DE4139746A1

DE4139746A1 - Hydraulic damper with variable reaction force - has two valve elements per valve operating in sequence with increasing fluid flow rates.

Info

Publication number: DE4139746A1
Application number: DE19914139746
Authority: DE
Inventors: Adolf Adrian; Wolfgang Dipl.-Ing. 5828 Ennepetal De Gruen; Reinhard Dr.-Ing. 4796 Salzkotten De Hoelscher; Peter 5820 Gevelsberg De Knueppel
Original assignee: August Bilstein & Co Kg 5828 Ennepetal De GmbH
Current assignee: August Bilstein & Co Kg 5828 Ennepetal De GmbH
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1993-06-09

Abstract

The damping piston has one set of valves operating in compression and one set operating in extension of the damper. Each valve has two spring valve elements. One is used for small flow rates and a second (12) which comes into operation at larger flow rates, and hardens the damping characteristic. The second valve element (12) has flow holes (14) which are partially, or totally covered by the first element (14). The first element lifts first to operate at lower flow rates. The number-and size of the valves determines the characteristics of the damping. USE/ADVANTAGE - Hydraulic damper with progressive damping characteristic, simple construction, versatile design.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem am Kolbenstangenende befestigten Kolbenkörper, der zwei Grup pen von gegensinnig durchströmbaren Flüssigkeitskanälen mit radial außenliegenden Eintrittsöffnungen und radial innenlie genden Austrittsöffnungen aufweist, und einem bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck ansprechenden Ventil, das benach bart zu einer Seite des Kolbenkörpers angeordnet ist, und einem bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Zug ansprechenden Ven til, das benachbart zur anderen Seite des Kolbenkörpers ange ordnet ist, wobei jedes Ventil aus mindestens zwei Ventilele menten und einem radial zwischen den Eintritts- und Austrittsöffnungen umlaufenden Ventilsitz besteht.The invention relates to a piston for a hydraulic Vibration damper, in particular for motor vehicles with one at the piston rod end attached piston body, the two group pen of liquid channels with opposite flow radially outer inlet openings and radially inner has outlet openings, and one when the Vibration damper on pressure responsive valve, the cont is arranged to one side of the piston body, and one when the vibration damper is loaded on train responding Ven til, which is adjacent to the other side of the piston body is arranged, each valve consisting of at least two valves elements and one radially between the inlet and outlet openings circumferential valve seat exists.

Aus der europäischen Patentschrift EP 02 75 368 ist ein Stoß dämpferkolben für einen Einrohrdämpfer bekannt, dessen gegen sinnig durchströmbare Flüssigkeitsdurchtrittskanäle jeweils von der einen Ringkammer durch den Kolbenkörper schräg hin durch zu dessen gegenüberliegenden Seite führen und dort ihr Zulaufende haben, wobei die Eintrittsöffnung der Flüssigkeits durchtrittskanäle sich in einen Seitenrandbereich des Kolben körpers und die Austrittsöffnungen sich innerhalb eines um laufenden als Ringschalter ausgebildeten Ventilsitzes befinden und von zentral eingespannten Ventilfederscheiben abgedeckt werden. From the European patent EP 02 75 368 is a shock Damper piston known for a single-tube damper, the against sensible flow through liquid passages each from the one annular chamber through the piston body at an angle by leading to the opposite side and there you Have inlet end, the inlet opening of the liquid passage channels in a side edge area of the piston body and the outlet openings within one valve seat designed as a ring switch and covered by centrally clamped valve spring washers will.

Ein anderen Kolben für einen hydraulischen Teleskop-Schwingungs dämpfer ist aus der deutschen Patentschrift DE 39 35 159 bekannt. Bei diesen Kolben sind zwei Kolbenkörper axial nebeneinander an geordnet und weisen jeweils eine Gruppe von radial innenliegenden und eine Gruppe von radial außenliegenden Durchtrittskanälen auf, wobei die außenliegenden Durchtrittskanäle in je einer Belastungs richtung mittels zwischen den Kolbenkörpern angeordneten Rück schlagventilen verschlossen werden. Der Kolben weist weiterhin ein bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck und ein bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Zug ansprechendes Ventil auf, wobei jedes Ventil aus mindestens einer Ventilfederscheibe und einem Ventilsitz besteht.Another piston for a hydraulic telescopic vibration Damper is known from German patent DE 39 35 159. With these pistons, two piston bodies are axially next to each other ordered and each have a group of radially inner and a group of radially outer passage channels, the outer passages in one load each direction by means of a back arranged between the piston bodies check valves are closed. The piston continues to point one when the vibration damper is under pressure and one at Load of the vibration damper on a train responsive valve on, with each valve consisting of at least one valve spring washer and a valve seat.

