DE102007013982B4

DE102007013982B4 - Selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102007013982B4
Application number: DE102007013982A
Authority: DE
Inventors: Syusaku Nogami; Tomohiko Baba
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2027-03-24
Also published as: US8074974B2; KR100890109B1; JP2007292284A; CN101045429A; US20070227847A1; CN101045429B; JP4839196B2; DE102007013982A1; KR20070097334A

Abstract

Selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregulierung umfassend:
einen Zylinder (1), der mit Arbeitsfluid gefüllt ist,
eine Kolbenstange (3), die in dem Zylinder (1) hin und her bewegt werden kann,
einen Kolben (4), der mit der Kolbenstange (3) verbunden ist und durch diese in dem Zylinder (1) bewegt werden kann, wobei der Kolben (4) den Zylinder (1) in einen Ringraum (2a) und einen Kolbenraum (2b) unterteilt,
Dämpfungsventile (4a; 4b), die in dem Kolben (4) angeordnet sind, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, wenn sich die Kolbenstange (3) hin und her bewegt,
eine Niederdruckkammer (16), die an der Außenseite des Zylinders (1) vorgesehen ist,
eine Hochdruckkammer (18), die an der Außenseite des Zylinders (1) vorgesehen ist eine durch die Bewegungen der Kolbenstange (3) angetriebene und Arbeitsfluid aus der Niederdruckkammer (16) zu dem Kolbenraum (2b) fördernde Kolbenpumpe, und
einen Verbindungskanal (5a), der den Kolbenraum (2b) und die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstpumpenden hydropneumatischen Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregulierung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung an einem hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, der eine Fahrzeughöhe eines Kraftfahrzeugs durch eine Selbstpumpaktion einstellen kann.
Ein Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bereits aus der DE 196 02 166 B4 bekannt.
Als Schwingungsdämpfer zum Einstellen der durch die Beladung mit Gepäck oder ähnlichem gesenkten Fahrzeughöhe zu einer korrekten Fahrzeughöhe durch eine Selbstpumpaktion während der Fahrt des Fahrzeugs ist eine hydraulische Dämpferstruktur bekannt (siehe die offen gelegte japanische Patentanmeldung JP 10-306837 A .
Der Schwingungsdämpfer realisiert die vorbestimmte Dämpfungsfunktion an einem Dämpfungsteil an einem Kolben durch eine sich erweiternde und kontrahierende Aktion, wenn der Fahrzeugkörper durch auf das fahrende Fahrzeug einwirkende Stöße nach oben und nach unten bewegt wird. Gleichzeitig stellt die Vorrichtung die durch die Beladung mit Gepäck oder ähnlichem gesenkte Fahrzeughöhe zu einer korrekten Fahrzeughöhe ein, indem es durch die Selbstpumpaktion ein Arbeitsöl in einen Zylinder einführt.
Der Schwingungsdämpfer dieses Typs wird vor allem in einem Fahrzeug verwendet, dessen Fahrzeughöhe zu einer Senkung neigt, wenn das Fahrzeuggewicht stark durch das Beladen mit Gepäck oder ähnlichem verändert wird. Der herkömmliche Schwingungsdämpfer kann dementsprechend keine große Dämpfungskraft erzielen, wenn das Fahrzeuggewicht erhöht wurde, weil die durch den Dämpfungsteil des Kolbens erzeugte Dämpfungskraft konstant ist.
Wenn also ein Fahrzeug über Hindernisse auf der Straße fährt, kann der Fahrzeugboden über das Hindernis schrammen oder kann das Fahrzeug nach oben prallen, weil die Schwingungsdämpfungsfunktion gering ist, wodurch außerdem der Fahrzeugkomfort vermindert wird.
Die Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Probleme Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, einen Schwingungsdämpfer anzugeben, der eine Fahrzeughöhe des Fahrzeugs durch eine Selbstpumpaktion einstellen kann und außerdem eine entsprechende Dämpfungskrafteigenschaft realisiert, wenn das Fahrzeuggewicht erhöht wird.
Die obige und weitere Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch einen selbstpumpenden hydropneumatischen Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregulierung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Patentansprüchen beansprucht.
1 ist eine Querschnittansicht eines Schwingungsdämpfers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Teilquerschnittansicht, die wesentliche Teile des Schwingungsdämpfers von 1 vergrößert zeigt.
3 ist eine 2 ähnliche Teilquerschnittansicht, die einen wesentlichen Teil des Schwingungsdämpfers vergrößert zeigt.
4 ist eine Teilquerschnittansicht eines Schwingungsdämpfers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Teilquerschnittansicht eines Teils des Schwingungsdämpfers von 4.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Der Schwingungsdämpfer 100 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
Der Schwingungsdämpfer 100 wird auf einen hydraulischen Dämpfer mit einer Selbstpumpfunktion angewendet und ist derart aufgebaut, dass eine Dämpfungskraft erzeugt wird und gleichzeitig eine Erweiterung durch eine Selbstpumpfunktion während der erweiternden und kontrahierenden Bewegung des hydraulischen Dämpfers erfolgt.
Der Schwingungsdämpfer 100 wird zusammen mit einer Aufhängungsfeder (nicht gezeigt) zwischen dem Fahrzeugkörper und einer Achsenwelle des Fahrzeugs installiert und ist zum Beispiel an jedem der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs vorgesehen. Der Schwingungsdämpfer 100 verhindert ein Schrammen des Fahrzeugbodens, indem die Fahrzeughöhe des fahrenden Fahrzeugs durch eine Erweiterung zu der korrekten Fahrzeughöhe eingestellt wird.
