JP6541674B2

JP6541674B2 - 周波数に依存した減衰弁装置

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Publication number: JP6541674B2
Application number: JP2016552293A
Authority: JP
Inventors: フェルスター・アンドレアス; ジーバー・アンドレアス
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: WO2015185279A1; JP2017517683A; KR20170015380A; US20180187737A1; DE102014210705A1; CN106460994B; CN106460994A

Description

本発明は、請求項１による、周波数に依存した減衰力特性曲線を有する減衰弁装置に関する。

自動車内の振動ダンパの課題は、起伏のある路面によって励起される振動を減衰することである。この場合、常に走行安全性と走行快適性の間の妥協点を見つける必要がある。その減衰弁装置がハードにチューニングされ且つ高い減推力特性曲線を備える振動ダンパは、高い走行安全性にとって最適である。高い快適性への要求を満足すべき場合、減衰弁装置は、できるだけソフトにチューニングされるべきである。アクチュエータによって電子的に調整可能でない通常の減衰弁装置を有する振動ダンパの場合、この妥協点を発見することは、非常に困難でしかない。

今日の振動ダンパは、速度に依存した減衰力を発生させるもので、直前のダンパの励起運動にほぼ依存しない。速度に依存したこの減衰力の確立は、実質的に、車両の高いボディスタビリティを、従ってまた高い走行安全性を、達成することに向いている。この場合、ダンパ速度は低く、振幅は比較的大きい。

しかしながら、同様の速度レベルを備える中高域周波数での比較的小さい振幅は、これら振動ダンパの場合、同様に大いに減衰され、これは、快適性の損失を生じさせる。これら振幅が、弱く減衰される場合、快適性は、例えば都市交通での低域から中域の速度で明らかに改善される。好ましくは引張方向に優先的に周波数に依存した減衰により、この目標は達成することができる。

従来技術から、周波数に依存した減衰力特性曲線を有する減衰弁装置が知られており、これら減衰弁装置は、付加的な電子式及び／又は機械式の制御装置を備え、振動ダンパの縮小周波数及び／又は伸長周波数に依存して付加的な減衰弁装置を起動又は停止する。

このための例として、西独国特許第４４４１０４７号明細書又は特開平６−２０７６３６号公報を挙げることができる。

制御カップ並びにこの制御囲カップ内に配置されかつ軸方向に移動可能な制御ピストンを有する、ピストンロッドに、減衰ピストンに対して同軸に取り付けられた制御装置を備える解決策も知られている。制御ピストンは、制御カップ内に形成された制御空間を軸方向に画成し、この制御空間は、入側接続部を介して減衰弁装置と接続されている。制御ピストンと減衰弁の間に、バネ要素が配置され、このバネ要素は、一方では制御ピストンへ、他方では減衰弁へ、バネ力を同軸に導入する。制御空間が減衰媒体で満たされると、制御ピストンが、減衰弁の方向に移動し、バネ要素を介して減衰弁の弁ディスクの押付け圧力を高め、これが、減衰力を高める。

しかしながら、公知の全ての減衰弁層装置は、製造コストを高くし、非常に高いチューニング精度を要求する高い複雑性を特徴とする。

西独国特許第４４４１０４７号明細書特開平６−２０７６３６号公報

本発明の課題は、周波数に依存した減衰力特性曲線を備える、簡単に構成されかつ安価な減衰弁装置を提供することである。

この課題は、請求項１による特徴を有する減衰弁装置によって解決される。別の有利な構成は、図及び従属請求項に記載されている。

本発明によれば、制御空間の側の制御ピストンの表面が、流路によって画成された弁ディスクの表面よりも大きく、制御空間に通じる入側接続部の最小の横断面積Ａｚと、制御空間外に通じる出側接続部の最小の横断面積Ａａは、Ａｚ／（Ａａ）^１／２の条件によるその互いの比が０．２〜５であるように、寸法設定されている。

これにより、制御空間は、シリンダ内での減衰弁装置の低周波数の励起運動時に、減衰流体で満たされ、これにより、制御ピストンが、逆止弁の方向に軸方向に移動し、バネ要素に張力を与え、バネ要素が、弁ディスクに、高いバネ張力の作用を与え、これにより、減衰力を高める。

シリンダ内での減衰弁装置の高周波数の励起運動が小さい場合、制御空間は、全く満たされていないか、極僅かにしか満たされていないので、バネ要素は、もはや予荷重を受けず、減衰力は、もはや高められない。

有利な実施バリエーションによれば、入側接続部が、ピストンロッドに形成された少なくとも１つのバイパスと、このバイパスを第１の作動空間と接続する少なくとも１つの流れリセスと、バイパスを制御空間と接続する少なくとも１つの入側絞りとを備える。

この場合、バイパスは、例えばピストンロッドの部分的な半径方向の緩斜面によって実現することができる。

別の利点によれば、出側接続部が、少なくとも部分的に、制御ピストンと制御カップのカップ壁との間の所定の非封止性から成る。

この非封止性は、カップ壁又は制御ピストンの打刻加工又はこれら部品の粗い表面性状によって増強することができる。

制御チャンバの迅速な排出は、従って制御装置の制御カップ内の制御ピストンの迅速なリセットは、出側接続部が、制御カップ及び／又は制御ピストンに形成された出側絞りを有する場合に、全く有利であり得る。

調査により、入側接続部の最小の横断面積が、０．１ｍｍ^２〜４ｍｍ^２の範囲を備える場合、及び、出側接続部の最小の横断面積が、０ｍｍ^２〜８ｍｍ^２の範囲を備える場合が、特に有利であるとわかった。

以下の図の説明により、本発明を詳細に説明する。

請求項１による減衰弁装置の実施例の断面図請求項１による減衰弁装置の選択的な実施例の断面図

図１は、請求項１による周波数に依存した減衰力特性曲線を有する減衰弁装置の模範的な実施バリエーションを示す。

図１は、いわゆるピストンロッドピン５を備えるピストンロッド４を示す。ピストンロッドピン５は、ピストンロッド４の直径が縮小された部分である。減衰弁装置１全体は、ピストンロッドピン５に通され、ピストンロッドピン５に隣接しかつピストンロッドピン５よりも大きい直径を備えるピストンロッド４の部分と、図１でピストンロッドナットとして図示された固定手段２３との間で軸方向に固定されている。

図１に図示したように、減衰弁装置１は、減衰流体で満たされたシリンダ３１内に配置されかつピストンロッド４に軸方向に固定された減衰ピストン２を有する。減衰ピストン２は、減衰ピストンをシリンダ３１に対して半径方向にシールするピストンシール１７を備える。ピストンロッド４に固定された減衰ピストン２は、シリンダ３１内に、ピストンロッド４と共に軸方向に移動可能に配置され、シリンダ内部空間を、ピストンロッド側の第１の作動空間３２と、ピストンロッド４とは反対側の第２の作動空間３３に分割する。

減衰ピストン２は、減衰流体のそれぞれの流れ方向にそれぞれ１つの逆止弁を備える。この場合、逆止弁は、減衰ピストン２内に形成されたそれぞれ１つの流路１６を有し、この流路は、少なくとも１つの弁ディスク１５によって覆われている。図に図示したように、流路１６は、上下に重ねられた複数の弁ディスク１４；１５−いわゆる弁ディスクセットによって覆うことができる。弁ディスクセット内の個々の弁ディスク１４；１５の数、大きさ及び形態は、押付け圧力、減衰特性曲線及び振動ダンパの減衰特性を規定する。

ピストンロッド４には、制御装置３が、減衰ピストン２に対して同軸に取り付けられ、この制御装置３は、制御カップ８とこの制御カップ８内で軸方向に移動可能な制御ピストン９を有する。制御カップ８は、シリンダ状のカップ壁２９と、減衰ピストン２とは反対側の制御カップ８の終端に配置されたディスク状のカップ底３０を備える。

制御カップ８内に配置された制御ピストン９は、逆止弁の側で、軸方向に、制御カップ８内に形成された制御空間１１を画成するので、制御カップ８内での制御ピストン９の軸方向の移動は、制御空間１１の容積を限定的に変化させる。

更に、減衰弁装置１は、第１の作動空間３２を制御空間１１と接続する入側接続部３６を備える。減衰弁装置は、図１に図示した実施バリエーションでは、ピストンロッド４に形成された１つのバイパス６と、このバイパス６を第１の作動空間３２と接続する少なくとも１つの流リセス１３と、バイパス６を制御空間１１と接続する少なくとも１つの入側絞り２０とを有する。

更に、減衰弁装置１は、制御空間１１を第２の作動空間３３と接続する出側接続部３７を備える。

入側絞り２０は、例えば穿孔又は打刻加工によって、多様に実現することができる。例えば設定可能な圧力以上で初めて制御空間１１への流入を許容する圧力制限弁のような、制御空間１１に対する流入抵抗としての複雑な弁も、同様に考えられる。これら実施バリエーションは、図に図示してないが、それにもかかわらず、本発明の考え方に沿って実現可能である。

図に図示した実施バリエーションでは、減衰弁装置１の固定連鎖の実現のために、チューブ状のガイドブッシュ２１が、減衰ピストン２と制御装置３のカップ底３０との間に配置されている。

制御ピストン９は、ガイドブッシュ２１を半径方向に包囲し、制御空間１１の容積変化中に、ガイドブッシュ２１の外表面に沿って軸方向に滑動する。

制御ピストン９と逆止弁の間に、皿バネの銘帯のバネ要素２４が配置されている。このバネ要素は、一方では制御ピストン９に、他方では逆止弁の弁ディスク１５に、軸方向に支持される。即ち、バネ要素２４は、弁ディスク１５に対して、軸方向に流路１６の方向に、また制御ピストン９に対してカップ底３０の方向に、所定のバネ力の作用を与える。制御ピストン９は、カップ底３０の方向の制御ピストン９の軸方向の運動を制限するストッパ１９を備える。制御ピストンの図に図示した位置で、バネ要素２４の予荷重力は、最低であるので、これにより、所定の低い減衰力レベルが得られる。

制御ピストン９は、半径方向内側及び外側で、入側接続部３６の最小の横断面と比べてほぼ封止されている。しかしながら、出側接続部３７を少なくとも部分的に規定する所定の非封止性が、制御ピストン９と制御ピストン８のカップ壁２９の間に設けられている。

即ち、制御空間１１の側の制御ピストンの表面３５は、流路１６によって画成された弁ディスク１５の表面３４よりも大きい。これは、シリンダ３１からのピストンロッド４の伸長運動時に減衰媒体の上昇する圧力の作用を受ける−即ち圧力作用を受ける制御ピストン９の軸方向の表面３５が、圧力作用を受ける引張側の逆止弁の軸方向の表面３４よりも大きいことを意味する。

制御空間１１に通じる入側接続部３６の最小の横断面積Ａｚと、制御空間１１外に通じる出側接続部３７の最小の横断面積Ａａは、Ａｚ／（Ａａ）^１／２の条件によるその互いの比が０．２〜５であるように、寸法設定されていることが、重要である。

引張方向の圧力上昇時に、減衰媒体は、制御空間１１に通じる入側接続部３６の最小の横断面積Ａｚを経て絞られて制御空間１１へ移送される。制御ピストン９は、移動され、この場合、逆止弁の弁ディスク１５に軸方向に支持されるバネ要素２４に更に予荷重を与え、これにより、逆止弁の減衰力が高められる。

シリンダ３１内での減衰ピストン２の小さい軸方向運動が速い場合、制御空間１１は、全く満たされないか、極僅かにしか満たされないので、バネ要素２４は、もはや予荷重を受けず、減衰力は、所定の低いレベルに留まる。しかしながら、シリンダ３１内での減衰ピストン２のゆっくりした軸方向運動が大きい場合、弁ディスク１５への減衰流体圧力から制御区間１１内の減衰流体圧力への時間に関する積分は、入側接続部３６の絞り抵抗があるにもかかわらず、制御ピストン９がガイドブッシュ２１と逆止弁の弁ディスク１５との間に配置されたストッパディスク１８に当たるまで、制御ピストン９がバネ要素２４に予荷重を与えるように、制御空間１１に多くの減衰流体を供給するために、十分な大きさである。ストッパディスク１８は、減衰ピストン２の方向の制御ピストン９の軸方向の運動を制限し、バネ要素２４の最大の予荷重を、従ってまた最高の減衰力特性曲線を規定する。

ピストンロッド運動の逆転後、減衰流体圧力は、再び低下する。制御ピストン９によって予荷重を与えられたバネ要素２４は、制御ピストン９を介して減衰流体を、再び逆に、主に入側接続部３６を介してピストンロッド側の作動空間３２内へ排除する。

図２に図示したように、制御空間１１は、選択的に、圧力とは反対側の作動空間に通じる別個の流出絞り３８を備える。この絞りは、制御ピストン９に配置することもできる。その利点は、圧力低下時の制御ピストン９の迅速な戻り運動である。

図１と図２の間の違いは、簡素化された制御装置３の形態にある。制御カップ８は、別個のカップ壁２９と別個のカップ底３０から成り、これらは、組み立てられ、カップ壁２９の変形によって互いに不動に結合されている。これら両部品の結合は、噛合い係合式、摩擦係合式又は母材融合式で実施することができる。

制御ピストン９は、図２では、ディスク状に形成され、１つの弾性材料から成る。制御ピストン９は、その外周で、一方ではカップ壁２９に形成されたエッジ３９に、他方では、制御空間１１内に配置されかつ半径方向でカップ壁２９の内側表面に当接する半径方向外側の支持要素２７に、不動に支持される。

