JP3415811B2 - 安全装置を備える調整可能な振動減衰器 - Google Patents

安全装置を備える調整可能な振動減衰器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念部分に記載の調整可能な振動減衰器に関する。すなわ
ち、シリンダ内における排除部（プランジャ）をもって
いる調整可能な振動減衰器にして、その際、当該振動減
衰器に設けられている調整可能な減衰弁を用いて減衰媒
体が減衰力を及ぼし、その際、当該調整可能な減衰弁が
気体ばね（空気ばね）の制御圧力によって制御され、且
つ、制御圧力が気体ばねの損傷によって低下した際には
当該振動減衰器の十分に大きな減衰力を保証する安全装
置が設けられている振動減衰器に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気ばねと一緒に使用される調整可能な
振動減衰器の場合には、振動減衰器に付属したあるいは
振動減衰器内の調整可能な減衰弁のための制御信号とし
て、車両の空気ばねにおける圧力を利用するという傾向
が増している。空気圧により調整され得るこの減衰弁の
主な利点は、簡単な、従ってコスト安でもある構造にあ
る。特に実用車（物資や人を輸送する手段としての有用
車両、Nutzfahrzeug）分野では、簡単且つ頑丈な解決策
を手に入れようとつとめられる。なぜならば、シャシ構
成要素がオフロード走行のような悪路走行の際に極めて
高い負荷にさらされているからである。
【０００３】大きな負荷に基づいて、空気ばねが空気ば
ね蛇腹（Luftfederbalg）の脆化（Versproedung）によ
って気密でなくなることが起こり得る。さらに、空気ば
ねの破裂を覚悟しなければならない。空気ばねの制御
（作動）については、車両の小さな積み荷に基づいて
（すなわち小さな荷重に基づいて）小さい制御圧力が存
在するのか、あるいは気密でないことに基づいて小さい
制御圧力が存在するのかの違いが重要である。
【０００４】この種の空気ばね故障について、ドイツ特
許出願公開第４１０５７７１号明細書(DE 41 05 771 A
1)は、以下のような解決策を開示する。すなわち、その
解決策では、調整可能な減衰弁のための気体（空気）の
作用による制御圧力が使用される。制御ピストンが一方
の側で制御圧力によって付勢され且つ他方の側で基準圧
力によって付勢されるような比較的複雑な減衰弁が用い
られる。基準圧力としては気圧が用いられる。制御圧力
が特定の水準を下回るとただちに、基準圧力が制御ピス
トンを、振動減衰器のためのより大きい減衰力と結び付
けられている運転位置へ押す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、制御
圧力の欠損の際に引き続いて十分な減衰力を発生させる
ことができる調整可能な振動減衰器（振動ダンパ、Schw
ingungsdaempfer）を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、この課題が
以下のことによって解決される。すなわち、少なくとも
二つの気体ばね（例えば空気ばね）が安全装置とつなが
れており、当該安全装置が、これらの気体ばねの間のプ
レッシャバランス機能を有する気体作用回路（Pneumati
kschaltung）から構成されており、前記プレッシャバラ
ンス機能が、当該気体作用回路内における前記気体ばね
のより高い制御圧力を、当該気体作用回路の少なくとも
１つの圧力出力接続部に対してフリー接続し（すなわち
遮断せずに連通状態にし）、その際、これらの気体ばね
に属する複数の調整可能な振動減衰器が、前記気体作用
回路の前記少なくとも一つの圧力出力接続部を介してつ
ながれており且つ関与させられる気体ばねの前記より高
い制御圧力で制御される（作動させられる）ことによっ
て解決される。
【０００７】前記気体作用回路は、応答手段（正常かど
うかを確かめる手段、Abfrage）である。より高い制御
圧力によってあらゆる場合に気体ばねの機能が安全に働
くということを出発点とする。障害のない装置では、常
