DE102007045814A1

DE102007045814A1 - Dämpferanordnung

Info

Publication number: DE102007045814A1
Application number: DE102007045814A
Authority: DE
Inventors: Kenneth L. Troy Oblizajek; Shawn G. Grand Blanc Quinn; William C. Milford Gregory; Carl T. Highland Wright; Gregory J. Commerce Township Fadler
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: DE102007045814B4; US7347437B1; US20080078635A1

Abstract

Eine Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs umfasst ein Gehäuse, das geeignet ist, um an einem Ende eines Federbeins in dem Aufhängungssystem befestigt zu werden. Das Gehäuse weist eine Kammer mit einem Fluid darin auf. Die Dämpferanordnung umfasst auch mindestens eine Membran, die sich über die Kammer erstreckt, um mit dem Fluid zu reagieren, um bei relativ geringen Auslenkungen nachgiebig zu sein und bei relativ großen Auslenkungen steif zu sein.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Aufhängungssysteme für Fahrzeuge und im Spezielleren eine Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug wie z. B. ein Kraftfahrzeug vorzusehen. Eine Form von Aufhängungssystem umfasst eine Schraubenfeder, deren eines Ende in einem unteren Sitz ruht, der sich mit der Radanordnung bewegt; das entgegengesetzte Ende steht mit einem oberen Sitz einer/s Fahrzeugkarosserie oder -rahmens des Fahrzeugs in Kontakt. Die Feder trägt das Gewicht der Fahrzeugkarosserie und lässt eine relative Hin- und Herbewegung zwischen der Radanordnung und der Fahrzeugkarosserie beim Fahren auf einer Straße zu, um Radstörungen von der Fahrzeugkarosserie zu isolieren.
In einer weiteren Form von Aufhängungssystem ist ein Federbein zwischen den bewegbaren Aufhängungselementen und der Karosserie des Fahrzeugs befestigt. Das Federbein umfasst typischerweise einen hydraulischen Zylinder mit einem/r daran angebrachten Kolben und Kolbenstange. Die Kolbenstange erweitert sich verschiebbar von einem oberen Ende des hydraulischen Zylinders weg und ist mit der Fahrzeugkarosserie über eine flexible Verbindung verbunden. Der hydraulische Zylinder ist an seinem unteren Ende an bewegbaren Aufhängungselementen angebracht.
Die Wirkung von Stößen von der Fahrbahn verursachen eine Bewegung des Kolbens, der wiederum ein Fluid, das in dem hydraulischen Zylinder aufgenommen ist, verdrängt. Der Widerstand der Bewegung des Kolbens durch den hydraulischen Zylinder ist von der Verdrängungsrate abhängig, wobei die Bewegung der zugeordneten Feder gedämpft ist und übermäßige Stöße verhindert sind.
Wenn die Radanordnung des Fahrzeugs Eingängen von der Straße ausgesetzt ist, ist das Aufhängungssystem Verdichtungs-(Einfederungs-) und Erweiterungs-(Ausfederungs)-Hüben ausgesetzt. Derzeitige Dämpfer von Aufhängungssystemen vom Federbeintyp zeigen Effekte, die auf einen starken Einfluss von Haftreibung schließen lassen. Der Dämpfer trägt eine radiale Last, die durch die Reaktion von statischen und dynamischen Kräften in der Aufhängung verursacht wird. Diese radiale Last bindet die/das Dämpferstange und -rohr an der Stangenführung und den Kolbengrenzflächen. Diese Bindung führt zu einem relativ steifen Aufhängungselement, da sich die Dämpferstange in dem Rohr nicht mehr frei bewegt, was die vorteilhaften Effekte der Verdrängung des internen Fluids zunichte macht. Unter solchen Bedingungen überträgt der Dämpfer ohne weiteres eine ungefederte Aufhängungsauslenkung praktisch ohne Verluste (als wäre er elastisch). Die dynamischen Kräfte an den Reaktionsgrenzflächen der Fahrzeugkarosserie sind viel größer als erwünscht und erzeugen schließlich unverhältnismäßig große Beschleunigungen der gefederten Masse.
