Einstellbarer hydraulischer SchwingungsdämpferAdjustable hydraulic vibration damper
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer insbesonderefür Kraftfahrzeuge mit stufenlos veränderlicher Dämpfungswirkung zur Vernichtungvon Schwingungsenergie der Aufbau- oder Motorfederung.The invention relates in particular to a hydraulic vibration damperfor motor vehicles with continuously variable damping effect for destructionof the vibration energy of the body or engine suspension.
Neben der Optimierung von Fahrzeugparametern zur Verbesserung derAufbaufederung und damit des Zielkonfliktes von Aufbaubeschleunigung und dynamischerRadlast stellt sich die Frage nach einer besseren Anpassungsmöglichkeit der Aufbaudämpfung,Die Anregungen beim Überfahren von Strassen sind sowohl regellose als auch sprungförmigeUnebenheitsfunktionen. Allgemein übliche statische Nichtlinearitäten zwischen Zug-undDruckstufe von Schwingungsdämpfern liefern einen Kompromiß für beide Anregungsformen.In addition to optimizing vehicle parameters to improve theBuilding suspension and thus the conflict of goals between building acceleration and more dynamicWheel load raises the question of a better way of adapting the body damping,The suggestions when driving over streets are both random and jump-shapedBump features. Common static nonlinearities between tension andThe compression stage of vibration dampers provides a compromise for both forms of excitation.
Für passive, nicht schwingungsfähige Dämpfungssysteme ist eine Verbesserungdurch die Verwendung einer langsam (bezogen auf die auftretenden Frequenzen) zeitvariablenAufbaudämpferkennung erzielbar. Ein derartiger variabler Dämpfer lässt eine Steuerbarkeitdurch analoge oder digitale Steuerungen in Abhängigkeit von einem oder mehrerenSteuerkriterien zu - Beladungszustand - Fahrgeschwindigkeit - Längsbeschleunigung- Längsverzögerung - tQuerbeschleunigung (ersatzweise Lenkwinkel) - DämpferöltemperaturIn Verbindung mit einer verlustwinkelarmen Gummifeder liesse sich die Motorfederungunddamit der Zielkonflikt zwischen Motorschwingungsbedämpfungund akustischer Koppelungoptimieren. insbesondere die Nachteile derfrequenzabhängig£n Federsteifeder Hydromotorlagerbieten den Ansatzpunkt (Zeitschrift "TZ", 1979/10, S.533-539und ATZ, 1983/6, s,385-390). Für die variable Motorbedämpfung wäre als Steuerkriteriumdie Motordrehzahl zu wählen. Nur für die kritischen Drehzahlen, besonders bei Motorenmit hohen unausgeglichenen Massenkräften, die zu einer starken Schwingungsanregungführen, erfolgt eine Erhöhung der Motorbedämpfung.There is an improvement for passive, non-vibratory damping systemsby using a slowly (related to the occurring frequencies) time variableBody damper identification achievable. Such a variable damper allows controllabilityby analog or digital controls depending on one or moreControl criteria for - load condition - driving speed - longitudinal acceleration- Longitudinal deceleration - tLateral acceleration (alternatively steering angle) - Damper oil temperatureIn connection with a rubber spring with a low loss angle, the engine suspension andthus the trade-off between engine vibration damping and acoustic couplingoptimize. especially the disadvantages of thefrequency-dependent £ n spring stiffnessthe hydraulic motor bearings offer the starting point (magazine "TZ", 1979/10, p.533-539and ATZ, 1983/6, s, 385-390). The control criterion for the variable motor damping would beto choose the engine speed. Only for the critical speeds, especially for engineswith high unbalanced inertia forces that lead to strong vibration excitationlead, there is an increase in motor damping.
