DE4219141A1

DE4219141A1 - Hydraulischer daempfer

Info

Publication number: DE4219141A1
Application number: DE4219141A
Authority: DE
Inventors: Michiya Nakamura; Kimihisa Kasajima; Hiroshi Hoya
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2012-06-12
Also published as: DE4219141C2; GB2257231B; FR2677725B1; US5307907A; GB9212443D0; FR2677725A1; GB2257231A

Description

Die nachfolgenden drei korrespondierenden Patentanmeldungen gehören zu einer Familie und offenbaren einen hydraulischen Dämpfer, welcher auch Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist: US-Patentanmeldung 07/792 589, eingereicht am 15.11.1991 durch die vorliegende Anmelderin; britische Patentanmeldung 9 12 4485.5, angemeldet am 15.11.1991 durch dieselbe Anmelderin; und deutsche Patentanmeldung P 41 38 811.3-21, angemeldet am 15.11.1991, ebenfalls durch dieselbe Anmelderin.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydrauli schen Dämpfer für ein Fahrzeug-Aufhängungssystem.

Hydraulische Dämpfer, welche in Fahrzeug-Aufhängungssystemen verwendet werden, können nicht gut mit einer zugeführten Be lastung von einer Straßenoberfläche fertigwerden. Wenn ein hydraulischer Dämpfer in eine Einstellposition für eine harte Dämpfungskraft eingestellt ist und sich in einer Aus dehnungsphase befindet, wird ein Stoß, bedingt durch das Auftreffen eines zugehörigen Rades auf ein Hindernis der Straßenoberfläche direkt auf die Fahrzeugkarosserie über tragen. Wenn der hydraulische Dämpfer auf eine Einstellposi tion für eine harte Dämpfungskraft eingestellt ist und sich in der Kontraktionsphase befindet, kann der hydraulische Dämpfer sich nicht ausreichend ausdehnen, um mit einem Schlagloch der 8traßenoberfläche fertigzuwerden, so daß die Fahrzeugkarosserie einem schnellen Einsinkvorgang ausgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrauli schen Dämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Dämpfungskraft-Charakteristika der Kontraktions phase oder der Ausdehnungsphase in unabhängiger Weise von den Dämpfungskraft-Charakteristika für die andere Phase ge ändert werden können.

Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Hauptan spruches gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Dämpfer vorgesehen, welcher folgende Bauelemente umfaßt:
einen Zylinder;
eine hohle Kolbenstange;
einen Kolben, welcher an der hohlen Kolbenstange befestigt ist und den Zylinder in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, welche eine Dämpfungsflüssigkeit enthalten; ein Dämpfungsventil für die Auszugsphase zur Dämpfung der Auszugsphase;
ein Dämpfungsventil für die Einfahrphase zur Dämpfung in der Einfahrphase;
einen Einweg-Durchlaß-Weg für die Einfahrphase, durch welchen die zweite Kammer mit der ersten Kammer in der Einfahrphase verbindbar ist;
einen Einweg-Durchlaß-Weg für die Auszugsphase, über welchen die erste Kammer in der Auszugsphase mit der zweiten Kammer verbindbar ist; und
ein Ventilelement, welches eine neutrale Stellung aufweist, in welcher beide der Einweg-Durchlaß-Wege für die Aus zugsphase und die Einfahrphase geöffnet sind, wobei das Ventilelement in eine erste versetzte Stellung bringbar ist, in welcher der Einweg-Durchlaß-Weg für die Auszugsphase begrenzt oder geschlossen ist, und der Einweg-Durchlaß-Weg für die Einfahrphase offengelassen ist, und wobei das Ventilelement in eine zweite versetzte Position bringbar ist, in welcher der Einweg-Durchlaß-Weg der Einfahrphase begrenzt oder geschlossen ist, und der Einweg-Durchlaß-Weg der Auszugsphase offen gelassen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spieles in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Teilansicht, welche sich aus der Kombination unterschiedlicher Schnittansichten längs der Linie I-I der Fig. 2, 3 und 13 ergibt, wobei ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Dämpfers gezeigt ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III von Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 1, welche eine Steuerstangenanord nung in einer ersten winkelmäßig versetzten Stel lung darstellt,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht längs der Linie V-V von Fig. 1, in welcher die Steuerstangenanord nung in der ersten winkelmäßig versetzten Position gezeigt ist,

