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DE102009001546A1 - Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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DE102009001546A1
DE102009001546A1 DE102009001546A DE102009001546A DE102009001546A1 DE 102009001546 A1 DE102009001546 A1 DE 102009001546A1 DE 102009001546 A DE102009001546 A DE 102009001546A DE 102009001546 A DE102009001546 A DE 102009001546A DE 102009001546 A1 DE102009001546 A1 DE 102009001546A1
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DE
Germany
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motor vehicle
suspension device
spring cylinder
rheology
spring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102009001546A
Other languages
English (en)
Inventor
Udo Scheff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Priority to DE102009001546A priority Critical patent/DE102009001546A1/de
Priority to US13/256,008 priority patent/US20120169088A1/en
Priority to JP2011553402A priority patent/JP2012520197A/ja
Priority to EP10706662A priority patent/EP2406089A1/de
Priority to PCT/EP2010/052828 priority patent/WO2010102956A1/de
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Abstract

Eine Federungseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Federzylinder (12) zur Schwingungslagerung einer gegenüber einem Karosserieteil (14) des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente (16), insbesondere einer Fahrerkabine oder eines Fahrersitzes. Erfindungsgemäß ist der Federzylinder (12) mit einem Trennspeicher (44) zur mittelbaren Druckbeaufschlagung eines in dem Trennspeicher (44) befindlichen Dämpfungsfluids veränderlicher Rheologie verbunden, wobei das in dem Trennspeicher (44) befindliche Dämpfungsfluid veränderlicher Rheologie über ein Drosselelement (58) auf einen mit dem Trennspeicher (44) in Verbindung stehenden Hydrospeicher (60) derart einwirkt, dass mittels einer Einrichtung zur Rheologieänderung (70) die Dämpfungscharakteristik des Federzylinders (12) adaptierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Federungseinrichtung umfasst einen Federzylinder zur Schwingungslagerung einer gegenüber einem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente, insbesondere einer Fahrerkabine oder eines Fahrersitzes. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, beispielsweise um einen Traktor, eine selbstfahrende Spritzmaschine, eine Erntemaschine oder dergleichen.
  • Eine derartige Federungseinrichtung in Gestalt einer Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug ist aus der Patentschrift DE 28 07 299 C2 bekannt. Die Radaufhängung umfasst einen zwischen einem Achskörper und einem Aufbau des Kraftfahrzeugs angelenkten Druckmittelzylinder, dessen Kolbenraum einerseits über ein 3/3-Wegeventil mit einer Druckmittelpumpe und andererseits über ein Sperrventil, das eine Blockierung des Druckmittelzylinders erlaubt, mit einem hydropneumatischen Speicher in Verbindung steht. Des Weiteren ist ein bezüglich seines Strömungswiderstands mechanisch verstellbares Drosselelement vorgesehen, das den Ringraum des Druckmittelzylinders mit einem Druckmittelsammelbehälter des Kraftfahrzeugs derart verbindet, dass eine Schwingungsdämpfung variier- bzw. adaptierbarer Dämpfungscharakteristik verwirklicht wird.
  • Da die Verstellung des Drosselelements auf mechanischem Wege erfolgt, mithin also die Adaptionsgeschwindigkeit der Dämpfungscharakteristik durch die Masseträgheit der verwendeten mechanischen Verstellelemente begrenzt wird, bietet sich die bekannte Federungseinrichtung allenfalls zur Dämpfung niederfrequenter Schwingungen, wie sie für das Fahrwerk eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs charakteristisch sind, an.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich der Adaptionsgeschwindigkeit der Dämpfungscharakteristik verbesserte Federungseinrichtung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Federzylinder zur Schwingungslagerung einer gegenüber einem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente, wobei es sich bei der Fahrzeugkomponente insbesondere um eine Fahrerkabine oder um einen Fahrersitz handelt. Erfindungsgemäß ist der Federzylinder mit einem Trennspeicher zur mittelbaren Druckbeaufschlagung eines in dem Trennspeicher befindlichen Dämpfungsfluids veränderlicher Rheologie verbunden. Das in dem Trennspeicher befindliche Dämpfungsfluid veränderlicher Rheologie wirkt über ein Drosselelement auf einen mit dem Trennspeicher in Verbindung stehenden Hydrospeicher derart ein, dass mittels einer Einrichtung zur Rheologieänderung die Dämpfungscharakteristik des Federzylinders adaptierbar ist.
