DE102006044557A1

DE102006044557A1 - Amplitude-selective shock absorber for motor vehicle has sliding shell gripped by springs on either side and held in defined operating position

Info

Publication number: DE102006044557A1
Application number: DE102006044557A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Doppernas (FH); Thomas Dipl.-Ing. Hammer (FH); Matthias Dipl.-Ing. Planitzer (FH)
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-04-26

Abstract

The shock absorber (1) includes a piston rod (5) moving a piston axially in a cylinder (3), forming working cavities (e.g. 11). A channel between these cavities can be aligned at the end with a connecting aperture in a sliding shell (9) moving axially relative to the piston rod, and held between springs in a defined operating position in which the connecting aperture is at least partly open.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a vibration damper with amplitude-selective damping force according to the generic term of claim 1.

Die gattungsbildende DE 199 48 328 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit einer amplitudenselektiven Dämpfkraft. An einer axial beweglichen Kolbenstange ist ein mit Dämpfventilen bestückter Kolben befestigt, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt. Des Weiteren kann eine Schiebehülse auf einem Kolbenstangenzapfen eine axiale Betriebsbewegung ausführen und eine radiale Anschlussöffnung an einen Axialkanal zwischen den beiden Arbeitsräumen wegabhängig freigeben oder verschließen. Bei geöffneter Anschlussöffnung besteht über den Axialkanal ein Bypass zu den Dämpfventilen im Kolben, so dass eine tendenziell kleine Dämpfkraft vorliegt. In der geschlossenen Betriebsstellung kann das Dämpfmedium bei einer Kolbenstangenbewegung ausschließlich durch die Dämpfventile im Kolben in Verbindung mit einer größeren Dämpfkraft verdrängt werden.The generic DE 199 48 328 A1 describes a vibration damper with an amplitude-selective damping force. On an axially movable piston rod equipped with damping valves piston is fixed, which divides the cylinder into two working spaces. Furthermore, a sliding sleeve can perform an axial operating movement on a piston rod pin and release or close a radial connection opening to an axial channel path-dependent between the two working spaces. When the connection opening is open there is a bypass to the damping valves in the piston via the axial channel, so that there is a tendency for a small damping force. In the closed operating position, the damping medium can be displaced in a piston rod movement exclusively by the damping valves in the piston in conjunction with a larger damping force.

Bei dieser Konstruktion besteht das Problem, dass der angestrebte Effekt einer weichen Dämpfkrafteinstellung bei kleinen Amplituden entsprechend dem Verschiebeweg der Schiebehülse auf dem Kolbenstangenzapfen stets von einer alternierenden Bewegungsrichtung abhängt. Bei einer kleinen Kolbenstangenbewegung in Ausfahrrichtung, bei der die Schiebehülse in die Schließstellung bewegt wird, mit einer anschließenden weiteren Kolbenstangenausfahrbewegung in dieselbe Richtung kann der angestrebt Effekt einer anfänglich weichen Dämpfkrafteinstellung nicht mehr genutzt werden, da die Schiebehülse die Anschlussöffnung an den Axialkanal weiterhin verschlossen hält.at This construction has the problem that the desired effect a soft damping force setting at small amplitudes according to the displacement of the sliding sleeve the piston rod pin always from an alternating direction of movement depends. For a small piston rod movement in the extension direction, at the sliding sleeve in the closed position is moved, with a subsequent further piston rod extension movement in the same direction can the desired effect of an initial one soft damping force adjustment no longer be used because the sliding sleeve to the connection opening keeps the axial channel closed.

Als Folge liegt ein ungenutztes Steigerungspotential betreffend den Fahrkomfort vor. Des Weiteren besteht unabhängig von diesem Mangel das Problem, dass die Schiebehülse bei Erreichen einer Endstellung ein Anschlaggeräusch verursacht.When The result is an unused potential for improvement regarding the Driving comfort. Furthermore, regardless of this deficiency, the Problem that the sliding sleeve When reaching an end position causes a striking noise.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Probleme zu beheben.task The object of the present invention is to remedy the aforementioned problems.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schiebehülse von einem Federnsatz, der beidseitig an der Schiebehülse angreift in einer definierten Betriebsstellung gehalten wird, bei der die Anschlussöffnung zumindest teilweise geöffnet ist.According to the invention, it is provided that the sliding sleeve from a spring set, which acts on both sides of the sliding sleeve is held in a defined operating position, in which the port opening at least partially open is.

Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Schiebehülse bei kleinen Kolbenstangengeschwindigkeiten oder bei Stillstand der Kolbenstange in ihre definierte Ausgangslage bewegt wird. Daraus folgt, dass der mit dem Bypass erreichbare Komfortgewinn bei jeder erneuten Kolbenstangenbewegung zur Verfügung steht. Zusätzlich verhindert der Federnsatz ein unkontrolliertes Anschlagen in die Endstellung der SchiebehülseOf the size Advantage of the invention is that the sliding sleeve at small piston rod speeds or at standstill of the piston rod is moved to its defined starting position. It follows that the comfort gain that can be achieved with the bypass at each renewed Piston rod movement available stands. additionally prevents the spring set an uncontrolled striking in the end position the sliding sleeve

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Schiebehülse mit mindestens einer Drosselstelle ausgeführt, so dass die Schiebehülse staudruckabhängig eine Betriebsbewegung ausführt. Im Vergleich zum genannten Stand der Technik, bei der die Schiebehülse reibkraftgesteuert wird, bringt die neue Schiebehülse nur einen sehr kleinen Reibkraftanteil bedingt durch eine ggf. eingesetzte Ringdichtung, die aber bei entsprechender Maßhaltigkeit der Bauteile noch weggelassen werden kann. Bei einer sehr kleinen Kolbenstangengeschwindigkeit vergrößert sich der nutzbare Wirkbereich der Schiebehülse, da diese dann keine Relativbewegung zur Kolbenstange ausführt.In Another advantageous embodiment of the invention, the sliding sleeve with executed at least one throttle point, so that the sliding sleeve accumulation pressure dependent a Operating movement executes. in the Compared to the cited prior art, in which the sliding sleeve friction-controlled will bring the new sliding sleeve only a very small proportion of friction due to a possibly used Ring seal, but with the appropriate dimensional accuracy of the components still can be omitted. At a very small piston rod speed increases the usable effective range of the sliding sleeve, since these then no relative movement to the piston rod performs.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Drosselstelle mit mindestens einer Ventilscheibe bestückt ist, die druckabhängig die Drosselstelle freigibt. Der Einsatz einer Ventilscheibe erweitert die Möglichkeiten der Bestimmung der optimalen Drosselwirkung.Of It is further provided that the throttle point with at least one Valve disc is fitted, the pressure-dependent the throttle point releases. The use of a valve disc expands the possibilities the determination of the optimal throttle effect.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Schiebehülse einen Ringkolben mit der Drosselstelle auf.In Another advantageous embodiment, the sliding sleeve a Ring piston with the throttle point on.

Die Ventilscheibe wird dabei von mindestens einer Feder auf den Ringkolben vorgespannt.The Valve disc is thereby at least one spring on the annular piston biased.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist die Schiebehülse mindestens einen Flansch für mindestens eine Feder des Federnsatzes auf. Diese Maßnahme ermöglicht die Verwendung von Federn mit einem relativ großen Windungsdurchmesser bezogen auf den Schiebehülsendurchmesser.According to one advantageous claim, the sliding sleeve has at least one flange for at least a spring of the spring set on. This measure allows the use of springs with a relatively large one Winding diameter based on the sliding sleeve diameter.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass sich die mindestens eine Feder für die Ventilscheibe auch an dem mindestens einen Flansch abstützt. Damit steht der Flansch beidseitig für die genannten Federn zur Verfügung.Of There is also the possibility that the at least one spring for the valve disc also on the at least one flange is supported. This is the flange on both sides for the said springs are available.

Die Schiebehülse ist auf einem an der Kolbenstange fixierbaren Zapfenelement gelagert. Das Zapfenelement selbst weist endseitig Abstützflächen für den Federnsatz auf, so dass das Zapfenelement mit der Schiebehülse eine eigenständige Baueinheit darstellt, die unabhängig vom restlichen Schwingungsdämpfer produziert werden kann.The sliding sleeve is mounted on a pin element which can be fixed on the piston rod. The pin member itself has end support surfaces for the spring set, so that the pin member with the sliding sleeve is an independent unit, the independent from the rest of the vibration damper can be produced.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.Based The following description of the figures, the invention will be explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1: Gesamtansicht des Schwingungsdämpfers 1 : Overall view of the vibration damper

2 Kolbenstange mit Kolben als Einzelteil 2 Piston rod with piston as an item

Die 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1, in dessen Zylinder 3 eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich geführt ist. Des weiteren trägt die Kolbenstange eine Schiebehülse 9, so dass der Zylinder 3 einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11, einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 und einen Zwischenraum 15 zwischen dem festen Kolben 7 und der Schiebehülse 9 aufweist.The 1 shows a vibration damper 1 in its cylinder 3 a piston rod 5 with a piston 7 is guided axially movable. Furthermore, the piston rod carries a sliding sleeve 9 so that the cylinder 3 a piston rod side workspace 11 , a piston rod remote working space 13 and a gap 15 between the solid piston 7 and the sliding sleeve 9 having.

