DE19961714A1 - Feder-Dämpfersystem mit vorgeschaltetem Druckübersetzer - Google Patents
Feder-Dämpfersystem mit vorgeschaltetem DruckübersetzerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Feder-Dämpfersystem aus mindestens zwei über einen Durchbruch oder eine hydraulische Leitung - mit einem den Durchfluß eines Fluids drosselnden Element - kommunizierende Behälter, wobei mindestens ein Behälter auf der einen Seite des den Durchfluß drosselnden Elements ein zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugaufbau angeordneter Verdränger mit variablem Hub ist und mindestens ein Behälter auf der anderen Seite des den Durchfluß drosselnden Elements ein Hydrospeicher ist. Dazu wird der Verdränger als Roll- oder Faltenbalg ausgebildet und an die Niederdruckseite eines Druckübersetzers angeschlossen. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird ein kombiniertes Feder-Dämpfersystem entwickelt, bei dem die mechanischen Baugruppen zum Erzielen einer langen Standzeit nur minimalen physikalischen und chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Feder-Dämpfersystem
aus mindestens zwei über einen Durchbruch oder eine hydrauli
schen Leitung - mit einem den Durchfluß eines Fluids drosseln
den Element - kommunizierende Behälter, wobei mindestens ein
Behälter auf der einen Seite des den Durchfluß drosselnden
Elements ein zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugaufbau an
geordneter Verdränger mit variablem Hub ist und mindestens ein
Behälter auf der anderen Seite des den Durchfluß drosselnden
Elements ein Hydrospeicher ist.
Aus der DE 29 70 2927 C1 ist ein Feder-Dämpfersystem bekannt,
das aus einem Verdränger, einem Hydrospeicher und einer diese
Teile verbindenden Hydraulikleitung besteht. In der Hydrau
likleitung ist ein mechanisches Drosselventil angeordnet. Der
Verdränger verbindet, wie bei einem hydropneumatischen Fede
rungssystem bekannt, die Fahrzeugradaufhängung mit dem Fahr
zeugaufbau. Das System ist mit einer hydraulischen Flüssigkeit
befüllt. Letztere wird beim Einfedern eines Fahrzeugrades
durch das Drosselventil in einen Hydrospeicher verdrängt. Der
Strömungswiderstand des Drosselventils erzeugt eine dämpfende
Kraft, während die Kompression des Gasvolumens im Hydrospeicher
eine federnde Kraft bewirkt. Bei dem hier vorgestellten
Verdrängerprinzip taucht ein Verdrängerkolben in einen Ver
drängerzylinder ein. Beide Teile bewegen sich in einer Füh
rungs- und Dichtfuge reibungsbehaftet gegeneinander. Die Rei
bung beeinträchtigt die Ansprechzeit des Feder-Dämpfersystems,
so daß sich bei einem Einsatz in einem Fahrzeug kein optimales
Abrollverhalten der mit diesem System abgestützten Räder er
gibt. Auch treten bei den verwendeten Flüssigkeiten innerhalb
eines Temperaturbereiches von -40 bis +100°C große Viskosi
tätsschwankungen auf, die das dargestellte System nicht aus
gleichen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein
kombiniertes Feder-Dämpfersystem zu entwickeln, bei dem die
mechanischen Baugruppen zum Erzielen einer langen Standzeit
nur minimalen physikalischen und chemischen Belastungen ausge
setzt sind. Auch soll das Feder-Dämpfersystem bei kleinen
Schwingungsamplituden und/oder kleinen dynamischen Lastände
rungen nahezu verzögerungsfrei ansprechen.
Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Dazu wird der Verdränger als Roll- oder Faltenbalg ausgebildet
und an die Niederdruckseite eines Druckübersetzers angeschlos
sen.
Bei einem Be- oder Entlasten des Verdrängers strömt zwischen
dem Verdränger und dem Hydrospeicher über eine Querschnitts
verengung in Form einer hydraulischen Leitung oder eines
Durchbruchs eine Hydraulikflüssigkeit hin und her. Die Gestal
tung der Leitung bzw. des Durchbruchs und die Beschaffenheit
der dort angeordneten Drosselstelle beeinflußt über die Größe
und Form des Öffnungsquerschnittes die Systemdämpfung. Hierbei
kann die Drosselstelle als Düse, Blende oder Druckstufenven
til, z. B. als Federplattenventil, gestaltet sein. Selbstver
ständlich können auch konventionelle Drosselrückschlagventile
eingesetzt werden.
Bei der Verwendung von Druckstufen- oder anderen Drosselrück
schlagventilen wird im Leitungs- bzw. im Durchbruchsquer
schnitt pro Strömungsrichtung jeweils mindestens ein Ventil
angeordnet.
Das Gaspolster des Hydrospeichers bildet maßgeblich die Sy
stemfederung.