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 1,

Fig. 7, 8 und 9 ähnliche Ansichten wie Fig. 4, 5 und 6, wobei je doch die Steuerstangenanordnung in einer neutralen Position dargestellt ist,

Fig. 10, 11, 12 ähnliche Ansichten wie Fig. 4, 5 und 6, wobei je doch die Steuerstangenanordnung in einer zweiten winkelmäßig versetzten Stellung dargestellt ist,

Fig. 13 eine Schnittansicht längs der Linie XIII-XIII von Fig. 1,

Fig. 14 eine Explosionsansicht eines Teiles der Steuer stangenanordnung, und

Fig. 15 eine schematische grafische Darstellung der Verän derung der Dämpfungskraft gegenüber der winkel mäßigen Versetzung der Steuerstangenanordnung bei gleicher Kolbengeschwindigkeit zusammen mit einer Balkendarstellung, an dem Bodenbereich, welche Öffnungsbereiche der jeweiligen Durchlässe in Zu ordnung zu der Winkelstellung der Steuerstangen anordnung darstellt.

Im Schnitt ist in Fig. 1 ein einstellbarer hydraulischer Dämpfer dargestellt, welcher einen Arbeitszylinder 10 um faßt, sowie eine Kolbenstangenanordnung, welche eine hohle Kolbenstange 12 aufweist, sowie einen hohlen Rückprall-An schlag 14, welcher mittels eines Gewindes an dem Ende der Kolbenstange 12 befestigt ist, und eine hohle Stange 16, welche mittels eines Gewindes an dem Rückprall-Anschlag 14 befestigt ist, sowie eine Dämpfungskolbenanordnung, welche an der hohlen Stange 16 befestigt ist. Die Kolbenanordnung umfaßt eine Kolben 18. Der Kolben 18 teilt den Innenraum des Zylinders 10 in eine obere und eine untere Kammer 20 bzw. 21, welche jeweils ein Hydraulikfluid enthalten. Der Kolben 18 ist zusammengebaut mit einem Auszugsphasen-Dämpfungsven til 24, einem Einfahrphasen-Dämpfungsventil 26, einem Aus zugsphasen-Rückschlagventil 28 und einem Einfahrphasen-Rück schlagventil 30. Eine Steuerstangenanordnung umfaßt eine Stange 32 und eine hohle Steuerstange 34, welche an dem Ende der Stange 32 befestigt ist. Die Stange 32 ist drehbar in dem hohlen Innenraum der Kolbenstange 12 gelagert und hat ihren unteren Endbereich drehbar mittels einer Buchse 36 zwischen dem Rückprall-Anschlag 14 und der hohlen Stange 16 gelagert. Die hohle Steuerstange 34, welche als ein Ventil element dient, ist drehbar in der zylindrischen Bohrung der hohlen Stangen 16 gelagert. Das untere Ende der hohlen Steuerstange 34 weist eine Buchse 36 auf.

