JP6633658B2 - 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、バネ力を軸方向に導入する。制御空間が減衰流体で満たされると、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。

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、運転中のハードな減衰力特性曲線への簡単かつ限定的な影響付与を可能にする、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、減衰弁装置が、接続路を備え、この接続路が、第１の作動室を第２の作動室に接続し、接続路は、減衰ピストンの方向の制御ピストンの軸方向の移動時に制御ピストンによって少なくとも部分的に閉鎖され、カップ底の方向の制御ピストンの軸方向の移動時に再び開放されるように配置されている。

これにより、制御室への減衰流体の貫流量は、付加的に制御され、これにより、ハードな減衰力特性曲線が限定的に影響を受ける。

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１つの実施例の断面図 ガイドブッシュの１つの実施例の断面図 ガイドブッシュの選択的な実施例の断面図 ガイドブッシュの選択的な実施例の断面図 制御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の直径を縮小した区間である。減衰弁装置１全体は、ピストンロッドピン５に装着され、ピストンロッド４のピストンロッドピン５に隣接するピストンロッドピン５よりも大きい直径を備える区間と、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との間に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弁２を有する。減衰ピストン２は、この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内で、ピストンロッド４と共に軸方向に移動可能に配置され、シリンダ内室をピストンロッド側の第１の作動室３２とピストンロッド４とは反対側の第２の作動室３３へ分割する。

減衰ピストン２は、減衰流体の各流れ方向のそれぞれ１つの逆止弁を備えている。この場合、逆止弁は、それぞれ、減衰弁２内に形成された、少なくとも１つの弁ディスク１５によって覆われた少なくとも１つの流路１６を有する。図に図示したように、流路１６は、上下に積み重ねられた複数の弁ディスク１５−いわゆる弁ディスクパケットによって覆うことができる。弁ディスクパケット内の個々の弁ディスク１５の数、大きさ及びデザインは、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、制御装置３は、薄い壁の制御カップ８と、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、シート材から成形されている。制御ピストン９は、金属、セラミック材料、及び、繊維強化有り又は無しの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、制御カップ８の減衰ピストン２とは反対側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、制御カップ８内に形成された制御室１１を軸方向に画成するので、制御カップ８内での制御ピストン９の軸方向の異動は、制御室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の作動室３２を制御室１１に接続する入側接続部３６を備える。この入側接続部は、図１に図示した実施バリエーション内で、ピストンロッド４に形成されたバイパス６と、バイパス６を制御室１１に接続する少なくとも１つの入側絞り２０を有する。更に、入側接続部３６は、バイパス６を第１の作動室３２に接続する少なくとも１つの流れリセス１３を有することができる。

更に、減衰弁装置１は、制御室１１を第２の作動室３３に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、減衰弁２と制御装置３のカップ底３０との間に、ストッパ要素１８とリング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、複数のバネディスクの形態のバネ装置２４が配置されている。図１に図示した実施バリエーションによれば、バネ装置２４は、２つのバネディスク対にまとめられた４つのバネディスク１０と、外側の支持部品及び内側の支持部品を有し、図示したバネ装置２４の場合、バネ装置２４内でのバネディスクの位置が重要であり、バネディスクの数は、どちらかと言えば軽微な役割を演じる。図１に図示したように、制御ピストン９側の１つのバネディスク対は、その外側の周縁領域でもって制御ピストン９に軸方向に支持される。これに対して軸方向に離間して、第２のバネディスク対が配置され、両バネディスク対の内側の周縁領域は、内側の支持部品に軸方向に支持される。弁ディスク１５側の第２のバネディスク対は、その外側の周縁領域を、外側の支持部品によって支持され、この支持部品は、相対する側が、弁ディスク１５に向けられ、運転状態でこの弁ディスクに当接する。

従って、バネ装置２４は、弁ディスク１５には軸方向に流路１６の方向に、制御ピストン９にはカップ底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、ガイドブッシュ２１を周方向に包囲し、制御室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が、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に影響を与える。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、周方向にストッパ要素１８を包囲する。

