NL1019313C2 - Schokdemper met frequentie afhankelijke demping. - Google Patents

Description

Schokdemper met frequentie afhankelijke demping.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een schokdemper omvattende een cilindersectie en een daarin verplaatsbare zuigersectie waarbij de zuigersectie en 5 cilindersectie elk van bevestigingen zijn voorzien voor verbinding met de ten opzichte van elkaar verplaatsbare delen en die zuigersectie ten opzichte van die cilindersectie is afgedicht teneinde aan weerszijden daarvan kamers te begrenzen, een eerste kamer, nabij de bevestiging van die zuigersectie en een tweede kamer nabij de bevestiging van die cilindersectie, waarbij tussen die kamers een verbindingskanaal aangebracht is, 10 voor verbinding van die kamers, welk verbindingskanaal omvat een klepsamenstel voor het beïnvloeden van de vloeistofstroom door dat verbindingskanaal, omvattende een klepzitting en een ten opzichte daarvan onder vloeistofdruk beweegbaar de klepzitting afsluitend deel, welk beweegbaar deel van het klepsamenstel een begrenzingswand vormt van een hulpkamer, welke hulpkamer voorzien is van een inlaat welke gezien in 15 de richting van het bewegen van de vloeistof stroomopwaarts van dat klepsamenstel uitmondt

Dergelijke schokdempers zijn in de stand der techniek algemeen bekend. Deze worden op allerlei soorten voertuigen gebruikt waarbij getracht wordt de dempingskarakteristiek aan te passen aan de rijomstandigheden. Zo worden 20 hulpstroomkanalen en hoofdstroomkanalen toegepast. Bij geringe vloeistofverplaatsing kan in het hulpstroomkanaal demping plaats vinden terwijl bij grotere vloeistof verplaatsingen in de schokdemper het hoofdstroomkanaal met eigen dempingskarakteristiek ook effectief wordt. Deze constructies reageren direct op de vloeistofverplaatsing dat wil zeggen met de snelheid van het bewegen van zuiger en 25 cilindersectie ten opzichte van elkaar, openen respectievelijk sluiten de verschillende kleppen. Een frequentie afhankelijke regeling, door middel van vertraging van de dempingkarakteristiek ten opzichte van de onderlinge beweging zuiger-cylinder langs hydraulische weg is niet bekend.

In de stand der techniek zijn elektronische regelingen voorgesteld om in een 30 elektronische vertraging van de krachtopbouw te voorzien. Dat wil zeggen bij een groot aantal snel op elkaar volgende bewegingen is de demping beperkt terwijl bij een langer durende beweging meer demping optreedt. Dergelijke elektronische regelingen zijn weliswaar effectief maar bijzonder gecompliceerd in de uitvoering daarvan. Bijzonder 10193 1 3 2 snelle sensoren, rekeneenheden en actuatoren zijn nodig om de aanwezige kleppen voldoende snel te kunnen laten reageren.

In US-A-4660686 wordt een inrichting beschreven waarbij een kogel in een hulpkamer verplaatsbaar is. In de rusttoestand neemt deze kogel een zodanige positie in 5 dat het volume van de hulpkamer maximaal is. Deze kogel rust op een veerplaat, welke veerplaat een daaronder liggende opening afkan sluiten. Bij het opbrengen van druk in de richting van het openen van de veerplaat wordt eveneens druk op de achterzijde van de kogel gebracht. Omdat de diameter van de kogel groter is dan de diameter van de opening nabij de klepplaat, zal bij gelijke druk de kracht van de kogel op de klepplaat 10 groter zijn en zal de klepplaat gesloten blijven. Een ontlastklep is aanwezig in het vloeistoftoevoerkanaal naar de achterzijde van de kogel en bij het overschrijden van een bepaalde waarde zal deze ontlastklep openen waardoor de druk aan de achterzijde van de kogel afneemt en zo de klepplaat meer of minder geopend zal worden. Dat wil zeggen afhankelijk van de druk in het systeem zal de klepplaat meer of minder geopend 15 worden. Deze reactie is direct, dat wil zeggen zonder vertraging in de tijd.