Infolgedessen ist es wünschenswert, eine neue Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs vorzusehen, die sich in Reihe mit einem vorhandenen Dämpfer eines Fahrzeugs befindet. Es ist auch wünschenswert, eine Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs vorzusehen, die eine Dämpfung bereitstellt und frei von Haft reibung ist. Es ist ferner wünschenswert, eine Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs vorzusehen, die gleichzeitig den relativ großen statischen, quasi-statischen und dynamischen Radial- und Biegelasten entgegenwirkt, ohne den Dämpfer zu binden. Es besteht daher in der Technik Bedarf an der Bereitstellung einer Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs, die zumindest eines dieser Bedürfnisse erfüllt.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung eine Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs. Die Dämpferanordnung umfasst ein Gehäuse, das geeignet ist, um an einem Ende eines Federbeins in dem Aufhängungssystem befestigt zu werden. Das Gehäuse weist eine Kammer mit einem Fluid darin auf. Die Dämpferanordnung umfasst auch mindestens eine Membran, die sich über die Kammer erstreckt, um mit dem Fluid zu reagieren, um bei relativ geringen Auslenkungen nachgiebig zu sein und bei relativ großen Auslenkungen steif zu sein.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs vorgesehen ist, die frei von Haftreibung ist, indem gummielastische oder elastische Elemente für kleine Auslenkung verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Dämpferanordnung eine hydraulische Dämpfung vorsieht. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Dämpferanordnung gummmielastische oder elastische Reaktionen unter kleinen Auslenkungen verwendet, um den relativ großen statischen radialen und Biegelasten entgegenzuwirken, die einen herkömmlichen Dämpfer üblicherweise binden. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Dämpferanordnung in Reihe mit dem vorhandenen Dämpfer für dynamische Auslenkungen geringer Amplitude wirksam ist, um eine relativ geringe Impedanz und die erforderliche Dämpfung bereitzustellen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Dämpferanordnung in Reihe mit dem vorhandenen Dämpfer wirksam ist und bei größeren Auslenkungen, nachdem die Hubbegrenzungen in Eingriff stehen, dynamisch relativ steif ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nach dem Lesen der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen einfach einzusehen, während dieselbe besser verständlich wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Aufrissansicht einer Dämpferanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer funktionellen Beziehung mit einem Fahrzeug veranschaulicht ist.
2 ist eine vergrößerte Aufrissansicht der Dämpferanordnung von 1.
3 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Abschnittes der Dämpferanordnung von 1.
4 ist eine Draufsicht eines Abschnittes der Dämpferanordnung von 1
5 ist eine Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform der Dämpferanordnung von 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer funktionellen Beziehung mit einem Fahrzeug veranschaulicht ist.
6 ist eine vergrößerte Aufrissansicht der Dämpferanordnung von 5.
7 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Abschnittes der Dämpferanordnung von 5.
8 ist eine Draufsicht eines Abschnittes der Dämpferanordnung von 5.
9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 von 8.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf die 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Dämpferanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung für ein allgemein bei 11 bezeichnetes Aufhängungssystem eines Fahrzeugs 12 (teilweise gezeigt) gezeigt. Das Fahrzeug 12 weist eine Fahrzeugkarosserie 14 auf, die auf einem Fahrgestell (nicht gezeigt) befestigt oder einteilig mit diesem ist. Es sollte einzusehen sein, dass das Aufhängungssystem 11 funktionell zwischen einem ungefederten Abschnitt, der hierin nachfolgend als ungefederte Masse bezeichnet ist, und einem gefederten Abschnitt oder Fahrzeugfahrgestell (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 12 verbunden ist.
Das Aufhängungssystem 11 umfasst ein Federbein, das allgemein bei 16 bezeichnet ist und zwischen der ungefederten Masse (nicht gezeigt) und der Fahrzeugkarosserie 14 des Fahrzeugs 12 befestigt ist. Das Federbein 16 umfasst einen hydraulischen Zylinder 18 mit einem daran angebrachten Kolben (nicht gezeigt) und einer Kolbenstange 20. Der hydraulische Zylinder 18 ist an seinem unteren Ende mithilfe eines geeigneten Mechanismus wie z. B. Befestigungselementen (nicht gezeigt) an der Fahrzeugkarosserie angebracht. Die Kolbenstange 20 erstreckt sich verschiebbar von dem Kolben weg durch ein oberes Ende des hydraulischen Zylinders 18 und ist mit der Dämpferanordnung 10 verbunden, die wiederum mit der Fahrzeugkarosserie 14 verbunden ist. Das Federbein 16 umfasst auch eine Schraubenfeder 22, die um einen Abschnitt des hydraulischen Zylinders 18 herum zwischen einem an dem hydraulischen Zylinder 18 angebrachten unteren Federsitz 24 und einem an der Dämpferanordnung 10 angebrachten oberen Federsitz 26 angeordnet ist. Es sollte einzusehen sein, dass die Wirkung von Stößen von einer Fahrbahn eine Bewegung des Kolbens verursacht, der wiederum ein in dem hydraulischen Zylinder 18 enthaltenes Fluid verdrängt. Es sollte auch einzusehen sein, dass das Aufhängungssystem 11 mit Ausnahme der Dämpferanordnung 10 ein herkömmliches und in der Technik bekanntes ist.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 umfasst die Dämpferanordnung 10 ein Gehäuse, das allgemein bei 30 bezeichnet ist. Das Gehäuse 30 besitzt ein unteres Element 32, ein seitliches Element 34 und ein oberes Element 36, um darin eine Kammer 38 zu bilden. Der Querschnitt des untere Elements 32 ist allgemein ringförmig und „U"-förmig. Das untere Element 32 besitzt eine zentral angeordnete Öffnung 40, die sich hierdurch erstreckt, um zuzulassen, dass sich die Kolbenstange 20 darin erstrecken kann. Das untere Element 32 besitzt auch einen vergrößerten Hohlraum 42, der sich darin erstreckt und mit der Öffnung 40 kommuni ziert. Das untere Element 32 besitzt ferner eine Vielzahl von Gewindeöffnungen (nicht gezeigt), die sich axial darin erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Das untere Element 32 ist aus einem Metallmaterial hergestellt. Das untere Element 32 ist eine monolithische Struktur, die integral, einheitlich und einstückig ist.
Das seitliche Element 34 ist allgemein ringförmig. Das seitliche Element 34 besitzt ein erstes oder unteres Element 44a, das sich axial erstreckt, und ein zweites oder oberes Element 44b, das sich axial erstreckt und neben dem unteren Element 44a angeordnet ist. Das untere Element 44a besitzt eine zentral angeordnete Öffnung 46, die sich radial hierdurch erstreckt, um einen Abschnitt der Kammer 38 zu bilden. Das untere Element 44a besitzt auch einen vergrößerten zentralen Hohlraum 48, der sich darin erstreckt, mit der Öffnung 46 kommuniziert und einen Abschnitt der Kammer 38 bildet. Das untere Element 44a besitzt mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von ersten Hohlräumen 50, der/die sich von einem unteren Abschnitt darin weg und radial beabstandet von der Öffnung 46 erstreckt/en und mit dem zentralen Hohlraum 48 für eine zu beschreibende Funktion kommuniziert/en. Das untere Element 44a besitzt mindestens einen zweiten Hohlraum 52, der sich von einem oberen Abschnitt darin für eine zu beschreibende Funktion weg erstreckt. Das untere Element 44a kann eine Vielzahl von Öffnungen (nicht gezeigt) umfassen, die sich axial hierdurch erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Das untere Element 44a ist aus einem Metallmaterial hergestellt.
Das obere Element 44b besitzt eine zentral angeordnete Öffnung 54, die sich radial hierdurch erstreckt, um einen Abschnitt der Kammer 38 zu bilden. Das obere Element 44b besitzt auch einen vergrößerten zentralen Hohlraum 56, der sich darin erstreckt, mit der Öffnung 54 kommuniziert und einen Abschnitt der Kammer 38 bildet. Das obere Element 44b besitzt mindestens einen Durchgang 58, der sich darin erstreckt und mit dem zentralen Hohlräumen 56 und dem zweiten Hohlraum 52 für eine zu beschreibende Funktion kommuniziert. Das obere Element 44b kann eine Vielzahl von Öffnungen (nicht gezeigt) umfassen, die sich axial hierdurch erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Das obere Element 44b ist aus einem Metallmaterial hergestellt.
Der Querschnitt des oberen Elements 36 ist allgemein ringförmig und „U"-förmig. Das obere Element 36 besitzt einen vergrößerten Hohlraum 60, der sich darin erstreckt. Das obere Element 36 besitzt eine Vielzahl von Öffnungen 62, die sich axial darin erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Das obere Element 36 ist aus einem Metallmaterial hergestellt. Das obere Element 36 ist eine monolithische Struktur, die integral, einheitlich und einstückig ist.
Das Gehäuse 30 umfasst ferner ein Vielzahl von Befestigungselementen (nicht gezeigt), um das untere Element 32, das seitliche Element 34 und das obere Element 36 gemeinsam zu befestigen. Die Befestigungselemente sind Schrauben, die sich durch die Öffnungen hindurch erstrecken und mit den Gewindeöffnungen in Gewindeeingriff stehen. Es sollte einzusehen sein, dass entweder das untere Element 32 oder das obere Element 36 Gewindeöffnungen aufweist, um zuzulassen, dass die Befestigungselemente das untere Element 32, das seitliche Element 34 und das obere Element 36 miteinander verbinden und befestigen. Es sollte auch einzusehen sein, dass die Befestigungselemente (nicht gezeigt) das Gehäuse 30 an der Fahrzeugkarosserie 14 anbringen können.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 umfasst die Dämpferanordnung 10 mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von Membranen 64 und 65, das/die sich über einen Abschnitt der Kammer 38 des Gehäuses 30 erstreckt/en. Die Membranen 64 und 65 sind allgemein kreisförmig. Die untere Membran 64 ist steif. Die obere Membran 65 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 66, die sich axial hierdurch erstrecken. Die Öffnungen 66 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und lassen zu, dass sich die Befestigungselemente durch sie hindurch erstrecken. Die obere Membran 65 umfasst auch mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Öffnungen, 67, die radial beabstandet sind und sich axial hierdurch erstrecken, um eine Fluidströmung zuzulassen. Die Membranen 64 und 65 sind aus einem Metallmaterial hergestellt. Jede der Membranen 64 und 65 ist eine monolithische Struktur, die integral, einheitlich und einstückig ist.
Wie in 2 veranschaulicht, ist die untere Membran 64 zwischen dem unteren Element 32 und dem unteren Element 44a des seitlichen Elements 34 angeordnet und erstreckt sich radial über einen Abschnitt der Kammer 38. Die obere Membran 65 ist zwischen dem oberen Element 36 und dem oberen Element 44b des seitlichen Elements 34 angeordnet und erstreckt sich radial über einen Abschnitt der Kammer 38. Die Befestigungselemente (nicht gezeigt) erstrecken sich durch die Öffnungen 66 hindurch. Es sollte einzusehen sein, dass die Membranen 64 und 65 relativ dünne und gewellte elastische Verformungselemente für eine nachgiebige axiale Freiheit und eine steife radiale Reaktion sind.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Dämpferanordnung 10 ein zentrales Element 78, das die Membranen 64 und 65 an ihren Zentren verbindet und einen Mechanismus zum Anbringen der Kolbenstange 20 an den Membranen 64 und 65 bereitstellt. Das zentrale Element 78 ist allgemein zylindrisch geformt und besitzt einen allgemein kreisförmigen Querschnitt. Das zentrale Element 78 ist vorzugsweise ein Element aus mehreren Teilen, das Räume 80 für die Membranen 64 und 65 bereitstellt. Das zentrale Element 78 besitzt einen mit einem Gewinde versehenen Hohlraum 82, der sich axial darin erstreckt, um einen Gewindeabschnitt der Kolbenstange 20 aufzunehmen. Das zentrale Element 78 ist aus einem steifen Material hergestellt. Das zentrale Element 78 ist in der Kammer 38 des Gehäuses 30 angeordnet und steht mit der Kolbenstange 20 in Gewindeeingriff. Es sollte einzusehen sein, dass die Membranen 64 und 65 beabstandet sind, um erheblichen Momenten entgegenzuwirken und einer Seitenlast und Biegemomenten entgegenzuwirken.
In einer Ausführungsform umfasst die Dämpferanordnung 10 eine Fluidsammeleinrichtung 84 zum Sammeln eines hydraulischen Fluids. Die Fluidsammeleinrichtung 84 umfasst die zweiten Hohlräume 52 des unteren Elements 44a und die Durchgänge 58 des oberen Elements 44b des seitlichen Elements 34 des Gehäuses 30. Die Fluidsammeleinrichtung 84 umfasst auch eine Membran 86, die in jedem der zweiten Hohlräume 52 angeordnet ist, um deren Inneres in eine erste Kammer 88 und eine zweite Kammer 90 zu unterteilen. Die erste Kammer 88 ist entweder mit einem Gas 92 wie z. B. Stickstoff gefüllt oder in die Atmosphäre entlüftet und die zweite Kammer 90 ist mit einem flüssigen Fluid 94 wie z. B. einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die Durchgänge 58 erstrecken sich zwischen der Kammer 38 und der zweiten Kammer 90, damit das Fluid 94 zwischen der zweiten Kammer 90 und der Kammer 38 strömt. Es sollte einzusehen sein, dass die Durchgänge 58 eine abstimmbare Geometrie besitzen, indem die Querschnittsfläche und die Länge der Durchgänge 58 geändert wird.
In einer Ausführungsform kann die Dämpferanordnung 10 mindestens eine zusätzliche Volumenerweiterungs-Steifigkeitsanordnung umfassen, die allgemein bei 96 bezeichnet ist. Die zusätzliche Volumenerweiterungs-Steifigkeitsanordnung 96 umfasst vorzugsweise die ersten Hohlräume 50 des unteren Elements 44a. Die zusätzliche Volumenerweiterungs-Steifigkeitsanordnung 96 umfasst auch ein elastisches Element wie z. B. eine Feder 98, die in jedem der ersten Hohlräume 50 angeordnet ist, und ein bewegbares Element wie z. B. einen Kolben 100, der neben der Feder 98 angeordnet ist, sodass die Feder 98 zwischen dem Kolben 100 und dem axialen Ende des ersten Hohlraumes 50 angeordnet ist. Es sollte einzusehen sein, dass die Hydraulikflüssigkeit 94 aus der Kammer 38 Druck gegen den Kolben 100 ausübt, um die Feder 98 auf der Basis der Bewegung der Membranen 64 und 65 zusammenzudrücken. Es sollte ebenfalls einzusehen sein, dass das elastische Element ein Gummistopfen oder dergleichen sein kann, um eine Elastizität vorzusehen.
Im Betrieb der Dämpferanordnung 10 ist die Dämpferanordnung 10 in Reihe mit dem Federbein 16 angeordnet. Für dynamische Auslenkungen geringer Amplitude federt die Dämpferanordnung 10 durch und stellt die notwendige Dämpfung bereit. Zum Beispiel bewegen sich (oder federn) die Kolbenstange 20, die Membranen 64 und 65 und das zentrale Element 78 als eine Einheit nach oben (durch) und verdrängen das Fluid, das von den Kammern 38 und 60 durch den Kanal 58 und in die zweite Kammer 90 der Fluidsammeleinrichtung 84 hinein strömt. Wenn sich die Kolbenstange 20, die Membranen 64 und 65 und das zentrale Element 78 als eine Einheit nach unten bewegen oder durchfedern, strömt das verdrängte Fluid von der zweiten Kammer 90 der Fluidsammeleinrichtung 84 durch den Kanal 58 und die Öffnungen 67 und in die Kammern 38 und 60 hinein.
Bei größeren Auslenkungen, nachdem die Hubbegrenzungen in Eingriff stehen, ist die Dämpferanordnung 10 relativ steif und das Federbein 16 federt durch, was dazu führt, dass das Fluid in dem Federbein 16 verdrängt wird. In einer Ausführungsform besitzt die Dämpferanordnung 10 eine stark nachgiebige axiale Freiheit wie z. B. ungefähr 5 μm/N bis ungefähr 10 μm/N für Auslenkungen von weniger als 1 mm, eine Dämpfung bei ungefähr 1 N-s/mm bis ungefähr 2 N-s/mm für Auslenkungen von weniger als 1 mm und wird relativ steif wie z. B. mehr als 2000 N/mm für Amplituden, die größer sind als 1 mm.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform 110 gemäß der vorliegenden Erfindung der Dämpferanordnung 10 für das Aufhängungssystem 11 des Fahrzeugs 12 gezeigt, die oben stehend beschrieben wurde. Das Fahrzeug 12 umfasst die Fahrzeugkarosserie 14 und das Aufhängungssystem 11. Das Aufhängungssystem 11 umfasst das Federbein 16. Das Federbein 16 umfasst den hydraulischen Zylinder 18 mit einem daran angebrachten Kolben (nicht gezeigt) und die Kolbenstange 20. Die Kolbenstange 20 erstreckt sich verschiebbar von dem Kolben durch ein oberes Ende des hydraulischen Zylinders 18 und ist mit der Dämpferanordnung 110 verbunden, die wiederum mit der Fahrzeugkarosserie 14 verbunden ist. Das Federbein 16 umfasst auch eine Schraubenfeder 22, die um einen Abschnitt des hydraulischen Zylinders 18 herum zwischen dem an dem hydraulischen Zylinder 18 angebrachten unteren Federsitz 24 und dem an der Kolbenstange 20 angebrachten oberen Federsitz 26 angeordnet ist. Es sollte einzusehen sein, dass das Aufhängungssystem 11 mit Ausnahme der Dämpferanordnung 110 ein herkömmliches und in der Technik bekanntes ist.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 umfasst die Dämpferanordnung 110 ein Gehäuse, das allgemein bei 130 bezeichnet ist. Das Gehäuse 130 besitzt ein unteres Element 132, ein seitliches Element 134 und ein oberes Element 136, um darin eine Kammer 138 zu bilden. Der Querschnitt des unteren Elements 132 ist allgemein ringförmig und „U"-förmig. Das untere Element 132 besitzt eine zentral angeordnete Öffnung 140, die sich hierdurch erstreckt, um zuzulassen, dass sich die Kolbenstange 20 darin erstrecken kann. Das untere Element 132 besitzt auch eine Vielzahl von Gewindeöffnungen 142, die sich axial darin erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Das untere Element 132 ist aus einem Metallmaterial hergestellt.
Das seitliche Element 134 ist allgemein ringförmig. Das seitliche Element 134 besitzt eine Öffnung 144, die sich radial darin erstreckt, um mit der Kammer 138 zu kommunizieren. Das seitliche Element 134 besitzt auch eine Vielzahl von Öffnungen 145, die sich axial hierdurch erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Das seitliche Element 134 ist aus einem Metallmaterial hergestellt.
Das obere Element 136 besitzt einen Basisabschnitt 146 und einen Schaftabschnitt 148, der sich von dem Basisabschnitt 146 axial weg erstreckt. Der Querschnitt des Basisabschnittes 146 ist allgemein ringförmig und stufenförmig. Der Basisabschnitt 146 besitzt eine Vielzahl von Öffnungen 150, die sich axial hierdurch erstrecken und in Umfangsrichtung hierum beabstandet sind. Der Basisabschnittes 146 ist allgemein ringförmig und besitzt eine allgemein kreisförmige Querschnittsform. Der Schaftabschnitt 148 ist allgemein zylindrisch geformt und besitzt einen allgemein kreisförmigen Querschnitt. Der Schaftabschnitt 148 besitzt einen Durchmesser, der kleiner ist als ein Durchmesser des Basisabschnitt 146. Der Schaftabschnittes 148 besitzt eine Gewindeöffnung 152, die sich axial hierdurch erstreckt. Das obere Element 136 ist aus einem Metallmaterial hergestellt. Das obere Element 136 ist eine monolithische Struktur, die integral, einheitlich und einstückig ist.
Das Gehäuse 130 umfasst ferner eine Vielzahl von Befestigungselementen 154, um das untere Element 132, das seitliche Element 134 und das obere Element 136 gemeinsam zu befestigen. Die Befestigungselemente 154 sind Schrauben, die sich durch die Öffnungen 150 und 145 hindurch erstrecken und mit den Gewindeöffnungen 142 in Gewindeeingriff stehen. Das Gehäuse 130 umfasst eine Vielzahl von Kerben 156, die sich radial darin an der Verbindungsstelle des unteren Elements 132, des seitlichen Elements 134 und des oberen Element 136 erstrecken. Der Querschnitt der Kerben 156 ist ringförmig und allgemein rechteckig.
Unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 umfasst die Dämpferanordnung 110 mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von Membranen 158 und 159, das/die sich über die Kammer 138 des Gehäuses 130 erstreckt/en. Die Membranen 158 und 159 sind allgemein kreisförmig. Jedes der Membranen 158 und 159 umfasst einen zentralen Abschnitt 160 mit einer Öffnung 162, die sich radial hierdurch erstreckt. Jede der Membranen 158 und 159 umfasst einen Randabschnitt 164, der von dem zentralen Abschnitt 160 radial beabstandet ist und eine Vielzahl von Öffnungen 166 aufweist, die sich radial hierdurch erstrecken. Die Öffnungen 166 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und lassen zu, dass sich die Befestigungselemente 154 durch sie hindurch erstrecken. Jede der Membranen 158 und 159 umfasst einen gewellten Abschnitt 168, der radial zwischen dem zentralen Abschnitt 160 und dem Randabschnitt 164 angeordnet ist. Der gewellte Abschnitt 168 umfasst mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Wellungen 170. Die Wellungen 170 sind ringförmig und erstrecken sich axial in beiden Richtungen. Die obere Membran 159 umfasst auch mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Öffnungen 171 (7), die sich axial hierdurch erstrecken, um eine Fluidströmung zuzulassen. Die Membranen 158 und 159 sind aus einem Metallmaterial hergestellt. Jede der Membranen 158 und 159 ist eine monolithische Struktur, die integral, einheitlich und einstückig ist.
Wie in den 6 und 7 veranschaulicht, ist die untere Membran 158 zwischen dem unteren Element 132 und dem seitlichen Element 134 angeordnet und erstreckt sich radial über die Kammer 138. Die obere Membran 159 ist zwischen dem oberen Element 136 und dem seitlichen Element 134 angeordnet und erstreckt sich radial über die Kammer 138. Die Befestigungselemente 154 erstrecken sich durch die Öffnung 166 im Randabschnitt 164 hindurch. Es sollte einzusehen sein, dass die Membranen 158 und 159 in den Kerben 156 angeordnet sind und ihre axiale Bewegung durch die obere und untere Hubbegrenzung 200 und 201 begrenzt ist. Es sollte auch einzusehen sein, dass die Membranen 158 und 159 relativ dünne und gewellte elastische Verformungselemente für eine nachgiebige axiale Freiheit und eine steife radiale Reaktion sind.
Unter Bezugnahme auf 7 umfasst die Dämpferanordnung 110 ein zentrales Element 172, das die Membranen 158 und 159 an ihren Zentren verbindet, um einen Mechanismus zum Anbringen der Kolbenstange an den Membranen 158 und 159 bereitzustellen. Das zentrale Element 172 ist allgemein zylindrisch geformt und besitzt einen allgemein kreisförmigen Querschnitt. Das zentrale Element 172 besitzt eine Vielzahl von Ringnuten 174, die sich radial darin erstrecken und axial voneinander beabstandet sind. Das zentrale Element 172 besitzt eine Öffnung 166, die sich axial hierdurch erstreckt. Das zentrale Element 172 ist aus einem steifen Material hergestellt. Das zentrale Element 172 ist in der Kammer 138 des Gehäuses 130 angeordnet und darin durch einen geeigneten Mechanismus wie z. B. ein Befestigungselement 178, das sich in die Öffnung 176 hinein erstreckt und mit der Kolbenstange 20 in Gewindeeingriff steht, befestigt. Es sollte einzusehen sein, dass sich das zentrale Element 172 durch die Öffnung 162 in dem zentralen Abschnitt 160 der Membranen 158 und 159 hindurch erstreckt. Es sollte auch einzusehen sein, dass die Membranen 158 und 159 beabstandet sind, um erheblichen Momenten entgegenzuwirken und einer Seitenlast und Biegemomenten entgegenzuwirken.
In einer Ausführungsform umfasst die Dämpferanordnung 110 ein Speicherreservoir 180 zum Speichern eines hydraulischen Fluids und eine Leitung 182, die sich zwischen dem Speicherreservoir 180 und dem seitlichen Element 134 des Gehäuses 130 erstreckt. Das Speicherreservoir 180 kann eine optionale Membran 184 umfassen, die darin angeordnet ist, um das Innere in eine erste Kammer 186 und eine zweite Kammer 188 zu unterteilen. Die erste Kammer 186 ist entweder in die Atmosphäre entlüftet oder mit einem Gas 190 wie z. B. Stickstoff gefüllt und die zweite Kammer 188 ist mit einem flüssigen Fluid 192 wie z. B. einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die Leitung 182 besitzt einen Durchgang 194, der sich darin erstreckt, damit das Fluid 192 von der zweiten Kammer 188 durch die Öffnung 144 in dem seitlichen Element 134 und in die Kammer 138 des Gehäuses 130 hinein strömen kann. Es sollte einzusehen sein, dass der Durchgang 194 eine abstimmbare Geometrie besitzt, indem die Querschnittsfläche und die Länge des Durchgangs 194 geändert wird.
Im Betrieb der Dämpferanordnung 110 ist die Dämpferanordnung 110 in Reihe mit dem Federbein 16 angeordnet. Für dynamische Auslenkungen geringer Amplitude federt die Dämpferanordnung 110 durch und stellt die notwendige Dämpfung bereit. Zum Beispiel bewegen sich (oder federn) die Kolbenstange 20, die Membranen 158 und 159 und das zentrale Element 172 als eine Einheit nach oben (durch) und verdrängen das Fluid, das durch die Öffnungen 171 in der oberen Membran 159 und von der Kammer 138 durch die Kanäle 144 und 194 und in die zweite Kammer 188 des Speicherreservoirs 180 hinein strömt. Wenn sich die Kolbenstange 20, die Membranen 158 und 159 und das zentrale Element 172 als eine Einheit nach unten bewegen oder durchfedern, strömt das verdrängte Fluid von der zweiten Kammer 188 des Speicherreservoirs 180 durch die Kanäle 194 und 144 in die Kammer 138 hinein und durch die Öffnungen 171 in der oberen Membran 159 hindurch.
Bei größeren Auslenkungen, nachdem die Hubbegrenzungen der Membranen 158 und 159 in Eingriff stehen, ist die Dämpferanordnung 110 relativ steif und das Federbein 16 federt durch, was dazu führt, dass das Fluid in dem Federbein 16 verdrängt wird. In einer Ausführungsform besitzt die Dämpferanordnung 110 eine stark nachgiebige axiale Freiheit wie z. B. ungefähr 5 μm/N bis ungefähr 10 μm/N für Auslenkungen von weniger als 1 mm, eine Dämpfung bei ungefähr 1 N-s/mm bis ungefähr 2 N-s/mm für Auslenkungen von weniger als 1 mm und wird relativ steif wie z. B. mehr als 2000 N/mm für Amplituden, die größer sind als 1 mm.
Die vorliegende Erfindung wurde auf eine illustrative Weise beschrieben. Es sollte einzusehen sein, dass die verwendete Terminologie im Sinne des Wortlauts der Beschreibung und nicht als Einschränkung zu verstehen ist.
Im Licht der obigen Lehre sind zahlreiche Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Daher kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche anders ausgeführt sein als speziell beschrieben.

Claims

Dämpferanordnung für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Gehäuse, das geeignet ist, um an einem Ende eines Federbeins in dem Aufhängungssystem befestigt zu werden, wobei das Gehäuse eine Kammer mit einem Fluid darin aufweist; und mindestens eine Membran, die sich über die Kammer erstreckt, um mit dem Fluid zu reagieren, um bei relativ geringen Auslenkungen nachgiebig zu sein und bei relativ großen Auslenkungen steif zu sein.
Dämpferanordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Membran einen Mittelabschnitt, der sich radial erstreckt, einen gewellten Abschnitt, der sich von dem Basisabschnitt radial weg erstreckt, und einen Randabschnitt, der sich von dem gewellten Abschnitt radial weg erstreckt, umfasst.
Dämpferanordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Membran mindestens eine Öffnung umfasst, die sich hierdurch erstreckt, um eine Fluidströmung zuzulassen.
Dämpferanordnung nach Anspruch 1, umfassend ein zentrales Element, das in dem Gehäuse angeordnet ist und mit der mindestens einen Membran in der Kammer und für eine Verbindung mit einer Stange verbunden ist.
Dämpferanordnung nach Anspruch 1, umfassend mindestens eine Fluidsammeleinrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und mit der Kammer kommuniziert.
Dämpferanordnung nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Fluidsammeleinrichtung einen Hohlraum, eine in dem Hohlraum angeordnete Membran und einen mit dem Hohlraum und der Kammer kommunizierenden Kanal aufweist.
Dämpferanordnung nach Anspruch 1, umfassend mindestens eine zusätzliche Volumenerweiterungsanordnung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und mit der Kammer kommuniziert.
Dämpferanordnung nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Volumenerweiterungsanordnung einen Hohlraum, ein in dem Hohlraum angeordnetes elastisches Element und ein bewegbares Element, das in dem Hohlraum und benachbart zu dem elastischen Element angeordnet ist, umfasst.
Dämpferanordnung nach Anspruch 1, umfassend ein Reservoir, um die Kammer mit Fluid zu versorgen.
Dämpferanordnung nach Anspruch 9, umfassend eine Leitung, die sich zwischen dem Reservoir und dem Gehäuse erstreckt und einen Durchgang aufweist, der sich hierdurch erstreckt, um eine Fluidströmung zwischen dem Reservoir und der Kammer zuzulassen.
Dämpferanordnung nach Anspruch 10, wobei der Durchgang eine abstimmbare Geometrie besitzt.
Aufhängungssystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Federbein, dessen unteres Ende geeignet ist, um an einer ungefederten Masse des Fahrzeugs befestigt zu werden; und eine Dämpferanordnung, die in Reihe mit dem Federbein verbunden und geeignet ist, um an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt zu werden.
Aufhängungssystem nach Anspruch 12, wobei die Dämpferanordnung ein Gehäuse mit einer Kammer darin und eine Vielzahl von Membranen, die sich über die Kammer erstrecken, umfasst.
Aufhängungssystem nach Anspruch 13, wobei eine der Membranen mindestens eine Öffnung umfasst, die sich hierdurch erstreckt, um eine Fluidströmung zuzulassen.
Aufhängungssystem nach Anspruch 13, wobei jede der Membranen einen Mittelabschnitt, der sich radial erstreckt, einen gewellten Abschnitt, der sich von dem Basisabschnitt radial weg erstreckt, und einen Randabschnitt, der sich von dem gewellten Abschnitt radial weg erstreckt, umfasst.
Aufhängungssystem nach Anspruch 13, wobei das Federbein einen hydraulischen Zylinder, der geeignet ist, um an der ungefederten Masse befestigt zu werden, und eine Kolbenstange umfasst, die sich von dem hydraulischen Zylinder weg erstreckt und mit der Dämpferanordnung verbunden ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 16, umfassend ein zentrales Element, das in dem Gehäuse angeordnet ist und mit den Membranen verbunden ist und mit der Kolbenstange verbunden ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 17, wobei das Gehäuse ein unteres Element, ein seitliches Element und ein oberes Element umfasst, die die Kammer bilden, wobei eine der Membranen zwischen dem oberen Element und dem seitlichen Element angeordnet ist und eine weitere der Membranen zwischen dem unteren Element und dem seitlichen Element angeordnet ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 13, wobei jede der Membranen integral, einheitlich und einstückig ist.
Aufhängungssystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Federbein mit einem hydraulischen Zylinder, der geeignet ist, um an dem Fahrzeug befestigt zu werden, und einer Kolbenstange, die sich von dem hydraulischen Zylinder weg erstreckt; und eine Dämpferanordnung, die mit der Kolbenstange des Federbeins verbunden und geeignet ist, um an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt zu werden, wobei die Dämpferanordnung ein Gehäuse mit einer Kammer darin und eine Vielzahl von Membranen aufweist, die sich über die Kammer in dem Gehäuse erstrecken, wobei das Gehäuse ein unteres Element, ein seitliches Element und ein oberes Element umfasst, die die Kammer bilden, wobei eines der Membranen zwischen dem oberen Element und dem seitlichen Element angeordnet ist und eine weitere der Membranen zwischen dem unteren Element und dem seitlichen Element angeordnet ist.