DE102013002425B3 - Shock absorber with an automatically adapting damping characteristic - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen der Bewegung eines Elements (11) in einem hydraulischen System, insbesondere eines Kolbens (11) einer hydraulischen Federung. Der erfindungsgemäße Dämpfer (1) umfasst ein Ventil (2) mit einem federbelasteten Verschlussteil (3, 35), ein beweglich gelagertes Kolbenelement (4), das über eine Federanordnung (5) mit dem Verschlussteil (3, 35) gekoppelt ist; und eine Druckleitung (7, 7a–7f), die von einer Hochdruckseite (6) des Ventils (2) zu dem Kolbenelement (4) führt, sodass am Kolbenelement (4) ein hydraulischer Druck anliegt, der schließend auf das Ventil (2) wirkt. Ein solcher Dämpfer (1) hat den Vorteil, dass er sich automatisch an verschiedenste Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen anpasst.The invention relates to a device for damping the movement of an element (11) in a hydraulic system, in particular a piston (11) of a hydraulic suspension. The damper (1) according to the invention comprises a valve (2) with a spring-loaded closure part (3, 35), a movably mounted piston element (4) which is coupled to the closure part (3, 35) via a spring arrangement (5); and a pressure line (7, 7a-7f) leading from a high-pressure side (6) of the valve (2) to the piston element (4), so that hydraulic pressure is present on the piston element (4), which closes the valve (2) works. Such a damper (1) has the advantage that it automatically adapts to a wide variety of environmental and vehicle conditions.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen der Bewegung eines Elements in einem hydraulischen System, wie beispielsweise eines Kolbens einer hydraulisch gedämpften Federung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for damping the movement of an element in a hydraulic system, such as a piston of a hydraulically damped suspension of a vehicle according to the preamble of
Im Bereich der Fahrzeugtechnik werden seit langem hydraulische Stoßdämpfer eingesetzt, um die auf das Fahrwerk wirkenden Stöße und Kräfte möglichst schnell abklingen zu lassen. Die Bewegung des Fahrwerks wird dabei in der Regel mittels einer Kolbenstange auf einen hydraulischen Dämpfer übertragen. Bei einer axialen Bewegung der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder wird das Hydraulikfluid, wie z. B. Öl, verdrängt und muss dann durch enge Kanäle und Ventile im Dämpfer strömen. Dabei wird die Bewegungsenergie des Kolbens in eine Erwärmung des Öls umgesetzt.In the field of vehicle technology, hydraulic shock absorbers have been used for a long time in order to allow the shocks and forces acting on the chassis to decay as quickly as possible. The movement of the chassis is usually transmitted by means of a piston rod to a hydraulic damper. In an axial movement of the piston rod relative to the cylinder, the hydraulic fluid, such as. As oil, displaced and then has to flow through narrow channels and valves in the damper. The kinetic energy of the piston is converted into a warming of the oil.
Bei einigen bekannten Dämpfern lässt sich die Dämpfungscharakteristik des Dämpfers vom Benutzer einstellen. Solche Dämpfer werden daher auch als „Adjuster” bezeichnet.In some known dampers, the damping characteristic of the damper can be adjusted by the user. Such dampers are therefore also referred to as "adjuster".
Ein typischer bekannter Adjuster ist beispielhaft in
Die Dämpfungscharakteristik des Adjusters
Darüber hinaus kann auch eine Einstellung der Dämpfungseigenschaften bei kleinen Einfedergeschwindigkeiten vorgenommen werden. Hierzu kann die Nadel
Durch entsprechende Einstellung der beiden Einstellelemente
Bei wechselnden Bedingungen muss jedoch immer ein geeigneter Kompromiss zwischen ausreichender Dämpfung und ausreichender Traktion gefunden werden. Ein solcher Dämpfer arbeitet nur innerhalb eines bestimmten, eng begrenzten Betriebsbereichs optimal. Um auch in extremeren Situationen, wie z. B. bei Sprüngen oder sehr weichem Untergrund zu funktionieren, muss die Einstellung entsprechend verändert werden.In changing conditions, however, a suitable compromise must always be found between sufficient damping and sufficient traction. Such a damper works optimally only within a certain, narrow operating range. Even in more extreme situations, such. For example, to work on jumps or very soft ground, the setting must be changed accordingly.
