ADJUSTABLE VALVE SYSTEM FOR A VIBRATION DAMPER, AND METHOD FOR ADJUSTING OR REGULATING OF THE SAME

Abstract: An adjustable valve for the piston rod (1) of a vibration damper which comprises at least one cylinder filled with a damping medium and the piston rod with piston (2), which subdivides the volume of the cylinder into two chambers, the piston rod having a longitudinal bore (3) in the area of the piston and, above the same, transverse apertures (4, 5, 6, 7, 8) passing through the longitudinal bore, in particular radial channels for forming a gate between the two chambers, which gate can be closed by means of a slide (9, 10, 11, 12, 13). Together with electromagnets (19, 20, 21, 22, 23) arranged on the piston rod, the slide forms a stepping motor. The transverse apertures form with the longitudinal bore a plurality of parallel passages arranged one above the other. The slide consists of a plurality of sleeves (14, 15, 16, 17, 18) which are arranged one above the other but so as to be movable independent of one another on the piston rod in the area of the transverse apertures. Each sleeve has allocated to it one of the electromagnets and has a closing and at least one passageway position. Any number of slide systems can be activated simultaneously and thus the allocated number of sleeves can be moved simultaneously for the parallel closing and/or opening of any number of passages in various cross-sectional planes. Furthermore, there is a construction for controlling the damping in both the compression and tension stage. <IMAGE>

Description: Durch die DE-PS 33 46 352 ist ein regelbares Ventil für die Kolbenstange eines Schwingungsdampfers bekannt geworden, die im Bereich des Kolbens eine Längsbohrung und oberhalb desselben die Langsbohrung durchsetzende Radialkanäle aufweist, die zusammen einen Durchgang zwischen den beiden Kammern des Zylinders bilden. Der Steuerschieber ist ein Hubschieber und als hohizylindrische Hülse gestaltet, die die Kolbenstange umschliesst und auf dieser Im Bereich der Radialkanäle über deren Öffnungen hinweg auf und ab beweglich angeordnet ist, wobei die Hülse an ihrer Mantelwandung In Querschnittsebenen liegende, übereinander angeordnete Ringe aus Serromagnetischem Werkstoff aufweist, die untereinander magnetisch In Verbindung stehen Der Elektromagnet lnnerhalb des Zylinders besteht aus einer Mehrzahl von selektiv ansteuerbaren Erregerspulen mit Schalenkernen, die In Langsrichtung der Kolbenstange übereinander angeordnet und zu dieser ortsfest sind und die Hülse torusförmig umgeben. Die Erregerspulen mit Schalenkernen bilden dabei den Stator, die Hülse den beweglichen Tell eines Linearmotors. Der Hub des einzelnen Schrittes des Steuerschiebers hängt von der Anzahl der Ringe desselben, der Anzahl der Polschuhe der Schalenkerne bzw. der Anzahl der Erregerspulen und dem Abstand der Polschuhe voneinander ab. Bei fortlaufender nacheinander erfolgender Ansteuerung der Erregerspulen durch einen elektronischen Regel- bzw. Steuerschaltkreis geraten wechselseitig bestimmte Ringe der Hülse den Polschuhen benachbart gegenüber, so dass der Steuerschieber schrittweise mit dem wandernden Magnetfeld innerhalb der Erregerspulen auf der Kolbenstange bewegt wird und somit den Durchgang der Kolbenstange mehr oder weniger öffnet oder schliesst. Durch die DE-PS 33 12 899 ist ein ähnliches regelbares Ventil als Schrittschaltmotor für die Kolbenstange eines Schwingungsdampfers bekannt geworden, bei dem der Steuerschieber als Drehschieber ausgebildet ist. Dieser ist ebenfalls als hohlzylindrische Hülse gestaltet, die die Kolbenstange Im Bereich der Radialkanäle umschliesst und die in ihrer Mantelwandung entsprechend der Anzahl der Radialkanale Öffnungen besitzt, die bei Drehung der Hülse In einer Querschnittsebene der Kolbenstange relativ zu derselben die Radialkanäle und somit den Durchgang der Kolbenstange mehr oder weniger freigeben, wobei die Elektromagnete innerhalb des Zylinders an der Kolbenstange ortsfest befestigt und koaxial in Abständen voneinander um dieselbe und den Steuerschieber herum angeordnet sind. Wandert das Magnetfeld von einem Elektromagnet zum anderen um die Kolbenstange um, so wird der Drehschieber entsprechend mitgenommen und gedreht. Obwohl diese bekannten Ventile eine automatische Anpassung des Schwlngungsdampfers an die äusseren Gegebenheiten, beispielsweise die Strassenbeschaffenhelt, erlauben, haftet Ihnen gemeinsam der Nachteil an, dass die Schaltzeit von der Schliess- in die volle Durchlassstellung entsprechend