Eine für einen derartigen variablen Dämpfer in DT-QS 3215614 vorgeschlageneSchiebersteuerung ist aber ungeeignet, Aufgrund der meist turbulenten Strömungsformim hydraulischen Dämpfer und der damit bei Veränderung von Drosselquerschnittensich mit dem nuadrat der Steuergrösse ändernden Dämpferwirkung sowie der Forderungnach im Grossen linearen Wraft-Geschwindigkeits-Kennlinien scheiden reine Schiebersteuerungaus. erden die Dämpfungsbohrungen wie allgemein üblich aurch druckabhinmig regelndeentile verschlossen ist eine in etwa lineare Dämpferkennlinie erreichbar.One proposed for such a variable damper in DT-QS 3215614Valve control is unsuitable because of the mostly turbulent flow formin the hydraulic damper and the resulting change in throttle cross-sectionsThe damping effect and the demand change with the square of the control variablePure slide control is differentiated from largely linear force-speed characteristicsthe end. As is generally the case, the damping holes are grounded by pressure-dependent regulatorsWhen the valves are closed, an approximately linear damper characteristic can be achieved.
Die in den DT-OS 2029067, 2119531, 2322997, 2325247, 2807868, 2809744,2827513,2915012, 2915489, 2945015, 3304833 beschriebenen variablen Dämpfer sind entwederParallelschaltungen ventilgeregelter Dämpfungsbohrungen und damit nur stufenweiseeinstellbar, teils sehr fertigungstoleranzempfindliche Ausführungen, da der starknichtlineare Zusammenhang der ungeregelten Lochdämpfung mit veränderlichem verschnittzur stufenlosen Einstellung benützt wird oder Ausführungen die hohe Stellkräftefür die Veränderung der Dämpfungswirkung erfordern.The in the DT-OS 2029067, 2119531, 2322997, 2325247, 2807868, 2809744,2827513,2915012, 2915489, 2945015, 3304833 are eitherParallel connection of valve-controlled damping holes and thus only in stagesadjustable, some versions are very sensitive to manufacturing tolerances, as the strongnon-linear relationship of the unregulated hole damping with variable wasteis used for stepless adjustment or versions with high actuating forcesfor changing the damping effect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Grossen lineareKraft-Geschwindigkeits-ennlinie eines hydraulischen Schwingungsdämpfers bei kleinenStellkräften und geringer Reibungshysterese der Einstellvorrichtung im getrieb stufenlosin ihrer Grösse zu verändern.The invention is based on the object of a largely linearForce-speed characteristic of a hydraulic vibration damper for small onesAdjustment forces and low friction hysteresis of the adjustment device in the gearboxto change in size.
Diese Anforderungen werden erfindungsgemäß von einem variablen Schwingungsdämpfermit kreisförmig im Dämpfer kolben angeordneten, ventilgeregelten Dämpfungsbohrungen,welche radial verschiebbar gegenüber den als Ventilen dienenden Federscheiben ausgeführtsind, erfüllt. Durch den veränderbaren Durchmesser des Lochkreises ist eine stufenloseVeränderung der Ventilfederkonstante und damit des Dämpfungskoeffizienten möglich,Weiterhin sind vorteilhaft die Dämpfungsbohrungen (10) in drehbaren Zylindern exzentrischangeordnet, die bevorzugt mit Zahnradsegmenten am Umfang versehen sind. Vorzugweiseübernimmt den gemeinsamen Antrieb ein Zahnrad im geteilten und hohlen Dämpferkolben,in welchem sämtliche Zahnradsegmente kämmen. Die Einstellung erfolgt in bekannterWeise über die Steuerwelle, zum beispiel durch einen Elektromotor am Stiftgelenkder Kolbenstange, Mit Hilfe der Erfindung lässt sich der Zielkonflikt bei der Fahrzeugdämpfungund der Motorlagerung lösen, da eine stufenlose, langsam zeitvariable, passive Systemdämpfungeine Optimierung je nach vorhandenem Betriebszustand erlaubt. Die geringen Stellkräfteerlauben vorteilhaft einen verhältnismäßig klein dimensionierten Einstellantriebzur Erreichung der erforderlichen kurzen Einstellzeiten.According to the invention, these requirements are met by a variable vibration damperwith valve-regulated damping bores arranged in a circle in the damper piston,which are designed to be radially displaceable with respect to the spring washers serving as valvesare fulfilled. Due to the changeable diameter of the bolt circle it is a stepless oneChange of the valve spring constant and thus the damping coefficient possible,Furthermore, the damping bores (10) in rotatable cylinders are advantageously eccentricarranged, which are preferably provided with gear segments on the circumference. PreferablyA gear in the split and hollow damper piston takes over the common drive,in which all gear segments mesh. The setting is made in a familiarWay via the control shaft, for example by an electric motor on the pin jointthe piston rod, With the help of the invention, the conflict of objectives in vehicle dampingand the engine mounting, as a stepless, slowly time-varying, passive system dampingallows optimization depending on the existing operating status. The low actuating forcesadvantageously allow a setting drive of relatively small dimensionsto achieve the required short response times.