  • Da die Veränderung des Strömungswiderstands des Drosselelements durch Änderung der Rheologie und damit des Fließverhaltens des Dämpfungsfluids erfolgt, und nicht etwa durch mechanische Verstellung des Drosselelements, erlaubt die erfindungsgemäße Federungseinrichtung eine besonders rasche Adaption der Dämpfungscharakteristik. Die erfindungsgemäße Federungseinrichtung eignet sich daher auch zur Dämpfung vergleichsweise hochfrequenter Schwingungen, wie sie bei leichtgewichtigen Fahrzeugkomponenten, beispielsweise einem Fahrersitz oder einer Fahrerkabine, auftreten. Aufgrund des Fehlens mechanischer Verstellelemente erfolgt die Anpassung der Dämpfungscharakteristik zudem weitgehend verschleißfrei.
  • Da der Federzylinder das in dem Trennspeicher befindliche Dämpfungsfluid lediglich mittelbar druckbeaufschlagt, mithin also eine fluidische Trennung zwischen einem zum Betrieb des Federzylinders vorgesehenen Betriebsfluid und dem Dämpfungsfluid besteht, kann der Federzylinder selbst von herkömmlicher Bauart sein. Das bei einer Auslenkung des Federzylinders mittels des Trennspeichers druckbeaufschlagte Dämpfungsfluid durchströmt das Drosselelement und bestimmt je nach dessen Strömungswiderstand die Dämpfungscharakteristik der Federungseinrichtung. Genauer gesagt bildet das Dämpfungsfluid ein zwischen dem Trennspeicher und dem Hydrospeicher befindliches fluidisches Volumen, das entsprechend der Auslenkung des Federzylinders entgegen einer durch den Hydrospeicher aufgebrachten rückstellenden Kraft mitgeführt und dabei zum Durchströmen des Drosselelements veranlasst wird.
  • Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Dämpfungsfluid um eine magnetorheologische Flüssigkeit oder eine elektrorheologische Flüssigkeit. Die Zusammensetzung und das Verhalten derartiger Flüssigkeiten ist in der Fachliteratur beschrieben.
  • Demgemäß weisen magnetorheologische bzw. elektrorheologische Flüssigkeiten magnetisch bzw. elektrisch polarisierte Partikel auf, die in einer Trägerflüssigkeit, typischerweise Mineralöl oder synthetisches Öl, kolloidal suspendiert sind.
  • Im Falle magnetorheologischer Flüssigkeiten bestehen die Partikel üblicherweise aus Carbonyleisen mit einem Durchmesser von 1 bis 10 μm. Die Partikel werden in der Regel mittels einer polymeren Oberflächenbeschichtung zur Vermeidung einer unerwünschten Sedimentationsneigung stabilisiert. Wird die magnetorheologische Flüssigkeit einem Magnetfeld ausgesetzt, so verketten sich die Partikel innerhalb der Trägerflüssigkeit entlang der Feldlinien und führen zu einer von der Feldstärke abhängigen Erhöhung der Schubfließgrenze. Auf diese Weise lässt sich das Fließverhalten der magnetorheologischen Flüssigkeit innerhalb weniger Millisekunden reversibel verändern.
  • In ähnlicher Weise verhalten sich elektrorheologische Flüssigkeiten. Diese bestehen im Gegensatz zu magnetorheologischen Flüssigkeiten aus nichtleitenden Partikeln mit einem Durchmesser von bis zu 50 μm, vorzugsweise aus Stärke oder einem leitenden Material mit isolierendem Überzug. In letzterem Fall wird eine erhöhte Dielektrizitätskonstante und damit eine Verstärkung des elektrorheologischen Effekts erzielt. Wird die elektrorheologische Flüssigkeit einem elektrischen Feld ausgesetzt, so verketten sich – vergleichbar mit dem Verhalten der magnetorheologischen Flüssigkeit – die Partikel innerhalb der Trägerflüssigkeit entlang der Feldlinien.
