DE4407938A1 - Hydraulischer Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung, welcher an einem Aufhängungssystem eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Automobils, angebracht ist.

Hydraulische Stoßdämpfer, angebracht an Aufhängungssystemen von Automobilen oder anderen Fahrzeugen, beinhalten hydraulische Stoßdämpfer mit einer Dämpfungskraftsteuerung, welche so entworfen sind, daß der Pegel der Dämpfungskraft geeignetermaßen gesteuert werden kann in Übereinstimmung mit den Straßenoberflächenbedingungen, Fahrzeuglaufbedingungen, usw., im Hinblick auf Verbesserung der Fahrqualität und der Steuerungsstabilität.

Im allgemeinen beinhaltet dieser Typ vom hydraulischen Stoßdämpfer einen Zylinder mit einer darin versiegelten hydraulischen Flüssigkeit und einen Kolben, welcher eine Kolbenstange damit verbunden hat und welcher gleitfähig in den Zylinder eingepaßt ist, um darin zwei Zylinderkammern zu definieren. Die zwei Zylinderkammern kommunizieren miteinander durch eine Haupt-Hydraulik-Flüssigkeitspassage und eine Bypasspassage. Die Haupt-Hydraulik- Flüssigkeitspassage ist versehen mit einem Dämpfungskraft- Erzeugungsmechanismus (einschließlich einem Ausfluß, einem Scheibenventil usw.) zum Erzeugen einer relativ großen Dämpfungskraft. Die Bypasspassage ist versehen mit einem Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus zum Erzeugen einer relativ kleinen Dämpfungskraft und mit einem Dämpfungskraft- Steuerventil zum Öffnen und Schließen der Bypasspassage.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird, wenn das Dämpfungskraft-Steuerventil geöffnet ist, die Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder veranlaßt, hauptsächlich durch die Bypasspassage zu fließen, und zwar durch die gleitende Bewegung des Kolbens, verursacht durch Expansion und Kontraktion der Kolbenstange, um dadurch eine relativ kleine Dämpfungskraft zu erzeugen. Dementsprechend sind die Dämpfungskraft-Charakteristika "weich" sowohl des Expansions­ als auch während des Kontraktions-Schlags. Wenn das Dämpfungskraft-Steuerventil geschlossen ist, wird die Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder veranlaßt, nur durch die Haupt-Hydraulik-Flüssigkeitspassage zu fließen, und zwar durch die gleitende Bewegung des Kolbens, verursacht durch die Expansion und Kontraktion der Kolbenstange, um dadurch eine relativ große Dämpfungskraft zu erzeugen. Dementsprechend sind die Dämpfungskraft-Charakteristika "hart" sowohl während der Expansions- als auch der Kontraktions-Schläge. Somit können die Dämpfungskraft- Charakteristika geändert werden durch Öffnen und Schließen des Dämpfungskraft-Steuerventils.

Das oben beschriebene Dämpfungskraft-Steuerventil hat ein Führungselement und einen Schließer, der angepaßt ist, relativ dazu gleitfähig zu sein. Ein Führungstor, vorgesehen in dem Führungselement und ein Schließertor, vorgesehen in dem Schließer, sind angeordnet, einen variablen Ausfluß zu bilden. Wenn der Hydraulikflüssigkeits-Passagenbereich, definiert durch den Ausfluß, klein ist, fließt die Hydraulikflüssigkeit, die dadurch hindurchtritt, in Form eines Strahls heraus. Da der Strahl der Hydraulikflüssigkeit heraussprudelt unter einem Winkel zu einer Richtung senkrecht zur Richtung des Gleitens des Schließers, wirkt eine hydrodynamische Kraft auf den Schließer, was einen widrigen Effekt auf die Steuerung der gleitenden Bewegung des Schließers erzeugt.

