DE102007062778A1

DE102007062778A1 - Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus für Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE102007062778A1
Application number: DE102007062778A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Chikamatsu; Kouichi Watanabe
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: US20080149438A1; US7954609B2; JP2008157393A; JP4987460B2; DE102007062778B4

Abstract

Ein Dämpfventil setzt einem Strom von Fluid aus einer ersten Fluidkammer in eine zweite Fluidkammer, die durch einen Kolben getrennt sind, Widerstand entgegen. Ein Unterteilungselement unterteilt einen Einströmraum eines Kanals in der ersten Fluidkammer. Ein Steuerkolben verringert einen Strömungsquerschnitt eines Strömungweges aus der ersten Fluikammer in den Einströmraum hinein entsprechend einer Druckdifferenz zwischen den Fluidkammern. Indem ein Spalt zwischen dem Außenumfang des Ventiltellers und dem Unterteilungselement gewährleistet wird, der dauerhaft Fluid aus der ersten Kammer in den Einströmraum strömen lässt, kann die Dämpferkraft-Kennlinie in einem Bereich hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung unabhängig von der Dämpfkraft-Kennlinie in anderen Bereichen eingestellt werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus, der in einem Stoßdämpfer vorhanden ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein hydraulischer Stoßdämpfer für ein Fahrzeug umfasst beispielsweise zwei Fluidkammern, die im Innern eines Zylinders durch einen Kolben getrennt werden, sowie einen Kanal, der durch den Kolben hindurch vorhanden ist, um diese Fluidkammern zu verbinden. Ein Dämpfventil in Form eines Lamellenventils ist an einem Auslass des Kanals vorhanden, um eine Dämpfkraft in Bezug auf die Verschiebung des Kolbens zu erzeugen. Das Lamellenventil umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl übereinander angeordneter Lamellen, die einen stationären inneren Umfangsteil haben, und hebt einen äußeren Umfangsteil an, um den Kanal entsprechend der Druckdifferenz zwischen der Stromauf- und der Stromab-Seite der Lamellen zu eröffnen. Bei dieser Konstruktion ist die durch das Lamellenventil erzeugte Dämpfkraft in einem Bereich mittlerer bis höherer Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung häufig zu stark.
Um die Dämpfkraftkennlinie eines Lamellenventils zu verbessern, schlägt JP H09-291961 A , veröffentlicht vom japanischen Patentamt 1997, ein Lamellenventil vor, bei dem der Innenumfangsteil nicht stationär ist, sondern von einer Schraubenfeder elastisch getragen wird.
In 10 ist in einem Stoßdämpfer, in dem dieses Lamellenventil installiert ist, eine zylindrische Kolbenmutter N an einem vorderen Ende einer Kolbenstange befestigt, die den Kolben P durchdringt. Das Lamellenventil L, das einen Auslass eines Kanals Po verschließt, der durch den Kolben P hindurch verläuft, ist so auf den Außenumfang der Kolbenmutter N aufgesetzt, dass es in einer axialen Richtung verschoben werden kann. Eine Schraubenfeder S, deren eines Ende von der Kolbenmutter N getragen wird, trägt den Innenumfangsteil des Lamellenventils L elastisch über ein Druckelement M.
Wenn sich der Kolben P in der Figur nach oben bewegt, strömt Arbeitsöl in einer Ölkammer oberhalb des Kolbens P über den Kanal Po in eine Ölkammer unterhalb des Kolbens P, und eine Dämpfkraft wird aufgrund eines Strömungswiderstandes des Lamellenventils L an dem Auslass des Kanals Po erzeugt. Wenn die Kolbenverschiebungsgeschwindigkeit in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit liegt, wird der Außenumfangsteil des Lamellenventils L in der Figur von dem Innenumfangsteil, der von dem Druckelement M getragen wird, nach unten gebogen. Wenn die Kolbenverschiebungsgeschwindigkeit einen Bereich mittlerer bis hoher Geschwindigkeit erreicht, wird der Druck in dem Kanal Po größer als die Federkraft der Schraubenfeder S, so dass sich das Lamellenventil L zusammen mit dem Druckelement in einer axialen Richtung nach unten von dem Kolben P zurückzieht. Dadurch wird die Öffnungsfläche des Lamellenventils L groß, so dass verhindert wird, dass die Dämpfkraft zu stark wird. Die Dämpfkraft nimmt, wie in 11 dargestellt, in Bezug auf eine Zunahme der Kolbenverschiebungsgeschwindigkeit selbst im Bereich mittlerer bis hoher Geschwindigkeit allmählich zu.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Ventilstruktur unterdrückt effektiv einen zu starken Anstieg der Dämpfkraft, der im Bereich mittlerer bis hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung erzeugt wird. Da das Lamellenventil L in einer zurückgezogenen Position gehalten wird, wenn die Kolbenverschiebung den Bereich mittlerer bis hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung erreicht hat, variiert die Dämpfkraftkennlinie nicht, solange die Kolbenverschiebungsgeschwindigkeit in diesem Bereich variiert. Wenn eine Federkraft so eingestellt ist, dass eine Dämpfkraft bevorzugt im mittleren Geschwindigkeitsbereich erzielt wird, kann daher die im Bereich hoher Geschwindigkeit erzeugte Dämpfkraft unzureichend sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus zu schaffen, der unterschiedliche Dämpfkraftkennlinien in einem Bereich mittlerer Geschwindigkeit und in einem Bereich hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung realisiert, so dass eine vorteilhafte Dämpfkraft in den jeweiligen Geschwindigkeitsbereichen erzielt wird.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus für einen Stoßdämpfer, der eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer, einen Ventilteller, der die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer trennt, und einen Kanal umfasst, der durch den Ventilteller hindurch ausgebildet ist, um die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer zu verbinden.
Der Mechanismus umfasst ein Dämpfventil, das einen Widerstand auf einen Strom von Fluid in den Kanal aus der ersten Fluidkammer in die zweite Fluidkammer ausübt, ein Unterteilungselement, das den Ventilteller abdeckt und einen Einströmraum in den Kanal in der ersten Fluidkammer unterteilt, einen ersten Strömungsweg, der die erste Fluidkammer und den Einströmraum verbindet, einen Steuerkolben, der einen Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsweges verringert, wenn ein Fluiddruck in der ersten Fluidkammer um mehr als den vorgegebenen Druck über einen Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer hinaus ansteigt, und einen zweiten Strömungsweg, der durch das Unterteilungselement gebildet wird und dem Außenumfang des Ventiltellers zugewandt ist, um Fluidstrom von der ersten Fluidkammer in den Einströmraum zu ermöglichen.
Die Details sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind im Rest der Patentbeschreibung aufgeführt und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, der einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
2 ist ein Diagramm, das die Kennlinie einer durch den Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus erzeugten Dämpfkraft zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Hubposition des Stoßdämpfers und der erzeugten Dämpfkraft zeigt.
4 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, die eine Abwandlung des Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus zeigt.
5 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, die eine weitere Abwandlung des Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus zeigt.
6 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, die eine weitere Abwandlung des Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus zeigt.
7 ist eine Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, der einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
8 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, der einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
9 ist eine Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, der einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
10 ist eine Längsschnittansicht wichtiger Teile eines Stoßdämpfers, der einen Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach dem Stand der Technik enthält.
11 ist ein Diagramm, das die Kennlinie einer durch den Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach dem Stand der Technik erzeugten Dämpfkraft zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen zu sehen ist, umfasst ein hydraulischer Stoßdämpfer für ein Fahrzeug einen Zylinder 40, einen Kolben 1 als einen Ventilteller, der in dem Zylinder 40 so eingeschlossen ist, dass er in einer axialen Richtung frei gleiten kann, sowie eine Kolbenstange 5, die mit dem Kolben 1 verbunden ist und axial von dem Zylinder 40 vorsteht.