der Anzahl der Schaltschritte entsprechend gross ist, weil diese sämtlich binär in additiver Folge durchlaufen werden müssen. Das bedeutet, dass bei derartigen Schwingungsdämpfern immer nur additiv Kennlinien jeweils als ganzes Vielfaches voneinander Innerhalb einem Kennlinienfeld möglich sind. Deshalb besitzen beide Ventile auch ein sich änderndes dynamisches Verhalten bezüglich der unterschiedlichen Schritte bzw. der Sprungweiten. Hinzu kommt, dass einer Vergrösserung der Schrittanzahl Grenzen gesetzt sind, weil dadurch die zu bewegende Masse des Schiebers zu sehr ansteigt und das System bezüglich eines Einzeischrittes als auch der Schaltzeit von der Schliess- In die volle Durchlassstellung zu langsam wird. Durch die praktische Begrenzung der Schrittanzahl sind dadurch auch die Möglichkeiten der Schaffung einer VI elkzahl von durchfahrbaren Kenn linien eines Kennlinienfeldes begrenzt. Desweiteren kommt hinzu, dass der softwaremässlg einzugebene Steuerbzw. Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung des Schiebers sehr kompliziert ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein regelbares Ventil für einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Gattung und ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines derartigen Schwingungsdämpfers derart zu verbessern, dass das Ventil extrem kurze Schaltzeiten bei geringst möglicher bewegter Masse des Schiebers aufweist, wobei eine praktisch beliebige Vielzahl von durchfahrbaren Kennlinien eines Kennlinienfeldes und eine Verknüpfung von unabhängigen Kennl inienfeldern miteinander bei gleichzeitiger Vereinfachung des Steuert bzw. Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung des Schiebers gegeben sein soll; insbesondere soll auch die Schaffung von atypischen Kennlinlen als nicht ganzes Vielfaches voneinander innerhalb eines Kennlinienfeldes möglich sein. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäss in den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Gegenstand der Erfindung besitzt gegenüber den bekannten regelbaren Ventilen eine Reihe von Vorteilen. Aufgrund des parallelen Schaltens von fluidmässig parallel zueinander angeordneten Passagen zur Verbindung der beiden Kammern des Schwingungsdämpfers, gegebenenfalls auch zur Verbindung des Ausglelchsraumes bei einer Zwei-Zyl inderausführung, mittels voneinander getrennter Schlebersysteme besitzt das erfindungsgemässe Ventil extrem kurze Schaltzelten, wobei der einzelne Schleber (Läuf er) eines Schiebersystems geri ngsmögl 1 che bewegte Masse aufweist. Bei der Ausführung mit jeweils nur einer Verschliess- und nur einer Öffnungsstellung der einzelnen Schieber ist in vorteilhafter Weise nur eine einzige, jeweils konstante Schaltzeit von der Verschliessstellung in die maximale Öffnungsstellung vorhanden, was entscheidend dazu beiträgt, die Schaltzeit zu verkürzen. Die maximale Schaltzeit erhöht sich bei beispielsweise tristabiler Stellung der einzelnen Schieber nur unwesentlich. Entsprechend der Anzahl der verwendeten einzelnen Schiebersysteme auf der Kolbenstange können desweiteren mit dem Gegenstand der Erfindung eine Vielzahl von Kennlinien je Kennlinienfeld erzeugt und durchfahren werden, wobei die Anzahl der Kennlinienfelder 2n-1 beträgt; dabei bedeutet n die Anzahl der Schiebersysteme. insbesondere lassen sich dadurch auch atypische Kennlinienfelder erzeugen entsprechend der gewünschten Dämpfung bei beliebiger Anwendung und beliebigem Einsatz eines derartigen Schwingungsdämpfers. Das bedeutet, dass die Kennlinien eines Kennltnienfeldes nicht mehr additiv ein ganzes Vielfaches voneinander zu sein brauchen, wie es zwingend beim Stand der Technik der Fall ist, sondern die Kennlinien eines Kennlinlenfeldes können atyptisch eine beliebige Teilung nicht als ganzes Vielfaches voneinander, sondern kleiner, aufweisen, wodurch das dadurch erzeugte Kennllnienfeld kleiner als das binär additive grösstmögliche Kennlinienfeld ist. Diese beliebige Gestaltung eines Kennlinienfeldes ist für die praktische Anwendung äusserst wichtig. Das erfindungsgemässe Ventil erlaubt deshalb ein direktes und reproduzierbares Zugriffsverfahren zu praktisch jeder beliebigen Dampfung einer beliebigen Kennlinie. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Ventils besteht darin, dass damit sowohl monostabile, als auch bistabile oder mehrfachstabile Schiebersysteme aufgebaut werden können; insbesondere können verschiedene Systeme gemischt innerhalb eines Schwingungsdämpfers zur Anwendung gelangen. Damit soll ausgedrückt sein, dass das jeweilige Schiebersystem einen oder zwei oder drei stabile statische Arbeitspunkte besitzen kann. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Aufbau eines Schwingungsdämpfers unter gleichzeitiger Verwendung von monostabilen und bistabilen Systemen. Zum Aufbau eines bistabilen Schiebersystems besteht in der einfachsten Ausführung der einzelne Sct,leber - als Hubschieber oder als Drehschieber aus einem Permanentmagneten, der bei Ansteuerung durch die zugehörige Erregerspule zwei stabile Lagen einzunehmen im Stande ist. Die gleichzeitige Verwendung von monstabilen und bi- oder mehrfachstabllen Schiebersystemen, vorzugsweise jedoch von monostabilen und bistabilen, ermöglicht die Konstruktion eines Schwingungsdämpfers, der bei Ausfall des elektronischen Steuer- und Regelsystems wie ein herkömmlicher Schwingungsdämpfer reagieren kann, also weder völlig welch noch völlig hart wird, was für die Fahrsicherhelt eines mit derartigen Schwingungsdämpfern bestückten Kraftfahrzeuges von entscheidender Wichtigkeit ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Ventils besteht darin, dass dieses bei zwei Schaltzuständen eine absolut konstante Dynamik besitzt. Ein derartiges Ventil erlaubt somit, zu den auftretenden sseschleunigungskräften praktisch synchron die Dämpfung einzustellen und ansprechen zu lassen, bezogen auf die Regelzeit bzw. Regelkonstante des Systems, die extrem klein ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Ventils besteht darin, dass der Steuer- und Regelalgorithmus zur Steuerung bzw. Regelung der Schieber softwaremässig sehr vereinfacht Ist. Desweiteren kann innerhalb des einzelnen bistabilen oder mehrfachstabilen Schiebersystems - sowohl bei Verwendung eines Drehschiebers, als auch eines Hubschiebers - entweder der Stator oder der Laufer des Schrittschaltmotors mit einem oder mehreren Permanentmagneten ausgerüstet sein. Ebenso ist die Ausführung denkbar, dass der Schieber als Elektromagnet ausgebildet ist. Ebenso ist ein einfacher mechanischer Aufbau des erfindungsgemässen Ventils gegenüber den bekannten Ventilen gegeben. Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, sämtliche Schiebersysteme parallel zu schalten und dadurch extrem kleine Schaltzeiten zu ermöglichen. Jedoch führt das erfindungsgemässe Verfahren darüber hinaus, weil es zum ersten Mal ermöglicht, derartige Schiebersysteme nicht nur für den Durchgang innerhalb der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, sondern auch innerhalb eines weiteren Durchgangs desselben einzusetzen, beispielsweise Innerhalb des Durchgangs vom inneren Zylinder eines Schwingungsdämpfers zu einem geschlossenen Auffangraum, der beispielsweise als äusserer Zylinder des Schwingungsdämpfers (Zweirohr-Schwingungsdämpfer) oder als schwimmender Zylinder ausgeführt sein kann. Deshalb kann In vorteilhafter Weise im Boden des inneren Zylinders ein derartiges Schiebersystem als Bodenventil angeordnet sein, um diesen Durchgang unabhängig von der Ansteuerung der Schiebersysteme auf der Kolbenstange von der Verschliess- in die Öffnungsstellung zu schalten. Dadurch ist in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer Regelung bzw. Steuerung der Dämpfung sowohl in der Druckstufe, als auch in der Zugstufe gegeben. Dadurch wiederum ist eine vorteilhafte Verknüpfungsmögl 1 chke lt von verschiedenen, normalerweise voneinander unabhängigen Kennlinienfeldern gegeben. Dadurch kann praktisch jede beliebige Dämpfungsgrösse und Kombination quasi zeitlich unabhängig vom Gradienten der Veränderung erzielt und eingestellt werden. In vorteilhafter Weise ist der Schieber dieses Schiebersystems, welches bei Verwendung des Schwingungsdämpfers für ein Fahrzeug sämtliche Bewegungen der Achse mitmacht als Drehschieber ausgeführt, so dass die auftretenden vertikalen Beschleunigungskräfte keine ungewollte F 1 iehkraft-Verste 1 lung des Schiebers bewirken können. Beispiele der Erfindung sind In den Zeichnungen dargestellt und anschliessend beschrieben. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung des unteren Endteils einer Kolbenstange mit fünf fluidmässig parallelen Passagen und fünf zugeordneten parallelen Schiebersystemen, Figur 2 Im Längsschnitt der Kolbenstange ein einzelnes Schiebersystem, welches monostabil ausgeführt ist, wobei der Schieber ein Hubschieber ist, Figur 3 ebenfalls im Längsschnitt der Kolbenstang ein weiteres Schiebersystem mit bistabilem Hubschieber, Figur 4 in verschiedenen Querschnittsebenen der Kolbenstanger eine Draufsicht auf ein weiteres Schiebersystem mit bistabilem Drehschieber, Figur 5 einen Längsschnitt längs der Linie A-A in Figur 4, Figur 6 eine Ansicht von vorn des Elektromagneten in Figur 4, Figur 7 im Querschnitt der Kolbenstange eine Draufsicht auf ein weiteres Schiebersystem mit monostabi lem Drehschieber, Figur 8 einen Längsschnitt längs der Linie B-B In Figur 7 und Figur 9 eine schematische Darstellung Im Schnitt des unteren Endteils eines Schwingungsdämpfers, wobei auch innerhalb des Durchgangs zum Auffangraum ein Schiebersystem angeordnet ist. In Figur 1 ist schematisch eine Darstellung des Gegenstandes der Erfindung wiedergegeben, bestehend aus einer Kolbenstange 1, auf deren unteren Ende ein Kolben 2 in bekannter Weise montiert ist. Die Kolbenstange 1 weist im Bereich des Kolbens 2 eine Längsbohrung 3 auf, die von der unteren Stirnfläche der Kolbenstange 1 sich nach oben über den Kolben 2 hinweg erstreckt. In vorzugsweise äquidistanten Abständen sind in Querschnittsebenen der Kolbenstange 1 Ouerdurchbrüche 4, 5 > 6 7, 8 angeordnet, die alle In die Bohrung 3 der Kolbenstange 1 münden. Somit bilden jeweils ein oder mehrere Querdurchbrüche eln- und derselben Querschnlttsebene, in der dieselben angeordnet sind, zusammen mit der Längsbohrung 3 eine Passage 3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8 zur Verbindung der beiden Kammern des Schwingungsdämpfers, wobei sämtliche Passagen übereinander und fluidmässig parallel angeordnet sind. Im Bereich jeder Passage ist ein Schiebersystem 9 10, 11, 12, 13 angeordnet, wobei in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel fünf fluidmässig parallele Passagen mit fünf zugehörigen Schiebersystemen 9-13 vorhanden sind. Die Durchlassquerschnitte der Passagen können unterschiedlich gemäss dem gewünschten Kennlinlenfeld sein. Die übrigen Teile des Schwingungsdämpfers sind bekannt und der Einfachheit halber weggelassen. Diese Schiebersysteme sind mechanisch voneinander unabhängig und beinhalten in Ihrem wesentlichen Aufbau einen oder mehrere Elektromagnete 19, 20, 21, 22, 23 und je einen Schleber 14, 15, 16, 17, 18. Jeder Schieber ist im Bereich der von ihm abgedeckten Passage der Kolbenstange 1 beweglich angeordnet und weist eine oder mehrere mit der Passage koinzidierende, die Mantelwandung des Schiebers durchsetzende Öffnungen bezüglich der Querdurchbrüche oder Radialkanäle innerhalb der betreffenden Querschni ttsebene oder Radialkan le innerhalb der betreffenden Querschnittsebene der Kolbenstange auf. Der einzelne Schieber 14-18 des Schlebersystems 9-13 kann als Hubschieber oder als Drehschieber ähnlich dem eingangs genannten Stand der Technik ausgestaltet sein; ebenso ist die Ausführung möglich, dass der einzelne Schieber den Elektromagneten darstellt, Indem die Hülse eine Drahtwlckelung mit Anschlüssen aufweist und-der zugehörige Stator dieses Schrittschaltmotor-Schlebesystems ein geeignet geformter, aussen liegender Schalenkern, auch mit oder ohne Permanentmagnet, ist. Prinzipiell lassen sich erfindungsgemäss verschiedene Schiebersysteme aufbauen, in denen der als Hülse ausgebildete Schieber monostabil oder bistabil oder auch mehrfachstabil ausgestaltet sein kann. Aus derartigen Schiebersystemen lassen sich vorteilhaft Kombinationen unter gleIchzeitiger Verwendung von monostabilen oder bistabilen Systemen auf einer Kolbenstange aufbauen, um beliebige Grenzbedingungen und Kennwerte des Schw ingungsdämpfers festzulegen. Figur 2 zeigt beispielsweise eln einzelnes Schiebersystem, bei dem der Schieber des durch das Schiebersystem verkörperten Schrittschaltmotors monostabil ist. Beispielsweise besteht das Schiebersystem 9 aus einem Schalenkern 27, der vorzugsweIse aus magnetisch weichem Material, beisplelsweise Weicheisen, besteht und der torusförmig die Kolbenstange 1 umgibt. Der Schalenkern besitzt zwei torusförmig gestaltete Polschuhe, die zwischen sich einen Aufnahmeraum für eine oder mehrere Erregerspulen 40 begrenzen und die Kolbenstange 1 ringförmig unter Belassung eines Abstandes umgeben, In welchem ein Hubschieber 14 auf der Kolbenstange 1 im Bereich der zugeordneten Passage 4 nach oben und unten beweglich angeordnet ist. Der Hubschieber 14 weist eine oder mehrere die Mantelwandung desselben durchsetzende Bohrungen 25 auf, die mit den Radlalkanälen 4 der Passage 3-4 in Öffnungsstellung koinzidieren und in Verschliessstellung zu den Radialkanalen 4 versetzt die Passage 3-4 verschliessen. Auf den Hubschieber 14 ist innerhalb des torusförmigen Aufnahmeraums ein Ring aus para- oder diamagnetischem Werkstoff aufgezogen, der