DE3534298A1

DE3534298A1 - Hydraulically acting vibration damper with adjustable damping force

Info

Publication number: DE3534298A1
Application number: DE19853534298
Authority: DE
Inventors: Manfred Grundei
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1985-09-26
Filing date: 1985-09-26
Publication date: 1987-04-02

Abstract

The invention relates to a hydraulically acting vibration damper with an adjustable damping force for vehicles. The damper comprises a cylinder filled with damping fluid, the interior of which is divided into two working chambers by a piston connected to a piston rod and has adjustable piston damping. For this purpose, there is, in addition to the customary piston damping valves, a bypass passage, the cross-section of which can be varied in a controlled manner. In order to obtain a change in the damping force which is effective over the entire speed range, the bypass passage has a bypass-damping valve connected in series with it, which can be operated by the pressure difference between the working chambers.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch wirkenden Schwingungs dämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft für Fahrzeuge entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a hydraulically acting vibration damper with adjustable damping force for vehicles accordingly the preamble of claim 1.

Ein derartiger Schwingungsdämpfer ist durch die DE-PS 15 05 522 bekannt, wobei der Bypaßkanal durch Drosselöffnungen in der Kol benstange gebildet ist, die von einem in der Zentralbohrung der Kolbenstange befindlichen Steuerschieber mehr oder weniger ver schließbar sind und dadurch der Dämpfungsgrad für die Zug- und Druckdämpfung in gleicher Weise beeinflußt wird. Um im unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich eine ausreichende Dämpfung zu er halten, sind die Bypaßquerschnitte relativ klein zu wählen, denn eine zu geringe Dämpfung bewirkt springende Räder und Geräusch bildung. Andererseits ist eine Verringerung der Dämpfwirkung im höheren Geschwindigkeitsbereich nur dann zu erreichen, wenn rela tiv große Bypaßquerschnitte gewählt werden und dadurch im unteren Geschwindigkeitsbereich die Dämpfung zu gering ist. Somit wird mit dieser bekannten Konstruktion im wesentlichen die Dämpfkraft kennung im unteren Geschwindigkeitsbereich verändert. Eine ge wünschte, über den gesamten Geschwindigkeitsbereich wirkende Be einflussung der Dämpfkennlinie ist nicht gegeben. Außerdem ist es nicht möglich, eine unterschiedliche Verstellung der Kennung für die Zug- und Druckstufe zu erhalten. Such a vibration damper is known from DE-PS 15 05 522 known, the bypass channel through throttle openings in the Kol ben rod is formed by one in the central bore of the Piston rod located spool more or less ver are closable and thereby the degree of damping for the train and Pressure damping is affected in the same way. To the bottom Piston speed range he sufficient damping hold, the bypass cross sections are to be chosen relatively small, because insufficient damping causes bouncing wheels and noise education. On the other hand, a reduction in the damping effect to reach a higher speed range only if rela Large bypass cross-sections can be selected and therefore in the lower one Speed range the damping is too low. Thus with this known construction essentially the damping force ID changed in the lower speed range. A ge wished Be over the entire speed range there is no influence on the damping characteristic. Besides, it is not possible to change the identifier for to maintain the rebound and compression.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungs dämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft zu schaffen, der über den gesamten Geschwindigkeitsbereich wirksame Kennungsänderung für die Zug- und Druckstufe ermöglicht und einfach im Aufbau ist so wie eine leichte Montage gewährleistet.The object of the present invention is a vibration create damper with adjustable damping force that over the effective identifier change for entire speed range the rebound and compression stage enables and is simple to set up how easy assembly ensures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bypaß kanal ein hierzu in Reihe geschaltetes, in Zug- und Druckrichtung ansprechendes Bypaßdämpfventil aufweist, welches von der Druck differenz zwischen den Arbeitsräumen betätigbar ist. Damit wird durch einfache Parallelschaltung des Bypaßdämpfungsventils zu den Kolbendämpfventilen auf einfache Weise eine über den gesamten Ge schwindigkeitsbereich wirkende, einstellbare Dämpfkraftänderung erzielt. Dieses auf Zug- und Druckrichtung ansprechende Bypaß dämpfventil wird erfindungsgemäß durch vorgespannte Ventilschei ben gebildet, so daß durch Vorspannungsänderung der Ventilschei ben die gewünschte Dämpfkraftänderung über den gesamten Geschwin digkeitsbereich erzielt wird.This object is achieved in that the bypass channel a series connected to this, in the pulling and pushing direction appealing bypass damper valve, which depends on the pressure difference between the work rooms is operable. So that will by simply connecting the bypass damping valve in parallel to the Piston damping valves in a simple way over the entire Ge adjustable damping force change achieved. This bypass, which responds to the direction of tension and compression Damping valve is inventively by preloaded valve sheave ben formed so that by changing the bias of the valve disc ben the desired change in damping force over the entire speed range is achieved.

