JP4147226B2 - 振動ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１の前提部に記載した振動ダンパに関する。

特許文献１から、そのような形式の振動ダンパが知られている。機能的にこの構成原理は、高振動数で小振幅の励振を除去し、それにより従来の振動ダンパと比べて快適性の長所を提供するという役割を満たす。しかしながら、例えば車輪を案内するユニットの構造形式をもった振動ダンパ、例えばスプリングストラットにおいて頻繁に生じるように、有利とは言えない直径比率、即ち、シリンダ内径が小さいにも拘らずピストンロッド直径が大きいという場合、問題がある。

独国特許発明第１００４１１９９Ｃ１号明細書 独国特許発明第１９７３５２４９Ｃ１号明細書 独国特許発明第１９７３５２４８Ｃ１号明細書

本発明の課題は、シリンダ内径が小さいにも拘らずピストンロッド直径が大きいという構造形式も実現可能であるように、冒頭に掲げた形式の振動ダンパを更に開発することである。

前記の課題は、本発明に従い、バルブディスクのスプリング装置が少なくとも１つの波形スプリング（例えば波形ワッシャ）により形成されていることにより解決される。

少なくとも１つの波形スプリングは極めて小さい半径方向構成空間だけを必要とする。更に、波形スプリングによりプリロード（プリテンション）されているバルブディスクは、簡単で曲げのないリフト運動（ストローク運動）を実施することができ、それにより、小さな面積を有するバルブディスクにおいても、第２ピストン内の通流横断面において比較的大きな開口横断面が利用され得る。

有利な他の構成において第２ピストンは案内スリーブを有し、この案内スリーブはピストンロッド上で滑動する。従って、案内スリーブがその内径において摩擦力最適化されて実施され得るという長所と結び付いている。更に、極めて平坦なピストンにおいても、ピストンロッドに対して良好な指向付けと角度精度が保証されている。

更に、スプリング装置が支持ディスクにて支持されているということが意図されている。それにより、第１ピストンに対して第２ピストンを位置決めする少なくとも１つのスプリングと、第２ピストンにおいて少なくとも１つのバルブディスクをプリロードするスプリング装置との機能的な分離が達成される。

また、案内スリーブと支持ディスクは固定式で互いに接続され得る。それにより、第２ピストンが、そのバルブディスクと、支持ディスクとを用い、第１ピストンに依存せずに組立可能な構成ユニットを形成するという可能性が得られる。

選択的に、支持ディスクは限界をもって案内スリーブに対して相対的に摺動可能に備えられていることが意図され得て、この際、スプリング装置の最大スプリング力は、スプリングであってピストンがこれに抗して軸方向に摺動可能であるスプリングのスプリング力よりも小さい。支持ディスクは簡単に案内スリーブの案内ショルダ内に嵌め込まれ、この際、案内ショルダの案内長は、バルブボディの可能なリフトオフ経路、従って支持ディスクの可能なリフトオフ経路よりも大きい。この可能なリフトオフ経路（持ち上がり経路）は、支持ディスクに対して有効であり反対方向に指向されているスプリング力により決定される。

追加的に、支持ディスクの内径がピストンロッドの外径よりも大きいことが意図され得る。それにより、支持ディスクとピストンロッドの間にエッジ圧力が発生し得ることが防止される。

本発明の選択変形例では、位置固定式のピストン及び／又は軸方向に可動の第２ピストンにおけるバルブ装備された通過開口部が少なくとも１つのバルブディスクにより覆われていて、このバルブディスク上にて流出側でバルブボディが第１基準円直径（第１ピッチ円直径；第１有効径）上の少なくとも１つの支持面を用いて支持されていて、この際、バルブボディはその反対側にてより大きな第２基準円直径（第２ピッチ円直径；第２有効径）上に少なくとも１つのプリロードスプリングのための載置面を有している。

この措置の長所は、ピストンロッドとシリンダ内壁部の間の環状空間が比較的小さいにも拘らず、大きなレバーアーム（応力中心距離）が実現され得るということにあり、このレバーアームを用い、バルブディスク運動がプリロードスプリングへと伝達される。

この際、少なくとも１つのプリロードスプリングがディスクスプリングにより形成されることが意図されていて、このディスクスプリングは、バルブボディの支持面の第１基準円直径よりも小さいより小さな基準円直径上で、支持ディスクにて支持されている。

