DE1858251U

DE1858251U - VIBRATION DAMPER FOR VEHICLES.

Info

Publication number: DE1858251U
Application number: DE1960T0012167
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Takagi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-10-16
Filing date: 1960-10-14
Publication date: 1962-09-06

Description

Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge Die Neuerung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge mit einem in einem Öl enthaltenden Zylinder verschiebbaren, an einer Kolbenstange festgelegten Kolben, dem zwei Ventile zugeordnet sind, die nach entgegengesetzten Kolbenseiten öffnen und mit einem Hilfskolben, wobei zwischen beiden Kolben eine Druckfeder und zwischen dem einen Ende des Zylinders und dem Hilfskolben eine weitere Druckfeder angeordnet sind. Schwingungsdämpfer dieser Art sind bekannt. Vibration damper for vehicles The innovation relates to one Vibration damper for vehicles with a cylinder that can be displaced in an oil, on a piston rod fixed piston to which two valves are assigned, the open to opposite piston sides and with an auxiliary piston, with between two pistons a compression spring and between one end of the cylinder and the Auxiliary piston a further compression spring are arranged. Vibration dampers of this type are known.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Dämpfer zu verbessern, insbesondere dafür zu sorgen, daß der Kolben gegen die Reaktionskraft der Fahrzeug-Tragfeder eine stetig wachsende Dämpfungskraft erzeugt und seine Wirkung auch dann beibehält, wenn infolge einer Änderung der Belastung des Fahrzeugrahmens die Neutrale des Kolbenhubs verschoben wird. Gemäß der Neuerung wird vorgeschlagen, dafür zu sorgen, daß der Zylinder oberhalb der statischen Mittelstellung (neutrale Stellung) des Hauptkolbens einen größeren Innendurchmesser aufweist als dies dem Außendurchmesser des Kolbens entspricht, in einem zweiten Zylinder mit ringförmigem Zwischenraum angeordnet ist und an seinem der Kolbenstange abgewandten Ende mit Abstand vom Boden des Zylinderinnenraums zwei in den ringförmigen Zwischenraum mündende Bohrungen aufweist, deren Abstand voneinander der Mantelhöhe des mit einer Drosselbohrung versehenen Hilfskolbens entspricht und daß zwischen dem Hauptkolben und dem Hilfskolben ein mit einem zentralen Druckstück versehener dritter Kolben angeordnet ist, der auf den unter Wirkung einer Feder stehenden Flansch des in eine Längsbohrung der den Hauptkolben führenden Kolbenstange einfassenden Druckventils einwirkt, welches auf beiden Kolbenseiten liegende Öffnungen voneinander absperrt bzw. freilegt und daß die zwischem dem Zylinderboden und dem Hilfskolben angeordnete Feder schwächer ist als die zwischen dem Hilfskolben und dem dritten Kolben angeordnete Druckfeder. Die Ausbildung ist zweckmäßig so getroffen, daß beim Nach-unten-wandern des Hauptkolbens über die neutrale Lage hinaus der untere Teil des Flüssigkeitsdruckregelventils vom oberen Ende der Druckfeder nach oben gedrückt wird. Das Flüssigkeitsdruckregelventil kann unter der Vorbelastung einer Druckfeder stehen. Durch diese doppelte auf das Druckregelventil wirkende Federanordnung werden zwei Arten von Dämpfungskräften entwickelt, was eine bislang ungekannte Eigenschaft darstellt. Die Ventilfeder gewährleistet einerseits eine den äußeren normalerweise auf Ausziehen des Kolbens gerichteten Kräften entgegenwirkende Dämpfungskraft vorgegebener Größe, während andererseits die erwähnte Druckfeder, deren oberes Ende in einem Hilfskolben geführt sein kann, bei Berührung zwischen Hilfs-und Hauptkolben auf das