JP6548659B2 - 周波数に依存した減衰弁装置 - Google Patents

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衰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。

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４４ ４１ ０４７号明細書、米国特許出願公開第２００６ ２８ ３６ ７５号明細書又は米国特許第４９ ５３ ６７１号明細書を挙げることができる。

制御カップ並びにこの制御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、高い複雑性を特徴とする。何故なら特に、これら減衰弁装置が、高いチューニング精度を要求するからである。特に、これら振動ダンパにおいてソフトな減衰力特性曲線及びハードな減衰力特性曲線を付加的な制御装置を用いずに設定することは、困難である。

確かに、ソフトな減衰力特性曲線は、制御ピストンとカップ底の間に付加的なスペーサ要素を追加することによって規定できるが、このため、制御装置は、必要なソフトな減衰力特性曲線のチューニング時に、事情によっては何度も個々の部品に分解し、再び組み立てなければならず、これにより、大抵は非常にきっちり計画されたサイクルタイムが、製造中に維持可能でなくなる。

西独国特許第４４ ４１ ０４７号明細書 米国特許出願公開第２００６ ２８ ３６ ７５号明細書 米国特許第４９ ５３ ６７１号明細書

従って、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、減衰力特性曲線の簡単な設定を可能にする、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、減衰弁装置内の制御装置の、少なくとも１つのストッパを備える制御カップが、板材から形成され、制御空間内へ突出しかつ制御ピストンを少なくとも間接的に軸方向に支持するストッパが、制御カップの塑性変形によって形成されている。

ソフトな減衰力特性曲線を規定するストッパを形成するための制御カップの塑性変形は、制御装置の組立て後に行なうことができる。従って、有利には、制御ピストンと制御カップのカップ底との間への付加的なスペーサ要素の追加が廃止でき、所定の高さのストッパの形成によってソフトな減衰力特性曲線が設定できる。

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、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少なくとも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、薄壁の制御カップ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。制御カップは、板材から形成されている。制御ピストン９は、金属、セラミック材料並びに繊維強化をした又はしない適当なプラスチックから、冷間成形、熱間成形、鋳造、射出成形、旋盤加工又は焼結によって形成することができる。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つの流れリセス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。

図に図示した実施バリエーションでは、減衰ピストン２と制御装置３のカップ底３０との間に、ストッパ要素１８とチューブ状のガイドブッシュ２１が配置されている。

制御ピストン９と逆止弁の間に、複数の皿バネの形態のバネ装置２４が配置されている。このバネ装置は、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、バネ装置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。図１及び２に図示した実施バリエーションでは、バネ装置２４は、それぞれ２つの並列配置の皿バネを直列配置したものから成る。この場合、所定の数の複数の並列配置の皿バネによって、バネ装置２４のバネ力が設定可能である。バネ装置２４の行程の長さは、直列に配置された皿バネの数によって規定でき、行程は、バネ装置２４全体がその圧縮時に必要とする長さ範囲を意味する。

制御ピストン９は、ガイドブッシュ２１を周方向に包囲し、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。ストッパ要素１８は、ガイドブッシュ２１と減衰ピストン４の間に固定され、ガイドブッシュ２１よりも大きい外径を備える。ストッパ要素１８は、制御ピストン９用の軸方向のストッパとして使用され、この軸方向のストッパは、減衰ピストン４の方向の制御ピストン９の軸方向の運動を制限し、ハードな減衰力特性曲線を規定する。更に、ストッパ要素１８は、バネ装置２４用のガイドの機能を担い、バネ装置２４は、ストッパ要素１８を周方向に包囲する。

更に、制御装置３は、塑性変形によって制御カップ８のカップ底３０に形成されたストッパ１９を備え、このストッパは、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し、ソフトな減衰力特性曲線を規定する。

カップ底３０に、横断面縮小部分４０が形成され、この部分は、ストッパ１９の形成中の制御カップ９の不確定の変形を予防する、及び／又は、ストッパ１９を軸方向に位置決めするための制御カップ９の変形を限定するために使用される。

ピストンロッド４とこのピストンロッドに固定された減衰弁装置１の引張方向の運動時、減衰媒体は、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装置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、バネ装置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、制御空間１１内の減衰流体圧力に対する弁ディスク１５への減衰流体圧力の圧力差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要素１８に当たるまで、制御ピストン９がバネ装置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。ストッパ要素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、バネ装置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。

