssigkeitsleitung 20 und verbindet das angrenzende untere Ende des Zylinders mit dessen inneren über eine Vielzahl von sich radial erstreckenden und am Umfang angeordneten Öffnungen 56. Der Kolben 42 weist eine Vielzahl von vertikal durch ihn hindurch sich erstreckenden öffnungen 58 auf, die gleichmäßig zueinander um die Kolbenhauptachse angeordnet sind und die auf der Kolben-Unterseite durch einen flexiblen peripheren Abschnitt eines ringförmigen Rückschlagventilteiles 60 unterlegt sind, das

_ ₁₄ - 342601

von der Kolbenstange gehalten und sich diese umgebend erstreckt. Das Teil 60 erlaubt einen freien Flüssigkeitsfluß durch die Kolbenöffnungen 58 während der Zusammenziehung des Stoßdämpfers 60, während sie einen Flüssigkeitsfluß durch diese Öffnungen während der Ausdehnung des Stoßdämpfers 16 verhindern. Ein an der Kolbenstange 44 vorgesehener Anschlag oder Stopteil 62 erfüllt zwei Funktionen während der extremen Ausdehnung des Gerätes 16. Erstens verhindert er mögliche beschädigende Eingriffe des Teiles 60 mit dem unteren Ende des Zylinders 40 und zweitens den Kolben 58 davor, relativ zu dem Zylinder 40 in eine Position versetzt zu werden, worin er die öffnungen 56 blockieren würde.

Der Stoßdämpfer 16 ist zu jeder Zeit vollständig mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt. Während der Stoßdämpferzusammenziehung fließt die Flüssigkeit innerhalb des Abschnittes des Zylinders 40 oberhalb des Kolbens 42 durch die Kolbenöffnungen 58 in den Zylinderabschnitt unterhalb des KoI-bens, dann durch die Öffnungen 56 in die Kammer 52 und dann durch die öffnung 54 in die sich zum Akkumulator 18 hin erstreckende Leitung 20. Während der Ausdehnung des Dämpfers 16 fließt die Flüssigkeit innerhalb des Abschnittes des Zylinders 40 unterhalb des Kolbens 58 in ähnlicher Weise durch die öffnungen 56, Kammer 52, Öffnung 54 und Leitung 20 zum Akkumulator 18, während zur gleichen Zeit die flüssigkeitsgefüllte Bedingung des Zylinderabschnittes oberhalb des Kolbens 42 durch Flüssigkeit, die durch die Öffnung 50 und die Leitung 22 vom Akkumulator 18 geliefert wird, aufrecht erhalten wird. Die Öffnungen 50, 54, 56, 58 und die Stoßdämpferhilfskammer 52 sind alle von einer derartigen Größe, daß sie den Flüssigkeitsdurchfluß nicht wesentlich beschränken, da sie nicht als Flußbegrenzer vorgesehen oder angepaßt sind.