  • Vorzugsweise erfolgt die Rheologieänderung des Dämpfungsfluids im Bereich eines den Strömungswiderstand des Drosselelements bestimmenden Durchtrittskanals. Durch entsprechende Vorgabe der Geometrie des Durchtrittskanals sowie der rheologischen Eigenschaften des verwendeten Dämpfungsfluids ist eine spezifische Anpassung der Dämpfungscharakteristik der Federungseinrichtung möglich. So kann der Durchtrittskanal beispielsweise die Gestalt einer in dem Drosselelement ausgebildeten Verjüngung oder Einschnürung aufweisen.
  • Ein besonders hoher Strömungswiderstand ist erzielbar, wenn mittels der Einrichtung zur Rheologieänderung ein Magnetfeld bzw. elektrisches Feld erzeugbar ist, das im Wesentlichen senkrecht zum Verlauf des Durchtrittskanals und damit zur Verkettungsrichtung der Partikel in der magnetorheologischen bzw. elektrorheologischen Flüssigkeit orientiert ist.
  • Bei der Einrichtung zur Rheologieänderung kann es sich insbesondere um eine als baulicher Bestandteil des Drosselelements ausgebildete Magnetspulenanordnung handeln. Die Magnetspulenanordnung umfasst beispielsweise eine um einen ferromagnetischen Kern gewickelte Magnetspule. Die Magnetspule und/oder deren ferromagnetischer Kern mündet vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Durchtrittskanals in das Drosselelement. Das Magnetfeld weist im Bereich des Durchtrittskanals typischerweise eine Feldstärke in der Größenordnung zwischen 0 und 350 mT auf.
  • Alternativ besteht die Möglichkeit, dass es sich bei der Einrichtung zur Rheologieänderung um eine als baulicher Bestandteil des Drosselelements ausgebildete Elektrodenanordnung handelt. Die Elektrodenanordnung kann insbesondere ein voneinander beabstandetes Elektrodenpaar umfassen. Das Elektrodenpaar umgrenzt bzw. umgibt unmittelbar den in dem Drosselelement ausgebildeten Durchtrittskanal. Hierbei ist es denkbar, die Elektroden mit einem Überzug aus elektrisch polarisierbarem Isolationsmaterial zu versehen. Letzteres führt zu einer Verringerung möglicher Leckströme in der elektrorheologischen Flüssigkeit. Das elektrische Feld weist im Bereich des Durchtrittskanals typischerweise eine Feldstärke in der Größenordnung zwischen 0 und 5 kV/mm auf.
  • Eine Kontrolleinrichtung dient der Ansteuerung der Magnetspulenanordnung bzw. der Elektrodenanordnung. Die Ansteuerung kann auf Grundlage von Zustandsgrößen erfolgen, die das Bewegungsverhalten der gegenüber dem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente charakterisieren. Die Zustandsgrößen können insbesondere eine mittels geeigneter Sensoren ermittelte Positionsgröße, die eine aktuelle Position der Fahrzeugkomponente gegenüber dem tragenden Karosserieteil wiedergibt, und/oder eine zeitliche Ableitung der ermittelten Positionsgröße umfassen. Die Ansteuerung der Mag netspulenanordnung bzw. der Elektrodenanordnung erfolgt mittels einer mit der Kontrolleinrichtung zusammenwirkenden Stromquelle bzw. Hochspannungsquelle.
  • Zur mittelbaren Druckbeaufschlagung des Dämpfungsfluids umfasst der Trennspeicher einen Druckbehälter, der durch ein drucknachgiebiges Trennglied in einen ersten und zweiten Arbeitsraum unterteilt ist. Der erste Arbeitsraum ist mit dem Federzylinder und der zweite Arbeitsraum über das Drosselelement mit dem Hydrospeicher verbunden. Der Trennspeicher ist vorzugsweise als Membranspeicher ausgebildet. Bei dem drucknachgiebigen Trennglied kann es sich in diesem Fall um eine aus einer geeigneten Gummimischung bestehende elastische Membran, eine Elastomerblase oder einen Metallbalg handeln. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, anstelle eines Membranspeichers einen Trennspeicher mit einem darin verschiebbar gelagerten Kolben vorzusehen.