Angesichts der oben beschriebenen Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Stoßdämpfer mit einer Dämpfungskraftsteuerung zu schaffen, welcher so entworfen ist, daß die Kraft, welche erforderlich ist zum Betätigen und Halten des Schließers des Dämpfungskraft- Steuerventils, minimalisiert ist.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch l durch einen hydraulischen Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung einschließlich eines Zylinders mit einer darin versiegelten hydraulischen Flüssigkeit und einem Kolben, der gleitfähig in den Zylinder eingepaßt ist, um darin zwei Zylinderkammern zu definieren, welche miteinander kommunizieren über eine Haupt-Hydraulik-Flüssigkeitspassage und eine Bypasspassage, welche mit einem Dämpfungskraft- Steuerventil versehen ist, so daß die Dämpfungskraft durch Steuern des Flusses der Hydraulikflüssigkeit in der Haupt- Hydraulik-Flüssigkeitspassage und Bypasspassage, verursacht durch die gleitende Bewegung des Kolbens in dem Zylinder, erzeugt wird. Der Durchtrittsbereich der Bypasspassage ist gesteuert durch das Dämpfungskraft-Steuerventil, um dadurch zu ermöglichen, daß die Dämpfungskraft-Charakteristika gesteuert werden. Das Dämpfungskraft-Steuerventil beinhaltet ein Führungselement mit einer Führungsöffnung und einem Schließer, der angepaßt ist relativ zum Führungselement gleitfähig zu sein und eine Schließeröffnung zu haben, die positioniert ist, daß sie der Führungsöffnung gegenüberstehen kann. Der Bereich eines Ausflusses, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnung, wird variiert durch eine gleitende Bewegung des Schließers, um dadurch den Durchtrittsbereich der Bypasspassage zu steuern. Zusätzlich ist das Führungselement versehen mit einer Hilfsöffnung zum Ausspritzen eines Strahls von Hydraulikflüssigkeit, so daß die Hydraulikflüssigkeit, welche durch den Ausfluß tritt, so gerichtet ist, daß sie annähernd senkrecht zur Richtung des Gleiten des Schließers fließt durch den Strahl von Hydraulikflüssigkeit von der Hilfsöffnung.

Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer erscheinen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Längsquerschnittsansicht einer Ausführungsform des hydraulischen Stoßdämpfers mit Dämpfungskraftsteuerung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht, aufgenommen der Linie A-A in Fig. 1, zum Zeigen eines Führungselements und eines Schließers in dem hydraulischen Stoßdämpfer;

Fig. 3 eine Vorderansicht zum Zeigen eines Öffnungsabschnitts eines Dämpfungskraft- Steuerventils, bestehend aus dem Führungselement und dem Schließer, welcher einen wesentlichen Teil des in Fig. 1 illustrierten hydraulischen Stoßdämpfers darstellt;

Fig. 4 eine transversale Querschnittsansicht zum Zeigen des Flusses einer Hydraulikflüssigkeit durch Öffnungen innerhalb des Dämpfungskraft- Steuerventils, welches aus dem Führungselement und dem Schließer besteht, in dem in Fig. 1 gezeigten hydraulischen Stoßdämpfer;

Fig. 5 eine Vorderseitenansicht zum Zeigen eines Öffnungsbereichs eines Dämpfungskraft- Steuerventils eines herkömmlichen hydraulischen Stoßdämpfers mit Dämpfungskraftsteuerung; und

Fig. 6 eine transversale Querschnittsansicht des Dämpfungskraft-Steuerventils, welches in Fig. 5 gezeigt ist.

Im Hinblick auf eine Erleichterung des Verständnisses der Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ein Dämpfungskraft- Steuerventil eines hydraulischen Stoßdämpfers mit Dämpfungskraftsteuerung nach dem Stand der Technik zunächst beschrieben werden mit Bezug auf die Fig. 5 und 6.

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, beinhaltet das Dämpfungskraft-Steuerventil 1 ein zylindrisches Führungselement 2 und einen zylindrischen Schließer 3, welcher rotierbar eingepaßt ist in das Führungselement 2. Die Seitenwand des Führungselements 2 ist versehen mit Führungsöffnungen 4, und die Seitenwand des Schließers 3 ist versehen mit Schließeröffnungen 5, welche so positioniert sind, daß sie den Führungsöffnungen 4 jeweils gegenüberstehen können. Die Führungsöffnungen 4 und die Schließeröffnungen 5 stellen einen Teil einer Bypasspassage dar. Wenn der Schließer 3 rotiert wird, wird der Bereich eines Ausflusses, gebildet durch das Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 4 und 5, variiert, und somit wird der Durchtrittsbereich der Bypasspassage gesteuert.

Der herkömmliche hydraulische Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung mit dem Dämpfungskraft-Steuerventil 1 leidet jedoch unter den folgenden Problemen. Das heißt, wenn der Bereich des Ausflusses, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 4 und 5, klein ist, fließt die Hydraulikflüssigkeit durch den Ausfluß mit einer übermäßig hohen Geschwindigkeit und fließt daher in den Schließer 3 in Form eines Strahls, welcher in der Richtung des in Fig. 6 gezeigten Pfeils fließt. Am Endabschnitt (gezeigt durch "a" in der Figur) der Schließeröffnung 5, welcher näher der Führungsöffnung 4 ist, erniedrigt sich der Druck aufgrund der Änderung des Impulses, verursacht durch den Anstieg in der Flußgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit. Am anderen Endabschnitt (gezeigt durch "b" in der Figur) der Schließeröffnung 5 steigt der Druck aufgrund der Änderung des dynamischen Drucks der Hydraulikflüssigkeit, welche in den Schließer 3 fließt. Die Änderung des Drucks in dem Schließer 3 erzeugt eine hydrodynamische Kraft, die den Schließer 3 dazu drängt, sich im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 6 gezeigt, zu drehen. Somit ist die Positioniergenauigkeit des Schließers 3 erniedrigt durch das darauf wirkende Drehmoment. Dementsprechend ist es dazu nötig gewesen, die Ausgabe eines Aktuators (nicht gezeigt) zu erhöhen, welcher benutzt wird zum Betätigen des Schließers 3, um diesen zu drehen und ihn gegen das hydrodynamische Drehmoment zu positionieren.