Es ist ebenfalls in Fig. 2 gezeigt, daß die Akkumulator-

einheit 18 einen steifen und im allgemeinen zylindrisch abgedichteten Schutzkasten oder Gehäuse 64 aufweist, das lösbare Verschlüsse 72 und 74 an ihren entgegengesetzten Enden besitzt. Das Innere des Gehäuses 64 wird durch ein flexibles Diaphragma 65 in zwei Kammern 66 und 68 mit variablem Volumen geteilt. Die Kammer 66 enthält Druckgas, das durch ein geeignetes Anschlußstück 70 in Verbindung mit dem unteren Endverschluß 72 des Gehäuses 64 eingeführt wird. Das größere Verschlußteil 74 an dem entgegengesetzten oberen Ende des Gehäuses 64 weist vollständig hindurcherstreckende vertikale Öffnungen 76 und 78 auf, die an ihren oberen Enden mit den Leitungen 20 bzw. kommunizieren. Die Öffnung 78 enthält das vorstehend erwähnte Rückschlagventil 32, das den Flüssigkeitsfluß durch die Leitung 22 vom Akkumulator 18 und insbesondere von der flüssigkeitsgefüllten oberen Kammer 68 des Akkumulatorgehäuses 64 erlaubt, während der umgekehrte Flüssigkeitsfluß von der Leitung 22 in die Kammer 68 verhindert wird. Das manuell einstellbare Ventil 26 und das Überdrucksicherheitsventil 24 (Fig. 1) sind beide in dem Endverschluß 74 in Verbindung mit der Öffnung 76 angeordnet. Insbesondere umfaßt das Ventil 26 eine Justierschraube 80, die in einer sich seitlich zu der und in die Öffnung 76 erstreckenden Gewindebohrung angeordnet ist. Die Drehung des äußeren Endes der Schraube 80 bewirkt eine größere oder geringere Ausdehnung des inneren Endes quer zur Öffnung 76 und bewirkt dadurch eine gewünschte minimale Beschränkung des Flüssigkeitsflusses durch die öffnung. Das Überdrucksicherheitsventil 24 umfaßt eine innen sitzende federvorgespannte Kugel 82, die normalerweise die Eingangsöffnung eines im allgemeinen ü-förmigen Bypaß-Kanals 83, der an seinen entgegengesetzten Enden mit der Öffnung 76 an Erhebungen oberhalb und unterhalb der Schraube 80 kommuniziert. Das befehlsempfangende Steuerventil 30 ist fest aber lösbar mit der unteren Oberfläche des Verschlusses 74 verbunden und erstreckt sich davon abwärts in axialer Anordnung zu der Verschlußöffnung

76. Das Ventil wird vollständig durch das steife Gehäuse und die Endverschlüsse des Akkumulators 18 eingeschlossen und ist ebenfalls vollständig in die flüssigkeitsfüllende Akkumulatorkammer 68 eingetaucht.
5

Gemäß den Fig. 3-6 der Zeichnungen weist das Ventil 30 ein längliches schaftähnliches Magnetteil 84 auf, das von einem ringförmigen Permanentmagneten .88 umgeben ist, dessen Pol an einem Endflansch 86 des Teiles 84 befestigt ist und diesen überlagert. Der entgegengesetzte Pol des Magneten 88 wird durch ein ringförmiges Magnetteil 90, das das Teil 84 radial umgibt und dadurch einen ringförmigen Zwischenraum 92 definiert, der zu jeder Zeit durch ein magnetisches Flußfeld mit hoher Intensität durchquert wird, überlagert. Ein blinder zentraler Kanal 94, an dem von dem Flansch 86 entfernten Ende des Magnetteils 84 geöffnet, ist mit einem Innengewinde 96 (Fig. 4) entlang eines Anfangsabschnittes seiner Gesamtlänge versehen. Das Gewinde 96 ist auf das Außengewinde eines ringförmigen runden Vorsprunges 98 (Fig. 5) angepaßt, der von dem Akkumulatorverschluß 74 in axialer Ausrichtung mit der Verschlußöffnung 76 vorspringt, so daß das Ventil 30 fest, jedoch lösbar mit dem Verschluß 74 verbunden ist, um innerhalb des Kanals 94 die Flüssigkeit, die durch die Verschlußöffnung 76 fließt, aufzunehmen. Erste und zweite Gruppen von radialen Flüssigkeitsauslaßöffnungen 100, 100' sind innerhalb des Abschnittes des Teiles 84 vorgesehen, um den Kanal 94 zu gewünschten Zeiten zur freien radialen Entladung von Flüssigkeit von dem Kanal in die Akkumulatorkammer 8 6 zu verbinden. Die Öffnungen 100, 100' sind von länglicher schlitzähnlicher Form und die jeder Gruppe sind räumlich getrennt mit gleichem Abstand voneinander am Umfang des Teiles 84 angeordnet und ihre Hauptachse liegt innerhalb einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu der Hauptachse des Teiles 84 und des Kanals 94. Zur Veranschaulichung sind vier öffnungen 100, 100' in jeder Gruppe davon vorgesehen, wobei jede Öffnung annähernd 45° des

ümfanges des Teiles 84 überspannt.