beispielsweise aus Messing besteht. Innerhalb des torusförmigen Aufnahmeraums des Schalenkerns 27 ist eine den Hubschieber 14 spiralig umgebende Druckfeder 28 angeordnet, die sich mit ihrem unteren Ende auf dem Ring 26 und mit ihrem oberen Ende am oberen Pol schuh des Schalenkerns 27 abstützt. Es ist offensichtlich, dass diese Ausführung dem Hubschieber 14 eine monstabile Ruhestellung verleiht; der Hubschieber wird von der Druckfeder 28 über den Ring 26 In Ruhestellung nach unten gedrückt, so dass die Passage 3-4 verschlossen ist. Bei Aktivierung des Elektromagneten 9 bzw. der Erregerspule 40 oder -spulen, wird der Hubschieber 14 gegen die Kraft der Druckfeder 28 nach oben bewegt, so dass die Bohrung 25 innerhalb des Hubschiebers 14 mit der Passage 3-4 koinziiert und diese für den Durchfluss des Fluids freigibt. In Figur 3 ist ein weiteres Schiebersystem gezeigt, welches beispielsweise das Schiebersystem 11 der Figur 1 ist. Der Schieber ist wiederum als Hubschieber 16 ausgestaltet, jedoch ist dieser im Unterschied zu Figur 2 als Permanentmagnet ausgeführt, so dass der Hubschieber eine bistabile Stellung einzunehmen Im Stande ist. Dazu besitzt der Hubschieber 16 zwei in Abstand voneinander übereinander angeordnete, schelbenförmige oder tellscheibenförmige, beispielsweise sektorförmige, Permanentmagnete 30, 31, die magnetisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der gesamte Hubschieber 16 ein derartiger Permanentmagnet sein. In dem in Figur 3 gezeigten Beispiel liegt der Nordpol oben und der Südpol unten, die umlaufend gestaltet sein können. In der eine#n stabilen Stellung ist beispielsweise der Südpol einem Pol schuh des Schalenkerns 32, in der anderen stabilen Stellung hingegen der Nordpol dem anderen Polschuh des Schalenkerns 32 unmittelbar benachbart, die vorzugsweise an den Auf lageflächen der Pole dünne, unmagnetische Abstandshalter 50 tragen. Innerhalb des Schalenkerns 32 sind eine oder mehrere Erregerspulen 41 angeordnet. Je nach Polung der Erregerspule 41 oder -spulen wird der Hubschieber 16 gemäss der Anordnung der Pole des oder der Permanentmagnete bewegt und nach Inaktivierung des Elektromagneten 20 in seiner Stellung aufgrund der Permanentmagnete 30, 31 selbsttätig gehalten. Das einzelne Schiebersystem kann gleichermassen mittels einem Drehschieber aufgebaut sein. Beispielsweise zeigen die Figuren 4-6 ein derartiges Schiebersystem mit zwei stabilen Stellungen des Drehschiebers, wobei dieser in der momentanen Bewegung mittig von einer Endstellung in die andere gezeichnet ist. Mit der Bezugsziffer 33 in Figur 4 ist der Querschnitt eines Magnetgehäuses benannt, welches zum Beispiel auch das eine Zylinderrohr des Schwingungsdämpfers sein kann, wobei das Schiebersystem 10 der Figur 1 teilweise im Querschnitt und in der Draufsicht abgebildet ist. An der Innenwandung des Magnetgehäuses 33 sind in der entsprechenden Querschnittsebene der Passage 3-5 der Kolbenstange 1 zwei gekrümmte Elektromagnete 20, 20' angeordnet, die je aus einem länglichen, stabförmigen und gekrümmten Spulenkern 36, 36' bestehen, auf die je eine oder mehrere Erregerspulen 42, 42' gewickelt sein können. Prinzipiell können für jede Stellung des Schiebers eine entsprechende Anzahl von Elektromagneten vorhanden sein, beispielsweise zwei bei bistabiler Stellung bezüglich der Passage. Doch ist die bistabile Stellung gleichermassen auch mit nur einem Elektromagneten durchführbar. Auf der Kolbenstange 1 ist im Bereich der Passage 3-5 ein Schieber angeordnet, der als Drehschieber 15 ausgestaltet ist und der auf der Kolbenstange 1 um einen tçstimmten Winkel relativ zu derselben in der betreffenden Querscnittsebene hin- und her drehbar ist. Der Drehschieber 15 weist eine oder mehrerer seine Mantelwandung radial durchsetzende Bohrungen 39 auf, die in der Öffnungsstellung mit den entsprechenden Querdurchbrüchen 5 der entsprechenden Ouerschnittsebene koinzidieren und somit die Passage 3-5 freigeben. Der Drehschieber 15 weist in Verlängerung mindestens eines Durchmessers die Pole je eines Dauermagneten 34, 35 auf, wobei sich vorzugsweise die Dauermagneten derart gegenüberstehen, dass die Pole derselben tangential gerichtet snd, was aus Figur 4 aufgrund der Polbenennung zu ersehen ist. Beide Permanentmagnete 34, 35 können magnetisch miteinander In Verbindung stehen, beispielsweise kann auf den Drehschieber eine entsprechend geformte Scheibe, die permanentmagnetisch ist, aufgezogen sein. Die Spulenkerne 36, 36' weisen an ihren Enden Anlageflächen 37, 38 auf, an denen bei entsprechender Stellung jeweils einer der Permanentmagnete 34, 35 anliegt. Bei entsprechernder Erregung eines oder beider Elektromagnete 20, 20' wird der Drehschieber 15 entsprechend der Polung der Permanentmagnete 34, 35 gedreht, so dass sich gleichnamige Pole abstossen. Bei Inaktivierung des oder der Elektromagnete 20, 20' hält dann der Drehschieber 15 seine einmal eingenommene Stellung aufgrund der Permanentmagnete 34, 35 selbstätig bei. Liegen beispielsweise der Nordpol des Permanentmagneten 35 und der Südpol des Permanentmagneten 34 an den Auflageflächen 37, 38 der Enden der Spulenkerne 36 und 36' an, so ist die Passage 3-5 freigegeben, Im umgekehrten Fall geschlossen. Desweiteren ist es möglich, auch Permanentmagnet-Paare auf mehreren Durchmessern des Drehschiebers entsprechend vorzusehen, um so z.B. ein mehrfachstabiles System zu schaffen. Die Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schiebersystems, beispielsweise das Schiebersystem 13, wobei hier der Schieber als monostabiler Drehschieber 18 ähnlich dem Schieber 14 der Figur 2 ausgebildet ist. Ein torusförmiges Magnetgehäuse 49, welches auch der Zylinder des Schwingungsdämpfers sein kann, bildet zusammen mit einem innerhalb des Gehäuses 49 liegenden, magnetisierbaren Ring 44 einen ringförmigen Käfig, in welchem umlaufend eine oder mehrere Erregerspulen 43 angeordnet sein können. Der Ring 44 weist längs seiner inneren Peripherie radial nach innen gerichtete Nocken 45 auf, die die Polschuhe des Elektromagneten 23 bilden. Auf der Kolbenstange 1 ist im Bereich der zugehörigen Querschnittsebene mit den Radialkanälen 8 und der Passage 3-8 ein Schieber 18 angeordnet, der als Drehschieber gestaltet ist. Dieser weist in seinem oberen Bereich radial nach aussen gerichtete, magnetisierbare Nocken 46 auf, die beispielsweise auf einer magnetisierbaren Scheibe längs des Scheibenumfangs angeordnet sein können, wobei diese Nocken 46 vorzugsweise eine geringere Breite als die Nocken 45 des Ringes 44 haben und diesen unter Belassung eines Ringspaltes gegenüberstehen. Der Drehschieber 18 weist des weiteren mindestens eine seine Mantelwandung Qurchsetzende Bohrung 47 auf, die In Offnungsstellung bei beispielsweise aktiviertem Elektromagnet 23 zur Passage 3-8 versetzt ist und diese verschliesst Zum Ruckstellen des Drehschiebers 18 bei inaktive Elektromagnet 23 in eine vorgegebene Ruhestellung greift an demselben elneRückstellfeder 48 an. Innerhalb des Schwlngungsdämpfers ist zur elektronischen Steuerung bzw. Regelung ein (nicht gezeichneter) elektronischer Steuer- bzw Pegelschaltkreis in bekannter Weise angeordnet, der das erfindungsgemässe Ventil softwaremässig zur Verstellung desselben ansteuert. Aufgrund des genannten, erfindungsgemässen Verfahrens ist es höchst erfinderisch möglich, den gesamten w irkungsmäss Ig vorhandenen Durchlassquerschnitt ein oder mehrerer Durchgänge eines derartigen Schwingungsdämpfers nicht mehr in mehreren, hintereinander geschalteten, additiven Schritten zu durchlaufen, sondern den gesamten Durchlassquerschnitt In einem einzigen Schritt von der Verschllessstellung in die öffnungsstellung des Ventils freizugeben. Das ist deshalb mbgilch, weil eine beliebige Anzahl der Schiebersysteme erfindungsgemäss parallel angesteuert wird und dadurch die entsprechenden, fluidmässig parallelen Passagen glelchzeltag vei schlossQn undXoder geöffnet werden. Figur 9 zeigt ein weiteres schematisches Beispiel eines vollständigen Schwingungsdämpfers bestehend aus zwei ineinander angeordneten Zylindern, die zwischen sich einen Ausgleichsraum für das Dämpfungsmedium elnschllessen, wobei dieser Schwingungsdämpfer die Möglichkeit einer Regelung bzw. Steuerung der Dämpfung sowohl in der druckstufe als auch in der Zugstufe aufweist. lEin Zylinder 51 ist innerhalb eines zweiten Zylinders 52 angeordnet, wobei nl Boden des ersten oder inneren Zylinders 51 ein Durchgang angeordnet ist, so dass zwischen beiden Zyllrfdern ein Auffang- oder Ausgleichsraum 53 für das Dämpfungsmedium gebildet ist. Innerhalb des inneren Zylinders 51 befindet sich eine Kolbenstange 54 mit Kolben 55, der den Innenraum des inneren Zylinders 51 in zwei Kammern 77 und 78 aufteilt; der Kolben 55 mit Kolbenstange 54 kann gemäss der Ausführung in Figur 1 gestaltet sein, wobei auf der Kolbenstange 54 eine Mehrzahl von Schlebersystemen 56, 57, 58, 59 angeordnet sein können, die jeweils gemäss einem der schiebersysteme der Figuren 2-8 ausgestaltet sein können. Der Kolben des Kolben-Zylinder-Systems des inneren Zylinders kann auch in bekannter