Aus der
Aus der
Weitere hydraulische Dämpfer sind in der
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Dämpfer zu schaffen, der auf verschiedene Betriebsbedingungen eingestellt werden kann. Darüber hinaus soll der Dämpfer einfach aufgebaut sein und möglichst wenige Bauteile umfassen.It is therefore the object of the present invention to provide a hydraulic damper which can be adjusted to various operating conditions. In addition, the damper should be simple and include as few components.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in
Gemäß der Erfindung wird ein hydraulischer Dämpfer vorgeschlagen, der wenigstens folgende Elemente umfasst:
- – ein Ventil mit einem federbelasteten Verschlussteil,
- – ein beweglich gelagertes Kolbenelement, das über eine Federanordnung mit dem Verschlussteil gekoppelt ist, und
- – eine Druckleitung, die von einer Hochdruckseite des Dämpfers zu dem Kolbenelement führt, so dass das Kolbenelement, wenn es über die Druckleitung mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird, schließend auf das Verschlussteil wirkt.
- A valve with a spring-loaded closure part,
- - A movably mounted piston member which is coupled via a spring arrangement with the closure part, and
- - A pressure line leading from a high pressure side of the damper to the piston member, so that the piston member, when it is acted upon via the pressure line with hydraulic pressure, closing acts on the closure member.
Gemäß der Erfindung ist außerdem ein zweites Ventil vorgesehen, mittels dessen der auf das Kolbenelement wirkende Druck regulierbar ist. Ein solcher Dämpfer hat den wesentlichen Vorteil, dass er auf verschiedene Umgebungs- und Fahrbedingungen eingestellt werden kann, d. h. die Dämpfungscharakteristik des Dämpfers ist je nach Einstellung des zweiten Ventils unterschiedlich. Bei langsameren Bewegungen des Kolbens, wie sie beispielsweise bei Fahrten auf weicherem Untergrund auftreten, zeigt der erfindungsgemäße Dämpfer ein relativ weiches und komfortables Dämpfungsverhalten; bei härteren Untergründen oder starken Stößen zeigt der Dämpfer dagegen eine eher straffe und härtere Dämpfungscharakteristik. Darüber hinaus ist ein solcher Dämpfer relative einfach aufgebaut und umfasst nur wenige Bauteile.According to the invention, a second valve is also provided, by means of which the pressure acting on the piston element is adjustable. Such a damper has the significant advantage that it can be adjusted to various environmental and driving conditions, i. H. the damping characteristic of the damper varies depending on the setting of the second valve. With slower movements of the piston, as they occur, for example, when driving on a softer surface, the damper according to the invention shows a relatively soft and comfortable damping behavior; on harder surfaces or strong impacts, the damper on the other hand shows a rather firm and harder damping characteristic. In addition, such a damper is relatively simple and includes only a few components.
Der erfindungsgemäße Dämpfer kann beispielsweise in einem Stoßdämpfersystem von Kraft- oder Nutzfahrzeugen, wie z. B. PKWs oder Motorrädern, in Sportgeräten, Fahrrädern oder in beliebigen anderen Maschinen und Geräten eingesetzt werden.The damper according to the invention, for example, in a shock absorber system of motor vehicles or commercial vehicles such. As cars or motorcycles, used in sports equipment, bicycles or in any other machinery and equipment.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Druckleitung eine Nebenleitung, die am Ventil vorbei läuft und dieses in Form eines Bypass überbrückt. Die Druckleitung ist also schaltungstechnisch parallel zum Hauptventil angeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, the pressure line is a secondary line, which runs past the valve and bridges it in the form of a bypass. The pressure line is thus arranged in terms of circuitry parallel to the main valve.
Die Druckleitung endet vorzugsweise in einer Kammer, die teilweise vom Kolbenelement begrenzt wird.The pressure line preferably ends in a chamber that is partially bounded by the piston element.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat die Druckleitung zumindest Abschnittsweise einen kleineren Querschnitt als die effektive Wirkfläche des Ventils, d. h. diejenige Fläche, die bei Beaufschlagung mit Druck eine das Ventil öffnende Kraftkomponente ausübt. Der kleinere Querschnitt hat nämlich eine Beschleunigung des Hydraulikfluids zur Folge, die bewirkt, dass das Kolbenelement das Ventil bei hochdynamischen Druckveränderungen, wie z. B. bei harten Stößen, relativ weit geschlossen hält, so dass der erfindungsgemäße Dämpfer eine härtere Dämpfungscharakteristik hat.According to one embodiment of the invention, the pressure line at least in sections has a smaller cross section than the effective effective area of the valve, d. H. that surface which, when acted upon by pressure, exerts a force component opening the valve. Namely, the smaller cross-section results in an acceleration of the hydraulic fluid, which causes the piston member, the valve at high dynamic pressure changes, such as. As with hard shocks, holds relatively far closed, so that the damper according to the invention has a harder damping characteristic.