Das Ventil 30 weist desweiteren ein dünnwandiges zylindrisches Gleitstück oder Spulenkörper 102 auf, der aus leichtgewichtigem und nichtmagnetisierbarem Aluminium oder vergleichbarem Material hergestellt ist, und eine Spule 104 enthält, die um einen Endabschnitt davon gewunden ist. Eine Anzahl schlitzähnlicher Öffnungen 106, die sich durch einen anderen Teil des Spulenkörpers 102 erstrecken, entsprechen in Form, Größe und relativer räumlicher Anordnung den Ausgangsöffnungen 100 des Magnetteils 84. Der Spulenkörper 102 umgibt das Magnetteil 84 und ist in Längsrichtung des Magnetteils 84 zwischen einer ersten in Fig. 5 gezeigten Position und einer zweiten Position, in der das von der Spule 104 entfernte Ende an das nahe Ende des Anschlagkragens, der das Teil 84 umgibt und durch eine Justierschraube 110 an diesem befestigt ist, anstößt. Wenn der Spulenkörper 102 seine erste in Fig. 5 gezeigte Position axial zum Teil 84 einnimmt, kann Flüssigkeit ungehindert von dem Kanal 94 in diesem Teil durch darin befindliche Öffnungen 100 und 100' passieren, da die Spulenkörperöffnungen 106 dann radial in einer Linie mit den Öffnungen 100 des Teils 84 sind und der Spulenkörper die Öffnungen 100' nicht überdeckt. Wenn der Spulenkörper 102 seine zweite Position, worin das Ende entfernt von der Spule 104 gegen den Anschlagkragen 108 stößt, besetzt, werden beide Gruppen der öffnungen 100 und 10O¹ des Teiles 84 durch geschlossene Abschnitte überlagert. Der Spulenkörper 102 beschränkt dann den Flüssigkeitsdurchfluß von dem Kanal 94 durch die Öffnungen 100 und 100' des Teiles 84 und somit vom Stoßdämpfer 16 in die Akkumulatorkammer 68, da die Flüssigkeit dann zwischen den gegenüberstehenden Abschnitten der entsprechenden äußeren und inneren zylindrischen Oberfläche des Teiles 84 und des Spulenkörpers 102 passieren muß. Das Maß der Flussigkeitsbeschränkung, die immer vorliegt, wenn der Spulenkörper 102 seine zweite Position besetzt, ist proportional zu dem vor-

• 34260U

gewählten gewünschten Unterschied zwischen den Abmessungen des äußeren Durchmessers des Teiles 84 und des inneren Durchmessers des zugehörigen Spulenkörpers 102 und kann je nach Erfordernis durch Ersetzen von Spulenkörpern mit verschiedenen inneren Durchmessern geändert werden.

Der Spulenkörper 102 muß die Fähigkeit besitzen, eine erhöhte schnelle Bewegung zwischen seiner ersten und zweiten Position auszuführen. Diese Fähigkeit wird vergrößert durch die Anwesenheit von Flüssigkeit zwischen den gegenüberstehenden zylindrischen Oberflächen des Spulenkörpers 10 2 und des Teiles 84, und ebenso durch die Anwesenheit von flachen Umfangsrillen 112 (Fig. 4) an dem Teil 84. Die Rillen 112 reduzieren desweiteren den Reibungskoeffizienten zwischen den gegenüberstehenden zylindrischen Oberflächen des Teiles 84 und des Spulenkörpers 102 und bewirken einen weiteren Umfangsausgleich der Flüssigkeitsdrücke, die an der inneren Oberfläche des Spulenkörpers entstehen, wenn er sich in seiner zweiten Position befinden.
20