Zur Abstimmung auf ein bestimmtes Fahrwerk oder ein Federungs system eines Fahrzeugtypes besteht oft die Forderung den Kenn linienverlauf der Dämpfungskraft zu verändern, zum Beispiel die Kennlinie bei hohen Kolbengeschwindigkeiten unter Beibehaltung des linearen oder progressiven Kennlinienverlaufs bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten degressiver zu gestalten.For tuning to a specific chassis or suspension system of a vehicle type there is often the requirement of the identification to change the line course of the damping force, for example the Characteristic at high piston speeds while maintaining the linear or progressive characteristic curve at low To make piston speeds more degressive.

Bei den bekannten Kolbentypen ist nur eine begrenzte Einfluß nahme auf den Kennlinienverlauf bei höheren Kolbengeschwindig keiten, zum Beispiel durch Veränderung des Widerstandes des Federscheibenpaketes möglich, was jedoch immer auch eine Ver änderung des Kennlinienverlaufs bei niedrigeren Kolbengeschwin digkeiten bewirkt.In the known piston types there is only a limited influence on the characteristic curve at higher piston speeds , for example by changing the resistance of the Spring washer package possible, but always a ver Change in the characteristic curve at lower piston speeds effects.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer zu Schaffen, bei dem ohne Veränderungen am Kolbenkörper ein einstellbarer degressiver Verlauf der Dämpfungskraft bei hohen Kolbengeschwindigkeiten und ein linearer oder progressiver Anstieg bei niedrigen Kolben geschwindigkeiten erzielt werden kann. The invention is therefore based on the object of a piston to create for a hydraulic vibration damper in which An adjustable degressive without changes to the piston body Damping force curve at high piston speeds and a linear or progressive increase at low pistons speeds can be achieved.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt anspruches gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Aus führungsformen beschreiben.The task is characterized by the distinctive features of the main Claim solved, the subclaims advantageous describe management forms.

Insbesondere als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das direkt auf dem umlaufenden Ventilsitz aufliegende Ventilelement Boh rungen aufweist, die im geschlossenen Zustand des Ventils von einem zweiten Ventilelement ganz oder teilweise abgedeckt sind. Während des Ein- oder Ausfahrhubes des Schwingungsdämpfers wer den die Bohrungen des Ventilelementes bei einem entsprechend aufgebauten Druck der Dämpfungsflüssigkeit auf das entsprechende Ventil freigegeben. Bei einer weiteren Erhöhung des Druckes hebt nun auch das zweite Ventilelement vom Ventilsitz ab.It has proven particularly advantageous if this is direct valve element Boh resting on the circumferential valve seat has stanchions that in the closed state of the valve a second valve element are completely or partially covered. During the retraction or extension stroke of the vibration damper corresponding to the holes in the valve element built up pressure of the damping fluid to the corresponding Valve released. With a further increase in pressure lifts now also the second valve element from the valve seat.

Die Anzahl und Größe der Bohrungen ist von der einzustellenden Dämpfungskraftkennlinie abhängig, sie sind jedoch vorteilhafter weise symmetrisch auf dem Umfang des Ventilelement angeordnet.The number and size of the holes must be set Damping force characteristic dependent, but they are more advantageous arranged symmetrically on the circumference of the valve element.

Bei einem derartigen Kolben können, ohne daß Veränderungen am Kolbenkörper vorgenommen werden, die unterschiedlichsten degres siven Dämpfungskennlinien im Bereich hoher Kolbengeschwindig keiten erzeugt werden, um damit den Fahrkomfort und die Fahr sicherheit zu verbessern, da im Bereich höherer Kolbengeschwin digkeiten durch die geringere Bremsung der Kolbenbewegung die Radaufstandskraft einen höheren Wert annimmt und daraus resul tierend die Bodenhaftung des Fahrzeuges erheblich verbessert wird.With such a piston can without changes on Piston bodies are made, the most diverse degres sive damping characteristics in the area of high piston speeds generated in order to improve driving comfort and driving improve safety because of higher piston speeds due to the reduced braking of the piston movement Wheel contact force assumes a higher value and results therefrom the ground grip of the vehicle is significantly improved becomes.

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is to be explained in more detail using two exemplary embodiments are explained. The associated drawings show:

Fig. 1 die Abbildung eines Kolbens mit schräg durch den Kolbenkörper verlaufenden Flüssigkeitsdurchtritts kanälen, Fig. 1, the imaging channels of a piston with obliquely extending through the piston body fluid passageway,

Fig. 2 der Verlauf der Dämpfungskraft in Abhängigkeit der Kolbengeschwindigkeit beim aus Fig. 1 Kolben und Fig. 2 shows the course of the damping force depending on the piston speed in the piston from Fig. 1 and

Fig. 3 die Abbildung eines Kolbens mit radial innenliegenden und radial außenliegenden Durchtrittskanälen. Fig. 3 shows the image of a piston with radially inner and radially outer passage channels.

In Fig. 1 ist der Ausschnitt eines Dämpferzylinders 7 eines Einrohrschwingungsdämpfers mit einem im Dämpferzylinder ver schiebbar angeordneten Kolben gezeigt. Der Kolben ist mit einer aus dem Dämpferzylinder 7 abdichtend herausgeführten Kolbenstange 2 verbunden und besteht im wesentlichen aus einem Kolbenkörper 1 der auf seinen beiden Stirnseiten mit je einer Ringkammer 8 versehen ist und dessen gegensinnig durchström bare Flüssigkeitsdurchtrittskanäle 3 von der einen Ringkammer 8 durch den Kolbenkörper 1 schräg hindurch zu dessen gegenüber liegender Seite führen.In Fig. 1, the section of a damper cylinder 7 of a single-tube vibration damper with a piston slidably arranged in the damper cylinder is shown. The piston is connected to a piston rod 2 sealingly guided out of the damper cylinder 7 and essentially consists of a piston body 1 which is provided on both ends with an annular chamber 8 and whose fluid flow channels 3 flow in opposite directions from one annular chamber 8 through the piston body 1 lead diagonally through to the opposite side.

Der Kolben weist weiterhin ein bei Belastung des Schwingungs dämpfer auf Druck ansprechendes Ventil 10, das benachbart zu einer Seite des Kolbenkörpers 1 angeordnet ist und ein bei Belastung auf Zug ansprechendes Ventil 11, das benachbart zur anderen Seite des Kolbenkörpers 1 angeordnet ist, auf. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kolben besteht das Ventil 10 für den Einfahrhub des Schwingungsdämpfers aus einer vorgespannten Ven tilfederscheibe 9 und dem die Ringkammer abschließenden, um laufenden Ventilsitz 6 und erzeugt damit den durch die Form der Flüssigkeitsdurchtrittskanäle 3 und die Größe der Ventil federschreibe 9 bestimmten Verlauf der Dämpfungskennlinie, wie sie im unteren Bereich der Fig. 2 gezeigt ist. Das Ventil 11 für die Zugstufe des Schwingungsdämpfers besteht aus meh reren vorgespannten Ventilfederscheiben und dem Ventilsitz 6, der auch hier die Ringkammer 8 umschließt. Das im ge schlossenen Zustand des Ventils 11 direkt auf dem Ventil sitz 6 aufliegende Ventilelement 12, weist auf seinem Um fang symmetrisch angeordnete Bohrungen 14 auf, die im ge schlossenen Zustand durch das Ventilelement 13 ganz oder teilweise verschlossen werden. Bewegt sich der Kolben während des Ausfahrhubes im Dämpferzylinder 7 nach oben, steigt der Druck und damit die Dämpfungskraft im oberen Arbeitsraum 16 relativ stark an (Fig. 2), solange bis das Ventilelement 13 die Bohrungen freigibt und die Dämpfungs flüssigkeit durch die Bohrungen 14 in den Arbeitsraum 17 fließen kann. Erhöht sich die Kolbengeschwindigkeit v weiter, zum Beispiel bei großen Straßenunebenheiten, hebt auch das Ventilelement 12 vom Ventilsitz 6 ab und die Kennlinie der Dämpfungskraft D wird degressiver. (Fig. 2).The piston also has a pressure-responsive valve 10 when loaded on the vibration damper, which is arranged adjacent to one side of the piston body 1 and a valve under load-responsive valve 11 , which is arranged adjacent to the other side of the piston body 1 . In the piston shown in Fig. 1, the valve 10 for the retraction stroke of the vibration damper consists of a prestressed Ven valve spring washer 9 and the closing the annular chamber to the current valve seat 6 and thus generates the spring washer 9 by the shape of the liquid passage channels 3 and the size of the valve. 9 determined course of the damping characteristic, as shown in the lower area of FIG. 2. The valve 11 for the rebound of the vibration damper consists of several pretensioned valve spring washers and the valve seat 6 , which also encloses the annular chamber 8 here. The ge in the closed state of the valve 11 directly on the valve seat 6 resting valve element 12 has on its order symmetrically arranged bores 14 which are completely or partially closed in the closed state by the valve element 13 . If the piston moves upwards in the damper cylinder 7 during the extension stroke, the pressure and thus the damping force in the upper working chamber 16 increase relatively strongly ( FIG. 2) until the valve element 13 releases the bores and the damping fluid through the bores 14 in the work space 17 can flow. If the piston speed v increases further, for example in the event of large road unevenness, the valve element 12 also lifts off the valve seat 6 and the characteristic curve of the damping force D becomes more degressive. ( Fig. 2).