  • Der Hydrospeicher kann einen mit dem Trennspeicher vergleichbaren Aufbau aufweisen. Demgemäß umfasst der Hydrospeicher seinerseits einen Druckbehälter, der durch ein drucknachgiebiges Trennglied in einen ersten und zweiten Arbeitsraum unterteilt ist. Der erste Arbeitsraum steht über das Drosselelement mit dem Trennspeicher in Verbindung, wohingegen ein in dem zweiten Arbeitsraum befindliches und unter Druck stehendes Gas eine auf das Trennglied einwirkende Gasfeder bildet. Bei dem Gas handelt es sich in der Regel um Stickstoff oder eine gasförmige Stickstoffverbindung. Alternativ kann der Hydrospeicher auch als federbelasteter Speicher ausgebildet sein, bei dem anstelle eines Gases ein mechanisch vorgespanntes Federelement auf das Trennglied einwirkt.
  • Wird der Federzylinder aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so wird in dem im ersten Arbeitsraum des Trennspeichers befindlichen Betriebsfluid ein von Richtung und Umfang der Auslenkung ab hängiger Druckanstieg bzw. Druckabfall hervorgerufen, der ein Nachgeben des Trennglieds zur Folge hat. Dies führt letztlich zu einem entsprechenden Druckanstieg bzw. Druckabfall in dem im zweiten Arbeitsraum befindlichen Dämpfungsfluid, wodurch dieses veranlasst wird, das Drosselelement entgegen der rückstellenden Federkraft des Hydrospeichers zu durchströmen.
  • Der Federzylinder selbst kann von herkömmlicher Bauart sein. Insbesondere kann es sich um einen hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Federzylinder handeln, der mittels eines verschiebbar gelagerten Kolbens in einen Ringraum und einen Kolbenraum aufgeteilt ist. Ein in dem Kolben ausgebildeter Durchlass stellt eine fluidische Verbindung zwischen dem Ringraum und dem Kolbenraum her. Der Durchlass bildet zugleich ein Drosselelement für ein bei einer Auslenkung des Kolbens hindurchströmendes Betriebsfluid. Wird der Kolbenraum durch Zufuhr von Betriebsfluid mit Druck beaufschlagt, so führt die gegenüber dem Ringraum größere druckwirksame Querschnittsfläche des Kolbenraums zu einem Ausfahren des Kolbens im Federzylinder.
  • Vorzugsweise steht der Federzylinder mit einer in dem Kraftfahrzeug angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Druckmittelversorgung in Verbindung. Um die Ruhelage der gegenüber dem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente verändern zu können, ist es von Vorteil, wenn die Druckmittelversorgung Bestandteil einer Niveauregelungseinrichtung des Kraftfahrzeugs ist. Die Niveauregelungseinrichtung lässt sich insbesondere mittels einer in dem Kraftfahrzeug angeordneten Bedieneinrichtung manuell steuern.
  • Gerade im Falle nicht fachgerecht ausgeführter Wartungsarbeiten besteht die Möglichkeit, dass Dämpfungsfluid in das im Federzylinder befindliche Betriebsfluid und von dort in die Druckmittelversorgung des Kraftfahrzeugs gelangt. Um möglichen Funktionsbeeinträchtigungen der Druckmittelversorgung aufgrund der im Dämpfungsfluid enthaltenen Partikel vorzubeugen, ist es von Vorteil, wenn zwischen der Druckmittelversorgung des Kraftfahrzeugs und dem Federzylinder ein geeignetes Filterelement angeordnet ist. Bei dem Filterelement handelt es sich beispielsweise um einen mikroporösen Keramikfilter mit einer Porengröße im Bereich von einigen μm.
  • Die erfindungsgemäße Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmende bzw. vergleichbare Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, und
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug, insbesondere für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug in Gestalt eines Traktors, einer selbstfahrenden Spritzmaschine, einer Entemaschine oder dergleichen.
  • Die Federungseinrichtung 10 umfasst einen Federzylinder 12 zur Schwingungslagerung einer gegenüber einem Karosserieteil 14 des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente 16. Bei der Fahrzeugkomponente 16 handelt es sich beispielsweise um einen Fahrersitz oder eine Fahrerkabine.