In US 5392883 wordt een inrichting beschreven bestaande uit een hulpkamer waarin zich een opening bevindt met een in een richting werkende onder geringe veerkracht staande klep die eveneens van een opening voorzien is die echter een kleinere doorlaat heeft. In de rustpositie is het volume van de hulpkamer maximaal.

20 Ook hier vindt de aanpassing van de doorstroomopening plaats direct (tijdvertraging hoogstens enkele milliseconden) in reactie op de druk omstandigheden.

Het is het doel van de uitvinding in een schokdemper te voorzien waarmee langs hydraulische weg een frequentie afhankelijke demping verkregen kan worden, dat wil zeggen een constructie waarbij afhankelijk van de tijdsduur van de onderlinge 25 beweging van zuiger-cylinder en niet de daarbinnen heersende druk, een grotere of kleinere stromingsweerstand wordt gecreëerd.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven schokdemper verwezenlijkt doordat in onbelaste toestand het volume van die hulpkamer onder invloed van de door die inlaat tredende vloeistof vergroot kan worden ten opzichte van het uitgangs of 30 rustvolume.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt voorzien in een hulpkamer met variabel volume. De in deze hulpkamer stromende vloeistof zal het volume van de hulpkamer vergroten en het beweegbare deel van het klepsamenstel naar het stationaire deel van IOI9313 3 het klepsamenste] bewegen waardoor de smorende werking verkregen wordt. In de rustpositie is het volume van de hulpkamer minimaal en slechts door het vullen met dempingsvloeistof wordt het volume daarvan vergroot.

Omdat het enige tijd kost de hulpkamer voldoende te vullen en druk op te 5 bouwen om in beweging van het kleplichaam te voorzien, kan in een hydraulische frequentie afhankelijke regeling voorzien worden.

Daarbij kan het verbindingskanaal met bijbehorend klepsamenstel zowel in de schokdemper aangebracht zijn als daarbuiten. Indien het verbindingskanaal in de schokdemper aangebracht is, is dit bij voorkeur aangebracht in de zuigersectie.

10 Echter, is het eveneens mogelijk een en ander buiten de schokdemper aan te brengen. Met behulp van leidingen of kanalen kan het klepsamenstel met zowel de eerste als de tweede kamer verbonden worden. Eventueel kan bij een dergelijke uitvoering uitwendinge beïnvloeding van het gedrag van het klepsamenstel verwezenlijkt worden.

In alle gevallen kunnen de hieronder beschreven uitvoeringsvarianten toegepast 15 worden. Zo kan de hulpkamer van een uitlaat voorzien zijn voor het wegstromen van de vloeistof.

Het is mogelijk de volumevergroting van de hulpkamer in hoofdzaak door het verplaatsbare deel van het klepsamenstel zelf te verwezenlijken. Dat wil zeggen dit verplaatsbare deel of het kleplichaam voert een aanzienlijke beweging uit alvorens 20 afsluiting verkregen wordt. Volgens een andere variant kan een membraan in de hulpkamer aanwezig zijn. Dit membraan kan bovendien het beweegbare deel van het klepsamenstel bedienen.

De frequentiekarakteristiek van de zo verkregen demper kan op allerlei wijzen naar wens aangepast worden. Mogelijkheden zijn het kiezen van de boring van de 25 inlaat van de hulpkamer, het kiezen van het oppervlak van het kleplichaam in de hulpkamer, het kiezen van het oppervlak van het kleplichaam ten opzichte van de klepzitting en het kiezen van het volume van het kleplichaam. Bovendien kan door beïnvloeding van de uitlaat van de hulpkamer de drukopbouw in de hulpkamer beïnvloed worden. Dit kan zowel door het kiezen van de grootte van de uitlaat als door 30 het aanbrengen van een (veer belaste) afsluiter daarin. Verdere varianten zullen voor degene bekwaam in de stand der techniek duidelijk zijn.

