DE102022204918A1 - Vibration damper with a hydraulic end stop - Google Patents
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Abstract
Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag, umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei an der Kolbenstange ein erster Kolben angeordnet ist, der den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt, wobei in mindestens einem der Arbeitsräum ein Druckzylinder angeordnet ist, in den ein zweiter an der Kolbenstange angeordneter Kolben hubabhängig einfährt, wobei der Druckzylinder von einer zum Zylinder separaten Hülse gebildet wird, die mit dem Zylinder einen Ringraum bildet, der einen Verbindungskanal zu einem weiteren Arbeitsraum darstellt, über den das Dämpfmedium aus dem kolbenstangenseitigen oder kolbenstangenfernen Arbeitsraum verdrängt wird, wobei der Druckzylinder zumindest einen Wandungsbereich aufweist, der radial beweglich in Richtung des Zylinders ausgeführt ist und in Abhängigkeit des Druckniveaus innerhalb des Druckzylinders den Querschnitt des Ringraums verengt.Vibration damper with a hydraulic end stop, comprising a cylinder filled with damping medium, in which a piston rod is guided in an axially movable manner, a first piston being arranged on the piston rod, which divides the cylinder into a working space on the piston rod side and a working space away from the piston rod, in at least one of the working spaces a pressure cylinder is arranged, into which a second piston arranged on the piston rod retracts depending on the stroke, the pressure cylinder being formed by a sleeve separate from the cylinder, which forms an annular space with the cylinder, which represents a connecting channel to a further working space through which the damping medium is displaced from the working space on the piston rod side or away from the piston rod, the pressure cylinder having at least one wall region which is designed to be radially movable in the direction of the cylinder and which narrows the cross section of the annular space depending on the pressure level within the pressure cylinder.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a vibration damper with a hydraulic end stop according to the preamble of
Aus der
Zwischen dem Druckzylinder und dem Zylinder besteht ein Ringraum, der als Abflusskanal für das aus einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum verdrängte Dämpfmedium dient in Richtung eines Bodenventils dient. Die erzielbare Dämpfkraft ist einerseits hubabhängig aufgrund des Zusatzkolbens in Verbindung mit dem Druckzylinder und geschwindigkeitsabhängig aufgrund der vorhandenen Ventile an einem konventionellen ersten Kolben und am zweiten Kolben.Between the pressure cylinder and the cylinder there is an annular space which serves as a drain channel for the damping medium displaced from a working space away from the piston rod in the direction of a bottom valve. The damping force that can be achieved is, on the one hand, stroke-dependent due to the additional piston in connection with the pressure cylinder and speed-dependent due to the existing valves on a conventional first piston and on the second piston.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anpassbarkeit der Dämpfkraftcharakteristik an eine Zielfunktion zu verbessern.The object of the present invention is to improve the adaptability of the damping force characteristic to a target function.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Druckzylinder zumindest einen Wandungsbereich aufweist, der radial beweglich in Richtung des Zylinders ausgeführt ist und in Abhängigkeit des Druckniveaus innerhalb des Druckzylinders den Querschnitt des Ringraums verengt.The object is achieved in that the printing cylinder has at least one wall region which is designed to be radially movable in the direction of the cylinder and which narrows the cross section of the annular space depending on the pressure level within the printing cylinder.
Mit der Funktion der Verengung des Ringraums wirkt dieser wie ein zusätzliches Dämpfventil, so dass neben den Dämpfventilen am ersten und am zweiten Kolben ein drittes Ventil zur Auslegung einer Dämpfkraftkennlinie des Schwingungsdämpfers zur Verfügung steht.With the function of narrowing the annular space, it acts like an additional damping valve, so that in addition to the damping valves on the first and second piston, a third valve is available for designing a damping force characteristic of the vibration damper.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druckzylinder radial elastisch ausgeführt ist. Der Vorteil besteht in einer sehr einfachen Grundkonstruktion für das zusätzliche Dämpfventil am Ringraum.It is preferably provided that the printing cylinder is designed to be radially elastic. The advantage is a very simple basic design for the additional damping valve on the annular space.
Wenn sich der elastische Wandungsbereich über die über den gesamten Hubweg des zweiten Kolbens erstreckt, dann wird der deformierbare Wandungsbereich des Druckzylinders mit zunehmender Einfahrtiefe in den Druckzylinder geringer. Folglich reduziert sich der vom Druck innerhalb des Druckzylinders beaufschlagte elastische Flächenbereich. Bei konstantem Druck innerhalb des Druckzylinders wäre folglich die Aufweitkraft, die den Druckzylinder verformt mit zunehmender Einfahrtiefe geringer als zu Beginn des Eintauchens des Kolbens, da die Aufweitkraft von dem Produkt aus Druck innerhalb des Druckzylinders und der vom Druck beaufschlagten Fläche gebildet wird. Sinkt die Aufweitkraft, dann wird auch die Reduzierung des Querschnitts des Ringraums geringer sein mit der Folge, dass dann auch die Drosselwirkung im Ringraum geringer sein wird.If the elastic wall area extends over the entire stroke path of the second piston, then the deformable wall area of the printing cylinder becomes smaller as the depth of entry into the printing cylinder increases. Consequently, the elastic surface area affected by the pressure within the printing cylinder is reduced. With constant pressure within the printing cylinder, the expanding force that deforms the printing cylinder would be lower with increasing retraction depth than at the beginning of the plunger of the piston, since the expanding force is formed by the product of pressure within the printing cylinder and the surface subjected to pressure. If the expansion force decreases, then the reduction in the cross section of the annular space will also be smaller, with the result that the throttling effect in the annular space will also be smaller.
Eine Möglichkeit der Bereitstellung eines elastischen Wandungsbereichs besteht darin, dass der radial elastische Bereich von einer partiellen Wandstärkenreduzierung des Druckzylinders gebildet wird. Insbesondere bei einem Druckzylinder aus einem Kunststoffwerkstoff ist diese Bauform leicht umsetzbar.One possibility of providing an elastic wall area is that the radially elastic area is formed by a partial reduction in the wall thickness of the printing cylinder. This design is easy to implement, particularly with a printing cylinder made of a plastic material.
Man kann aber auch vorsehen, dass der Druckzylinder aus einem starren Träger und einem elastischen Einsatz gebildet wird. Der elastische Einsatz kann eingespannt oder auch anvulkanisiert sein. Des Weiteren kann mit einem standardisierten starren Träger und damit kombinierbaren Einsätzen eine große Varianz erreicht werden.However, one can also provide that the printing cylinder is formed from a rigid support and an elastic insert. The elastic insert can be clamped or vulcanized. Furthermore, a great deal of variation can be achieved with a standardized rigid support and inserts that can be combined with it.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch kann der starre Träger mindestens eine fensterartige Öffnung aufweisen, die von dem elastischen Einsatz abgedeckt wird. In Abhängigkeit von dem Druckniveau, der Größe der fensterartigen Öffnung und der Elastizität des Trägers kann eine bedarfsgerechte Aufweitung des Druckzylinders bzw. Verringerung des Ringraumquerschnitts erreicht werden.According to an advantageous subclaim, the rigid support can have at least one window-like opening which is covered by the elastic insert. Depending on the pressure level, the size of the window-like opening and the elasticity of the carrier, a needs-based expansion of the printing cylinder or reduction of the annular space cross-section can be achieved.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der elastische Einsatz innerhalb des Druckzylinders angeordnet. Der elastische Einsatz wird durch die Öffnung gedrängt.In one embodiment of the invention, the elastic insert is arranged within the printing cylinder. The elastic insert is pushed through the opening.
Alternativ kann der elastische Einsatz auch auf einer äußeren Mantelfläche des Druckzylinders angeordnet sein. Bei dieser Variante kann durch die Dimensionierung der Wandstärke des Einsatzes der Ausgangsquerschnitt des Ringraums angepasst werden und damit ein Parameter des funktionalen dritten Dämpfventils bestimmt werden.Alternatively, the elastic insert can also be arranged on an outer surface of the printing cylinder. In this variant, the initial cross section of the annular space can be adjusted by dimensioning the wall thickness of the insert and thus a parameter of the functional third damping valve can be determined.
Optional kann der Druckzylinder in Abflussrichtung mit einem Druckbegrenzungsventil bestückt sein, wobei mit dem Druckbegrenzungsventil direkt die Ventilfunktion des dritten Dämpfventils mit dem Ringraum angesteuert wird.Optionally, the pressure cylinder can be equipped with a pressure relief valve in the outflow direction, with the pressure relief valve directly controlling the valve function of the third damping valve with the annular space.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using the following description of the figures.