Weise Ventile, z.B. Hoch- und Níederdruckventile, aufweisen, so dass der Durchgang innerhalb der Kolbenstange zusammen mit den Durchgängen im Bereich der Schiebersysteme eine Mehrzahl zusÅatzilcher paralleler und steuerbarer Bypasse darstellen. Die Kolbenstange 54 weist in Abständen übereinanderliegende Durchgänge 60,61,62,63 auf, die beispielsweise als Querbohrungen zur Längsbohrung 86 der Kolbenstange 54 verlaufen. Diese Querbohrungen 60-63 können verschieden grosse, wirksame Querschnitte aufweisen, was der Figur 9 zu entnehmen ist. Beispielsweise verhalten sich die Durchmesser der Bohrungen 63-60 wie 0,25: 0,50: 1: 1,50. Dadurch ist es möglich, die zuoder abschaltbaren Ouerschnitte sehr schnell zu reduzieren bzw zu vergrössern, wodurch die ¯Härte" des Schwingungsdämpfers praktisch beliebig gesteuert werden kann, indem die Durchlassquerschnitte zwlsche den beiden Kammern 77-78 entsprechend verringert oder vergrossert werden. Diese Verringerung oder Vergrösserung kann nun nichtlinear erfolgen, es kann beispielsweise beim ersten Schritt ein grosser Durchlassquerschnitt geändert werden, bei den nachfolgenden Schritten nur ein geringerer oder Lingekehrt. Dadurch kann sehr schnell eine erhebliche Änderung der Dmptirgscharakterlstlk erreicht werden, wodurch eine sehr schnelle Reduzierung oder Erhöhung der ¯Härte des Schwingungsdamplers gegeben ist. Innerhalb der Kolbenstange 54 kann sich ein elektronischer Mikrorechner 64 befinden der den gesamten elektrlschen Regel-bzw. Steuer Algorhythmus enthält und der neben den notwendigen elektrischen Schaltkreisen beispielsweise einen Mikrocomputer 65 aufweist. Von diesem Mikrorechner 64 führen jeweils Leitungen 66, 67,68,69 zu den einzelnen Schlebersystemen 56-59 zum Ansteuern der Elektromagnete derselben. Innerhalb des Bodens des inneren Zylinders 51 ist ein weiteres Schiebersystem 70 eingesetzt, das zentrisch ein hoteizylindrisches, nur am oberen Ende offenes Rohrstück 71 aufweist, das am unteren Ende seitliche Offnungen 74 besitzt, so dass der Durchgang von der unteren Kammer 77 des inneren Zylinders 51 zum Auffangraum 53 über das Schiebeisystern 70 gefuhrt ist. Das Schiebersystem 70 kann ebenfalls gemäss einem der Schiebersysteme der Figuren 2-8 mit einem Elektromagneten ausgeführt sein, vorzugsweise ist der Schieber ein Drehschieber 72, damit dieser durch vertikal wirkende Beschleunigungskräfte nicht verstellt werden kann und weist eine Spule 84 und einen Magneten 83 auf. Das Schiebersystem 70 wird vom Mikrorechner 64 über eine Steuerleitung 75 angesteuert, wobei mit der Bezugsziffer 76 symbolisch ein flexibler Teil der Steuerleitung 75 bezeichnet ist, um die Längenunterschiede beim Betrieb auszugleichen. Der Drehschieber 72 ist relativ zum Rohrstück 71 drehbar und weist in seiner Mantelwandung Bohrungen 73 auf, die in Durchlassstellung des Schiebersystems 70 mit den Öffnungen.74 des Rohrstücks 71 kolnzidieren ansonsten den Durchgang durch das Schiebersystem 70 verschliessen. Auf diese Weise lassen sich durch die zusätzliche Steuerung des Schiebersystems 70 eine Vielzahl von unterschiedlichen Kennlinien und unterschiedliche Kennlinienfelder erzeugen, insbesondere auch atypische Kennlinien. Daneben ist dadurch die Einstellung einer Dämpfungscharakterlstlk des Schw ingungsdämpfers Im Zugbetrieb (Auseinanderbewegen von Zylinder und Kolbenstange) unterschiedlich von derjenigen bei Druckbetrieb möglIch. Des weiteren kann innerhalb des Inneren Zylinders 51 ein Beschleunigungsgeber 79 angeordnet sein, der über eine Leitung 80 mit dem Mikrorechner 64 verbunden Ist, um auf diese Weise laufend den Momentanwert der sseschleunigung in den Regel- bzw. Steuerkreis für die Schiebersysteme einzugeben. Mit der Bezugsziffer 85 ist ebenfalls symbolisch ein flexibler Tell der Leitung 80 gekennzelchnet, um die auch hier auftretenden Ltngenunterscblede zwischen Kolbenstange und Zylinder auszugleichen. Der Mikrorechner 64 kann über eine Versorgungsleitung 82 von ausserhalb des Schwingungsdämpfers mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei diese Leitung 82 in einen nach aussen ragenden Stiftanschluss 81 mündet, über den die Versorgungsspannung angelegt werden kann. Sämtliche Ausführungsbeispiele sind grundsätzlich auch mit dem entgegengesetzten Antrieb eines Schiebersystems ausführbar, beispielsweise können die Schiebersysteme mit rotatorischem Schrittantrleb durch solche mit translatorischem Schrittantrieb ersetzt werden und umgekehrt, wie diese Schrittantrlebe grundsätzlich In der EP-OS 01 22575 dargestellt sind.