Die 2 beschränkt sich auf einen Ausschnitt aus der 1 im Bereich des Kolbens 7 und der Schiebehülse 9. Der Kolben 7 verfügt über mindestens einen Durchlasskanal 17; 19 pro Durchströmungsrichtung, der von mindestens einer elastischen Ventilscheibe 21; 23 endseitig zumindest teilverschlossen wird.The 2 is limited to a section of the 1 in the area of the piston 7 and the sliding sleeve 9 , The piston 7 has at least one passageway 17 ; 19 per flow direction, that of at least one elastic valve disk 21 ; 23 at least partially closed at the end.

An einem Kolbenstangenzapfen 25 ist ein Zapfenelement 27 fixiert, auf dem die Schiebehülse 9 gelagert ist. In der Kolbenstange bzw. dem Kolbenstangenzapfen sowie dem Zapfenelement ist ein Axialkanal 29 ausgeführt, der über eine erste Anschlussöffnung 31 den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 und über eine zweite Anschlussöffnung 33 den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 in Abhängigkeit der Stellung der Schiebehülse 9 miteinander verbindet. Die Schiebehülse 9 verfügt über eine Führungshülse 35, die unmittelbar auf dem Zapfenelement 27 gleitet. Endseitig weist die Führungshülse 35 Flansche 37; 39 auf, an denen sich Federn 41; 43 eines Federnsatzes abstützen. Mit ihrem jeweils anderen Ende liegen die Federn 41; 43 des Federnsatzes an Abstützflächen 45; 47 des Zapfenelements 27 an. Das Zapfenelement 27 stellt mit der Schiebehülse 9 eine unabhängig vom Schwingungsdämpfer montierbare Baugruppe dar, die den Kolben 7 auf der Kolbenstange 5 fixiert.On a piston rod pin 25 is a pin element 27 fixed on which the sliding sleeve 9 is stored. In the piston rod or the piston rod pin and the pin member is an axial channel 29 running, via a first connection opening 31 the piston rod side workspace 11 and via a second connection opening 33 the piston rod remote working space 13 depending on the position of the sliding sleeve 9 connects with each other. The sliding sleeve 9 has a guide sleeve 35 directly on the pin element 27 slides. End faces the guide sleeve 35 flanges 37 ; 39 on which springs are 41 ; 43 support a spring set. With their other end are the springs 41 ; 43 the spring set on support surfaces 45 ; 47 of the pin member 27 at. The pin element 27 puts with the sliding sleeve 9 a independently mountable from the vibration damper assembly that the piston 7 on the piston rod 5 fixed.

Auf der Führungshülse 35 ist ein Ringkolben 49 durch Sicherungsringe 51; 53 fixiert. Der Ringkolben verfügt über Drosselstellen 55; 57, die mit mindestens einer Ventilscheibe 59; 61 bestückt sind und druckabhängig die Drosselstellen 55; 57 freigeben. Die Ventilscheiben 59; 61 werden von mindestens einer Feder 63; 65 auf den Ringkolben 49 vorgespannt, wobei sich die Federn 63; 65 an der Rückseite der Flansche 37; 39, der Führungshülse 35 abstützen.On the guide sleeve 35 is an annular piston 49 through circlips 51 ; 53 fixed. The ring piston has throttle points 55 ; 57 that with at least one valve disk 59 ; 61 are equipped and pressure-dependent, the throttle points 55 ; 57 release. The valve discs 59 ; 61 be from at least one spring 63 ; 65 on the ring piston 49 biased, with the springs 63 ; 65 at the back of the flanges 37 ; 39 , the guide sleeve 35 support.