に、欠陥のある気体ばねによるよりも高い制御圧力が発
生され得る。従って、欠陥のある制御圧力がフィルタに
かけられる。
【０００８】極めて簡単な変形例は、気体作用回路がシ
ャトル弁（Wechselventil）からなり、当該シャトル弁
が前記の複数の気体ばねへの複数の接続部を有すること
を特徴とする。それ自体周知のシャトル弁が使用され得
る。その際、一つのシャトル弁によって二つの気体ばね
が防護されるという利点が獲得される。
【０００９】振動減衰器が一つの車両軸（車軸）に使用
され、その際この一つの車両軸に配置された複数の気体
ばねが気体作用回路とつながれていることが考慮され得
る。（すなわち、例えば、複数の調整可能な振動減衰器
が設けられている車両軸と同一の車両軸に複数の気体ば
ねが配置されていることが考えられる。）この設計によ
り、限度内で車両のローリング挙動によい影響が及ぼさ
れ得る。なぜならば、一つの車両軸の全ての振動減衰器
がカーブ外側の気体ばねのより高い制御圧力で制御され
るからである。
【００１０】その代わりに、振動減衰器が、気体ばねの
つけられた複数の車両軸を備える車両にて使用され、そ
の際、異なる車両軸に配置された複数の気体ばねが気体
作用回路とつながれていてもよい。その背後には以下の
ような哲学が隠れている。すなわち、過大な軸荷重（Ac
hslast）に基づいて気体ばねが破裂してしまうことがあ
り、従って、この車両軸における残りの気体ばねがさら
に大きな荷重をうけ、その結果、別の故障の可能性が高
まる。しかしながら別の車両軸の気体ばねの制御圧力が
使用されると、振動減衰器の調整可能な弁がより確実に
（より安全に）引き続いて作動させられ得る。
【００１１】振動減衰器が、気体ばねのつけられた複数
の車両軸を備える車両にて使用され、その際それぞれの
車両軸に配置された複数の気体ばねがそれぞれ車両軸ご
とに気体作用回路とつながれていて、これらの気体作用
回路が別の気体作用回路を介して互いにつながれている
ことも可能である。その際、前記気体ばねが常にペアで
互いと比較され且つその際フリー接続された（遮断され
ずに連通状態にされた）気体ばねが別のフリー接続され
た気体ばねと比較される。（すなわち、一つの車両軸に
設けられた気体ばねが互いと気体作用回路を形成するこ
とが可能であるのみならず、複数の車両軸を備える車両
の場合には、複数の車両軸の気体ばねが互いに網目状に
つながれていて、網目状につながれた気体ばねの最大の
制御圧力が振動減衰器の調整のために使用される。）
【００１２】
【発明の実施の形態】次の図の描写をもとにして、本発
明を詳細に説明する。図１は、単独の構成要素としての
調整可能な振動減衰器を示し、図２は、当該振動減衰器
に付属する調整可能な弁の例示的な形態を示し、図３
は、二つの調整可能な振動減衰器のための安全装置を示
し、図４は、複数の振動減衰器の全ての調整可能な弁の
ための安全装置を備える、多軸をもつ、空気ばねのつけ
られた車両を示す。
【００１３】図１には、シリンダ３を備える振動減衰器
（振動ダンパ、Schwingungsdaempfer）１が描かれてい
る。前記シリンダ内には、ピストン棒５（これを請求項
１でいうところの排除部とみなすことができる）が軸方
向に可動に配設されている。前記シリンダは、下方へ向
かって底部７によって閉鎖されている。ピストン棒５
は、ガイド兼シールユニット（Fuehrungs- und Dichtun
gseinheit）９を通って前記シリンダの上部の端部から
外へ案内されている。シリンダ３の内部において、ピス
トン弁装置１３を備えるピストンユニット１１がピスト
ン棒５に固定されている。シリンダ３の前記底部は、底
部弁装置１５を備えている。シリンダ３は、リザーバ管
（Behaelterrohr）１７によって覆われている。リザー
バ管１７とシリンダ３との間には、リング状空間１９が
形成されている。当該リング状空間は補償室である。シ
リンダ３内の空間は、ピストンユニット１１によって第
一の作業室２１ａと第二の作業室２１ｂとに分割されて
いる。作業室２１ａ及び２１ｂは、圧力液体（Druckflu