支持ディスクは、必ずしも、少なくとも１つのディスクスプリングと同じ大きさを有する必要はない。その際にはそのためにディスクスプリングと支持ディスクの間にスプリング支持ディスクが配設されていて、その直径は支持ディスクの直径よりも大きい。支持ディスクは、第２ピストンを位置固定式の第１ピストンに対して位置決めする少なくとも１つのスプリングのためのスプリングプレートとして用いられる。それにより支持ディスクは比較的大きな曲げ負荷にさらされている。追加的なスプリング支持ディスクは、両方のピストンとディスクスプリングの間でスプリングから由来するスプリング力の明らかな分離をもたらす。

ディスクスプリングの曲げ負荷の定義された限界のために、ディスクスプリングとスプリング支持ディスクの間には少なくとも１つの傾動ディスクが配設されている。

一方ではディスクスプリングのスプリング行程を及びそれに依存せずディスクスプリングのプリロードを行い得るために、スプリング支持ディスクと支持ディスクの間には少なくとも１つの許容差補整ディスクが配設されている。

次に、添付の図面を用い、本発明を説明する。

図１は、シングルチューブ式の振動ダンパ１を示し、この振動ダンパ１はシリンダ３を有し、このシリンダ３内にてピストンロッド５が軸方向で可動に案内されている。原則的に本発明はシングルチューブ振動ダンパにおける使用に制限されるものではない。

ピストンロッド５には第１ピストン７が位置固定式で配設されている。この第１ピストン７は通過開口部をもっていて、これらの通過開口部には減衰バルブ９；１１が備え付けられている。この種のピストンは、例えば前記の特許文献２及び特許文献３から知られていて、この際、これらの双方の特許文献の内容は、第１ピストン７の構造に関し、本明細書の一部であるとする。

位置固定式の第１ピストン７に対し、ピストンロッド５には、軸方向で可動な第２ピストン１３が配設されている。この第２ピストン１３は、その減衰バルブ１５；１７により、その本質的な構造に関し、第１ピストン７に対応している。ピストンロッドの静止時、２つのリターンスプリング１９；２１が第２ピストン１３をノーマル位置に保持する。

全体としてこのシリンダ３は３つの作業空間をもっている。ピストンロッドから離れる方の第１作業空間２３は、補整空間２５から、位置固定式のピストン７に至るまで延びている。第２作業空間２７は両方のピストン間にある。第２ピストン１３はピストンロッド側の作業空間２９を制限している。全作業空間は減衰媒体で満たされている。

ピストンロッドの繰出運動時、作業空間２９内には減衰バルブ１５前に動圧が構成される。常に開放している非図示の小さな予備開口部横断面は作業空間２９から作業空間２７内への減衰媒体の流入を可能にする。繰り出されるピストンの速度に応じ、並びにそれと関連する作業空間２９内の動圧に応じ、第２ピストン１３はリターンスプリング２１の力に抗して位置固定式の第１ピストン７の方向に運動する。それにより両方のピストン間の間隔が減少され、同様の大きさで作業空間２７が減少され、この際、減衰媒体は、少なくとも、同様に非図示の減衰バルブ９の予備開口部横断面を通じて流れる。ピストンロッドストロークの依存性に応じ、リターンスプリング２１はボトムし、又は、第２ピストン１３の案内スリーブ３１が第１ピストン７上にて支持されることとなる。例えば、円頭石舗装路を通過する際に生じるような高振動数の小さなストロークの場合、第２ピストン１３は、その軸方向運動性に基づき、その予備開口部横断面だけを用いて作用する。１つだけの極めて小さな予備開口部横断面を有し且つ全体としては大きい減衰力に設計されている減衰バルブ１５；１７とリターンスプリングの設計を行うことも確かに可能であり、それにより前記の励振の際には作業空間２７と作業空間２３の間の減衰媒体交換だけが行われる。減衰媒体が非圧縮性であり且つ減衰バルブ１５が極端な場合には完全に閉鎖されていることを考えると、第１ピストン７だけがその減衰バルブ９を用いて減衰力を生成することになる。その際、ピストンロッド５は第１ピストン７と共に、作業空間２９内の減衰媒体の柱にて支持されていて静止している第２ピストン１３に対して相対的に運動する。