Die Kolbenstange 5 hat einen Teil 5a mit kleinem Durchmesser, der an ihrem unteren Ende über einen Absatz 5b ausgebildet ist. Der Teil 5a mit kleinem Durchmesser durchdringt ein Durchgangsloch 1b, das in dem Kolben 1 ausgebildet ist. Ein zylindrischer Teil 4a einer Kolbenmutter ist auf einen Außengewindeteil aufgeschraubt, der an einem unteren Ende des Teils 5a mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist. Ein Außenumfangsteil 1f des Kolbens 1 gleitet an dem Innenumfang des Zylinders 40. Der Kolben 1 hat die Form eines Zylinders mit geschlossenem Ende und ist an dem Teil 5a mit kleinem Durchmesser durch eine Kolbenmutter 4 mit der Unterseite nach oben befestigt.
Das Innere des Zylinders 40 wird durch den Kolben 1 in eine erste Ölkammer 41, die sich oberhalb des Kolbens 1 befindet, und eine zweite Ölkammer 42 getrennt, die sich unterhalb des Kolbens 1 befindet. Arbeitsöl ist in der ersten Ölkammer 41 und der zweiten Ölkammer 42 eingeschlossen. Die erste Ölkammer 41 und die zweite Ölkammer 42 stehen miteinander über Kanäle 2 und Kanäle 1d in Verbindung, die jeweils als Durchgangslöcher in dem Kolben 1 ausgebildet sind. Ein Reserveraum beziehungsweise eine Luftkammer ist, obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, innerhalb oder außerhalb des Zylinders 40 als bekannte Komponente eines hydraulischen Stoßdämpfers vorhanden, um Kapazitätsschwankungen in dem Zylinder 40 aufgrund von Ausdehnung oder Verkürzung der Kolbenstange 5 in Bezug auf den Zylinder 40 auszugleichen.
Ein Dämpfventil 100 ist an Öffnungen der Kanäle 1d vorhanden, die an einer oberen Abschlussfläche des Kolbens 1 der ersten Ölkammer 41 zugewandt ausgebildet sind. Das Dämpfventil 100 erzeugt bei Verkürzung des Stoßdämpfers, bei der der Kolben 1 in der Figur nach unten verschoben wird, eine Dämpfkraft, indem es einem Strom von Arbeitsöl aus der sich verkleinernden Ölkammer 42 in die sich vergrößernde Ölkammer 41 über die Kanäle 1d Widerstand entgegensetzt. Das Dämpfventil 100 wird durch ein Lamellenventil gebildet und wirkt auch als Rückschlagventil, das einen Rückwärtsstrom in den Kanälen 1d verhindert. Die Löcher 100a sind so ausgebildet, dass das Dämpfventil 100 nicht verhindert, dass das Arbeitsöl durch die Kanäle 2 strömt.
Ein Dämpfventil 10 ist an Öffnungen 3 der Kanäle 2 vorhanden, die an einer unteren Abschlussfläche 1a des Kolbens 1 der zweiten Ölkammer 42 zugewandt ausgebildet sind. Der Kolben 1 hat einen Schürzenabschnitt an seinem unteren Ende, und ein Raum, der von dem Schürzenabschnitt umgeben wird, dient dazu, dass Dämpfventil 10 aufzunehmen. Aufgrund dieser Konstruktion kann die gesamte Länge eines Kolbenteils des Stoßdämpfers von der oberen Abschlussfläche des Kolbens 1 bis zum unteren Ende der Kolbenmutter 4 verkürzt werden, während gleichzeitig die Länge der Gleitfläche des Kolbens 1 gewährleistet wird.
Das Dämpfventil 10 erzeugt bei Ausdehnung des Stoßdämpfers, bei der der Kolben 1 in der Figur nach oben verschoben wird, eine Dämpfkraft, indem es dem Strom von Arbeitsöl aus der sich verkleinernden ersten Ölkammer 41 in die sich ausdehnende zweite Ölkammer 42 über die Kanäle 2 Widerstand entgegensetzt. Das Dämpfventil 10 dient auch als Rückschlagventil, das einen Rückstrom in den Kanälen 2 verhindert.
Das Dämpfventil 10 wird durch ein Lamellenventil gebildet, das eine Vielzahl übereinander angeordneter Lamellen aufweist, die die Öffnungen der Kanäle 2 abdecken. Im Einzelnen umfasst das Dämpfventil 10 eine Scheibe 7, die Lamellen 10a, eine Scheibe 8, ein Druckelement 11 und eine Schraubenfeder 15.
Die Scheibe 7, die mehreren Lamellen 10a, die Scheibe 8 und das Druckelement 11 sind auf den Außenumfang eines Teils 4c der Kolbenmutter 4 mit kleinem Durchmesser aufgepasst, der durchgehend mit dem zylindrischen Teil 4a ausgebildet ist, und von ihm nach oben vorsteht. Die Scheibe 7 ist in Kontakt mit der unteren Abschlussfläche 1 des Kolbens 1. Die Lamellen 10a werden zwischen den Scheiben 7 und 8 eingeklemmt. Das Druckelement 11 übt eine elastische Kraft der Schraubenfeder 15 nach oben auf die Scheibe 8 aus.
Das Druckelement 11 umfasst einen zylindrischen Teil 11b, der an dem Außenumfang des Teils 4c mit kleinem Durchmesser gleitet, und einen Scheibenteil 11a, der sich in einer radialen Richtung vom oberen Ende des zylindrischen Teils 11b aus erstreckt. Die Schraubenfeder 15 ist zwischen dem Scheibenteil 11a und einem Flansch 4b angeordnet, der an dem unteren Ende des zylindrischen Teils 4a der Kolbenmutter 4 ausgebildet ist.
Der zylindrische Teil 11b dient dazu, die Schraubenfeder 15 zu zentrieren und so zu gewährleisten, dass die elastische Kraft der Schraubenfeder gleichmäßig auf das Druckelement 11 ausgeübt wird. Es ist jedoch anzumerken, dass der zylindrische Teil 11b weggelassen werden kann.
Ein kreisförmiger Ventilsitz 1c, der nach unten vorsteht, ist an der unteren Abschlussfläche 1a des Kolbens 1 so ausgebildet, dass er die Öffnungen der Kanäle 2 umgibt und dem Außenumfang der Lamellen 10a zugewandt ist. Das Dämpfventil 10 schließt die Öffnungen 3 der Kanäle 2, indem es bewirkt, dass die Lamellen 10a an dem Ventilsitz 1c anliegen. Des Weiteren weisen die Lamellen 10a, obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, eine beziehungsweise mehrere kleine Einkerbung/en an dem Außenumfang auf, die die Kanäle 2 und die zweite Ölkammer 42 selbst dann verbindet/verbinden, wenn die Öffnungen 3 durch die Lamellen 10 geschlossen werden. Es ist auch möglich, eine oder mehrere kleine Öffnungen an dem Ventilsitz 1c durch Stanzen auszubilden, statt eine oder mehrerer Einkerbungen an den Lamellen 10a zu erzeugen. Das Vorhandensein eines derartigen Kanals beziehungsweise derartiger Kanäle mit einem kleinen Strömungsquerschnitt in dem Dämpfventil ist in der Technik bekannt.
Die Anzahl der Lamellen 10a hängt von der erforderlichen Dämpfkraftkennlinie ab, oder mit anderen Worten, von der erforderlichen Beziehung zwischen der Kolbenverschiebungsgeschwindigkeit und der erzeugten Dämpfkraft. Je nach der erforderlichen Dämpfkraftkennlinie kann eine einzelne Lamelle verwendet werden. Des Weiteren ist es in Abhängigkeit von der erforderlichen Dämpfkraftkennlinie möglich, mehrere Lamellen 10a mit unterschiedlichen Durchmessern übereinander anzuordnen.
Entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion des Dämpfventils 10 wird der Innenumfangsteil der Lamellen 10a durch das Druckelement 11, das die elastische Kraft der Schraubenfeder 15 ausübt, an die untere Abschlussfläche 1a des Kolbens 1 gepresst. Dabei ist die Dicke der Scheibe 7 kleiner als der Abstand von der unteren Abschlussfläche 1a des Kolbens 1 zu dem oberen Ende des Ventilsitzes 1c in der axialen Richtung, so dass eine Anfangsbiegung der Lamellen 10a erzeugt wird.
Indem das Maß der Anfangsbiegung reguliert wird, kann der Öffnungsdruck, mit dem die Lamellen 10a von dem Ventilsitz 1c angehoben werden, um die Kanäle 2 zu öffnen, reguliert werden. Das Maß der Anfangsbiegung kann reguliert werden, indem die Dicke der Scheibe 7 verändert wird oder indem eine Vielzahl der Scheiben 7 übereinander angeordnet werden. Das Maß der Anfangsbiegung sollte daher so eingestellt werden, dass die beste Dämpfkraftkennlinie für das Fahrzeug erzielt wird, an dem der Stoßdämpfer eingesetzt wird. Die Scheiben 7 können je nach dem Abstand der unteren Abschlussfläche 1a zu dem oberen Ende des Ventilsitzes 1c in der axialen Richtung weggelassen werden.
Eine Tellerfeder, Blattfeder oder ein elastisches Material, wie beispielsweise Gummi, kann anstelle der Schraubenfeder 15 verwendet werden, um eine elastische Kraft auf die Lamellen 10a auszuüben.
Der Stoßdämpfer umfasst des Weiteren eine auf Druck ansprechende Drosselklappe 16, die mit einem Unterteilungselement 24 und einem Steuerkolben 15 versehen ist, um im Bereich hoher bis mittlerer Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung eine andere Dämpfkraftkennlinie zu erzeugen.
Eine Scheibe 101, das Unterteilungselement 24 und ein Druckkammer-Unterteilungselement 22 sind oberhalb des Kolbens 1 angeordnet. Diese Elemente sind auf den Außenumfang des Teils 5a der Kolbenstange 5 mit kleinem Durchmesser in dieser Reihenfolge von oben her so aufgepasst, dass das Druckkammer-Unterteilungselement 22 in Kontakt mit dem Absatz 5b ist und zusammen mit dem Kolben 1 zwischen dem Absatz 5b und der Kolbenmutter 4 eingeklemmt wird. Der Kolben 1 weist eine Aussparung 1e an der unteren Abschlussfläche 1a auf, um das vordere Ende des Teils 4 der Kolbenmutter 4 mit kleinem Durchmesser aufzunehmen.
Das Unterteilungselement 24 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die ein oberes Ende 1g des Kolbens 1 abdeckt. Eine zylindrisches unteres Ende 24e des Unterteilungselementes 24 befindet sich nahe am Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1. Eine kreisförmige Aussparung ist an einer oberen Abschlussfläche 24a des Unterteilungselementes 24 ausgebildet. Bei dieser Konstruktion begrenzt das Unterteilungselement 24 ein Einströmraum A von Arbeitsöl in die Kanäle 2 in der ersten Kammer 41 oberhalb des Kolbens 1.
Der Einströmraum A steht über die Löcher 100a in dem Dämpfventil 100 dauerhaft mit den Kanälen 2 in Verbindung. Der Einströmraum A steht des Weiteren mit der ersten Ölkammer 41 über Verbindungslöcher 24b in Verbindung, die als ein erster Strömungsweg dienen und durch das Unterteilungselement 24 hindurch in der Nähe des Außenumfangs der Aussparung ausgebildet sind. Des Weiteren steht der Einströmraum A mit der ersten Ölkammer 41 permanent über einen kleinen ringförmigen Spalt in Verbindung, der als ein zweiter Strömungsweg dient und sich zwischen dem unteren Ende 24e und dem Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 befindet.
Das Druckkammer-Unterteilungselement 22 ist in Form eines Zylinders mit geschlossenem Ende ausgebildet. Der Teil 5a der Kolbenstange 5 mit kleinem Durchmesser tritt durch ein Durchgangsloch 22c hindurch, das in der Mitte eines unteren Abschnitts 22a des Druckkammer-Unterteilungselementes 22 ausgebildet ist. Der untere Abschnitt 22a ist zwischen der Aussparung des Unterteilungselementes 24 und dem Absatz 5b eingeklemmt. Der Durchmesser des unteren Abschnitts 22a, der mit der Aussparung des Unterteilungselementes 24 in Kontakt kommt, ist kleiner als der des anderen Teils des Druckkammer-Unterteilungselements 22, um die Verbindungslöcher 24b nicht zu verstopfen. Das Druckkammer-Unterteilungselement 22 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 22b, der sich nach oben öffnet, und einen Flanschabschnitt 22d, der sich radial von dem unteren Abschnitt 22a aus erstreckt.
Der Steuerkolben 17 ist auf den Außenumfang der Kolbenstange 5 so aufgepasst, dass er frei in der axialen Richtung gleitet. Der Steuerkolben 17 umfasst ein unteres Ende 17a, in das die Kolbenstange 5 eindringt, sowie einen zylindrischen Teil 17b, der sich von dem Außenumfang des unteren Endes 17a nach unten erstreckt. Der zylindrische Teil 17b ist auf den Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 22b des Druckkammer-Unterteilungselements 22 aufgepasst. Ein Teil 17c mit vergrößertem Innendurchmesser ist an der Innenseite eines unteren Endes des zylindrischen Teils 17b ausgebildet. Der Teil 17c mit vergrößertem Innendurchmesser ist auf den Außenumfang des Flanschteils 22d des Druckkammer-Unterteilungselementes 22 aufgepasst und hat ein vorderes Ende, das einem ringförmigen Ventilsitz 24c zugewandt ist, der in der Nähe einer abgeschrägten Wandfläche 24d ausgebildet ist, die die Aussparung an dem Unterteilungselement 24 bildet. Die abgeschrägte Wandfläche 24d weist eine konische Form auf, deren Durchmesser sich nach unten verringert und die bewirkt, dass ein ringförmiger Spalt, der zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser und der abgeschrägten Wandfläche 24d ausgebildet ist, sich mit Annäherung des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser an den ringförmigen Ventilsitz 24c allmählich verkleinert.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist eine Druckkammer 26c mit einem ringförmigen, horizontalen Querschnitt zwischen dem Teil 17c mit vergrößertem Innendurchmesser des Steuerkolbens 17 und dem zylindrischen Teil 22b des Druckkammer-Unterteilungselements 22 ausgebildet.
Um Fluiddruck von der zweiten Ölkammer 42 in die Druckkammer 26 einzuleiten, ist ein Steuerkanal 5d durch den Teil 5a der Kolbenstange 5 mit kleinem Durchmesser ausgebildet. Des Weiteren ist ein Anschluss 22e, der den Steuerkanal 5d mit der Druckkammer 26 verbindet, in dem Druckkammer-Unterteilungselement 22 in einer radialen Richtung ausge bildet. Eine Öffnung 23a ist in dem Anschluss 22e vorhanden. Die Öffnung 23a ist in einem Stopfen 23 ausgebildet, der in den Innenumfang des Anschlusses 22e eingeschraubt ist.
Eine Schraubenfeder 25 ist zwischen dem Steuerkolben 17 und dem Druckkammer-Unterteilungselement 22 an einer Position die Kolbenstange 5 umgebend angeordnet. Ein oberes Ende der Schraubenfeder 25 wird von dem unteren Ende 17a des Steuerkolbens 17 getragen. Ein unteres Ende der Schraubenfeder 25 wird von dem unteren Abschnitt 22a des Druckkammer-Unterteilungselements 22 getragen.
Die Schraubenfeder 25 übt eine elastische Kraft auf den Steuerkolben 17 in einer Richtung aus, in der sie bewirkt, dass sich der Steuerkolben 17 von dem Unterteilungselement 24 zurückzieht, oder mit anderen Worten, in einer Richtung, in der die Wirkung des Drucks in der Druckkammer 26 ergänzt wird. Verschiebung des Steuerkolbens 17 in dieser Richtung wird durch einen Anschlagring 18 begrenzt, der auf den Außenumfang der Kolbenstange 5 aufgepasst ist. Diese Position des Steuerkolbens 17 wird als zurückgezogene Position bezeichnet.
Ein Raum, der durch den Steuerkolben 17 die Kolbenstange 5 und das Druckkammer-Unterteilungselement 22 begrenzt wird, dient dazu, die Schraubenfeder 15 aufzunehmen, und ist über ein Verbindungsloch 17, das das untere Ende 17a des Steuerkolbens 17 durchdringt, permanent mit der ersten Ölkammer 41 verbunden, so dass verhindert wird, dass das in diesem Raum eingeschlossene Arbeitsöl die axiale Verschiebung des Steuerkolbens 17 blockiert.
