SE531830C2 - Hydraulisk dubbelverkande dämpare - Google Patents

Description

20 25 30 53% 3313 EP1477397 visar en dämpare infälld i ett cylinderformat hus där en kolv fäst vid en genomgående kolvstång arbetar i ett dämpmedium. Kolvstången är via en ändögla sammankopplad med styret samtidigt som huset är fäst vid fordonets ram. Den genomgående kolvstången medför att samma mängd dämpmedium förflyttas vid både expansion och kompression. Denna konstruktion är inte heller ideal eftersom den är relativt stor och klumpig och har dessutom ingen trycksättning av dämpmediet. Genom att trycksätta dämparen minskas risken för kavitation i dämpmediet.

I US2004211632 visas en rotationsdämpare i form av en vingdämpare där dämparen består av ett hus med en sektorforrnad utskärning i vilken en vingformad arm roteras i ett dämpmedium. I huset finns även kanaler som kan justeras för att ställa in flödet mellan de två kammare som bildas av huset och den vingformade armen. Huset monteras på styret och rotationscentrum på den vingformade armen sätts fast i styrstolpen. En vingdämpare av detta slag kräver snäva toleranser, särskilt vid fräsningsarbeten, vilket innebär att den är dyr och svår att tillverka. Att trycksätta denna dämpare samtidigt som de yttre dimensionerna hålls nere ger en ännu dyrare tillverkningsprocess.

Således efterfrågas en hydraulisk dämpare för att dämpa styrrörelser vilken löser ovanstående problem såsom behov av snäva fräsningstoleranser, dyr och komplicerad tillverkning, stora yttermått, mycket friktion och kavitationsrisk.

Det är även känt en annan typ av dämpare som löser delar av dessa problem.

Denna dämpare är dock avsedd att användas för att dämpa rörelsen mellan hjul och chassi i ett fordon. Dämparen är utformad med en dubbelverkande kolv vilken rör sig linjärt i en cylinder där rörelsen induceras av en runt en första ände roterande arm där armens andra ände är centrerad i kolven, se exempelvis US1819523, DE907018, FR1550091 och FR1003856.

FR1550091 visar en linjär dubbelverkande kolvdämpare där dämpkamrarna är kopplade till ett utrymme vilket är avgränsat från dämpmediet och trycksatt med atmosfärstryck för att vara eftergivligt och kunna ta upp volymändringar på dämpmediet. 10 15 20 25 30 E33 BSD Ingen av ovanstående linjära kolvdämpare används för att dämpa rörelser mellan ett fordons styre och dess ram eller chassi, dvs dessa dämpare är dimensionerade för att ta upp alla de stora krafter som verkar mellan väg och chassi. En styrdämpare är avsedd att endast inverka vid stora slag eller krafter på styret. Vid de små och långsamma rörelser som skapas av en förares vridning på styret ska inte dämparen inverka på styrkånslan. Det är därför viktigt att dämparen har ett kontrollerat läckflöde över kolven under hela slaget då dämparen utsätts för små slag. För att undvika kavitation är det även nödvändigt att dämparens båda dämpkammare är trycksatta med ett tryck avsevärt större än atmosfärstrycket.

Sammanfattning av uppfinningen Konstruktionen på den i ansökan beskrivna dämparen innefattar ett hus vilket inkluderar en dämpkammare fylld av ett dämpmedium samt en trycksättningskammare anordnad parallellt med dämpkammaren. Dämpmediet är förslagsvis en vanlig hydraulisk olja, med väl kända additativer.

Rotationsrörelsen runt en styraxel från ett fordons styranordning överförs via en runt sin ena ände roterande andra arm till en linjärrörelse på kolven.

Den roterande andra armen är anordnad i ett utrymme som är trycksatt till ett visst grundtryck avsevärt större än atmosfärstrycket, förslagsvis är trycket mellan 6 och 10 bar. Trycksättningen sker med hjälp av ett trycksättande organ anordnat i trycksättningskammaren. Det trycksättande organet kan ha formen av en kolv på vilken ett tryck skapat av en gas, vätska eller en fjäder verkar eller ha formen av en gummiblåsa trycksatt invärtes med gas.