Claims: Regulatable damping valve system with variable damping characteristic for a vibration damper, especially for vehicles, comprising at least one cylinder (51) filled with a damping fluid as well as a piston rod (1,54), which tightly enters the cylinder and which carries, on its end facing the cylinder, a piston (2,55) which is sealed against the cylinder wall, thus dividing the cylinder space into two chambers (53,77,78), whereby the piston parts which are relatively movable with respect to the cylinder are provided with an opening located between the chambers, whose cross section can be opened or closed by an electrically regulated control slide valve system, characterized in that, in addition to the existing opening with the electrically regulatable cross section, between the chambers (53,77, 78), there is at least another opening (4,5,6,7,8;60,61, 62,63,73,74) located in parallel, which can be opened or closed independent of the first slide valve system by another electrically regulated control slide valve system (9,10,11,12,13;56,57,58,59,70), whereby all of the control slide valve systems are capable of being switched parallel as well as independent of each other. Regulatable damping valve system according to Claim 1, characterized in that each passage (4,5,6,7,8;60,61,62,63) consists of crosswise openings (4,5,6,7,8;60,61,62,63) passing through the piston rod, which are located in cross-sectional planes above one another and which, above the piston, open into a longitudinal borehole (3,86) which passes through the piston rod starting on its front, whereby each crosswise opening (4,5,6,7,8;60,61,62,63) can be opened or closed by means of an electrically regulated control slide valve system (9,10,11,12,13;56,57,58,59) and all of the control slide valve systems are capable of being switched parallel as well as independent of each other. Regulatable damping valve system according to Claim 2, characterized in that the effective cross sections of the passages (60,61,62, 63) are different in size. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 2, characterized in that the control slide valve system (9,10,11,12,13;56,57,58, 59,70) consists of a slide valve (14,15,16,17,18;72) and electromagnets (19,20,21,22,23;83-84) to move the slide valves (14,15,16,17,18;72). Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 4, characterized in that the slide valves (14,15,16,17,18;72) of the control slide valve systems (9,10,11,12,13;56,57,58,59,70) can essentially be actuated simultaneously. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 2, characterized in that the individual slide valves are designed as rotary slide valves or as alternating slide valves, each having the positions "Open" and "Closed". Regulatable damping valve system according to Claim 6, characterized in that at least one of the slide valves is designed as a permanent magnet or permanent magnets, whereby the appertaining slide valve is capable of assuming a bi-stable or tri-stable position with respect to the magnet or magnets. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 3, characterized in that at least one of the control slide valve systems has at least one intermediate position between the closed and the fully open position, thus allowing a reduced flow cross section. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 2 or 6, characterized by the following features: a) the opening inside the piston rod (1) is divided up into several fluid-wise parallel passages (3-4,3-5,3-6, 3-7,3-8), whereby each passage consists of crosswise openings (4,5,6,7,8) which open into the longitudinal borehole (3) and which, for each passage, lie above one another in different cross-sectional planes of the piston rod; b) each control slide valve system (9,10,11,12,13) consists of several sleeves separated from each other (14,15,16,17,18) which are positioned movably, one for each passage, above one another but independent of each other on the piston rod (1) in the area of the crosswise openings (4,5,6,7,8) and for each sleeve, there is at least one electromagnet (19,20,21,22,23), whereby one sleeve is assigned to each crosswise opening of a cross-sectional plane or passage; c) each sleeve has a closed and at least one open position with respect to their corresponding crosswise openings (4,5,6,7,8) to close and open the passage (3-4,3-5,3-6,3-7,3-8); d) any number of control slide valve systems (9,10,11,12, 13) can be actuated simultaneously and thus the corresponding number of sleeves (14,15,16,17,18) can be moved simultaneously to open and/or close any number of passages (3-4,3-5,3-6,3-7,3-8) in parallel. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 8, characterized in that the rotary slide valve (15), extended by the size of at least one diameter, has two permanent magnets (34,35), whose poles (N-S) are tangentially oriented, whereby the cores (36,36') of the excitation coils (42,42') of the electromagnets (20) are partially bent lengthwise around the rotary slide valve (15) and around the piston rod (1) inside the appertaining passage cross-sectional plane. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 9 or 10, characterized in that each individual sleeve of the control slide valve is designed as the core of an electromagnet and is equipped with a wire winding, whereby the appertaining stator consists of ferromagnetic material or else it is a permanent magnet. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 2 or 3, characterized in that the control slide valve systems (9-13,56-59,70) have at least two stable static operating positions for the pressure stage as well as for the tension stage. Regulatable damping valve system according to Claim 12, characterized in that the control slide valve systems (9-13,56-59,70) have at least two stable static operating positions for the pressure stage as well as for the tension stage. Regulatable damping valve system according to Claim 12, characterized in that there are control slide valve systems inside of the regulatable damping valve system with a different number of static operation positions. Regulatable damping valve system according to Claim 1 or 2 or 3, characterized in that, in the collecting space (53) between the inner cylinder (51) and the outer cylinder (52), there is a passage within which a control slide valve system (70) is arranged to open or close the opening (73,74) of the control slide valve system, whereby the slide valve is a rotary slide valve (72).

Inventors: BECKER, JUERGEN P.A. FIRMA HAUNI-WERKE, KREUTZE, GERHARD, LUETTIG, WINFRIED, OBSTFELDER, GUENTHER, Becker, Jürgen p.A. Firma Hauni-Werke, Lüttig, Winfried, Obstfelder, Günther
Applicants: F & O ELECTRONIC SYSTEMS GMBH
Application year: 1986
Main classification: B60G17
IPC codes: F16F9, B60G17