ピストンロッド４の側のディスク状の制御ピストン９の半径方向中心の周縁部分で、この制御ピストンは、好ましくはプラスチックから形成された滑動要素２６に支持され、この滑動要素は、制御空間１１内でガイドブッシュ２１を周方向に包囲し、軸方向に可動である。制御空間１１内に配置され、ガイドブッシュ２１を包囲する半径方向内側の支持要素２８は、滑動要素２６と結合された制御ピストン９の軸方向運動を制限するためのストッパとして使用される。滑動要素２６は、“ソフト”な減衰力特性曲線を有する低い減衰力レベルを規定するために、バネ要素２４によって軸方向に支持される。ここで、この実施バリエーションにおける利点は、非常に短い構成と簡単な部品の利用である。

１減衰弁装置
２減衰ピストン
３制御装置
４ピストンロッド
５ピストンロッドピン
６バイパス
７支持ディスク
８制御カップ
９制御ピストン
１０シール
１１制御空間
１２傾倒ディスク
１３半径方向の流れリセス
１４弁ディスク
１５弁ディスク
１６流路
１７ピストンシール
１８ストッパディスク
１９ストッパ
２０入側絞り
２１ガイドブッシュ
２２ディスク
２３固定手段
２４バネ要素
２５リセス
２６滑動要素
２７半径方向外側の支持要素
２８半径方向内側の支持要素
２９カップ壁
３０カップ底
３１シリンダ
３２第１の作動空間
３３第２の作動空間
３４圧力作用を受ける弁ディスクの表面
３５圧力作用を受ける制御ピストンの表面
３６入側接続部
３７出側接続部
３８出側絞り
３９エッジ
Ａａ出側接続部の最小の横断面積
Ａｚ入側接続部の最小の横断面積
Ｌ長手方向軸

Claims

振動ダンパ用の減衰弁装置（１）であって、
・減衰流体で少なくとも部分的に満たされたシリンダ（３１）内に配置されかつピストンロッド（４）に軸方向に固定されかつ軸方向に移動可能な減衰ピストン（２）を有し、この減衰ピストンが、シリンダ（３１）を、ピストンロッド側の第１の作動空間（３２）と、ピストンロッド（４）とは反対側の第２の作動空間（３３）に分割し、減衰ピストン（２）が、少なくとも１つの逆止弁を備え、この逆止弁が、減衰ピストン（２）に形成された少なくとも１つの流路（１６）を有し、この流路が、少なくとも１つの弁ディスク（１５）で覆われており、
・ピストンロッド（４）に、減衰ピストン（２）に対して同軸に取り付けられた制御装置（３）を有し、この制御装置（３）が、シリンダ状のカップ壁（２９）と、減衰ピストン（２）とは反対側の制御カップ（８）の終端に配置されたディスク状のカップ底（３０）とを有する制御カップ（８）を備え、この制御カップ（８）内に、軸方向に移動可能な制御ピストン（９）が配置され、この制御ピストンが、制御カップ（８）内に形成された制御空間（１１）を、逆止弁の側で軸方向に画成し、減衰弁装置（１）が、入側接続部（３６）を備え、この入側接続部が、第１の作動空間（３２）を制御空間（１１）と接続し、減衰弁装置（１）が、出側接続部（３７）を備え、この出側接続部が、制御空間（１１）を第２の作動空間（３３）と接続し、
・制御ピストン（９）と逆止弁の間に配置されたバネ要素（２４）を有し、このバネ要素が、弁ディスク（１５）に対して軸方向で流路（１６）の方向に、また、制御ピストン（９）に対してカップ底（３０）の方向に、所定のバネ力の作用を与える、
形式のものにおいて、
制御空間（１１）の側の制御ピストンの表面（３５）が、流路（１６）によって画成された弁ディスク（１５）の表面（３４）よりも大きいこと、及び、制御空間（１１）に通じる入側接続部（３６）の最小の横断面積（Ａｚ）と、制御空間（１１）外に通じる出側接続部（３７）の最小の横断面積（Ａａ）は、Ａｚ／（Ａａ）^１／２の条件によるその互いの比が０．２〜５であるように、寸法設定されていること、及び、出側接続部が、少なくとも部分的に、制御ピストンと制御カップのカップ壁との間の所定の非封止性から成ること、を特徴とする振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
入側接続部が、ピストンロッドに形成された少なくとも１つのバイパスと、このバイパスを第１の作動空間と接続する少なくとも１つの流れリセスと、バイパスを制御空間と接続する少なくとも１つの入側絞りとを備えること、を特徴とする請求項１に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
出側接続部が、制御カップ及び／又は制御ピストンに形成された出側絞りを有すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
入側接続部の最小の横断面積が、０．１ｍｍ^２〜４ｍｍ^２の範囲を備えること、を特徴とする請求項１に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
出側接続部の最小の横断面積が、０ｍｍ^２〜８ｍｍ^２の範囲を備えること、を特徴とする請求項１に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。