  • Der hydraulisch oder pneumatisch betriebene Federzylinder 12 ist mittels eines verschiebbar gelagerten Kolbens 18 in einen Ringraum 20 und einen Kolbenraum 22 aufgeteilt. Der Kolben 18 ist hierbei gegenüber einer zylindrischen Innenwand des Federzylinders 12 abgedichtet. Ein in dem Kolben 18 ausgebildeter Durchlass 24 stellt eine fluidische Verbindung zwischen dem Ringraum 20 und dem Kolbenraum 22 her. Der Durchlass 24 bildet zugleich ein Drosselelement für ein bei einer Auslenkung des Kolbens 18 hindurchströmendes Betriebsfluid. Bei dem Betriebsfluid handelt es sich beispielsweise um Pressluft oder eine Hydraulikflüssigkeit.
  • Zum Betreiben der Federungseinrichtung 10 steht der Federzylinder 12 über eine Versorgungsleitung 26 sowie ein darin angeordnetes Filterelement 28 in Gestalt eines mikroporösen Keramikfilters mit einer in dem Kraftfahrzeug befindlichen Druckmittelversorgung 30 in Verbindung. Die Druckmittelversorgung 30 wird über eine Druckzufuhrleitung 32 mittels einer Hochdruckpumpe 34 mit Betriebsfluid aus einem Reservoir 36 des Kraftfahrzeugs gespeist. Wird der über die Versorgungsleitung 26 mit der Druckmittelversorgung 30 verbundene Kolbenraum 22 des Federzylinders 12 durch Zufuhr von Betriebsfluid mit Druck beaufschlagt, so führt die gegenüber dem Ringraum 20 größere druckwirksame Querschnittsfläche des Kolbenraums 22 zu einem Ausfahren des Kolbens 18 im Federzylinder 12. Auf diese Weise ist eine Änderung der Ruhelage der Fahrzeugkomponente 16 gegenüber dem tragenden Karosserieteil 14 möglich.
  • Zur Änderung der Ruhelage der Fahrzeugkomponente 16 ist die Druckmittelversorgung 30 Bestandteil einer Niveauregelungseinrichtung 38 des Kraftfahrzeugs. Die Niveauregelungseinrichtung 38 steuert die Druckmittelversorgung 30 über eine elektrische Steuerleitung 40 derart an, dass sich der zum Betrieb des Federzylinders 12 vorgesehene Druck verändern lässt. Die Druckmittelversorgung 30 kann hierzu ein mit der Hochdruckpumpe 34 bzw. über eine Druckablassleitung 42 mit dem Reservoir 36 verbindbares elektromagnetisches Drucksteuerventil aufweisen. Die Niveauregelungseinrichtung 38 lässt sich hierbei mittels einer in dem Kraftfahrzeug angeordneten Bedieneinrichtung manuell steuern.
  • Gemäß dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist der Federzylinder 12 mit einem Trennspeicher 44 zur mittelbaren Druckbeaufschlagung eines in dem Trennspeicher 44 befindlichen Dämpfungsfluids veränderlicher Rheologie verbunden. Der Trennspeicher 44 umfasst einen Druckbehälter 46, der durch ein drucknachgiebiges Trennglied 48 in einen ersten Arbeitsraum 50 und einen zweiten Arbeitsraum 52 unterteilt ist. Hierbei ist der erste Arbeitsraum 50 über einen ersten Leitungsabschnitt 54 mit dem Kolbenraum 22 des Federzylinders 12 und der zweite Arbeitsraum 52 über einen zweiten Leitungsabschnitt 56 sowie ein darin angeordnetes Drosselelement 58 mit einem Hydrospeicher 60 verbunden.
  • Der Trennspeicher 44 ist beispielsgemäß als Membranspeicher ausgebildet. Bei dem drucknachgiebigen Trennglied 48 handelt es sich in diesem Fall um eine aus einer geeigneten Gummimischung bestehende elastische Membran, eine Elastomerblase oder einen Metallbalg. Beim Betrieb der Federungseinrichtung 10 ist der Federzylinder 12, der erste Leitungsabschnitt 54 und der damit verbundene erste Arbeitsraum 50 des Trennspeichers 44 vollständig mit Betriebsfluid befüllt.