Die effektive Wirkfläche des Kolbenelements, die bei Beaufschlagung mit hydraulischem Druck eine das Ventil schließende Kraftkomponente auf das Kolbenelement ausübt, ist vorzugsweise kleiner als die effektive Wirkfläche des Ventils, die eine das Ventil öffnende Kraftkomponente auf das Verschlussteil ausübt. Bei geringen Druckveränderungen oder im stationären Fall kann sich das Ventil daher öffnen. Alternativ könnte die effektive Wirkfläche des Kolbenelements aber auch gleich groß oder größer ausgebildet sein als die effektive Wirkfläche des Ventils.The effective effective area of the piston member, which exerts a valve closing force component on the piston member upon application of hydraulic pressure, is preferably smaller than the effective effective area of the valve exerting a valve opening force component on the closure member. At low pressure changes or in stationary case, the valve can therefore open. Alternatively, however, the effective effective area of the piston element could also be of the same size or larger than the effective effective area of the valve.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Druckleitung durch das Verschlussteil des Ventils hindurch. Das Verschlussteil kann hierzu beispielsweise einen Kanal aufweisen, der einen Abschnitt der Druckleitung bildet.According to a preferred embodiment of the invention, the pressure line passes through the closure part of the valve. For this purpose, the closure part may, for example, have a channel which forms a section of the pressure line.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung hat das Verschlussteil einen konischen Abschnitt, der mit einem korrespondierend geformten Ventilsitz zusammenwirkt.According to a particular embodiment of the invention, the closure member has a conical portion which cooperates with a correspondingly shaped valve seat.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verschlussteil eine oder mehrere Scheiben, die wenigstens eine im Gehäuse des Dämpfers vorgesehene Durchgangsöffnung verschließen.According to another embodiment of the invention, the closure part comprises one or more discs which close at least one passage opening provided in the housing of the damper.
Der erfindungsgemäße hydraulische Dämpfer umfasst vorzugsweise ein Einstellelement, mittels dessen die Spannung der Federanordnung regulierbar ist. Durch ein solches Einstellelement lässt sich insbesondere das Dämpfungsverhalten bei schnellen, hochdynamischen Einfedervorgängen einstellen (high-speed-Einstellung).The hydraulic damper according to the invention preferably comprises an adjusting element by means of which the tension of the spring arrangement can be regulated. By means of such an adjustment element, it is possible in particular to set the damping behavior for fast, highly dynamic compression processes (high-speed adjustment).
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann das Verschlussteil des Hauptventils einen in Öffnungsrichtung weg ragenden Abschnitt aufweisen, der beispielsweise zylinderförmig gebildet ist. Der Abschnitt des Verschlussteils kann beispielsweise in ein Kolbengehäuse eintauchen, das z. B. Teil des Einstellelements ist. Das Verschlussteil kann z. B. mittels eines Gleitlagers am Einstellelement gelagert sein.According to a specific embodiment of the invention, the closure part of the Main valve have a projecting away in the opening direction portion which is formed, for example, cylindrical. The portion of the closure part can dip, for example, in a piston housing, the z. B. is part of the adjustment. The closure part can z. B. be mounted by means of a sliding bearing on the adjustment.
Am Verschlussteil des Hauptventils können ferner ein oder mehrere zweite Ventile ausgebildet sein. Das bzw. die zweiten Ventile werden vorzugsweise aus einer bzw. mehreren im Verschlussteil vorgesehenen Durchgangsöffnungen gebildet, die mit der Hochdruckseite des Ventils in Verbindung stehen und niederdruckseitig mittels wenigstens eines federbelasteten zweiten Verschlussteils verschlossen werden. Das bzw. die zweiten Ventile münden vorzugsweise in derselben niederdruckseitigen Kammer wie das erste Ventil und sind somit schaltungstechnisch parallel zum ersten Ventil angeordnet.Furthermore, one or more second valves may be formed on the closure part of the main valve. The second valve or valves are preferably formed from one or more passage openings provided in the closure part, which are in communication with the high-pressure side of the valve and are closed on the low-pressure side by means of at least one spring-loaded second closure part. The second valve or valves preferably open into the same low-pressure-side chamber as the first valve and are thus arranged in circuit parallel to the first valve.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Druckleitung ein weiteres Ventil angeordnet, mittels dessen die Durchflussrate durch die Druckleitung reguliert werden kann. Das Ventil kann beispielsweise als Nadelventil ausgeführt sein und ist vorzugsweise über ein zweites Einstellelement vom Benutzer einstellbar. Mit Hilfe eines solchen Ventils lassen sich insbesondere die Reaktionszeit und der Gegendruck des Kolbens regulieren.According to a preferred embodiment of the invention, a further valve is arranged in the pressure line, by means of which the flow rate can be regulated by the pressure line. The valve may for example be designed as a needle valve and is preferably adjustable via a second adjustment by the user. With the help of such a valve, in particular the reaction time and the back pressure of the piston can be regulated.
