Stand der Technik:State of the art:
Die
derzeit entwickelten und verfügbaren Feder-/Dämpfersysteme
für Fahrzeuge weisen die verschiedensten Methoden zur Federwegsreduzierung auf.
Im Allgemeinen ist bei einfachen Dämpfern der Federweg
auf null zu setzten, indem der Ölfluss in der Druckstufendämpfung
(Einfederungsrichtung) minimiert wird und somit eine Einfederbewegung
unterbunden wird. Diese genannten Systeme werden als „Lock-Out”-Systeme
bezeichnet. Weiter kann eine Reduzierung des Federweges durch eine
hohe Druckstufendämpfung erreicht werden, was sich allerdings
negativ auf den Fahrkomfort auswirkt. Diese Systeme bieten die Verstellung
von vollständigem Federweg bis hin zur Blockierung des
Dämpfers in diesen beiden Stufen. Sie werden zur Wippunterdrückung
von Fahrwerken eingesetzt. Ferner existieren verschiedene Modelle
zur Federwegsreduzierung, die nach verschiedenen Verfahren arbeiten.
Als erstes wird das System beschrieben, welches das zu verdrängende Ölvolumen,
das an die Luftfeder gekoppelt ist, verdrängt und in verschiedene
Kammern aufteilt. Nach diesem Prinzip funktioniert der geschützte
Dämpfer aus Patent Nummer DE 000010237703 A1 .
Bei diesem Prinzip eines Feder-/Dämpferelementes wirkt
die Einfederbewegung durch die angekoppelte Luftfeder direkt auf
die zur Dämpfungserzeugung benötigte Ölsäule
des Ölsystems. Die Idee ist, den Federweg eines Dämpfers
in mehreren Schritten zu begrenzen, indem das verdrängte Ölvolumen über
einen Ventilschalter in mehrere kleine Volumenkammern mit gleicher
oder unterschiedlicher Größe verteilt wird. Jede
dieser Volumenkammern hat einen eigenen mit Gasdruck vorgespannten
Trennkolben, der durch das unter Druck stehende zu komprimierende
Gasvolumen als Feder genutzt wird. Dasselbe Prinzip findet sich
im Patent Nummer DE
000010251213 B4 . Bei diesem Dämpfer wird das Funktionsprinzip
des vorher beschriebenen Patentes DE 000010237703 A1 aufgegriffen.
Es werden durch das Aufteilen des verdrängten Öls
in zwei oder mehrere Kammern verschiedene Federwege verwirklicht.
Das Gasvolumen vor dem Hauptkolben wird als Negativfeder verwendet
und die Gasfedern in den verschiedenen kleineren Kammern werden
als Fahrwerksfeder verwendet. Es kommt bei diesem Prinzip auch die
Ankopplung der Luftfeder an die Ölsäule zum Tragen.
Diese prinzipielle Funktion hat mehrere Nachteile, zum einen ändert
sich durch den verkürzten Federweg die Federrate, was ein
Anpassen der Zugstufendämpfung zur Folge haben muss. Durch
das Verkleinern der Luftkammer, die als Fahrwerksfeder dient, steigt
die Progression der Luftfederkennlinie schneller und früher
als bei großen Kammern, was eine angepasste Zugstufendämpfung voraussetzt.
Zum anderen kann es zu Kavitationsschlägen kommen, wenn
im eingefederten Zustand eine äußere Kraft angreift
und den Dämpfer auseinander zieht. Das kann bei Fahrzeugen
mit hohen bewegten Masseanteil am Fahrwerk durchaus vorkommen. Ein
weiteres System zur Federwegsreduzierung ist das Begrenzen des Ausgleichsvolumens
der eindringenden Kolbenstange. Diese Systeme haben ein eingeschlossenes
Luftvolumen und somit aus der Fahrwerksfeder eine konstante Kennlinie.
Hierbei wird der Federweg lediglich durch das Verdrängungsvolumen
der eindringenden Kolbenstange realisiert. Das Problem hierbei ist,
dass die Kennlinie der Luftfeder im federwegsreduzierten Modus steiler werden
müsste, die ansteigende Progression allerdings aus der
Gasfeder im Trennkolbenbereich kommt. Diese Tatsache führt
zu einer weichen Kennlinie der Fahrwerksfeder und einem steilen
Anstieg der Progression aus dem Trennkolben. Dadurch ist der Fahrkomfort
nicht mehr gegeben. Eine weitere Möglichkeit den Federweg
zu begrenzen ist, das Luftvolumen der Hauptfeder auf ein Minimum
zu reduzieren und bei Bedarf ein externes Volumen zusätzlich anzukoppeln.