更に、減衰弁装置は、接続路４１を備え、この接続路は、バイパス６に合流し、第１の作動室３２を第２の作動室３３に接続する。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に流れ接続部３９が、ガイドブッシュ２１にリセス４０が、制御ピストン４に貫通部４３が、形成されている。これらは、互いに少なくとも部分的に重なるように配置されているので、結局は接続路４１が構成された。

この場で、図１に図示した実施バリエーションが唯一可能な実施バリエーションであると見なすべきでなく、保護範囲を決して限定すべきでない。

以下で、機能方式を詳細に説明する。

ピストンロッド４とこれに固定された減衰弁装置１の引張方向Ｚの運動時、減衰流体は、入側接続部３６を介して作動室３２から制御室１１内へ移送され、部分的に接続路４１を介して作動室３３内へ移送される。制御ピストン９は、制御室１１が減衰流体で満たされることに基づいて、減衰ピストン２の方向に移動され、この場合、逆止弁の弁ディスク１５の軸方向に支持されるバネ装置２４に更に予荷重を付与する。これにより、逆止弁の減衰力が高められる。

減衰弁２の方向に移動する制御ピストン９は、ますます多く接続路４１を閉鎖し、これにより、ハードな減衰力特性曲線が限定的に上昇する。

シリンダ３１内での減衰ピストン２の軸方向の運動が高速で小さい場合、制御室１１は、全く満たされない又は極僅かにしか満たされないので、バネ装置２４は、更に予荷重を受けることはなく、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の軸方向の運動が低速で大きい場合には、制御室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差の時間に関する積分は、入側接続部３６の絞り抵抗にもかかわらず、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に制御ピストンがぶつかるまで、制御ピストン９がバネ装置２４に予荷重を与えるほど多くの減衰流体を制御室１１に供給するために十分大きい。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、これにより、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制限する。何故なら、接続路４１も、ここではその最小の通過横断面を、従って最大の流れ抵抗をなしているからである。

弁ディスク１５に作用する予荷重の高さも、接続路４１を経て流れる減衰流体の量も、本発明による構成において互いに依存せずに任意にある程度の限度内で設定することができる。予荷重は、バネ装置２４の剛性と、制御ピストンのストロークによって規定されている。接続路４１を経て流れる減衰流体の量は、接続路４１の正接の幅及び数を介して変化する。減衰流体の量が、制御ピストンのストロークと共に非線形に変化すべきであれば、これは、接続路の正接の周縁区間が例えば図２，３及び４に図示されているように、互いに平行に延在しないことによって、容易に実現することができる。

接続路４１を経て流れる減衰流体の量の調整が優位であるべき時は、バネ装置２４の剛性は、非常に柔軟に形成される。その場合、例えば、制御ピストンを初期位置へ押し付ける力を制御ピストン９に加える図に図示してない付加的なバネを使用することができる。このバネは、例えば弁ディスク１５にではなく、少なくとも間接的にピストンロッド４、例えばストッパ要素１８に支持することができる。

図２，３及び４は、少なくとも部分的に互いに斜めに延在する正接の周縁区間４４；４５を備える、ガイドブッシュ２１に形成されたリセス４０を示す。しかしながらまた、ガイドブッシュ２１に形成されたリセス（４０）が、少なくとも部分的に互いに平行に延在する正接の周縁区間４４；４５を備えることも可能であり、これにより、接続路４１を経て流れる減衰流体の還流量の制御ピストン９のストロークと共に線形の変化が具現可能となる。

図１とは異なり、図５に図示した制御装置３は、接続路４１を付加的に少なくとも部分的に覆う複数のディスク状の設定部品４６を有する。

更に、図５に図示した制御装置３は、制御装置３の全ての構成要素を貫通し、周縁領域の塑性変形によって共に保持されている一貫した内側のスリーブ４７を有する、予組立て可能なユニットとして実現されている。更に、スリーブ４７は、ガイドブッシュ２１とストッパ要素１８の回を担う。スリーブ４７は、接続路４１を構成するために形成された、図１のリセス４０に機能的に一致し、前記のような制御ピストン９の移動時に閉鎖される１つ又は複数の横孔を有する。