De uitvinding kan zowel toegepast worden bij het hoofdstroomkanaal als het hulpstroomkanaal van een demper.

j U K 5 1 .·; 4

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding is de sluitbeweging van het kleplichaam een beweging volgens de langsas van de schokdemper gericht naar de eerste kamer.

In het verbindingskanaal kan een restrictie aangebracht zijn voor het voorzien in 5 een eerste smoring. Eventueel kan deze restrictie uitwendig beïnvloedbaar zijn met middelen die bekend zijn in de stand der techniek. In de inlaat voor de hulpkamer is volgens een van voordeel zijnde uitvoering een boring aangebracht in het kleplichaam. Daardoor is geen gecompliceerde bypass nodig maar ontstaat een directe verbinding tussen het verbindingskanaal en de hulpkamer.

10 Het kleplichaam kan uitgevoerd zijn als zuiger aldan niet in combinatie met een membraan en veerplaat.

Bovendien is het mogelijk de klepzitting / kleplichaam met variërend eerste oppervlak uit te voeren. Dat wil zeggen het effectieve afsluitoppervlak van het kleplichaam kan gedurende een eerste deel van sluitbeweging verhoudingsgewijs groot 15 zijn en gedurende een tweede deel kleiner waardoor het tweede deel van de sluitbeweging sneller uitgevoerd wordt doordat het tweede oppervlak van het kleplichaam constant blijft. Het kleplichaam kan zodanig gedimensioneerd zijn dat de effectieve stijfheid van het afsluitende oppervlak gedurende het sluiten toeneemt.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekening afgebeelde 20 uitvoeringsvoorbeelden verduidelijkt worden.

Daarbij tonen: fig. 1 zeer schematisch een algemeen aanzicht van een schokdemper; fig. 2 een detail van een eerste uitvoering van de zuigersectie volgens de uitvinding; 25 fig. 3 een detail van een tweede uitvoering van de zuigersectie volgens de onderhavige uitvinding; fig. 4 de kracht-snelheidskarakteristiek van een schokdemper volgens de uitvinding bij verschillende frequentie.

In fig. 1 is een schokdemper in het geheel met 1 aangegeven. Deze omvat een 30 cilindersectie 2 en een zuigersectie 3. De zuigersectie 3 omvat een zuiger 4 welke binnen de cilindersectie twee tegenover elkaar liggende kamers begrenst. Een eerste kamer is met 8 aangegeven en een tweede kamer met 9. De zuigersectie 3 is met behulp van een oog 10 aan bijvoorbeeld een voertuigcarrosserie te bevestigen. Oog 11 dient 1019313

V

5 bijvoorbeeld voor bevestiging aan een deel van de wielophanging van een voertuig. De hier afgebeelde schokdemper is van het type waarbij de cilindersectie 2 een ringvormig kanaal 7 omvat voor de opslag van dempervloeistof en waarbij een bodemklep 6 aanwezig is die tweede kamer 9 met dit vloei stofreservoir 7 verbindt. Begrepen dient te 5 worden dat de uitvinding toepasbaar is bij elk type demper waarbij aldan niet een uitwendige reservoir aanwezig is dat op enigerlei in de stand der techniek bekende wijze uitgevoerd kan zijn.

Voor de onderhavige uitvinding is de uitvoering van de zuigersectie 3 in samenwerking met de cilindersectie 2 van belang. Meer in het bijzonder betreft de 10 onderhavige uitvinding een klepconstructie waarbij het gedrag van de vloeistofstroom van de eerste kamer 8 naar de tweede kamer 9, dat wil zeggen bij het uit elkaar bewegen van de verbindingsogen 10,11 afhankelijk van de tijdsduur van een dergelijke beweging beïnvloed kan worden.