Trycksättningskammaren har till uppgift att ackumulera de volymförändringar som uppstår till följd av temperaturväxlingar i dämpmediet samt att alltid se till att ett visst tryck alltid råder i utrymmet där den roterande armen är anordnad.

Kolven har genomgående kolvkanaler i sig genom vilka dämpmedium tillåts flöda i ett kontrollerat läckflöde. Det trycksatta området är sammankopplat med den kammare som just då har lägst tryck via de genomgående kolvkanalerna 10 15 20 25 30 Ešfi EEG som är avgränsade en bladventil. Således kommer då även trycket i den kammare som har lägst tryck ej att understiga grundtrycket.

Flödet över bladventilen styrs genom att en tunn flexibel bricka är anordnad på ett förutbestämt avstånd från ventilsätet. Då bladventilen utsätts för mindre tryck, dvs då kolven endast utför små rörelser eller rör sig med låg hastighet, kan dåmpmedia flöda mellan kamrarna genom den spalt som bildas mellan bricka och säte, men när ett visst tryck råder böjer brickan av och förhindrar fortsatt flöde genom kolvkanalerna. Dämpmediet flödar då enbart genom den första kanalen med justerbart dämpmedieflöde.

Dämparen kan även enkelt anpassas till olika fordonstyper avsedda att användas vid olika körsituationer som kräver olika stora maximala styrvinklar mellan styre och ram/chassi. Anpassning sker genom att längden på den roterande armen varieras utan att slaglängden på dämparen ändras. Utöver de olika långa armarna kan då samma konstruktionsdetaljer användas vid flera olika applikationer. Således förenklas tillverkningen.

Figurförteckning Uppfinningen är närmare beskriven nedan, med hänvisningar till medföljande ritningar.

Fig. 1 visar dämparens yttre Fig. 2 visar en främre delen av en fordonsram med dämparen monterad Fig. 3 visar en sidovy av dämparen med snittlinjer utritade Fig. 4a visar snittet A-A av figur 3 genom kolv och dämpkammare Fig 4b visar ett förenklat snitt genom kolv och dämpkammare Fig. 5 visar snittet B-B av figur 3 genom reservoaren Fig. 6a visar kolven i genomskärning Fig. 6b visar en uppförstorad detaljvy av fig 6a Detaljerad beskrivning av uppfinningen l figur 1 visas dämparen 1. Dämparen 1 har ett yttre hus 1a avgränsat mot omgivningen med lock 1b, 1c samt två ventiler 2, 3. Hålen 4a, 4b är avsedda för fästanordningar som möjliggör montering av dämparen på fordonet. En 10 15 20 25 30 I 531 832! första arm 11 sammankopplad med det rörelsedämpande arrangemang som är monterat i dämparens inre, visas även som utskjutande del från dämparen.

Figur 2 visar infästningen av dämparen 1 vid ett styre 5 till ett fordon, i denna utföringsform en motorcykel. Ett styre 5 och gaffelben 8 (endast ett utritat) är fäst vid en övre gaffelkrona 6 via klämfästen 7a, 7b. En nedre gaffelkrona stabiliserar gaffelbenen och vid gaffelbenens nedre ände är framhjulet infåst (ej visat). Gaffelkronan 6 roterar runt en styraxel 10a mot i ett lager 10b, där styraxeln 18a är centrerad i styrstången 10 i den främre ickeroterande delen av en ram 9. Framhjulet styrs således via rotation av styret 5 i förhållande till den ickeroterande ramen 9.

Dämparen 1 är monterad ovanpå gaffelkronan 6 och fastskruvad med två skruvar i hàlen 4a, 4b så att styraxeln 10a som framhjulet roterar runt sammanfaller med den axel 10' vilken dämparen roterar runt. Den första armen 11 sträcker sig från dämparen 1 och är fäst i en första tapp 15 vilken sträcker sig huvudsakligen vinkelrätt ut från dämphusets (ta) längdriktning.

Den första armen 11 sammankopplar den med styret 5 roterande dämparen 1 med den fasta ickeroterande ramen 9 via en andra tapp 28.