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 バネディスク
１１ 制御室
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
２９ コップ壁
３０ コップ底
３１ シリンダ
３２ 第１の作動室
３３ 第２の作動室
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 流れ接続部
４０ リセス
４１ 接続路
４２ リング室
４３ 貫通部
４４ 周縁区間
４５ 周縁区間
４６ 設定部品
４７ スリーブ
４８ 外側の支持部品
４９ 内側の支持部品
５０ 横孔
Ｌ 縦軸
Ｚ 引張方向

Claims (9)

1. 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）と、
   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、
   減衰ピストン（２）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）によって覆われた少なくとも１つの流路（１６）を備え、シリンダ（３１）をピストンロッド側の第１の作動室（３２）とピストンロッド（４）とは反対側の第２の作動室（３３）に分割し、
   制御装置（３）が、シリンダ状のカップ壁（２９）及び制御カップ（８）の減衰ピストン（２）とは反対側の終端に配置されたディスク状のカップ底（３０）を有する制御カップ（８）と、制御カップ（８）内に配置されかつ軸方向に移動可能な制御ピストン（９）を有し、この制御ピストンが、制御カップ（８）内に形成された制御室（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の作動室（３２）を制御室（１１）に接続し、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）には軸方向に流路（１６）の方向に、制御ピストン（９）にはカップ底（３０）の方向に、所定のバネ力の作用を与える構成の、振動ダンパ用の減衰弁装置（１）において、
   減衰弁装置が、接続路（４１）を備え、この接続路が、第１の作動室（３２）を第２の作動室（３３）に接続し、接続路（４１）は、減衰ピストン（２）の方向の制御ピストン（９）の軸方向の移動時に制御ピストン（９）によって少なくとも部分的に閉鎖され、カップ底（３０）の方向の制御ピストン（９）の軸方向の移動時に再び開放されるように配置されていること、を特徴とする振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
2. 接続路（４１）が、ピストンロッド（４）に形成された流れ接続部（３９）を有すること、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）。
3. 減衰ピストン（２）と制御装置（３）のカップ底（３０）との間に、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、軸方向にガイドブッシュ（２１）の外表面に沿って滑動すること、及び、接続路（４１）が、ガイドブッシュ（２１）に形成されたリセス（４０）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）。
4. 接続路（４１）が、制御ピストン（４）に形成された貫通部（４３）を有すること、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. ガイドブッシュ（２１）に形成されたリセス（４０）が、少なくとも部分的に互いに平行に延在する正接の周縁区間（４４；４５）を備えること、を特徴とする請求項３に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
6. ガイドブッシュ（２１）に形成されたリセス（４０）が、少なくとも部分的に互いに斜めに延在する正接の周縁区間（４４；４５）を備えること、を特徴とする請求項３に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。
7. 制御装置（３）が、少なくとも１つの設定部品（４６）を有し、この設定部品が、接続路（４１）を少なくとも部分的に及び少なくとも一時的に覆うこと、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）。
8. 制御装置（３）が、一貫した内側のスリーブ（４７）を有し、このスリーブが、制御装置（３）の全ての構成要素を貫通し、周縁領域の塑性変形によって共に保持されていること、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. スリーブ（４７）が、接続路（４１）を構成するために形成された横孔（５０）を備え、この横孔が、バネ装置（２４）の方向の制御ピストン（９）の軸方向の移動時に、制御ピストン（９）によって少なくとも部分的に閉鎖され、カップ底（３０）の方向の制御ピストン（９）の軸方向の移動時に再び開放されること、を特徴とする請求項８に記載の振動ダンパ用の減衰弁装置（１）。

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