Es sollte bemerkt werden, daß die Kraft F, welche erzeugt wird durch den Gleichgewichtsfluß der Hydraulikflüssigkeit, welche durch den Ausfluß fließt, welcher gebildet ist durch die Führungs- und Schließeröffnungen 4 und 5, etwa folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

ρ = ρQV cosR (1)

wobei
ρ die Dichte der Hydraulikflüssigkeit,
Q die Strömungsrate,
V die Strömungsgeschwindigkeit und
R der Winkel zwischen der Gleitoberfläche, definiert zwischen dem Führungselement 2 und dem Schließer 3 einerseits und der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit andererseits, sind.

Der Ausdruck ist wohlbekannt im Feld der bei Hydraulikflüssigkeit benutzten Ventile.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden detailliert beschrieben werden in Bezug auf die Fig. 1 bis 4.

Wie in Fig. 1 gezeigt, beinhaltet ein hydraulischer Stoßdämpfer 6 mit Dämpfungskraftsteuerung einen Zylinder 7 mit einer darin versiegelten Hydraulikflüssigkeit und einen Kolben 8, welcher gleitfähig eingepaßt ist in den Zylinder 7. Der Kolben 8 teilt das Innere des Zylinders 7 in zwei Kammern, das heißt eine obere Zylinderkammer 7a und eine untere Zylinderkammer 7b. Ein Ende einer Kolbenstange 9 erstreckt sich durch den Kolben 8. Die Kolbenstange 9 hat ein zylindrisches Passagenelement 10, welches auf den inneren Endabschnitt davon geschraubt ist, um dadurch an dem Kolben 8 befestigt zu sein. Der andere Endabschnitt der Kolbenstange 9 erstreckt sich zur Außenseite des Zylinders 7 durch eine Stangenführung (nicht gezeigt) und ein Versiegelungselement (nicht gezeigt), welche in dem oberen Endabschnitt des Zylinders 7 vorgesehen sind. Zusätzlich ist der Zylinder 7 versehen mit einer Reservoirkammer (nicht gezeigt) zum Kompensieren einer Änderung in der Volumenkapazität im Zylinder 7, welche der Menge entspricht, um die die Kolbenstange 9 sich in den Zylinder 7 bewegt oder sich davon zurückzieht, und zwar durch Kompression oder Expansion eines in der Reservoirkammer versiegelten Gases.

Der Kolben 8 ist versehen mit einer expansionsseitigen Haupt- Hydraulik-Flüssigkeitspassage 11 und einer kontraktionsseitigen Haupt-Hydraulik-Flüssigkeitspassage 12 zum Schaffen einer Kommunikation zwischen der oberen und unteren Zylinderkammer 7a und 7b. Die Endfläche des Kolbens 8, welche näher zur unteren Zylinderkammer 7b ist, ist versehen mit einem Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus 13 mit einem Ausfluß und Scheibenventilen, welche eingepaßt sind zum Erzeugen einer Dämpfungskraft durch Steuern des Flusses der Hydraulikflüssigkeit in der expansionsseitigen Haupt- Hydraulik-Flüssigkeitspassage 11. Die Endfläche des Kolbens 8, welche näher zur oberen Zylinderkammer 7a ist, ist versehen mit einem Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus 14 mit Scheibenventilen, welche angepaßt sind zum Erzeugen einer Dämpfungskraft zum Steuern des Flusses der Hydraulikflüssigkeit in der kontraktionsseitigen Haupt- Hydraulik-Flüssigkeitspassage 12.

Die Kolbenstange 9 ist versehen mit einer Hydraulik- Flüssigkeitspassage 15, welche an einem Ende davon mit der oberen Zylinderkammer 7a und am anderen Ende davon mit dem Inneren des Durchtrittselements 10 kommuniziert, welches auf der Seite der unteren Zylinderkammer vorgesehen ist. Die Hydraulik-Flüssigkeitspassage 15 und das Durchtrittselement 10 stellen eine Bypasspassage B dar, die eine Kommunikation zwischen der oberen Zylinderkammer 7a und der unteren Zylinderkammer 7b schafft.

Ein etwa zylindrisches Führungselement 16 ist eingepaßt in das Durchtrittselement 10. Ein Ende des Führungselements 16 ist versehen mit einem Rücksperrventil 17, welches den Fluß der Hydraulikflüssigkeit von dem Inneren des Führungselements 16 zur oberen Zylinderkammer 7a zuläßt, aber den Fluß der Hydraulikflüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung verhindert. Das andere Ende des Führungselements 16 ist versehen mit einem Rücksperrventil 18, welches den Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Inneren des Führungselements 16 zur unteren Zylinderkammer 7b zuläßt, aber den Fluß der Hydraulikflüssigkeit in entgegengesetzter Richtung verhindert.

Hydraulik-Flüssigkeitspassagen 19 und 20 sind gebildet zwischen dem Durchtrittselement 10 und dem Führungselement 16, um somit einen Teil der Bypasspassage B darzustellen. Die Hydraulik-Flüssigkeitspassage 19 kommuniziert mit der oberen Zylinderkammer 7a. Die Hydraulik-Flüssigkeitspassage 20 kommuniziert mit der unteren Zylinderkammer 7b. Die Seitenwand des Führungselement 16 ist versehen mit einem Paar von Führungsöffnungen 21, welche mit der Hydraulik- Flüssigkeitspassage 19 kommunizieren, und einem Paar von Führungsöffnungen 22, welche mit der Hydraulik- Flüssigkeitspassage 20 kommunizieren. Die Hydraulik- Flüssigkeitspassage 19 und die Führungsöffnungen 21 umgehen das Rücksperrventil 17. Die Hydraulik-Flüssigkeitspassage 20 und die Führungsöffnungen 22 umgehen das Rücksperrventil 18.

Ein zylindrischer Schließer 23 ist rotierbar eingepaßt in das Führungselement 16. Die Seitenwand des Schließers 23 ist versehen mit einem Paar von Schließeröffnungen 24, welche so positioniert sind, daß sie den Führungsöffnungen 21 des Führungselements 16 jeweils gegenüberstehen können. Die Seitenwand des Schließers 23 ist weiterhin versehen mit einem Paar von Schließeröffnungen 25, welche so positioniert sind, daß sie den Führungsöffnungen 22 jeweils gegenüberstehen können. Die Schließeröffnungen 24 und 25 erstrecken sich jeweils in der Umfangsrichtung des Schließers 23. Die Schließeröffnungen 24 haben jeweils einen Abschnitt ausgebildet in einer keilförmigen Gestalt, in dem sich die Öffnungsweite schrittweise nach einer Seite hin vergrößert. Die Schließeröffnungen 25 haben jeweils einen Abschnitt ausgebildet in einer keilförmigen Gestalt, in dem sich die Öffnungsgröße schrittweise zur entgegengesetzten Seite bezüglich der obigen vergrößert. Wenn der Schließer 23 gedreht wird, variiert der Bereich eines Ausflusses, der gebildet ist durch Anordnung jedes Paares von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, und somit wird der Durchtrittsbereich der Hydraulik-Flüssigkeitspassage, welche das Rücksperrventil 17 umgeht, gesteuert. Zusätzlich variiert der Bereich eines Ausflusses, der gebildet ist durch Anordnung von jedem Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25, und so wird der Durchtrittsbereich der Hydraulik- Flüssigkeitspassage, die das Rücksperrventil 18 umgeht, gesteuert.

Der Schließermechanismus ist folgendermaßen angeordnet: Wenn der Ausfluß, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, vollständig geöffnet ist, ist der Ausfluß, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25, vollständig geschlossen. Wenn der Schließer 23 in einer Richtung in diesem Zustand gedreht wird, nimmt der Bereich des Ausflusses, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24 ab, und gleichzeitig nimmt der Bereich des Ausflusses, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25, zu. Wenn der Ausfluß, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, vollständig geschlossen ist, ist der Ausfluß, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25, vollständig offen.

Eine Steuerstange 26 ist mit dem Schließer 23 verbunden. Die Steuerstange 26 erstreckt sich durch das Rücksperrventil 17 und erstreckt sich weiterhin entlang der Kolbenstange 9, und zwar bis zum Äußeren des hydraulischen Stoßdämpfers 6, so daß der Schließer 23 rotiert werden kann durch die Steuerstange 26 mittels eines Aktuators (nicht gezeigt) von außerhalb des hydraulischen Stoßdämpfers 6. Der Schließer 23 besteht aus drei Elementen 23a, 23b und 23c, welche miteinander verbunden sind durch die Steuerstange 26. Es sollte bemerkt werden, daß das Bezugszeichen 27 in der Figur ein Lager zum Haltern des Schließers 23 bezeichnet, so daß der Schließer 23 mit minimalem Drehmoment rotiert werden kann. Der innere peripherische Teil des Lagers 27 ist ausgebildet mit einer Hydraulik-Flüssigkeitspassage.

Ein Ventilkörper 28 ist eingepaßt in einer Öffnung des Durchtrittselements 10 an einem Ende davon, das näher an der unteren Zylinderkammer 7b liegt, und angebracht an dem Durchschnittselement 10 unter Benutzung eines Schraubenelements 29. Der Ventilkörper 28 ist versehen mit zwei Hydraulik-Flüssigkeitspassagen 30 und 31 zum Schaffen einer Kommunikation zwischen dem Inneren des Durchtrittselements 10 und der unteren Zylinderkammer 7b. Ein Ende des Ventilkörpers 28 ist versehen mit einem Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus 32 mit einem Ausfluß und einem Scheibenventil, welche angepaßt sind zum Erzeugen einer Dämpfungskraft durch Steuern des Flusses der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulik-Flüssigkeitspassage 30. Das andere Ende des Ventilkörpers 28 ist versehen mit einem Rücksperrventil 33, welches den Fluß der Hydraulikflüssigkeit von der unteren Zylinderkammer 7b zum Inneren des Durchtrittselements 10 durch die Hydraulik- Flüssigkeitspassage 31 erlaubt.

Als nächstes werden das Führungselement 16 und der Schließer 23, welche ein Dämpfungskraft-Steuerventil als einen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen, detaillierter erklärt werden.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist die Seitenwand des Führungselements 16 versehen mit Hilfsöffnungen 34 mit einem relativ kleinen Durchmesser, welche sich im wesentlichen tangential zur Gleitoberfläche erstrecken, welche zwischen dem Führungselement 16 und dem Schließer 23 definiert ist. Ein Ende jeder Hilfsöffnung 34 öffnet sich zum unterstromigen Endabschnitt der Führungsöffnung 21 (näher dem Schließer 23). Das andere Ende der Hilfsöffnung 34 öffnet sich zur äußeren peripherischen Oberfläche des Führungselements 16. Die Hilfstore 34 sind jeweilig angeordnet, sich nahe eines Ausflusses zu öffnen, der gebildet ist durch ein Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, wenn der Bereich des Ausflusses klein ist.

In ähnlicher Weise ist die Seitenwand des Führungselements 16 versehen mit Hilfsöffnungen 35 (sh. Fig. 1) mit einem relativ kleinen Durchmesser, welche sich annähernd tangential zur inneren peripherischen Oberfläche des Führungselements 16 erstrecken. Ein Ende jeder Hilfsöffnung 35 öffnet sich zum unterstromigen Endabschnitt der Führungsöffnung 22 (näher zum Schließer 23) davon. Das andere Ende der Öffnung 35 öffnet sich zur äußeren peripherischen Oberfläche des Führungselements 16. Die Hilfsöffnungen 35 sind jeweils angeordnet sich nahe eines Ausflusses zu öffnen, der gebildet ist durch ein Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25, wenn der Bereich des Ausflusses klein ist.

Der Betrieb dieser Ausführungsform, welche wie oben beschrieben angeordnet ist, wird nachstehend erklärt werden.

Dämpfungskraft-Charakteristika können geändert werden durch Rotieren des Schließers 23 mit der Steuerstange 26, welche extern betrieben wird.

Wenn der Schließer 23 rotiert wird, so daß der Ausfluß, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, vollständig offen ist, während der Ausfluß, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25 vollständig geschlossen ist, fließt die Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder 7 in folgender Weise: Während des Expansionsschlags der Kolbenstange 9 fließt die Hydraulikflüssigkeit in der oberen Zylinderkammer 7a zur unteren Zylinderkammer 7b durch die Bypasspassage B in folgender Weise: die Hydraulikflüssigkeit schließt das Rücksperrventil 17, fließt durch die Hydraulik- Flüssigkeitspassage 19, die Führungsöffnungen 21 und die Schließeröffnungen 24, öffnet das Rücksperrventil 18 und fließt in die untere Zylinderkammer 7b durch die Hydraulik- Flüssigkeitspassage 13, welche in dem Ventilkörper 28 vorgesehen ist. Somit wird eine relativ kleine Dämpfungskraft erzeugt wegen des großen Bereichs des Ausflusses, der gebildet ist durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24 und durch die Wirkung des Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus 32. Andererseits ist während des Kontraktionsschlags der Kolbenstange 9, da das Rücksperrventil 18 geschlossen ist und die Ausflüsse, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25 geschlossen sind, die Bypasspassage B geschlossen. Dementsprechend fließt die Hydraulikflüssigkeit nur durch die kontraktionsseitige Hauptflüssigkeitspassage 12 in dem Kolben 8, um zu bewirken, daß eine relativ große Dämpfungskraft erzeugt wird durch den Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus 14. Somit sind die Dämpfungskraft-Charakteristika "weich" während des Expansionsschlages und "hart" während des Kontraktionsschlages.

Wenn der Schließer 23 in einer Richtung gedreht wird aus der oben beschriebenen Position, so daß der Bereich des Ausflusses, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, reduziert ist, während der Ausfluß, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25 geöffnet ist, fließt die Hydraulikflüssigkeit im Zylinder 7 in folgender Weise: während des Expansionsschlags der Kolbenstange 9 fließt die Hydraulikflüssigkeit in der oberen Zylinderkammer 7a in die untere Zylinderkammer 7b durch die Bypasspassage B auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben, und die Dämpfungskraft steigt an um einen Betrag entsprechend der Reduktion im Bereich des Ausflusses, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24. Andererseits fließt während des Kontraktionsschlages der Kolbenstange 9 die Hydraulikflüssigkeit in der unteren Zylinderkammer 7b zur oberen Zylinderkammer 7a durch die Bypasspassage B in folgender Weise: die Hydraulikflüssigkeit öffnet das Rücksperrventil 33, das an dem Ventilkörper 28 vorgesehen ist, schließt das Rücksperrventil 18, das an dem Führungselement 16 vorgesehen ist, fließt durch die Hydraulik-Flüssigkeitspassage 20, die Führungsöffnungen 22 und Schließeröffnungen 25, öffnet das Rücksperrventil 17 und fließt in die obere Zylinderkammer 7a. Dementsprechend bildet eine Öffnung, definiert durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25 einen Ausfluß, so daß eine relativ kleine Dämpfungskraft (Ausfluß-Charakteristika) erzeugt wird in Übereinstimmung mit dem Ausflußbereich. Somit sind die Dämpfungskraft-Charakteristika "medium" sowohl während des Expansions- als auch während des Kontraktionsschlags.

Wenn der Schließer 23 weiter rotiert wird in der gleichen Richtung aus der oben beschriebenen Position, so daß der Ausfluß, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24 vollständig geschlossen ist, während der Ausfluß, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25 vollständig offen ist, fließt die Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder 7 in folgender Weise: während des Expansionsschlags der Kolbenstange 9 ist, da das Rücksperrventil 17 geschlossen ist und der Ausfluß, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24 geschlossen ist, die Bypasspassage B geschlossen. Dementsprechend fließt die Hydraulikflüssigkeit nur durch die expansionsseitige Haupt- Hydraulik-Flüssigkeitspassage 11 in dem Kolben 8, um dadurch zu bewirken, daß eine relativ große Dämpfungskraft erzeugt wird durch den Dämpfungskraft-Erzeugungsmechanismus 13. Andererseits fließt während des Kontraktionsschlags der Kolbenstange 9 die Hydraulikflüssigkeit in der unteren Zylinderkammer 7b zur oberen Zylinderkammer 7a durch die Bypasspassage B auf dieselbe Art und Weise wie oben, und die Dämpfungskraft (Ausfluß-Charakteristik) nimmt ab um einen Betrag entsprechend einem Anstieg im Bereich des Ausflusses, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25. Dementsprechend sind die Dämpfungskraft-Charakteristika "hart" während des Expansionsschlags und "weich" während des Kontraktionsschlags.

Somit ist es möglich, verschiedene Dämpfungskraft- Charakteristika einzustellen für den Expansions- und Kontraktionsschlag. Zusätzlich kann der Bereich der Ausflüsse, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, und der Bereich, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen 22 und 25, kontinuierlich geändert werden in Übereinstimmung mit dem Rotationswinkel des Schließers 23. Dementsprechend können die Dämpfungskraft-Charakteristika kontinuierlich gesteuert werden durch Variieren des Durchtrittsbereichs der Bypasspassage B für die Expansions- und Kontraktionsschläge. Der Schließermechanismus kann ebenfalls so angeordnet sein, daß "harte" Charakteristika verfügbar sind für sowohl den Expansions- als auch den Kontraktionsschlag durch Schließen der Bypasspassage B, wobei alle Führungsöffnungen 21 und 22 durch den Schließer 23 beschlossen sind.

