DE3822970A1

DE3822970A1 - Schwingungsdaempfer, insbesondere fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3822970A1
Application number: DE19883822970
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Klein
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1990-01-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten derartigen Schwingungsdämpfer (DE-OS 36 05 207) wird das Steuerelement von einer groß flächigen Bimetallscheibe gebildet, welche direkt mit einer im Kolben oder in einer Bodenventileinheit vorge sehenen Bypassöffnung zusammenwirkt. Die Bimetallscheibe verschließt mit zunehmender Temperatur die Bypass öffnung, so daß bei höheren Temperaturen nur mehr ein insgesamt verringerter Drosselquerschnitt zur Verfügung steht, durch den die Dämpferflüssigkeit verschoben werden kann. Es soll damit der Effekt kompensiert werden, daß mit zunehmender Temperatur die Dämpf flüssigkeit dünnflüssiger wird und damit bei gleich bleibenden Drosselquerschnitten weniger Dämpfkraft erzeugt wird. Steht bei höherer Temperatur nur mehr ein verringerter Drosselquerschnitt zur Verfügung, so kann auf diese Weise trotz der geringer werdenden Viskosität der Dämpfflüssigkeit die Dämpfkraft und damit die Dämpfarbeit etwa gleichgehalten werden.

Die Verwendung einer Bimetallscheibe für den skizzierten Zweck hat den Nachteil, daß mit einer solchen Scheibe nur verhältnismäßig geringe Stellwege erreichbar sind und daß außerdem die von einer solchen Scheibe aufnehm baren Kräfte nur verhältnismäßig gering sind. Bei höheren Differenzdrücken wird daher das Bypassventil zwangsweise geöffnet werden.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 23 40 987 oder 31 40 007), als thermischen Überlastschutz Dehnstoff elemente in Ventileinheiten von hydraulischen Schwin gungsdämpfern einzusetzen, die ab einer bestimmten Temperatur einen Ventilkörper von der zugeordneten Sitzfläche abheben. Hier wird also bei erhöhter Temperatur eine Vergrößerung der Drosselquerschnitte angestrebt, so daß die weiter oben beschriebene Temperaturkompensation der Dämpferkräfte nicht erhalten wird.

Zum temperaturabhängigen Steuern der Dämpferkräfte ist es auch schon seit langem vorgeschlagen worden (DE-PS 7 62 091), einen in seiner Länge temperaturabhängig veränderbaren Steuerstift in einem Stoßdämpfer anzu ordnen, der eine Ventilbohrung des Stoßdämpfers aufgrund seiner Längenänderung zunehmend verschließt. Der Steuer stift soll dabei aus Kautschuk bestehen. Es ist äußerst schwierig, mit einem aus einem solchen Material be stehenden Steuerstift die bei Stoßdämpfern erforder lichen Toleranzen einzuhalten. Darüber hinaus setzt ein solches Steuerelement den hydraulischen Kräften zu wenig Widerstand entgegen, so daß er bei größeren Stoßbean spruchungen seine Aufgabe kaum erfüllen dürfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwin gungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der besonders einfach im Aufbau ist, wenig zusätzlichen Bauraum benötigt und dessen Steuerelement ein hohes Arbeitsvermögen aufweist und großen Kräften zu widerstehen vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerelement aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.

Bauteile aus einer Formgedächtnis-Legierung, häufig auch Memory-Legierung genannt, sind schon in den 50iger Jahren beschrieben worden, wobei es sich um Legierungen auf Kupferbasis handelte. Legierungen mit Formgedächtnis werden häufig auch mit der Abkürzung SMA (Shape-Memory- Alloy) umschrieben.

Die Verwendung eines Steuerelements aus einer Formge dächtnis-Legierung in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge hat den wesentlichen Vorteil, daß auch bei äußerst beengten Einbauverhältnissen, wie sie bei einem Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfer vorliegen, derartige Steuerelemente um ein Vielfaches höhere Verstellkräfte aufzubringen vermögen als andere sich temperaturabhängig verformbaren Teile. Derartige Steuer elemente benötigen kaum zusätzlichen Bauraum, was wiederum dazu führt, daß kein zusätzliches Gewicht in Kauf genommen zu werden braucht. Stellelemente aus Formgedächtnis-Legierungen sind sehr gut auf ganz bestimmte Temperaturen hin einstellbar, indem die Legierungszusammensetzung abgeändert wird. Verwendet man solche Elemente als federnde Bauteile in Stoßdämpfer-Ven tileinheiten, so ist die Ventil-Federkennung besonders einfach abstimmbar.

Die mit Steuerelementen aus Formgedächtnis-Legierung ausgerüsteten Schwingungsdämpfer können günstig an einen besonders großen Temperaturbereich, etwa von -30°C (mit einer weicheren Dämpfereinstellung als bisher) bis zu +120°C und mehr (mit einer härteren Dämpfereinstellung als bisher) angepaßt werden. Die Elemente sind im wesentlichen verschleißfrei. Die günstige Dämpfkraft anpassung über einen sehr hohen Temperaturbereich führt schließlich noch dazu, daß die mit dem Schwingungs dämpfer verbundenen kraftübertragenden Elemente (beispiels weise einer Radaufhängung) eine größere Lebensdauer haben werden, da diese Elemente nicht mehr den bisher in Kauf zu nehmenden größten Belastungen bei besonders tiefen Temperaturen ausgesetzt sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in Zweirohrbauart.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Teleskop-Schwingungsdämpfer für Kraft fahrzeuge, mit einem Zylinder 1, der durch einen Kolben 2 in die beiden Arbeitsräume 3 und 4 unterteilt ist. Durch eine obere Kolbenstangendichtung 5 ist die Kolben stange 6 aus dem Zylinder 1 herausgeführt. Über eine untere Bodenventileinheit 7 steht der untere Arbeitsraum 3 mit einem Ausgleichsraum 8 in Verbindung, der zwischen dem Zylinder 1 und einem Außenzylinder 9 gebildet ist und im wesentlichen zur Aufnahme des von der Kolben stange 6 beim Zusammenschieben des Schwingungsdämpfers ver drängten Ölvolumens dient.

