DE3822970A1 - Vibration damper, especially for vehicles - Google Patents

Vibration damper, especially for vehicles

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Abstract

The vibration damper described comprises a cylinder (1), which contains the damper fluid. A piston (2) divides the cylinder into two working chambers (3, 4) and is displaceable in the cylinder (1) by means of a piston rod (6). In order to be able to control the damping behaviour as a function of the temperature so that at high temperature the damping work remains at least approximately constant despite the reduced viscosity of the damper oil, at least some of the valve springs (12, 13, 14, 15, 16) are made from a shape memory alloy. This allows large forces to be exerted by the valve springs in a small design space. By means of a suitable alloy composition of the shape memory alloy, the range in which the damper characteristic is to be adjusted as a function of the temperature can be controlled within wide limits. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a vibration damper, especially for vehicles, according to the preamble of Claim 1.

Bei einem bekannten derartigen Schwingungsdämpfer (DE-OS 36 05 207) wird das Steuerelement von einer groß­ flächigen Bimetallscheibe gebildet, welche direkt mit einer im Kolben oder in einer Bodenventileinheit vorge­ sehenen Bypassöffnung zusammenwirkt. Die Bimetallscheibe verschließt mit zunehmender Temperatur die Bypass­ öffnung, so daß bei höheren Temperaturen nur mehr ein insgesamt verringerter Drosselquerschnitt zur Verfügung steht, durch den die Dämpferflüssigkeit verschoben werden kann. Es soll damit der Effekt kompensiert werden, daß mit zunehmender Temperatur die Dämpf­ flüssigkeit dünnflüssiger wird und damit bei gleich­ bleibenden Drosselquerschnitten weniger Dämpfkraft erzeugt wird. Steht bei höherer Temperatur nur mehr ein verringerter Drosselquerschnitt zur Verfügung, so kann auf diese Weise trotz der geringer werdenden Viskosität der Dämpfflüssigkeit die Dämpfkraft und damit die Dämpfarbeit etwa gleichgehalten werden.In a known such vibration damper (DE-OS 36 05 207) the control of a large flat bimetallic disc formed, which directly with one featured in the piston or in a bottom valve unit seen bypass opening cooperates. The bimetal disc closes the bypass with increasing temperature opening, so that at higher temperatures only one overall reduced throttle cross section available stands through which the damper fluid is displaced can be. This is to compensate for the effect be that with increasing temperature the steam liquid becomes thinner and therefore at the same time permanent throttle cross-sections less damping force is produced. Is only present at a higher temperature reduced throttle cross-section available, so can this way despite the decreasing viscosity the damping fluid the damping force and thus the Steaming work are kept about the same.

Die Verwendung einer Bimetallscheibe für den skizzierten Zweck hat den Nachteil, daß mit einer solchen Scheibe nur verhältnismäßig geringe Stellwege erreichbar sind und daß außerdem die von einer solchen Scheibe aufnehm­ baren Kräfte nur verhältnismäßig gering sind. Bei höheren Differenzdrücken wird daher das Bypassventil zwangsweise geöffnet werden.The use of a bimetallic disc for the sketched Purpose has the disadvantage that with such a disc only relatively short travel distances can be reached and that also take up from such a disc forces are only relatively low. At  The bypass valve will therefore have higher differential pressures forcibly opened.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 23 40 987 oder 31 40 007), als thermischen Überlastschutz Dehnstoff­ elemente in Ventileinheiten von hydraulischen Schwin­ gungsdämpfern einzusetzen, die ab einer bestimmten Temperatur einen Ventilkörper von der zugeordneten Sitzfläche abheben. Hier wird also bei erhöhter Temperatur eine Vergrößerung der Drosselquerschnitte angestrebt, so daß die weiter oben beschriebene Temperaturkompensation der Dämpferkräfte nicht erhalten wird.It is also known (DE-OS 23 40 987 or 31 40 007), as thermal overload protection for expansion material elements in valve units from hydraulic Schwin use dampers that start at a certain level Temperature a valve body from the associated Lift off the seat. So here at increased Temperature an increase in the throttle cross-sections aimed at, so that the one described above Temperature compensation of the damper forces not received becomes.