Druckregelventil des letzteren einen Druck ausübt, durch welchen eine der äußeren auf Ausziehen des Kolbens gerichteten Kraft entgegenwirkender Dämpfungskraft erzeugt wird. Diese wächst proportional der erzwungenen Einschiebung des Hauptkolbens über die neutrale Lage hinaus in den Zylinder. Befindet sich der Hauptkolben oberhalb der neutralen Lage, so bleibt eine kleine jedoch gleichmäßige Dämpfungskraft bestehen, welche der äußeren auf Ausziehen des Hauptkolbens gerichteten Kraft entgegenwirkt. Wird durch Änderung der atatischen Belastung des Fahrgestells die neutrale Lage verschoben, so ändert der Steuerkolben automatisch seine Lage und stellt damit den Punkt des Wirksamwerdens der Druckfeder ein.The innovation is based on the task of improving such dampers, in particular to ensure that the piston against the reaction force of the vehicle suspension spring generates a steadily increasing damping force and maintains its effect even then, if, as a result of a change in the load on the vehicle frame, the neutral of the piston stroke is moved. According to the innovation, it is proposed to ensure that the Cylinder above the static center position (neutral position) of the main piston has a larger inner diameter than the outer diameter of the piston corresponds, in a second cylinder with an annular Space is arranged and at its end remote from the piston rod at a distance from the floor of the cylinder interior two bores opening into the annular gap has, whose distance from one another is the shell height of the with a throttle bore provided auxiliary piston and that between the main piston and the auxiliary piston a third piston provided with a central pressure piece is arranged which on the under the action of a spring flange of the in a longitudinal bore of the main piston leading piston rod acting pressure valve which blocks or exposes openings located on both sides of the piston from one another and that the spring arranged between the cylinder base and the auxiliary piston is weaker is than the compression spring arranged between the auxiliary piston and the third piston. The training is expediently made so that when the main piston moves downwards beyond the neutral position, the lower part of the liquid pressure control valve is pushed upwards by the upper end of the compression spring. The liquid pressure regulating valve can be under the preload of a compression spring. By this double on that Pressure regulating valve acting spring assembly are two types of damping forces developed what is a previously unknown property. The valve spring ensures on the one hand, the outer normally directed to pulling out the piston Forces counteracting damping force of a given size, while on the other hand the mentioned compression spring, the upper end of which can be guided in an auxiliary piston, on contact between the auxiliary and main piston on the pressure control valve of the latter exerts a pressure by means of which one of the outer ones causes the piston to be pulled out directed force counteracting damping force is generated. This grows proportionally the forced insertion of the main piston beyond the neutral position into the Cylinder. If the main piston is above the neutral position, one remains small but even damping force exist which the outer on pulling out of the main piston counteracts the force directed. Is made by changing the atatic If the load on the chassis shifts the neutral position, the control piston changes automatically its position and thus represents the point at which the compression spring becomes effective a.