Eine Vielzahl von kleinen ansatzähnlichen Elementen 114 sind mit gleichem Abstand voneinander am äußeren Umfang des Spulenkörpers 102 angrenzend an die Spule 104 angeordnet und ein einzelnes ähnliches Element 116 steht ein kurzes Stück radial einwärts gerichtet von der inneren Oberfläche des von der Spule entfernten Endabschnittes des Spulenkörpers hervor. Die Elemente 114 bilden Haltemittel, die die Bewegung des Spulenkörpers 102 von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position bei der Ankunft des Spulenkörpers in seiner ersten Position am Magnetteil 90 anhalten. Das Element 116 wird in einer flachen Rille 117 (Fig. 4) geführt, die sich an einem unterliegenden Abschnitt des äußeren Umfangs des Teiles 84 befindet und in Längsrichtung erstreckt. Das Zusammenwirkungselement 116 und die Rille 117 erlauben eine freie Gleitbewegung des Spulenkörpers 102 zwischen seiner ersten und seiner zweiten Position, aber

_ ₁₉ _ 3426GH

sie schließen eine Rotationsbewegung des Spulenkörpers um das Teil 84 aus. Die Aufrechterhaltung des Spulenkörpers in seiner dargestellten abwechselnden Orientierung stellt sicher, daß die Öffnungen 106 immer radial mit den Öffnungen 100 des Teiles 84 ausgerichtet sind, wenn der Spulenkörper seine erste Position besetzt.

Wie aus Fig. 5 einfach zu ersehen ist, sind annähernd die Hälfte der Windungen der Spule 104 innerhalb des ringförmigen Zwischenraums, der zwischen den Magnetteilen 84 und 90 gebildet wird, wenn der Spulenkörper 102 seine dargestellte erste Position besetzt, angeordnet. Das Zusammenwirken zwischen dem hochmagnetischen Feld in dem Zwischenraum und der Spule 104 verschiebt schnell den Spulenkörper 102 von seiner ersten Position in seine zweite Position, wenn ein elektrisches Steuersignal mit einer geeigneten Plus- oder Minus-Spannung an die Spule angelegt wird. Wenn der Spulenkörper 102 sich dem Anhaltekragen 108 nähert, erlaubt die konische Ausbildung des Anschlagkragens eine freie Verschiebung der Flüssigkeit außerhalb des Bewegungsweges des Spulenkörpers. Nach der Ankunft des Spulenkörpers 102 an seiner zweiten Position wird das gleiche durch die fortgesetzte Anlegung des gleichen Steuersignals, oder einem mit dem gleichen Vorzeichen, jedoch mit reduzierter Höhe, an die Spule 104 aufrechterhalten. Die Anlegung eines anderen Steuersignals mit entgegengesetzter Spannung an die Spule 104 kehrt in ähnlicher Weise den Spulenkörper 102 schnell von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position um und hält den Spulenkörper in seiner ersten Position solange, wie das Signal oder ein Signal mit der gleichen Spannung aber verminderter Höhe an der Spule anliegt, aufrecht. Um zu verhindern, daß die Flüssigkeit innerhalb des Zwischenraums 92 möglicherweise die Bewegung des Spulenkörpers 102 in seiner erstenPosition verlangsamt, sind eine Vielzahl von lochähnlichen Öffnungen 118 durch den Endflansch 86 des Magnetteils 84 vorgesehen. Die Öffnungen 118 sind

_ 20 - 3A260U

mit gleichem Abstand voneinander um die Hauptachse des Magnetteils 84 angeordnet und liegen in einer Linie mit dem ringförmigen Zwischenraum 92 zwischen den Teilen 84 und Die von dem Spulenkörper 102 und/oder Spule 104 verschobene Flüssigkeit aus dem Zwischenraum 92 kann dadurch frei aus dem Zwischenraum durch die Öffnungen 118 und ebenso durch die Zwischenraum-"Eingangs"-öffnung, die dem entgegengesetzten Ende des Teiles 84 gegenüberliegt, herausgelangen, um auf diese Art und Weise keinesfalls die Bewegung des Spulenkörpers 10 2 zu hindern.