In fig. 2 is een eerste detail van de zuigersectie 3 afgebeeld. De hierboven 15 beschreven bewegingsrichting is met pijl 26 aangegeven. Zuigersectie 3 bestaat uit twee delen, een hoofddeel 4 en een hulpdeel 5. In het hoofddeel 4 is enerzijds een klepconstructie aangebracht welke de doorstroming van de tweede kamer 9 naar de eerste kamer 8 beïnvloed, dat wil zeggen bij een demperbeweging in de richting tegenovergesteld aan pijl 26. Omdat een dergelijk klepstelsel voor begrip van de 20 onderhavige uitvinding en voor de beschermingsomvang niet van belang is, zal dit niet verder besproken worden.

Bovendien zijn twee mogelijke verbindingen tussen eerste kamer 8 en tweede kamer 9 bij beweging in de richting van de pijl 26 aanwezig.

Een eerste hoofddoorlaat wordt gevormd door een aantal hoofdstroomkanalen 12. 25 Deze zijn afsluitbaar door een (polygonale) plaatklep 13, die met behulp van veer 30 in de gesloten stand gedreven worden. Onderhavige uitvinding kan ook met andere, uit de stand der techniek bekende, bypassconstructies gebruikt worden. Bij beweging in richting van pijl 26 zal bij voldoende snelle beweging de daardoor opgebouwde vloeistofdruk de kracht van veer 30 overwinnen en zal via hoofdstroomkanalen 12 een 30 verbinding tussen eerste kamer 8 en tweede kamer 9 verwezenlijkt worden.

Zuigersectie 3 omvat bovendien een hulpdeel 5. Uit figuur 2 blijkt dat dit niet voorzien is van een afdichting ten opzichte van de cilindersectie 2. In zuigersectie 3 is een hulpstroomkanaal 16 aanwezig. Daarin is een restrictie 17 aangebracht.

1 ö < , O . w 6

Hulpstroomkanaal 16 eindigt in een klepzitting 19. Daarmee samenwerkend is een kleplichaam 18 aangebracht waarop klep 14 afsteunt. Deze klep 14 sluit eventueel af tegen klepzitting 19. Aan tegenoverliggende zijde heeft het kleplichaam 18 en meer in het bijzonder daarmee verbonden membraan 24 een tweede oppervlak dat aangegeven 5 is met 15. Het tweede oppervlak 15 is groter dan het eerste oppervlak. Door het kleplichaam strekt zich een inlaat 20 uit. Dit is de inlaat van een hulpkamer 22 die enerzijds begrensd wordt door het hierboven beschreven kleplichaam/membraan 24 en anderzijds door afsluitwand 25 die vast (en afdichtend) verbonden is met hulpdeel 5. In deze afsluitwand 25 is een uitlaat 21 aangebracht. Met 23 is de uitlaat van het 10 hulpstroomkanaal 16 aangegeven.

Bij het in richting van pijl 26 bewegen van zuigersectie 3 zal vloeistof door hulpstroomkanaal 16 bewogen worden waarbij een eerste regeling van de dempingskarakteristiek met behulp van restrictie 17 plaats vindt. Het grootste deel van de vloeistof zal door uitlaat 23 weg bewegen in tweede kamer 9. Een deel daarvan zal 15 door inlaat 20 in hulpkamer 22 komen. Omdat de uitlaat 21 een stromingsweerstand heeft zal in kamer 22 de druk toenemen. Daardoor zal het kleplichaam 18 naar de klepzitting 19 bewegen, dat wil zeggen het volume van de kamer 22 zal groter worden. Kleplichaam 18 beweegt onder andere naar klepzitting 19 omdat het oppervlak onder membraan 24 groter is dan het eerste oppervlak 14. Theoretisch zou het oppervlak in 20 hoofdzaak gelijk kunnen zijn. Bij het naar klepzitting 19 bewegen van het kleplichaam 18 zal de vloeistofstroom tussen klep 14 en klepzitting 19 gesmoord worden waardoor minder vloeistof via de uitlaat van het hulpstroomkanaal 23 weg kan bewegen en demping optreedt.