Der Kolben 18 umfaßt vier Paare von Auszugsphasen-Bohrungen 40 sowie das Auszugsphasen-Dämpfungsventil 24 zur Dämpfung der Auszugsphase, wobei das Ventil in Form eines Stapels von Scheibenfedern ausgebildet ist. Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist jedes der vier Paare von Aus zugsphasen-Bohrungen 40 obere Enden auf, welche sich in eine von vier radialen Durchlässen 42 öffnen, welche in dem oberen axialen Ende des Kolbens 18 und benachbart zu dem Einfahrphasen-Dämpfungsventil 26 vorgesehen sind. Die unteren Enden jedes der vier Paare von Auszugsphasen-Boh rungen 40 öffnen sich zu einer von vier winkelmäßig gleich beabstandeten Ausnehmungen 44, welche in dem unteren axialen Ende des Kolbens 18 und benachbart zu dem Auszugsphasen- Dämpfungsventil 24 vorgesehen sind. Eine ringförmige Ausneh mung 44 ist in dem unteren axialen Ende des Kolbens 18 und benachbart zu dem Auszugsphasen-Dämpfungsventil 24 so vorge sehen, daß sie die vier winkelmäßig gleich beabstandeten Ausnehmungen 44 umgibt. Die vier winkelmäßig gleich beab standeten Ausnehmungen 44 stehen mit der oberen Kammer 20 durch die Auszugsphasen-Bohrungen 40 und die radialen Durchlässe 42 in Verbindung. Die ringförmige Ausnehmung 46 steht mit der oberen Kammer 20 durch radiale Ausnehmungen 48, einem ringförmigen Durchlaß 50, Auslaßbohrungen 52, axiale Durchlässe 54, welche zwischen dem zylindrischen Innenraum der hohlen Stange 16 und Nuten 56 ausgebildet sind, Einlaßbohrungen 58, einen ringförmigen Durchlaß 60 und den radialen Durchlässen 42 in Verbindung. Ein Ventilkörper 64 für das Auszugsphasen-Rückschlagventil 28 ist an der hohlen Stange 16 befestigt. In dem unteren axialen Ende dieses Ventilkörpers 64 sind radiale Ausnehmungen 66 benach bart zu dem Auszugsphasen-Rückschlagventil 28 vorgesehen. Diese radialen Ausnehmungen 66 stehen mit der oberen Kammer 20 durch Auslaßbohrungen 68, die axialen Durchlässe 64, die Einlaßbohrungen 58, dem ringförmigen Durchlaß 60 und die radialen Durchlässe 42 in Verbindung. Die hohle Steuerstange 34 weist eine zentrische Bohrung 70 auf, welche sich zu der unteren Kammer 22 öffnet. Die zentrische Bohrung 70 steht mit der oberen Kammer 20 durch axiale Schlitze 72, Bypass- Bohrungen 74, dem ringförmigen Durchlaß 60 und die radialen Durchlässe 42 in Verbindung.

Für die Auszugsphase sind vier Durchlaßwege offen, wenn die hohle Steuerstange 34 die neutrale Stellung einnimmt, welche in den Fig. 2, 3, 7, 8 und 9 gezeigt ist. Diese vier Durch laßwege sind wie folgt: Ein erster Auszugsphasen-Durchlaßweg D, welcher eine Strö mung von Dämpfungsfluid durch die Auszugsphasen-Bohrungen 40 zu den vier winkelmäßig gleich beabstandeten Ausnehmungen 44 und in die untere Kammer 22 erlaubt, wobei das Auszugspha sen-Dämpfungsventil 24 geöffnet wird.

Ein zweiter Auszugsphasen-Durchlaßweg E, welcher eine Strö mung von Dämpfungsfluid zu der ringförmigen Ausnehmung 46 durch die Einlaßbohrungen 58, die axialen Durchlässe 54 und die Auslaßbohrungen 52 in die untere Kammer 22 ermöglicht, wobei das Auszugsphasen-Dämpfungsventil 24 offengehalten wird.

Ein dritter Auszugsphasen-Einweg-Durchlaßweg F, welcher eine Strömung von Dämpfungsfluid zu den radialen Ausnehmungen 66 durch die Einlaßbohrungen 58, die axialen Durchlässe 54 und die Auslaßbohrungen 68 und in die untere Kammer 22 ermög licht, wobei das Rückschlagventil 28 offengehalten wird, und ein vierter oder Bypass-Durchlaßweg G, welcher eine Strömung von Dämpfungsfluid in die untere Kammer 22 durch die Bypassbohrungen 74, die axialen Schlitze 72 und die zentrischen Bohrungen 70 erlaubt.

Für die Einfahrphase weist der Kolben 18 vier Einfahr phasen-Bohrungen 76 auf, weiterhin ist das Einfahrphasen- Dämpfungsventil 26 ebenfalls in Form eines Stapels von Tellerfedern ausgebildet. Wie am besten aus Fig. 2 ersicht lich ist, weist jede der vier Einfahrphasenbohrungen 76 ein oberes Ende auf, welches sich in eine von vier winkelmäßig gleich beabstandeten Ausnehmungen 78 öffnet, welche in dem oberen axialen Ende des Kolbens und benachbart zu dem Ein fahrphasen-Dämpfungsventil 26 vorgesehen sind. Die Einfahr phasenbohrungen 76 haben untere Enden, welche mit einer Umfangs-Einlaßnut 80 in Verbindung stehen, welche sich zur unteren Kammer 22 öffnet. Ein Ventilkörper 82 für das Ein fahrphasen-Rückschlagventil 30 ist an der hohlen Stange 16 befestigt. In dem unteren axialen Ende dieses Ventilkörpers 82 ist eine ringförmige Ausnehmung 84 benachbart zu dem Ein fahrphasen-Rückschlagventil 30 vorgesehen. Diese ringförmige Ausnehmung 80 steht mit der unteren Kammer 22 durch Quer bohrungen 86, Auslaßbohrungen 88 und die zentrische Bohrung 70 in Verbindung.

Für die Einfahr- oder Kontraktionsphase sind drei Durchlaß wege offen, wenn die hohle Steuerstange 34 die neutrale Stellung einnimmt, wie in den Fig. 2, 3 7, 8 und 9 gezeigt. Dies sind die folgenden drei Durchlaßwege: Ein erster Einfahrphasen-Durchlaßweg H, welcher eine Strö mung von Dämpfungsfluid durch die Einfahrphasenbohrungen 78 zu den winkelmäßig gleich beabstandeten Ausnehmungen 78 und in die obere Kammer 20 erlaubt, wobei das Einfahrphasen- Dämpfungsventil 26 offengehalten wird.

Ein zweiter Einfahrphasen-Einweg-Durchlaßweg J, welcher eine Strömung von Dämpfungsfluid durch die zentrische Bohrung 70, die Auslaßbohrungen 88, die Querbohrungen 86 zu der ringför migen Ausnehmung 84 und die obere Kammer 20 erlaubt, wobei das Einfahrphasen-Rückschlagventil 30 offengehalten wird, und der oben beschriebene Bypass-Durchlaßweg G.

Wenn, unter Beibehaltung einer weichen Einfahrphase, eine harte Auszugsphase gewünscht wird, wird die hohle Steuer stange 34 in Gegenuhrzeigerrichtung von der neutralen Stel lung gedreht, wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, nämlich in eine erste winkelmäßig versetzte Stellung, wie in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. In dieser ersten winkelmäßig versetzten Stellung sind der Bypass-Durchlaßweg G und die Auszugspha sen-Durchlaßwege E und F geschlossen, obwohl der Einfahr phasen-Durchlaßweg J offen bleibt. In der linken Hälfte der Fig. 15 ist eine Veränderung einer Dämpfungskraft DF (E) für die Auszugsphase und einer Dämpfungskraft DF (C) für die Einfahrphase in Beziehung zu verschiedenen winkelmäßigen Stellungen von der neutralen Position zu der ersten winkel mäßig versetzten Position dargestellt. Da der Einfahrpha sen-Durchlaßweg J offen bleibt, wird die Dämpfung DF (C) für die Einfahrphase niedrig gehalten. Wie in Fig. 15 gezeigt, nimmt die Dämpfungskraft DF (E) für die Auszugsphase schrittweise wegen dieser in Gegenuhrzeigerrichtung gerich teten Richtung von der neutralen Position zu der ersten win kelmäßig versetzten Position zu.