Das in Fig. 1 gezeigte Überdrucksicherheitsventil ist parallel mit dem Steuerventil 30 und weist ein elastisches scheibenähnliches Teil 122 auf, das durch ein Befestigungselement 124 an und zentral zu der äußeren Fläche des Endflansches 86 des Teiles 84 befestigt ist. Der Umfang des Teiles 122 überlagert den "Ausgang" oder die unteren Enden einer Gruppe von Öffnungen 120, die mit gleichmäßigem Abstand voneinander um die Hauptachse des Teiles 84 angeordnet sind und sich parallel dazu in Richtung des blinden Hauptdurchgangs 94 des Teiles 84 erstrecken. Wenn der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Kanals 96 sich erhöht, verbiegt sich der Umfang der Scheibe 122, so daß die Flüssigkeit von dem Kanal durch die Öffnungen 120 herausgelangen kann und dadurch der Spulenkörper 102 vor einer Deformation oder anderen Beschädigungen durch erhöhte Drücke geschützt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird die elektronische Steuereinrichtung 34 vorzugsweise ebenfalls durch den oberen Verschluß 74 des Akkumulators 18 gehalten und wenigstens teilweise von diesem umgeben. Eingangsdaten von den Bewegungssensoren 36 und 38 (Fig. 1), die mit dem Fahrzeugrahmen und den Achsenbauteilen 10 bzw. 12 verbunden sind, werden zu der Steuereinrichtung 34 durch elektrische Leitungen 126 und Steuersignale von der Steuereinrichtung zur Spulenkör-

pernspule 104 werden durch Leitungen 128 geleitet. Die Steuersignale halten den Spulenkörper 102 in seiner zweiten Position, in der der Spulenkörper den Fluß von hydraulischer Flüssigkeit vom Stoßdämpfer 16 in die Akkumulatorkammer 68 wesentlich beschränkt und somit dann dem Stoßdämpfer erlaubt, in einer Art und Weise zu arbeiten, die den herkömmlichen ungesteuerten entspricht, ausgenommen dann, wenn der Fahrzeugrahmen und die Achsenbauteile 10 bzw. 12 sich in die gleiche Richtung bewegen und die Geschwindigkeit der Achse 12 größer ist als die des Rahmens 10. Zu dem letztgenannten Zeitpunkt verhindert die gesteuerte Bewegung der Spulenkörper 102 in ihrer ersten Position die Verstärkung der Bewegung des Fahrzeugrahmens 10 durch den Stoßdämpfer 16, wie sie auftreten würde, wenn der Stoßdämpfer von dem ungesteuerten Typ wäre.

Wie vorstehend bemerkt, tragen eine Anzahl von Faktoren zu der notwendigen schnellen Arbeitsweise oder kurzen Antwortzeit des Ventils 30 bei. Die Formen und Anordnungen der Flüssigkeitsauslaßöffnungen des Magnetteils 84 und des Spulenkörpers 102 sind derart, daß sie die Länge des Weges oder des Bewegungsschlages des Spulenkörpers minimieren. Die Spulenkörper selbst ist aus einer extrem leichtgewichtigen und stromlinienförmigen Konstruktion und es sind keine Federn oder ähnliche vorspannenden Elemente mit ihr verbunden. Ein niedriger Reibungskoeffizient und ausgeglichene Druckbedingungen existieren zwischen den gegenüberstehenden Oberflächen des. Spulenkörpers und des Magnetteiles 84. Die Flüssigkeit wird nicht in der Nähe des "führenden" Endes des Spulenkörpers während deren Bewegung in jeder Richtung gefangen. Das Magnetfeld wird permanent in dem Zwischenraum 92 zwischen den Magnetteilen 84 und 90 aufrechterhalten und ist zum wesentlichen Teil durch die Abschnitte des Teiles 84, die durch diesen Zwischenraum, der im wesentliehen eine solide Konstruktion aufweist, umgeben und durch annähernd die Hälfte der Windungen der Spule 104, die inner-

34260H

halb dieses Zwischenraumes in jeder Position des Spulenkörpers angeordnet sind, von hoher Intensität. Ein überhitzen der Spule kann nicht auftreten, da die angelegten Steuersignale alle eine geringe Höhe aufweisen und die Spule durch die hydraulische Flüssigkeit im Inneren, in die das gesamte Ventil 30 vollständig eingetaucht ist, gekühlt wird. Alle Ventilteile sind gut geschützt von rauhen Umgebungsbedingungen und Umfallaufprall oder ähnlichem, aber leicht erreichbar zum Zwecke der Befestigung, Inspektion oder erforderlichen Reparatur.