Ein anderer Aufbau eines erfindungsgemäßen Kolbens ist aus Fig. 3 ersichtlich. Der dargestellte Kolben besteht aus einem geteilten Kolbenkörper 1, der mit dem in den Dämpferzylinder 7 eintauchenden Ende der Kolbenstange 2 verbunden ist, wobei die Umfangsfläche 18 des Kolbens mit einem Kolbenring 19 zur Abdichtung gegenüber dem Dämpferzylinder versehen ist. Die Flüssigkeitsdurchtrittskanäle 3 für die Dämpfungsflüssigkeit werden durch je eine Gruppe von radial innenliegenden und eine Gruppe radial außenliegender Durchtrittskanälen 21, 22 in jeder Kolbenkörperhälfte und Rückschlagventilen 20 gebildet. Die aus Schließplatten und Federn aufgebauten Rückschlagventile 20 ver schließen die radial außen liegenden Durchtrittskanäle 22 in je einer Belastungsrichtung, so daß die Dämpfungsflüssigkeit in die radial außenliegenden Eintrittsöffnungen 4 einströmt und an schließend durch die innerhalb einer Ringkammer 8 liegenden Aus trittsöffnungen 5 wieder austritt. Der Kolben weist weiterhin ein dem Arbeitsraum 17 zugeordnetes Ventil für den Einfahrhub des Schwingungsdämpfers und ein dem Arbeitsraum 16 zugeordnetes Ventil 11 für den Ausfahrhub des Schwingungsdämpfers auf, das aus mehreren vorgespannten Ventilfederscheiben und dem die Ring kammer 8 abschließenden Ventilsitz 6 gebildet wird. Das direkt auf dem Ventilsitz 6 aufliegende Ventilelement 12 beider Ventile 10, 11 weist wie bei dem Kolben aus Fig. 1 Bohrungen 14 auf, die im geschlossenen Zustand des jeweiligen Ventils 10, 11 vom Ven tilelement 13 verschlossen werden. In Abhängigkeit der Bewegungs richtung des Kolbens werden entweder die Bohrungen 14 des Ven tils 10 oder des Ventils 11 freigegeben und die Dämpfungsflüs sigkeit kann durch sie hindurchfließen. Erhöht sich die Kolben geschwindigkeit weiter und damit der Druck der Dämpfungsflüssig keit im jeweiligen Arbeitsraum 16, 17 hebt das Ventilelement 12 vom Ventilsitz 6 ab und die Dämpfungskraftkennlinie wird de gressiver.Another structure of a piston according to the invention can be seen in FIG. 3. The piston shown consists of a divided piston body 1 which is connected to the end of the piston rod 2 which dips into the damper cylinder 7 , the peripheral surface 18 of the piston being provided with a piston ring 19 for sealing against the damper cylinder. The liquid passage channels 3 for the damping liquid are each formed by a group of radially inner and a group of radially outer passage channels 21 , 22 in each piston body half and check valves 20 . The check valves 20 constructed from closing plates and springs close the radially outer passage channels 22 in each load direction, so that the damping fluid flows into the radially outer inlet openings 4 and then closes through the outlet openings 5 lying inside an annular chamber 8 . The piston also has a valve 17 assigned to the working chamber for the retraction stroke of the vibration damper and a valve 11 assigned to the working chamber 16 for the extension stroke of the vibration damper, which is formed from a plurality of prestressed valve spring washers and the valve chamber 6 which closes the annular chamber 8 . The valve element 12 lying directly on the valve seat 6 of both valves 10 , 11 has, like the piston from FIG. 1, bores 14 which are closed by the valve element 13 in the closed state of the respective valve 10 , 11 . Depending on the direction of movement of the piston, either the holes 14 of the valve 10 or the valve 11 are released and the damping liquid can flow through them. The piston speed increases further and thus the pressure of the damping fluid in the respective working space 16 , 17 lifts the valve element 12 from the valve seat 6 and the damping force characteristic curve becomes more gressive.