  • Der Hydrospeicher 60 weist einen dem Trennspeicher 44 entsprechenden Aufbau auf. Demgemäß umfasst der Hydrospeicher 60 einen Druckbehälter 62, der durch ein drucknachgiebiges Trennglied 64 in einen ersten Arbeitsraum 66 und einen zweiten Arbeitsraum 68 unterteilt ist. Der erste Arbeitsraum 66 steht über den zweiten Leitungsabschnitt 56 sowie das darin angeordnete Drosselelement 58 mit dem zweiten Arbeitsraum 52 des Trennspeichers 44 in Verbindung, wohingegen ein im zweiten Arbeitsraum 68 des Hydrospeichers 60 befindliches und unter Druck stehendes Gas eine auf das Trennglied 64 wirkende Gasfe der bildet. Bei dem Gas handelt es sich vorzugsweise um Stickstoff oder eine gasförmige Stickstoffverbindung. Beim Betrieb der Federungseinrichtung 10 ist der zweite Arbeitsraum 52 des Trennspeichers 44, der zweite Leitungsabschnitt 56 und der damit verbundene erste Arbeitsraum 66 des Hydrospeichers 60 vollständig mit Dämpfungsfluid befüllt.
  • Wird der Federzylinder 12 bzw. der darin verschiebbar gelagerte Kolben 18 aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so wird in dem im ersten Arbeitsraum 50 des Trennspeichers 44 befindlichen Betriebsfluid ein von Richtung und Umfang der Auslenkung abhängiger Druckanstieg bzw. Druckabfall hervorgerufen, der ein Nachgeben des Trennglieds 48 zur Folge hat. Dies führt letztlich zu einem entsprechenden Druckanstieg bzw. Druckabfall in dem im zweiten Arbeitsraum 52 befindlichen Dämpfungsfluid, wodurch dieses veranlasst wird, das Drosselelement 58 entgegen der rückstellenden Federkraft des Hydrospeichers 60 zu durchströmen. Der in dem Drosselelement 58 auftretende Strömungswiderstand bestimmt dabei die Dämpfungscharakteristik des Federzylinders 12.
  • Zur Adaptierung der Dämpfungscharakteristik des Federzylinders 12 lässt sich mittels einer Einrichtung zur Rheologieänderung 70 das Dämpfungsfluid bezüglich seiner Rheologie und damit seines Fließverhaltens verändern. Die Rheologieänderung erfolgt im Bereich eines den Strömungswiderstand des Drosselelements 58 bestimmenden Durchtrittskanals 72. Der Durchtrittskanal 72 weist beispielsgemäß die Gestalt einer in dem Drosselelement 58 ausgebildeten Verjüngung oder Einschnürung auf.
  • Allgemein gesprochen wirkt also das in dem Trennspeicher 44 befindliche Dämpfungsfluid veränderlicher Rheologie über das Drosselelement 58 auf einen mit dem Trennspeicher 44 in Verbindung stehenden Hydrospeicher 60 derart ein, dass mittels der Einrichtung zur Rheologieänderung 70 die Dämpfungscharakteristik des Federzylinders 12 adaptierbar ist.
  • Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Dämpfungsfluid um eine magnetorheologische Flüssigkeit und bei der Einrichtung zur Rheologieänderung 70 um eine als baulicher Bestandteil des Drosselelements 58 ausgebildete Magnetspulenanordnung 74. Die Magnetspulenanordnung 74 umfasst eine um einen ferromagnetischen Kern 76 gewickelte Magnetspule 78. Die Magnetspule 78 bzw. der ferromagnetische Kern 76 mündet in unmittelbarer Nähe des Durchtrittskanals 72 in das Drosselelement 58, und zwar derart, dass das erzeugte Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zum Verlauf des Durchtrittskanals 72 orientiert ist. Das Magnetfeld weist im Bereich des Durchtrittskanals 72 typischerweise eine Feldstärke in der Größenordnung zwischen 0 und 350 mT auf.