Das Problem bei dieser Technik ist, dass das minimierte Luftvolumen
maximal auf den Hub des Dämpfers verkürzt werden
kann. Die anzukoppelnde Kammer muss dann so ausgelegt werden, dass
der Hub des Dämpfers zustande kommt, aber dennoch eine
nicht zu flache Kennlinie erhält. Berechnungen ergaben,
dass sich der Federweg bei diesen Systemen um maximal 30% reduzieren
lässt und ebenfalls eine adaptive Zugstufendämpfung
benötigt wird, da sich die Federrate beträchtlich
verändert. Das generelle Problem der Zugstufendämpfung,
die sich an die veränderliche Federrate anpassen muss,
besteht nach wie vor.The currently developed and available vehicle spring / damper systems have a variety of spring travel reduction methods. In general, with simple dampers, the travel is set to zero by minimizing the oil flow in the compression damping (compression direction) and thus preventing a compression movement. These systems are referred to as "lock-out" systems. Next, a reduction of the spring travel can be achieved by a high compression damping, which, however, has a negative effect on the ride comfort. These systems provide full-travel adjustment to block the damper in these two stages. They are used for anti-roll bogies. Furthermore, there are various models for spring travel reduction, which operate on different methods. First, the system will be described, which displaces the displaced oil volume, which is coupled to the air spring, and divided into different chambers. According to this principle, the protected damper works from patent number DE 000010237703 A1 , In this principle of a spring / damper element, the compression movement by the coupled air spring acts directly on the oil column of the oil system required for the generation of damping. The idea is to limit the spring travel of a damper in several steps by distributing the displaced oil volume via a valve switch into several small volume chambers of the same or different size. Each of these volumetric chambers has its own gas pressure biased separating piston, which is used as a spring by the pressurized gas volume to be compressed. The same principle can be found in the patent number DE 000010251213 B4 , In this damper, the principle of operation of the previously described patent DE 000010237703 A1 addressed. There are realized by the splitting of the displaced oil in two or more chambers different spring travel. The gas volume in front of the main piston is used as a negative spring and the gas springs in the various smaller chambers are used as a suspension spring. It comes with this principle, the coupling of the air spring to the oil column to bear. This principle function has several disadvantages, on the one hand changes the spring rate through the shortened travel, which must be an adjustment of the rebound damping result. By reducing the air chamber, which serves as a suspension spring, the progression of the air spring characteristic increases faster and earlier than with large chambers, which requires an adapted rebound damping. On the other hand, cavitation blows can occur if, in the compressed state, an external force acts and pulls the damper apart. This may well occur in vehicles with high moving mass fraction of the chassis. Another system for spring travel reduction is limiting the compensation volume of the penetrating piston rod. These systems have an enclosed air volume and thus from the suspension spring a constant characteristic. Here, the spring travel is realized only by the displacement volume of the penetrating piston rod. The problem here is that the characteristic of the air spring in the spring travel reduced mode would have to be steeper, but the increasing progression comes from the gas spring in the separating piston area. This fact leads to a soft characteristic of the suspension spring and a steep increase in the progression from the separating piston. As a result, the ride comfort is no longer given. Another way to limit the travel is to reduce the air volume of the main spring to a minimum and to additionally couple an external volume if necessary. The problem with this technique is that the minimized air volume can be maximally reduced to the stroke of the damper. The chamber to be coupled must then be designed so that the stroke of the damper comes about, but still receives a not too flat characteristic. Calculations showed that the travel can be reduced by a maximum of 30% in these systems and also an adaptive rebound damping is needed because the spring rate changes considerably. The general problem of rebound damping, which has to adapt to the variable spring rate, still exists.
Neuerung:Innovation:
Bei
der hier vorgestellten Idee handelt es sich um ein Dämpferelement,
welches wie in 1 gezeigt aufgebaut ist. Der
Federweg soll durch zwei Luftvolumen, die die Fahrwerksfeder bilden
(2A und 2B), in mehreren Stufen verstellt werden. Die Zugstufendämpfung
wird strömungsgeschwindigkeitsabhängig durch ein
Ventil gesteuert. Ein Steuerkolben (16) wird bedingt durch
eine Feder (24) und ein Ölpolster in einer Drosselkammer
(6A) in seiner Bewegung behindert. Die Feder arbeitet gegen
den Ölfluss und somit gegen die Geschwindigkeit des Öls
und bestimmt, wie weit die Dämpfung geöffnet wird.
Ein zweites Ventil (25) verhindert das Ausströmen
des Öls aus einer Drosselkammer (6A), die wiederum den
Rückhub des Steuerkolbens (16) regelt und somit
die Einstellung der Zugstufendämpfung adaptiv richtig anpasst
[2]. Die Federwegsverstellung bei diesem System
wird über einen zweiten Drehkolben [4] mit längs
angebrachten Vertiefungen realisiert, welcher drehbar oder hydraulisch
angesteuert längs verschiebbar ist. Dieser Drehkolben (14)
läuft wiederum in dem Schiebekolben (9), der zwei
Bohrungen beinhaltet, die den Ölfluss von der Ölkammer
(4) durch das Regelteil (6) in den Ausgleichszylinder
(7) regeln. Sobald die Vertiefungen nicht mehr über
den Bohrungen des Schiebekolbens (9) stehen, wird dieser
mitgenommen und koppelt quasi die zweite Luftkammer (2B)
an. Durch die relativ kleine Luftkammer (2B) wird die Erhöhung
der Federrate erreicht und das Zugstufenregelventil passt bei jedem
Hub des Dämpfers die Zugstufendämpfung adaptiv
richtig an. Damit wird es erstmals möglich, mit einem mechanischen
System die Zugstufendämpfung (Ausfederrichtung des Dämpfers)
adaptiv auf verschiedene Federkennlinien anzupassen, sodass ein
einmalig eingestellter Dämpfungswert für alle
einstellbaren Federwege und daraus entstehenden Kennlinien richtig
angepasst wird. Wie oben beschrieben muss die Zugstufendämpfung
höher ausfallen, wenn die Kennlinie steiler wird. Der hier
gezeigte Dämpfer bietet die Möglichkeit, den Federweg in
fünf Stufen zu verstellen. Wird der Drehkolben (14) zur
Verstellung des Federweges als Kegel ausgeführt, so ist
auch eine stufenlose Federwegsverstellung zu realisieren. Weiter
ist das bisher verwendete System der Druckstufendämpfung
zur Vermeidung von überschwingenden Fahrwerkskomponenten
und dem damit verbundenen Verlust des Bodenkontaktes des Rades bei
großen schnellen Stößen überflüssig, da
bei der hier vorgestellten Idee die Stoßenergie gespeichert
werden soll. Bei bisherigen Verfahren wird durch das Erhöhen
der Druckstufendämpfung bei Fahrzeugen das Überschwingen
des Rades verhindert und die Bewegungsenergie in Wärme
umgewandelt. Die konstante Zugstufendämpfung mit der vorgespannten
Fahrwerksfeder ist nicht in der Lage, das Rad schnell genug wieder
auf den Boden zu drücken. Die Neuerung an der vorgestellten
Idee ist, die Druckstufe so klein wie möglich zu halten
und durch die aufgenommene Stoßenergie die Zugstufendämpfung
zu beeinflussen. Das Überschwingen des Rades kommt nicht
zustande durch die mögliche höhere Federrate des
verstellten Federweges, allerdings wird im Rückhub die
Zugstufendämpfung zunächst offen bleiben, um eine
schnelle Rückführung des Rades zu ermöglichen
und erst gegen Ende der Ausfederbewegung die Dämpfung je
nach Federrate zu verändern, anzupassen und zu erhöhen.