- Leerseite -

Claims

Dipl.-lng. H.G.Cörtz Q / 9 C Π

Dr.-lng.J.H.Fuchs O H Z O U

Patentanwälte
Postfach 26 26

SonnenbergerStr. 100 j 91 q

D 6200 Wiesbaden 1 ^u *-^d-^z>

Te.,06121/560034 ^

Kk/Ra.

Lord Corporation, 2000 W. Grandview Blvd., Erie, PA 16514, U.S.A.

Flüssigkeitssteuereinrichtung für Fahrzeugaufhängungs-

systeme

Patentansprüche

Fahrzeugaufhängungssystem mit einem ausdehnbaren und einziehbaren passiven hydraulischen Stoßdämpferaufbau, der relativ zueinander bewegbare Fahrzeugbauteile verbindet und dazu dient, die Bewegung von wenigstens einem dieser Bauteile passiv zu dämpfen, und ferner mit einem mit diesem Stoßdämpferaufbau verbundenen und während dessen Betrieb angeschlossenen Flüssigkeitsakkumulators, um hydraulische Flüssigkeit zu empfangen und um hydraulische Flüssigkeit passiv zu diesem Aufbau zu leiten, gekennzeichnet durch eine Steuerventileinrichtung (30) zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses vom Stoßdämpferaufbau (16) zum Akkumulator (18), wobei diese Steuerventileinrichtung (30)

ein längliches schaftähnliches Magnetteil (84) mit einem blinden zentralen Kanal (94) aufweist, der sich entlang eines Teiles von dessen Länge erstreckt und eine Öffnung an einem Ende zum Aufnehmen von Flüssigkeit, die vom Stoßdämpferaufbau (16) zum Akkumulator (18) fließt, aufweist, wobei der schaftähnliche Teil (84) einen Satz von schlitzähnlichen Flüssigkeitsauslaßöffnungen (100) besitzt, die im allgemeinen vom Flüssigkeitskanal (94) durch den äußeren Umfang dieses Teiles (84) radial nach außen verlaufen, wobei diese öffnungen (100) im wesentlichen am Umfang dieses Teiles (84) mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind und die Hauptachsen innerhalb einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Mittelachse dieses Teiles (84) liegen; ein ringförmiges Magnetteil (90), das das zuerst genannte Magnetteil (84) an einer Stelle umgibt, die in Längsrichtung von demjenigen Bereich beabstandet ist, der den Flüssigkeitskanal enthält, wobei diese Magnetteile (84, 90) gegenüberliegende magnetische Polaritäten aufweisen und einen engen ringförmigen Zwischenraum (92) beschreiben, der von einem magnetischen Fluß durchquert wird;

einen zylindrischen Spulenkörper (102) aus leicht gebautem nichtmagnetischen Material, der das erste Magnetteil (84) umgibt und in Längsrichtung des ersten Magnetteiles (84) zwischen einer ersten und einer zweiten Position entlang der Länge des ersten Teiles mit einem Abstand, der nur geringfügig größer ist als die Breite der darin angeordneten schlitzähnlichen Auslaßöffnungen (100) frei gleitbar ist, wobei der Spulenkörper (102) in der ersten Position einen maximalen Flüssigkeitsfluß durch die Auslaßöffnungen (100) des Teiles (84) ermöglicht und in der zweiten Position den Flüssigkeitsfluß durch die Auslaßöffnungen (100) zurückhält; Spuleneinrichtungen (104), die von einem Endabschnitt des Spulenkörpers (102) gehalten werden und diesen umge-