Wenn, wobei eine weiche Auszugsphase beibehalten wird, eine harte Einfahrphase gewünscht wird, wird die hohle Steuer stange 34 in Uhrzeigerrichtung von der neutralen Stellung, wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, zu einer zweiten winkel mäßig versetzten Stellung, wie in den Fig. 10 bis 12 ge zeigt, verdreht. In dieser zweiten winkelmäßig versetzten Stellung sind der Bypass-Durchlaßweg G und der Einfahr phasen-Durchlaßweg J geschlossen, während die Auszugsphasen Durchlaßwege E und F offen bleiben. Auf der rechten Bild hälfte der Fig. 15 ist die Veränderung der Dämpfungskraft DF (E) für die Auszugsphase und der Dämpfungskraft DF (C) für die Einfahrphase in Beziehung zu unterschiedlichen Winkel stellungen von der neutralen Stellung zu der zweiten win kelmäßig versetzten Stellung dargestellt. Da die Auszugs phasen-Durchlaßweg E und F offengelassen werden, wird die Dämpfungskraft DF (E) für die Auszugsphase niedrig gehalten. Wie in Fig. 15 dargestellt, nimmt die Dämpfungskraft DF (C) für die Einfahrphase graduell wegen dieser in Uhrzeigerrich tung gerichteten Bewegung von der neutralen Stellung von der zweiten winkelmäßig versetzten Stellung zu.

Die Steuerstangenanordnung, welche die Stange 32 und die hohle Stange 34 umfaßt, wird durch einen Schrittmotor betä tigt, welcher in dem oberen Ende der Stange 32 vorgesehen ist. Diese winkelmäßige Bewegung kann auch hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch bewirkt werden.

Wie in den Fig. 1, 13 und 14 gezeigt, weist die hohle Steuerstange 34 einen oberen Endbereich auf, welcher mit zwei Ausschnitten 90 versehen ist, um einen diametralen Steg (92) mit zwei parallelen Wandungen vorzusehen. Der diame trale Steg 92 ist in einer Verkeil-Öffnung 94 einer Positio nierplatte 96 aufgenommen. Die Positionierplatte 96 weist zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 98 auf, welche in den korrespondierenden zwei Nuten 100 eines oberen Ansatzbereiches 102 der oberen Stange 16 aufgenommen sind. Die Positionierplatte 96 umfaßt nach innen vorstehende Anschläge 104, welche sich gegen den diametralen Steg 92 abstützen, um eine Winkelbewegung der hohlen Steuerstange 34 zu begrenzen. Die Positionierplatte 96 ist zwischen der Buchse 36 und dem Ansatzbereich 102 der hohlen Steuerstange 16 zwischengelagert. Für eine gleichmäßige Bewegung und eine axiale Positionierung der hohlen Steuerstange 34 innerhalb des zylindrischen Innenraumes der hohlen Stangen 16 sind zwei Arten von Druck- bzw. Sicherungsscheiben 106 und 108 zwischen der Buchse 36 und dem oberen Ende des diametralen Steges 92 angeordnet, wobei die Buchse 38 das untere Ende der hohlen Steuerstange 34 lagert. Die Verwendung der Positionierplatte 96 und des diametralen Steges 92 sichert eine einfache Positionierung der hohlen Steuerstange 34, ohne daß Biegebeanspruchungen auf die hohle Steuerstange 34 aufgebracht werden.

Beim Zusanmenbau wird die Kolbenanordnung, nachdem die Steuerstangenanordnung 32, 34 innerhalb der Kolbenstangen anordnung 12, 14, 16 angebracht wurde, in folgender Weise zusammengebaut. Der Ventilkörper 92, das Einfahrphasen-Rück- Schlagventil 30, eine Unterlegscheibe 110, ein Ring 112, eine Unterlegscheibe 114, das Einfahrphäsen-Dämpfungsventil 26, der Kolben 18, das Auszugsphasen-Dämpfungsventil 24, eine Unterlegscheibe 116, der Ventilkörper 64, das Auszugs phasen-Rückschlagventil 28, eine Unterlegscheibe 118 und ein Ring 120 werden um die hohle Stange 16 angebracht und an dieser durch Festziehen einer Mutter 122 fest befestigt.

Es wird ein hydraulischer Dämpfer beschrieben, welcher einen Einfahrphasen-Einweg-Durchlaßweg aufweist, welcher eine Strömung von Dämpfungsfluid von der Einfahrphase erlaubt, sowie einen Auszugsphasen-Einweg-Durchlaßweg, welcher eine Strömung von Dämpfungsfluid in der Auszugsphase erlaubt, sowie ein Ventilelement in Form einer hohlen Steuerstange. Das Ventilelement ist in eine neutrale Stellung bringbar, in welcher sowohl der Einfahrphasen- als auch der Auszugspha sen-Einweg-Durchlaßweg geöffnet sind, sowie in eine erste versetzte Stellung, in welcher der Auszugsphasen-Einweg- Durchlaßweg begrenzt ist und der Einfahrphasen-Einweg-Durch laßweg offen ist, und in eine zweite versetzte Position, in welcher der Einfahrphasen-Einweg-Durchlaßweg begrenzt ist und der Auszugsphasen-Einweg-Durchlaßweg offen ist.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmög lichkeiten.

Claims

1. Hydraulischer Dämpfer, gekennzeichnet durch:
einen Zylinder (10),
eine hohle Stange (16),
einen Kolben (18), welcher an der hohlen Kolbenstange (16) befestigt ist und den Zylinder (10) in eine erste und eine zweite Kammer (20, 22) unterteilt, welche ein Dämpfungsfluid enthalten;
ein Auszugsphasen-Dämpfungsventil (24) zur Dämpfung der Auszugsphase;
ein Einfahrphasen-Dämpfungsventil (26) zur Dämpfung in der Einfahrphase;
einen Einfahrphasen-Einweg-Durchlaßweg, über welchen die zweite Kammer (22) mit der ersten Kammer (20) in der Einfahrphase verbindbar ist;
einen Auszugsphasen-Einweg-Durchlaßweg, über welchen die erste Kammer (20) in der Auszugsphase mit der zweiten Kammer (22) verbindbar ist; und
ein Ventilelement, welches eine neutrale Stellung aufweist, in welcher beide, nämlich der Einfahrphasen- und der Auszugsphasen-Einweg-Durchlaßweg offen sind, wobei das Ventilelement eine erste versetzte Stellung einnehmen kann, in welcher der Auszugsphasen-Einweg- Durchlaßweg begrenzt ist, und der Einfahrphasen-Ein weg-Durchlaßweg offen ist, und wobei das Ventilelement eine zweite versetzte Position einnehmen kann, in welcher der Einfahrphasen-Einweg-Durchlaßweg begrenzt, und der Auszugsphasen-Einweg-Durchlaßweg offen ist.

2. Hydraulischer Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste und die zweite Kammer jeweils in Form einer oberen (20) und einer unteren (22) Kammer ausgebildet sind.

3. Hydraulischer Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement in Form einer hohlen Steuerstange (34) ausgebildet ist, welche im Innenraum der hohlen Stange (16) gelagert ist.

4. Hydraulischer Dämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die hohle Steuerstange (34) ein axiales Ende aufweist, welches mit einem diametralen Steg (92) versehen ist, welcher in einer Verkeil-Öffnung (94) einer Positionierplatte (96) aufgenommen ist, welche fest an der hohlen Stange (16) befestigt ist, wobei der diametrale Steg (92) und die Verkeil-Öffnung (94) mit einander zusammenwirken, um eine Bewegung der hohlen Steuerstange (34) innerhalb eines vorbestimmten Berei ches zu begrenzen.