Ein Ausftihrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,Darin zeigen Fig,1 einen Schnitt durch die Mitte eines Dämpferkolbens mit hohlerKolbens tange und der Steuerwelle, Fig.2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II inFig.1 mit sechs J)rehzylindern im Dämpferkolben, Fig,3 Kraft-Geschwindigkeitsdiagrammfür vier unterschiedliche Lochkreisdurchmesser und werden im Folgenden beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing,1 shows a section through the center of a damper piston with a hollowPiston rod and the control shaft, Figure 2 is a section along the line II-II inFig. 1 with six cylinders in the damper piston, Fig. 3 force-speed diagramfor four different bolt circle diameters and are described below.
Als mechanischen Antrieb nimmt die hohle Kolbenstange (1) eine Steuerwelle(2) auf, abgedichtet mit einem O-'ing (3), die über einen Kerbstift (4) mit demEinstellzahnrad () im geteilten Dämpferkolben (6) verbunden ist. An dem Einstellzahnradkämmen am Umfang insgesamt sechs Drehzylinder (7) mit Zahnradsegmenten (8), dieje eine exzentrisch angeordnete und durch Federscheibenventile (9) geregelte Dämpfungsbohrung(10) aufweisen. Die i)rehzylinderwerden synchron in einem Winkelbereich von 900verdreht. Aufgrund der sich konstruktiv ergebenden Übersetzung von etwa 1:2 zumEinstellzahnrad, ist der Winkelbereich an der Steuerwelle vorteilhaft auf 450 begrenztund damit die Schwächung des Ouerschnittes der Kolbenstange gering.The hollow piston rod (1) uses a control shaft as a mechanical drive(2) on, sealed with an O-'ing (3), which is connected to theAdjusting gear () is connected in the split damper piston (6). On the adjusting gearmesh on the circumference a total of six rotary cylinders (7) with gear segments (8), theone eccentrically arranged damping hole controlled by spring washer valves (9)(10) have. The i) deer cylinders become synchronous in an angular range of 900twisted. Due to the resulting constructive translation of about 1: 2 toSetting gear, the angular range on the control shaft is advantageously limited to 450and thus the weakening of the cross section of the piston rod is low.
Um ein stetiges Einsetzen der Dämpfungswirkung zu erreichen sind,anstelle von an sich bekannten seperaten Voröffnungsbohrungen im Dämpferkolben (6),an den Drehzylindern (7) mindestens eine Aussparung (11) angebracht.In order to achieve a steady onset of the damping effect,instead of separate pre-opening bores known per se in the damper piston (6),at least one recess (11) is attached to the rotating cylinders (7).
Eine überschlägliche errechnung geht aus von der Vereinfachung dieVentilfedern als Blattfedern anzunehmen.A rough calculation is based on the simplification of theTake valve springs as leaf springs.
Die Federscheibenventile können stark vereinfacht als Kragbalken miteiner Einzellast betrachtet werden.The spring washer valves can be greatly simplified as a cantilever beama point load.