Dasselbe Prinzip lässt sich durch eine geringfügige
Abwandlung des im Patent DE 000010237703 A1 beschriebenen Dämpfers
auch realisieren. Diese Abwandlung soll auch näher beschrieben
werden.The idea presented here is a damper element which, like in 1 is shown constructed. The travel is to be adjusted in several stages by two air volumes, which form the suspension spring (2A and 2B). The rebound damping is controlled by a valve depending on the flow speed. A control piston ( 16 ) is due to a spring ( 24 ) and an oil cushion in a throttle chamber ( 6A ) impeded in his movement. The spring works against the oil flow and thus against the speed of the oil and determines how far the damping is opened. A second valve ( 25 ) prevents the outflow of oil from a throttle chamber ( 6A ), which in turn the return stroke of the control piston ( 16 ) and thus adapts adaptively the setting of the rebound damping [ 2 ]. The travel adjustment in this system is via a second rotary piston [ 4 ] realized with longitudinally mounted recesses, which is rotationally or hydraulically driven longitudinally displaceable. This rotary piston ( 14 ) runs in turn in the sliding piston ( 9 ), which contains two holes that drain the oil from the Oil chamber ( 4 ) through the control part ( 6 ) in the compensating cylinder ( 7 ) regulate. Once the wells are no longer above the holes of the slide piston ( 9 ), this is taken along and virtually connects the second air chamber ( 2 B ) at. Due to the relatively small air chamber ( 2 B ), the increase in the spring rate is achieved and the rebound control valve adaptively adapts the rebound damping to adaptively with each stroke of the damper. This makes it possible for the first time to adapt the rebound damping (rebound direction of the damper) adaptively to different spring characteristics using a mechanical system, so that a damping value set once is adjusted correctly for all adjustable spring travel and resulting characteristic curves. As described above, the rebound damping must be higher as the characteristic becomes steeper. The damper shown here offers the possibility to adjust the travel in five stages. Will the rotary piston ( 14 ) designed to adjust the spring travel as a cone, so a stepless spring travel adjustment is to realize. Further, the previously used system of compression damping to avoid over-swinging suspension components and the associated loss of contact with the ground of the wheel at high rapid shocks superfluous, since in the idea presented here, the impact energy is to be stored. In previous methods, by increasing the compression damping in vehicles, the overshoot of the wheel is prevented and the kinetic energy is converted into heat. The constant rebound damping with the preloaded suspension spring is not able to push the wheel back to the ground fast enough. The novelty of the presented idea is to keep the pressure level as small as possible and to influence the rebound damping due to the absorbed impact energy. The overshoot of the wheel does not come about by the possible higher spring rate of the displaced spring travel, however, the rebound damping will initially remain open to allow quick return of the wheel and to change the damping depending on the spring rate, and adjust until the end of the rebound to increase. The same principle can be distinguished by a slight modification of the patent DE 000010237703 A1 also described damper realize. This modification will also be described in more detail.
Beschreibung:Description:
Variante 1:Version 1:
Das
zu beschreibende erste System beruht auf einem kombiniertem Feder-/Dämpferelement
wie in 1 gezeigt. Die beiden Augen (1) und (5)
bilden die Anschlüsse des Elementes an das Fahrwerk und den
Rahmen. Die Ölkammer (4) ist in den Bereichen 4A und 4B mit
dem Dämpfungsmedium Öl gefüllt. Weiter
sind die Verbindung zwischen der Ölkammer (4)
und dem Ausgleichszylinder (7), das Regelteil (6) und
der Raum (7A) des Ausgleichszylinders (7) mit dem
Dämpfungsmedium Öl gefüllt. Die Hauptfeder des
Systems wird durch die beiden Kammern (2A und 2B)
dargestellt. Beide Kammern werden durch ein Ventil mit Luftdruck
befüllt. Die Negativfeder (7B) wird durch das
eingeschlossene Luftvolumen im Ausgleichszylinder (7) beschrieben.