Omdat het vullen van kamer 22 enige tijd kost, immers het vloeistofvolume moet 25 verplaatst worden, zal begrepen worden dat het sluiten van klep 14 tijdsafhankelijk is. Bovendien is de sluitbeweging drukafhankelijk. Bij een hogere vloeistofstroming door hulpstroomkanaal 16 zal sneller sluiting optreden. Echter, is de tijdkarakteristiek de belangrijkste.

Met een dergelijke constructie is een frequentie afhankelijke karakteristiek van 30 een demping te verwezenlijken. Begrepen dient te worden dat in het voorbeeld volgens fig. 2 deze demping slechts het hulpstroomkanaal betreft. Dat wil zeggen bij snellere bewegingen zal het effect aanzienlijk beperkt worden door de aanwezigheid van de 1019313 7 hoofdstroomkanalen 12. Echter, is het mogelijk dergelijke hoofdstroomkanalen weg te laten of de dwarsdoorsnedeafmeting daarvan aanzienlijk te beperken.

In fig. 3 is een tweede variant van de uitvinding afgebeeld. Ook in deze uitvoering bestaat de zuigersectie 33 uit een hoofddeel 34 en een hulpdeel 35.

5 Hoofddeel 34 komt overeen met het hoofddeel 4 met uitzondering van de restrictie 17. Dat wil zeggen ook bij deze uitvoering is een aantal hoofdstroomkanalen aanwezig alsmede een verbindingskanaal 16.

Het hulpdeel 35 is in deze uitvoering gewijzigd. Evenals bij de uitvoering volgens fig. 2 bestaat ook hier geen afdichting tussen de zijwand van het hulpdeel 35 en 10 de cilindersectie. Met 42 is een hulpkamer aangegeven. Evenals bij de uitvoering volgens fig. 2 is deze voorzien van een inlaat 40. Tevens is beperkte afvoer van vloeistof mogelijk via de in de afstandsring aangebrachte uitlaat of sleuf 50 waardoor die vloeistof via uitlaat 43 naar kamer 9 bewogen wordt. Hulpkamer 42 wordt begrensd door een kleplichaam 44 en door eindwand 45 alsmede een deel van hulpdeel 35.

15 Steunring 38 is vast aangebracht. Hierop is een afsluitplaat 46 aangebracht. Deze kan samenwerken met een klepzitting 39. Een restrictie 37 is in het hulpstroomkanaal 16 aanwezig en heeft hetzelfde effect als restrictie 17. Onder afsluitplaat 46 is membraan 44 aangebracht.

Het pakket 44-46 wordt samengehouden door een bevestiging zoals een nagel 20 waarin de inlaat 40 is aangebracht.

Uitlaatopening 41 is afsluitbaar door een verende plaat pakket 47.

De constructie volgens fig. 3 werkt bij het in de richting van pijl 26 bewegen zonder dat de hoofdstroomkanalen 12 effectief worden als volgt. Olie stroomt door hulpstroomkanaal 16 gesmoord door restrictie 37 en langs klep 46 in de richting van 25 uitlaat 43. Een deel van de vloeistof zal door hulpboring 40 in kamer 42 stromen. Deze vloeistof kan niet naar buiten via uitlaat 41 door het effect van verend plaatpakket 47 dat deze opening afsluit. Hierdoor zal het volume van de hulpkamer vergroot worden door deformatie van het membraan 44. Daardoor zal sluitplaat 46 verder op de zitting gedrukt worden waardoor de oliestroom tussen klepzitting 39 en afsluitplaat 46 30 gesmoord wordt. Te hoog oplopen van de druk in kamer 42 wordt voorkomen door het openen van uitlaat 41 door het weg bewegen van verende plaat 47.

Ook bij deze uitvoering kost het echter enige tijd kamer 42 zodanig met vloeistof te vullen dat afsluiting met het kleplichaam plaats vindt.

1019313 < 8

De beide hierboven beschreven varianten beschrijven een frequentie afhankelijke demping. De keuze van de frequentie waarbij het kleplichaam 18, 46 gaat sluiten respectievelijk volledig sluit, wordt afhankelijk van de parameters van het betreffende voertuig gekozen. In het algemeen ligt deze frequentie tussen 1 en 10 Hertz.

