DE102011001900B4

DE102011001900B4 - Hydraulischer Dämpfer mit Ausgleich der Viskositätsverringerung bei Temperaturerhöhung

Info

Publication number: DE102011001900B4
Application number: DE102011001900.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Homann Stefan; Björn Nagel
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2031-04-09
Also published as: DE102011001900A1

Abstract

Hydraulischer Dämpfer mit mindestens einer von einem Hydraulikmedium (2) durchströmten Drossel (1), deren Durchströmungsquerschnitt (4) variabel ist, wobei eine passive Kompensationseinrichtung für eine infolge einer Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums (2) eintretende Abnahme einer Dämpfung des Dämpfers vorgesehen ist, die den Durchströmungsquerschnitt (4) der Drossel (1) zumindest in einem Teilbereich eines Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers über eine mit der Temperaturerhöhung einhergehende thermische Ausdehnung des den Durchströmungsquerschnitt (4) begrenzenden Materials (5) der Drossel (1) hinausgehend verengt, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Kompensationseinrichtung eine vergrößernde Übersetzungsanordnung für eine thermische Ausdehnung eines mit dem Hydraulikmedium (2) in thermischem Kontakt stehenden langgestreckten Elements aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Dämpfer mit mindestens einer von einem Hydraulikmedium durchströmten Drossel, deren Durchströmungsquerschnitt variabel ist.
STAND DER TECHNIK
Es ist bekannt, dass sich die Dämpfung eines hydraulischen Dämpfers ändert, d. h. abnimmt, wenn die Viskosität seines Hydraulikmediums infolge einer Temperaturerhöhung sinkt.
Als Gegenmaßnahme zu der mit Temperaturerhöhung sinkenden Viskosität des Hydraulikmediums ist es aus der EP 0 430 083 A1 bekannt, eine Heiz- und Kühlvorrichtung für das Hydraulikmedium vorzusehen, um über die Viskosität des Hydraulikmediums eine gewünschte Dämpfung einzustellen.
Aus der DE 10 2006 026 123 B3 ist es bei einem Verfahren zum Dämpfen von Bewegungen eines um eine Rotorachse rotierenden Rotors radial zu der Rotorachse bekannt, ein Hydraulikmedium in einem um die Rotorachse herum verlaufenden Ringspalt mit unterschiedlichen Drücken zu beaufschlagen, um eine aktive Dämpfung zu bewirken. Um dabei der Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Hydraulikmediums zu begegnen, wird entweder ein Temperiermittel für das Hydraulikmedium vorgesehen, oder die Temperatur des Hydraulikmediums wird erfasst, um sie bei der Festlegung der Drücke zu berücksichtigen, so dass die gewünschte Dämpfung unabhängig von der Temperatur und damit der Viskosität des Hydraulikmediums erreicht wird.
Grundsätzlich sind auch hydraulische Dämpfer bekannt, bei denen der Durchströmungsquerschnitt einer von einem Hydraulikmedium durchströmten Drossel zur Einstellung der Dämpfung des Dämpfers variabel ist.
Ein hydraulischer Dämpfer, der nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 eine passive Kompensationseinrichtung für eine infolge einer Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums eintretende Abnahme einer Dämpfung des Dämpfers aufweist, ist beispielsweise aus der EP 0 639 727 A1 , der JP 2008-175248 A , der JP 2009-228861 A , der DE 38 22 970 A1 , der DE 29 32 245 A1 und der DE 198 11 581 A1 bekannt.
Der aus der JP 2008-175248 A bekannte Dämpfer weist einen drehbar gelagerten Ventilkörper auf, der mehrere Blockierstücke für einzelne Strömungskanäle umfasst. Der Ventilkörper wird in einander entgegen gesetzten Drehrichtungen von einer Feder aus einer Formgedächtnislegierung und einer Gegenfeder beaufschlagt.
Der aus der DE 198 11 581 A1 bekannte Schwingungsdämpfer weist in einer axialen Bohrung ein verschiebliches Ventilglied auf, das zwischen einer offenen Stellung, in der Durchfluss von Dämpfungsfluid möglich ist, und einer geschlossenen Stellung, in der dieser Durchfluss nicht möglich ist, verschiebbar ist. Das Ventilglied ist zylinderförmig und hat an einem Ende eine Seitenöffnung, die in der offenen Stellung mit einer Seitenöffnung der axialen Bohrung korrespondiert. Das Ventilglied ist zwischen einem Sackende der Bohrung und einer in die Bohrung eingepassten Hülse angeordnet. Das Ventilglied wird gegenüber dem Sackende und der Hülse auf der einen Seite durch eine Schraubenfeder aus Stahl und auf der anderen Seite durch eine Schraubenfeder aus einer Legierung mit Formgedächtnis abgestützt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Dämpfer aufzuzeigen, bei dem der mit einer Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums verbundenen Viskositätsverringerung auf einfache aber doch effektive Weise begegnet wird.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen hydraulischen Dämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämpfers sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Dämpfer ist eine passive Kompensationseinrichtung für eine infolge einer Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums eintretende Abnahme einer Dämpfung des Dämpfers vorgesehen. Zumindest in einem Teilbereich eines Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers verengt diese Kompensationseinrichtung den Durchströmungsquerschnitt einer von dem Hydraulikmedium durchströmten Drossel. Mit dieser Verengung ist jedoch nicht allein eine solche Verengung gemeint, wie sie durch eine mit der Temperaturerhöhung einhergehende thermische Ausdehnung des den Durchströmungsquerschnitt begrenzenden Materials der Drossel verbunden sein mag. Eine solche durch einfache thermische Ausdehnung bewirkte Verringerung des Durchströmungsquerschnitts der Drossel tritt bei vielen Drosselkonfigurationen sowieso auf, ohne dass sie die gewünschte Kompensation der Abnahme der Viskosität mit ansteigender Temperatur bewirken kann. Die erfindungsgemäße Kompensationseinrichtung weist geeignete Mittel auf, für die im Folgenden verschiedene Beispiele angegeben werden, um eine erheblich größere Verengung des Durchströmungsquerschnitts der Drossel zu erreichen, so dass die mit zunehmender Temperatur abnehmende Viskosität des Hydraulikmediums zumindest bereichsweise zumindest im Wesentlichen kompensiert wird.
Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die passive Kompensationseinrichtung die infolge der Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums abnehmende Dämpfung des Dämpfers in dem angesprochenen Teilbereich des Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers durch Verengung des Durchströmungsquerschnitts der Drossel überkompensiert. Eine passive Kompensation der mit der Temperaturerhöhung einhergehenden Viskositätsabnahme des Hydraulikmediums ohne geregelten Eingriff in den Dämpfer von außen wird es nur bei sehr genauer Abstimmung auf das jeweilige Hydraulikmedium ermöglichen, die Dämpfung des Dämpfers über einen größeren Temperaturbereich konstant zu halten. Eine unerwünschte Abnahme der Dämpfung des hydraulischen Dämpfers kann aber auch dadurch verhindert werden, dass in dem Teilbereich des Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers eine Überkompensation erfolgt.
Konkret kann die Verengung des Durchströmungsquerschnitts der Drossel in dem Teilbereich des Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers so ausgeprägt sein, dass sie den Arbeitstemperaturbereich in einen unteren Temperaturbereich geringerer Dämpfung und einen oberen Temperaturbereich höherer Dämpfung des Dämpfers unterteilt, um beispielsweise gezielt größere Amplituden einer schwingenden Struktur zu bedämpfen, die eine Erhöhung der Temperatur des Hydraulikmediums zur Folge haben.
Die Kompensationseinrichtung weist eine Übersetzungsanordnung für eine thermische Ausdehnung eines mit dem Hydraulikmedium in thermischem Kontakt stehenden langgestreckten Elements aufweisen. Bereits durch die Streckung des Elements, die längs eines Strömungskanals der Drossel ausgerichtet sein kann, wird eine absolut betrachtet relativ große thermische Ausdehnung erreicht, die dann noch zusätzlich durch die Übersetzungsanordnung vergrößert wird, um insgesamt einen ausreichenden Effekt bezüglich der Verengung des Durchströmungsquerschnitts der Drossel zu erzielen.
Bei dem erfindungsgemäßen Dämpfer kann neben der passiven Kompensationseinrichtung auch eine aktiv angesteuerte Kompensationseinrichtung vorgesehen sein, die den Durchströmungsquerschnitt der Drossel zusätzlich variiert. Diese Variation kann zur Feinabstimmung der Dämpfung verwendet werden, um sie beispielsweise zumindest in dem Teilbereich des Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers konstant zu halten. Günstig bei der Kombination der passiven und der aktiven Kompensationseinrichtung ist, dass die passive Kompensationseinrichtung die großen Stellwege zur Verfügung stellen kann, so dass die aktive Kompensationseinrichtung für die Feinabstimmung der Dämpfung nur noch kleine Stellwege abzudecken braucht. Zudem stellt die passive Kompensationseinrichtung eine Grundfunktion der Kompensation auch bei Ausfall der aktiven Kompensationseinrichtung bereit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind der Zeichnung – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert und beschrieben.
1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Drossel mit erfindungsgemäßer Kompensationseinrichtung, wobei die Drossel oberhalb einer Achse eines Strömungskanals bei niedriger Temperatur und unterhalb der Achse bei höherer Temperatur dargestellt ist.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 gezeigte Drossel 1 ist in einem hydraulischen Dämpfer für die Durchströmung mit einem viskosem Hydraulikmedium 2 vorgesehen, das hier durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Reibung zwischen der Drossel 1 und dem hindurchströmenden Hydraulikmedium 2 ist die Grundlage der Dämpfung des Dämpfers. Die Drossel 1 weist einen Strömungskanal 3 auf, dessen freier Querschnitt den Durchströmungsquerschnitt 4 der Drossel 1 definiert. Der Strömungskanal 3 ist über einen längeren Bereich von einer Hülse 19 umschlossen, die sich einerseits an dem den Strömungskanal 3 ansonsten begrenzenden Material 5 und andererseits an einer Tellerfeder 20 abstützt, die ihrerseits an einem axialen Widerlager 21 abgestützt ist. Die Hülse 19 ist aus einem Material mit hoher aber normaler thermischer Ausdehnung ausgebildet. Aufgrund der Streckung der Hülse 19 längs der Achse 15 des Strömungskanals 3 ist die thermische Ausdehnung längs der Achse 15 bereits absolut vergleichsweise groß. Zusätzlich wirkt die Tellerfeder 20 als Übersetzungsmechanismus im Hinblick auf die Verringerung des Durchströmungsquerschnitts 4 des Kanals 3 an seiner hier links liegenden Mündung, sodass die von der gedehnten Hülse 19 zusammengedrückte Tellerfeder 20 (siehe den unteren Teil von 1) den Durchströmungsquerschnitt 4, das heißt hier die freie zentrale Öffnung der Tellerfeder 20 verglichen mit der normalen thermischen Ausdehnung des den Strömungskanal 3 begrenzenden Materials 5 ganz erheblich verengt.
Bezugszeichenliste