Genom att dämparen är trycksatt och därmed oberoende av vridningsläget i rymden finns det även alternativa placeringar av styrdämparen vilka ej är visade på bild. Exempelvis kan istället styrdämparen 1 vara fäst direkt vid ramen 9, företrädesvis mellan eller strax bakom gaffelbenen 8a, och den första armen 11 fästs då vid det ena gaffelbenet 8a. Nedanstående beskrivning hänvisar dock till den första utföringsformen där styrdämparen är monterad ovanpå gaffelkronan.

I figur 3 visas dämparen från sidan och som synes är det yttre dämphuset 1a konstruerat på ett sådant sätt att den enkelt kan produceras av exempelvis ett extruderat stycke metall eller genom bearbetning av ett metallstycke. Ett flertal hål är anordnade parallellt i stycket, i figur 3 är dessa täckta av locket 1b samt av ventilhuvudena till ventilerna 2 och 3. Dessa hål kan vara cirkulära eller ha en annan passande form. De kan även vara genomgående och/eller urborrade 10 15 20 25 30 53"; BEG en viss distans från en eller fiera riktningar. Från husets undre del sticker den första tappen 15 ut kopplad via den första armen 11 ifig 1 till fordonets ram 9.

Dämparen i genomskärning från snittet A-A kan studeras i figur 4a. Snittet går genom det urborrade hål som används som dämpkammare 12 och genom en urborrad kanal 13 som transporterar dämpmedium mellan dämpkammarens två separerade kammare 12a, 12b. l figur 4 visas även den kolv 14 som delar in dämpkammaren de två delkamrarna 12a, 12b och som arbetar i dämpmediet så att en dämpkraft skapas.

Kolvens 14 rörelser initieras av en roterande andra arm 16, förslagsvis i form av en avhuggen åtta, sammankopplad med fordonets ram 5 via den ur huset utstickande första tappen 15 och den första armen 11. Den andra armen 16 roterar runt rotationsaxeln 10' vilken går genom rotationspunkten RP i den andra armens första änddel 16a. Rotatlonsaxeln 10' sammanfaller med hela styranordningens styraxel 10a. Den roterande andra armens 16 andra änddel 16b roterar i ett utrymme 17 i kolvens mitt så att den andra armens 16 rotationsrörelse ger kolven 14 en linjär rörelse i dämpkammaren 12. Den roterande andra armen 16 har en längd L som räknas mellan rotationspunkten RP och centrum av den andra änddelen 16b.

Figur 4b visar en förenklad vy av en genomskuren dämpare då kolven 14 är i sitt ändläge dvs då fordonets styre 5 har nått sin maximala styrvinkel a relativt ramen/chassit 9. För att anpassa dämparen till olika fordonstyper avsedda för olika körförhållanden kan denna längd L varieras. Exempelvis kan en kortare armlängd L1 användas till de applikationer som kräver en större möjlig styrvinkei a, exempelvis på MX motorcyklar eller ATV:er och en längre armlängd L2 kan användas för gat- och racingmotorcyklar.

Längden på den andra armen 16 bestäms av formeln: L = S/ 2* sina Där a är den maximala styrvlnkeln och S det största möjliga slaget på kolven. 10 15 20 25 30 531 83% L1 kan exempelvis vara 12 mm och L2 16mm. Med en styrvinkel på ca 50 respektive ca 35 grader ger dessa armlängder samma totala slag på dämparen. Samma dämphus 1a och kolv 14 kan då användas till olika applikationer. Således minskas då komplexiteten i produktens tillverkning.

Kamrarna 12a, 12b är sammankopplade via kanalen 13 med öppningar 13a, 13b till dämpkammaren 12. Flödet genom kanalen 13 kan justeras genom exempelvis den ventil 2 som är visad i figuren. Ventilen 2 är sammansatt av ett huvud 2a med vilket ventilnàlens 2b läge justeras in. l denna utföringsform är dämpkammaren 12 är tillsluten i båda ändar med avtätade lock 1b, 1c.

Ventilen 2 kan exempelvis vara en redan känd såkallad bleednäl vilken justeras genom vridning av ventilhuvudet 2a så att den konformade nålen 2b täcker en större eller mindre area av kanalen 13.

I figur 5 är snittet taget genom den urskäming 19 som används som tryckreservoar och som är anordnat parallellt med dämpkammaren 12.