5 In fig. 4 is schematisch de kracht-snelheidskarakteristiek als voorbeeld weergegeven. De centrale doorgetrokken lijn geeft een gebruikelijke geoptimaliseerde dempingskarakteristiek weer. Links en rechts van deze lijn zijn met stippellijn varianten van de uitvinding aangegeven. De linker gestippelde lijn staat voor demping met een verhoudingsgewijs lage frequentie van ongeveer 1 hertz en de rechterlijn voor 10 een demping bij een verhoudingsgewijs hoge frequentie zoals 10 Hertz. Duidelijk blijkt dat de dempingskarakteristiek aan te passen is aan de rijomstandigheden.

Na het lezen van de bovenstaande beschrijving zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk verdere varianten opkomen die liggen binnen het bereik van de bijgaande conclusies.

15 i

Claims (7)

1. Schokdemper (1) omvattende een cilindersectie (2, 32) en een daarin verplaatsbare zuigersectie (3, 33) waarbij de zuigersectie en cilindersectie elk van bevestigingen zijn voorzien voor verbinding met de ten opzichte van elkaar verplaatsbare delen en die zuigersectie ten opzichte van die cilindersectie is afgedicht teneinde aan weerszijden daarvan kamers te begrenzen, een eerste kamer (8), nabij de 10 bevestiging van die zuigersectie en een tweede kamer (9) nabij de bevestiging van die cilindersectie, waarbij tussen die kamers (8, 9) een verbindingskanaal (16) aangebracht is, voor verbinding van die kamers (8, 9), welk verbindingskanaal omvat een klepsamenstel (18; 19; 46; 39) voor het beïnvloeden van de vloeistofstroom door dat verbindingskanaal, omvattende een klepzitting en een ten opzichte daarvan beweegbaar 15 de klepzitting afsluitend deel, welk beweegbaar deel van het klepsamenstel een begrenzingswand vormt van een hulpkamer (22,42), welke hulpkamer voorzien is van een inlaat (20, 40) welke gezien in de richting van het bewegen van de vloeistof stroomopwaarts van dat klepsamenstel uitmondt, met het kenmerk dat het volume van die hulpkamer onder invloed van de door die inlaat (20, 40) tredende vloeistof vergroot 20 kan worden ten opzichte van het uitgangs- of rustvolume.

2. Schokdemper volgens conclusie 1, waarbij het aan de druk in de hulpkamer blootgestelde effectieve oppervlak van dat beweegbare deel bij toename van het volume van die kamer afneemt. 25

3. Schokdemper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat verbindingskanaal 16 in de zuigersectie is aangebracht. 1 2 3 1019313 Schokdemper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat beweegbare 2 30 deel (18) een verplaatsbaar kleplichaam omvat dat in de volumeverandering van die 3 hulpkamer voorziet.

5. Schokdemper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die hulpkamer een verplaatsbaar membraan (44) omvat.

6. Schokdemper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij gezien in de 5 richting van het bewegen van de vloeistof in dat verbindingskanaal stroomopwaarts van dat kleplichaam (18,46) in dat verbindingskanaal een restrictie (17, 37) is aangebracht, waarvan effectieve doorlaat van die restrictie (17, 37) eventueel uitwendig beïnvloedbaar is.

7. Schokdemper volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een verder verbindingskanaal (12) door die zuigersectie voor het verbinden van die eerste en tweede kamer.

8. Schokdemper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die hulpkamer 15 is voorzien van een uitlaat (21, 50) uitmondend stroomafwaarts van dat klepsamenstel, waarbij de stromingsweerstand van die uitlaat (21, 50) groter is dan de stromingsweerstand van die inlaat (20,40). 1 1019313 Schokdemper volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in een tweede 20 uitlaat van de hulpkamer een drukafhankelijke klep (47) is aangebracht.