Der Druck in der ersten Ölkammer 41 schiebt den Steuerkolben 17 aufgrund einer Differenz zwischen der nach oben gewandten Druckaufnahmefläche und der nach unten gewandten Druckaufnahmefläche des Steuerkolbens 17 nach unten. Andererseits wirken der Druck in der Druckkammer 26 und die elastische Kraft der Schraubenfeder 25 auf den Steuerkolben 17 nach oben. Der Steuerkolben 17 bewirkt, wenn er nach unten verschoben wird, dass sich das vordere Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser dem Unterteilungselement 24 so nähert, dass sich der ringförmige Spalt, der zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser und der geneigten Wandfläche 24d ausgebildet ist, allmählich verkleinert. Dadurch nimmt der Strömungswiderstand gegenüber dem Arbeitsöl, das aus der ersten Ölkammer 41 über den ringförmigen Spalt in die zweite Ölkammer 42 strömt, zu. Der nach unten verschobene Steuerkolben 17 bewirkt schließlich, dass das vordere Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c an dem Unterteilungselement 24 aufsitzt, so dass der Strom von Arbeitsöl aus der ersten Ölkammer 41 über den ringförmigen Spalt in die zweite Ölkammer 42 unterbrochen wird.
Das Dämpfventil 10 und die auf Druck ansprechende Drosselklappe 16 wirken wie im Folgenden beschrieben.
Wenn der Kolben 1 in dem Zylinder 40 nach oben verschoben wird, oder, wenn sich, mit anderen Worten, der Stoßdämpfer ausdehnt, verkleinert sich die erste Ölkammer 41, und die zweite Ölkammer 42 dehnt sich aus. Bei diesem Vorgang strömt das Arbeitsöl in der ersten Ölkammer 41 über den Einströmraum A, die Kanäle 2 und das Dämpfventil 10 in die zweite Ölkammer 42.
Wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung sehr niedrig ist, ist der Öffnungsdruck, der auf das Dämpfventil 10 wirkt, zu niedrig, um zu bewirken, dass die Lamellen 10a, auf die die Anfangsbiegung wirkt, die Kanäle 2 öffnen. Das Arbeitsöl in den Kanälen 2 strömt über die Einkerbung/en, die in den Lamellen 10a ausgebildet ist/sind, oder die Öffnung/en, die in dem Ventilsitz 1c ausgebildet ist/sind, wie dies oben beschrieben ist, in die zweite Ölkammer 42. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsöls, das in die zweite Ölkammer 42 strömt, in diesem Zustand sehr gering ist, ist die durch das Dämpfventil 10 erzeugte Dämpfkraft ebenfalls sehr gering.
Wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung zunimmt, biegen sich die Lamellen 10a von dem äußeren Rand der Scheibe 8 nach unten, und der Strömungsquerschnitt des Arbeitsöls, das aus den Kanälen 2 in die zweite Ölkammer 42 strömt, nimmt zu. Die durch das Dämpfventil 10 in diesem Zustand erzeugte Dämpfkraft hängt von der elastischen Verformung der Lamellen 10a ab und nimmt in Bezug auf eine Zunahme der Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung schnell zu, wie dies in dem Bereich niedriger Geschwindigkeit in 2 dargestellt ist.
Wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den mittleren Geschwindigkeitsbereich erreicht, nimmt die Druckdifferenz zwischen der ersten Ölkammer 41 und der zweiten Ölkammer weiter zu, und die Lamellen 10a bewegen sich in 1 gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 15 nach unten. Wenn sich die Lamellen 10a nach unten bewegen, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Öffnung 3a der Kanäle der 2 stark zu. Der Abstand zwischen den Lamellen 10a und der Öffnung 3 der Kanäle 2 nimmt zu, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung zunimmt, und daher findet eine Zunahme der Dämpfkraft, die durch das Dämpfventil 10 im mittleren Geschwindigkeitsbereich der Kolbenverschiebung erzeugt wird, viel allmählicher statt als im unteren Geschwindigkeitsbereich, wie dies in 2 dargestellt ist.
Wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, verschiebt die auf Druck ansprechende Drosselklappe 16 den Steuerkolben 17 in 1 gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 25 und den Druck in der Druckkammer 26 aus der eingezogenen Position nach unten, so dass der ringförmige Spalt zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser und der abgeschrägten Wandfläche 24d sich allmählich verschmälert. Wenn das vordere Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c aufsitzt, wird der Strom von Arbeitsöl aus der ersten Ölkammer 41 in die zweite Ölkammer 42 über den ringförmigen Spalt unterbrochen.
Bei dem oben beschriebenen Vorgang der auf Druck ansprechenden Drosselklappe 16 nimmt die während des Ausdehnungshubs des hydraulischen Stoßdämpfers erzeugte Dämpfkraft unmittelbar, nachdem die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, erheblich zu. Diese schnell ansteigende Kennlinie der Dämpfkraft kann unterschiedlich eingestellt werden, indem die Neigung der abgeschrägten Wandfläche 24d des Unterteilungselementes 24 im Voraus selektiv eingestellt wird.
Es ist zu bemerken, dass die Federkennlinie der Schraubenfeder 25 im Voraus so eingestellt wird, dass der Teil 17c mit vergrößertem Innendurchmesser unmittelbar nachdem die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c aufsitzt. Bei dieser Einstellung der Federkraft der Schraubenfeder 25 wird die auf Druck ansprechende Drosselklappe 16 so lange nicht wirksam, wie die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung in dem Bereich mittlerer Geschwindigkeit oder dem Bereich niedriger Geschwindigkeit verbleibt. Die Dämpfkraft, die mit dem Strom von Arbeitsfluiden aus der ersten Ölkammer 41 in die zweite Ölkammer 42 in diesen Geschwindigkeitsbereichen einhergeht, wird ausschließlich in dem Dämpfventil 10 erzeugt.
Nachdem das vordere Ende des Teils 17c des Steuerkolbens 17 mit vergrößertem Innendurchmesser in dem Bereich hoher Geschwindigkeit auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c aufsitzt, strömt das Arbeitsöl in der ersten Ölkammer 41 nur über den kleinen ringförmigen Spalt zwischen dem unteren Ende 24e des Unterteilungselementes 24 und dem Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 in die Kanäle 2. Dadurch nimmt der Druckverlust des Arbeitsöls, das aus der ersten Ölkammer 41 in die zweite Ölkammer 42 strömt, in Bezug auf eine Zunahme der Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung stark zu.
Bei diesem Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus werden daher unterschiedliche Dämpfkraftkennlinien in dem Bereich niedrigerer Geschwindigkeit, dem Bereich mittlerer Geschwindigkeit und dem Bereich hoher Geschwindigkeit erzielt.
Des Weiteren kann, indem die Neigung der abgeschrägten Wandfläche 24d des Unterteilungselementes 24 im Voraus selektiv eingestellt wird, die Kennlinie schnellerer Zunahme der Dämpfkraft, unmittelbar nachdem die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, entsprechend den Umständen eingestellt werden. Diese Möglichkeit, die Dämpfkraftkennlinien entsprechend den Umständen einzustellen, ist von Vorteil, wenn es darum geht, zu verhindern, dass der Fahrer oder die Fahrgäste des Fahrzeugs Unbequemlichkeit oder Stoß empfinden.
Des Weiteren weist, da die Druckkammer 26 über die Öffnung 23a mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden ist, die Druckänderung in der Druckkammer 26 stets eine Verzögerung auf. Aufgrund dieser Verzögerung ist eine bestimmte Zeit von dem Punkt, an dem sich der Steuerkolben 17 zu bewegen beginnt, bis zum Aufsitzen des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c erforderlich. Dies bedeutet, dass die Zunahme der Dämpfkraft allmählicher stattfindet als in dem Fall, in dem der Anschluss 22e nicht mit der Öffnung 23a versehen ist, und daher trägt die Öffnung 23a auch dazu bei, den Fahrer oder die Fahrgäste des Fahrzeugs vor Unbequemlichkeit oder Stoß aufgrund einer schnellen Änderung der Dämpfkraft zu schützen.
Die Kennlinie schneller Zunahme der Dämpfkraft, die erreicht wird, unmittelbar nachdem die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht wird, wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Wenn davon ausgegangen wird, dass die abgeschrägte Wandfläche 24d in der Nähe des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser nicht vorhanden ist, ist der ringförmige Spalt, der dem Strom von Arbeitsöl Widerstand entgegensetzt, stets zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c des Steuerkolbens 17 mit vergrößertem Innendurchmesser und dem ringförmigen Ventilsitz 24c vorhanden. Wenn hingegen die abgeschrägte Wandfläche 24d in der Nähe des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser vorhanden ist, wie es in 1 dargestellt ist, wird der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c des Steuerkolbens 17 mit vergrößertem Innendurchmesser und der abgeschrägten Wandfläche 24d kürzer als der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c des Steuerkolbens 17 mit vergrößertem Innendurchmesser und dem ringförmigen Ventilsitz 24c, und daher bestimmt der ringförmige Spalt, der zwischen dem vorderen Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser und der abgeschrägten Wandfläche 24d ausgebildet ist, vorwiegend den Betrag der erzeugten Dämpfkraft. In ersterem Fall nimmt die Dämpfkraft in dem Augenblick schrittweise zu, in dem das vordere Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c aufsitzt. In letzterem Fall wird, da der ringförmige Spalt bei der gleichen Hubposition des Steu erkolbens 17 kleiner ist als in ersterem Fall, eine größere Dämpfkraft erzeugt als in ersterem Fall. Dadurch nimmt die erzeugte Dämpfkraft in Bezug auf das Maß der Verschiebung des Steuerkolbens 17 in letzterem Fall allmählicher zu als in ersterem Fall.
3 zeigt eine Beziehung zwischen der durch den hydraulischen Stoßdämpfer erzeugten Dämpfkraft und der Hubposition des Kolbens 1 in einer Arbeitssituation. Bei dem hydraulischen Stoßdämpfer erreicht die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung unabhängig von der Hubrichtung des Kolbens, das heißt, dem Verlängerungshub oder dem Verkürzungshub, ein Maximum, wenn er eine neutrale Position durchläuft. Die maximale Dämpfkraft wird daher in der neutralen Position erzeugt. Im Unterschied dazu wird in der am stärksten ausgedehnten Position und der am stärksten eingezogenen Position des Stoßdämpfers die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung 0, und die erzeugte Dämpfkraft wird ebenfalls 0. Die unterbrochene Linie in der Figur kennzeichnet eine Dämpfkraft, die erzeugt wird, wenn die abgeschrägte Wandfläche 24d in der Nähe des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser nicht vorhanden ist, und die durchgehende Linie in der Figur kennzeichnet eine Dämpfkraft, die erzeugt wird, wenn die abgeschrägte Wandfläche 24d in der Nähe des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Durchmesser vorhanden ist.
Aus der Figur wird verständlich, dass, indem die abgeschrägte Wandfläche 24d in der Nähe des vorderen Endes des Teils 17c mit vergrößertem Durchmesser bereitgestellt wird, die Kennlinie des schnellen Anstiegs der Dämpfkraft unmittelbar nachdem die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, abgeflacht wird. Diese Wirkung der abgeschrägten Wandfläche 24d in Verbindung mit einem Effekt, der durch eine zeitliche Verzögerung der Druckänderung in der Druckkammer 26 aufgrund der Öffnung 23 verursacht wird, hat eine vorteilhafte Auswirkung auf die Verhinderung von Geräusch und Unbequemlichkeit für den Fahrer oder die Fahrgäste aufgrund einer schnellen Änderung der Dämpfkraft des Stoßdämpfers.
Andererseits kommt es, wenn der Kolben 1 in 1 in dem Zylinder 40 nach unten verschoben wird, oder, wenn sich, mit anderen Worten, der Stoßdämpfer verkürzt, zu einer Verkleinerung der zweiten Ölkammer 42 und einer Ausdehnung der ersten Ölkammer 41. Bei diesem Vorgang strömt das Arbeitsöl in der zweiten Ölkammer 42 über die Kanäle 1d in die erste Ölkammer 41, und das Dämpfventil 100 erzeugt eine Dämpfkraft, indem dem Strom vom Arbeitsöl durch die Kanäle 1d ein Strömungswiderstand entgegengesetzt wird.
Es sind verschiedene Veränderungen an dieser Ausführungsform möglich.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich das untere Ende 24e des Unterteilungselementes 24 in der Nähe des Außenumfangs des oberen Endes 1g des Kolbens 1, so dass ein klei ner ringförmiger Spalt, der dazwischen verbleibt, als der zweite Strömungsweg des Arbeitsöls dient, das aus der ersten Ölkammer 41 in den Einströmraum A strömt, nachdem der Steuerkolben 17 auf dem ringförmigen Ventilsitz 24c aufsitzt. Das untere Ende 24 des Unterteilungselementes 24 kann jedoch in der Nähe des Innenumfangs des Zylinders 40 so angeordnet sein, dass ein kleiner Spalt, der zwischen dem unteren Ende 24 des Unterteilungselementes 24 und dem Innenumfang des Zylinders 40 ausgebildet ist, als der zweite Strömungsweg des Arbeitsöls dient, das aus der ersten Ölkammer 41 in den Einströmraum A strömt.
Das Unterteilungselement 24 kann, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, durch ein Unterteilungselement 27 ersetzt werden, das eine abgeschrägte Wandfläche 27d an der Innenseite eines ringförmigen Ventilsitzes 27c aufweist. Das Unterteilungselement 27 umfasst des Weiteren einen Hauptkörper 27a, Verbindungslöcher 27b und ein unteres Ende 27e, das sich von dem Außenumfang des Hauptkörpers 27a nach unten erstreckt. Die abgeschrägte Wandfläche 27d ist in einer konischen Form ausgebildet und an der Innenseite des ringförmigen Ventilsitzes 27c und an der Außenseite der Verbindungslöcher 27b ausgebildet. Das untere Ende 27e reicht bis in die Nähe des Außenumfangs des oberen Endes 1g des Kolbens 1.
Das Unterteilungselement 24 kann, wie unter Bezugnahme auf 5 zu sehen ist, durch ein Unterteilungselement 28 ersetzt werden, bei dem der ringförmige Ventilsitz weggelassen ist und das vordere Ende des Teils 17c des Steuerkolbens 17 mit vergrößertem Innendurchmesser direkt auf einer abgeschrägten Wandfläche 28d aufsitzt. Eine kreisförmige Aussparung, die an der oberen Abschlussfläche 28a ausgebildet ist, und Verbindungslöcher 28b, die in der Nähe der abgeschrägten Wandfläche 28d ausgebildet sind, sind jeweils äquivalent zu der Aussparung, die an der oberen Endfläche 24a ausgebildet ist, und zu den Verbindungslöchern 24b des Unterteilungselementes 24. Ein unteres Ende 28c des Unterteilungselementes 28 hat eine Form und Funktion, die denen des unteren Endes 24e des Unterteilungselementes 24 äquivalent sind.
Es ist auch möglich, den ringförmigen Ventilsitz 27c an dem in 5 dargestellten Unterteilungselement 27 wegzulassen, so dass das vordere Ende des Teils 17c des Steuerkolbens 17 mit vergrößertem Innendurchmesser direkt auf der abgeschrägten Wandfläche 27d aufsitzt.
Statt der Kombination aus dem Steuerkolben 17 und dem Unterteilungselement 24 kann ein Steuerkolben 30 mit einer konischen Fläche 30a am Außenumfang eines unteren Endes eines Teils 30c mit vergrößertem Innendurchmesser zusammen mit dem Unterteilungsele ment 29 eingesetzt werden, das eine Aussparung hat, die von einer aufrecht stehenden Wandfläche 29a umgeben ist. Die Form und die Funktion der Verbindungslöcher 29b, die in der Nähe der aufrecht stehenden Wandfläche 29a ausgebildet sind, und eines unteren Endes 29e des Unterteilungselementes 29 sind äquivalent zu denen der Verbindungslöcher 24b und des unteren Endes 24e des Unterteilungselementes 24.