Das in der Druckleitung befindliche Ventil ist vorzugsweise innerhalb des vorstehend genannten high-speed-Einstellelements angeordnet und kann z. B. über ein Gewinde verstellt werden.The valve located in the pressure line is preferably arranged within the above-mentioned high-speed adjustment element and can, for. B. be adjusted via a thread.
Das Kolbenelement ist vorzugsweise in Öffnungs- bzw. Schließrichtung des Ventils gleitend gelagert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kolbenelement konzentrisch zum ersten Einstellelement angeordnet. Das Kolbenelement kann beispielsweise die Form eines Ringkolbens aufweisen.The piston element is preferably slidably mounted in the opening or closing direction of the valve. According to a preferred embodiment of the invention, the piston element is arranged concentrically to the first adjusting element. The piston element may for example have the shape of an annular piston.
Die Druckleitung endet vorzugsweise in einer Kammer, die wenigstens teilweise auf einer dem Hauptventil abgewandten Seite des Kolbenelements angeordnet ist. Bei einer Erhöhung des hydraulischen Drucks wird das Kolbenelement somit in Richtung des Ventils angetrieben und übt über die Federanordnung eine das Ventil schließende Kraft aus.The pressure line preferably ends in a chamber which is at least partially disposed on a side facing away from the main valve of the piston member. With an increase in the hydraulic pressure, the piston element is thus driven in the direction of the valve and exerts on the spring assembly, a valve closing force.
Das erste Einstellelement umfasst vorzugsweise wenigstens einen durchgehenden Kanal, der Teil der Druckleitung ist, bzgl. der Öffnungs- und Schließrichtung schräg verläuft und in der vom Kolbenelement begrenzten Kammer mündet.The first adjusting element preferably comprises at least one through-channel, which is part of the pressure line, with respect to the opening and closing direction runs obliquely and opens in the chamber bounded by the piston element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Dämpfer als ein einheitliches Bauteil ausgebildet, das Mittel zur Befestigung an einem anderen Teil wie z. B. einem Teil einer hydraulischen Federung, aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, the damper is formed as a unitary component, the means for attachment to another part such. B. a part of a hydraulic suspension having.
Das Ventil, das Kolbenelement und die Druckleitung sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.The valve, the piston element and the pressure line are preferably arranged in a common housing.
Der erfindungsgemäße Dämpfer ist vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet und hat eine erste Seite, die dazu ausgelegt ist, mit einem hydraulischen System in Verbindung zu stehen, und eine gegenüberliegende zweite Stirnseite, die als Benutzerinterface ausgebildet ist, an dem die Dämpfungscharakteristik einstellbar ist.The damper according to the invention is preferably rotationally symmetrical and has a first side adapted to communicate with a hydraulic system and an opposite second end side formed as a user interface to which the damping characteristic is adjustable.
Eine Federanordnung kann gemäß der Erfindung z. B. eine Spiral- oder Blattfeder, oder jedes andere elastische Element umfassen, das eine Federwirkung hat, wie z. B: ein Elastomer.A spring arrangement according to the invention z. As a spiral or leaf spring, or include any other elastic element having a spring action, such as. B: an elastomer.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft . näher erläutert. Es zeigen:The invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings. explained in more detail. Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Bezüglich der Erläuterung von
Bei der Einfederbewegung fließt das Hydraulikfluid aber auch über eine parallel zum Ventil
Das Ventil
Nachdem die Druckspitzen abgefedert und gedämpft wurden, kann sich das Ventil
Bei Einfedervorgängen mit geringer Dynamik wirkt auf der Hochdruckseite des Ventils
Die Druckleitung
Der erfindungsgemäße Dämpfer bzw. Adjuster
An der rechten Stirnseite befindet sich ein Abstandselement
Wenn der hydraulische Druck einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird sich das Ventil
Bei einer Erhöhung des hydraulischen Drucks wird der Kolben
Bei der in den
Das Einstellelement
Das in der Druckleitung
Die Ventilnadel
Das zweite Einstellelement
Am Außenumfang der Ventilnadel
Im ersten Einstellelement
Am Verschlussteil
Das zweite Verschlussteil
Die
An der ventilseitigen Stirnseite des Dämpfers
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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R020 | Patent grant now final |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE KEILITZ & PARTNER, PARTNERSCHAF, DE |
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