従って、リターンスプリング２１が、例えばピストンロッドガイドの位置固定式のストッパにて支持されるテンションストップスプリング（リバウンドストップスプリング）であるような効果が達成される。その際、第１ピストン７の減衰力とリターンスプリング２１のスプリング力が合計として測定可能である。車輪と車軸ごとに各々少なくとも１つの振動ダンパを有する車両においては、車両の縦軸を中心にした車両のローリング運動時、同一のストローク速度で、一方の車両側ではピストンロッドが繰り出され、他方の車両側ではピストンロッドが引き込まれるという作用が生じる。一方の振動ダンパが極めて速い繰出運動を行う場合にピストンロッド５が第２ピストン１３によってリターンスプリング２１により緩衝されると、他方の車両側にて引き込まれるピストンロッド５はリターンスプリング１９により緩衝される。リターンスプリング１９；２１の両方のスプリング力は、ローリングモーメントに対抗し且つ車両を水平位置に戻そうとするモーメントを表す。この作用は、制動時の振れや走行開始時の振れが生じる際に車両の前車軸と後車軸の振動ダンパ間においても利用され得る。

比較的小さなピストンロッド速度と関連する比較的大きなピストンロッドストロークにおいて第２ピストン１３は、リターンスプリングのブロック長又は案内スリーブ３１により決定されるストッパに至るまで運動される。ピストンロッド速度に依存し、第２ピストン１３の減衰バルブ１５；１７並びに第１ピストン７の減衰バルブ９；１１が開かれる。

リターンスプリング１９；２１に関して追記されることとして、第２ピストン１３のストッパが感知可能である必要はないため、スプリング組立体またはプログレッシブスプリングが使用され得るということが挙げられる。更に、両方のリターンスプリング１９；２１のばね定数は個々のばね定数の合計から計算される。従って、第２ピストン１３の両方の軸方向運動の方向のために両方のリターンスプリングの依存性が調節される。

図２は、図１による振動ダンパからのピストンロッド５の領域における断面を示したものであるが、位置固定式の第１ピストン７は示されていない。この際の機能方式は、図１に関して行った説明と同じである。第２ピストン１３は既述の減衰バルブ１５；１７をもっていて、これらの減衰バルブ１５；１７は、各々、軸方向に可動な少なくとも１つのバルブディスク３２；３３を有し、これらのバルブディスク３２；３３は、波形スプリング（例えば波形ワッシャ）の構造形式のスプリング装置３５；３７により第２ピストン１３のバルブシート面（弁座面）に対してプリロード（プリテンション）されている。この具体的な事例においてスプリング装置は、一連に連続して積み重ねられた２つの波形スプリング、又は、巻き上げられた波形スプリングを持っている。両方のスプリング装置３５；３７は端部側で支持ディスク３９；４１に接している。支持ディスク３９；４１は案内スリーブ３１と固定接続されていて、それにより、支持ディスク３９；４１と、案内スリーブ３１と、この案内スリーブ３１と固定接続されている第２ピストン１３と、支持ディスク３９；４１とバルブシートの間に各々のスプリング装置を用いて配設されているバルブディスク３２；３３とを含んでいる事前組立可能な構成ユニットが得られる。

選択的に、支持ディスク３９；４１が限界をもって案内スリーブ３１に対して相対的に摺動可能に備えられているということも意図され得て、この際、スプリング装置３５；３７の最大スプリング力はスプリング１９；２１のスプリング力よりも小さく、ピストン１３はそれらのスプリング１９；２１に抗して軸方向に摺動可能である。支持ディスク３９；４１は簡単に案内スリーブ３１の案内ショルダ内に嵌め込まれ、この際、案内ショルダの案内長は、バルブボディ３２；３３の可能なリフトオフ経路、従って支持ディスク３９；４１の可能なリフトオフ経路よりも大きい。この可能なリフトオフ経路（持ち上がり経路）は、支持ディスク３９；４１に対して有効であり反対方向に指向されているスプリング力により決定される。この際、支持ディスク３９；４１は、ピストンロッド５の外径よりも大きい内径を有する。図１の場合と異なり、リターンスプリング１９；２１はスプリングプレート４３；４５間で緊張されていて、これらのスプリングプレート４３；４５は、任意の形式で、ピストンロッド５に対して軸方向に固定式で実施されていて、それにより、前記の構成グループが、第１ピストンの所定のピストン構成形式に依存せずに実施され得る。