In der Führungshülse 35 ist eine radiale Drosselbohrung 67 ausgeführt, die in der gezeigten Ausgangsstellung in vollständiger Überdeckung mit der Anschlussöffnung 33 steht. In der Darstellung der 2, die der Ruhestellung der Kolbenstange entspricht, wird die gesamte Schiebehülse 9 von dem Federnsatz 41; 43, die beidseitig an der Schiebehülse angreifen in einer definierten Betriebsstellung gehalten, bei der die Anschlussöffnung 33 bzw. die Drosselbohrung 67 zumindest teilweise geöffnet ist.In the guide sleeve 35 is a radial throttle bore 67 executed in the initial position shown in complete coverage with the connection opening 33 stands. In the presentation of the 2 , which corresponds to the rest position of the piston rod, the entire sliding sleeve 9 from the spring set 41 ; 43 , which attack on both sides of the sliding sleeve held in a defined operating position, in which the connection opening 33 or the throttle bore 67 at least partially open.

Bei einer Kolbenstangenbewegung in Richtung des Arbeitsraums 5 wird das dort vorliegende Dämpfmedium komprimiert, da die Ventilscheibe 21 den Durchlasskanal 19 bei einer geringen Geschwindigkeit verschlossen hält. Das Dämpfmedium kann aber durch die erste Anschlussöffnungen 31 und im weiteren durch den Axialkanal 29; der zweiten Anschlussöffnung 33 und der Drosselbohrung 67 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 entweichen. Der Ringkolben 49 kann in Abhängigkeit der Federkräfte der Federn 41; 43 im Verhältnis zur Kolbenstange eine feste Position beibehalten, so dass sich das Volumen des Zwischenraums 15 nicht verändert. Bei sehr schwachen Federn 41; 43 würde der Ringkolben allein aufgrund der Reibungskraft zur Zylinderinnenwand zusammen mit der Führungshülse eine Relativbewegung zur Kolbenstange ausführen und die Drosselöffnung 67 nimmt dann bezogen auf die Anschlussöffnung 33 eine Betriebsstellung ein, die zumindest einen teilweisen Verschluss des Axialkanals in Verbindung mit einer kleinen Dämpfkraft zur Folge hat. Liegt eine größere Kolbenstangengeschwindigkeit vor, dann hebt die Ventilscheibe 21 vom Kolben 7 ab und ermöglicht den Dämpfmediumübertritt vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 in den Zwischenraum 15. Damit ist eine Drucksteigerung verbunden, die den Ringkolben 49 zusammen mit der Führungshülse 35 gegen die Federkraft der Feder 43 in Richtung der Abstützfläche 47 verschiebt und dabei den Axialkanal 29 vollständig verschließt. Spätestens dann, wenn der Ringkolben 49 in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums seine Endposition eingenommen hat, hebt auch die Ventilscheibe 61 vom Ringkolben 49 ab und gibt die Drosselstelle 57 frei, so dass das Dämpfmedium aus dem Zwischenraum 15 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 in Verbindung mit einer größeren Dämpfkraftwirkung abfließen kann.With a piston rod movement in the direction of the working space 5 the damping medium present there is compressed because the valve disc 21 the passageway 19 keeps closed at a low speed. But the damping medium can through the first port openings 31 and further through the axial channel 29 ; the second connection opening 33 and the throttle bore 67 in the piston rod remote working space 13 escape. The ring piston 49 can depend on the spring forces of the springs 41 ; 43 maintain a fixed position relative to the piston rod, so that the volume of the gap 15 not changed. For very weak springs 41 ; 43 would the annular piston alone due to the friction force to the cylinder inner wall together with the guide sleeve perform a relative movement to the piston rod and the throttle opening 67 then takes on the connection opening 33 an operating position, which has at least a partial closure of the axial passage in conjunction with a small damping force result. If there is a greater piston rod speed, then raises the valve disc 21 from the piston 7 and allows the Dämpfmediumübertritt from the piston rod side working space 11 in the gap 15 , This is associated with a pressure increase, the ring piston 49 together with the guide sleeve 35 against the spring force of the spring 43 in the direction of the support surface 47 shifts while the axial channel 29 completely closes. At the latest when the ring piston 49 in the direction of the piston rod remote working space has taken its final position, also raises the valve disc 61 from the ring piston 49 and gives the throttle point 57 free, leaving the damping medium from the gap 15 in the piston rod remote working space 13 can drain in conjunction with a greater damping force effect.