Weil in den meisten Fahrzeugen die Seite der Hinterräder durch das Einsteigen von Insassen oder das Beladen mit Gepäck gesenkt wird, kann der Schwingungsdämpfer 100 in einigen Fällen auch nur an den Hinterrädern des Fahrzeugs angeordnet sein.
Wie in 1 gezeigt, ist der Schwingungsdämpfer 100 ein hydraulischer Dämpfer des Mehrrohrtyps, wobei ein äußeres Rohr 2 an der Außenseite des als Innenrohr dienenden Zylinders I angeordnet ist und eine Volumenkammer 15 aufweist, die als Reservoirkammer zwischen dem Zylinder 1 und dem Außenrohr 2 funktioniert.
Das Arbeitsöl wird als Arbeitsfluid in den Zylinder 1 gefüllt, und eine Kolbenstange 3 ist derart in den Zylinder 1 eingeführt, dass sie sich hin und her bewegen kann. Ein Kolben 4, der in dem Zylinder 1 frei gleitend bewegt werden kann und in dem Inneren des Zylinders 1 eine Kammer 2a auf der Seite der Stange (Ringraum) und eine Kammer 2b auf der anderen Seite (Kolbenraum) definiert, ist mit einem Ende der Kolbenstange 3 verbunden. Das andere Ende der Kolbenstange 3 erstreckt sich aus dem äußeren Rohr 2 nach außen. Der Zwischenraum zwischen dem Innenumfang des Zylinders 1 und dem Außenumfang der Kolbenstange 3 wird durch einen Teil des äußeren Rohrs 2 verschlossen.
Ein Endteil des Zylinders 1 am Kolbenraum 2b wird durch einen Boden 5 verschlossen. Der Boden 5 umfasst einen Körperteil 5i, der mit im wesentlichen demselben Außendurchmesser wie der Zylinder 1 ausgebildet ist, sowie weiterhin einen Teil 5j mit kleinerem Durchmesser, der an dem Spitzenende des Körperteils 5i ausgebildet ist und in das Ende des Zylinders 1 passt, um das Ende zu verschließen.
Der Ringraum 2a und der Kolbenraum 2b kommunizieren miteinander über ein Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a und ein Komprimierungs-Dämpfungsventil 4b, die als Dämpfungsteile in dem Kolben 4 angeordnet sind. Das Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a gestattet nur einen Fluss des Arbeitsöls vom Ringraum 2a zum Kolbenraum 2b, und das Komprimierungs-Dämpfungsventil 4b gestattet nur einen Fluss des Arbeitsöls vom Kolbenraum 2b zum Ringraum 2a. Das Arbeitsöl fließt zwischen dem Ringraum 2a und dem Kolbenraum 2b durch das Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a und das Komprimierungs-Dämpfungsventil 4b, wenn die Kolbenstange 3 in dem Zylinder 1 hin und her bewegt wird. Es wird eine Dämpfungskraft erzeugt, wenn das Arbeitsöl durch das Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a und das Komprimierungs-Dämpfungsventil 4b hindurchgeht.
Ein Führungsrohr 13 ist an dem Außenumfang des Zylinders 1 und dem Boden 5 innerhalb eines vorbestimmten Zwischenraums angeordnet. Ein nach innen gebogener Teil 13a ist an dem unteren Endteil des Führungsrohrs 13 ausgebildet, wobei der gebogene Teil 13a zwischen dem unteren Ende des Bodens 5 und einem Bodenglied 9 eingeschlossen ist und wobei die untere Endöffnung des äußeren Rohrs 2 verschlossen wird. Das Führungsrohr 13 wird dadurch an dem Außenumfang Zylinders 1 und dem Boden 5 positioniert.
Die Volumenkammer 15 wird durch ein ringförmiges Grenzglied 6, das zwischen dem Innenumfang des äußeren Rohrs 2 und dem Außenumfang des Führungsrohrs 13 angeordnet ist, in zwei Druckkammern unterteilt, von denen ein Teil mit einem Gas gefüllt ist. Eine Niederdruckkammer 16 mit einer Luftkammer 17, in die das Niederdruckgas an die Ölfläche 16a angrenzend gefüllt wird, ist an einer oberen Seite (Stangenseite) des Grenzglieds 6 definiert, und eine Hochdruckkammer 18, in der eine Luftkammer 19 durch eine Blase 7 abgetrennt wird, ist unter dem Grenzglied 6 (auf der nicht-Stangenseite) definiert.
Ein Pfad 6b für die Kommunikation der Hochdruckkammer 18 und der Niederdruckkammer 16 ist an dem Grenzglied 6 vorgesehen, wobei in diesem Pfad 6b ein Ventil 6a angeordnet ist, das einen Fluss von Arbeitsöl aus der Hochdruckkammer 18 zu der Niederdruckkammer 16 gestattet, wenn die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer 18 und der Niederdruckkammer 16 einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.
Eine ringförmige Halterung 8 ist zwischen dem Innenumfang des äußeren Rohrs 2 und dem Außenumfang des Führungsrohrs 13 in der Hochdruckkammer 18 angeordnet. Eine Vielzahl von vertieften Pfaden 8a, die sich durch die Halterung 8 in einer vertikalen Richtung (Achsenrichtung der Kolbenstange 3) erstrecken, sind in dem Innenumfang der Halterung 8 ausgebildet.
Die Blase 7 ist zwischen dem Grenzglied 6 und der Halterung 8 installiert, wobei ein derselben zwischen Grenzglied 6 und dem Innenumfang des äußeren Rohrs 2 eingeschlossen ist, um zu dem äußeren Rohr 2 gedrückt zu werden, während das andere Ende zwischen der Halterung 8 und dem Innenumfang des äußeren Rohrs 2 eingeschlossen ist, um zu dem äußeren Rohr 2 gedrückt zu werden.
Ein Verbindungskanal 5a, der sich durch den Boden 5 in einer vertikalen Richtung (Achsenrichtung der Kolbenstange 3) erstreckt, ist in dem unteren Block 5 ausgebildet und wird im Folgenden beschrieben, wobei der Kolbenraum 2b und die Hochdruckkammer 18 über diesen Verbindungskanal 5a miteinander kommunizieren.
Ein Hochdruck-Edelgas ist in die Luftkammer 19 eingefüllt, die zwischen der Blase 7 und dem Innenumfang des äußeren Rohrs 2 definiert ist. Der Öldruck im Kolbenraum 2b wird durch diesen Gasdruck in der Luftkammer 19 unter einem Druck gehalten, sodass der Schwingungsdämpfer 100 in der Erweiterungsrichtung vorgespannt ist.
Im Schwingungsdämpfer 100 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau fließt während der Kontraktionsbewegung, mit der die Kolbenstange 3 in den Zylinder I eintritt, ein Teil des Arbeitsöls im Kolbenraum 2b durch das Kompressions-Dämpfungsventil 4b in den Ringraum 2a, wobei gleichzeitig eine überschüssige Menge des Arbeitsöls gleich Stangeneintrittsvolumen im Kolbenraum 2b durch den Verbindungskanal 5a des Bodens 5 in die Hochdruckkammer 18 fließt, weil der Kolben 4 gesenkt wird.
Deshalb wird die Dämpfungskraft erzeugt, wenn das Arbeitsöl durch das Komprimierungs-Dämpfungsventil 4b hindurchgeht, wobei gleichzeitig die Federkraft der Luftkammer 19 wirkt, die aus der Kompression der Blase 7 resultiert, die durch den Einfluss des Arbeitsöls in die Hochdruckkammer 18 verursacht wird.
Wenn außerdem die Kolbenstange 3 mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einem großen Hub während der Kontraktionsbewegung in den Zylinder 1 eintritt und die Menge des in die Hochdruckkammer 18 fließenden Arbeitsöls plötzlich erhöht wird, wird das Ventil 6a an dem Grenzglied 6 geöffnet, sodass das Arbeitsöl in der Hochdruckkammer 18 in die Niederdruckkammer 16 fließt. Dadurch wird eine Beschädigung einer Dichtung, ein Lecken des Arbeitsöls oder ähnliches verhindert.
Im Schwingungsdämpfer 100 fließt während der Erweiterungsbewegung der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 ein Teil des im Ringraum 2a durch das Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a in den Kolbenraum 2b, wobei gleichzeitig die fehlende Menge des Arbeitsöls gleich dem Stangenaustrittsvolumen im Kolbenraum 2b aus der Hochdruckkammer 18 über den Verbindungskanal 5a zugeführt wird, weil der Kolben 4 gehoben wird.
Deshalb wird die Dämpfungskraft erzeugt, wenn das Arbeitsöl durch das Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a hindurchgeht, wobei gleichzeitig die Federkraft der Luftkammer 19 wirkt, die aus der Erweiterung der Blase 7 resultiert, die durch den Ausfluss des Arbeitsöls aus der Hochdruckkammer 18 verursacht wird.
Wie weiter oben beschrieben wird im Schwingungsdämpfer 100 während der Erweiterungs- und Kontraktionsbewegung die vor bestimmte Dämpfungsfunktion durch die an dem Kolben 4 angeordneten Dämpfungsteile realisiert, wobei eine Stangenreaktionskraft durch den Gasdruck der durch die Blase 7 definierten Luftkammer 19 erhalten werden kann.
Im Folgenden wird der Selbstpumpmechanismus zum Einstellen der Fahrzeughöhe beschrieben.
Ein Zylinderloch 3a, das sich zum Kolbenraum 2b hin öffnet, ist in dem Achsenkernteil der Kolbenstange 3 ausgebildet, und eine Pumpstange 10, die an einem Ende fluiddicht mit dem Boden 5 an dem Ende verbunden ist, ist verschiebbar in das Zylinderloch 3a eingesteckt.
In der Pumpstange 10 ist ein sich in der Achsenrichtung erstreckendes Durchgangsloch 10a ausgebildet, wobei das eine Ende des Durchgangslochs 10a mit einer Öffnung 5b in dem Boden 5 kommuniziert. Die Öffnung 5b öffnet sich zu der Außenumfangsflache des Bodens 5 und kommuniziert mit einem rohrförmigen Niederdruckkanal 14, der zwischen den Außenumfängen des Zylinders I und des Bodens 5 sowie Innenumfang des Führungsrohrs 13 definiert ist. Weiterhin kommuniziert der Niederdruckkanal 14 mit der Niederdruckkammer 16.
Das andere Ende des Durchgangslochs 10a kommuniziert mit einer Pumpkammer 25, die durch den Innenumfang des Zylinderlochs 3a und die Endfläche der Pumpstange 10 definiert wird. Die Pumpkammer 25 und die Niederdruckkammer 16 kommunizieren also über das Durchgangsloch 10a, die Öffnung 5b und den Niederdruckkanal 14 miteinander.
Ein Durchgangsloch 3b, das mit der Pumpkammer 25 und dem Kolbenraum 2b kommuniziert, ist in der Kolbenstange 3 ausgebildet. Wie weiter oben beschrieben, kommuniziert der Kolbenraum 2b über die Pumpkammer 25 mit der Niederdruckkammer 16.
In dem Durchgangsloch 10a ist ein Einlassventil 11 installiert, das nur den Fluss des Arbeitsöls von dem Durchgangsloch 10a zu der Pumpkammer 25 gestattet, wobei weiterhin in dem Durchgangsloch 3b ein Zuführventil 12 installiert ist, das nur den Fluss des Arbeitsöls von der Pumpkammer 25 zu dem Durchgangsloch 3b gestattet.
Weiterhin ist in der Pumpstange 10 eine Ausgleichsöffnung 10b vorgesehen, die sich auf der Außenumfangsflache öffnet und mit dem Durchgangsloch 10a kommuniziert.
In dem Selbstpumpmechanismus mit dem oben beschriebenen Aufbau durchläuft der Schwingungsdämpfer 100 während der nach hinten und nach vorne erfolgenden Bewegung der Kolbenstange 3 in dem Zylinder die folgenden Selbstpumpaktion.
Zuerst wird während der Kontraktionsbewegung, in welcher die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 eintritt, die Pumpenkammer 25 komprimiert, wenn die Pumpstange 10 in Zylinderloch 3a der Kolbenstange 3 eintritt. Deshalb fließt das Arbeitsöl in der Pumpkammer 25 durch das Zuführventil 12 und das Durchgangsloch 3b in den Kolbenraum 2b.
Dann wird während der Erweiterungsbewegung, mit der die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder I gezogen wird, die Pumpkammer 25 erweitert, weil die Pumpstange 10 aus dem Zylinderloch 3a der Kolbenstange 3 austritt. Deshalb fließt das Arbeitsöl in dem Durchgangsloch 10a der Pumpstange 10 durch das Einlassventil 11 aufgrund einer Sogwirkung in der Pumpkammer 25 in die Pumpkammer 25. Weiterhin wird das Arbeitsöl in der Niederdruckkammer 16 durch den Niederdruckkanal 14 und die Öffnung 5b zu dem Durchgangsloch 10a zugeführt.
Deshalb fließt das Arbeitsöl in der Niederdruckkammer 16 aufgrund einer sich wiederholenden Erweiterungs- und Kontraktionsbewegung des Schwingungsdämpfers 100 kontinuierlich durch die Pumpkammer 25 zum Kolbenraum 2b des Zylinders 1. Mit anderen Worten realisiert die Pumpkammer 25 aufgrund der hin und her gerichteten Bewegung der Kolbenstange 3 in dem Zylinder 1 eine Pumpfunktion, wodurch das Arbeitsöl in der Niederdruckkammer 16 zum Kolbenraum 2b zugeführt wird. Auf diese Weise erfolgt die Selbstpumpaktion.
Weiterhin funktioniert der Kolbenraum 2b derart, dass die Kolbenstange 3 von dem Zylinder 1 durch den Kolben 1 vorgeschoben wird, weil der Kolbenraum 2b mit der Hochdruckkammer 18 kommuniziert, und die Hochdruckkammer 18 den aus dem Gasdruck der Luftkammer 19 resultierenden Öldruck aufweist. Der Fahrzeugkörper wird unter Verwendung dieser Mechanismen durch den Schwingungsdämpfer 100 gehoben.
Wenn die Zufuhr des Arbeitsöls zum Kolbenraum 2b fortgesetzt wird, um den Kolben 4 ausreichend zu heben, und wenn die Fahrzeughöhe des Fahrzeugs hoch wird, wird der Kolbenraum 2b mit der Ausgleichsöffnung 10b der Pumpstange 10 verbunden, weil die Pumpstange 10 stark von dem Zylinderloch 3a der Kolbenstange 3 vorsteht.
In diesem Fall fließt das Arbeitsöl im Kolbenraum 2b über die Ausgleichsöffnung 10b zu der Niederdruckkammer 16 zurück, um ein weiteres Heben des Kolbens 4 zu verhindern. Dieser Rückfluss des Arbeitsöls wird fortgesetzt, bis sich der Kolbenraum 2b so weit verkleinert, dass er die Ausgleichsöffnung 10b durch den Innenumfang der Kolbenstange 3 verschließt. Wie oben beschrieben, kann die Erweiterung der Kolbenstange 3 durch die Ausgleichsöffnung 10b begrenzt werden und kann die Fahrzeughöhe auf einer konstanten Höhe gehalten werden.
Wenn außerdem die Erweiterung des Schwingungsdämpfers 100 durch Selbstpumpmechanismus fortgesetzt wird oder der erweiterte Zustand nach Abschluss der Erweiterung aufrechterhalten wird und eine Situation auftritt, in der die Kolbenstange 3 mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einem großen Hub in den Zylinder 1 eintritt, wird das Ventil 6a in dem Grenzglied 6 geöffnet, sodass das Arbeitsöl in der Hochdruckkammer 18 in die Niederdruckkammer 16 fließt. Wenn die überschüssige Menge des Arbeitsöls von der Hochdruckkammer 18 zu der Niederdruckkammer 16 zurückgeführt wird, wird der Schwingungsdämpfer 100 kontrahiert, um die Fahrzeughöhe unter die vorgeschriebene Höhe zu senken und wird die Ausgleichsöffnung 10b verschlossen. Sobald die Ausgleichsöffnung 10b verschlossen wird, wird die Fahrzeughöhe durch die oben beschriebene Selbstpumpaktion zu dem hohen Zustand zurückversetzt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Pumpstange 10 derart aufgebaut, dass sie direkt in das Zylinderloch 3a in der Kolbenstange 3 eingesteckt werden kann, wobei die Pumpstange 10 jedoch auch derart aufgebaut sein kann, dass ein Pumpzylinder, mit dem die Pumpstange 10 gleitend bewegt werden kann, an der Kolbenstange 3 angeordnet ist. In diesem Fall ist ein rohrförmiger Kanal in Entsprechung zu dem oben beschriebenen Durchgangsloch 3b zwischen dem Außenumfang des Pumpzylinders und dem Innenumfang der Kolbenstange 3 vorgesehen.
Wie weiter oben beschrieben, kann die Fahrzeughöhen-Einstellungsfunktion realisiert werden, um die Fahrzeughöhe durch den Schwingungsdämpfer 100 auf einer korrekten vorbestimmten Höhe zu halten. Wenn das Fahrzeuggewicht jedoch erhöht wird, während die Fahrzeughöhe auf der korrekten vorbestimmten Höhe gehalten wird, wird der Komfort des Fahrzeugs beeinträchtigt.
Im Folgenden werden verschiedene Aufbauten hauptsächlich mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben, die dazu dienen, eine Verminderung des Komfort in einem Fahrzeug zu verhindern, wenn das Fahrzeuggewicht erhöht wird, während die Fahrzeughöhe auf einer korrekten vorbestimmten Höhe gehalten wird.
Eine Volumenkammer 5e mit einem Öffnungsteil an der Endfläche gegenüber dem Bodenglied 9 (auf der anderen Seite der Fläche gegenüber dem Kolbenraum 2b) ist in dem Boden 5 ausgebildet, wobei der Öffnungsteil der Volumenkammer 5e mit einem unteren Endöffnungsteil 13b des Führungsrohrs 13 kommuniziert.
Ein Kanal 9a, der mit der Volumenkammer 5e und der Hochdruckkammer 18 kommuniziert, ist auf einer unteren Fläche des Bodenglieds 9 ausgebildet und schließt zusammen mit dem Boden 5 den gebogenen Teil 13a des Führungsrohrs 13 ein.
In der umgebenden Wand der Volumenkammer 5e in dem Boden 5 sind eine Vielzahl von vertieften Kanälen 5d ausgebildet, die sich zu der Innenumfangsflache öffnen. Außerdem ist ein Dichtungsglied 5c zwischen dem Außenumfang des Bodens 5 und dem Innenumfang des Führungsrohrs 13 eingepresst, damit die Volumenkammer 5e und der Niederdruckkanal 14 nicht über diesen vertieften Kanal 5d kommunizieren.
Ein Ventilkörper 20, der sich verschiebbar entlang der Innenumfangsfläche der Volumenkammer 5e bewegen kann, ist in der Volumenkammer 5e installiert. Ein Führungsteil 21, der mit einem kleineren Durchmesser als der Ventilkörper 20 ausgebildet ist, steht in einem Achsenkernteil des Ventilkörpers 20 vor, wobei der Führungsteil 21 verschiebbar in ein Führungsloch eingesteckt ist, das an die Volumenkammer 5e anschließend ausgebildet ist.
Eine Pilotkammer 5f wird durch den Führungsteil 21 und das Führungsloch definiert, wobei die Pilotkammer 5f über das Kommunikationsloch 5g in dem Boden 5 und die Öffnung 5b mit der Niederdruckkammer 16 kommuniziert. Auf diese Weise wird das Arbeitsöl in der Niederdruckkammer 16 zu der Pilotkammer 5f geführt.
Außerdem ist eine Drossel 5h in dem Kommunikationsloch 5g ausgebildet, um einen Widerstand für das hindurchgehende Arbeitsöl vorzusehen. Die Drossel 5h dient dazu, ein Klappern des Ventilkörpers 20 in der Volumenkammer 5e zu verhindern.
In einer Pilotkammer 5f ist eine Feder 22 als Vorspannglied installiert, um den Ventilkörper 20 zu der Richtung vorzuspannen, in welcher der Führungsteil 21 aus der Pilotkammer 5f gezogen wird. Mit anderen Worten spannt die Feder 22 den Ventilkörper 20 gegen den Öldruck der Hochdruckkammer 18 vor. Ein Haltering 26 wird auf den Innenumfang des Öffnungsendteils der Volumenkammer 5e gedrückt, um zu verhindern, dass der Ventilkörper 20 durch die Vorspannkraft der Feder 22 aus der Volumenkammer 5e ausgeworfen wird.
Eine Vertiefung 13c ist auf dem gebogenen Teil 13a Führungsrohrs 13 ausgebildet, wobei der vertiefte Kanal 5d des Bodens 5 und der Kanal 9a des Bodenglieds 9 fix miteinander über die Vertiefung 13c kommunizieren.
Außerdem kann der Aufbau derart beschaffen sein, dass anstelle der Vertiefung 13c an dem Führungsrohr 13 eine Vertiefung an dem Haltering 26 an einer Position ausgebildet sein kann, die dem vertieften Kanal 5d des Bodens 5 entspricht, sodass der vertiefte Kanal 5d des Bodens 5 und der Kanal 9a des Bodenglieds 9 fix miteinander kommunizieren.
Der Kolbenraum 2b und die Hochdruckkammer 18 kommunizieren fix miteinander über den Verbindungskanal 5a, den vertieften Kanal 5d des Bodens 5, die Vertiefung 13c des Führungsrohrs 13 und den Kanal 9a des Bodenglieds 9, unabhängig von der Position des Ventilkörpers 20, sodass wenn kein Fluss des Arbeitsöls zwischen dem Kolbenraum 2b und der Hochdruckkammer 18 vorhanden ist, sich der Kolbenraum 2b, die Volumenkammer 5e und die Hochdruckkammer 18 in einem gleichen Druckzustand befinden.
Die Position des Ventilkörpers 20 in der Volumenkammer 5e wird durch eine Last bestimmt, die auf die Querschnittfläche des Führungsteils 21 ausgeübt wird. Die nach vorne wirkende Last, die den Ventilkörper 20 in der Richtung (nachfolgend als Vorwärtsrichtung bezeichnet) bewegt, in der die Pilotkammer 5f kontrahiert wird, wird durch eine Multiplikation (S × PH) der Querschnittfläche S des Führungsteils 21 mit dem auf die Rückseite des Ventilkörpers 20 ausgeübten Druck Ph der Hochdruckkammer 18 gebildet. Die nach hinten wirkende Last, die den Ventilkörper 20 in der Richtung (nachfolgend als Rückwärtsrichtung) bewegt, in der die Pilotkammer 5f erweitert wird, wird durch eine Addition (S × P1 + L) des Ergebnisses aus einer Multiplikation (S × P1) der Querschnittfläche S Führungsteils 21 mit dem in die Pilotkammer 5f eingeführten Druck P1 der Niederdruckkammer 16 zu der Vorspannkraft Feder 22 (L) gebildet.
Der Ventilkörper 20 wird nach vorne bewegt, wenn eine aus der Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer 18 und der Niederdruckkammer 16 sowie der Querschnittfläche S des Führungsteils 21 gebildete Last größer als eine Vorspannkraft der Feder 22 ist, d. h. wenn mit anderen Worten die in der Vorwärtsrichtung wirkende Last größer als die in der Rückwärtsrichtung wirkende Last ist. Dagegen wird der Ventilkörper 20 nach hinten bewegt, wenn die in der Vorwärtsrichtung wirkende Last kleiner als die in der Rückwärtsrichtung wirkende Last ist.
Im Folgenden werden ein Kanal, der den Kolbenraum 2b und die Hochdruckkammer 18 miteinander verbindet, sowie die Kanalfläche des Kanals erläutert.
Wenn wie in 2 gezeigt die in der Vorwärtsrichtung auf den Ventilkörper 20 ausgeübte Last kleiner als die in der Rückwärtsrichtung wirkende Last ist, wird die Pilotkammer 5f erweitert und wird die Rückseite des Ventilkörpers 20 durch die Vorspannkraft der Feder 22 in einem Kontakt mit dem Haltering 26 gebracht.
In diesem Zustand kommunizieren der Kolbenraum 2b und die Hochdruckkammer 18 miteinander über den Verbindungskanal 5a, den vertieften Kanal 5d, die Vertiefung 13c und den Kanal 9a. Dabei maximiert der Ventilkörper 20 den Öffnungsbereich in dem vertieften Kanal 5d zu der Volumenkammer 5e. Mit anderen Worten wird der Querschnitt des Verbindungskanals 5a maximiert, wodurch der Widerstand für hindurchgehende Arbeitsöl minimiert wird.
Wenn dagegen die in der Vorwärtsrichtung auf den Ventilkörper 20 ausgeübte Last größer als die in der Rückwärtsrichtung wirkende Last wird, während der Druck auf die Hochdruckkammer 18 erhöht wird, wird der Ventilkörper 20 nach vorne bewegt, um die Öffnungsfläche in dem vertieften Kanal 5d zu der Volumenkammer 5e zu reduzieren. Wenn dann wie in 3 gezeigt der Druck in der Hochdruckkammer 18 ausreichend erhöht wird, wird der Ventilkörper 20 in einen Kontakt mit der Bodenfläche in der Volumenkammer 5e gebracht.
In diesem Zustand kommunizieren der Kolbenraum 2b und die Hochdruckkammer 18 miteinander über den Verbindungskanal 5a, den vertieften Kanal 5d, den hohlen Teil 26a in dem Haltering 26 und den Kanal 9a. Dabei minimiert der Ventilkörper 20 mit seiner Außenumfangsflache die Öffnungsfläche in dem vertieften Kanal 5d in der Volumenkammer 5e. Mit anderen Worten wird der Querschnitt des Verbindungskanals 5a minimiert und wird der Kanalwiderstand für das hindurchgehende Arbeitsöl maximiert.
Wenn also die Last auf das Fahrzeug erhöht wird und sich das Fahrzeuggewicht vergrößert, wird der Druck in der Hochdruckkammer 18 größer, weil das Arbeitsöl im Kolbenraum 2b im Schwingungsdämpfer 100 komprimiert wird. Dadurch wird der Ventilkörper 20 nach vorne bewegt, um den Querschnitt des Verbindungskanals 5a zu reduzieren.
Wenn der Schwingungsdämpfer 100 in diesem Zustand die Kontraktionsbewegung durchläuft, wird die vorbestimmte Dämpfungskraft durch das Komprimierungs-Dämpfungsventil 4b an dem Kolben 4 erzeugt, wobei gleichzeitig der Querschnitt des Verbindungskanals 5a durch die Vorwärtsbewegung des Ventilkörpers 20 in Übereinstimmung mit der Erhöhung des Öldrucks in der Hochdruckkammer 18 eingestellt wird und damit der Kanalwiderstand in Abhängigkeit vom Querschnitt des Verbindungskanals 5a erzeugt wird, wenn das Arbeitsöl in einer Menge gleich dem Eintrittsvolumen der Kolbenstange 3 vom Kolbenraum 2b zu der Hochdruckkammer 18 fließt.