図１と２の間の違いは、制御ピストン９の形態にある。図２に図示した制御ピストン９は、図１に図示した制御ピストン９と比べて、明らかに短い取付け高さを備え、ガイドブッシュ２１に沿って滑動するのではなく、自由なフローティング式に支承されている。制御ピストン９の内径に、制御ピストンは、リセスを備え、このリセスは、ピストンロッド４と制御ピストン９の間に配置されたシールリング４４を収容する。更に、制御ピストン９は、内径に配置されかつピストンロッド４の方向に突出する内側の押出しエッジ４２を備え、この押出しエッジは、制御ピストンとピストンロッド４の間のシールリング４４の脱出を防止する。軸方向で制御空間内の制御ピストン９とカップ底３０の間に、シールリング支持ディスク４５が配置され、このシールリング支持ディスクは、カップ底３０の方向にシールリング４４が抜け出ることに反作用する。

更に、制御ピストン９は、外側の押出しエッジ４１を備え、この押出しエッジは、制御ピストン９の周方向に形成され、制御ピストン９と制御ピストン９のカップ壁２９の間に配置された補償リング４３の脱出を防止する。補償リング４３は、プラスチックから形成され、制御カップ８と制御ピストン８の製造誤差を補償するとの課題を有する。この場合、補償リング４３は、所定のリークを許容するので、減衰媒体は、制御空間１１から漏出でき、これにより、出側接続部３７が、少なくとも部分的に規定される。

外側の押出しエッジ４１と内側の押出しエッジ４２は、軸方向に見てほぼ１つの平面内で配置されている。これにより、ガイドブッシュ２１並びに制御カップ８に対する制御ピストン８の所定の傾斜が、傾倒なく許容される。

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 ストッパ要素
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 バネ装置
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 第１の絞りリセス
３５ 第２の絞りリセス
３６ 入側接続部
３７ 出側接続部
３８ 出側絞り
３９ エッジ
４０ 横断面縮小部分
４１ 外側の押出しエッジ
４２ 内側の押出しエッジ
４３ 補償リング
４４ シールリング
４５ シールリング支持ディスク
Ｌ 長手方向軸
Ｚ 引張方向

Claims (10)

1. 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、減衰ピストン（２）内に形成されかつ少なくとも１つの弁ディスク（１５）で覆われた少なくとも１つの流路（１６）を備え、また、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、
   ・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、制御カップ（８）と制御ピストン（９）を有し、制御カップ（８）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）とを有し、制御ピストン（９）が、制御カップ（８）内に配置されかつ軸方向に移動可能で、制御カップ（８）内に形成された制御空間（１１）を軸方向に画成し、
   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（８）と減衰ピストン（２）の間に、少なくとも１つのバネ装置（２４）が配置され、このバネ装置が、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、
   制御カップ（８）が、板材から形成されていること、及び、制御カップ（８）が、少なくとも１つのストッパ（１９）を備え、このストッパが、制御空間（１１）内へ突出し、制御ピストン（９）を少なくとも間接的に軸方向に支持し、ソフトな減衰力特性曲線を規定し、ストッパ（１９）が、制御カップ（８）の塑性変形によって形成されていることを、特徴とする振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
2. 制御カップ（８）が、カップ底（３０）に形成された横断面縮小部分（４０）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）。
3. バネ装置（２４）が、少なくとも２枚並列で直列２段に配置された複数の皿バネから成ること、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）。
4. 減衰ピストン（２）と制御装置（３）のカップ底（３０）との間に、ストッパ要素（１８）とこのストッパ要素（１８）に隣接するチューブ状のガイドブッシュ（２１）が配置され、制御ピストン（９）が、ガイドブッシュ（２１）を周方向に包囲し、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）。
5. ストッパ要素（１８）が、ガイドブッシュ（２１）よりも大きい外径を備えること、を特徴とする請求項１又は４の少なくとも１項に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
6. 制御装置（３）が、ストッパ要素（１８）を備え、このストッパ要素が、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、これにより、バネ装置（２４）の最大予荷重を規定すること、を特徴とする請求項１、４又は５の少なくとも１項に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
7. 制御ピストン（９）が、内側の押出しエッジ（４２）を備え、この内側の押出しエッジが、制御ピストン（９）とガイドブッシュ（２１）の間に配置されたシールリング（４４）の脱出を防止すると、を特徴とする請求項４に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
8. 制御ピストン（９）が、制御ピストン（９）とカップ壁（２９）の間に配置された、制御カップ（８）と制御ピストン（９）の製造誤差を補償するための補償リング（４３）を有し、この補償リング（４３）が、制御ピストン（８）とカップ壁（２９）の間の所定のリークを許容し、これにより、減衰媒体が、制御空間（１１）から漏出可能であり、これにより、出側接続部（３７）が、少なくとも部分的に規定されること、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）。
9. 制御ピストン（９）が、外側の押出しエッジ（４１）を備え、この外側の押出しエッジが、制御ピストン（９）と制御カップ（８）の間に配置された補償リング（４３）の脱出を防止すること、を特徴とする請求項１又は８の少なくとも１項に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
10. 外側及び内側の押出しエッジが、軸方向にほぼ１つの平面内で配置されていること、を特徴とする請求項１、７又は９の少なくとも１項に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。

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