Ein sehr einfacher Aufbau des Bypaßdämpfventiles ergibt sich ent sprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch, daß die vorge spannten Ventilscheiben sowohl im Bereich des inneren als auch des äußeren Durchmessers mit einem Ventilsatz zusammenwirken. Entsprechend der Strömungsrichtung der Dämpfflüssigkeit hebt bei spielsweise bei der Zugdämpfung das Dämpfventil am inneren Durch messer ab und bei Druckdämpfung am äußeren Durchmesser. Zur Be einflussung der Voröffnungskennlinie werden erfindungsgemäß die Ventilscheiben des Bypaßventiles mit Voröffnungsquerschnit ten versehen, wobei die obere Ventilscheibe die Voröffnungsquer schnitte im Bereich des inneren Durchmessers und die untere Ven tilscheibe die Voröffnungsquerschnitte im Bereich des äußeren Durchmessers aufweist. Andererseits ist es ohne weiters möglich, die Ventilsitze mit Voröffnungsquerschnitten zu versehen. A very simple structure of the bypass damping valve arises speaking a feature of the invention in that the pre tensioned valve disks both in the area of the inner as well of the outer diameter interact with a valve set. Corresponds to the direction of flow of the damping fluid for example, the damping valve on the inner passage when damping the train from and with pressure damping on the outer diameter. For loading Influence of the pre-opening characteristic are the Bypass valve valve disks with pre-opening cross-section ten provided, the upper valve disc the pre-opening cross cuts in the area of the inner diameter and the lower ven the pre-opening cross-sections in the area of the outer Has diameter. On the other hand, it is easily possible to provide the valve seats with pre-opening cross sections.

Zur Steuerung des Querschnittes für den Bypaßkanal weist dieser merkmalsgemäß eine Ventilsitzfläche für einen druckabhängig ge steuerten Ventilstift auf, wobei dieser Ventilstift mit einer im unteren Bereich einer hohlen Kolbenstange angeordneten Membrane in Verbindung steht. Dadurch wird auf sehr einfache Weise eine druckabhängige Änderung des Bypaßkanalquerschnittes ermöglicht.To control the cross-section for the bypass channel, this has feature a valve seat for a pressure-dependent ge controlled valve pin, this valve pin with an im lower region of a hollow piston rod arranged membrane communicates. This is a very simple way pressure-dependent change of the bypass channel cross section enables.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigtUsing the embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below. It shows

Fig. 1 die Kolbenpartie eines hydraulisch wirkenden Schwingungs dämpfers mit am Kolben einstellbarer Dämpfkraft im Längs schnitt; Figure 1 shows the piston section of a hydraulically acting vibration damper with an adjustable damping force on the piston in longitudinal section.

Fig. 2 den in Fig. 1 gezeigten Dämpfkolben in der Zugdämpfungs phase; Figure 2 shows the damping piston shown in Figure 1 in the damping phase.

Fig. 3 eine Ausführungsform des Bypaßdämpfventiles in der Druck dämpfungsphase. Fig. 3 shows an embodiment of the bypass damping valve in the pressure damping phase.