_3_ 34260H

ben und dicht innerhalb des ringförmigen Zwischenraums (92) zwischen den Magnetteilen (84, 90) in beiden Positionen des Spulenkörpers aufgenommen werden, wobei der Spulenkörper durch Anlegen von ersten elektrischen Befehlssignalen an die Spule (104) sich schnell in die erste Position bewegt und dort gehalten und durch Anlegen von zweiten Befehlssignalen mit entgegengesetzten Vorzeichen an die Spule (104) sich schnell in die zweite Position bewegt und dort gehalten wird; und eine elektronische Steuereinrichtung (34) zur Darstellung des Bewegungsverlaufes der Fahrzeugteile (10, 12) und zum laufenden Anlegen von Steuerspannungssignalen an die Spuleneinrichtung (104) während des Betriebes des Systems, wobei die Steuereinrichtung (34) zu solchen Zeiten die ersten Befehlssignale an die Spuleneinrichtung (104) anlegt, wenn der Stoßdämpfer (16) dazu neigen würde, die Bewegung des einen Fahrzeugbauteils (10) zu verstärken, und zu den anderen Zeiten das zweite Befehlssignal an die Spuleneinrichtungen (104) anlegt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (30) von dem Akkumulator (18) gehalten und vollständig geschützt in diesem angeordnet ist.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere periphere Oberflächenabschnitt des schaftähnlichen Teiles (84), entlang dem der Spulenkörper (102) gleitend bewegbar ist, flache Rillen (112) besitzt, die die Bewegungsfreiheit des Spulenkörpers (102) zwischen den Positionen fördert.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (102) eine Gruppe von radialen Flüssigkeitsauslaßöffnungen (106) aufweist, die in Größe, Form

_4- 342.60U

und Anordnung am Umfang den Flüssigkeitsauslaßöffnungen (100) des schaftähnlichen Magnetteils (84) entsprechen, wobei die Auslaßöffnungen (106) des Spulenkörpers (102) in radialer Richtung mit den Auslaßöffnungen (100) des schaftähnlichen Magnetteils (84) fluchten, wenn der Spulenkörper (102) seine erste Position einnimmt, und sich nicht mit den Auslaßöffnungen (100) des schaftähnlichen Magnetteils (84) decken, wenn der Spulenkörper (102) seine zweite Position einnimmt.
10
5. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusammenwirkende komplementäre Mittel (116, 117), die mit dem Spulenkörper (102) bzw. dem schaftähnlichen Magnetteil (84) verbunden sind, um eine Drehbewegung des Spulenkörpers (102) um das Magnetteil (84) zu verhindern.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Mittel (116, 117) ein zapfenähnliches Element (116) auf dem Spulenkörper (102) aufweisen und das schaftähnliche Teil (84) eine Rille (117) enthält, die sich in Längsrichtung davon erstreckt und das Element (116) aufnimmt.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen (30) Stopeinrichtungen zum Anhalten der Bewegung des Spulenkörpers (102) bei seiner Ankunft in jeder der Positionen aufweisen.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopeinrichtungen eine Anzahl von ansatzähnlichen Elementen (114) aufweisen, die im wesentlichen mit gleichem Abstand voneinander an der äußeren Oberfläche des Spulenkörpers (102) angeordnet sind, wobei die ansatzähnlichen Elemente (114) in Eingriff mit dem ringförmigen Magnetteil (90) gelangen können, wenn der Spulenkörper (102) an einer der Positionen eintrifft.
9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopeinrichtungen wenigstens ein Stopelement aufweisen, das an dem Spulenkörper (102) befestigt ist und von diesem zwischen dessen Länge äußerlich hervorsteht, wobei das Stopelement bei der Ankunft des Spulenkörpers (102) in seiner ersten Position in Eingriff mit dem ringförmigen Magnetteil (90) gelangt.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopeinrichtung außerdem ein konisches kragenähnliches Teil (108) aufweist, das das schaftähnliche Magnetteil (84) umgibt und mit einem Ende des Spulenkörpers (102) bei der Ankunft in seiner zweiten Position in Eingriff gelangen kann.
11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa die Hälfte der gesamten Windungen der Spule (104) auf dem Spulenkörper (102) innerhalb des magnetischen Flußfeldes angeordnet sind, das den ringförmigen Zwischenraum (92) in jeder Position des Spulenkörpers (102) durchquert.
12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schaftähnliche Magnetteil (84) der Ventileinrichtung

