DE102008060515A1

DE102008060515A1 - Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102008060515A1
Application number: DE102008060515A
Authority: DE
Inventors: Nam Ho Bucheon-si Kim
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: DE102008060515B4; US20090145708A1; US20120325604A1; US8590677B2

Abstract

Im vorliegenden Fall ist ein Schwingungsdämpfer zur Dämpfung von Schwingungen offenbart, die auf ein Fahrzeug entsprechend einem Fahrbahnzustand übertragen werden. Der Schwingungsdämpfer umfasst einen Zylinder und ein Kolbenventil, das in dem Zylinder angeordnet ist und mit einer Kolbenstange verbunden ist, um den Zylinder in eine erste Kammer und eine zweite Kammer zu teilen. Die Kolbenstange umfasst einen Hohlraum, der im Innern der Kolbenstange ausgebildet ist, erste und zweite Öffnungen, die in oberen und unteren Enden des Hohlraums ausgebildet sind und jeweils mit den ersten und zweiten Kammern verbunden sind, einen Trennkolben, der im Innern des Hohlraums angeordnet ist, um sich nach oben und nach unten zu bewegen und um den Hohlraum in obere und untere Kammern zu teilen, und einen Bewegungsmechanismus, der in dem Hohlraum ausgebildet ist, um ein Arbeitsfluid in obere und untere Abschnitte des Trennkolbens zu bewegen. Der Schwingungsdämpfer kann eine Dämpfungskraft entsprechend einer Verschiebung der Kolbenstange ändern, wodurch der Fahrkomfort und die Stabilität des Fahrzeugs verbessert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer zur Dämpfung von Schwingungen, die auf ein Fahrzeug entsprechend einem Fahrbahnzustand übertragen werden, und insbesondere betrifft sie einen Schwingungsdämpfer, der in der Lage ist, eine Dämpfungskraft entsprechend einer Verschiebung einer Kolbenstange zu ändern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug mit einem Aufhängungssystem zur Verbesserung des Fahrkomforts durch das Dämpfen von Schlägen oder Schwingungen versehen, die auf eine Achse von einer Fahrbahn während des Fahrens übertragen werden. Eines der Bauteile, die das Aufhängungssystem bilden, ist ein Schwingungsdämpfer. Der Schwingungsdämpfer ist zwischen der Achse und einer Fahrzeugkarosserie angeordnet. Der Schwingungsdämpfer umfasst einen Zylinder und eine Kolbenstange, die sich im Innern des Zylinders hin und her bewegt. Der Zylinder ist mit einem Arbeitsfluid wie zum Beispiel Gas oder Öl derartig gefüllt, dass das Arbeitsfluid von einem Kolbenventil bewegt wird, das an einem Ende der Kolbenstange befestigt ist, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen.
Ein herkömmlicher Schwingungsdämpfer weist eine Beschränkung dahingehend auf, dass er in Bezug auf die Veränderungen eines Fahrbahnzustands oder einer Fahrlage des Fahrzeugs konstante Dämpfungskraftcharakteristiken zeigt. Deshalb kann eine niedrige Dämpfungskraftcharakteristik den Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessern, gewährleistet aber nicht die Stabilität des Fahrzeugs, wohingegen eine hohe Dämpfungskraftcharakteristik zwar die stabile Lage des Fahrzeugs aufrechterhalten kann, aber eine Verschlechterung des Fahrkomforts zur Folge hat. Somit ist der herkömmliche Schwingungsdämpfer nicht in der Lage, Dämpfungskraftcharakteristiken im Ansprechen auf Veränderungen des Fahrbahnzustands oder der Lage des Fahrzeuges zu steuern bzw. zu regeln.
Dementsprechend ist, um das Problem eines solchen herkömmlichen Schwingungsdämpfers zu lösen, ein Schwingungsdämpfer entwickelt worden, der in der Lage ist, variable Dämpfungskraftcharakteristiken entsprechend einer Verschiebung der Kolbenstange bereitzustellen.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Teilstücks eines herkömmlichen Schwingungsdämpfers.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst der Schwingungsdämpfer 10 eine Kolbenstange 14, die mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, und einen Zylinder 12, der an einer Achse befestigt ist, die mit den Rädern verbunden ist. Die Kolbenstange 14 bewegt sich in dem Zylinder 12 hin und her.
Die Kolbenstange 14 umfasst ein Kolbenventil 16, das an einem unteren Ende der Kolbenstange 14 angeordnet ist, um den Innenraum des Zylinders 12 in eine Zugstufenkammer RC (tensile chamber) und eine Druckstufenkammer CC (compression chamber) zu teilen. Das Kolbenventil 16 ist mit Zugstufenöffnungen 16a und Druckstufenöffnungen 16b ausgebildet, durch die die Zugstufenkammer RC und die Druckstufenkammer CC miteinander kommunizieren. Der Schwingungsdämpfer 10 umfasst des Weiteren Scheibenventile 18a und 18b, die an oberen und unteren Seiten der Zugstufenöffnungen 16a und der Druckstufenöffnungen 16b so angeordnet sind, dass sie sich entsprechend einer Bewegung eines Arbeitsfluids elastisch verformen und eine Dämpfungskraft erzeugen.