Zum temperaturabhängigen Steuern der Dämpferkräfte ist es auch schon seit langem vorgeschlagen worden (DE-PS 7 62 091), einen in seiner Länge temperaturabhängig veränderbaren Steuerstift in einem Stoßdämpfer anzu­ ordnen, der eine Ventilbohrung des Stoßdämpfers aufgrund seiner Längenänderung zunehmend verschließt. Der Steuer­ stift soll dabei aus Kautschuk bestehen. Es ist äußerst schwierig, mit einem aus einem solchen Material be­ stehenden Steuerstift die bei Stoßdämpfern erforder­ lichen Toleranzen einzuhalten. Darüber hinaus setzt ein solches Steuerelement den hydraulischen Kräften zu wenig Widerstand entgegen, so daß er bei größeren Stoßbean­ spruchungen seine Aufgabe kaum erfüllen dürfte.For temperature-dependent control of the damper forces it has also been proposed for a long time (DE-PS 7 62 091), one is temperature-dependent in length changeable control pin in a shock absorber arrange due to a valve bore of the shock absorber its change in length increasingly closes. The tax The pen should consist of rubber. It is extreme difficult to be with such a material standing control pin required for shock absorbers tolerances. It also sets in such a control too little to hydraulic forces Resistance to it, so that it with larger shock bean spells would hardly do its job.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwin­ gungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der besonders einfach im Aufbau ist, wenig zusätzlichen Bauraum benötigt und dessen Steuerelement ein hohes Arbeitsvermögen aufweist und großen Kräften zu widerstehen vermag. The invention has for its object a pig Mung damper according to the preamble of claim 1 to create, which is particularly easy to set up, little additional space required and its control has a high work capacity and great strength can withstand.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerelement aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.This object is achieved in that the control element made of a shape memory alloy consists.

Bauteile aus einer Formgedächtnis-Legierung, häufig auch Memory-Legierung genannt, sind schon in den 50iger Jahren beschrieben worden, wobei es sich um Legierungen auf Kupferbasis handelte. Legierungen mit Formgedächtnis werden häufig auch mit der Abkürzung SMA (Shape-Memory- Alloy) umschrieben.Components made of a shape memory alloy, often also Memory alloy called, are already in the 50s Years have been described, being alloys traded on a copper basis. Alloys with shape memory are often also abbreviated to SMA (shape memory Alloy).

Die Verwendung eines Steuerelements aus einer Formge­ dächtnis-Legierung in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge hat den wesentlichen Vorteil, daß auch bei äußerst beengten Einbauverhältnissen, wie sie bei einem Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfer vorliegen, derartige Steuerelemente um ein Vielfaches höhere Verstellkräfte aufzubringen vermögen als andere sich temperaturabhängig verformbaren Teile. Derartige Steuer­ elemente benötigen kaum zusätzlichen Bauraum, was wiederum dazu führt, daß kein zusätzliches Gewicht in Kauf genommen zu werden braucht. Stellelemente aus Formgedächtnis-Legierungen sind sehr gut auf ganz bestimmte Temperaturen hin einstellbar, indem die Legierungszusammensetzung abgeändert wird. Verwendet man solche Elemente als federnde Bauteile in Stoßdämpfer-Ven­ tileinheiten, so ist die Ventil-Federkennung besonders einfach abstimmbar.The use of a control from a mold memory alloy in a vibration damper for Motor vehicles has the major advantage that with extremely cramped installation conditions, as in a motor vehicle vibration damper is present, such controls many times higher Actuators can exert themselves as others deformable parts depending on temperature. Such tax elements hardly need additional space, what in turn means that no additional weight in Needs to be taken. Control elements Shape memory alloys are very good all over certain temperatures adjustable by the Alloy composition is changed. One uses such elements as resilient components in shock absorber Ven valve units, this is how valve spring detection is special easy to tune.

Die mit Steuerelementen aus Formgedächtnis-Legierung ausgerüsteten Schwingungsdämpfer können günstig an einen besonders großen Temperaturbereich, etwa von -30°C (mit einer weicheren Dämpfereinstellung als bisher) bis zu +120°C und mehr (mit einer härteren Dämpfereinstellung als bisher) angepaßt werden. Die Elemente sind im wesentlichen verschleißfrei. Die günstige Dämpfkraft­ anpassung über einen sehr hohen Temperaturbereich führt schließlich noch dazu, daß die mit dem Schwingungs­ dämpfer verbundenen kraftübertragenden Elemente (beispiels­ weise einer Radaufhängung) eine größere Lebensdauer haben werden, da diese Elemente nicht mehr den bisher in Kauf zu nehmenden größten Belastungen bei besonders tiefen Temperaturen ausgesetzt sind.The one with controls made of shape memory alloy Equipped vibration damper can be cheap to a particularly large temperature range, approximately from -30 ° C (with a softer damper setting than before) up to + 120 ° C and more (with a harder damper setting than previously) can be adjusted. The elements are in essentially wear-free. The favorable damping force  adjustment over a very high temperature range Finally, the one with the vibration damper-connected force-transmitting elements (example a suspension) a longer life because these elements are no longer the Purchase to be taken at the greatest burdens are exposed to low temperatures.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in Zweirohrbauart.The invention is based on one in the Drawing shown embodiment closer explained. The drawing shows a hydraulic vibration damper in Two-pipe design.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Teleskop-Schwingungsdämpfer für Kraft­ fahrzeuge, mit einem Zylinder 1, der durch einen Kolben 2 in die beiden Arbeitsräume 3 und 4 unterteilt ist. Durch eine obere Kolbenstangendichtung 5 ist die Kolben­ stange 6 aus dem Zylinder 1 herausgeführt. Über eine untere Bodenventileinheit 7 steht der untere Arbeitsraum 3 mit einem Ausgleichsraum 8 in Verbindung, der zwischen dem Zylinder 1 und einem Außenzylinder 9 gebildet ist und im wesentlichen zur Aufnahme des von der Kolben­ stange 6 beim Zusammenschieben des Schwingungsdämpfers ver­ drängten Ölvolumens dient.In the illustrated embodiment, it is a telescopic vibration damper for motor vehicles, with a cylinder 1 , which is divided by a piston 2 into the two working spaces 3 and 4 . Through an upper piston rod seal 5 , the piston rod 6 is guided out of the cylinder 1 . Via a lower floor valve unit 7 , the lower working chamber 3 communicates with an equalizing chamber 8 , which is formed between the cylinder 1 and an outer cylinder 9 and is essentially used to hold the rod 6 displaced by the piston 6 when the vibration damper is pushed together.