1: Drossel
2: Hydraulikmedium
3: Strömungskanal
4: Durchströmungsquerschnitt
5: Material
15: Achse
19: Hülse
20: Tellerfeder
21: Widerlager

Claims

Hydraulischer Dämpfer mit mindestens einer von einem Hydraulikmedium (2) durchströmten Drossel (1), deren Durchströmungsquerschnitt (4) variabel ist, wobei eine passive Kompensationseinrichtung für eine infolge einer Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums (2) eintretende Abnahme einer Dämpfung des Dämpfers vorgesehen ist, die den Durchströmungsquerschnitt (4) der Drossel (1) zumindest in einem Teilbereich eines Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers über eine mit der Temperaturerhöhung einhergehende thermische Ausdehnung des den Durchströmungsquerschnitt (4) begrenzenden Materials (5) der Drossel (1) hinausgehend verengt, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Kompensationseinrichtung eine vergrößernde Übersetzungsanordnung für eine thermische Ausdehnung eines mit dem Hydraulikmedium (2) in thermischem Kontakt stehenden langgestreckten Elements aufweist.
Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Element eine Hülse (19) ist, die den Strömungskanal (3) umschließt und sich einerseits an dem den Strömungskanal (3) ansonsten begrenzenden Material (5) und andererseits an einer Tellerfeder (20) mit freier zentraler Öffnung abstützt, welche ihrerseits an einem axialen Widerlager (21) abgestützt ist.
Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Kompensationseinrichtung die infolge der Temperaturerhöhung des Hydraulikmediums (2) abnehmende Dämpfung des Dämpfers in dem Teilbereich des Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers durch Verengung des Durchströmungsquerschnitt (4) der Drossel (1) überkompensiert.
Dämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung des Durchströmungsquerschnitt (4) der Drossel (1) in dem Teilbereich den Arbeitstemperaturbereich des Dämpfers in einen unteren Temperaturbereich geringerer Dämpfung und einen oberen Temperaturbereich höherer Dämpfung des Dämpfers unterteilt.
Dämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der passiven Kompensationseinrichtung eine aktiv angesteuerte Kompensationseinrichtung vorgesehen ist, die den Durchströmungsquerschnitt (4) der Drossel (1) zusätzlich variiert.
Dämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Kompensationseinrichtung und die aktiv angesteuerte Kompensationseinrichtung zusammen die Dämpfung zumindest in dem Teilbereich des Arbeitstemperaturbereichs des Dämpfers konstant halten.