In der Druckstufe durchströmt das im Zylinder 1 und teilweise auch im Ausgleichsraum 8 aufgenommene Dämpferöl Drosselventile im Kolben 2 und in der Boden ventileinheit 7. Wenigstens ein Drosselventil des Kolbens 2 ist daher in seiner wirksamen Querschnitts fläche temperaturabhängig so veränderbar, daß der Drosselquerschnitt bei hoher Temperatur kleiner ist als bei niedriger Temperatur.

Zum Herbeiführen der Drosselquerschnittsänderung dient ein temperaturabhängiges Steuerelement aus einer Formge dächtnis-Legierung. Vorzugsweise besteht wenigstens eine einen Kolbendurchlaß 10 oder 11 beaufschlagenden Ventil federn - entweder die scheibenförmgie Ventilfeder 12, eine dieser benachbarte sternförmige Ventilfeder 13 oder auch die Schraubendruckfeder 14 - aus einer Formgedächtnis- Legierung.

Die scheibenförmige Ventilfeder 12 ist dabei so eingebaut, daß sie bei niedriger Temperatur flach und bei höherer Temperatur - wäre sie unbelastet - eine flache Teilkegelform hätte. Sie übt dann bei höherer Temperatur eine wesentlich höhere Anpreßkraft auf den zugeordneten Kolbendurchlaß oder Ventilsitz aus.

Es kann zweckmäßig sein, in einem Scheibenfederpaket abwechselnd eine herkömmliche Federscheibe und eine neuartige Federscheibe aus einer Formgedächtnis- Legierung einzubauen. Vorteilhaft hat dabei die Feder scheibe aus der Formgedächtnis-Legierung einen etwas geringeren Außendurchmesser als die herkömmliche Feder scheibe.

Bei dem dargestellten Zweirohr-Schwingungsdämpfer kann auch die Ventilfeder 15 für die Zugstufe oder auch die Ventilfeder 16 der Bodenventileinheit 7 aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen.

Bei der Beschreibung des dargestellten Ausführungs beispieles besteht das Steuerelement zur temperaturab hängigen Beeinflussung der Drosselquerschnitte jeweils aus einem Federelement aus einer Formgedächtnis- Legierung. Die Steuerung erfolgt dabei in der Regel so, daß der differenzdruckabhängige Öffnungsspalt bei höherer Temperatur infolge der größeren Ventilfederkraft nicht so groß ist, wie bei niederer Temperatur, wo die Federwirkung geringer sein soll. Es ist aber auch denkbar, ein Steuerelement aus einer Formgedächtnis- Legierung so einzubauen und anzuordnen, daß ein Teil dieses Steuerelements oder ein von einem solchen Steuer element beaufschlagtes Teil bei erhöhter Temperatur mehr in den Strömungsquerschnitt eines Kolben- oder Boden ventils ragt als bei niederer Temperatur. Weiterhin wäre es möglich, ein entsprechend ausgebildetes Steuerelement axial in eine oder mehrere axiale Durchlaßöffnungen, beispielsweise mit einer Kegelspitze mehr oder weniger weit in die Öffnung, die auch kegelig ausgebildet sein kann, hineinragen zu lassen.

Von den mehreren bisher bekannten Legierungen mit Formgedächtnis-Eigenschaften sind solche Legierungen besonders geeignet, deren Grundkomponente eine Nickel- Titan-Legierung enthält.

Claims

1. Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, bei dem eine Flüssigkeit oder ein ähnliches Medium von einer Arbeitskammer in eine andere Arbeitskammer über wenigstens ein Drosselventil verschiebbar ist, dessen Drosselquerschnitt durch ein temperaturab hängiges Steuerelement so veränderbar ist, daß er bei hoher Temperatur kleiner ist als bei niedriger Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer element (Ventilfedern 12, 13, 14, 15, 16) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, mit einem Zylinder, der durch einen Kolben in zwei Arbeits räume unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der einen Kolbendurchlaß (10, 11) beaufschlagenden Ventilfedern (12, 13, 14) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 in Zweirohr dämpferbauart, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ventilfeder (15, 16) des Boden ventils (7) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, gekenn zeichnet durch eine Schraubendruckfeder (14) aus einer Formgedächtnis-Legierung, die einen Ventil körper belastet.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der einen Durchlaß im Kolben (2) oder der Bodenventil einheit (7) ganz oder teilweise überdeckenden Ventilfederscheiben (12, 13; 15, 16) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Steuerelement direkt in den Drosselquerschnitt des Drosselventils ragt.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Formgedächtnis-Legierung als Grundkomponente eine Nickel-Titan-Legierung enthält.