In der Druckstufe durchströmt das im Zylinder 1 und teilweise auch im Ausgleichsraum 8 aufgenommene Dämpferöl Drosselventile im Kolben 2 und in der Boden­ ventileinheit 7. Wenigstens ein Drosselventil des Kolbens 2 ist daher in seiner wirksamen Querschnitts­ fläche temperaturabhängig so veränderbar, daß der Drosselquerschnitt bei hoher Temperatur kleiner ist als bei niedriger Temperatur.In the pressure stage, the damper oil received in cylinder 1 and partly also in compensation chamber 8 flows through throttle valves in piston 2 and in valve unit 7 . At least one throttle valve of the piston 2 is therefore in its effective cross-sectional area temperature-dependent so that the throttle cross-section is smaller at high temperature than at low temperature.

Zum Herbeiführen der Drosselquerschnittsänderung dient ein temperaturabhängiges Steuerelement aus einer Formge­ dächtnis-Legierung. Vorzugsweise besteht wenigstens eine einen Kolbendurchlaß 10 oder 11 beaufschlagenden Ventil­ federn - entweder die scheibenförmgie Ventilfeder 12, eine dieser benachbarte sternförmige Ventilfeder 13 oder auch die Schraubendruckfeder 14 - aus einer Formgedächtnis- Legierung.A temperature-dependent control element made of a shape memory alloy serves to bring about the change in throttle cross section. Preferably, there is at least one valve spring acting on a piston passage 10 or 11 - either the disk-shaped valve spring 12 , an adjacent star-shaped valve spring 13 or the helical compression spring 14 - made of a shape memory alloy.

Die scheibenförmige Ventilfeder 12 ist dabei so eingebaut, daß sie bei niedriger Temperatur flach und bei höherer Temperatur - wäre sie unbelastet - eine flache Teilkegelform hätte. Sie übt dann bei höherer Temperatur eine wesentlich höhere Anpreßkraft auf den zugeordneten Kolbendurchlaß oder Ventilsitz aus.The disc-shaped valve spring 12 is installed in such a way that it would have a flat partial cone shape at low temperature and a higher temperature if it were not loaded. At a higher temperature, it then exerts a significantly higher contact pressure on the associated piston passage or valve seat.

Es kann zweckmäßig sein, in einem Scheibenfederpaket abwechselnd eine herkömmliche Federscheibe und eine neuartige Federscheibe aus einer Formgedächtnis- Legierung einzubauen. Vorteilhaft hat dabei die Feder­ scheibe aus der Formgedächtnis-Legierung einen etwas geringeren Außendurchmesser als die herkömmliche Feder­ scheibe.It may be appropriate in a disc spring assembly alternately a conventional spring washer and a novel spring washer from a shape memory Install alloy. The spring is advantageous slice something out of the shape memory alloy smaller outer diameter than the conventional spring disc.

Bei dem dargestellten Zweirohr-Schwingungsdämpfer kann auch die Ventilfeder 15 für die Zugstufe oder auch die Ventilfeder 16 der Bodenventileinheit 7 aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen.In the two-tube vibration damper shown, the valve spring 15 for the rebound or the valve spring 16 of the bottom valve unit 7 can also consist of a shape memory alloy.