essigkeit）で満たされている。補償室１９は、レベル
１９ａまで液体によって満たされており且つその上方が
ガス（気体）によって満たされている。補償室１９内に
は、シリンダ３の孔２５を介して第二の作業室２１ｂと
連通状態にある第一の導管区間、すなわち高圧部区間２
３ａが中間管２３によって形成されている。この高圧部
区間には、リザーバ管１７に横に取り付けられていて圧
力に依存して反応する弁２７が接続している。この弁か
ら、第二の導管区間、すなわち低圧部区間が補償室１９
へ通じている（不図示）。
【００１４】ピストン棒５がシリンダ３から上へ向かっ
て走出する（繰り出される）とき、上側の作業室２１ｂ
が縮小される。上側の作業室２１ｂには過圧（Ueberdru
ck）が生じる。当該過圧は、圧力に依存して反応を示す
弁２７が閉じられている限り、下側の作業室２１ａへの
ピストン弁装置１３によって緩和され得る。圧力に依存
して反応を示す弁２７が開かれていると、液体は同時に
上側の作業室２１ｂから高圧部区間２３及び圧力に依存
して反応を示す弁２７を通って補償室１９へ流れる。従
って、ピストン棒５の走出の際の振動減衰器の減衰特性
曲線（Daempfcharakteristik）は、圧力に依存して反応
を示す弁２７が開いているか閉じられているかに依存し
ている。
【００１５】ピストン棒５がシリンダ３内へ走入する
（引っ込められる）ときには、下側の作業室２１ａに過
圧が生じる。液体は、下側の作業室２１ａからピストン
弁装置１３を通って上へ向かって上側の作業室２１ｂへ
移り得る。シリンダ３内でのピストン棒体積の増大によ
って押しのけられる液体は、底部弁装置１５を通って補
償室１９へ追い出される。ピストン弁装置１３の貫流抵
抗が底部弁装置１５の貫流抵抗よりも小さいので、同様
に上側の作業室２１ｂに上昇する圧力が発生する。この
上昇する圧力は、圧力に依存して反応を示す弁２７が開
かれている状態では、高圧部区間２３ａを通ってこれも
また同様に補償室１９へあふれ出る。これは以下のこと
を意味する。すなわち、ピストン棒の走出の場合と全く
同様に、走入の場合にも、圧力に依存して反応を示す弁
２７が開かれているときにはショックアブソーバ（振動
減衰器）がよりソフトな特性をもち、圧力に依存して反
応を示す弁が閉じられているときにはよりハードな特性
をもつことを意味する。バイパスの高圧部区間２３ａを
通る流れ方向が常に同一の方向であり、ピストン棒が走
入するか走出するかは関係ないということを心にとめて
おく必要がある。
【００１６】図２は、単独構成要素としての圧力に依存
する弁２７の実施例を示す。リザーバ管１７に外側に配
置された管状接続部（Rohrstutzen）２９内にポット形
状（深なべ形状）の挿入部材（Einsatz）３１が取り付
けられている。当該ポット形状の挿入部材３１は、振動
減衰器の高圧部区間２３ａ（図１も参照）への接続部３
３を有する。前記ポット形状の挿入部材の底部には、弁
面３５と、補償室１９への少なくとも一つの流出口３７
とが形成されている。
【００１７】前記弁面上で、これの運転位置にて、弁体
３９がプレストレスを与えられている。当該弁体は、増
圧器（Druckuebersetzer）４３の中央の段状開口４１内
にて半径方向についてガイドされる。その際、弁体パッ
キング３９ａが弁体前面側を弁体背面側から隔離する。
弁体３９には、延長部４５が接続している。当該延長部
は、前記増圧器を完全に貫き且つ蓋体４９における圧力
接続開口部４７にて終わっている。当該圧力接続開口部
は、不図示の空気ばね（図３または図４参照）と連通さ
せられている。
【００１８】前記圧力接続開口部における圧力（以下で
は制御圧力と呼ばれる）は、軸方向にて浮かんでポット
形状の挿入部材３１内で案内されている増圧器４３に作
用する。当該増圧器４３はディスクによって形成され、
当該ディスクはその外径部にパッキング５１を担持して
いる。それに対して筒状の挿入部材の内径部は、蓋体４
９から出発して第一の支持面５３までガイド面５５とし
て形成されている。
【００１９】半径方向外側で第一の支持面５３に及び増
圧器４３の下側部における段部５７に、第一の弾性要素