  • Eine Kontrolleinrichtung 80 bzw. eine mit dieser über einen CAN-Datenbus 82 zusammenwirkende Stromquelle 84 dient der elektrischen Ansteuerung der Magnetspulenanordnung 74. Die Ansteuerung erfolgt auf Grundlage von Zustandsgrößen, die das Bewegungsverhalten der gegenüber dem Karosserieteil 14 des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente 16 charakterisieren. Die Zustandsgrößen umfassen eine mittels Positions- und/oder Beschleunigungssensoren 86 ermittelte Positionsgröße, die eine aktuelle Position der Fahrzeugkomponente 16 gegenüber dem tragenden Karosserieteil 14 wiedergibt, und/oder eine zeitliche Ableitung der ermittelten Positionsgröße. Wird von der Kontrolleinrichtung 80 durch Auswertung der Zustandsgrößen auf eine zunehmende Schwingungsneigung der Fahrzeugkomponente 16 geschlossen, so adaptiert die Kontrolleinrichtung 80 die Dämpfungscharakteristik des Federzylinders 12 durch entsprechende Erhöhung des durch die Magnetspule 78 fließenden Stroms und damit der Feldstärke des mittels der Magnetspulenanordnung 74 im Bereich des Durchtrittskanals 72 des Drosselelements 58 erzeugten Magnetfelds.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich bei ansonsten gleicher Funktionsweise dahingehend von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, dass es sich bei dem Dämpfungsfluid um eine elektrorheologische Flüssigkeit und bei der Einrichtung zur Rheologieänderung 70 um eine als baulicher Bestandteil des Drosselelements 58 ausgebildete Elektrodenanordnung 88 handelt. Die mittels eines elektrisch polarisierbaren Isolationsmaterials überzogene Elektrodenanordnung 88 umfasst ein voneinander beabstandetes Elektrodenpaar 90. Die Kontrolleinrichtung 80 bzw. eine mit dieser zusammenwirkende Hochspannungsquelle 92 dient der elektrischen Ansteuerung der Elektrodenanordnung 88. Hierbei umgrenzt bzw. umgibt das Elektrodenpaar 90 unmittelbar den in dem Drosselelement 58 ausgebildeten Durchtrittskanal 72, und zwar derart, dass das erzeugte elektrische Feld im wesentlichen senkrecht zum Verlauf des Durchtrittskanals 72 orientiert ist. Das mittels der Elektrodenanordnung 88 erzeugte elektrische Feld weist im Bereich des Durchtrittskanals 72 typischerweise eine Feldstärke in der Größenordnung zwischen 0 und 5 kV/mm auf.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 2807299 C2 [0002]

Claims (10)

  1. Federungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Federzylinder (12) zur Schwingungslagerung einer gegenüber einem Karosserieteil (14) des Kraftfahrzeugs beweglich angeordneten Fahrzeugkomponente (16), insbesondere einer Fahrerkabine oder eines Fahrersitzes, dadurch gekennzeichnet, dass der Federzylinder (12) mit einem Trennspeicher (44) zur mittelbaren Druckbeaufschlagung eines in dem Trennspeicher (44) befindlichen Dämpfungsfluids veränderlicher Rheologie verbunden ist, wobei das in dem Trennspeicher (44) befindliche Dämpfungsfluid veränderlicher Rheologie über ein Drosselelement (58) auf einen mit dem Trennspeicher (44) in Verbindung stehenden Hydrospeicher (60) derart einwirkt, dass mittels einer Einrichtung zur Rheologieänderung (70) die Dämpfungscharakteristik des Federzylinders (12) adaptierbar ist.
  2. Federungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Dämpfungsfluid um eine magnetorheologische Flüssigkeit oder eine elektrorheologische Flüssigkeit handelt.
  3. Federungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Einrichtung zur Rheologieänderung (70) ein Magnetfeld oder ein elektrisches Feld im Bereich eines Durchtrittskanals (72) des Drosselelements (58) erzeugbar ist.
  4. Federungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels der Einrichtung zur Rheologieänderung (70) erzeugbare Magnetfeld oder elektri sche Feld im Wesentlichen senkrecht zum Verlauf des Durchtrittskanals (72) orientiert ist.
  5. Federungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Einrichtung zur Rheologieänderung (70) um eine als baulicher Bestandteil des Drosselelements (58) ausgebildete Magnetspulenanordnung (74) oder Elektrodenanordnung (88) handelt.
  6. Federungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennspeicher (44) als Membranspeicher ausgebildet ist.
  7. Federungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federzylinder (12) mit einer in dem Kraftfahrzeug angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Druckmittelversorgung (30) in Verbindung steht.
  8. Federungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung (30) Bestandteil einer Niveauregelungseinrichtung (38) des Kraftfahrzeugs ist.
  9. Federungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckmittelversorgung (30) und dem Federzylinder (12) ein Partikelfilter (28) angeordnet ist.
  10. Kraftfahrzeug, insbesondere landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einer Federungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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