Bei der Beschreibung des dargestellten Ausführungs­ beispieles besteht das Steuerelement zur temperaturab­ hängigen Beeinflussung der Drosselquerschnitte jeweils aus einem Federelement aus einer Formgedächtnis- Legierung. Die Steuerung erfolgt dabei in der Regel so, daß der differenzdruckabhängige Öffnungsspalt bei höherer Temperatur infolge der größeren Ventilfederkraft nicht so groß ist, wie bei niederer Temperatur, wo die Federwirkung geringer sein soll. Es ist aber auch denkbar, ein Steuerelement aus einer Formgedächtnis- Legierung so einzubauen und anzuordnen, daß ein Teil dieses Steuerelements oder ein von einem solchen Steuer­ element beaufschlagtes Teil bei erhöhter Temperatur mehr in den Strömungsquerschnitt eines Kolben- oder Boden­ ventils ragt als bei niederer Temperatur. Weiterhin wäre es möglich, ein entsprechend ausgebildetes Steuerelement axial in eine oder mehrere axiale Durchlaßöffnungen, beispielsweise mit einer Kegelspitze mehr oder weniger weit in die Öffnung, die auch kegelig ausgebildet sein kann, hineinragen zu lassen.In the description of the illustrated embodiment for example there is the control element for temperature dependent influence on the throttle cross-sections in each case from a spring element from a shape memory  Alloy. The control is usually done so that the differential pressure-dependent opening gap at higher temperature due to the larger valve spring force is not as large as at low temperature, where the Spring action should be less. It is also conceivable a control element from a shape memory Install and arrange alloy so that part this control or one of such a control part loaded at higher temperature more in the flow cross-section of a piston or bottom valve protrudes than at a lower temperature. Would continue it is possible to use an appropriately trained control element axially into one or more axial passage openings, for example with a cone tip more or less far into the opening, which can also be conical can let it protrude.

Von den mehreren bisher bekannten Legierungen mit Formgedächtnis-Eigenschaften sind solche Legierungen besonders geeignet, deren Grundkomponente eine Nickel- Titan-Legierung enthält.Of the several alloys known so far Shape memory properties are such alloys particularly suitable, the basic component of which is a nickel Contains titanium alloy.

Claims (7)

1. Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, bei dem eine Flüssigkeit oder ein ähnliches Medium von einer Arbeitskammer in eine andere Arbeitskammer über wenigstens ein Drosselventil verschiebbar ist, dessen Drosselquerschnitt durch ein temperaturab­ hängiges Steuerelement so veränderbar ist, daß er bei hoher Temperatur kleiner ist als bei niedriger Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ element (Ventilfedern 12, 13, 14, 15, 16) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.1. Vibration damper, in particular for vehicles in which a liquid or a similar medium can be moved from one working chamber into another working chamber via at least one throttle valve, the throttle cross section of which can be changed by a temperature-dependent control element so that it is smaller at high temperature than at low temperature, characterized in that the control element (valve springs 12, 13, 14, 15, 16 ) consists of a shape memory alloy. 2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, mit einem Zylinder, der durch einen Kolben in zwei Arbeits­ räume unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der einen Kolbendurchlaß (10, 11) beaufschlagenden Ventilfedern (12, 13, 14) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.2. Vibration damper according to claim 1, with a cylinder which is divided into two working spaces by a piston, characterized in that at least one of the piston passages ( 10 , 11 ) acting valve springs ( 12 , 13 , 14 ) made of a shape memory alloy consists. 3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 in Zweirohr­ dämpferbauart, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ventilfeder (15, 16) des Boden­ ventils (7) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.3. Vibration damper according to claim 1 in two-tube damper design, characterized in that at least one valve spring ( 15 , 16 ) of the bottom valve ( 7 ) consists of a shape memory alloy. 4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch eine Schraubendruckfeder (14) aus einer Formgedächtnis-Legierung, die einen Ventil­ körper belastet. 4. Vibration damper according to claim 2 or 3, characterized by a helical compression spring ( 14 ) made of a shape memory alloy that loads a valve body. 5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der einen Durchlaß im Kolben (2) oder der Bodenventil­ einheit (7) ganz oder teilweise überdeckenden Ventilfederscheiben (12, 13; 15, 16) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.5. Vibration damper according to claim 2 or 3, characterized in that at least one of the passage in the piston ( 2 ) or the bottom valve unit ( 7 ) completely or partially covering valve spring washers ( 12 , 13 ; 15 , 16 ) consists of a shape memory alloy . 6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuerelement direkt in den Drosselquerschnitt des Drosselventils ragt.6. Vibration damper according to claim 1, characterized records that the control directly in the Throttle cross section of the throttle valve protrudes. 7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formgedächtnis-Legierung als Grundkomponente eine Nickel-Titan-Legierung enthält.7. Vibration damper according to claim 1, characterized records that the shape memory alloy as Basic component of a nickel-titanium alloy contains.
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