（ばね要素）５９が配置されている。当該第一の弾性要
素は、有利には層状に積み重ねられた平板（Planscheib
en）からなる。第二の弾性要素（ばね要素）６１は、増
圧器４３の別の段部６３と第二の支持面６５との間で緊
張させられている。第二の支持面６５は、緊張リング
（Spannring）６７によって与えられる。当該緊張リン
グの外径は、ガイド面５５に対して、これらの面の間に
プレスばめ（Presspassung）が存在するようにディメン
ジョニングされている。
【００２０】パッキング５１から出発し、ガイド面５５
が増圧器４３の上側部及び蓋体４９とともに圧力室６９
を形成する。当該圧力室には制御圧力がある。圧力接続
開口部４７から、制御媒体が直接に当該圧力室に達する
ことはない。なぜならば、延長部４５が外側で圧力接続
開口部４７に対して密封されているからである。前記延
長部は、中央のスロットル進入路（Drosselzulaufkana
l）７１を有する。当該スロットル進入路は、はぼ弁体
まで達する。そこから、圧力媒体が前記増圧器と前記延
長部との間のわずかな隙間を通って、調整装置７３を形
成するねじ状結合部まで流れ得る。当該ねじ状結合部
は、スロットル進入路７１の継続部である。
【００２１】前記調整装置ないしは前記ねじ状結合部が
あそびなしに働くように、前記延長部と前記増圧器の上
側部との間にプレストレスばね７５が配置されている。
当該プレストレスばねは、前記ねじ状結合部の両方の言
及された部材に、常にそれらのねじフランク（Gewindef
lanken）が係合しているようにプレストレスを与える。
プレストレスばね７５のためのストッパとして、支持板
７７が用いられる。
【００２２】蓋体パッキング８１は、圧力室６９及び補
償室１９を弁２７の領域にて周囲環境に対して密閉す
る。止め輪（Sicherungsring）８３が、蓋体を、閉じら
れたポジションにて保持する。その際、不図示の供給導
管を弁２７に対しての所望のポジションへ方向づけるこ
とができるように、蓋体が回転させられ得る。
【００２３】減衰器運転中、減衰液体は高圧部区間２３
ａを経て弁２７の接続部３３内へ押しのけられる。所望
の減衰力特性曲線に依存して、減衰媒体は、それが弁体
３９のリーディング面８７（すなわち、流れ寄せてきた
減衰媒体が当たる面）にぶつかる前に、場合によっては
プレスロットル（Vordrossel）８５を通過しなければな
らない。リーディング面の面積を乗ぜられたリーディン
グ面への圧力が、弁体への効力のある（すなわち弁体に
作用する）開放力である。当該開放力は、増圧器４３へ
の圧力室６９における制御圧力と、両方の弾性要素５
９；６１の結果として生じる弾性力とから結果として生
じる閉鎖力に抗して作用する。前記開放力が前記閉鎖力
よりも大きいと、弁体が浮揚する（すなわち、持ち上げ
られる）、ないしは無圧状態ですでに弁通過横断面を認
めているすでに開かれている弁体がさらに浮揚する。流
出口３７を経て、減衰媒体が、ポット形状の挿入部材の
底部と増圧器４３の下側部との間の低圧室８９から補償
室１９へ流れ去り得る。弁２７における減衰媒体の圧力
低下が、前記制御圧力の大きさによって調整され得る減
衰力を意味する。
【００２４】さらに、当該振動減衰器における目下の圧
力（Momentandruck）が、ピストン運動が進行しないと
きには、弁体３９のリーディング面８７を加えての増圧
器の下側部の大きさの面に作用し、且つ開放力であるこ
とに言及しておく。特に補償室におけるガスプレストレ
ス（Gasvorspannung）を伴う振動減衰器の場合には、こ
の状況が前記弾性要素の調整の際に考慮にいれられねば
ならない。なぜならば、暖まった場合に、例えば減衰運
転によって暖まった場合に、ガスプレストレスが高まる
可能性があり、それによって弁体がより大きな開放力に
基づいてより大きな弁通過横断面をセットし、その結果
として減衰力が下がるからである。
【００２５】振動減衰器及びそれと連通している調整可
能な弁のこの形態は、例として見るべきものである。そ
れは、気体作用で制御される弁の機能だけを明らかにす