Mit"neutrale Lage"ist oben und nachfolgend diejenige Lage des Hauptkolbens bezeichnet, in der das Totgewicht des Fahrzeugs und die entgegenwirkende Kraft der Tragfedern gegenseitig ausgeglichen sind.The "neutral position" is the position of the main piston above and below denotes in which the dead weight of the vehicle and the counteracting force of the Suspension springs are mutually balanced.

Nachfolgend ist an Hand der Zeichnungen ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Neuerung beschrieben.An advantageous embodiment example is given below with reference to the drawings the innovation described.

Figur 1 zeigt einen Dämpfer gemäß der Neuerung im Schnitt, Figur 2 zeigt den unteren Teil von Figur 1 in vergrößertem Maßstab, Figur 3 ist eine beispielsweise graphische Darstellung der Arbeitscharakteristik eines Dämpfers gemäß der Neuerung.Figure 1 shows a damper according to the innovation in section, Figure 2 shows the lower part of Figure 1 on an enlarged scale, Figure 3 is an example graphical representation of the working characteristics of a damper according to the innovation.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besitzt der dort gezeigte Dämpfer einen äußeren Zylinder 3, an dessen unterem Ende ein Ring 4 zur Befestigung des Dämpfers an einem das Fahrgestell tragenden Element vorgesehen ist, und umgibt unter Freilassung eines Ringspalts 2 den Zylinder 1 von außen. Oberhalb der Freigabeschulter 5 ist der Innendurchmesser des Zylinders 1 leicht vergrößert. Der Innenraum des Zylinders 1 und der größere Teil des Ringraums 2 sind mit Ausnahme des als Luftkammer 6 dienenden oberen Teils des letzteren mit Öl gefüllt. In der Seitenwand des Zylinders 1 sind ein Stück oberhalb der Bodenfläche desselben Bohrungen 7 und 7'vorgesehen, um das Eintreten der Kolbenstange 8 mit ihrem ganzen Volumen in den Zylinder zu ermöglichen. Das Loch 7'dient dabei als Ersatz für das Loch 7, wenn letzteres durch das Nach-unten-Verschieben des Hilfskolbens 21 verschlossen wird.As can be seen from the drawings, the damper shown there has an outer cylinder 3, at the lower end of which a ring 4 for fastening the Damper is provided on an element supporting the chassis, and surrounds under Leaving an annular gap 2 clears the cylinder 1 from the outside. Above the release shoulder 5, the inner diameter of the cylinder 1 is slightly enlarged. The interior of the Cylinder 1 and the larger part of the annulus 2 are, with the exception of the air chamber 6 serving upper part of the latter filled with oil. In the side wall of the cylinder 1 holes 7 and 7 'are provided a little above the bottom surface of the same, to the entry of the piston rod 8 with its entire volume in the cylinder enable. The hole 7 'serves as a replacement for the hole 7, if the latter through the downward displacement of the auxiliary piston 21 is closed.

Die mit ihrem mittleren Teil durch die Öldichtung 11 am oberen Zylinderende hindurchtretende Kolbenstange 8 ist an ihrem oberen Ende mit einem Ring 12 versehen, welcher zur Befestigung am Fahrzeugrahmen dient. Am unteren Ende der Kolbenstange ist in derselben ein koaxialer Ventildurchlaß 13 ausgebohrt, welcher die Räume oberhalb und unterhalb des Hauptkolbens 9 verbindet. Dieser hat die Form eines umgedrehten Topfes und ist mittels einer Mutter 10 an der Kolbenstange befestigt. Im Ventildurchlaß 13 sitzt ein Ventilkolben 15, der als Druckregelventil wirkt und an seinem unteren Ende einen Flansch 14 aufweist. Wird der Ventilkolben 15 nach unten bewegt, so öffnet er die in den Seitenwänden des Durchlasses 13 angeordneten Bohrungen, welche durch entsprechende Ölbohrungen 16 im oberen ringförmigen Teil der Mutter 9 verlängert sind. Im oben befindlichen Boden des Hauptkolbens 9 sind mit einem Rückschlagventil 18 versehene Öldurchlässe 17 vorgesehen, welche den Durchfluß nur nach oben gestatten.The middle part through the oil seal 11 at the upper end of the cylinder passing piston rod 8 is provided at its upper end with a ring 12, which is used for attachment to the vehicle frame. At the bottom of the piston rod is drilled in the same a coaxial valve passage 13, which the spaces above and connects below the main piston 9. This has the shape of an upside down Pot and is attached to the piston rod by means of a nut 10. In the valve passage 13 sits a valve piston 15, which acts as a pressure control valve, and at its lower Has a flange 14 at the end. If the valve piston 15 is moved downwards, so he opens the bores arranged in the side walls of the passage 13, which extended by corresponding oil bores 16 in the upper annular part of the nut 9 are. In the top of the main piston 9 are equipped with a check valve 18 provided oil passages 17 are provided, which allow the flow only upwards.

Der Ventilkolben 15 steht unter dem Druck einer Ventilfeder 20, die sich auf einem Tragring 19 abstützt.The valve piston 15 is under the pressure of a valve spring 20, the is supported on a support ring 19.