(30) zusätzlich zu der ersterwähnten Gruppe von Flüssigkeitsauslaßöffnungen (100) eine zweite Gruppe (lOO¹) besitzt, die in Längsrichtung des schaftähnlichen Magnetteils (84) mit Abstand von der ersten Gruppe (100) angeordnet ist, wobei der Spulenkörper (102) in seiner ersten Position maximalen Flüssigkeitsfluß durch beide Gruppen der Flüssigkeitsauslaßöffnungen (100, lOO¹) des schaftähnlichen Magnetteils (84) erlaubt, und in seiner zweiten Position den Flüssigkeitsfluß durch beide Gruppen von Flüssigkeitsauslaßöffnungen (100, 100') verhindert.
13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) im Inneren des Akkumulators (18) angeordnet ist und in der darin enthaltenen hydraulisehen Flüssigkeit eingetaucht ist, wobei das schaftähnliche Magnetteil (84) der Ventileinrichtung (30) einen Endflansch (86), der mit einer Anzahl von Öffnungen (118) versehen ist, um Flüssigkeit durch den Flansch (86) hindurchzuleiten, die von dem ringförmigen Zwischenraum (92) durch die Bewegung des Spulenkörpers (102) verschoben wird, aufweist.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das schaftähnliche Magnetteil eine Anzahl von Bohrungen (120) aufweist, die sich in dessen Längsrichtung zwischen dem Ende des blinden Kanals (94) und dem anderen Ende des schaftähnlichen Teiles (84) erstrecken, und außerdem ein Sicherheitsüberdruckventilteil (28), das an das andere Ende des Teiles angrenzt, um den Flüssigkeitsaustritt aus dem Kanal (94) durch die Bohrungen (120) zu erlauben, wenn der Druck dieser Flüssigkeit eine vorbestimmte Höhe erreicht.
15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine anpaßbare Drosselventileinrichtung (26) aufweist, die von dem Akkumulator (18) stromaufwärts in Reihe zu der Ventilsteuereinrichtung (30) gehalten wird, um eine einstellbare minimale Vergrößerung des hydraulischen Flüssigkeitsflusses von dem Stoßdämpferaufbau (16) zu dem Akkumulator (18) zu verhindern, wenn der Spulenkörper (102) seine erste Position einnimmt.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Überdruck-Bypassventileinrichtung (24) aufweist, die von dem Akkumulator (18) parallel zu dem Drosselventil (26) gehalten wird, um die Flüssigkeit an

dem Drosselventil (26) vorbeifließen zu lassen, wenn der Flüssigkeitsdruck eine vorbestimmte Höhe übersteigt.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (16) ein Gehäuse (64) aufweist, das Verschlußteile (72, 74) an seinen entgegengesetzten Enden, ein innerhalb des Gehäuses (64) angeordnetes flexibles Diaphragma, das dieses in eine erste Kammer (68), die die hydraulische Flüssigkeit enthält, und in eine zweite Kammer (66), die das unter Druck stehende Gas enthält, teilt, wobei die Steuerventileinrichtung (30) und die Drosselventileinrichtung (26) und die Überdruckventileinrichtung (24) von einem der Endver-Schlüsse (74) angrenzend an die erste Kammer (68) des Akkumulators (18) gehalten werden, und außerdem eine Rückschlagventileinrichtung (32) aufweist, die von einem der Endverschlüsse (74) gehalten wird, um in eine Richtung verlaufenden Flüssigkeitsrückfluß von der Flüssigkeitskammer (68) zu dem Stoßdämpferaufbau (16) zu erlauben.