Wenn dagegen der Schwingungsdämpfer 100 die Erweiterungsbewegung durchläuft, wird die vorbestimmte Dämpfungskraft durch das Erweiterungs-Dämpfungsventil 4a an dem Kolben 4 erzeugt, wobei gleichzeitig der Querschnitt des Verbindungskanals 5a durch die Rückwärtsbewegung des Ventilkörpers 20 in Übereinstimmung mit der Verminderung des Öldrucks in der Hochdruckkammer 18 eingestellt wird und damit der Kanalwiderstand (Saugwiderstand) in Abhängigkeit vom Querschnitt des Verbindungskanals 5a erzeugt wird, wenn das Arbeitsöl in einer Menge gleich dem Austrittsvolumen der Kolbenstange 3 von der Hochdruckkammer 18 zum Kolbenraum 2b fließt (gesaugt wird).
Wie oben beschrieben, wird die Position des Ventilkörpers 20 in der Volumenkammer 5e durch den Druck in der Hochdruckkammer 18 bestimmt; und je größer das Fahrzeuggewicht wird, desto größer wird der Druck in der Hochdruckkammer 18, sodass sich der Ventilkörper 20 nach vorne bewegt, um den Querschnitt des Verbindungskanals 5a zu reduzieren. Je größer mit anderen Worten das Fahrzeuggewicht wird, desto größer werden der durch den Ventilkörper 20 erzeugte Kanalwiderstand für das Arbeitsöl. Deshalb erzeugt der Schwingungsdämpfer 100 die vorbestimmte Dämpfungskraft durch die an dem Kolben 4 angeordneten Dämpfungsteile; und je größer das Fahrzeuggewicht ist, desto größer ist die durch den Ventilkörper 20 erzeugte Dämpfungskraft.
Mit der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden die nachfolgend beschriebenen Effekte erzielt.
Der Schwingungsdämpfer 100 weist den Selbstpumpmechanismus auf, wobei die Fahrzeughöhe zu der korrekten Fahrzeughöhe eingestellt wird, indem der Schwingungsdämpfer 100 die Selbstpumpaktion durchläuft, wenn sich die Fahrzeughöhe aufgrund des durch das Beladen mit Gepäck und ähnlichem vergrößerten Fahrzeuggewichts senkt.
Weiterhin ist der Schwingungsdämpfer 100 mit dem Ventilkörper 20 versehen, um den Querschnitt des Verbindungskanals 5a zwischen dem Kolbenraum 2b und der Hochdruckkammer 18 des Zylinders 1 in Abhängigkeit von dem Öldruck in der Hochdruckkammer 18 zu erhöhen oder zu reduzieren. Wenn der Öldruck in der Hochdruckkammer 18 aufgrund des durch das Beladen mit Gepäck und ähnlichem vergrößerten Fahrzeuggewichts erhöht wird, wird der Querschnitt des Verbindungskanals 5a durch den Ventilkörper 20 reduziert. Der Schwingungsdämpfer kann also die Dämpfungskraft während der Erweiterungs- oder Kontraktionsbewegung erhöhen und dadurch eine der höheren Last entsprechende Dämpfungskraft realisieren.
Dadurch kann ein Schrammen des Fahrzeugbodens aufgrund einer wesentlichen Senkung der Fahrzeughöhe auch dann verhindert werden, wenn das Fahrzeug über Hindernisse und ähnliches auf der Straßenfläche fährt, wobei gleichzeitig der Komfort des Fahrzeugs auch dann nicht vermindert wird, wenn die Fahrzeughöhe bei einem vergrößerten Fahrzeuggewicht erhöht wird, weil eine der Last des Fahrzeugs entsprechende Dämpfungseigenschaft erzielt werden kann.
Im Folgenden wird ein Schwingungsdämpfer 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Im Folgenden werden vor allem die Unterschiede zum Schwingungsdämpfer 100 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um identische Komponenten wie im Schwingungsdämpfer 100 anzugeben, und wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
Ein Unterschied zwischen dem Schwingungsdämpfer 200 und dem Schwingungsdämpfer 100 der oben genannten ersten Vorrichtung besteht darin, dass wie in 4 gezeigt, die Hochdruckkammer 18 mit einer Ölkammer 27a des Druckspeichers 27 an der Außenseite des Schwingungsdämpfers 200 kommuniziert.
Deshalb kann der Außendurchmesser des äußeren Rohrs 2 klein gewählt werden, weil die Blase 7 nicht in der Hochdruckkammer 18 des Schwingungsdämpfers 200 angeordnet werden muss, wodurch die Montagefähigkeit des Schwingungsdämpfers 200 an dem Fahrzeug verbessert wird. Weiterhin kann der Schwingungsdämpfer 200 mit einem leichten Gewicht vorgesehen werden, weil das Führungsrohr 13 verkürzt werden kann.
Deshalb wird die Steuerung der Luftkammer im Vergleich zu dem Fall einfach, in dem die Luftkammer 19 in der Volumenkämmer 15 wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform definiert wird, weil eine Luftkammer 27b zum Regeln des Öldrucks in der Hochdruckkammer 18 auch in dem Druckspeicher 27 definiert ist.