Selbstverständlich kann auch ein derartig aufgebauter Kol benkörper 1, wenn nur eine Veränderung der Dämpfungskraft kennlinie der Zug- oder Druckstufe wünschenswert ist, nur ein mit den Ventilelementen 12, 13 aufgebautes Ventil auf weisen. Of course, a piston body 1 constructed in this way , if only a change in the damping force characteristic of the rebound or compression stage is desirable, may have only one valve constructed with the valve elements 12 , 13 .

Aufstellung der BezugszeichenList of reference numbers

1 Kolbenkörper
2 Kolbenstangenende
3 Flüssigkeitskanal
4 Eintrittsöffnung
5 Austrittsöffnung
6 Ventilsitz
7 Dämpferzylinder
8 Ringkammer
9 Ventilfederscheibe
10 Ventil
11 Ventil
12 Ventilelement
13 Ventilelement
14 Bohrungen
16 Arbeitsraum
17 Arbeitsraum
18 Umfangsfläche
19 Kolbenring
20 Rückschlagventil
21 radial innenliegende Durchtrittskanäle
22 radial außenliegende Durchtrittskanäle 1 piston body
2 piston rod ends
3 liquid channel
4 entry opening
5 outlet opening
6 valve seat
7 damper cylinders
8 ring chamber
9 valve spring washer
10 valve
11 valve
12 valve element
13 valve element
14 holes
16 work space
17 work space
18 peripheral surface
19 piston ring
20 check valve
21 radially inner passage channels
22 radially outer passage channels

Claims

1. Piston for a hydraulic vibration damper, in particular for motor vehicles, with a one-piece or multi-part piston body attached to the piston rod end, which has two groups of oppositely flowable fluid channels with radially outer inlet openings and radially inner outlet openings and a pressure-responsive valve when the vibration damper is loaded , which is arranged adjacent to one side of the piston body and a valve which is responsive to tension when the vibration damper is loaded and which is arranged adjacent to the other side of the piston body, wherein each valve consists of at least two valve elements and a valve seat which rotates radially between the inlet and outlet openings , characterized in that at least one valve ( 10 , 11 ) at least two in succession during the inward or outward stroke of the vibration damper the outlet openings ( 5 ) of the liquid channels ( 3 ) has releasing valve elements ( 12 , 13 ).

2. Piston according to claim 1, characterized in that the valve elements ( 12 , 13 ) have different flow resistances.

3. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the valve elements ( 12 , 13 ) successively in time depending on the damping pressure release the outlet openings ( 5 ) of the liquid speed channels ( 3 ).

4. Piston according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the valve element ( 12 ) has at least two bores ( 14 ) which are completely or partially covered by the valve element ( 13 ) in the closed state of the valve ( 10 , 11 ) are released during the retraction or extension stroke of the vibration damper depending on the damping fluid pressure and the valve element ( 12 ) only after the holes ( 14 ) under the action of the damping fluid pressure from the valve seat ( 6 ).

5. Piston according to claim 4, characterized in that the number and size of the bores ( 14 ) in the valve element ( 12 ) is dependent on the characteristic of the damping force to be set.

6. Piston according to claim 4 or 5, characterized in that the bores ( 14 ) are distributed symmetrically on the circumference of the valve element ( 12 ).

7. Piston according to one or more of claims 4 to 6, characterized in that the number of bores ( 14 ) is a multiple of the number of liquid channels ( 3 ).

8. Piston according to one or more of claims 4 to 7, characterized in that the number of bores ( 14 ) corresponds to the number of outlet openings ( 5 ).