Der Biegepfeil y des eingespannten Balkens unter der Einzellast Ferrechnet sich zuDas axiale Trägheitsmoment Nra eines Hechteckquerschnittes a lauteteingesetzt ergibt daßdie Federkonstante einer !'lattfeder ergibt sich damit zu F CfLie Federkonstante ist reziprok proportional der dritten @o@enz des Abstandes 1der Krafteinleitung von der Einspannstelle der Blattfeder.The bending arrow y of the clamped beam under the concentrated load F is calculated as The axial moment of inertia Nra of a pike-corner cross-section is a inserted results in that the spring constant of a leaf spring is given by F Cf The spring constant is inversely proportional to the third @ o @ enz of the distance 1 of the force introduction from the clamping point of the leaf spring.
Für einen beliebigen Exponenten x des druckgeregelten Ventiles kanndas Öämpfungsgesetz abgeleitet werden (ATZ, 1962/3, S.81-90) Ad = C tpX Ad Abströmquerschnittdes Ventils Mit dem nichtlinearen Ventilgesetz, das hier eingeführt wirdläßt sich die konstante C bestimmen. Der freie Abström-@uerschnitt, den das Tellerfederventilam Umfang beim Öffnen freigibt, lautet Ad = n-d y T)araus ergiht sich #.da. y =C.#pxAb ... Querschnitt der Kolbenbohrungen z ...Anzahl der KolbenbohrungenFürden gesamten Dämpfer kann nun der Zusammenhang zwischen Druckdifferenz und Volumenstrommit der Annahme turbulente Strömungsform abgeleitet werden der für die Dämpfungskräftemaßgeblich istDie Widerstandsziffer 5 ist stark von der Re-Zahl abhängig, soll aber als konstantangenommen werden.und C eingesetztWird eine lineare Dämpferkennung verlangt, so muß x = 0,5 gewählt werden, also eineprogressive Ventilfeder verwendet werden. Aus obiger formel läßt sich erkennen,daß dann die Dämpf erkennung proportional der (.)uadratwurzel der Ventilfederkonstantec ist.The damping law can be derived for any exponent x of the pressure-regulated valve (ATZ, 1962/3, p.81-90) Ad = C tpX Ad outflow cross-section of the valve With the non-linear valve law that is introduced here the constant C can be determined. The free outflow cross-section that the disc spring valve releases on the circumference when it opens is Ad = nd y T) araus results in # .da. y = C. # px Ab ... cross section of the piston bores z ... number of piston bores For the entire damper, the relationship between pressure difference and volume flow can now be derived with the assumption of a turbulent flow form, which is decisive for the damping forces The resistance figure 5 is strongly dependent on the Re number, but should be assumed to be constant. and C used If a linear damper identification is required, then x = 0.5 must be selected, i.e. a progressive valve spring must be used. From the above formula it can be seen that the damping detection is then proportional to the (.) Square root of the valve spring constant c.
für Q = konst.for Q = const.
Für x = 0,5 ergibt sichWie oen gezeigt, besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischendem Abstand 1 und damit auch dem Lochkreishalbmesser r und der Ventilfederkonstantemit 1 = r-ri und damit lnßt sich die Abhängigkeit der Dämpfungskraft von dem Lochkreisradiusanschreibenen leicht nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Lochkreis;albmesser und der Dämpfungskraftbestätigen auch die KKraft-Geschwindigkeitsdiagramme für unterschiedliche @albmesserin Fig.3.For x = 0.5 we get As shown above, there is a non-linear relationship between the distance 1 and thus also the pitch circle radius r and the valve spring constant with 1 = r-ri and thus the dependence of the damping force on the pitch circle radius can be written The slightly non-linear relationship between the bolt circle diameter and the damping force is also confirmed by the K-force velocity diagrams for different diameter diameters in Fig. 3.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843411429DE3411429A1 (en) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Adjustable hydraulic vibration damper |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843411429DE3411429A1 (en) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Adjustable hydraulic vibration damper |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3411429A1true DE3411429A1 (en) | 1985-10-03 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843411429WithdrawnDE3411429A1 (en) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Adjustable hydraulic vibration damper |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10683906B2 (en) | 2016-12-01 | 2020-06-16 | Beijingwest Industries Co., Ltd. | Hydraulic damper with a compression stop |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |