DE102009022328A1 - damper device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Zylinder (12) und einem in dem Zylinder (12) bewegbar gehaltenen Arbeitskolben (14), welcher zwischen einem ersten Arbeitsraum (16) und einem zweiten Arbeitsraum (18) angeordnet ist. Die Dämpfereinrichtung (10) weist eine die Arbeitsräume (16, 18) unter Umgehung zumindest eines Elements des Arbeitskolbens (14) verbindende Umgehungsleitung (20) auf. Die Umgehungsleitung (20) weist des Weiteren eine Regeleinrichtung (26, 34) auf, mittels welcher ein Volumenstrom eines Fluids durch die Umgehungsleitung (20) einstellbar ist.The invention relates to a damper device (10), in particular for a motor vehicle, having a cylinder (12) and a working piston (14) movably held in the cylinder (12), which is arranged between a first working space (16) and a second working space (18). is arranged. The damper device (10) has a bypass (20) connecting the working spaces (16, 18), bypassing at least one element of the working piston (14). The bypass line (20) further comprises a control device (26, 34), by means of which a volume flow of a fluid through the bypass line (20) is adjustable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Zylinder und einem in dem Zylinder bewegbar gehaltenen Arbeitskolben, welcher zwischen einem ersten Arbeitsraum und einem zweiten Arbeitsraum angeordnet ist, und mit einer die Arbeitsräume unter Umgehung zumindest eines Elements des Arbeitskolbens verbindenden Umgehungsleitung.The Invention relates to a damper device, especially for a motor vehicle, with a cylinder and one in the cylinder movably held working piston, which between a first working space and a second working space is arranged, and with a the workrooms bypassing at least one element of the working piston connecting Bypass line.
Bei einer derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Dämpfereinrichtung zum Dämpfen einer Bewegung eines Rades gegenüber einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs ist in der Umgehungsleitung ein beweglicher magnetischer Kolben angeordnet. Die die Arbeitsräume unter Umgehung des Arbeitskolbens verbindenden Umgehungsleitung ist mit einer elektrisch leitfähigen Wicklung umgeben. Bei einer derartigen Dämpfereinrichtung führen ein Einfedern oder ein Ausfedern des Rades mit geringen Amplituden zunächst zu einem Eintreten eines Fluids in die Umgehungsleitung und hierbei zu einem Verschieben des magnetischen Kolbens in der Umgehungsleitung, wodurch in der elektrisch leitfähigen Wicklung Induktionsenergie erzeugt wird. Bis der magnetische Kolben in der Umgehungsleitung eine Endposition erreicht hat, strömt das Fluid vorwiegend durch die Umgehungsleitung. Nach dem Erreichen seiner Endposition in der Umgehungsleitung, wenn also kein hydraulisches Fluid mehr in die Umgehungsleitung einströmen kann, strömt das Fluid verstärkt durch Fluidkanäle in dem Arbeitskolben von dem ersten Arbeitsraum in den zweiten Arbeitsraum oder umgekehrt.at Such, known from the prior art damper device for steaming a movement of a wheel opposite A structure of a motor vehicle is in the bypass line movable magnetic piston arranged. The the workrooms under Bypass of the working piston connecting bypass is with an electrically conductive Surrounded winding. In such a damper device lead a compression or a rebound of the wheel with low amplitudes to first an entry of a fluid in the bypass line and this to a displacement of the magnetic piston in the bypass line, causing in the electrically conductive winding Induction energy is generated. Until the magnetic piston in the Bypass has reached an end position, the fluid flows mainly by the bypass. After reaching his End position in the bypass, so if no hydraulic Fluid can flow more into the bypass line, the fluid flows reinforced through fluid channels in the working piston from the first working space to the second working space or vice versa.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dämpfereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein hochkomfortables Dämpfen ermöglicht.task The present invention is a damper device of the above to create said type, which allows a highly comfortable damping.
Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These Task is by a damper device solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments with appropriate training of the invention are in the dependent claims specified.
Bei der erfindungsgemäßen Dämpfereinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Zylinder und einem in dem Zylinder bewegbar gehaltenen Arbeitskolben, welcher zwischen einem ersten Arbeitsraum und einem zweiten Arbeitsraum des Zylinders angeordnet ist, und mit einer die Arbeitsräume unter Umgehung zumindest eines Elements des Arbeitskolbens verbindenden Umgehungsleitung, weist die Umgehungsleitung eine Regeleinrichtung auf, mittels welcher ein Volumenstrom eines Fluids durch die Umgehungsleitung einstellbar ist. Die Umgehungsleitung kann hierbei, je nach verfügbarem Bauraum, innerhalb oder außerhalb des Zylinders angeordnet sein. Umfasst ein Element des Arbeitskolbens wenigstens einen die Arbeitsräume verbindenden Fluidkanal, so ist durch die Umgehungsleitung eine parallel zu dem wenigstens einen Fluidkanal durchströmbare Verbindung der Arbeitsräume geschaffen. Die Umgehungsleitung kann hierbei auch innerhalb des Arbeitskolbens angeordnet sein. Mittels dieser Umgehungsleitung ist somit der wenigstens eine Fluidkanal des Arbeitskolbens umgehbar.at the damper device according to the invention, especially for a motor vehicle, with a cylinder and one in the cylinder movably held working piston, which between a first working space and a second working space of the cylinder, and with one the workrooms underneath Bypassing at least one element of the working piston connecting Bypass line, the bypass line has a control device on, by means of which a volume flow of a fluid through the bypass line is adjustable. The bypass line can, depending on the available space, inside or outside be arranged of the cylinder. Includes at least one element of the working piston one the workrooms connecting fluid channel, so is by the bypass line a parallel created to the at least one fluid channel durchströmbare connection of the working spaces. The Bypass line can also be within the working piston be arranged. By means of this bypass line is thus at least a fluid passage of the working piston bypassed.
Eine solche Regeleinrichtung ermöglicht ein Einstellen eines jeweiligen Volumenstroms des Fluids durch die Umgehungsleitung, wodurch ein glatter, sanfter Dämpfkraftaufbau erreichbar ist. Eine derartige, als Verstelldämpfer ausgebildete Dämpfereinrichtung ermöglicht somit ein hochkomfortables Dämpfen.A allows such control device adjusting a respective volume flow of the fluid through the Bypass, whereby a smooth, smooth Dämpfkraftaufbau is achievable. Such, as a variable damper trained damper device allows thus a highly comfortable steaming.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Regeleinrichtung wenigstens ein Druckregelventil. Das Druckregelventil ist hierbei so einstellbar, dass eine Druckdifferenz eines Drucks des Fluid stromaufwärts des Druckregelventils und stromabwärts des Druckregelventils konstant haltbar ist. Mittels des Druckregelventils kann eine Kennlinie der Dämpfereinrichtung wunschgemäß eingeregelt beziehungsweise abgestimmt werden.In An advantageous embodiment of the invention comprises the control device at least one pressure regulating valve. The pressure control valve is here so adjustable that a pressure difference of a pressure of the fluid upstream the pressure control valve and downstream of the pressure control valve constant is durable. By means of the pressure control valve, a characteristic of the damper device as desired adjusted or be matched.
Des Weiteren ist bei einer derartigen Dämpfereinrichtung ein Verhärten der Dämpfereinrichtung vermeidbar, wenn eine ungefederte Masse, beispielsweise ein Rad eines Kraftfahrzeugs, mit hoher Frequenz zum Schwingen mit einer Eigenfrequenz der ungefederten Masse angeregt wird. Bei konventionellen Dämpfereinrichtungen von Kraftfahrzeugen führt hingegen ein Anregen des Rades zum Schwingen mit der Eigenfrequenz des Rades, etwa in Folge von Straßenunebenheiten, zu einem Verhärten der Dämpfeinrichtung, da sich zwischen den Arbeitsräumen kein angemessen dämpfend wirkender Volumenstrom einstellt.Of Further, in such a damper device, a hardening of the Damper device avoidable, if an unsprung mass, for example a wheel of a motor vehicle, with high frequency for oscillation with a natural frequency of unsprung Mass is stimulated. In contrast, in conventional damper devices of motor vehicles leads exciting the wheel to vibrate at the natural frequency of the wheel, for instance as a result of uneven roads, to a hardening the damping device, because there is between the work spaces not adequately cushioning adjusting the effective volume flow.
Die wenigstens ein Druckregelventil umfassende Regeleinrichtung ermöglicht darüber hinaus ein wunschgemäßes Vorgeben der Kennlinie der Dämpfereinrichtung, insbesondere mittels einer Software. Mittels der wenigstens ein Druckventil aufweisenden Regeleinrichtung ist des Weiteren eine amplitudenabhängige Dämpfung der Dämpfereinrichtung und/oder eine frequenzabhängige Dämpfung erreichbar. Bei der amplitudenabhängigen Dämpfung ist ein verstärktes Dämpfen mit Erreichen oder Überschreiten einer vorgebbaren Amplitude einstellbar. Ziel der frequenzabhängigen Dämpfung ist es, hohe Frequenzen weniger stark zu dämpfen als niedrigere Frequenzen.The At least one pressure regulating valve comprehensive control device also allows a as desired the characteristic of the damper device, in particular by means of software. By means of at least one Pressure regulator having control device is further a amplitude-dependent damping the damper device and / or a frequency-dependent damping reachable. In the amplitude-dependent damping is an increased damping with Reaching or exceeding adjustable to a predetermined amplitude. The goal of the frequency-dependent damping is to attenuate high frequencies less than lower frequencies.
Ist das Druckregelventil als einseitig wirkendes Druckregelventil ausgebildet, so ist eine weitere Umgehungsleitung vorzusehen, wobei eine das einseitig wirkende Druckventil aufweisende Umgehungsleitung dem Übertreten des Fluids von dem ersten Arbeitsraum in den zweiten Arbeitsraum und die zweite, das einseitig wirkende Druckregelventil aufweisende Umgehungsleitung dem Übertreten des Fluids aus dem zweiten Arbeitsraum in den ersten Arbeitsraum dient. Durch entsprechende Absperreinrichtungen, insbesondere Rückschlagventile, ist ein Weg des Fluids durch die jeweilige Umgehungsleitung vorgebbar.If the pressure control valve is designed as a one-way pressure control valve, it is necessary to provide a further bypass line, wherein the one side-acting pressure valve having bypass line the passage of the fluid from the first working space into the second working space and the second, the one-way pressure control valve having bypass line serves to transgress the fluid from the second working space into the first working space. By appropriate shut-off devices, in particular check valves, a path of the fluid through the respective bypass line can be specified.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Regelventil doppelseitig wirkend ausgebildet. Hierbei kann dann lediglich eine Umgehungsleitung vorgesehen sein, was die Komplexität der Dämpfereinrichtung verringert.In An advantageous embodiment of the invention is the control valve formed double-acting. Here then only one Bypass line be provided, reflecting the complexity of the damper device reduced.
In einer ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Regeleinrichtung eine Pumpeinrichtung umfassen, welche zum Beaufschlagen des Fluids mit Bewegungsenergie mit einem elektromechanischen Wandler gekoppelt ist. Eine derartige Pumpeinrichtung kann insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn der erste und der zweite Arbeitsraum sowohl über die Umgehungsleitung als auch über wenigstens einen in dem Arbeitskolben ausgebildeten Fluidkanal miteinander verbunden sind.In a supplementary or alternative embodiment of the invention, the control device a Pumping means, which for applying the fluid with Motor energy coupled with an electromechanical transducer is. Such a pumping device can then be used in particular come when the first and the second workspace both over the Bypass line as well over at least one fluid channel formed in the working piston with each other are connected.
Auch ohne Vorsehen eines Druckregelventils in der Umgehungsleitung ermöglicht eine derartige, die Pumpeinrichtung und den elektromechanischen Wandler aufweisende Dämpfereinrichtung einen glatten, sanften Dämpfkraftaufbau, bei welchem ein Trägheitsmoment des elektromechanischen Wandlers kompensierbar ist. Ergänzend oder alternativ kann eine elastische Anbindung des Arbeitskolbens vorgesehen sein. Auch eine Regeleinrichtung, welche lediglich die mit dem elektromechanischen Wandler gekoppelte Pumpeinrichtung umfasst, ermöglicht ein Vorgeben der Kennlinie der Dämpfereinrichtung, insbesondere mittels Software. Dadurch dass mittels der beispielsweise als Motor-Pumpe-Einheit ausgebildeten Regeleinrichtung Kräfte entgegen der Bewegungsrichtung erzeugbar sind, lassen sich mittels der Dämpfereinrichtung Funktionen einer aktiven Federung realisieren. Eine derartige, auch als Activ-Body-Control (ABC) bezeichnete aktive Federung ermöglicht ein Einstellen eines gewünschten Niveaus des Aufbaus des Kraftfahrzeugs bei Bremsvorgängen, Beschleunigungen, beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten und/oder in Kurven. Zudem können Fahrzeugaufbau- und Radbewegungen dynamisch beeinflusst werden.Also without providing a pressure control valve in the bypass line allows Such, the pumping device and the electromechanical transducer having damper device a smooth, gentle damping force build-up, where a moment of inertia of the electromechanical transducer is compensated. Complementary or Alternatively, an elastic connection of the working piston can be provided be. Also, a control device, which only with the electromechanical transducer coupled pumping device allows to specify the characteristic the damper device, especially by software. This means that by means of example designed as a motor-pump unit control device forces against The direction of movement can be generated, can be by means of the damper device Realize functions of an active suspension. Such, too as an active body control (ABC) referred to as active suspension allows adjustment of a desired Levels of construction of the motor vehicle during braking, accelerations, when driving over of road bumps and / or in curves. In addition, vehicle body and wheel movements are dynamically influenced.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Bewegungsenergie des Fluids in einem passiven Zustand des elektromechanischen Wandlers in elektrische Energie wandelbar ist. Der hierbei als Generator wirkende elektromechanische Wandler ermöglicht also in vorteilhafter Weise ein Rückgewinnen von Energie der Dämpfereinrichtung, welche bei konventionellen Dämpfereinrichtungen in einer Größenordnung beispielsweise von 120 Watt bis 160 Watt verloren geht.When Furthermore, it has been shown to be advantageous if the kinetic energy of the fluid in a passive state of the electromechanical transducer is convertible into electrical energy. The here as a generator acting electromechanical transducer thus allows in an advantageous manner Way a recapture of energy of the damper device, which in conventional damper devices in an order of magnitude For example, from 120 watts to 160 watts is lost.
Durch das Bereitstellen von zusätzlichen Stellkräften mittels der Motor-Pumpe-Einheit ist selbst bei einer auf Zug beanspruchten Dämpfereinrichtung, wenn also eine mit dem Arbeitskolben verbundene Kolbenstange aus dem Zylinder heraus bewegt wird, eine Kraft in Bewegungsrichtung aufbringbar, während eine konventionelle Dämpfereinrichtung eine Dämpfkraft lediglich entgegen der Bewegungsrichtung bereitstellt. Dadurch ist eine besonders große Freiheit beim Vorgeben der Kennlinie der Dämpfereinrichtung gegeben und zudem kann die Funktion einer aktiven Federung dargestellt werden.By the provision of additional restoring forces by means of The engine-pump unit is even in a train-loaded Damper device, if therefore a piston rod connected to the working piston the cylinder is moved out, a force in the direction of movement applicable while a conventional damper device a damping force only provides counter to the direction of movement. This is a very big one Freedom when specifying the characteristic of the damper device given and In addition, the function of an active suspension can be displayed.