Somit wird durch die Negativfeder (7B) das Ölvolumen
vorgespannt. Bei diesem System wird das Ölvolumen nicht
an die Hauptluftfeder abgekoppelt. Der Schiebekolben (9) trennt
die beiden Luftkammern (2A und 2B) voneinander
und ist schwimmend gelagert. Einzig im ausgefederten Zustand werden über
den Bolzen (11) die Luftkammern (2A und 2B)
belüftet, sodass nur ein Ventil zur Druckbefüllung
der Fahrwerksfeder benötigt wird. Der Drehkolben (14)
hat auf seinem Umfang Vertiefungen eingelassen [4],
die später die Federwegsverstellung ermöglichen
durch Verdrehen des Kolbens (14). Die Vertiefungen sind
derart angebracht, dass über dem Hub des Dämpfers
die Querbohrungen des Schiebekolbens (9) im unteren Bereich
freigegeben oder verdeckt werden. Sind die Bohrungen über
den kompletten Hub geöffnet, so ergibt sich die Kennlinie
wie in 5 gezeigt, Kurve A. Je nach Stellung des Drehkolbens
(14) werden die Querbohrungen des Schiebekolbens (9)
früher verschlossen, was abhängig von der Stellung
des Drehkolbens (14) zum Schiebekolben (9) ist
(vgl. [3]). Das Prinzip, welches hier zugrunde liegt,
ist das Einschließen eines Ölvolumens in der Kammer
(4A). Dadurch, dass die Querbohrungen des Schiebekolbens (9)
ab einem eingestellten Hub verschlossen sind, kann das Restöl
nicht mehr aus der Kammer (4A) in die Kammer (4B)
fließen. Das Ölvolumen (4A) ist somit
eingeschlossen und koppelt dadurch über den Schiebekolben
(9) das Luftvolumen (2B) an die eingeschlossene Ölsäule
an. Dadurch wird das Luftvolumen (2A) wirkungslos und die
Kennlinie steigt mit der vorgegebenen Progression der Luftkammer
(2B) an. Dadurch ergibt sich je nach Stellung des Drehkolbens
(14) durch die Ankopplung der Luftkammer (2B) ein
Federweg, welcher ab einem definierten Punkt die ursprüngliche
Kennlinie (A) [5] verlässt, und mit
der Progression aus dem Luftvolumen (2B), welches den Anstieg
der Kennlinie wie gezeigt in eine der Kurven (B bis E) [5] überführt.
Es wird also durch das Verdrehen des Drehkolbens (14) die
Restölmenge (4A) in der Ölkammer (4)
festgelegt, welche hubabhängig dann den Schiebekolben (9)
ankoppelt und somit ab dem Ankoppelpunkt das Luftvolumen (2A)
abkoppelt. Damit hängt die Kennlinie nur noch von der Progression
des Luftvolumens (2B) ab. Abhängig von der Gestaltung
des Drehkolbens (14) wäre der Federweg auch stufenlos
verstellbar, wenn der Drehkolben kegelförmig gestaltet
ist. Anzumerken ist noch, dass der Bolzen (11) die beiden
Luftkammern (2A und 2B) nur im gestreckten Zustand des
Dämpfers belüftet. Bei jedem Hub wird das Öl, welches
durch die Negativfeder (7B) (Gasdruck) über den
Trennkolben (22) vorgespannt ist, aus dem Ausgleichszylinder
(7) durch das Regelteil (6) in die sich vergrößernde
Kammer hinter der Trennwand (3) gedrückt. Im Rückhub
drückt die Fahrwerksfeder aus den Kammern (2A und 2B) über
die Trennwand (3) das Öl wieder in die Ölkammer
(4) und den Ausgleichszylinder (7) zurück.
Das Ölvolumen, welches wieder durch das Regelteil (6)
zurück in die Kammer (7A) des Ausgleichszylinders
(7) gedrückt wird, wird zum Dämpfen der
Zugstufenrichtung benutzt. Bei jedem Einfedervorgang des Dämpfers
wird strömungsgeschwindigkeits-abhängig das Öl
aus der Kammer (7A) durch vorgesehene Bohrungen an dem
Steuerkolben vorbei gegen die wirkende Feder (24) in die Kammer
vor der Trennwand (3) gepresst. Dieser Ölstrom
nimmt durch den Strömungswiderstand am Steuerkolben (16)
diesen mit und lenkt ihn aus. Der Hub des Steuerkolbens (16)
wird durch die Geschwindigkeit des vorbeiströmenden Öls
bestimmt. Weiter bildet der Anschlag (19) die maximal mögliche Zugstufendämpfung,
da dieser den Rückhub des Steuerkolbens (16) begrenzt,
der wiederum an der Buchse (15) die Öffnung für
die Zugstufendämpfung bestimmt. Der Anschlag (19)
ist stufenlos einstellbar. Gleichzeitig wird bei jeder Einfederbewegung
die Drosselkammer (6A) gefüllt. Die Kammer (6A)
wird durch das Rückschlagventil (18) und die Wand
des Steuerkolbens gebildet und über die Bohrungen an dem
Stopfen (17) durch das Rückschlagventil (18) befüllt.
Das einströmende Drosselvolumen wird durch ein Drosselventil
(25), welches zwischen Drosselkammer (6A) und
dem Ausgleichszylinder (7) eingebaut ist, daran gehindert,
sofort wieder zurück in die Kammer (7A) zu fließen.