Die Kolbenstange 14 weist einen Hohlraum 20 auf, der darin ausgebildet ist. Der Hohlraum 20 ist mit einem Trennkolben bzw. schwimmenden Kolben 22 versehen, der sich auf und ab bewegen kann und den Hohlraum 20 in eine obere Kammer 20a und eine untere Kammer 20b teilt. Der Hohlraum 20 weist eine erste Öffnung auf, die von einer Durchgangsbohrung 24 definiert wird, durch die ein oberer Abschnitt der oberen Kammer 20a mit der Zugstufenkammer RC kommuniziert, und weist eine zweite Öffnung auf, die von einer Wellenbohrung 26 definiert wird, durch die ein unterer Abschnitt der unteren Kammer 20b mit der Druckstufenkammer CC kommuniziert.
Wenn die Kolbenstange 14 geringfügig verschoben wird, wird der Trennkolben 22 angehoben oder abgesenkt und das Arbeitsfluid fließt durch die Durchgangsbohrung 24 oder die Wellenbohrung 26 in die erste oder die zweite Öffnung hinein oder aus dieser heraus. Als Ergebnis dessen wird die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers 10 verringert.
Der herkömmliche Schwingungsdämpfer 10 verringert die Dämpfungskraft bei einer kleinen Verschiebung und niedrigen Geschwindigkeit. Aber der Hohlraum 20 weist eine beschränkte Größe auf, so dass ein Bereich der Bewegung des Trennkolbens 22 begrenzt ist, wodurch eine geringe Wirkung bezüglich der Reduzierung der Dämpfungskraft bereitgestellt wird. Außerdem gibt es dann, wenn die Größe des Hohlraums 20 vergrößert wird, um die Wirkung bezüglich der Reduzierung der Dämpfungskraft zu verbessern, Probleme durch den Anstieg der Herstellungskosten und eine Verschlechterung der Haltbarkeit der Kolbenstange 14. Zusätzlich erfährt der herkömmliche Schwingungsdämpfer eine Reibung zwischen der äußeren Fläche des Trennkolbens und der inneren Fläche des Hohlraums, während sich der Trennkolben innerhalb des Hohlraums auf und ab bewegt, was eine uneffiziente anfängliche Bewegung und ein sogenanntes Stick-Slip-Phänomen (Phänomen des Ruckgleitens) zwischen dem Trennkolben und dem Hohlraum verursacht, wodurch der Fahrkomfort verschlechtert wird. Des Weiteren erzeugt der herkömmliche Schwingungsdämpfer dann, wenn der Trennkolben mit dem oberen Ende oder dem unteren Ende der oberen Kammer oder der unteren Kammer in Kontakt kommt, Geräusche, wodurch die Zufriedenheit bezüglich der Qualität vermindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist formuliert worden, um die Probleme der oben beschriebenen herkömmlichen Techniken zu lösen, und eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Schwingungsdämpfer bereitzustellen, der einen Trennkolben umfasst, der im Innern eines Hohlraums einer Kolbenstange angeordnet ist, um eine Dämpfungskraft zu reduzieren, und der die Dämpfungskraft in einem Abschnitt, in dem sich die Kolbenstange wiederholt bewegt, beträchtlich reduzieren kann.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer bereitzustellen, der die Dämpfungskraft entsprechend einer Verschiebung der Kolbenstange stufenweise verringern kann.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer bereitzustellen, der ein Stick-Slip-Phänomen verhindern kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die oben genannten sowie auch andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch die Bereitstellung eines Schwingungsdämpfers zustande gebracht werden, der einen Zylinder und ein Kolbenventil umfasst, das mit einer Kolbenstange innerhalb des Zylinders verbunden ist, um den Zylinder in eine erste Kammer und eine zweite Kammer zu teilen. Der Schwingungsdämpfer umfasst des Weiteren einen Hohlraum, der im Innern der Kolbenstange ausgebildet ist; erste und zweite Öffnungen, die in oberen und unteren Enden des Hohlraums ausgebildet sind und jeweils mit den ersten und zweiten Kammern verbunden sind; einen Trennkolben, der im Innern des Hohlraums angeordnet ist, um sich auf und ab zu bewegen und um den Hohlraum in obere und untere Kammern zu teilen; und einen Bewegungsmechanismus, der in dem Hohlraum ausgebildet ist, um ein Arbeitsfluid oberhalb und unterhalb des Trennkolbens zu bewegen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung kann der Bewegungsmechanismus, der im Innern des Hohlraums angeordnet ist, ein Bypass-Kanal sein, der in Längsrichtung in dem Hohlraum ausgebildet ist, um es der oberen Kammer und der unteren Kammer zu erlauben, miteinander durch den Bypass-Kanal zu kommunizieren. Der Schwingungsdämpfer kann des Weiteren eine obere Feder und eine untere Feder umfassen, die an der oberen Kammer und der unteren Kammer bereitgestellt sind, um jeweils die oberen und unteren Flächen des Trennkolbens elastisch zu stützen. Die oberen und unteren Federn können Schraubenfedern sein. Die oberen und unteren Federn können konische Schraubenfedern sein, die jeweils einen in Richtung auf den Trennkolben hin allmählich abnehmenden Radius aufweisen. Die oberen und unteren Flächen des Trennkolbens können mit Befestigungsvorsprüngen ausgebildet sein, in die jeweils die oberen und unteren Federn eingepasst werden. Der Bypass-Kanal kann eine Rille oder Nut sein, die so ausgebildet ist, dass sie eine vorbestimmte Länge in dem Hohlraum aufweist. Der Bypass-Kanal kann ein innerer Durchgang sein, der so ausgebildet ist, dass er eine vorbestimmte Länge in der Kolbenstange aufweist, um die obere Kammer und die untere Kammer innerhalb des Hohlraums miteinander zu verbinden.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Bewegungsmechanismus, der im Innern des Hohlraums angeordnet ist, eine flexible bewegliche Platte sein, die im Innern des Trennkolbens so angeordnet ist, dass sie in Richtung auf die obere oder untere Kammer hin verformt wird. Der Trennkolben kann einen Ring umfassen, wobei der Ring eine Innenfläche, auf der ein äußerer Umfang der flexiblen beweglichen Platte angeordnet ist, und eine Außenfläche aufweist, die eine Innenfläche des Hohlraums berührt, und die flexible bewegliche Platte umfasst einen gebogenen Teil, der einen Außenumfang aufweist, der auf der Innenfläche des Rings angeordnet ist, wobei der gebogene Teil im Hinblick auf eine Mitte des gebogenen Teils symmetrisch ausgebildet ist und abwechselnd nach oben und nach unten gebogen ist. Der gebogene Teil kann nahe dem Ring dünn sein und kann in der Mitte des gebogenen Teils dick sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen sowie weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird, deutlich werden, in denen:
1 eine Querschnittsansicht eines Teilstücks eines herkömmlichen Schwingungsdämpfers ist;
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Schwingungsdämpfers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Betriebsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wenn er eine sehr niedrige Dämpfungskraft erzeugt;
4 eine Betriebsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wenn er eine niedrige Dämpfungskraft erzeugt;
5 eine Betriebsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wenn er eine hohe Dämpfungskraft erzeugt;
6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Schwingungsdämpfers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine Betriebsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, wenn er eine sehr niedrige Dämpfungskraft erzeugt;
8 eine Betriebsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, wenn er eine niedrige Dämpfungskraft erzeugt; und
9 eine Betriebsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, wenn er eine hohe Dämpfungskraft erzeugt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Schwingungsdämpfers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In 2 umfasst ein Schwingungsdämpfer 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Zylinder 52, der mit einer Achse des Fahrzeugs verbunden ist, und eine Kolbenstange 54, die mit einer Fahrzeugkarosserieseite verbunden ist. Die Kolbenstange 54 ist im Innern des Zylinders 52 derart angeordnet, dass sie sich darin hin und her bewegt, und umfasst ein Kolbenventil 56, das an einem Ende der Kolbenstange 54 angeordnet ist, um den Innenraum des Zylinders 52 in eine Druckstufenkammer CC und eine Zugstufenkammer RC zu teilen. Das Kolbenventil 56 ist mit Zugstufenöffnungen 56a und Druckstufenöffnungen 56b ausgebildet, durch die die Zugstufenkammer RC mit der Druckstufenkammer CC kommuniziert. Außerdem ist eine Vielzahl von Scheibenventilen 58a und 58b an oberen und unteren Flächen des Kolbenventils 56 so angebracht, dass sie sich entsprechend einer Bewegung eines Arbeitsfluids elastisch verformen und eine Dämpfungskraft erzeugen.
Die Kolbenstange 54 weist in ihrem Innern einen zylindrisch verlängerten Hohlraum 60 auf. Der Hohlraum 60 ist mit einem Trennkolben 160 versehen, der sich darin auf und ab bewegen kann. Obere und untere Enden des Hohlraums 60 sind mit ersten und zweiten Öffnungen ausgebildet, die jeweils mit der Zugstufenkammer RC und der Druckstufenkammer CC kommunizieren.
Im vorliegenden Fall teilt der Trennkolben 160 den Hohlraum 60 in obere und untere Kammern 60a und 60b und reduziert eine Dämpfungskraft, während er sich mittels des Arbeitsfluids, das durch die ersten und zweiten Öffnungen fließt, nach oben und nach unten bewegt.
Ein Körper 161 des Trennkolbens 160 ist an dem äußeren Umfang davon mit einem eine Reibung verringernden Element 163 versehen, das mit einer inneren Fläche des Hohlraums 60 in Kontakt steht, um die Reibung zwischen dem Trennkolben 160 und dem Hohlraum 60 zu verringern, während sich der Trennkolben 160 in dem Hohlraum 60 bewegt. Das die Reibung verringernde Element 163 kann Teflonharz umfassen.
Außerdem weist der Hohlraum 60 einen Bypass-Kanal auf, der längslaufend ausgebildet ist, um es den oberen und unteren Kammern 60a und 60b zu erlauben, miteinander durch den Bypass-Kanal zu kommunizieren. Folglich bewegt sich das Arbeitsfluid in einer der Zugstufenkammer RC und der Druckstufenkammer CC dann, wenn die Kolbenstange 54 in einem geringen Verschiebungsabschnitt innerhalb des Hohlraums 60 bewegt wird, zu der anderen Kammer, da die oberen und unteren Kammern 60a und 60b des Hohlraums 60 miteinander durch den Bypass-Kanal kommunizieren, wodurch eine niedrige Dämpfungskraft erzeugt wird.
Zu diesem Zweck umfasst die Kolbenstange 54 eine Hauptstange 542 und eine Stangenverlängerung 544, die an einem Ende der Hauptstange 542 bereitgestellt ist und einen hohlen Innenraum aufweist, wobei ein Ende davon offen ist, um eine Öffnung der Stangenverlängerung 544 zu bilden.
Die Hauptstange 542 weist ein abgestuftes Ende derart auf, dass die Öffnung der Stangenverlängerung 544 an dem abgestuften Ende der Hauptstange 542 befestigt ist. Des Weiteren ist das andere Ende der Stangenverlängerung 544 mit einem Hals 546 ausgebildet, der sich längs erstreckt, und weist in einem kleinen äußeren Durchmesser einen Absatz auf, um das Kolbenventil 56 damit zu koppeln.
Der Hohlraum 60 ist an dem oberen Ende davon mit der ersten Öffnung ausgebildet, die mit der Zugstufenkammer RC kommuniziert und durch eine Durchgangsbohrung 64 definiert wird, die die Kolbenstange 54 zu dem oberen Abschnitt des Hohlraums 60 hin durchdringt.
Des Weiteren ist der Hohlraum 60 an dem unteren Ende davon mit der zweiten Öffnung ausgebildet, die mit der Druckstufenkammer CC kommuniziert. Im vorliegenden Fall wird die zweite Öffnung von einer Wellenbohrung 66 definiert, die den Hals 546 der Stangenverlängerung 544 zu dem unteren Abschnitt des Hohlraums 60 hin derart durchdringt, dass der untere Abschnitt des Hohlraums 60 mit der Druckstufenkammer CC durch die Wellenbohrung 66 kommuniziert.
Andererseits wird der Bypass-Kanal des Hohlraums 60 von einer Nut 68 definiert, die in Längsrichtung über eine vorbestimmte Länge in dem Hohlraum 60 ausgebildet ist. Die Nut 68 stellt einen Durchgang bereit, der die obere Kammer 60a und die untere Kammer 60b, die von dem Trennkolben 160 getrennt sind, derart verbindet, dass das Arbeitsfluid zwischen der oberen Kammer 60a und der unteren Kammer 60b durch den Durchgang fließt.
Folglich kann der Schwingungsdämpfer 50 eine reduzierte Dämpfungskraft bereitstellen, indem das Fluid durch die Nut 68 fließt. Des Weiteren kann der Schwingungsdämpfer 50 Charakteristiken der Dämpfungskraft einstellen, indem er die Querschnittsfläche oder die Länge der Nut 68 einstellt.
In dem Hohlraum sind die obere Kammer 60a und die untere Kammer 60b mit oberen und unteren Federn 69a und 69b versehen, die elastisch jeweils obere und untere Flächen des Trennkolbens 160 stützen. Die oberen und unteren Federn 69a und 69b stützen elastisch jeweils die oberen und unteren Flächen des Trennkolbens 160.
Im vorliegenden Fall können die oberen und unteren Federn 69a und 69b unterschiedliche Windungszahlen oder Federkonstanten aufweisen, wodurch es ermöglicht wird, Dämpfungskraft-Veränderungscharakteristiken während der Druckstufe bzw. der Einfederung oder der Zugstufe bzw. der Ausfederung zu steuern bzw. zu regeln.
Darüber hinaus werden die oberen und unteren Federn 69a und 69b von Schraubenfedern gebildet. Im vorliegenden Fall können die oberen und unteren Federn von konischen Schraubenfedern gebildet werden, von denen jede einen in Richtung auf den Trennkolben 160 hin allmählich abnehmenden Radius aufweist.
Außerdem sind die oberen und unteren Flächen des Körpers 161 des Trennkolbens 160 mit Befestigungsvorsprüngen 161a und 161b ausgebildet, in die die oberen und unteren Federn 69a und 69b jeweils eingepasst sind.
Als nächstes wird der Betrieb des Schwingungsdämpfers 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Zunächst wird Bezug auf 3 genommen, die den Betrieb des Schwingungsdämpfers 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer sehr niedrigen Dämpfungskraft zeigt. Eine geringfügige Verschiebung der Kolbenstange 54 bewirkt, dass sich der Trennkolben 160 innerhalb des Abschnitts L1 bewegt, in dem der Bypass-Kanal von der Nut 68 definiert ist. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt die Verschiebung der Kolbenstange 54, dass ein Arbeitsfluid in einer der oberen Kammer 60a und der unteren Kammer 60b durch die Nut 68 zu der anderen Kammer strömt. Als eine Folge davon wird das Arbeitsfluid in der Zugstufenkammer RC oder der Druckstufenkammer CC in die obere Kammer 60a oder die untere Kammer 60b zugeführt oder aus einer von diesen abgeführt.
Bei einem Hub der Kolbenstange 54 des Schwingungsdämpfers 50 in der Zugstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 angehoben wird, fließt das Arbeitsfluid in der Zugstufenkammer RC durch die Durchgangsbohrung 65 in die obere Kammer 60a, und dann bewegt es sich durch die Nut 68 in die untere Kammer 60b. Des Weiteren wird das Arbeitsfluid in der unteren Kammer 60b durch die Wellenbohrung 66 in die Druckstufenkammer CC abgeführt.
Umgekehrt fließt das Arbeitsfluid in der Druckstufenkammer CC bei einem Hub der Kolbenstange 54 des Schwingungsdämpfers 50 in der Druckstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 nach unten bewegt wird, durch die Wellenbohrung in die untere Kammer 60b. Des Weiteren fließt das Arbeitsfluid in der unteren Kammer 60b durch die Nut 68 in die obere Kammer 60a, und das Arbeitsfluid in der oberen Kammer 60a bewegt sich durch die Durchgangsbohrung 64 in die Zugstufenkammer RC.
Auf diese Weise erzeugt der Schwingungsdämpfer 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine sehr niedrige Dämpfungskraft, während das Arbeitsfluid von einer Kammer zu der anderen Kammer durch die Nut 68 umgeleitet wird.
Nun wird Bezug auf 4 genommen, die einen Betrieb des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer niedrigen Dämpfungskraft zeigt. Eine relativ große Verschiebung der Kolbenstange 54 bewirkt, dass sich der Trennkolben 160 zwischen einem äußeren Bereich des Abschnitts L1, der den Bypass-Kanal aufweist, der von der Nut 68 gebildet wird, und dem maximalen Bewegungsbereich L2 des Trennkolbens 160 bewegt.
In diesem Fall wird durch die oberen und unteren Federn 69a und 69b eine Federkraft erzeugt, um den Trennkolben 160 schnell zu bewegen.
Das heißt, wenn die Kolbenstange 54 des Schwingungsdämpfers 50 in einem relativ hohen Maße verschoben wird, wird der Trennkolben 160 zwischen L1 und L2 bewegt. Außerdem wird in dem Hub der Kolbenstange 54 in der Zugstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 angehoben wird, der Trennkolben 160 durch eine Rückstellkraft der oberen Feder 69a schnell nach unten bewegt. Andererseits wird in dem Hub der Kolbenstange 54 in der Druckstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 abgesenkt wird, der Trennkolben 160 durch eine Rückstellkraft der unteren Feder 69b schnell nach oben bewegt.
Außerdem fließt, obwohl der Bypass-Kanal, der von der Nut 68 definiert wird, durch den Trennkolben 160 in dem Bereich der Bewegung des Trennkolbens 160 zwischen L1 und L2 verschlossen ist, das Arbeitsfluid in dem Hohlraum 60 durch die Durchgangsbohrung 64 oder die Wellenbohrung 66 in die andere Kammer hinein oder aus dieser heraus, so dass während dieses Betriebs die niedrige Dämpfungskraft erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Dämpfungskraft, die von dem Schwingungsdämpfer 50 erzeugt wird, höher als dies der Fall ist, wenn sich der Trennkolben nur innerhalb des Abschnitts L1 bewegt, ist aber niedriger als diejenige eines üblichen Schwingungsdämpfers.
Nun wird des Weiteren Bezug auf 5 genommen, die einen Betrieb des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer hohen Dämpfungskraft zeigt. Eine große Verschiebung der Kolbenstange 54 bewirkt, dass der Trennkolben 160 an dem oberen oder unteren Ende des Hohlraums 60 angeordnet wird, so dass sich der Trennkolben 160 nicht nach oben oder unten bewegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich eine der oberen und unteren Federn 69a und 69b in einem minimal komprimierten Zustand.
Demgemäß befindet sich die Nut 68 oberhalb oder unterhalb des Trennkolbens 160, so dass der Bypass-Kanal nicht gebildet wird. Des Weiteren wird, da der Trennkolben 160 nicht nach oben oder unten bewegt wird, das Arbeitsfluid nicht durch die Durchgangsbohrung 64 oder die Wellenbohrung 66 in den Hohlraum 60 hinein oder aus diesem heraus bewegt.
Folglich erzeugt der Schwingungsdämpfer 50 eine hohe Dämpfungskraft durch das Kolbenventil 56.
Somit ist der Schwingungsdämpfer 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass er es erlaubt, dass der Trennkolben 160 entsprechend einem Grad der Verschiebung des Kolbenventils 56 bewegt wird, wobei der Bypass-Kanal in dem Hohlraum 60 selektiv von dem Trennkolben 160 geöffnet wird, wodurch mehrstufige Dämpfungskraftcharakteristiken erzeugt werden. Darüber hinaus erfährt der Schwingungsdämpfer 50 kein Stick-Slip-Phänomen, das bewirkt, dass der Trennkolben wiederholt in dem Hohlraum stecken bleibt oder davon getrennt wird, da eine anfängliche Bewegung des Trennkolbens 160 von der oberen oder unteren Feder 69a oder 69b gleichmäßig, also ruckfrei durchgeführt wird.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Schwingungsdämpfers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diejenigen Bauteile eines Schwingungsdämpfers 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die gleich denen des Schwingungsdämpfers 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen wie für das erste Ausführungsbeispiel bezeichnet werden, und eine ausführliche Beschreibung davon wird hier weggelassen werden.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst der Schwingungsdämpfer 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Trennkolben 260, der sich im Innern des Hohlraums 60 auf und ab bewegt.
Der Trennkolben 260 umfasst einen Ring 262, der sich im Innern des Hohlraums 60 bewegt, wobei eine äußere umfangsseitige Fläche des Rings 262 eine innere Fläche des Hohlraums 60 berührt. Des Weiteren kann die äußere umfangsseitige Fläche des Rings 262 mit einem Material wie zum Beispiel Teflonharz veredelt sein, das in der Lage ist, die Reibung zwischen dem Ring und dem Hohlraum zu verringern.
Der Ring 262 ist darin mit einer flexiblen beweglichen Platte 264 versehen, die elastisch verformt werden kann. Die flexible bewegliche Platte 264 teilt den Hohlraum 60 in eine obere Kammer 60a und eine untere Kammer 60b und kann in Richtung auf die obere oder untere Kammer 60a oder 60b hin durch ein Arbeitsfluid verformt werden, das in die obere oder untere Kammer 60a oder 60b hineinströmt oder aus dieser herausströmt.
Ein äußerer Umfang der flexiblen beweglichen Platte 264 ist an einer Innenfläche des Rings 262 angeordnet und ist in den Ring 262 vorzugsweise durch Formen integriert.
Des Weiteren ist die flexible bewegliche Platte 264 aus einem elastischen Material wie zum Beispiel Gummi gebildet und weist eine gebogene Form derart auf, dass die flexible bewegliche Platte 264 durch das Arbeitsfluid mühelos verformt werden kann, das in die obere oder untere Kammer 60a oder 60b hineinströmt oder aus dieser herausströmt. Mit anderen Worten, die flexible bewegliche Platte 264 umfasst einen gebogenen Teil, der im Hinblick auf die Mitte davon symmetrisch ausgebildet ist und abwechselnd nach oben und nach unten gebogen ist.
Die flexible bewegliche Platte 264 wird von dem Arbeitsfluid nach oben oder nach unten verformt, welches durch die erste Öffnung oder die zweite Öffnung in die obere oder untere Kammer 60a oder 60b hineinströmt oder aus dieser herausströmt, so dass der Schwingungsdämpfer 50' eine niedrige Dämpfungskraft erzeugt.
Im vorliegenden Fall weist die flexible bewegliche Platte 264 entsprechend einer Lage des gebogenen Teils einen dünnen Abschnitt auf, um die Rückstellcharakteristiken zu verbessern. Zu diesem Zweck ist der gebogene Teil der flexiblen beweglichen Platte 264 nahe dem Ring 262 nach oben und nahe der Mitte davon nach unten gebogen. Des Weiteren ist der gebogene Teil der flexiblen beweglichen Platte 264 nahe dem Ring dünn und nahe der Mitte davon dick.
Folglich kann die flexible bewegliche Platte 264 durch einen Unterschied zwischen Rückstellkräften in den jeweiligen Abschnitten des gebogenen Teils ohne weiteres wieder in eine ursprüngliche Form zurückgeführt werden.
Als nächstes wird der Betrieb des Schwingungsdämpfers 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.
Nun wird zunächst Bezug auf 7 genommen, die den Betrieb des Schwingungsdämpfers 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer sehr niedrigen Dämpfungskraft zeigt. Eine geringfügige Verschiebung der Kolbenstange 54 bewirkt, dass sich der Trennkolben 260 geringfügig innerhalb des Abschnitts L1 bewegt. In diesem Fall bewirkt die Verschiebung der Kolbenstange 54, dass ein Arbeitsfluid durch eine der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung in den Hohlraum 60 hineinfließt und daraus durch die andere Öffnung abgeleitet wird.
Mit anderen Worten, bei einem Hub der Kolbenstange 54 des Schwingungsdämpfers 50' in der Zugstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 angehoben wird, fließt das Arbeitsfluid in der Zugstufenkammer RC durch die erste Öffnung, die von der Durchgangsbohrung 64 definiert wird, in die obere Kammer 60a. Zu diesem Zeitpunkt wird die flexible bewegliche Platte 264 des Trennkolbens 260 in Richtung auf die untere Kammer 60b hin verformt, und das Arbeitsfluid in der unteren Kammer 60b wird durch die zweite Öffnung, die von der Wellenbohrung 66 definiert wird, in die Druckstufenkammer CC abgeleitet.
Unterdessen fließt das Arbeitsfluid in der Druckstufenkammer CC bei einem Hub der Kolbenstange 54 des Schwingungsdämpfers 50' in der Druckstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 abgesenkt wird, durch die Wellenbohrung 66 in die untere Kammer 60b. Zu diesem Zeitpunkt wird die flexible bewegliche Platte 264 des Trennkolbens 260 in Richtung auf die obere Kammer 60a hin verformt. Außerdem wird das Arbeitsfluid in der oberen Kammer 60a durch die Durchgangsbohrung 64 in die Zugstufenkammer RC abgeleitet.
Auf diese Weise erzeugt der Schwingungsdämpfer 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dann, wenn die Kolbenstange 54 geringfügig bewegt wird, eine sehr niedrige Dämpfungskraft, während das Arbeitsfluid innerhalb des Hohlraums 60 durch die Verformung der flexiblen beweglichen Platte 264 bewegt wird.
Unter Bezugnahme auf 8, die den Betrieb des Schwingungsdämpfers 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer niedrigen Dämpfungskraft zeigt, bewirkt eine relativ große Verschiebung der Kolbenstange 54, dass sich der Trennkolben 260 zwischen einem äußeren Bereich des Abschnitts L1 und dem maximalen Bereich L2 der Bewegung des Trennkolbens 260 bewegt, während die flexible bewegliche Platte 264 zur gleichen Zeit verformt wird.
Des Weiteren wird in dem Zugstufenhub der Kolbenstange 54, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 nach oben bewegt wird, der Trennkolben 260 abgesenkt, während die flexible bewegliche Platte 264 zur gleichen Zeit nach unten verformt wird. Dementsprechend wird das Arbeitsfluid in der Zugstufenkammer RC der oberen Kammer 60a zugeführt, während das Arbeitsfluid in der unteren Kammer 60b in die Druckstufenkammer CC abgeleitet wird.
Andererseits wird in dem Druckstufenhub der Kolbenstange 54, das heißt, wenn die Kolbenstange 54 abgesenkt wird, der Trennkolben 260 angehoben, während die flexible bewegliche Platte 264 gleichzeitig nach oben verformt wird. Als eine Folge davon wird das Arbeitsfluid in der Druckstufenkammer CC der unteren Kammer 60b zugeführt, während das Arbeitsfluid in der oberen Kammer 60a in die Zugstufenkammer RC abgeleitet wird.
Auf diese Weise erzeugt der Schwingungsdämpfer 50' eine niedrige Dämpfungskraft durch die Verformung der flexiblen beweglichen Platte 264 und die Verschiebung des Trennkolbens 260. Zu diesem Zeitpunkt ist die Dämpfungskraft, die von dem Schwingungsdämpfer 50' erzeugt wird, höher als dies der Fall ist, wenn sich der Trennkolben 260 nur innerhalb des Abschnitts L1 bewegt, sie ist aber niedriger als diejenige eines üblichen Schwingungsdämpfers.
Nun wird des Weiteren Bezug auf 9 genommen, die den Betrieb des Schwingungsdämpfers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer hohen Dämpfungskraft zeigt. Eine große Verschiebung der Kolbenstange 54 bewirkt, dass der Trennkolben 260 an dem oberen oder unteren Ende des Hohlraums 60 positioniert wird, so dass sich der Trennkolben 260 nicht nach oben oder unten bewegt. Außerdem wird die flexible bewegliche Platte 264 in einen engen Kontakt mit dem oberen oder unteren Ende des Hohlraums 60 gebracht.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Durchgangsbohrung 64 und die Wellenbohrung 66 durch den Trennkolben 260 verschlossen, so dass das Arbeitsfluid nicht in den Hohlraum 60 fließt oder nicht daraus abgeleitet wird.
Folglich erzeugt der Schwingungsdämpfer 50' durch das Kolbenventil 56 eine hohe Dämpfungskraft.
Somit ist der Schwingungsdämpfer 50' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass er es erlaubt, dass entsprechend einem Grad der Verschiebung des Kolbenventils 56 der Trennkolben 260 bewegt werden kann oder die flexible bewegliche Platte 264 verformt werden kann, um die Dämpfungskraft zu reduzieren. Darüber hinaus wird entsprechend dem Grad der Verschiebung des Kolbenventils 56 der Trennkolben 260 bewegt oder die flexible bewegliche Platte 264 verformt, wodurch mehrstufige Dämpfungskraftcharakteristiken erzeugt werden. Auf diese Weise stellt der Schwingungsdämpfer 50' durch die Verformung der flexiblen beweglichen Platte bei der Bewegung der Kolbenstange 54 eine variable Dämpfungskraft bereit. Im vorliegenden Fall verformt sich die flexible bewegliche Platte vor der Bewegung des Trennkolbens 260, um eine anfängliche gleichmäßige, also ruckfreie Bewegung des Trennkolbens 260 zu erlauben, damit der Schwingungsdämpfer 50' nicht das Stick-Slip-Phänomen erfährt, das bewirkt, dass der Trennkolben wiederholt in dem Hohlraum stecken bleibt oder davon getrennt wird.
Wie aus der obigen Beschreibung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich wird, ist der Schwingungsdämpfer so konfiguriert, dass er es erlaubt, dass ein Arbeitsfluid in einem Teil eines Hohlraums durch eine geringfügige Verschiebung einer Kolbenstange in den anderen Teil des Hohlraums durch einen Bypass-Kanal fließen kann, wodurch eine sehr niedrige Dämpfungskraft erzeugt wird und der Fahrkomfort verbessert wird. Des Weiteren kann der Schwingungsdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung einen variablen Grad der Dämpfungskraft steuern, indem die Breite, die Länge und die Tiefe einer Nut und dergleichen geändert werden. Darüber hinaus kann in einem Druckstufenhub oder einem Zugstufenhub eine anfängliche Bewegung des Trennkolbens durch Federn gleichmäßig bzw. ruckfrei durchgeführt werden, wodurch das Stick-Slip-Phänomen und die Geräusche, die sich aus einem Kontakt zwischen dem Trennkolben und dem Hohlraum ergeben, verhindert werden.