Da hydraulisch wirkende Schwingungsdämpfer in Ein- und Zweirohr ausführung hinreichend bekannt sind, wird auf die Gesamtdarstel lung verzichtet und lediglich die der Dämpfkraftverstellung die nende Kolbenpartie in Fig. 1 gezeigt. In einem Zylinder 1 ist ein mit einer Kolbenstange 2 verbundener Kolben 5 axial beweglich an geordnet. Auf einem zylindrischen Ansatz 4 eines Kolbenträgers 3 ist der Kolben 5 befestigt, wobei dieser Kolbenträger 3 fest mit der Kolbenstange 2 verbunden ist. Der Kolben 5 weist Dämpfein richtungen für die Zug- und Druckdämpfung auf, die aus Kolbenka nälen 6 und dem Dämpfventil 7 für die Zugstufe sowie aus Kolben kanälen 8 und einem Dämpfventil 9 für die Druckstufe bestehen. Der mit Flüssigkeit gefüllte Innenraum des Zylinders 1 ist somit vom Kolben 5 in die Arbeitsräume 10 und 11 unterteilt. Ein steu erbarer Bypaßkanal wird durch die im Kolbenträger 3 befindliche Bypaß-Axialbohrung 12 und eine Bypaß-Radialbohrung 13 gebildet, während zur Querschnittssteuerung des Bypaßkanales ein Ventil stift 14 vorgesehen ist, der von einer Feder einerseits und an dererseits von einer Membrane 15 beaufschlagt ist. Zur axialen Wegbegrenzung des Ventilstiftes 14 dient eine mit einem Durchlaß kanal versehene Anschlagscheibe 16, welche zusammen mit der Mem brane 15 am Außenumfang zwischen der hohlen Kolbenstange 2 und dem Kolbenträger 3 eingespannt ist. Zur Betätigung des Ventil stiftes 14 wird der Innenraum der hohlen Kolbenstange 2 mit Druckmittel beaufschlagt, welches auf die Membrane 15 wirkt und den Ventilstift 14 entgegen der Kraft der Feder axial verschiebt. In Abhängigkeit dieses Steuerdruckes sind zwischen den beiden Endstellungen, nämlich Anlage der Membrane 15 an der Anschlag scheibe 16 und Verschließen des Bypaßbohrung 12 durch den Ventil stift 14, Zwischenstellungen möglich, in denen der Bypaßquer schnitt größer oder kleiner ist. Diesem querschnittsveränderbaren Bypaßkanal ist ein Bypaßdämpfventil 17 in Reihe geschaltet. Die ses Bypaßdämpfventil 17 besteht aus einem napfförmigen Bypaßven tilkörper 18, dessen freies zylindrisches Ende einen äußeren Ven tilsitz 19 bildet, der einen Voröffnungsquerschnitt 20 aufweist. Der innere Ventilsitz 21 ist an einem Ventilsitzring 22 angeordnet, wobei eine Ventilscheibe 23 an diesen Ventilsitzen 19 und 21 an liegend eingespannt ist.Since hydraulically acting vibration dampers in single and two-pipe design are well known, the overall presentation is dispensed with and only the damping force adjustment shown in FIG. 1 shows the piston part. In a cylinder 1 , a piston 5 connected to a piston rod 2 is arranged in an axially movable manner. The piston 5 is fastened on a cylindrical extension 4 of a piston carrier 3 , this piston carrier 3 being firmly connected to the piston rod 2 . The piston 5 has damping devices for tension and compression damping, which consist of Kolbenka channels 6 and the damping valve 7 for the rebound as well as piston channels 8 and a damping valve 9 for the compression stage. The interior of the cylinder 1 filled with liquid is thus divided by the piston 5 into the working spaces 10 and 11 . A controllable bypass channel is formed by the bypass axial bore 12 located in the piston carrier 3 and a bypass radial bore 13 , while a valve pin 14 is provided for cross-sectional control of the bypass channel, which is acted upon by a spring on the one hand and on the other by a membrane 15 . To limit the axial travel of the valve pin 14 is provided with a passage channel stop disc 16 which is clamped together with the membrane 15 on the outer circumference between the hollow piston rod 2 and the piston carrier 3 . For actuation of the valve pin 14 of the interior of the hollow piston rod 2 is loaded with pressure medium acting on the diaphragm 15 and the valve pin 14 moves axially against the force of the spring. Depending on this control pressure, intermediate positions are possible between the two end positions, namely the diaphragm 15 on the stop disc 16 and closing of the bypass bore 12 by the valve pin 14 , in which the bypass cross section is larger or smaller. A bypass damping valve 17 is connected in series to this cross-section-variable bypass channel. This ses bypass damping valve 17 consists of a cup-shaped bypass valve body 18 , the free cylindrical end of which forms an outer valve seat 19 which has a pre-opening cross section 20 . The inner valve seat 21 is arranged on a valve seat ring 22 , a valve disk 23 being clamped to these valve seats 19 and 21 in a lying position.