Durch den somit gedrosselten Rückhub des Steuerkolbens
(16) wird eine veränderliche Zugstufendämpfung
erreicht. Diese veränderliche Zugstufe verhält
sich wie folgt:
Bei kleinen und schnellen Auslenkungen, die
auf das Feder-/Dämpferelement wirken, wird der Steuerkolben
(16) verhältnismäßig weit ausgelenkt
und gibt somit die Zugstufenbohrung frei. Das eingeschlossene Drosselvolumen
verhindert den schnellen Rückhub des Steuerkolbens durch
das Drosseln des Drosselvolumens in der Kammer (6.1). Somit
ist die Zugstufe längere Zeit offen und der Dämpfer
kann schnell wieder ausfedern. Diese Eigenschaft wird vor allem
bei kleinen und schnell aufeinander folgenden Stößen benötigt.The first system to be described relies on a combined spring / damper element as in FIG 1 shown. The two eyes ( 1 ) and ( 5 ) form the connections of the element to the chassis and the frame. The oil chamber ( 4 ) is in the fields 4A and 4B filled with the damping medium oil. Next are the connection between the oil chamber ( 4 ) and the compensating cylinder ( 7 ), the rule part ( 6 ) and the room ( 7A ) of the compensating cylinder ( 7 ) filled with the damping medium oil. The mainspring of the system is represented by the two chambers ( 2A and 2 B ). Both chambers are filled by a valve with air pressure. The negative spring ( 7B ) is determined by the trapped air volume in the compensating cylinder ( 7 ). Thus, by the negative spring ( 7B ) preloaded the oil volume. In this system, the oil volume is not decoupled to the main air spring. The sliding piston ( 9 ) separates the two air chambers ( 2A and 2 B ) of each other and is floating. Only in the rebound condition are the bolts ( 11 ) the air chambers ( 2A and 2 B ), so that only one valve is required for pressure filling of the suspension spring. The rotary piston ( 14 ) has recessed on its circumference [ 4 ], which later enable the travel adjustment by turning the piston ( 14 ). The recesses are mounted in such a way that over the stroke of the damper, the transverse bores of the sliding piston ( 9 ) are released or covered in the lower area. If the holes are open over the complete stroke, the characteristic curve is as in 5 shown, curve A. Depending on the position of the rotary piston ( 14 ), the transverse bores of the sliding piston ( 9 ) closed earlier, which depends on the position of the rotary piston ( 14 ) to the sliding piston ( 9 ) is (see [ 3 ]). The principle underlying this is the inclusion of an oil volume in the chamber ( 4A ). Characterized in that the transverse bores of the sliding piston ( 9 ) are closed from a set stroke, the residual oil can not leave the chamber ( 4A ) into the chamber ( 4B ) flow. The oil volume ( 4A ) is thus enclosed and thereby coupled via the sliding piston ( 9 ) the volume of air ( 2 B ) to the enclosed oil column. This will reduce the volume of air ( 2A ) and the characteristic increases with the predetermined progression of the air chamber ( 2 B ) at. This results depending on the position of the rotary piston ( 14 ) by the coupling of the air chamber ( 2 B ) a spring travel, which from a defined point the original characteristic (A) [ 5 ], and with the progression from the air volume ( 2 B ), which shows the slope of the characteristic as shown in one of the curves (B to E) [ 5 ] transferred. It is thus by the rotation of the rotary piston ( 14 ) the amount of residual oil ( 4A ) in the oil chamber ( 4 ), which depending on the stroke then the sliding piston ( 9 ) and thus from the coupling point the volume of air ( 2A ) decouples. Thus, the characteristic only depends on the progression of the air volume ( 2 B ). Depending on the design of the rotary piston ( 14 ), the travel would also be infinitely adjustable when the rotary piston is designed cone-shaped. It should be noted that the bolt ( 11 ) the two air chambers ( 2A and 2 B ) ventilated only in the stretched state of the damper. At each stroke, the oil, which by the negative spring ( 7B ) (Gas pressure) via the separating piston ( 22 ) is biased from the balancing cylinder ( 7 ) through the control part ( 6 ) in the enlarging chamber behind the partition ( 3 ). In the return stroke, the suspension spring pushes out of the chambers ( 2A and 2 B ) over the partition wall ( 3 ) the oil back into the oil chamber ( 4 ) and the compensating cylinder ( 7 ) back. The oil volume, which again through the control part ( 6 ) back into the chamber ( 7A ) of the compensating cylinder ( 7 ) is used to dampen the rebound direction. With each compression action of the damper, the oil is dependent on the flow rate dependent on the chamber ( 7A ) through holes provided on the control piston over against the acting spring ( 24 ) in the chamber in front of the partition ( 3 ) pressed. This oil flow decreases due to the flow resistance at the control piston ( 16 ) with this and distract him. The stroke of the control piston ( 16 ) is determined by the speed of the passing oil. Next forms the stop ( 19 ) the maximum possible rebound damping, since this the return stroke of the control piston ( 16 ), which in turn is connected to the socket ( 15 ) determines the opening for rebound damping. The attack ( 19 ) is infinitely adjustable. At the same time, with each compression movement, the throttle chamber ( 6A ) filled. The chamber ( 6A ) is passed through the check valve ( 18 ) and the wall of the control piston and via the holes in the plug ( 17 ) through the check valve ( 18 ). The inflowing throttle volume is controlled by a throttle valve ( 25 ), which between throttle chamber ( 6A ) and the compensating cylinder ( 7 ) is prevented from being immediately returned to the chamber ( 7A ) to flow. Due to the thus throttled return stroke of the control piston ( 16 ) a variable rebound damping is achieved. This variable rebound behaves as follows:
For small and fast deflections acting on the spring / damper element, the control piston ( 16 ) deflected relatively far and thus releases the rebound bore. The enclosed throttle volume prevents the quick return stroke of the control piston by throttling the throttle volume in the chamber ( 6.1 ). Thus, the rebound is open for a long time and the damper can rebound quickly. This property is needed especially for small and fast successive bumps.