Durch das Verwenden eines Roll- oder Federbalgs wird die me
chanische Reibung des Gesamtsystems im wesentlichen auf die
innere Reibung des Balg- und oder Membranmaterials reduziert.
Dadurch zeigt das Feder-Dämpfersystem über den gesamten Feder-
und Dämpferratenbereich ein nahezu ideales Ansprechverhalten.
Durch den Einsatz eines Druckübersetzers kann fahrzeugseitig
innerhalb des regulären Hydrauliksystems der Druck im Feder-
Dämpfersystem vorgegeben werden, ohne daß der hohe Hydraulik
druck auf den Verdränger und den Hydrospeicher wirkt. Damit
sinkt die mechanische Belastung des Feder-Dämpfersystems. Zu
gleich kann der Druckübersetzer die Funktion eines Druckmit
telwandlers übernehmen. Z. B. kann auf diese Weise im Verdrän
ger und im Hydrospeicher ein Fluid verwendet werden, das das
Elastomermaterial der Bälge und Membranen chemisch nicht bela
stet. Zusammen mit dem niedrigeren Druck im Verdränger und im
Hydrospeicher bewirkt dieses Fluid eine Verlängerung der regu
lären Lebensdauer der betroffenen Teile.
Des weiteren kann mit dem Druckübersetzer ein Teil der Dämp
fungsänderung ausgeglichen werden, die u. a. durch die tempera
turabhängigen Viskositätsschwankung des Fluids verursacht wer
den.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Un
teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schema
tisch dargestellten Ausführungsform:
Fig. 1 System mit Verdränger, Hydraulikleitung,
Hydrospeicher und Druckübersetzer.
Die einzige Fig. 1 zeigt ein kombiniertes Feder-Dämpfersy
stem, das einen Verdränger (10), einen Hydrospeicher (30),
eine zwischen diesen angeordnete flüssigkeitsführende Arbeits
leitung (40) mit einem integrierten Drosselventil (47) und ei
nen Druckübersetzer (20) umfaßt.
Der Verdränger (10) ist hier ein Zweifaltenbalg. Sein Feder
balg (11) wird durch einen Wulstring (12) tailliert und zwi
schen Abstützplatten (13) und (14) gehalten.
In der oberen Abstützplatte (13) befinden sich u. a. zwei Boh
rungen, an denen eine Zuleitung (17) und eine Arbeitslei
tung (40) angeschlossen sind. Über die Zuleitung (17) wird -
bei einer Verwendung als aktives Feder-Dämpfersystem bzw. als
Niveauregulierung - dem Verdränger Flüssigkeit zugeführt oder
entnommen. Durch die Zu- und Abfuhr einer bestimmten Flüssig
keitsmenge können in gewünschter Weise Zusatzkräfte realisiert
werden. Die Auf- oder Wegnahme dieser Zusatzmengen ändert über
das Drosselventil (47) in Arbeitsleitung (40) und den Hydro
speicher (30) die Dämpfer- und Federkräfte. Die Drosselwirkung
des Drosselventils (47) kann hierzu ggf. mittels eines steuer-
oder regelbaren Antriebs verstellbar ausgeführt werden.
In manchen Konstruktionen kann sich die Länge der Arbeitslei
tung (40) auf einen Durchbruch verkürzen, z. B. wenn flüssig
keitsführende Bestandteile des Verdrängers in den Hydrospei
cher hineinragen oder von diesem umgeben werden.
Die Zuleitung (17) ist an die Niederdruckseite (21) des Druck
übersetzers (20) angeschlossen. Letzterer umfaßt zwei hinter
einander angeordnete Zylinder (22, 25), die in der Regel
fluchtende Mittellinien haben. Der der Zuleitung (17) zugeord
nete Zylinder (22) hat einen größeren Durchmesser als der Zy
linder (25). In jedem Zylinder (22, 25) ist ein Kolben (23,
26) gelagert, wobei beide Kolben (23, 26) durch eine starre
Kolbenstange (27) miteinander gekoppelt sind. Auf der Nieder
druckseite (21) steht am Kolben (23) das Fluid (1) an, während
auf dem Kolben (26) der Hochdruckseite (24) das Hydrau
liköl (2) des fahrzeugseitigen Hydrauliksystems über den
Hydraulikanschluß (28) ansteht. Der Druck des Hydrauliksystems
beträgt ca. 150 ± 50 × 10-5 Pa. Das Flächenverhältnis der wirk
samen Kolbenflächen der Kolben (23, 26) beträgt z. B. 5/1, so
daß sich im Fluid (1) ein mittlerer Druck von ca. 30 × 10-5 Pa
einstellt.