Das folgende ist eine Beschreibung der Funktion der Hilfsöffnungen 34 und 35, die vorgesehen sind in dem Führungselement 16 des Dämpfungskraft-Steuerventils. Diese Öffnungen stellen einen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung dar. Da die Hilfsöffnungen 34 und 35 dieselbe Funktion haben, werden die Hilfsöffnungen 34 im folgenden beschrieben werden.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, tritt, wenn der Schließer 23 in einer Richtung gedreht wird zum Reduzieren des Bereichs des Ausflusses, der gebildet ist durch jedes Paar der Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, die Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulik-Flüssigkeitspassage 19 durch den Ausfluß, der gebildet ist durch die Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24 und fließt in den Schließer 23 in Form eines Strahls. Bei der Erfindung wird der Strahl der Hydraulikflüssigkeit im allgemeinen zur Drehachse des Schließers 23 gespritzt (das heißt zur Steuerstange 26) wegen einer Kollision mit einem Strahl der hydraulischen Flüssigkeit, die in den Schließer 23 von der Hydraulikpassage 19 durch die Hilfsöffnung 34 fließt, wie gezeigt durch die Pfeile in Fig. 4. Das heißt die Hydraulikflüssigkeit, die durch den Ausfluß tritt, der geformt ist durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, wird etwa senkrecht zur Richtung des Gleitens des Schließers 23 ausgespritzt. Somit ist es möglich eine Bedingung zu erhalten, welche dieselbe ist wie eine Bedingung, die erhalten wird, wenn R im oben beschriebenen Ausdruck (1) etwa gleich 90° ist. Demzufolge wird die hydrodynamische Kraft, die auf den Schließer 23 wirkt, zufriedenstellend klein. Zusätzlich wird am Endabschnitt (gezeigt durch "a" in Fig. 4) der Schließeröffnung 24, welcher näher ist zur Führungsöffnung 21, der Strahl der Hydraulikflüssigkeit, welcher durch den Ausfluß tritt, effektiv verwirrt durch den von der Hilfsöffnung 34 ausgespritzten Strahl, so daß die Wirkung, welche den Druck erniedrigen würde, eliminiert ist. Wie oben erwähnt wird der Strahl der Hydraulikflüssigkeit gespritzt in den Schließer 23 zur Rotationsachse des Schließers 23 hin. Dementsprechend wird kein dynamischer Druck eingerichtet durch den Strahl am gegenüberliegenden Ende (gezeigt durch "b" in Fig. 4) der Schließeröffnung 24, und daher gibt es keinen Druckanstieg. Somit wirkt kein hydrodynamisches Drehmoment auf den Schließer 23, und es ist deshalb möglich, die Kraft zu minimalisieren, die erforderlich ist zum Betätigen und Halten des Schließers 23.

Obwohl bei der vorhergehenden Ausführungsform die Hilfsöffnungen 34 sich öffnen in die Führungsöffnungen 21 und sich etwa tangential zur Gleitoberfläche, definiert zwischen dem Führungselement 16 und dem Schließer 23, erstrecken, sollte bemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist und daß es möglich ist, jegliche Anordnung anzuwenden, wodurch eine Hydraulikflüssigkeit ausgespritzt werden kann, so daß der Strahl von Hydraulikflüssigkeit von einem Ausfluß, geformt durch ein Paar von Führungs- und Schließeröffnungen 21 und 24, gerichtet wird auf die Achse der Rotation des Schließers 23. Beispielsweise können sich die Hilfsöffnungen 34 öffnen auf der inneren Wand des Führungselements 16. Die Neigung jeder Hilfsöffnung 34 bezüglich der Tangente der Gleitoberfläche, definiert zwischen dem Führungselement 16 und dem Schließer 23, kann auf etwa 300 eingestellt werden, wobei die Hilfsöffnung 34 leicht durch Drehen verarbeitet werden kann. Die Hilfsöffnung 34 kann zusammengesetzt sein aus einer Vielzahl von Öffnungen.

Ein Test wurde ausgeführt zum Vergleichen von Maximaldrehmomenten zum Rotieren der Schließer unter den Testproben I bis III, welche bezüglich der folgenden Merkmale verschieden sind.

• I. Es gibt keine Hilfsöffnung (Stand der Technik);
• II. Es gibt Hilfsöffnungen, die sich tangential erstrecken zur Gleitoberfläche (die in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform); und
• III. Es gibt Hilfsöffnungen, die sich unter etwa 300 zur Gleitoberfläche erstrecken (die modifizierte Form, welche im vorhergehenden Absatz beschrieben wurde).

Die folgenden Werte wurden erhalten als die Maximaldrehmomente zum Rotieren der Schließer:

• I. 0,067 (N m)
• II. 0,037 (N m)
• III. 0,047 (N m).

Bei diesem Test war der Durchmesser jeder Führungsöffnung 5 mm und der Durchmesser jeder Hilfsöffnung war 1 mm. Die Strömungsrate der Hydraulikflüssigkeit wurde gemessen mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,6 (ms). Durch diesen Test bestätigten die Erfinder, daß obwohl die Effektivität der modifizierten Form (Probe III mit Hilfsöffnungen, welche sich unter 30° erstrecken) kleiner ist als die der illustrierten Ausführungsform (Probe II), sie hinreichend besser als die der herkömmlichen Vorrichtung (Probe I) ist, und deshalb die modifizierte Form ebenfalls nützlich ist.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die vorliegende Erfindung angewendet wird für einen hydraulischen Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung, welcher es ermöglicht, verschiedene Dämpfungskraft-Charakteristika für die Expansions- und Kontraktionsseite einzustellen, ist die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise anwendbar auf einen Stoßdämpfer mit einer herkömmlichen Dämpfungskraftsteuerung, der angepaßt ist zum Steuern einer Dämpfungskraft durch Steuern des Durchtrittsbereichs der Bypasspassage.