る。原理的に、当該調整可能な弁は異なって構成されて
いてもよい。ピストン配置も可能である。
【００２６】図３は、二つの調整可能な振動減衰器１を
備える二つの空気ばね９１を含む回路図を示す。これら
の振動減衰器は、一つの車両軸（車軸）に配置されてい
ることが可能であり、異なる車両軸に配置されているこ
とも可能である。明快さの理由から圧力空気（圧縮空
気）供給装置の図示は行われていない。
【００２７】空気ばね９１の構造は、周知のものである
という前提にたつ。例えば、ドイツ特許出願公開第３２
４６９６２号明細書(DE 32 46 962 A1)を参照のこと。
また、空気ばねと振動減衰器とが、すでにドイツ特許出
願公開第２１１８０８０号明細書(DE 21 18 080 A1)に
より知られているような構造ユニットを形成してもよ
い。
【００２８】空気ばねには、それぞれ制御導管９３ａ；
９３ｂが接続されている。当該制御導管は、空気圧
ｐ１；ｐ２を安全装置９５の接続部ｓ１；ｓ２に伝え
る。この安全装置としては、ばね９７ａ；９７ｂによっ
て出発ポジションにて保持されている弁体９９が振動減
衰器１への圧力出力接続部１０１を解放することによっ
て、両方の制御圧力ｐ１；ｐ２のうちの大きい方の制御
圧力をフリー接続する（すなわち通過させるように連通
状態に切り替える）シャトル弁である。当該安全装置に
は、さらにスロットル１０３が後続配置されており、当
該スロットルが望ましくない高い圧力変動頻度を気体作
用的に（空気圧的に）フィルタにかけるとよい。
【００２９】空気ばね９１の作動中、これらは圧力供給
装置によって恒常的に圧力を受けた状態に保たれる。両
方の空気ばねに均等に圧力空気（圧縮空気）が与えられ
るとすると、安全装置９５ないし弁体９９は、図示され
た切替状態を占める。当該切替状態では、両方の制御接
続部ｓ１；ｓ２がフリー接続されており、且つ両方の空
気ばね９１の制御圧力が振動減衰器１の調整可能な弁２
７に作用する。
【００３０】制御導管９３ａ；９３ｂ及び空気ばね９１
が、制御接続部ｓ１；ｓ２における圧力損失に結びつい
た故障を示すとただちに、安全装置９５の弁体９９が障
害のない空気ばね内のより高い圧力によって、圧力損失
のある制御接続部が遮断されている切替状態にもたらさ
れる。従って、両方の振動減衰器には、障害のない空気
ばねから制御圧力が供給される。
【００３１】図４は、図３に示す構成のさらなる発展を
示す。このケースでは、安全装置は、結び付けられて論
理回路になっている三つのシャトル弁９５ａ；９５ｂ；
９５ｃからなる。基本的に、図３の原理により、二つの
空気ばね９１が制御導管９３ａ；９３ｂ；９３ｃ；９３
ｄを介して一つのシャトル弁９５ａ；９５ｂに接続され
る。他方また、これらのシャトル弁９５ａ；９５ｂが、
別の制御導管９３ｅ；９３ｆによって中央のシャトル弁
９５ｃに接続されている。その結果、例えば第一の車両
軸の空気ばねが第二の車両軸の空気ばねとプレッシャバ
ランスの原理により比較される。その際、常に、制御接
続部のより高いほうの圧力が圧力出力接続部１０１ｃに
現れ、且つすべての振動減衰器１を制御する。
【図面の簡単な説明】
【図１】単独の構成要素としての調整可能な振動減衰器
の図である。
【図２】当該振動減衰器に付属する調整可能な弁の例示
的な形態を示す図である。
【図３】二つの調整可能な振動減衰器のための安全装置
を示す図である。
【図４】複数の振動減衰器の全ての調整可能な弁のため
の安全装置を備える、多軸をもつ、空気ばねのつけられ
た車両の場合の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 振動減衰器 ９１ 空気ばね（気体ばね） ９３ 接続部 ９５ 安全装置 １０１ 圧力出力接続部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス マンガー ドイツ連邦共和国 デー・97535 ヴァ ッサーローゼン・カイステン ヴァスビ ューラー シュトラーセ ２ (72)発明者 ヨアヒム キューネル ドイツ連邦共和国 デー・97456 ディ ッテルブルン タニッヒヴェーク 