Im Zylinder 1 ist weiter ein Hilfskolben 21 vorgesehen, der sich in der statischen Mittelstellung unmittelbar unter dem Hauptkolben 9 befindet. Im oben befindlichen Boden dieses Hilfskolbens 21 befinden sich einige große Öldurchlässe 22. Ein nach oben ragender Stift 23 ist in der Mitte des Bodens angeordnet, an dessen nach unten weisender Fläche das obere Ende einer Druckfeder 24 anliegt. Auf diese Weise drückt der nach oben ragende Stift 23 gegen den Ventilkolben 15, wenn der Hilfskolben an den Hauptkolben 9 anstößt.In the cylinder 1, an auxiliary piston 21 is also provided, which is in the static center position is located directly below the main piston 9. In the above located bottom of this auxiliary piston 21 are some large oil passages 22. An upwardly protruding pin 23 is arranged in the middle of the floor, on the downwardly facing surface, the upper end of a compression spring 24 rests. To this Way presses the upwardly protruding pin 23 against the valve piston 15 when the Auxiliary piston abuts against the main piston 9.

Im Zylinder 1 befindet sich weiter ein Stück oberhalb von dessen Boden ein verschiebbarer Steuerkolben 25. Dieser bildet ein Dämpfungsglied, da in seinem Boden nur ein kleiner Öldurchlaß 26 vorgesehen ist, und trägt das untere Ende der Druckfeder 24. Er wird von unten durch die Rückstellfeder 27 abgestützt, die sich wiederum am Zylinderboden abstützt. Die Feder 27 ist etwas schwächer als die Feder 24.The cylinder 1 is located a little above its bottom a displaceable control piston 25. This forms a damping element because in his Bottom only a small oil passage 26 is provided, and carries the lower end of the Compression spring 24. It is supported from below by the return spring 27, which is in turn supported on the cylinder base. The spring 27 is somewhat weaker than the spring 24

In Figur 2 ist mit a die Lage bezeichnet, welche die Bodenfläche des Hauptkolbens 9 einnimmt, wenn dieser sich bei unbelastetem Fahrzeug in der statischen Mittellage befindet. Die entsprechende Lage bei voll belastetem Fahrzeug ist mit b bezeichnet. Die Lage der Bodenfläche des Steuerkolbens 25 bei unbelastetem Fahrzeug und in der statischen Mittellage befindlichem Hauptkolben ist mit c bezeichnet, während die bei voll belastetem Fahrzeug mit d bezeichnet ist.In Figure 2, a denotes the position which the bottom surface of the Main piston 9 assumes when it is in the static position when the vehicle is unloaded Central position. The corresponding position when the vehicle is fully loaded is shown with b denotes. The position of the bottom surface of the control piston 25 when the vehicle is unloaded and the main piston in the static central position is denoted by c, while the fully loaded vehicle is denoted by d.

Der oben beispielsweise beschriebene Schwingungsdämpfer gemäß der Neuerung wirkt in der folgenden Weise : Wird der Hauptkolben 9 über die statische Mittellage hinaus in den Zylinder eingeschoben, so wird die Druckfeder 24 proportional dem Einschubhub zusammengedrückt und erhöht somit die auf den Ventilkolben 15 wirkende Druckkraft. Dadurch wird eine stetig wachsende Dämpfungskraft entwickelt, die auf Ausziehen des Kolbens wirkenden äußeren Kräften zwischen den Teilen 4 und 12 entgegengerichtet ist.The vibration damper described above as an example according to FIG The innovation works in the following way: If the main piston 9 is via the static In the middle position pushed into the cylinder, the compression spring 24 is proportional the insertion stroke compressed and thus increases the acting on the valve piston 15 Compressive force. As a result, a steadily growing damping force is developed, which on Pulling out the piston acting against external forces between the parts 4 and 12 is.

Gelangt der Hauptkolben 9 in eine Position etwas oberhalb der statischen Mittellage, so wird durch den Druck der Ventilfeder 20 gegen den Ventilkolben 15 selbst dann eine Dämpfungskraft geringer Größe aufrecht erhalten, wenn von der Druckfeder 24 keine Kraft mehr ausgeübt wird. Geht der Hauptkolben 9 noch weiter nach oben, so wird er oberhalb der Freigabeschulter freigegeben, da die Drosselung des Öldurchflusses infolge des vergrößerten Innendurchmessers des Zylinders 1 aufhört.If the main piston 9 reaches a position slightly above the static Middle position, the pressure of the valve spring 20 against the valve piston 15 a damping force of a small magnitude is maintained even when from the compression spring 24 no more force is exerted. If the main piston 9 goes up even further, so it is released above the release shoulder because the oil flow is throttled ceases due to the enlarged inner diameter of the cylinder 1.