Es zeigt:
-
1 Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer mit hydraulischem Endanschlag -
2 Detailausschnitt zur2 -
3 u . 4 Querschnitt des Druckzylinders aus2 -
5 u . 6 Alternativvarianten mit einem elastischen Einsatz zum Druckzylinder
-
1 Longitudinal section through a vibration damper with a hydraulic end stop -
2 Detailed section for2 -
3 and . 4 Cross section of the printing cylinder2 -
5 u . 6 alternative variants with an elastic insert for the printing cylinder
Die Erfindung wird am Beispiel eines Schwingungsdämpfers 1 in der Bauform eines Zweirohrschwingungsdämpfers beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf diese Bauform beschränkt.The invention is described using the example of a
Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt ist. Eine Kolbenstangenführung 7 verschließt ein Ende des Zylinders 3. An der Kolbenstange 5 ist ein erster Kolben 9 befestigt, dessen Nenndurchmesser D1 dem Innendurchmesser Z1 des Zylinders 3 angepasst ist und der den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13 unterteilt. Der erste Kolben 9 verfügt über ein Dämpfventil 15, das bei einer Einfahrbewegung und ein Dämpfventil 17, das bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 eine Dämpfkraft erzeugt.The
In dieser Figur ist im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 ein optional verwendbarer Zuganschlag 19 angeordnet, der eine Zuganschlagfeder 21 aufweist, die sich an der Kolbenstangenführung 7 abstützt. In Richtung des Kolbens 9 weist die Zuganschlagfeder 21 einen Federteller 23 auf, der hubabhängig mit einem Mitnahmering 25 an der Kolbenstange 5 in Wirkverbindung tritt.In this figure, an optionally
Des Weiteren ist an der Kolbenstange 5 ein zweiter Kolben 27 befestigt, der hubabhängig in einen Druckzylinder 29 mit einem Druckraum 31 eintaucht, (s. auch
Der Druckzylinder 29 verfügt über eine Hülse 39 und einen Boden 41, wobei sich der Boden 41 auf einem Stützboden 43 eines Sockels 45 abstützt. Der Sockel 45 wiederum steht mit seinem Ringsteg 47 auf einem Bodenventilkörper 49, der den Zylinder 3 endseitig begrenzt. Zwischen der Innenwandung des Zylinders 3 und der Außenwandung des Druckzylinders 29 bzw. der Hülse 39 besteht ein Ringraum 51, der eine Strömungsverbindung zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 zum Bodenventilkörper 49 darstellt. Dafür verfügt der Sockel 45 radial außerhalb der Hülse 39 des Druckzylinders 29 über mindestens eine Durchlassöffnung 53. Diese Bauform des Druckzylinders ist keinesfalls zwingend für die Nutzung der Erfindung. Man kann auch einen Druckzylinder 29 einsetzen, bei dem die Hülse 39 und der Sockel 45 eine Baueinheit bilden, beispielsweise in Form eines Kunststoff- oder auch eines Gussteils oder Schmiedeteils. Des Weiteren wären auch abweichende Ausgestaltungen des Druckzylinders zur Befestigung innerhalb des Zylinders 3 für die Nutzung der Erfindung möglich.The
Der Bodenventilkörper 49 umfasst ein Dämpfventil 55, das bei einer Anströmung aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 wirksam wird und dabei das von der Kolbenstange 5 verdrängte Volumen passieren lässt. Zusätzlich verfügt der Bodenventilkörper 49 über ein Rückschlagventil 57, das bei einer Strömung ausgehend von einem Ausgleichsraum 59 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 öffnet und dabei keine nennenswerte Dämpfkraft erzeugt. Der Ausgleichsraum 59 wird von einem den Zylinder 3 einhüllenden Behälterrohr 61 begrenzt, der zusammen mit einer Außenwandung des Zylinders 3 den Ringraum bildet, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit einem Gas gefüllt ist. Der Bodenventilkörper 49 stützt sich auf einem Boden 63 des Behälterrohres 61 ab. Der Boden 63 des Behälterrohres 61, das Behälterrohr 61 und die Kolbenstangenführung 7 bilden eine Verspannungskette für den Zylinder 3, den Sockel 45 und den Bodenventilkörper 49, da sich der Zylinder 3 auf dem Ringsteg 47 des Sockels 45 axial abstützt. Damit ist der Sockel 45 axial in beiden Richtungen fixiert.The