Wie für die erste Ausführungsform beschrieben, kann der Schwingungsdämpfer gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Fahrzeughöhe durch den Selbstpumpmechanismus einstellen und gleichzeitig die Fahrzeughöhe aufrechterhalten. Nachdem jedoch die Einstellung der Fahrzeughöhe mit der Erweiterungsaktion abgeschlossen wurde, kann die Fahrzeughöhe nicht durch den Schwingungsdämpfer 100 der ersten Ausführungsform gesenkt werden.
Deshalb wird im Folgenden eine Fahrzeughöhen-Senkeinrichtung mit Bezug auf 5 beschrieben, mit der der Schwingungsdämpfer in dem erweiterten Zustand zwingend kontrahiert werden kann.
Die Fahrzeughöhen-Senkeinrichtung ist ein Schaltventil 30, das in dem Kanal 28, der das Durchgangsloch 3b der Kolbenstange 3 mit der Niederdruckkammer 16 verbindet, angeordnet ist und eine Blockierungsposition, die durch die Vorspannkraft einer Feder 31 aufrechterhalten wird, und eine Kommunikationsposition 33 aufweist, zu der nach einer externen Eingabe eines Signals gewechselt wird.
Das Schaltventil 30 wird von der Blockierungsposition 32 zu der Kommunikationsposition 33 geschaltet, wenn ein Fahrzeughöhen-Senksignal zum Beispiel durch einen Bediener eines Fahrzeugs eingegeben wird. Der Kolben 4 wird gesenkt, um den Schwingungsdämpfer 200 zu kontrahieren, wenn das Schaltventil 30 zu der Kommunikationsposition 33 geschaltet wird, weil das Arbeitsöl im Kolbenraum 2b durch das Durchgangsloch 3b zu der Niederdruckkammer 16 fließt.
Der Aufbau der Fahrzeughöhen-Senkeinrichtung, der Typ des in die Fahrzeughohen-Senkeinrichtung eingegebenen Signals und die Einrichtung zur Signaleingabe können beliebig aufgebaut bzw. beschaffen sein, solange das Arbeitsöl im Kolbenraum 2b in die Niederdruckkammer 16 fließen kann.
Weiterhin ist in der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform die Hochdruckkammer 18, die mit dem Kolbenraum 2b kommuniziert, derart aufgebaut dass sie in der Volumenkammer 15 in dem Außenumfang des Zylinders 1 definiert ist. Die Hochdruckkammer kann jedoch auch in Reihe unterhalb des Ventilkörpers 20 angeordnet sein. In diesem Fall kann eine Verkleinerung des gesamten Schwingungsdämpfers erzielt werden und können die Montagefähigkeiten des Fahrzeugs verbessert werden, weil das äußere Rohr 2 weggelassen werden kann oder der Außendurchmesser des äußeren Rohrs 2 klein vorgesehen werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, wobei diese auf verschiedene Weise modifiziert werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Selbstpumpender hydropneumatischer Schwingungsdämpfer mit innerer Niveauregulierung umfassend: einen Zylinder (1), der mit Arbeitsfluid gefüllt ist, eine Kolbenstange (3), die in dem Zylinder (1) hin und her bewegt werden kann, einen Kolben (4), der mit der Kolbenstange (3) verbunden ist und durch diese in dem Zylinder (1) bewegt werden kann, wobei der Kolben (4) den Zylinder (1) in einen Ringraum (2a) und einen Kolbenraum (2b) unterteilt, Dämpfungsventile (4a; 4b), die in dem Kolben (4) angeordnet sind, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, wenn sich die Kolbenstange (3) hin und her bewegt, eine Niederdruckkammer (16), die an der Außenseite des Zylinders (1) vorgesehen ist, eine Hochdruckkammer (18), die an der Außenseite des Zylinders (1) vorgesehen ist eine durch die Bewegungen der Kolbenstange (3) angetriebene und Arbeitsfluid aus der Niederdruckkammer (16) zu dem Kolbenraum (2b) fördernde Kolbenpumpe, und einen Verbindungskanal (5a), der den Kolbenraum (2b) und die Hochdruckkammer (18) miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer weiterhin umfasst: ein Ventil mit einem Ventilkörper (20), der den Querschnitt des Verbindungskanals (5a) in Abhängigkeit von dem Druck der Hochdruckkammer (18), der an der Rückseite des Ventilkörpers (20) anliegt und dem Druck der Niederdruckkammer (16), der an der Vorderseite des Ventilkörpers (20) anliegt, einstellt; und eine Feder (22), durch welche der Ventilkörper (20) gegen den Druck der Hochdruckkammer (18) vorgespannt wird, wobei der Ventilkörper (20) den Querschnitt des Verbindungskanals (5a) verkleinert, wenn die sich aus Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer (18) und der Niederdruckkammer (16) ergebende Kraft größer als die Vorspannkraft der Feder (22) ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Boden (5), der ein Ende des Kolbenraums (2b) in dem Zylinder (1) verschließt und der mit dem Verbindungskanal (5a) versehen ist, wobei der Ventilkörper (20) verschiebbar in dem Boden (5) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) eine Pilotkammer (5f) aufweist, in die das Arbeitsfluid der Niederdruckkammer (16) geleitet wird, der Ventilkörper (20) eine Führung (21) umfasst, die verschiebbar in die Pilotkammer (5f) eingesetzt ist, und die Pilotkammer (5f) mit der Feder (22) versehen ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (6b) die Hochdruckkammer (18) mit der Niederdruckkammer (16) verbindet, wobei der Kanal (6b) mit einem Ventil (6a) versehen ist, das einen Fluss des Arbeitsfluids von der Hochdruckkammer (18) zu der Niederdruckkammer (16) gestattet, wenn die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer (18) und der Niederdruckkammer (16) einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.