Anhand der Fig. 2 wird die Funktion in der Zugdämpfungsphase nä her erläutert:The function in the damping phase is explained in more detail with reference to FIG. 2:

Beim Ausziehen der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 strömt die aus dem Raum 10 verdrängte Dämpfflüssigkeit bei geschlossenem By paßquerschnitt, d. h., wenn der Ventilstift 14 auf dem vom oberen Rand der Bypaß-Axialbohrung 12 gebildeten Ventilsitz aufliegt, nur über die Kolbenkanäle 6 und das Dämpfventil 7 in den Ar beitsraum 11. Dadurch wird die vorgegebene maximale Zugdämpfwirkung erzielt. Wenn der Ventilstift 14 in seiner anderen Endstellung ist und dadurch der von der Bypaß-Radialbohrung 13 und der Bypaß- Axialbohrung 12 gebildete Bypaßkanal voll geöffnet ist, kann au ßerdem die Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 10 über das By paßdämpfventil 17 und den Bypaßkanal in den Arbeitsraum 11 flie ßen. Bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten strömt die Dämpfflüssig keit zunächst durch den Voröffnungsquerschnitt 20 des Bypaßdämpf ventiles 17, wobei mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit der Druck im Arbeitsraum 10 ansteigt und dann die Ventilscheibe 23 vom inneren Ventilsitz 21 abgehoben wird. Durch die Parallel schaltung des Bypaßdämpfventiles 17 zum Dämpfventil 7 wird in die sem Falle die vorgegebene weiche Dämpfkrafteinstellung geschaf fen, die über den gesamten Geschwindigkeitsbereich wirksam ist. When pulling the piston rod 2 from the cylinder 1, the air displaced from the space 10 damping fluid in the closed By flows paßquerschnitt, that is when the valve pin 14 rests on the bypass axial bore from the upper edge of the 12 valve seat formed only over the piston channels 6 and the damping valve 7 in the working room 11 . This achieves the specified maximum train damping effect. If the valve pin 14 is in its other end position and thereby the bypass channel formed by the bypass radial bore 13 and the bypass axial bore 12 is fully open, the damping fluid can also pass from the working space 10 via the bypass damper valve 17 and the bypass duct into the working space 11 flow. At low piston speeds, the damping fluid flows first through the pre-opening cross section 20 of the bypass damping valve 17 , the pressure in the working space 10 increasing with increasing piston speed and then the valve disk 23 being lifted off the inner valve seat 21 . Through the parallel connection of the bypass damping valve 17 to the damping valve 7 , the predetermined soft damping force setting is created in the sem case, which is effective over the entire speed range.

Durch Druckerhöhung im Innenraum der Kolbenstange 2 ist es mög lich, daß der Ventilstift 14 einen größeren oder kleineren Quer schnitt des Bypaßkanales freigibt, so daß dadurch eine Drossel im Bypaß entsteht und entsprechende Dämpfwirkungen erzielt werden, die zwischen der maximalen und minimalen Dämpfkraftkennlinie lie gen. Die Beeinflussung der minimalen Dämpfkraft und somit die Einstellung auf einen gewünschten Wert ist durch Änderung der Vorspannung für die Ventilscheibe 23 und Änderung des Voröffnungs querschnittes 20 möglich.By increasing the pressure in the interior of the piston rod 2, it is possible, please include that the valve pin 14 cut a larger or smaller cross the Bypaßkanales releases so that this creates a throttle in the bypass and the corresponding damping actions are achieved, the gene between the maximum and minimum damping force lie. The influencing of the minimum damping force and thus the setting to a desired value is possible by changing the pretension for the valve disk 23 and changing the pre-opening cross section 20 .

In Fig. 3 weist das Bypaßventil 17 zwei Ventilscheiben 24 und 25 auf, wobei die obere Ventilscheibe 24 einen Voröffnungsquerschnitt 26 mit dem inneren Ventilsitz 21 bildet, während die untere Ven tilscheibe 25 den mit dem äußeren Ventilsitz 19 zusammenwirkenden Voröffnungsquerschnitt 27 aufweist. Die Druckstufendämpfung wird anhand dieser Figur näher erläutert: In Fig. 3, the bypass valve 17, two valve disks 24 and 25, the upper valve disc 24 forms a pilot cross section 26 with the inner valve seating 21, while the lower Ven tilscheibe 25 comprising the cooperating with the outer valve seating 19 pilot cross section 27th The compression damping is explained in more detail with reference to this figure:

Verschließt der Ventilstift 14 die Bypaß-Axialbohrung 12, so wird die Dämpfflüssigkeit aus dem Raum 11 über die der Druckdämpfung zugeordneten Kolbenkanäle 8 und das Dämpfventil 9 in den Arbeits raum 10 verdrängt. Ist durch den Ventilstift 14 der von der By paß-Axialbohrung 12 und der Bypaß-Radialbohrung 13 gebildete By paßkanal vollständig geöffnet, so strömt über diesen zusätzlich Dämpfflüssigkeit zum Bypaßdämpfventil 17. Bis zu einer bestimmten Einschubgeschwindigkeit wirken die Voröffnungsquerschnitte 26 und 27, während bei weiterer Geschwindigkeitszunahme auch der Druck unterhalb der Ventilscheiben 24 und 25 zunimmt und diese dann vom Ventilsitz 19 abheben. Bei voll geöffnetem Bypaßkanal wird dann die geringste Druckdämpfung erzielt, während bei abgeschlossenem Bypaßkanal die höchste Druckdämpfung ansteht. Vom Ventilstift 14 kann der Bypaßkanalquerschnitt verändert werden, wodurch Zwischen werte zwischen der maximalen und minimalen Dämpfwirkung erzielbar sind. Die Betätigung des Ventilstiftes 14 ist ohne weiteres an stelle der beschriebenen, druckabhängigen Verstellbarkeit auch mittels mechanischer oder elektrischer Elemente möglich. So kann am Ventilstift 14 eine Schubstange, eine Spindel, ein Elektromo tor oder ein Elektromagnet angreifen. Zum Ansteuern der Verstell einrichtung für den Ventilstift 14 werden fahrzeugspezifische Größen wie Geschwindigkeit, Achsdruck, Wankbewegungen oder schnell verlaufende Lenkbewegungen einzeln oder in Kombination verwendet.Closes the valve pin 14, the bypass axial bore 12 , the damping fluid is displaced from the space 11 via the piston channels 8 assigned to the pressure damping and the damping valve 9 into the working space 10 . If the bypass channel formed by the bypass axial bore 12 and the bypass radial bore 13 is completely opened by the valve pin 14 , then additional damping fluid flows to the bypass damping valve 17 via this. The pre-opening cross sections 26 and 27 act up to a certain insertion speed, while as the speed increases further, the pressure below the valve disks 24 and 25 also increases and these then lift off the valve seat 19 . The lowest pressure damping is then achieved when the bypass duct is fully open, while the highest pressure damping is present when the bypass duct is closed. From the valve pin 14 , the bypass channel cross section can be changed, whereby intermediate values between the maximum and minimum damping effect can be achieved. The actuation of the valve pin 14 is easily possible instead of the described, pressure-dependent adjustability by means of mechanical or electrical elements. So can engage a push rod, a spindle, an electromotive or an electromagnet on the valve pin 14 . To control the adjustment device for the valve pin 14 vehicle-specific variables such as speed, axle pressure, roll movements or fast-moving steering movements are used individually or in combination.

Claims

1. Hydraulically acting vibration damper with adjustable damping force for vehicles, consisting of a liquid filled with Dämpfflüs cylinder, the interior of which is divided by a piston rod connected to a piston into two working spaces, these working spaces being arranged in the piston with damping valves and a cross-sectionally controllable Bypass channel can be connected, characterized in that the bypass channel (bypass axial bore 12 , bypass radial bore 13 ) has a bypass damper valve ( 17 ) connected in series, which responds in the direction of pull and pressure, and which depends on the pressure difference between the working spaces ( 10 , 11 ) can be actuated.

2. Hydraulically acting vibration damper according to claim 1, characterized in that the bypass damping valve ( 17 ) is formed by pre-tensioned valve disks ( 23, 24, 25 ).

3. Hydraulically acting vibration damper according to claims 1 and 2, characterized in that the prestressed valve discs ( 23, 24, 25 ) cooperate with both in the area of the inner and the outer diameter with a valve set ( 19, 21 ).

4. Hydraulically acting vibration damper according to claims 1 to 3, characterized in that the valve disks ( 24, 25 ) are provided with pre-opening cross sections ( 26, 27 ), the upper valve disk ( 24 ) being the pre-opening cross sections in the loading area of the inner diameter and the lower valve disc ( 25 ) has the pre-opening cross sections ( 27 ) in the area of the outer diameter.

5. Hydraulically acting vibration damper according to claims 1 to 4, characterized in that the bypass channel (bypass axial bore 12 ) has a valve seat surface for a pressure-dependent controlled valve pin ( 14 ) and this valve pin ( 14 ) with a hollow piston rod in the lower region ( 2 ) arranged membrane ( 15 ) is connected.