Der Zylinderraum zwischen den Kolben (23, 26) wird in der Re
gel über eine Entlüftungsleitung (29) in einen Sammeltank ent
lastet. Im Sammeltank werden die Lösungs- und Ölleckagen ge
sammelt.
Der Hydrospeicher (30) ist beispielsweise als Blasen- oder
Membranspeicher ausgebildet. Ein durch die Blase oder Mem
brane (31) abgeteiltes Gaspolster (32) bildet die Federung des
Feder-Dämpfersystems.
Die Systemflüssigkeit (1) ist ein Fluid, das aus einer Lösung
aus Wasser und Alkohol besteht. Für diese Lösung eignen sich
alle Alkohole, die bei Raumtemperatur in einem beliebigen Ver
hältnis mit Wasser mischbar sind. Beispielsweise wird eine
Wasser-Äthanol-Lösung oder eine Wasser-Glykol-Lösung verwen
det. Eine übliche Wasser-Glykol-Lösung, wie sie auch als
frostgeschützte Kühlflüssigkeit in Verbrennungsmotoren verwen
det wird, hat z. B. einen Ethylenglykolanteil von 33 bis 50%.
Bei der fünfzigprozentigen Lösung ist ein Betrieb des Feder-
Dämpfersystems bis zu einer Kälte von -35°Celsius möglich.
Diese Lösung greift zudem die üblichen Elastomerwerkstoffe
nicht an. Auch die Gummiquellung liegt in der Größenordnung
der Quellung in reinem Wasser.
Alternativ zu der bisher beschriebenen Ausführungsform ist ein
Feder-Dämpfersystem denkbar, bei dem das im System verwendete
Fluid (1) eine magnetorheologische Flüssigkeit ist. Wird nun
an der hydraulischen Arbeitsleitung (40) beispielsweise ein
kurzer ringförmiger Abschnitt von einer stromerregten Magnet
spule umschlossen, so stellt die erregte Magnetspule in Kombi
nation mit dem Fluid (1) eine variable Drosselstelle dar. Mit
einer zunehmenden Bestromung der Spule nimmt die Fließge
schwindigkeit durch eine Zunahme der scheinbaren bzw. dynami
schen Viskosität in der Arbeitsleitung (40) ab, wodurch sich
u. a. das Dämpfungsverhalten des Gesamtsystems gezielt verän
dern läßt.
1
Fluid, Wasser-Glykol-Lösung
2
Hydrauliköl
10
Verdränger, Behälter, Zweifaltenbalg
11
Federbalg
12
Wulstring
13
,
14
Abstützplatten, oben, unten
17
Zuleitung
20
Druckübersetzer
21
Niederdruckseite
22
Niederdruckzylinder
23
Niederdruckkolben
24
Hochdruckseite
25
Hochdruckzylinder
26
Hochdruckkolben
27
Kolbenstange
28
Hydraulikanschluß
29
Zylinderentlüftung
30
Hydrospeicher, Behälter
31
Membrane
32
Gaspolster
40
Arbeitsleitung
47
Drosselventil
Claims (6)
1. Kombiniertes Feder-Dämpfersystem aus mindestens zwei über
einen Durchbruch oder eine hydraulischen Leitung (40) - mit
einem den Durchfluß eines Fluids drosselnden Element (47) -
kommunizierende Behälter (10, 30), wobei mindestens ein Behäl
ter (10) auf der einen Seite des den Durchfluß drosselnden
Elements ein zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugaufbau an
geordneter Verdränger mit variablem Hub ist und mindestens ein
Behälter (30) auf der anderen Seite des den Durchfluß dros
selnden Elements ein Hydrospeicher ist, dadurch gekennzeich
net,
- - daß der Verdränger (10) ein Roll- oder Faltenbalg ist und
- - daß der Verdränger (10) an die Niederdruckseite (21) eines Druckübersetzers (20) angeschlossen ist.
2. Kombiniertes Feder-Dämpfersystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fluid (1) der Niederdruckseite (21)
eine Wasser-Alkohollösung ist.
3. Kombiniertes Feder-Dämpfersystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fluid (2) der Hochdruckseite (24) ein
Hydrauliköl ist.
4. Kombiniertes Feder-Dämpfersystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der mittlere Druck im Feder-Dämpfersystem
bei 30 ± 30 × 10-5 Pa liegt.
5. Kombiniertes Feder-Dämpfersystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche des Niederdruckkol
bens (23) mindestens zweimal größer ist als die wirksame Flä
che des Hochdruckkolbens (26).
7. Kombiniertes Feder-Dämpfersystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest der Niederdruckkolben (23) mit
tels einer Rollmembran am Niederdruckzylinder (21) abgedichtet
ist.
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| DE1999161714 DE19961714C2 (de) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Feder-Dämpfersystem mit vorgeschaltetem Druckübersetzer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20140701 |