Es ist also dann, wenn die Druckfeder 24 ihre volle Längenausdehnung erreicht hat und der Hilfskolben wegen des Reibungswiderstandes nicht mehr bestimmungsgemäß wirkt, immer noch eine-wenn auch geringe-Kraft, nämlich die der Ventilfeder 20 vorhanden, die auf den Kolben 14, 15 wirkt, ja sogar dann, wenn bei in einem besonders weiten Bereich schwankenden äußeren Schwingungskräften der Hauptkolben ein Stück über die neutrale Lage hinaus herausgezogen ist und die Energie der Reaktionskräfte der das Fahrgestell tragenden Feder bei der Rückkehr des Hauptkolbens in die neutrale Lage nicht vollständig absorbiert werden kann. Weiter soll die Tatsache, daß der Dämpfungseffekt ein kleines Stück oberhalb der neutralen Lage freigegeben wird, es dem Rad erleichtern, ir Vertiefungen der Fahrbahnoberfläche einzufallen. Dadurch wird die Bodenhaftung des Rades wesentlich vergrößert.It is then when the compression spring 24 extends its full length has reached and the auxiliary piston is no longer intended due to the frictional resistance acts, there is still a force, albeit a small one, namely that of the valve spring 20, which acts on the piston 14, 15, even when in a particularly wide Fluctuating external vibrational forces of the main piston a little over the range neutral position is pulled out and the energy of the reaction forces of that Chassis-supporting spring when the main piston returns to the neutral position cannot be completely absorbed. Next is the fact that the damping effect a little bit above the neutral position is released to make it easier for the wheel to ir indentations in the road surface. This increases the grip of the wheel is much larger.

Wird die statische Belastung des Fahrzeuges unter Verschieben der neutralen Lage geändert, so wird automatisch der Steuerkolben 25 bewegt und der Punkt, an dem die Druckfeder 24 zu wirken beginnt, dadurch verschoben. Wird also bei stillstehendem Fahrzeug der Belastungszustand von leer auf vollbelastet geändert, so wird lediglich der Hauptkolben 9 weiter in den Zylinder 1 eingeschoben, wodurch der Steuerkolben 25 unter dem Druck der Feder 24 nach unten wandert. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Rückstellfeder 27 unter dem Steuerkolben 25 von Anfang an-selbst bei unbelastetem Fahrzeugin zusammengedrücktem Zustand ist. Auch ist die Feder 27 vorzugsweise wesentlich weniger stark als die Druckfeder 24. Daher werden bei Nach-unten-Verschiebung der neutralen Lage sowohl die Druckfeder 24 als auch die Rückstellfeder 27 zusammengedrückt, wobei wünschenswerterweise die Verschiebung des Steuerkolbens nach unten die größere ist.If the static load on the vehicle is increased by moving the changed neutral position, the control piston 25 is automatically moved and the The point at which the compression spring 24 begins to act is thereby displaced. So will when the vehicle is at a standstill, the load status is changed from empty to fully loaded, so only the main piston 9 is pushed further into the cylinder 1, whereby the control piston 25 moves downward under the pressure of the spring 24. In this case it is desirable that the return spring 27 under the control piston 25 from the beginning is on-even when the vehicle is unloaded in a compressed state. Also is that Spring 27 is preferably much less strong than the compression spring 24. Therefore, at Downward shift of the neutral position as well as the compression spring 24 and the return spring 27 are compressed, desirably the Shifting the control piston downwards is the greater.