31 (72)発明者 トーステン アスホフ ドイツ連邦共和国 デー・97421 シュ ヴァインフルト ゾネンシュトラーセ 17 (72)発明者 シュテフェン ハイン ドイツ連邦共和国 デー・97424 シュ ヴァインフルト グローガウシュトラー セ 10 (56)参考文献 特開 平７−232533（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−80106（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−80107（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16F 9/50 B60G 17/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ（３）内におけるピストン棒
    （５）をもっている調整可能な振動減衰器にして、当該
    振動減衰器（１）に設けられている調整可能な減衰弁
    （２７）を用いて減衰媒体が減衰力を及ぼし、当該調整
    可能な減衰弁（２７）が気体ばね（９１）の制御圧力に
    よって制御され、且つ、制御圧力が気体ばね（９１）の
    損傷によって低下した際には当該振動減衰器（１）の十
    分に大きな減衰力を保証する安全装置（９５）が設けら
    れている、調整可能な振動減衰器において、 少なくとも二つの気体ばね（９１）が前記安全装置（９
    ５）と連通させられており、当該安全装置（９５）が、
    これらの気体ばね（９１）の間のプレッシャバランス機
    能を有する気体作用回路から構成されており、前記プレ
    ッシャバランス機能が、当該気体作用回路内における前
    記気体ばね（９１）の制御圧力のうちの最も大きい制御
    圧力を、当該気体作用回路の少なくとも一つの圧力出力
    接続部（１０１）に対してフリー接続し、これらの気体
    ばね（９１）に属する複数の調整可能な振動減衰器
    （１）が、前記気体作用回路の前記少なくとも一つの圧
    力出力接続部（１０１）を介して連通させられており且
    つ関与する気体ばね（９１）の前記最も大きい制御圧力
    で制御されることを特徴とする調整可能な振動減衰器。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の調整可能な振動減衰器
    において、前記気体作用回路が、気体ばね（９１）への
    接続部（９３）を有するシャトル弁から成ることを特徴
    とする調整可能な振動減衰器。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の調整可能な振動減衰器
    において、当該振動減衰器（１）が一つの車両軸にて使
    用され、この一つの車両軸に配置された複数の気体ばね
    （９１）が前記気体作用回路と連通していることを特徴
    とする調整可能な振動減衰器。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の調整可能な振動減衰器
    において、当該振動減衰器（１）が、気体ばねのつけら
    れた複数の車両軸を備える車両にて使用され、異なる車
    両軸に配置された複数の気体ばね（９１）が前記気体作
    用回路と連通していることを特徴とする振動減衰器。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の調整可能な振動減衰器
    において、当該振動減衰器（１）が、気体ばねのつけら
    れた複数の車両軸を備える車両にて使用され、それぞれ
    の車両軸に配置された複数の気体ばね（９１）がそれぞ
    れ車両軸ごとに前記気体作用回路と連通されていて、こ
    れら気体作用回路が別の前記気体作用回路を介して互い
    に連通していることを特徴とする振動減衰器。
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