DE102013224724A1 - Vibration damper with selective damping - Google Patents
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- F16F9/50—Special means providing automatic damping adjustment, i.e. self-adjustment of damping by particular sliding movements of a valve element, other than flexions or displacement of valve discs; Special means providing self-adjustment of spring characteristics
- F16F9/512—Means responsive to load action, i.e. static load on the damper or dynamic fluid pressure changes in the damper, e.g. due to changes in velocity
- F16F9/5126—Piston, or piston-like valve elements
Abstract
Es wird ein Schwingungsdämpfer mit selektiver Dämpfung vorgeschlagen, wobei im Bereich des Kolbens (3) eine Zusatzanordnung (8) vorgesehen ist, welche eine Kammer (22) umfasst, wobei die Kammer (22) bei einer axialen Bewegung der Kolbenstange (2) im Zylinder (1) von dem Dämpfmedium durchströmt wird und wobei innerhalb der Kammer (22) eine Membran (9) mit mindestens einer daran ausgeführten Durchflussöffnung (10) für das Dämpfmedium angeordnet ist, sodass das durch die Bypassverbindung (11) strömende Dämpfmedium aus dem ersten Arbeitsraum (4) über die Durchflussöffnung (10) in der Membran (9) in den zweiten Arbeitsraum (5) gelangt und wobei die Membran (9) bei einer definierten Durchflussmenge des Dämpfmediums durch die Bypassverbindung (11), sich reversibel verformt und einen Durchfluss des Dämpfmediums durch die Kammer (22) und durch die Durchflussöffnung (10) zumindest teilweise versperrt. A vibration damper with selective damping is proposed, wherein in the region of the piston (3) an additional arrangement (8) is provided which comprises a chamber (22), wherein the chamber (22) during an axial movement of the piston rod (2) in the cylinder (1) is flowed through by the damping medium and wherein within the chamber (22) a membrane (9) is arranged with at least one flow opening (10) executed thereon for the damping medium, so that by the bypass connection (11) flowing damping medium from the first working space (4) via the flow opening (10) in the membrane (9) in the second working space (5) passes and wherein the membrane (9) at a defined flow rate of the damping medium through the bypass connection (11), reversibly deformed and a flow of the Damping medium through the chamber (22) and through the flow opening (10) at least partially blocked.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit selektiver Dämpfung für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a vibration damper with selective damping for a motor vehicle.
Ein Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge umfasst einen mit einem Dämpfmedium zumindest teilweise gefüllten Zylinder, mit einer Kolbenstange, welche abgedichtet zumindest teilweise in den Zylinder eintaucht und darin axial beweglich ist, wobei der Zylinder einen an einem Ende der Kolbenstange festgelegten Kolben in Umfangsrichtung umschließt, sodass der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt. An dem Kolben sind üblicherweise Rückschlagventile ausgeführt. In einer sogenannten Druckstufe taucht die Kolbenstange tiefer in den Zylinder ein. In einer Zugstufe fährt die Kolbenstange aus dem Zylinder zumindest teilweise aus. Dabei strömt das Dämpfmedium durch das Rückschlagventil aus einem Arbeitsraum in den anderen. Das freie, aus dem Zylinder ragende Ende der Kolbenstange, sowie das von der Kolbenstange gegenüberliegende Ende des Zylinders weisen jeweils eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Schwingungsdämpfers zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einer Radaufhängung. Beim Durchfahren von Straßenunebenheiten bewegen sich die Radaufhängung und die Fahrzeugkarosserie relativ zueinander. Diese sogenannten Schwingungen werden von dem Schwingungsdämpfer definiert gedämpft. A vibration damper for motor vehicles comprises a cylinder at least partially filled with a damping medium, with a piston rod which is at least partially immersed in the cylinder and axially movable therein, wherein the cylinder surrounds a piston fixed to one end of the piston rod in the circumferential direction, so that the piston divided the cylinder into two working spaces. On the piston check valves are usually carried out. In a so-called pressure stage, the piston rod plunges deeper into the cylinder. In a rebound stage, the piston rod extends at least partially out of the cylinder. The damping medium flows through the check valve from one working space to the other. The free, protruding from the cylinder end of the piston rod, and the opposite of the piston rod end of the cylinder each have a fastening device for fastening the vibration damper between a vehicle body and a suspension. When driving through bumps, the suspension and the vehicle body move relative to each other. These so-called vibrations are damped defined by the vibration damper.
Eine Voraussetzung für die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs ist eine ausreichende Dämpfung vor allem im Frequenzbereich der Eigenschwingungen der gefederten Massen, die in der Regel in etwa im Bereich von 1 Hz liegen. Um dieses Ziel zu erfüllen muss ein Schwingungsdämpfer entsprechend hart eingestellt sein um mit einer hohen Dämpfkraft einer niederfrequenten Schwingung entgegenzuwirken. Fahrbahnanregungen mit höheren Frequenzen werden dabei jedoch zu stark bedämpft, was sich entsprechend negativ auf den Fahrkomfort auswirkt. Um diesen Zielkonflikt aufzulösen werden im Stand der Technik unterschiedliche Lösungen einer selektiven Dämpfung offenbart. Diese lassen sich je nach Funktion einteilen in amplitudenselektive und in frequenzselektive Dämpfung. A prerequisite for the driving safety of the motor vehicle is a sufficient damping, especially in the frequency range of the natural oscillations of the sprung masses, which are generally in the range of about 1 Hz. In order to meet this goal, a vibration damper must be set accordingly hard to counteract with a high damping force of a low-frequency vibration. However, roadway excitations with higher frequencies are damped too much, which has a correspondingly negative effect on ride comfort. In order to resolve this conflict of objectives, different solutions of selective damping are disclosed in the prior art. Depending on their function, these can be divided into amplitude-selective and frequency-selective damping.
Das Prinzip einer amplitudenselektiven Dämpfung ist beispielsweise in
Die
Die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen einer selektiven Dämpfung liegen vor Allem in der aufwändigen Bauweise. Des Weiteren ist eine zum Teil eingeschränkte Funktion der bekannten Schwingungsdämpfer nachteilig, da die selektive Dämpfung dieser Schwingungsdämpfer nur in einer Strömungsrichtung also entweder in der Druckstufe oder in der Druckstufe wirksam ist. The disadvantages of the known from the prior art solutions of a selective damping are mainly in the complex construction. Furthermore, a partially limited function of the known vibration damper is disadvantageous since the selective damping of these vibration dampers is effective only in one flow direction, that is, either in the compression stage or in the pressure stage.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen einfach aufgebauten und kostengünstigen Schwingungsdämpfer zu entwickeln, welcher eine selektive Dämpfung sowohl in der Druckstufe als auch in der Zugstufe bereitstellt. The present invention has for its object to develop a simply constructed and inexpensive vibration damper, which provides a selective damping both in the compression stage and in the rebound stage.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen abgegeben. This object is solved by the characterizing features according to claim 1. Further advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Somit ist im Bereich des Kolbens erfindungsgemäß eine Zusatzanordnung vorgesehen, welche eine Kammer umfasst, wobei die Kammer bei einer axialen Bewegung der Kolbenstange im Zylinder von dem Dämpfmedium durchströmt wird und wobei innerhalb der Kammer eine Membran mit mindestens einer daran ausgeführten Durchflussöffnung für das Dämpfmedium angeordnet ist, sodass das durch die Bypassverbindung strömende Dämpfmedium aus dem ersten Arbeitsraum über die Durchflussöffnung in der Membran in den zweiten Arbeitsraum gelangt und wobei die Membran bei einer definierten Durchflussmenge des Dämpfmediums durch die Bypassverbindung sich reversibel verformt und einen Durchfluss der Dämpfmediums durch die Kammer und durch die Durchflussöffnung zumindest teilweise versperrt. Thus, in the region of the piston according to the invention an additional arrangement is provided, which comprises a chamber, wherein the chamber is flowed through in an axial movement of the piston rod in the cylinder of the damping medium and wherein within the chamber a membrane is arranged with at least one flow opening for the damping medium such that the damping medium flowing through the bypass connection passes from the first working space via the flow opening in the membrane into the second working space and wherein the diaphragm reversibly deforms at a defined flow rate of the damping medium through the bypass connection and a flow of the damping medium through the chamber and through the Flow opening at least partially blocked.
Dadurch ist der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer in der Lage bei einem einfachen Aufbau eine selektive, von der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude abhängige Dämpfung sowohl in der Zugstufe, als auch in der Druckstufe bereitzustellen. As a result, the vibration damper according to the invention is able to provide a selective damping dependent on the oscillation frequency and the oscillation amplitude, both in the rebound stage and in the compression stage, with a simple structure.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Zusatzanordnung mindestens zwei Haltebauteile, welche die Kammer an jeweils einer Seite axial begrenzen und die Membran innerhalb der Kammer axial festlegen, was eine eventuelle Streuung in der Dämpfkennlinie, verursacht durch die axiale Verschiebung der Membran innerhalb der Kammer verhindern würde. According to an advantageous embodiment, the additional arrangement comprises at least two holding members, which axially delimit the chamber on one side and the membrane within the Set axially chamber, which would prevent any possible dispersion in the damping characteristic caused by the axial displacement of the membrane within the chamber.
Es kann vorgesehen sein, dass die Haltebauteile jeweils mindestens einen Durchbruch zum Durchströmen des Dämpfmediums aufweisen, welche bezogen auf die Längsachse A des Schwingungsdämpfers, radial versetzt zu der Durchflussöffnung in der Membran ausgeführt sind. It may be provided that the holding components each have at least one opening for the flow through the damping medium, which are based on the longitudinal axis A of the vibration damper, radially offset from the flow opening in the membrane.
Des Weiteren kann die Zusatzanordnung mindestens zwei Distanzbauteile umfassen, welche die Haltebauteile an jeweils einer Seite axial festlegen. Furthermore, the additional arrangement may comprise at least two spacer components which axially fix the holding components on each side.
Wenn der Schwerpunkt der selektiven Dämpfung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mehr auf der frequenzselektiven Komponente gelegt werden soll, so kann die die Zusatzanordnung (
Zur Beruhigung des durch die Bypassverbindung strömenden Dämpfmediums kann eine Zusatzanordnung, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, eine zwischen dem Kolben und der Membran angeordnete Zwischenkammer aufweisen. To calm the damping medium flowing through the bypass connection, an additional arrangement, according to a further advantageous embodiment, may have an intermediate chamber arranged between the piston and the membrane.
Um die Montagekosten des Schwingungsdämpfers weiter senken zu können, kann es vorteilhaft sein diesen in vormontierten funktionsabgestimmten Modulen herzustellen, welche an hoch spezialisierten Standorten gebaut und dann an einem anderen Standort zu einem Gesamtsystem zusammengeführt werden. Somit kann die Zusatzanordnung, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante, als eine Baueinheit ausgeführt sein, welche ein Gehäusebauteil umfasst, welches zumindest mittelbar an dem Kolben festgelegt werden kann und welches zumindest die Haltebauteile und/oder die Membran aufnimmt und axial und/oder radial sichert. In order to be able to further reduce the assembly costs of the vibration damper, it may be advantageous to produce these in preassembled function-coordinated modules, which are built at highly specialized locations and then combined at another location to form an overall system. Thus, the additional arrangement, according to a further advantageous embodiment variant, be designed as a structural unit comprising a housing component, which can be fixed at least indirectly on the piston and which at least the holding components and / or the membrane receives and axially and / or radially secures.
Dabei kann das Gehäusebauteil aufweisen:
- • einen Befestigungsabschnitt zu einer zumindest mittelbaren Befestigung der Zusatzanordnung am Kolben,
- • einen Aufnahmeabschnitt, zur Aufnahme und radialen Sicherung zumindest der Membran und/oder der Haltebauteile, sowie
- • einen Verschlussabschnitt zur axialen Befestigung der Haltebauteile und/oder der Membran.
- A fastening section for at least indirect attachment of the additional arrangement to the piston,
- A receiving portion, for receiving and radial securing at least the membrane and / or the holding components, as well as
- A closure section for the axial attachment of the holding components and / or the membrane.
Zur axialen Sicherung der innerhalb des Gehäusebauteils aufgenommenen Bauteile kann der Verschlussabschnitt beispielsweise zumindest teilweise radial nach innen Verformt werden. For axially securing the components received within the housing component, the closure section can be deformed, for example, at least partially radially inward.
Anhand folgender Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen: Show it:
Die
Parallel zu dem vorstehend erläuterten Dämpfmittelweg weist der Schwingungsdämpfer eine Bypassverbindung
Im Bereich des Kolbens
Innerhalb des Aufnahmeabschnitts sind zwei Haltebauteile
Innerhalb der Kammer
Die Haltebauteile
Im Folgenden soll die Funktionsweise des Schwingungsdämpfers näher erläutert werden. Angeregt durch die Fahrbahnunebenheiten bewegt sich die Kolbenstange
Das Dämpfmedium kann aus dem einen Arbeitsraum
Bei Anregungen oberhalb einer definierten Geschwindigkeits- oder Amplitudenschwelle, erfährt die Membran einen hohen Dämpfmitteldruck, wodurch sich diese reversibel verbiegt, sich an das benachbarte Bauteil anlegt, somit die Durchflussöffnung zumindest teilweise verschließt und den Dämpfmittelfluss durch die Bypassverbindung unterbricht oder zumindest stark begrenzt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren
Die Wirkung und der Einsatzpunkt der erfindungsgemäßen Konstruktion kann für unterschiedliche Dämpfkraftbedarfe individuell angepasst werden. Zur Vermeidung von Geräuschen ist es wichtig, dass der Übergang zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand harmonisch und möglichst ohne Kraftsprünge erfolgt. Diese Anforderungen können mit der vorliegenden Erfindung entsprochen werden. The effect and the point of use of the construction according to the invention can be adapted individually for different Dämpfkraftbedarfe. To avoid noise, it is important that the transition between the open and the closed state is harmonious and possible without force leaps. These requirements can be met with the present invention.
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Zylinder cylinder
- 2 2
- Kolbenstange piston rod
- 3 3
- Kolben piston
- 4 4
- erster Arbeitsraum first working space
- 5 5
- zweiter Arbeitsraum second workspace
- 6 6
- Durchströmkanal flow-through
- 6a 6a
- Durchströmkanal flow-through
- 7 7
- Ventilscheibe valve disc
- 8 8th
- Zusatzanordnung additional arrangement
- 9 9
- Membran membrane
- 10 10
- Durchflussöffnung Flow opening
- 11 11
- Bypassverbindung pass connection
- 12 12
- erstes Haltebauteil first holding member
- 13 13
- zweites Haltebauteil second holding member
- 14 14
- Distanzbauteil spacer component
- 15 15
- Distanzbauteil spacer component
- 16 16
- Durchbruch breakthrough
- 16a 16a
- Durchbruch breakthrough
- 17 17
- Durchbruch breakthrough
- 17a 17a
- Durchbruch breakthrough
- 18 18
- Befestigungsabschnitt attachment section
- 19 19
- Aufnahmeabschnitt receiving portion
- 20 20
- Gehäusebauteil housing component
- 21 21
- Verschlussabschnitt closure portion
- 22 22
- Kammer chamber
- 23 23
- Zwischenkammer intermediate chamber
- 24 24
- Anlagefläche contact surface
- 25 25
- Anlagefläche contact surface
- 26 26
- Druckfeder compression spring
- 27 27
- Druckfeder compression spring
- 28 28
- radiale Kolbenstangenbohrung radial piston rod bore
- 29 29
- axiale Kolbenstangenbohrung axial piston rod bore
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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