Bei
kleinen und langsamen Auslenkungen des Feder-/Dämpferelementes
wird bedingt durch die niedrige Strömungsgeschwindigkeit
der Steuerkolben (16) nur wenig ausgelenkt und gibt nur
einen kleinen Spalt der Zugstufenbohrung frei. Dadurch ist die Zugstufendämpfung
sofort schon recht groß und der Dämpfer wippt
nicht. Dieses Verhalten des Feder-/Dämpfersystems ist wünschenswert
bei Fahrten auf Asphalt um ein Wippen und Aufschaukeln zu verhindern.For small and slow deflections of the spring / damper element is due to the low flow velocity of the control piston ( 16 ) is only slightly deflected and releases only a small gap in the rebound hole. As a result, the rebound damping is already quite large immediately and the damper does not rock. This behavior of the spring / damper system is desirable when driving on asphalt to prevent rocking and rocking.
Bei
schnellen tiefen Auslenkungen des Dämpfers wird bedingt
durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des Öls
der Steuerkolben (6) maximal ausgelenkt, das Drosselvolumen
(6A) füllt sich maximal und die Zugstufendämpfung
ist im erstem Moment komplett geöffnet und verschließt
abhängig von der Drosselung des Drosselvolumens (6.1)
diese kontinuierlich. Somit ist die Veränderung der Zugstufendämpfung über
den Hub des Dämpfers über die Drossel des Drosselvolumens
(6A) einstellbar. Der Dämpfer hat nach der Bewegungsrichtungsumkehr in
Ausfederrichtung zuerst eine niedrige Zugstufendämpfung,
welche eine erhöhte Ausfederungsgeschwindigkeit zur Folge
hat. Die Zugstufendämpfung erhöht sich jedoch
sofort infolge des abfließenden Öls durch die
Drossel aus dem Drosselvolumen (6A), wodurch sich die Ausfederungsgeschwindigkeit
weiter verringert. Dieser Effekt ist gewünscht, um nach einem
starken Stoß, wie z. B. einem Sprung, möglichst
schnell wieder vollständigen Federweg zur Verfügung
zu haben.In fast deep deflections of the damper is due to the increased flow velocity of the oil of the control piston ( 6 ) maximum deflection, the throttle volume ( 6A ) fills to a maximum and the rebound damping is completely opened at the first moment and closes depending on the throttling of the throttle volume ( 6.1 ) this continuously. Thus, the change in the rebound damping over the stroke of the damper via the throttle of the throttle volume ( 6A ) adjustable. The damper has after the reversal of direction of movement in the direction of rebound first low rebound damping, which has an increased rebound speed result. However, the rebound damping increases immediately as a result of the outflowing oil through the throttle from the throttle volume ( 6A ), which further reduces the rate of rebound. This effect is desired after a strong impact, such. B. a jump, as soon as possible to have complete spring travel available.
Bei
langsamen tiefen Auslenkungen des Dämpfers verhält
sich die Zugstufendämpfung wie in Punkt 2 beschrieben.at
behaves slow deep deflections of the damper
the rebound damping as described in point 2.
Die
Funktion der Zugstufenverstellung hängt von der Auslegung
der beiden Federn (23 und 24), sowie der Auslegung
der Drossel zum Drosseln des Rückflusses aus der Drosselkammer
(6A) ab.The function of the rebound adjustment depends on the design of the two springs ( 23 and 24 ), and the design of the throttle for throttling the backflow from the throttle chamber ( 6A ).
Die
Veränderung der Federrate kann man auch nur durch das an
und abkoppeln von Luftvolumen wie in 8 dargestellt
realisieren. Hierbei wird die Rückseite der Trennwand (3)
wie oben als Ankoppelpunkt der Ölsäule an die
Negativfeder (7B) verwendet. Die Drosselung des Öles
in der Zugstufe funktioniert wie in 1 und 2 dargstellt
und oben beschrieben. Die Luftkammer in 8 besteht aus
den Kammern 2A, und der Kammer 37A und 37B.
Die Verstellstange (39) wird als Schaltventil genutzt um
die Verschiedenen Luftkammern zu Koppeln oder zu entkoppeln. Hierbei
wird der maximale Federweg mit der kleinsten Federrate erzeugt,
indem alle drei Luftvolumen (2A, 37A und 37B)
verbunden sind. Damit wird das gesamte zur Verfügung stehende
Luftvolumen im Dämpfersystem als Feder genutzt und die
Kennlinie ergibt sich aus dem Gesamtvolumen und der Negativfeder
(7B). Wird nun in der ersten Schaltstufe die Kammer 37A und 37B von
der Hauptkammer 2A getrennt, sodass keine Luft mehr zwischen
den Kammern ausgetauscht werden kann, so ergibt sich die Kennlinie
nur noch aus dem Luftvolumen der Hauptkammer 2A und der
Negativfeder (7B). Dadurch wird der mittlere Federweg erzeugt, die
Progression die in den Kammern 37A und 37B durch
die eindringende Kolbenstange entsteht soll hierbei vernachlässigt
werden. In der dritten Schaltstufe der Verstellstange (39)
werden alle drei Luftkammern (2A, 37A und 37B)
voneinander entkoppelt. Somit addieren sich die Federraten der Kammern 2A, 37A.
Die Kammer 37B wird dann zu einer zweiten Negativfeder.
In dieser dritten Stufe wird der kürzeste Federweg erreicht,
mit der steilsten Kennlinie. Der Vorteil hierbei ist, dass sich
die Zugstufendämpfung wie bei allen anderen Vorgestellten
Systemen der Federkennlinie anpasst.The change in the spring rate can also be achieved only by connecting and disconnecting air volume as in 8th realized realize. Here, the back of the partition ( 3 ) as above as a coupling point of the oil column to the negative spring ( 7B ) used. The throttling of the oil in rebound works as in 1 and 2 dargstellt and described above. The air chamber in 8th consists of the chambers 2A , and the chamber 37A and 37B , The adjusting rod ( 39 ) is used as a switching valve to couple or decouple the different air chambers. Here, the maximum spring travel is generated with the smallest spring rate by all three air volumes ( 2A . 37A and 37B ) are connected. Thus, the entire available volume of air in the damper system is used as a spring and the characteristic curve results from the total volume and the negative spring ( 7B ). Will now be in the first switching stage, the chamber 37A and 37B from the main chamber 2A separated, so that no more air can be exchanged between the chambers, the characteristic only results from the air volume of the main chamber 2A and the negative spring ( 7B ). As a result, the average travel is generated, the progression in the chambers 37A and 37B caused by the penetrating piston rod is to be neglected. In the third switching stage of the adjusting rod ( 39 ) all three air chambers ( 2A . 37A and 37B ) from each other pelt. Thus, the spring rates of the chambers add up 2A . 37A , The chamber 37B then becomes a second negative spring. In this third stage, the shortest travel is achieved, with the steepest curve. The advantage here is that the rebound damping adapts to the spring characteristic as in all other systems.
Variante 2:Variant 2:
Variante
2 greift das Prinzip der angekoppelten Ölsäule
aus Patent DE
000010237703 A1 auf und beseitigt den Mangel der anzupassenden
Zugstufendämpfung an die veränderliche Federrate
und der möglichen Kavitation an einer Trennwand durch das
Einwirken von äußeren Kräften. Dieses
Prinzip wird in 6 und 7 beschrieben.
Die Dämpfungseinheit besteht im Wesentlichen aus der Ölkammer
(30), der Luftkammer (34), dem Regelteil (28) und
den beiden Luftfedern (28B und 29B). Die Federwegsverstellung
[7] wird bei diesem Prinzip über einen
revolverähnlichen symmetrisch schräg abgeflachten
Kolben (27) und den Schiebekolben (26) realisiert.
Der Schiebekolben (26) bildet mit der Kammer 28B einen
Teil der Fahrwerksfeder, der andere anzukoppelnde Teil wird durch
die Kammer 29B beschrieben. Das Öl wird in der
Druckstufenrichtung (Einfederbewegung) von der Kammer 34B über
die Kammer 28A in den Schiebekolben gedrückt.
Sind die seitlich angebrachten Bohrungen vom Drehkolben (27)
verschlossen, so wirkt der Schiebekolben (27) direkt auf
die Luftfeder in Kammer 28B. Das wäre die Funktion
bei geschlossenen Bohrungen und minimal einstellbarem Federweg.
Der Drehkolben (27) ist selbst ortsfest und nicht verschiebbar,
lediglich drehbar. Durch die Relativbewegung des Schiebekolbens
(26) bewegen sich in Einfederrichtung die Bohrungen auf
den schräg abgeflachten Drehkolben (27) zu und
werden hubabhängig verschlossen. Damit ist ähnlich
wie bei Variante 1 der Abkoppelpunkt der zweiten Fahrwerksfederkammer
(29B) frei wählbar, womit sich auch zwischen den
beiden Kennlinien im offenen Modus (28B und 29B wirksam)
und minimiertem System (nur 28B wirksam) alle Kennlinien stufenlos
einstellen lassen. Ist das System geschlossen, so wirkt der Schiebekolben
als Trennkolben auf die Luftfeder (28B). Wird das System
geöffnet, sodass über dem gesamten Hub des Dämpfers
die Bohrungen des Schiebekolbens (26) ständig
geöffnet sind, so wirken beide Luftfedern zugleich. Durch
das Verdrehen des Drehkolbens (27) wird lediglich der Ölfluss
in die Kammer 29A unterbunden und es wirkt nur noch die
Kammer 28B. Werden die beiden wirksamen Flächen
des Schiebekolbens (26) unterschiedlich groß ausgeführt,
so ist eine hydraulische Übersetzung der Kräfte
auf die Luftfeder 28B möglich. Die Zugstufendämpfung
ist bei diesem System in 6 dargestellt. Prinzipiell ist
die Funktion wie oben bei Variante 1 beschrieben, mit kleinen Änderungen.
Die Ölvolumen (34A und 34B) sind unabhängig
voneinander und haben keine Verbindung. Der Zugstufenkolben (32)
bildet in der Ölkammertrennwand zwei Kammern (32B und 32A).
Der Anschlag (35) dient als maximale Einstellung der Zugstufendämpfung
und bestimmt die Endposition des Zugstufenkolbens (32).
Der Trennkolben (31) dient als Negativfeder für
das Fahrwerk. Beim Einfedern des Dämpfers wird die Kammer 34A größer,
das Öl wird aus der Kammer 30A durch den mit einer
Gasfeder (30B) vorgespannten Trennkolben (31)
durch die vorhandene Zugstufenbohrung in die Kammer 34A gedrückt.