Bei fahrendem Fahrzeug hat der Steuerkolben 25 infolge der Unebenheiten der Fahrbahn die Neigung, unter der Wirkung des Hauptkolbens und der Druckfeder 24 auf-und niederzuschwingen. Er bleibt jedoch infolge des Durchflußwiderstandes seines kleinen Öldurchlasses in einer Stellung stehen, die der Mitte der Amplitude der äußeren Schwingung entspricht. Der enge Öldurchlaß 26 wirkt somit als Dämpfungselement) welches eine plötzliche Bewegung des Kolbens verhindert.When the vehicle is moving, the control piston 25 has bumps as a result of the unevenness the road surface the inclination, under the action of the main piston and the compression spring 24 swinging up and down. However, it remains due to the flow resistance its small oil passage are in a position that is the middle of the amplitude corresponds to the external vibration. The narrow oil passage 26 thus acts as a damping element) which prevents sudden movement of the piston.

In Figur 3 ist die Dämpfungscharakteristik der neuerungsgemäßen Vorrichtung graphisch dargestellt. Dabei ist der Hub H des Hauptkolbens auf der Abscisse so abgetragen, daß die positiven Abscissenwerte die Tiefe angeben, in welcher der Hauptkolben in den Zylinder hinein verschoben ist, während die Ordinate die Dämpfungskraft DK anzeigt, die durch das Druckregelventil den äußeren Kräften entgegengesetzt wird, welche den Kolben herauszuziehen bestrebt sind. Man erkennt, daß bei unbelastetem Fahrzeug, für welches die voll ausgezogene Linie gilt, zwischen dem Freigabepunkt F und der neutralen Lage N eine kleine jedoch gleichmäßige Dämpfungskraft 1 aufrechterhalten wird. Zwischen der neutralen Lage und dem Bodenende des Zylinders wächst die Dämpfungskraft proportional dem Kolbeneinschub.In Figure 3, the damping characteristics of the device according to the innovation is shown graphically. The stroke H of the main piston is plotted on the abscissa in such a way that the positive abscissa values indicate the depth at which the main piston is displaced into the cylinder, while the ordinate shows the damping force DK, which is opposed to the external forces by the pressure control valve, which strive to pull out the piston. It can be seen that when the vehicle is unloaded, for which the solid line applies, between the release point F and the neutral position N a small but even damping force 1 is maintained. Between the neutral position and the bottom end of the cylinder, the damping force increases proportionally to the piston insertion.

Für das belastete Fahrzeug gilt die strichpunktierte Linie gemäß der Verschiebung der neutralen Lage nach rechts N2 infolge des Anwachsens der Totlast. (Die Kolben bewegen sich dabei nach unten). Die die Dämpfungskraft darstellende Linie ist ebenfalls um einen entsprechenden Betrag nach rechts verschoben.The dash-dotted line according to the applies to the loaded vehicle Shift of the neutral position to the right N2 as a result of the increase in the dead load. (The pistons move downwards in the process). The one representing the damping force Line is also shifted to the right by a corresponding amount.

Claims

SOC claim

Vibration damper for vehicles with a piston which can be displaced in an oil-containing cylinder and is fixed to a piston rod, to which two valves are assigned that open to opposite piston sides and with an auxiliary piston, with a compression spring between the two pistons and between one end of the cylinder and the auxiliary piston a further compression spring are arranged, characterized in that the cylinder (1) above the static central position (neutral position) of the main piston (9) has a larger inner diameter than corresponds to the outer diameter of the piston, in a second cylinder (3) with an annular gap is arranged and at its end facing away from the piston rod (8) at a distance from the bottom of the cylinder interior has two bores (7, 7 ') opening into the annular space (6), the distance from one another to the shell height of the auxiliary piston provided with a throttle bore (26) (25) corresponds and that between The main piston (9) and the auxiliary piston (25) a third piston (21) provided with a central pressure piece (23) is arranged, which on the flange (14) under the action of a spring (20) of the in a longitudinal bore of the main piston ( 9) acts surrounding pressure valve (15) leading piston rod, which closes or exposes openings lying on both piston sides from each other and that the spring (27) arranged between the cylinder base and the auxiliary piston (25) is weaker than that between the auxiliary piston (25) and the third piston (21) arranged compression spring (24).