図３は図２に対する選択変形例を示していて、この例では波形スプリング３５；３７の代わりにレバーアーム（応力中心距離）伝動が用いられている。この構造原理は各ピストンにおいて軸方向に可動であろうと軸方向に不動であろうと使用され得るものであり、第２ピストン１３のバルブシート面上には少なくとも１つのバルブディスク４７が載置されていて、このバルブディスク４７は、例えば作業空間２７；２９間の通過開口部４８の出口側を少なくとも部分的に覆っていて、また、第２ピストン１３の下側にも鏡像的に即ち左右対称に同じバルブ構造体が配設されているが図面には描かれていない。バルブディスク４７上にはバルブボディ４９が載置されていて、このバルブボディ４９は第１基準円直径（第１ピッチ円直径；第１有効径）上の少なくとも1つの支持面５１を用いて支持されていて、この際、バルブボディ４９はその反対側においてより大きな第２基準円直径（第２ピッチ円直径；第２有効径）上に少なくとも１つのプリロードスプリング５３のための載置面５２を有する。第１基準円直径はバルブディスク４７のバルブシート面のほぼ中央に位置している。少なくとも１つのプリロードスプリング５３はディスクスプリングにより形成されていて、このディスクスプリングは、バルブボディ４９の支持面５１の第１基準円直径よりも小さい基準円直径上で支持ディスク３９において支持されている。それにより、通過開口部４８内でバルブディスク４７に作用する圧縮力のために、有効なレバーアーム（応力中心距離）が得られ、このレバーアームは、バルブボディ４９の第２基準円直径の半径と、プリロードスプリング５３の内径の領域における３つの基準円直径のうち最も小さい基準円直径との差から計算される。

ディスクスプリング５３と支持ディスク３９の間にはスプリング支持ディスク５５が配設されていて、その直径は支持ディスク３９の直径よりも大きい。ディスクスプリング５３とスプリング支持ディスク５５の間には更に少なくとも１つの傾動ディスク５７が配設されている。周回する縁又は対応的なセグメントにより形成されている、バルブボディ４９における載置面５２の軸方向の高さを選択することにより、即ち、所定数のディスクスプリング５３、所定数の傾動ディスク５７、場合によりスプリング支持ディスク５５と支持ディスク３９の間の許容差補整ディスク５９の軸方向の高さを選択することにより、ディスクスプリングのプリロードとスプリング特性が決定される。傾動ディスク５７の数は、最大遮蔽、従ってディスクスプリング５３の開放運動を定義する。それに依存せず、許容差ディスクによりディスクスプリングのプリロードが調節され得る。

バルブボディ４９とバルブディスク４７及び／又は少なくとも１つのディスクスプリング５３の間に減衰媒体が圧力プリロードされて集まり得ないために、バルブボディ４９内には少なくとも１つの接続開口部６１；６３が作り込まれていて、この接続開口部６１；６３は支持面５１の半径方向内側の領域と半径方向外側の領域を接続させている。支持面５１及び載置面５２にくぼみを作り込むことも可能で同じ効果が達成される。

この拡大図では、支持ディスク３９が、図２に関して説明されたように、同様にピストンロッドよりも大きな内径を有することが見てとれる。

軸方向に可動のピストンを有するシングルチューブ式の振動ダンパを示す図である。 軸方向に可動の第２ピストンの領域における振動ダンパの断面を示す図である。 軸方向に可動の第２ピストンの選択変形例を示す図である。

符号の説明

１ 振動ダンパ
３ シリンダ
５ ピストンロッド
７ 第１ピストン
９ 減衰バルブ
１１ 減衰バルブ
１３ 第２ピストン
１５ 減衰バルブ
１７ 減衰バルブ
１９ リターンスプリング
２１ リターンスプリング
２３ 第１作業空間
２５ 補整空間
２７ 第２作業空間
２９ 作業空間
３１ 案内スリーブ
３２ バルブディスク
３３ バルブディスク
３５ スプリング装置
３７ スプリング装置
３９ 支持ディスク
４１ 支持ディスク
４３ スプリングプレート
４５ スプリングプレート
４７ バルブディスク
４８ 通過開口部
４９ バルブボディ
５１ 支持面
５２ 載置面
５３ プリロードスプリング
５５ スプリング支持ディスク
５７ 傾動ディスク
５９ 許容差補整ディスク
６１ 接続開口部
６３ 接続開口部