Zwischen dem Druckzylinder 29 und dem Sockel 45 besteht eine Halteverbindung 65, die innerhalb eines von der Hülse 39 begrenzten Querschnitts 67 ausgeführt ist. Der Querschnitt 67 wird von der Außenkontur der Hülse 39 bestimmt. In der
Bei einer Einfederungsbewegung der Kolbenstange 5 innerhalb einer bestimmten Größenordnung ist nur der erste Kolben 9, bzw. das Dämpfventil 15 für die Einfahrrichtung aktiv. Der zweite Kolben 35 befindet sich dann stets axial außerhalb des Druckzylinders 29. Sollte dieser Komfortbereich verlassen werden, dann fährt der zweite Kolben 27 in den Druckzylinder 29 ein, wodurch das Volumen des Druckraums 31 reduziert und Dämpfmedium aus dem Druckraum 31 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 verdrängt wird, so dass dann sowohl der erste wie auch der zweite Kolben 9; 27 mit ihren Dämpfventilen 13; 33 eine deutlich größere Dämpfkraft erzeugen, da beide Dämpfventile 13; 33 hydraulisch parallelgeschaltet sind. Der Ringraum 51 wirkt dann als Strömungsverbindung zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 und dem Ausgleichsraum 59, der funktional ebenfalls einen Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers 1 darstellt.When the
Insbesondere in der Zusammenschau der
In dieser Ausführung erstreckt sich der radial elastische Wandungsbereich über den gesamten Hubbereich des zweiten Kolbens 27. Folglich ist die radiale Aufweitung im Moment des Eintauchens des zweiten Kolbens in den Druckzylinder 29 maximal möglich. Wenn der Schwingungsdämpfer stärker verkürzt wird, dann steigt die Stützkraft der Fahrzeugtragfeder. Folglich könnte die Dämpfkraft reduziert werden.In this embodiment, the radially elastic wall area extends over the entire stroke range of the
Neben der Möglichkeit einer Wandstärkenreduzierung kann der Druckzylinder 29 auch aus einem starren Träger und einem elastischen Einsatz 79 gebildet werden, wie ebenfalls in
In der Ausführung des Druckzylinders 29 nach
Die Ausführung nach
Sowohl in der
BezugszeichenReference symbols
- 11
- SchwingungsdämpferVibration damper
- 33
- Zylindercylinder
- 55
- KolbenstangePiston rod
- 77
- KolbenstangenführungPiston rod guide
- 99
- erster Kolbenfirst piston
- 1111
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraumworking space on the piston rod side
- 1313
- kolbenstangenferner ArbeitsraumWorking area remote from the piston rod
- 1515
- DämpfventilDamping valve
- 1717
- DämpfventilDamping valve
- 1919
- ZuganschlagTrain stop
- 2121
- ZuganschlagfederTension stop spring
- 2323
- Federtellerspring plate
- 2525
- Mitnahmeringdriving ring
- 2727
- zweiter Kolbensecond piston
- 2929
- DruckzylinderPrinting cylinder
- 3131
- DruckraumPressure room
- 3333
- Drosselöffnungthrottle opening
- 3535
- EinlaufschrägeInlet slope
- 3737
- Drosselnutthrottle groove
- 3939
- Hülsesleeve
- 4141
- BodenFloor
- 4343
- StützbodenSupport floor
- 4545
- Sockelbase
- 4747
- Ringstegring bridge
- 4949
- BodenventilkörperBottom valve body
- 5151
- RingraumAnnular space
- 5353
- DurchlassöffnungPassage opening
- 5555
- DämpfventilDamping valve
- 5757
- Rückschlagventilcheck valve
- 5959
- AusgleichsraumCompensation room
- 6161
- BehälterrohrContainer pipe
- 6363
- BodenFloor
- 6565
- Halteverbindungholding connection
- 6767
- Querschnittcross-section
- 6969
- Nietrivet
- 7171
- ZapfenCones
- 7373
- NietkopfRivet head
- 7575
- WandungsbereichWall area
- 7777
- drittes Ventilthird valve
- 7979
- elastischer Einsatzelastic insert
- 8181
- fensterartige Öffnungwindow-like opening
- 8383
- äußere Mantelflächeouter surface
- 8585
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2022
- 2022-05-18 DE DE102022204918.7A patent/DE102022204918A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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