Gleichzeitig bewegt sich der Zugstufenkolben (32) nach
oben und gibt die Bohrung frei. Dabei wird der Drosselraum (32B) über
den Ringspalt und das Rückschlagventil (33) mit Öl
gefüllt. In der Zugstufenbewegung, also beim Ausfedern,
wird das Regelvolumen (32B), welches aus dem Ringspalt
austritt, dazu genutzt, die Zugstufenbohrung gedämpft wieder
zu schließen. Dadurch ergibt sich die Funktion und Eigenschaft
der sich anpassenden Zugstufendämpfung wie in Variante
1 beschrieben. Lediglich die Drosselwirkung des Drosselvolumens
(32B) ist in dieser Variante nicht einstellbar und muss
ausgelegt werden. Das Funktionsprinzip ist dasselbe wie in Variante
1 beschrieben. Der Vorteil dieser Variante 2 ist, dass auch mit
angekoppelter Luftfeder an die Ölsäule kein Vakuum
an der Kolbenrückseite der Trennwand (30) zum
Raum 34B entstehen kann, da die Negativfeder (30B)
durch ihre Vorspannung immer das Öl in die Kammer 34A nachfordert
und direkt Dämpfung entsteht, dadurch, dass das Öl
in Kammer 34A zwangsweise nur durch die Zugstufenbohrung
zurück in die Kammer 30A fließen kann.
Das Ausgleichsvolumen mit der Negativfeder ist demnach immer auf
der dem Druck abgewandten Seite der Zugstufendämpfung.
Damit kann es auch bei diesem System nicht zur Kavitation an der
Kolbenrückseite infolge von äußerlich
angreifenden Zugkräften kommen.Variant 2 uses the principle of the coupled oil column patent DE 000010237703 A1 eliminates the lack of adjustable rebound damping to the variable spring rate and the possible cavitation on a partition by the action of external forces. This principle is in 6 and 7 described. The damping unit consists essentially of the oil chamber ( 30 ), the air chamber ( 34 ), the control part ( 28 ) and the two air springs ( 28B and 29B ). The travel adjustment [ 7 ] is in this principle via a revolver-like symmetrical obliquely flattened piston ( 27 ) and the sliding piston ( 26 ) realized. The sliding piston ( 26 ) forms with the chamber 28B a part of the suspension spring, the other part to be coupled is through the chamber 29B described. The oil is in the compression step direction (compression movement) of the chamber 34B over the chamber 28A pressed into the sliding piston. Are the laterally mounted holes from the rotary piston ( 27 ), so the sliding piston ( 27 ) directly on the air spring in chamber 28B , That would be the function with closed holes and minimum adjustable travel. The rotary piston ( 27 ) is itself stationary and not movable, only rotatable. Due to the relative movement of the sliding piston ( 26 ), the bores on the obliquely flattened rotary piston move in the springing direction ( 27 ) and are closed depending on the stroke. This is similar to variant 1 of the Abkoppelpunkt the second suspension spring chamber ( 29B ) freely selectable, whereby also between the two characteristic curves in the open mode ( 28B and 29B effective) and minimized system (only 28B effective) allow all characteristics to be adjusted continuously. If the system is closed, the sliding piston acts as a separating piston on the air spring ( 28B ). If the system is opened so that over the entire stroke of the damper, the holes of the sliding piston ( 26 ) are constantly open, both air springs act simultaneously. By turning the rotary piston ( 27 ), only the flow of oil into the chamber 29A prevented and it works only the chamber 28B , If the two effective surfaces of the sliding piston ( 26 ) executed different sizes, so is a hydraulic translation of the forces on the air spring 28B possible. The rebound damping is in this system in 6 shown. In principle, the function is as above with variant 1 described, with small changes. The oil volume ( 34A and 34B ) are independent of each other and have no connection. The rebound piston ( 32 ) forms two chambers in the oil chamber dividing wall ( 32B and 32A ). The attack ( 35 ) serves as the maximum setting of the rebound damping and determines the end position of the rebound piston ( 32 ). The separating piston ( 31 ) serves as a negative spring for the chassis. Upon compression of the damper, the chamber 34A bigger, the oil gets out of the chamber 30A through the with a gas spring ( 30B ) prestressed separating pistons ( 31 ) through the existing rebound hole in the chamber 34A pressed. At the same time the rebound piston ( 32 ) upwards and clears the hole. In this case, the throttle space ( 32B ) via the annular gap and the check valve ( 33 ) filled with oil. In rebound damping, ie rebounding, the control volume ( 32B ), which emerges from the annular gap, used to close the rebound bore again muted. This results in the function and property of the adaptive rebound damping as described in Variant 1. Only the throttle effect of the throttle volume ( 32B ) is not adjustable in this variant and must be designed. The operating principle is the same as described in variant 1. The advantage of this variant 2 is that even with coupled air spring to the oil column no vacuum at the piston rear side of the partition ( 30 ) to the room 34B can arise because the negative spring ( 30B ) by their bias always the oil in the chamber 34A Demanding and direct attenuation arises, in that the oil in chamber 34A forcibly only through the rebound hole back into the chamber 30A can flow. The compensating volume with the negative spring is therefore always on the side facing away from the pressure of the rebound damping. Thus, it can not come to cavitation on the piston rear side due to externally attacking tensile forces in this system.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 000010237703
A1 [0001, 0001, 0002, 0009] - DE 000010237703 A1 [0001, 0001, 0002, 0009]
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- DE 000010251213 B4 [0001] - DE 000010251213 B4 [0001]