Claims (7)

1. シリンダを含み、このシリンダ内にピストンロッドが軸方向に可動に案内されている振動ダンパであって、ピストンロッドには、第１ピストンが位置固定式で備えられ、並びに、スプリング装置によりプリロードされている少なくとも１つのバルブディスクが装備された第２ピストンがスプリング力に抗して軸方向に摺動可能に備えられていて、シリンダが、ピストンロッド側の作業空間と、ピストンロッドから離れる方の作業空間と、両方のピストンの間の作業空間とを有し、バルブ装備された通過開口部が、それらの作業空間の間の接続を制御する前記振動ダンパにおいて、
   バルブディスク（３２；３３）のスプリング装置（３５；３７）が少なくとも１つの波形スプリングにより形成されていて、第２ピストン（１３）が案内スリーブ（３１）を有し、この案内スリーブ（３１）がピストンロッド上で滑動し、スプリング装置（３５；３７）が支持ディスク（３９；４１）にて支持されていて、この支持ディスク（３９；４１）が限界をもって案内スリーブ（３１）に対して相対的に摺動可能に備えられていて、更に、スプリング装置（３５；３７）の最大スプリング力が、ピストンロッド（５）に対して軸方向で固定式で実施されているスプリングプレート（４３；４５）と支持ディスク（３９；４１）との間に配設されていて第２ピストン（１３）に対してその軸方向の摺動方向に作用するリターンスプリング（１９；２１）のスプリング力よりも小さいことを特徴とする振動ダンパ。
2. 支持ディスク（３９；４１）の内径がピストンロッド（５）の外径よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の振動ダンパ。
3. シリンダを含み、このシリンダ内にピストンロッドが軸方向に可動に案内されている振動ダンパであって、ピストンロッドには、第１ピストンが位置固定式で備えられ、並びに、スプリング装置によりプリロードされている少なくとも１つのバルブディスクが装備された第２ピストンがスプリング力に抗して軸方向に摺動可能に備えられていて、シリンダが、ピストンロッド側の作業空間と、ピストンロッドから離れる方の作業空間と、両方のピストンの間の作業空間とを有し、バルブ装備された通過開口部が、それらの作業空間の間の接続を制御する前記振動ダンパにおいて、
   位置固定式のピストン（７）、又は軸方向に可動のピストン（１３）、又は位置固定式のピストン（７）及び軸方向に可動のピストン（１３）におけるバルブ装備された通過開口部（４８）が少なくとも１つのバルブディスク（４７）により覆われていて、このバルブディスク（４７）上にて流出側でバルブボディ（４９）が第１基準円直径上の少なくとも１つの支持面（５１）を用いて支持されていて、更に、バルブボディ（４９）がその反対側にてより大きな第２基準円直径上に少なくとも１つのプリロードスプリング（５３）のための載置面（５２）を有していることを特徴とする振動ダンパ。
4. 少なくとも１つのプリロードスプリング（５３）がディスクスプリングにより形成されていて、このディスクスプリングが、バルブボディ（４９）の支持面（５１）の第１基準円直径よりも小さい基準円直径上で、支持ディスク（３９）にて支持されていることを特徴とする、請求項３に記載の振動ダンパ。
5. ディスクスプリング（５３）と支持ディスク（３９）の間にスプリング支持ディスク（５５）が配設されていて、その直径が支持ディスク（３９）の直径よりも大きいことを特徴とする、請求項４に記載の振動ダンパ。
6. ディスクスプリング（５３）とスプリング支持ディスク（５５）の間に少なくとも１つの傾動ディスク（５７）が配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の振動ダンパ。
7. スプリング支持ディスク（５５）と支持ディスク（３９）の間に少なくとも１つの許容差補整ディスク（５９）が配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の振動ダンパ。

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