Bei der Kombination aus dem Steuerkolben 30 und dem Unterteilungselement 29 wird ein Effekt des Glättens der Kennlinie des Anstiegs der erzeugten Dämpfungskraft in Bezug auf eine Zunahme des Maßes der Verschiebung des Steuerkolbens 17 erreicht, indem bewirkt wird, dass sich die konische Fläche 30a der aufrecht stehenden Wandfläche 20d allmählich nähert, wenn der Steuerkolben 30 verschoben wird, das heißt, wie in dem Fall, in dem sich das vordere Ende des Teils 17c mit vergrößertem Innendurchmesser des Steuerkolbens 17 der abgeschrägten Wandfläche 24d des Unterteilungselementes 24 nähert, wie dies in 1 dargestellt ist.
Alle Unterteilungselemente 24 und 24–29 sind so eingerichtet, dass sie einen kleinen ringförmigen Spalt zwischen ihrem unteren Ende und dem Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 bilden und so einen zweiten Strömungsweg ausbilden, um einen Strom von Arbeitsöl aus der ersten Ölkammer 41 in den Einströmraum A zu gewährleisten, nachdem der Steuerkolben 17 (30) auf dem Unterteilungselement 24 (27–29) aufsitzt. Eine ähnliche Funktion kann mit einer Einkerbung beziehungsweise mehreren Einkerbungen erreicht werden, die am vorderen Ende des Teils 17a, 30a des Steuerkolbens 17, 30 mit vergrößertem Innendurchmesser ausgebildet ist/sind. Die Einkerbung/en ermöglicht/ermöglichen es, dass eine kleine Menge an Arbeitsöl selbst dann aus der ersten Ölkammer 41 in den Einströmraum A strömt, wenn der Steuerkolben 17 (30) auf dem Unterteilungselement 24 (27–29) aufsitzt, so dass das Unterteilungselement 24 (27–29) eng auf den Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 ohne Zwischenraum aufgepasst wird.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine auf Druck ansprechende Drosselklappe 37, die ein Druckkammer-Unterteilungselement 32 und einen Steuerkolben 31 statt der auf Druck ansprechenden Drosselklappe 16 umfasst.
Das Druckkammer-Unterteilungselement 32 wird zwischen der Scheibe 101, die auf den Teil 5a der Kolbenstange 5 mit kleinen Durchmesser aufgepasst ist, und dem Absatz 5b eingeklemmt, der an der Kolbenstange 5 ausgebildet ist. Das Druckkammer-Unterteilungselement 32 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und hat einen unteren Abschnitt 32a, in den der Teil 5a mit kleinem Durchmesser eindringt. Das Druckkammer-Unterteilungselement 32 umfasst des Weiteren einen zylindrischen Abschnitt 32b, der von dem unteren Abschnitt 32a nach oben vorsteht, und einen Flanschabschnitt 32d, der von dem unteren Abschnitt 32a radial vorsteht.
Der Steuerkolben 31 ist auf den Außenumfang der Kolbenstange 5 so aufgepasst, dass er in der axialen Richtung frei gleitet. Der Steuerkolben 31 umfasst ein unteres Ende 31a, dessen Mitte die Kolbenstange durchdringt, sowie einen zylindrischen Teil 31b, der vom Außenumfang des unteren Endes 31a nach unten vorsteht. Der zylindrische Teil 31b ist auf den Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 32b des Druckkammer-Unterteilungselementes 32 aufgepasst. Ein Teil 31c mit vergrößertem Innendurchmesser ist an der Innenseite des unteren Endes des zylindrischen Teils 31b ausgebildet. Der Teil 31c mit vergrößertem Innendurchmesser ist auf den Außenumfang des Flanschabschnitts 32d des Druckkammer-Unterteilungselementes 32 so aufgepasst, dass das vordere Ende des Teils 31c mit vergrößertem Durchmesser den Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 überlappt, wenn der Steuerkolben 31 nach unten verschoben wird. Schlitze 31e sind an dem vorderen Ende des Teils 31c mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet.
Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist eine Druckkammer 34 mit einem ringförmigen, horizontalen Querschnitt zwischen dem Teil 31c des Steuerkolbens 31 mit vergrößertem Innendurchmesser und dem zylindrischen Abschnitt 32b des Druckkammer-Unterteilungselementes 32 ausgebildet. Das Druckkammer-Unterteilungselement 32 dient auch als ein Unterteilungselement, das den Einströmraum A in die Kanäle gegenüber der ersten Ölkammer 41 abgrenzt. Daher ist das Unterteilungselement 24 der ersten Ausführungsform hier weggelassen.
Um den Druck der zweiten Ölkammer 42 in die Druckkammer 34 einzuleiten, ist ein Steuerkanal 5d so ausgebildet, dass er den Teil 5a der Kolbenstange 5 mit kleinem Durchmesser durchdringt. In dem Druckkammer-Unterteilungselement 32 ist ein Anschluss 32c in der radialen Richtung so ausgebildet, dass er den Steuerkanal 5d mit der Druckkammer 34 verbindet. Eine Öffnung 35a ist in dem Anschluss 32c vorhanden. Die Öffnung 35a ist in einem Stopfen 35 ausgebildet, der in den Innenumfang des Anschlusses 32c eingeschraubt ist.
Eine Schraubenfeder 33 ist zwischen dem Steuerkolben 31 und dem Druckkammer-Unterteilungselement 32 um die Kolbenstange 5 herum angeordnet. Ein oberes Ende der Schraubenfeder 33 wird von dem unteren Ende 31a des Steuerkolbens 31 getragen. Ein unteres Ende der Schraubenfeder 33 wird von dem unteren Abschnitt 32a des Druckkammer-Unterteilungselementes 32 getragen.
Die Schraubenfeder 33 übt eine elastische Kraft auf den Steuerkolben 31 in einer Richtung aus, die bewirkt, dass sich der Steuerkolben 31 von dem Kolben 1 zurückzieht, oder mit anderen Worten, in einer Richtung, durch die die Wirkung des Drucks in der Druckkammer 34 ergänzt wird. Verschiebung des Steuerkolbens 31 in dieser Richtung wird durch einen Anschlagring 36 begrenzt, der auf den Außenumfang der Kolbenstange 5 aufgepasst ist.
Ein Raum, der die Schraubenfeder 33 aufnimmt, wird von dem Steuerkolben 31, der Kolbenstange 5 und dem Druckkammer-Unterteilungselement 32 umgeben. Dieser Raum ist über ein Verbindungsloch 31d, das das untere Ende 31a des Steuerkolbens 31 durchdringt, permanent mit der ersten Ölkammer 41 verbunden, so dass verhindert wird, dass das Arbeitsöl in dem Raum die axiale Verschiebung des Steuerkolbens 21 blockiert.
Der Druck in der ersten Ölkammer 41 wirkt nach unten auf die Druckaufnahmefläche des Steuerkolbens 31, die in der ersten Ölkammer 41 nach oben frei liegt. Im Unterschied dazu wirken der Druck in der Druckkammer 34 und die elastische Kraft der Schraubenfeder 33 nach oben auf den Steuerkolben 31. Der Steuerkolben wird in einer Richtung verschoben, die bewirkt, dass sich das vordere Ende des Teils 31c mit vergrößertem Durchmesser dem Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 nähert, wenn die Geschwindigkeit der Verschiebung in der Ausdehnungsrichtung zunimmt, so dass der ringförmige Spalt zwischen dem vorderen Ende des Teils 31c mit vergrößertem Durchmesser und dem Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 verringert wird. Dadurch nimmt der Strömungswiderstand des Arbeitsöls, das aus der ersten Ölkammer 41 über den ringförmigen Spalt in den Einströmraum A strömt, zu. Nachdem das vordere Ende des Teils 31c mit vergrößertem Durchmesser den Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 überlappt, kann das Öl nur über die Schlitze 31e, die im vorderen Ende des Teils 31c mit vergrößertem Innendurchmesser ausgebildet sind, aus der ersten Ölkammer 41 in den Einströmraum A strömen, und daher ist das Arbeitsöl, das aus der ersten Ölkammer 41 in die zweite Ölkammer 42 strömt, starkem Widerstand ausgesetzt. Wenn der Steuerkolben 31 weiter nach unten verschoben wird, verringert sich der Strömungsquerschnitt der Schlitze 31e weiter. Der Strömungswiderstand erreicht ein Maximum, wenn das vordere Ende des Teils 31c mit vergrößertem Innendurchmesser auf einem Absatz 1h aufsitzt, der am oberen Ende 1g des Kolbens 1 ausgebildet ist. Es ist anzumerken, dass die vertikale Länge der Schlitze 31e im Voraus so festgelegt wird, dass die Schlitze 31e selbst dann nicht vollständig durch den Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens blockiert werden, wenn das vordere Ende des Teils 31c mit vergrößertem Innendurchmesser auf dem Absatz 1a aufsitzt.
Auch mit diesem Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus werden unterschiedliche Dämpfkraft-Kennlinien erreicht, wenn sich die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung in dem Bereich niedriger Geschwindigkeit, dem Bereich mittlerer Geschwindigkeit beziehungsweise dem Bereich hoher Geschwindigkeit befindet. Des Weiteren kann die Dämpfkraft-Kennlinie im Bereich hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung geändert werden, indem die Form, die Größe oder die Anzahl der Schlitze 31e verändert wird. Bei dieser Ausführungsform ist daher das Einstellen der Dämpfkraft-Kennlinie im Bereich hoher Geschwindigkeit einfacher als bei der ersten Ausführungsform, bei der die Dämpfkraft-Kennlinie im gleichen Bereich hoher Geschwindigkeit von dem kleinen ringförmigen Spalt abhängt.
Unter Bezugnahme auf 8 wird im Folgenden eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform entspricht dem Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus der zweiten Ausführungsform, bei dem die auf Druck ansprechende Drosselklappe 37 durch eine auf Druck ansprechende Drosselklappe 57 ersetzt wird.
Die auf Druck ansprechende Drosselklappe 37 erhöht die in dem Bereich hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung erzeugte Dämpfkraft, indem bewirkt wird, dass das vordere Ende des Teils 31c des Steuerkolbens 31 mit vergrößertem Innendurchmesser den Außendurchmesser des oberen Endes 1g des Kolbens 1 überlappt. Im Unterschied dazu erzielt die auf Druck ansprechende Drosselklappe 57 gemäß dieser Ausführungsform das gleiche Ergebnis, indem sie bewirkt, dass ein vorderes Ende des Teils 51b eines Steuerkolbens 51 mit vergrößertem Innendurchmesser Verbindungslöcher 52d verschließt, die durch ein Druckkammer-Unterteilungselement 52 hindurch ausgebildet sind.
Ein ringförmiger Damm 60, der nach oben vorsteht, ist am Außenumfang des oberen Endes 1g des Kolbens 1 ausgebildet. Das Druckkammer-Unterteilungselement 52 umfasst einen Flansch 52c, der sich unmittelbar über dem ringförmigen Damm 60 befindet, so dass ein Einströmraum B in die Kanäle 2 oberhalb des Dämpfventils 100 ausgebildet wird. Die Verbindungslöcher 52d durchdringen das untere Ende 52a des Druckkammer-Unterteilungselements 52 diagonal, um die erste Ölkammer 41 mit dem Einströmraum B zu verbinden. Wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, wird der Steuerkolben 51 nach unten verschoben, und das vordere Ende des Teils 51b mit vergrößertem Innendurchmesser beginnt, die Verbindungslöcher 52d zu schließen. Ein kleinerer ringförmiger Spalt wird im Voraus zwischen dem Flansch 52c und dem ringförmigen Damm 60 geschaffen, so dass, nachdem die Verbindungslöcher 52d im Bereich hoher Geschwindigkeit der Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung geschlossen sind, Arbeitsöl nur über diesen kleinen ringförmigen Spalt aus der ersten Ölkammer 41 in den Einströmraum B strömt.
Die anderen Komponenten dieser Ausführungsform sind den entsprechenden Komponenten der zweiten Ausführungsform äquivalent. Das heißt, ein unteres Ende 51a und ein Verbindungsloch 51c des Steuerkolbens 51 sind äquivalent zu dem unteren Ende 31a und dem Verbindungsloch 31d des Steuerkolbens 31. Ein zylindrischer Abschnitt 52b und ein Anschluss 52e des Druckkammer-Unterteilungselementes 52 entsprechen dem zylindrischen Abschnitt 32b beziehungsweise dem Anschluss 32e. Eine Schraubenfeder 53 entspricht der Schraubenfeder 33. Eine Druckkammer 54 entspricht der Druckkammer 34. Ein Stopfen 55 und eine Öffnung 55a entsprechen dem Stopfen 35 beziehungsweise der Öffnung 35a. Ein Anschlagring 56 entspricht dem Anschlagring 36.
Bei dieser auf Druck ansprechenden Drosselklappe 57 verringert, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, der Steuerkolben 52 die Öffnungsfläche der Anschlüsse 52d allmählich, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung zunimmt, und, nachdem der Steuerkolben 52 die Anschlüsse 52 verschließt, ermöglicht nur der kleine ringförmige Spalt zwischen dem Flansch 52c und dem ringförmigen Damm 60 das Strömen von Arbeitsöl aus der ersten Ölkammer 51 in den Einströmraum B.
Des Weiteren werden bei dieser Ausführungsform, wie bei der zweiten Ausführungsform, Dämpfkräfte mit unterschiedlichen Kennlinien entsprechend den Geschwindigkeitsbereichen der Kolbenverschiebung, das heißt, dem Bereich niedriger Geschwindigkeit, dem Bereich mittlerer Geschwindigkeit und dem Bereich hoher Geschwindigkeit erzeugt.
Des Weiteren ist ein abnehmender Gewinn (gain) der Strömungs-Querschnittsfläche der Verbindungslöcher 52d in Bezug auf das Maß der Verschiebung des Steuerkolbens 51 kleiner als in dem Fall der auf Druck ansprechenden Drosselklappe 37, die dazu dient, den ringförmigen Spalt zu verkleinern. Das heißt, eine Verringerung des Strömungsquerschnitts in Bezug auf eine Zunahme der Druckdifferenz zwischen der ersten Ölkammer 41 und der zweiten Ölkammer 42 kann allmählicher stattfinden als bei der zweiten Ausführungsform. Es ist zu bemerken, dass das Druckkammer-Unterteilungselement 52 statt einer Vielzahl von Verbindungslöchern 52 ein einzelnes Verbindungsloch 52 aufweisen kann.
Unter Bezugnahme auf 9 wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer auf Druck ansprechenden Drosselklappe 64 versehen. Die auf Druck ansprechende Drosselklappe 64 entspricht der auf Druck ansprechenden Drosselklappe 57 gemäß der dritten Ausführungsform, wobei des Weiteren eine Ringnut 61 und eine konische Fläche 63 vorhanden sind. Verbindungslöcher 62 entsprechen den Verbindungslöchern 52 der auf Druck ansprechenden Drosselklappe 57, stehen jedoch mit der ersten Ölkammer 41 über die Ringnut 61 in Verbindung, die am Außenumfang des unteren Endes 52a des Druckkammer-Unterteilungselementes 52 ausgebildet ist. Die konische Fläche 63 ist am vorderen Ende des Teils 51c des Steuerkolbens 51 mit vergrößertem Innendurchmesser ausgebildet und vergrößert einen Durchmesser des Teils 51c mit vergrößertem Innendurchmesser nach unten. Die anderen Komponenten des Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus sind äquivalent zu denen des Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform.
Die auf Druck ansprechende Drosselklappe 64, die mit der Ringnut 61 und der konischen Fläche 63 versehen ist, kann des Weiteren den abnehmenden Gewinn des Strömungsquerschnitts in Bezug auf die Hubposition des Steuerkolbens 51 im Vergleich zu der auf Druck ansprechenden Drosselklappe 57 gemäß der vierten Ausführungsform weiter verringern.
Der Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt, wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsbereich der Kolbenverschiebung, zum Beispiel dem Bereich niedriger Geschwindigkeit, dem Bereich mittlerer Geschwindigkeit und dem Bereich hoher Geschwindigkeit, Dämpfkräfte mit unterschiedlichen Kennlinien. Des Weiteren kann der Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verringerungsgewinn der Strömungsquerschnitts verändern, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht, um so eine beliebige Einstellung der Kennlinie des schnellen Anstiegs der Dämpfkraft zu ermöglichen, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung den Bereich hoher Geschwindigkeit erreicht.
Der Inhalt von Tokugan 2006-348838 mit einem Einreichungsdatum vom 26. Dezember 2006 in Japan, wird hiermit durch Verweis einbezogen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Abwandlungen und Veränderungen der oben beschriebenen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen für den Fachmann auf der Hand.
So ist die Erfindung beispielsweise nicht von der Konstruktion des Dämpfventils abhängig. Der Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einem Stoßdämpfer mit einem Dämpfventil eingesetzt werden, das eine erzeugte Dämpfkraft nur in Abhängigkeit von der elastischen Verformung eines Lamellenventils verändert, dessen Innenumfang unveränderlich ist. Auch in diesem Fall kann die Dämpfkraft-Kennlinie im Bereich hoher Geschwindigkeit der Kolbenverschiebung unabhängig von den anderen Geschwindigkeitsbereichen variiert werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus eingesetzt, um die Dämpf-Kennlinie während des Ausdehnungshubes eines Stoßdämpfers zu variieren, der Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch eingesetzt werden, um die Dämpfkraft-Kennlinie während des Verkürzungshubes eines Stoßdämpfers zu variieren.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Ventilteller durch den Kolben 1 gebildet, es ist jedoch auch möglich, dass ein Grundventil, das an der Unterseite des Zylinders 40 befestigt ist, den Ventilteller bildet, um die zweite Ölkammer 42 von einem außerhalb des Zylinders 40 vorhandenen Behälter zu trennen. In diesem Fall entsprechen die zweite Ölkammer 42 und der Behälter der ersten Fluidkammer beziehungsweise der zweiten Fluidkammer.
Die Kanäle 2 können durch einen einzelnen Kanal ersetzt werden. Desgleichen können die Verbindungslöcher 24b, 27b, 28d, 29b durch ein einzelnes Verbindungsloch ersetzt werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen ein ausschließliches Eigentumsrecht beansprucht wird, sind in den folgenden Ansprüchen definiert:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 09291961 A [0003]
- JP 2006-348838 [0096]

Claims

Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus für einen Stoßdämpfer, der eine erste Fluidkammer (41), eine zweite Fluidkammer (42), einen Ventilteller (1), der die erste Fluidkammer (41) von der zweiten Fluidkammer (42) trennt, und einen Kanal (2) umfasst, der durch den Ventilteller (1) hindurch ausgebildet ist, um die erste Fluidkammer (41) mit der zweiten Fluidkammer (42) zu verbinden, wobei er umfasst: ein Dämpfventil (10), das einen Widerstand auf ein Fluid ausübt, das in dem Kanal (2) aus der ersten Fluidkammer (41) in die zweite Fluidkammer (42) strömt; ein Unterteilungselement (24, 27–29, 32, 52), das den Ventilteller (1) abdeckt und einen Einströmraum (A, B) in den Kanal (2) in die erste Fluidkammer (41) unterteilt; einen ersten Strömungsweg, der die erste Fluidkammer (41) und den Einströmraum (A, B) verbindet; einen Steuerkolben (17, 30, 31, 51), der einen Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsweges verringert, wenn ein Fluiddruck in der ersten Fluidkammer (41) um mehr als einen vorgegebenen Druck über einen Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer (42) hinaus ansteigt; und einen zweiten Strömungsweg, der durch das Unterteilungselement (24, 27–29, 32, 52) gebildet wird und dem Außenumfang des Ventiltellers (1) zugewandt ist, so dass Fluid aus der ersten Fluidkammer (41) in den Einströmraum (A, B) hineinströmen kann.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei der zweite Strömungsweg einen ringförmigen Spalt umfasst, der zwischen dem Außenumfang des Ventiltellers (1) und dem Unterteilungselement (24, 27–29, 32, 52) ausgebildet ist.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 2, wobei das Unterteilungselement (24, 27–29) ein Verbindungsloch (24b, 27b, 28b, 29b) und einen ringförmigen Ventilsitz (24c, 27c, 28d) umfasst, der an einer Seite des Unterteilungselementes (24, 27–29) gegenüber dem Einströmraum (A) so angeordnet ist, dass er das Verbindungsloch (24b, 27b, 28b, 29b) umgibt, und der Steuerkolben (17, 30) durch ein zylindrisches Element gebildet wird, das dem ringförmigen Ventilsitz (24c, 27c, 28d) zugewandt ist.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 3, wobei der ringförmige Ventilsitz (28d) in einer abgeschrägten Wandfläche ausgebildet ist, die in Bezug auf die Verschiebungsrichtung des Steuerkolbens (17) geneigt ist.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 3, wobei das Unterteilungselement (24, 27) eine konisch geformte Wandfläche (24b) in der Nähe des ringförmigen Ventilsitzes (24c, 27d) umfasst.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 3, wobei das Unterteilungselement (29) eine aufrecht stehende Wand (29a) in der Nähe des ringförmigen Ventilsitzes umfasst und der Steuerkolben (30) eine konisch geformte schräge Fläche (30a) umfasst, deren Abstand zu der aufrecht stehenden Wandfläche (29a) sich ändert, wenn sich der Steuerkolben (30) dem ringförmigen Ventilsitz nähert.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Unterteilungselement ein Verbindungsloch (52d, 62) umfasst, das die erste Fluidkammer (41) und den Einströmraum (B) verbindet, und der Steuerkolben (51) so aufgebaut ist, dass er eine Öffnung des Verbindungslochs 52d, 62) abdeckt, die der ersten Fluidkammer (41) zugewandt ist.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 6, wobei die Öffnung des Verbindungslochs (52d, 62), die der ersten Fluidkammer (41) zugewandt ist, in Form einer Ringnut (61) ausgebildet ist und der Steuerkolben (51) eine konische Fläche (63) umfasst, die die Ringnut (61) abdeckt.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Steuerkolben (17, 30, 51) eine erste Druckaufnahmefläche, die einen Druck in der ersten Fluidkammer (41) aufnimmt, sowie eine zweite Druckaufnahmefläche hat, die einen Druck in der zweiten Fluidkammer (42) aufnimmt, und der Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus eine Druckkammer (26, 34, 54) umfasst, in die der Druck in der zweiten Druckkammer (42) eingeleitet wird, wobei die Druckkammer (26, 34, 54) der zweiten Druckaufnahmefläche zugewandt ist, eine Öffnung (23a, 35a, 55a), die in einem Einleitweg des Fluiddrucks aus der zweiten Fluidkammer (42) in die Druckkammer (26, 34, 54) angeordnet ist, und eine Feder (25, 33, 53), die den Steuerkolben (17, 30, 51) in einer zu dem Druck in der Druckkammer (26, 34, 54) identischen Richtung schiebt.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 1 bis 9, wobei das Dämpfventil (10) ein Lamellenventil umfasst, das an der Öffnung (3) des Kanals (2) in die zweite Fluidkammer (42) hinein angeordnet ist, und das Lamellenventil so aufgebaut ist, dass es einen Strömungsquerschnitt durch Verformung entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem Kanal (2) und der zweiten Fluidkammer (42) vergrößert und den Strömungsquerschnitt weiter vergrößert, indem es in einer Richtung verschoben wird, in der es sich von der Öffnung löst, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Kanal (2) und der zweiten Fluidkammer (42) größer ist als ein Einstellwert.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Ventilteller (1) einen Kolben umfasst, der in einem Zylinder (40) so eingeschlossen ist, dass er frei gleiten kann, und die erste Fluidkammer (41) eine Kammer ist, deren Volumen sich verringert, wenn der Kolben einen Ausdehnungshub durchführt.
Dämpfkraft-Erzeugungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei der zweite Strömungsweg einen Schlitz (31e) umfasst, der in dem Steuerkolben (31) so ausgebildet ist, dass Fluid in der ersten Fluidkammer (41) in einem Zustand, in dem der Steuerkolben (31) den ersten Strömungsweg verschließt, in den Einströmraum (A) hineinströmen kann.