Weist die Regeleinrichtung in einem ersten Strang der Umgehungsleitung das Druckregelventil auf, und in einem zweiten Strang der Umgehungsleitung die mit dem elektromechanischen Wandler gekoppelte Pumpeinrichtung, so sind die für die jeweilige Regeleinrichtung vorstehend beschriebenen Vorteile kombinierbar.has the control device in a first strand of the bypass line the pressure control valve on, and in a second strand of the bypass line the pumping device coupled to the electromechanical transducer, so are those for the respective control device described above advantages combined.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments and with reference to the Drawings in which the same or functionally identical elements with identical reference numerals are provided. Showing:
Die
Umgehungsleitung
Diese,
die zwei Druckregelventile
Bei
der in
Über die
Motor-Pumpe-Einheit
Bei
der in
Bei
der in
Über eine
zweite Umgehungsleitung
So
stellt sich beim Ausfedern, also beim Herausbewegen der Kolbenstange
Durch
das Anordnen des Rückschlagventils
Die
in
Demgegenüber ist
die in der ersten Umgehungsleitung
Hierfür ist in
vier Leitungssträngen
Bei
der in
Durch
die Parallelschaltung von Motor-Pumpe-Einheit
In
einer anderen oder alternativen Ausführungsform ist es denkbar,
dass die Umgehungsleitung
Wie
beispielsweise in der in
In
Wie
in den Quadraten I und III als strichlierte Rechtecke DRV dargestellt,
ermöglicht
die Verwendung des Druckregelventils
In
den Quadranten II und IV sind in den Arbeitsbereichen Q diejenigen
Bereiche dargestellt, in denen beim Ein- bzw. Ausfedern der Dämpfereinrichtung
- 1010
- Dämpfereinrichtungdamper device
- 1212
- Zylindercylinder
- 1414
- Arbeitskolbenworking piston
- 1616
- erster Arbeitsraumfirst working space
- 1818
- zweiter Arbeitsraumsecond working space
- 2020
- Umgehungsleitungbypass line
- 2222
- Kolbenstangepiston rod
- 2424
- zweiter Strangsecond strand
- 2626
- DruckregelventilPressure control valve
- 2828
- erster Strangfirst strand
- 3030
- Pumpeinrichtungpumping device
- 3232
- Wandlerconverter
- 3434
- Motor-Pumpe-EinheitMotor-pump unit
- 3636
- Fluidkanalfluid channel
- 3838
- ArbeitsbereichWorkspace
- 4040
- Kraftachseforce axis
- 4242
- Geschwindigkeitsachsespeed axis
- 4444
- Bodenventilbottom valve
- 4646
- Ausgleichsraumcompensation space
- 4848
- Rückschlagventilcheck valve
- 5050
- erster Strangfirst strand
- 5252
- zweiter Strangsecond strand
- 5454
- Rückschlagventilcheck valve
- 5656
- Vier-Wege-VentilFour-way valve
- 5858
- Leitungsstrangwiring harness
- 6060
- Drosselventilthrottle valve
- 6262
- Förderleitungdelivery line
- 6464
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- 6666
- Dämpfungsmitteldamping means
- 6868
- Zylindercylinder
- 7070
- Arbeitskolbenworking piston
- 7272
- erste Arbeitskammerfirst working chamber
- 7474
- zweite Arbeitskammersecond working chamber
- DRVDRV
- Arbeitsbereiche des Druckregelventilsworking area of the pressure control valve
- DBVDBV
- Arbeitsbereiche des Druckbegrenzungsventilsworking area the pressure relief valve
- RR
- Rekuperative Arbeitsbereiche der Motor-Pumpe-Einheitrecuperative Work areas of the motor-pump unit
- Zusatzkräfte generierende Arbeitsbereiche der Motor-Pumpe-EinheitGenerating additional powers Work areas of the motor-pump unit
Claims (8)
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