Außerdem ist der Schwingungsdämpfer gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung so konfiguriert, dass er es erlaubt, dass in dem Hohlraum durch eine geringfügige Verschiebung der Kolbenstange ein Arbeitsfluid bewegt wird und gleichzeitig eine flexible bewegliche Platte verformt wird, wodurch eine sehr niedrige Dämpfungskraft erzeugt wird und der Fahrkomfort verbessert wird. Des Weiteren kann der Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung den variablen Grad der Dämpfungskraft dadurch steuern, dass die Dicke oder die gebogene Form der flexiblen beweglichen Platte geändert wird. Darüber hinaus kann, da die flexible bewegliche Platte während der Bewegung der Kolbenstange kontinuierlich verformt wird, die anfängliche Bewegung des Trennkolbens gleichmäßig und ruckfrei durchgeführt werden, um das Stick-Slip-Phänomen und Geräusche, die sich aus dem Kontakt zwischen dem Trennkolben und dem Hohlraum ergeben, zu verhindern.
Des Weiteren kann der Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung eine geeignete Dämpfungskraft entsprechend einem Fahrzustand eines Fahrzeugs erzeugen, indem er die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Verschiebung der Kolbenstange allmählich verändert, um den Fahrkomfort zu verbessern, und kann auch eine hohe Dämpfungskraft erzeugen, wenn das Fahrzeug bergauf oder durch eine Kurve gefahren wird, wodurch die Fahrstabilität des Fahrzeugs aufrecht erhalten wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, sollte es angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen und äquivalente Ausführungsbeispiele ausgeführt werden können, ohne dass vom Gedanken und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, die nur durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Schwingungsdämpfer mit einem Zylinder und einem Kolbenventil, das mit einer Kolbenstange innerhalb des Zylinders verbunden ist, um den Zylinder in eine erste Kammer und eine zweite Kammer zu teilen, wobei der Schwingungsdämpfer des Weiteren Folgendes umfasst: einen Hohlraum, der im Innern der Kolbenstange ausgebildet ist; erste und zweite Öffnungen, die in oberen und unteren Enden des Hohlraums ausgebildet sind und jeweils mit den ersten und zweiten Kammern verbunden sind; einen Trennkolben, der im Innern des Hohlraums angeordnet ist, um sich nach oben und nach unten zu bewegen und um den Hohlraum in obere und untere Kammern zu teilen; und einen Bewegungsmechanismus, der in dem Hohlraum ausgebildet ist, um ein Arbeitsfluid oberhalb und unterhalb des Trennkolbens zu bewegen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsmechanismus, der in Innern des Hohlraums angeordnet ist, ein Bypass-Kanal ist, der in der Längsrichtung in dem Hohlraum ausgebildet ist, um es der oberen Kammer und der unteren Kammer zu erlauben, miteinander durch den Bypass-Kanal zu kommunizieren.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, der des Weiteren Folgendes umfasst: eine obere Feder und eine untere Feder, die an der oberen Kammer und der unteren Kammer bereitgestellt sind, um jeweils obere und untere Flächen des Trennkolbens elastisch zu stützen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, wobei die oberen und unteren Federn Schraubenfedern sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, wobei die oberen und unteren Federn konische Schraubenfedern sind, die jeweils einen in Richtung auf den Trennkolben hin allmählich abnehmenden Radius aufweisen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, wobei die oberen und unteren Flächen des Trennkolbens mit Befestigungsvorsprüngen ausgebildet sind, in die jeweils die oberen und unteren Federn eingepasst werden.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei der Bypass-Kanal eine Nut ist, die so ausgebildet ist, dass sie eine vorbestimmte Länge in dem Hohlraum aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei der Bypass-Kanal ein innerer Durchgang ist, der so ausgebildet ist, dass er eine vorbestimmte Länge in der Kolbenstange aufweist, um die obere Kammer und die untere Kammer innerhalb des Hohlraums miteinander zu verbinden.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsmechanismus, der im Innern des Hohlraums angeordnet ist, eine flexible bewegliche Platte ist, die im Innern der Kolbenstange so angeordnet ist, dass sie in Richtung auf die obere oder untere Kammer hin verformt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, wobei der Trennkolben einen Ring umfasst, wobei der Ring eine Innenfläche, auf der ein äußerer Umfang der flexiblen beweglichen Platte angeordnet ist, und eine Außenfläche aufweist, die eine Innenfläche des Hohlraums berührt, und die flexible bewegliche Platte einen gebogenen Teil umfasst, der einen Außenumfang aufweist, der auf der Innenfläche des Rings angeordnet ist, wobei der gebogene Teil im Hinblick auf eine Mitte des gebogenen Teils symmetrisch ausgebildet ist und abwechselnd nach oben und nach unten gebogen ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, wobei der gebogene Teil nahe dem Ring dünn ist und in der Mitte des gebogenen Teils dick ist.