Trycksättning av tryckreservoaren 19 kan ske via kolv och fjäder- eller gastryck eller via gasövertryck i en gummiblåsa. l figuren är utföringsformen med kolv 20 och gasövertryck visad. Gasen fylls på via en självslutande gummidetalj 21 i locket 3. En kanal 22 för att leda det trycksatta dämpmediet sträcker sig från reservoaren 19 till utrymmet 17, se även figur 4. Reservoaren har till uppgift att ackumulera de volymförändringar som uppstår till följd av temperaturväxlingar i dämpmediet samt att alltid se till att ett visst tryck alltid råder i utrymmet 17.

I figur 6a är visat en genomskärningsvy av kolven 14, vilken även inkluderar en uppförstorad detaljvy 6b av kolvens ena yttre ände. Kolven är sammansatt av ett kolvhus 14a vilket är avgränsat i sina ändar av två koivdelar 14b 14c.

Mellan kolvdelarna 14b 14c bildas utrymmet 17. Kolvdelarna 14b 14c hålls pressade mot kolvhuset 14a av ett skruvförband 23, förslagsvis i form av en genom kolven gående stav med muttrar monterade i respektive stavände. Den roterande andra armens 16 andra änddel 16b vilar mot två slitkroppar 24 även de fasthållna av skruvförbandet 23. Slitkropparna 24 är tjäderförspända av en fjäderanordning 25, exempelvis en tallriksfjäder, skruvfjäder eller liknande så 10 15 20 25 30 Lil ü-Il ...ra *TID Erll I? att kolvdelarna 14a, 14b pressas ihop med en viss kraft. Passningen mellan slitkropparna 24 och den andra änddelen 16b hålls då konstant även efter lång driftstid då eventuellt nednötning av materialet i kolven 14 och den andra armen 16 har skett.

I respektive kolvdel 14b, 140 är det anordnat kanaler 14d som sammankopplar delkamrarna 12a och 12b med varandra via utrymmet 17 mellan kolvdelarna 14b, 14c. Kanalerna 14d kan vara två, tre eller flera till antalet och de är placerade cirkulärt runt kolvens centrumlinje innanför en yttre diameter dy. En bladventil i form av en tunn flexibel bricka 26 är anordnad att utbreda sig över kanalerna på kolvens yttre area. Med yttre area avses den area på vilken det högre trycket verkar då dämparen arbetar. Den bladventilen 26 har förslagsvis en ytterdiameter Dy som huvudsakligen sammanfaller eller överstiger den yttre diameter dy inom vilken kanalerna 14d är placerade. Bladventilen 26 är anordnad på ett avstånd från kolven 14 så att en spalt x bildas mellan ventil 26 och kolvdel 14b resp 14c. Detta avstånd bestäms företrädesvis av tjockleken på en styv bricka 27 placerad dikt an mot ett säte 28 på den yttre arean av respektive kolvdel 14b 14c. Bladventilen 26 och brickan 27 hålls pressade mot kolvdelarna 14b 14c av skruvförbandet 23.

Då bladventilen 26 utsätts för mindre tryck, dvs då kolven 14 endast utför små rörelser eller rör sig med låg hastighet, flödar dämpmedia mellan kamrarna 12a 12b genom den spalt x som bildas mellan bladventil 26 och säte 28, men när ett visst tryck råder eller vid höga kolvhastigheter böjer bladventilen 26 av och förhindrar fortsatt flöde genom kolvkanalerna 14b, 14c. Dämpmediet flödar då enbart genom den första kanalen 13 med justerbart dämpmedieflöde.

Höga hastigheter på kolven 14 uppstår exempelvis genom slag i styret 5 orsakade av ojämnt underlag, medan vanliga styrrörelser kan anses vara en rörelse som ger kolven 14 en låg hastighet.

Eftersom utrymmet 17 är sammankopplat med respektive dämpkammare 12a, 12b via spalten x blir trycket i dämpkamrarna alltid minst lika med trycket i det trycksatta utrymmet 17. En trycksättning även på kolvens lågtryckssida medför 10 15 534 833 att risken för kavitation i dämparen minskar eftersom det vid riktningsändring pâ kolven då alltid är ett motriktat tryck verkande på kolven.

Toleransen mellan kolven 14 och urskärningens 12 ytterdiameter i dämphus 1a är sà vald att spalten där emellan är så liten att ingen olja kan passera.

Detta medför att den fina passningen, i storleksordningen ett par hundradels millimeter förslagsvis mellan 0.01 och 0.03 mm, mellan kolv 14 och hus 1a fungerar som en avskiljare mellan hög- och lågtryckssida. Eftersom det är en rund geometri där dessa snäva toleranser är använda är det en relativt billig operation att tillverka kolv 14 och dämphus 1a med dessa toleranser. Tack vare dessa snäva toleranser behövs ingen separat tätning mellan kamrarna vilket innebär att friktionen i systemet kan minimeras.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovanstående såsom exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanken,

Claims (10)

10 15 20 25 30 lJl šlsïl ...as 133' r "l lïIÜ-l Patentkrav

1. Hydraulisk dubbelverkande dämpare (1) bestående av ett dämphus (1a) i vilket det är anordnat en kolv (14) som verkar i och delar av en dämpmediefylld dämpkammare (12) i tvà delkammare (12a, 12b) vilka är sammankopplade med minst en dämpkanal (13) där det i kolvens (14) huvudsakliga mitt är ett utrymme (17) i vilket en, runt sin första ände (16a) roterande, andra arms (16) andra ände (16b) är anordnad och där den andra armens (16) första ände (16a) även är fast sammankopplad, via en första tapp (15) som sträcker sig huvudsakligen vinkelrätt ut fràn dämphusets (1a) längdriktning, med en första arm (11) sammanbunden med en ickeroterande fast del (9) k ä n n e t e c k n a d av att utrymmet (17) är trycksatt med ett tryck större än atmosfärstrycket genom att en tryckreservoar (19) är anordnad vid eller i dämphuset (1a) och sammankopplad med det trycksatta utrymmet (18) via en kanal (22)

2. Hydraulisk dämpare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kolven (14) är delad i två delar (14b, 14c) där det i respektive kolvdel (14b, 14c) är anordnat ytterligare dämpkanaler (14d) vilka sammankopplar de båda delkammarna (12a och 12b) med varandra via utrymmet (17) mellan kolvdelarna (14b, 14c).

3. Hydraulisk dämpare enligt krav 2, k ä n n e te c k n a d av att kanalerna (14d) är två, tre eller flera till antalet och är placerade cirkulärt runt kolvens (14) centrumlinje innanför en yttre diameter (dy)

4. Hydraulisk dämpare enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att en bladventil i form av en tunn flexibel bricka (26) med en ytterdiameter (Dy) är anordnad att utbreda sig över kanalerna (14d) på kolvens yttre area.

5. Hydraulisk dämpare enligt krav 4, k ä n n e-t e c k n a d av att den flexibla brickan (26) är anordnad på ett avstånd (x) fràn kolven så att en spalt bildas mellan bricka och kolvdel (14a/14b). 10 15 20 53% SEÜ 11

6. Hydraulisk dämpare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att avståndet (x) bestäms av tjockleken pà en styv bricka (27) placerad dikt an mot den yttre arean av respektive kolvdei (14b, 14c)

7. Hydraulisk dämpare enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av att dämpkammaren (12), tryckreservoaren (19) och dämpkanalen (13) definieras av cirkulära urfräsningar och/eller borrspår i dämphuset (1a)

8. Hydraulisk dämpare enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k- n a d av att tryckreservoaren (19) är anordnad parallellt med dämpkammaren (12). i

9. Hydraulisk dämpare enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k- n a d av att dämparen (1) är anordnad att dämpa rörelser mellan ett fordons styre (5) och dess ickeroterande del i form av en ram eller chassi (9).

10. Hydraulisk dämpare enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att dämparen (1) anpassas till olika fordonstyper med olika maximal styrvinkel (o) mellan fordonets styre (5) och dess ram/chassi (9) utan att dämparens (1) slag (S), dvs kolvens (14) maximala rörelsesträcka, ändras genom att den andra roterande armens (16) längd (L) varieras enligt formeln L = S / 2* sina.