Nimmt die Kolbenstange eine Stillstandposition ein, dann drückt die Feder 43 die Schiebehülse 9 in Richtung des festen Kolbens 7, wobei die Ventilscheibe 61 abhebt, so dass das Dämpfmedium aus dem Zwischenraum 15 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 abfließen kann und die gezeigte Schiebehülsenstellung mit geöffnetem Axialkanal 25 wieder vorliegt. Wird die Kolbenstangenbewegung in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 11 fortgesetzt, dann steht für die Schiebehülse 9 wieder der vollständige Verschiebeweg mit anfangs kleinerer Dämpfkrafteinstellung zur Verfügung.If the piston rod assumes a standstill position, then the spring presses 43 the sliding sleeve 9 in the direction of the solid piston 7 , where the valve disc 61 lifts off, leaving the damping medium from the gap 15 in the piston rod remote working space 13 can drain and the shown sliding sleeve position with open axial channel 25 is present again. If the piston rod movement in the direction of the piston rod side working space 11 continued, then stands for the sliding sleeve 9 as the complete displacement with initially smaller damping force adjustment available.

In Einfahrrichtung bildet sich am Ringkolben 49 in Abhängigkeit des Querschnitts zwischen der Drosselbohrung 67 und der zweiten Anschlussöffnung 33 ein Staudruck, der in Abhängigkeit der Auslegung der Federn 41 und 63 eine Verbindung zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 zum Zwischenraum 15 durch den Abhub der Ventilscheibe 59 von der Drosselstelle 55 freigibt, oder die gesamte Schiebehülse 9 wird gegen die Kraft der Feder 41 verschoben und damit der Zustrom in den Axialkanal 29 verschlossen. Bei der Verschiebebewegung der Schiebehülse wird das Dämpfmedium aus dem Zwischenraum 15 durch den Drosselkanal 17 in und der abgehobenen Ventilscheibe 23 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 verdrängt. Nimmt die Kolbenstange 5 eine Ruheposition ein, dann kann die Feder 41 die Schiebehülse wieder in die gezeigte Ausgangstellung zurückbewegen, wobei die Federscheibe 59 vom Ringkolben 49 abhebt.In retraction is formed on the ring piston 49 depending on the cross section between the throttle bore 67 and the second connection opening 33 a dynamic pressure, which depends on the design of the springs 41 and 63 a connection between the piston rod remote working space 13 to the gap 15 by the lift of the valve disc 59 from the throttle point 55 releases, or the entire sliding sleeve 9 is against the force of the spring 41 shifted and thus the influx into the axial channel 29 locked. During the sliding movement of the sliding sleeve, the damping medium from the gap 15 through the throttle channel 17 in and the lifted valve disc 23 in the piston rod side working space 11 repressed. Takes the piston rod 5 a rest position, then the spring 41 move the sliding sleeve back into the initial position shown, with the spring washer 59 from the ring piston 49 takes off.

Claims

Vibration damper, comprising a piston rod which is axially movably guided in a cylinder, wherein on the piston rod, a piston is divided, which divides the cylinder into a piston rod side and a piston rod remote working space, wherein between the two working spaces a channel is executed, the effective cross section of a Connection opening of a sliding sleeve, which can move axially to the piston rod, is controlled, characterized in that the sliding sleeve ( 9 ) of a spring set ( 41 ; 43 ), the on both sides of the sliding sleeve ( 9 ) is held in a defined operating position, in which the connection opening ( 33 ) is at least partially open.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the sliding sleeve ( 9 ) with at least one throttle restriction ( 55 ; 57 ) is executed, so that the sliding sleeve ( 9 ) performs an operating movement dependent on the accumulation pressure.

Vibration damper according to claim 2, characterized in that the throttle point ( 55 ; 57 ) with at least one valve disc ( 59 ; 61 ), the pressure-dependent the throttle point ( 55 ; 57 ) releases.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the sliding sleeve ( 9 ) an annular piston ( 49 ) with the throttle restriction ( 55 ; 57 ) having.

Vibration damper according to claims 3 and 4, characterized in that the valve disc ( 59 ; 61 ) of at least one spring ( 63 ; 65 ) on the ring piston ( 49 ) is biased.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the sliding sleeve ( 9 ) at least one flange ( 37 ; 39 ) for at least one spring ( 41 ; 43 ) of the spring set.

Vibration damper according to claim 5, characterized in that the at least one spring ( 63 ; 65 ) for the valve disc ( 59 ; 61 ) on the at least one flange ( 37 ; 39 ) is supported.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the sliding sleeve ( 9 ) on one of the piston rod ( 5 ) fixable pin member ( 27 ) is stored.

Vibration damper according to claim 8, characterized in that the pin member ( 27 ) the piston ( 7 ) on the piston rod ( 5 ) fixed.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the pin member ( 27 ) end support surfaces ( 45 ; 47 ) for the spring set ( 41 ; 43 ) having.