Obwohl bei der vorhergehenden Ausführungsform das Dämpfungskraft-Steuerventil vorgesehen ist auf der Kolbenanordnung, sollte weiterhin bemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist, sondern ebenfalls auf einen hydraulische Stoßdämpfer angewendet werden kann, bei dem die Bypasspassage vorgesehen ist außerhalb des Zylinders, und das Dämpfungskraft-Steuerventil ebenfalls vorgesehen ist außerhalb des Zylinders.

Wie oben erklärt worden ist, hat der hydraulische Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung nach der vorliegenden Erfindung Hilfsöffnungen vorgesehen in dem Führungselement des Dämpfungskraft-Steuerventils, so daß der Fluß der hydraulischen Flüssigkeit, die ausgespritzt wird von einem Ausfluß, gebildet durch jedes Paar von Führungs- und Schließeröffnungen, annähernd senkrecht gemacht wird zur Richtung des Gleitens des Schließers durch die Kollision mit der Hydraulikflüssigkeit, welche ausgespritzt wird von der Hilfsöffnung.

Dementsprechend nimmt die hydrodynamische Kraft, die in der Gleitrichtung des Schließers wirkt, ab, und es ist deshalb möglich, die Kraft zu minimalisieren, welche erforderlich ist zum Betätigen und Halten des Schließers. Dementsprechend kann die Schließerpositioniergenauigkeit verbessert werden. Zusätzlich ist es möglich, die Ausgabe des Aktuators zu minimalisieren, die erforderlich ist zum Betätigen des Schließers, und dadurch kann der Aktuator in seiner Größe reduziert sein.

Claims (3)

1. Hydraulischer Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung, welcher umfaßt: einen Zylinder mit einer darin versiegelten Hydraulikflüssigkeit und einen Kolben, der gleitfähig in den Zylinder eingepaßt ist, um darin zwei Zylinderkammern zu definieren, welche miteinander über eine Haupt-Hydraulik-Flüssigkeitspassage und eine Bypasspassage, welche versehen ist mit einem Dämpfungskraft-Steuerventil kommunizieren, so daß die Dämpfungskraft erzeugt wird durch Steuern des Flusses der Hydraulikflüssigkeit in der Haupt-Hydraulik- Flüssigkeitspassage und Bypasspassage, verursacht durch eine Gleitbewegung des Kolbens in dem Zylinder, und der Durchtrittsbereich der Bypasspassage gesteuert wird durch das Dämpfungskraft-Steuerventil, um dadurch zu ermöglichen, daß die Dämpfungskraft-Charakteristika gesteuert sind, wobei das Dämpfungskraft-Steuerventil ein Führungselement mit einer Führungsöffnung und einen Schließer, der angepaßt ist relativ zum Führungselement gleitfähig zu sein und eine Schließeröffnung hat, die angeordnet ist, der Führungsöffnung gegenüberzustehen, umfaßt, so daß der Bereich eines Ausfluß, gebildet durch die Führungs- und Schließeröffnungen, variiert wird durch eine Gleitbewegung des Schließers, um dadurch den Durchtrittsbereich der Bypasspassage zu steuern, wobei das Führungselement versehen ist mit einer Hilfsöffnung zum Ausspritzen eines Strahls von Hydraulikflüssigkeit, so daß die Hydraulikflüssigkeit, die durch den Ausfluß tritt, abgelassen wird, etwa senkrecht zu einer Richtung des Gleitens des Schließers zu fließen, durch den Strahl der Hydraulikflüssigkeit von der Hilfsöffnung.

2. Hydraulischer Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsöffnung sich durch eine Wand des Führungselements erstreckt, so daß sie gegenüberliegende offene Enden hat, wobei eines der offenen Enden dem Schließer gegenübersteht, und die Hilfsöffnung sich in der Nähe von dem einen offenen Ende der Führungsöffnung öffnet.

3. Hydraulischer Stoßdämpfer mit Dämpfungskraftsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement ein zylindrisches Element ist, welches den Schließer rotierbar empfängt, wobei sich die Hilfsöffnung im wesentlichen parallel mit einer Linie erstreckt, die tangential gezogen ist von der Gleitoberfläche, die definiert ist zwischen dem Führungselement und dem Schließer.