DD220674A1 - Aktiver, elektrohydraulischer schwingungsdaempfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Schwingungsschutzsysteme vorwiegend an Fahrzeugen, wie z. B. Fahrersitze, Kabinen- und Achsfederungen, deren Schwingungsverhalten bisher im wesentlichen durch die Charakteristik der Federn und der passiven, hydraulischen Schwingungsdaempfer bestimmt wurde. Das Ziel der Erfindung ist es, mit moeglichst geringem technischen Aufwand einen aktiven elektrohydraulischen Schwingungsdaempfer zu schaffen, der bei Beibehaltung des bisherigen Kontruktionsprinzips von passiven Schwingungsschutzsystemen gegen den passiven Schwingungsdaempfer ausgetauscht werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur aktiven Schwingungsisolierung bisher notwendigen Servozylinder durch geeignete andere Zylinder zu ersetzen, die mit geringeren Kosten herstellbar sind und keine aeusseren Leitungen fuer einen Bypass aufweisen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in einem normalen hydraulischen Arbeitszylinder 1, der schematisch in Figur 1 als Teil des aktiven Schwingungsdaempfers dargestellt ist, anstelle des mit Dichtungen versehenen Kolbens ein dichtungsloser Scheibenkolben 3 angeordnet ist. Der Scheibenkolben ist mit Drosseloeffnungen, z. B. mit einer oder mehreren axialen Bohrungen 15 bzw. Nuten 16 am Kolbenumfang, versehen und weist einen geringeren Durchmesser als der Zylinder auf, so dass ein Ringspalt 14 besteht. Die Befestigung des Zylinders erfolgt mittels Stuetzrohr 7 und elastischer Lager 4, 8. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung , . ; 'Aktiver, elektrohydraulischer Schwingungsdampfer . Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung bezieht sich auf Schwingungs schutz systeme; vorwiegend an Fahrzeugen, wie z..B. Fahrersitzen, Kabinenund.Achsfederungen, deren Schwingungsverhaiten bisher

im wesentlichen durch die Charakteristik der Federn und . der passiven,' hydraulischen Schwingungsdämpfer bestimmt . wurde. Sie ist darüber hinaus überall anwendbar, wo die "Übertragung vorwiegend niederfrequenter Schwingungen. erheblich verringert werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für das Prinzip der passiven Schwingungsschutzsysteme bestehen technische Grenzen, die einer weiteren Verminderung der Schwingungsübertragung im niederfrequenten ' Bereich entgegenstehen. Zur Überwindung dieser Grenzen sind aktive Schwingungsschutzsysteme vorgeschlagen worden bzw. bekannt, die jedoch aufgrund der ihnen anhaftenden Mängel bisher keine praktische Anwendung fanden.

- Bei den meisten, dieser aktiven Schwingung'sschutzsysteme, wie z. B. in der DE-PS 2 145 358 vorgeschlagen, sind ; die passiven Elemente Feder und Dämpfer durch einen 'hydraulischen Servozylinder ersetzt, der die statische

. ,last aufnimmt und als Stellzylinder eines elektro- . hydraulischen Regelkreises der Bewegung der Masse

. ." ent gegen wirken soll. ' - '

Diese Ausführung weist den Uachteil auf,daß der ge-5-schlossene Regelkreis trotz relativ großem elektroni- ', ./ sehen Aufwand schon bei geringer Verstärkung instabil und daß das System bei Ausfall- der Regelung völlig starr bzw. funktionell wirkungslos ist.. Es werden auch sogenannte hybride Schwingungsisolations-

10. Systeme vorgeschlagen, z. B. in ^;der US-PS 3.606.233,

bei denen der aktive Servozylinder in Reihe oder paral-. IeI zu einer passiven Feder angeordnet-ist. Bei derartigen Einrichtungen besteht der Uachteil, daß bei paralleler Anordnung die funktionelle Wirkung, Minderung der höherfrequenten Schwingungen durch die, passive Feder,

. nicht erreicht wird und daß bei Ausfall der Regelung" das System völlig starr ist., . ·.'/ , -

Bei Reihenanordnung tritt hingegen bei Ausfall der = .Regelung ein ungünstiges Schwingungsverhalten aufgrund der ungedämpften Massebewegung ein. ^; .

. .." ~ Inzwischen ist, auch eine Anordnung bekannt, durch die einigender genannten Mängel beseitigt- werden. Als wesentliehe Erkenntnis wird in der Dissertation "Aktive hy- . draulische Schwingungsisolierung des Fahrerplatzes ungefederter geländegängiger Fahrzeuge" von W. Kauß an der ' '. ; TU Berlin¹ (1981) zur Stabilisierung des Regelkreises bei ' paralleler Anordnung von Feder und aktivem Servozylinder ein Bypaß genannt, der außen,am Servozylinder angebracht ist und die beiden vom Kolben getrennten Zylinderräume / verbindet. Bei geringem regelungstechnischeh Aufwand

" .:· , werden günstige funktionelle Wirkungen erzielt: Mnderung der niederfrequenten ,Schwingungen durch den aktiven Ser-, vozylinder, Minderung der höherfrequenten Schwingungen

durch die passive Feder. Bei Ausfall der Regelung wirkt _: die Anordnung als passives Feder-Dämpfer-System. Diese . \ Anordnung weist noch den Nachteil auf, daß der Hydraulikzylinder ein konstruktiv und fertigungstechnisch ' : ·. aufwendiger Servozylinder sein muß und daß der Bypaß mittels ,Rohrleitungen zusätzlich außerhalb am Zylinder zu montieren ist.' . ν

' · Ziel der Erfindung . :

' ' '' ' .-.'' " '' . · ' : .' .' . . Λ ' .

; : : Ziel der Erfindung ist es, mit möglichst geringem technischen Aufwand einen aktiven elektrohydrauiischen

: Schwingungsdämpfer zu schaffen, 'der.'-bei'Beibehaltung des bisherigen Konstruktionsprinzipes von passiven Schwin-.' gungsschutzsystemen gegen den passiven Schwingungs-

; ; dämpfer ausgetauscht werden kann und dem System verbesserte schvangungsmindernde Eigenschaften im nieder- . frequent en Bereich verleiht. . - ,

Darlegung des Wesens der Erfindung "' : ''.

: . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, die zur aktiven Schwingungsisolierung mittels paral-lel angeordneter. Feder und aktivem Zylinder bisher notwendigen Servozylinder durch geeignete andere Zylinder zu ersetzen, die mit geringen Kosten herstellbar sind, keine äußeren leitungen für einen Bypaß aufweisen und in ihren Ab-

:' .; messungen so festgelegt werden können, daß sie anstelle passiver hydraulischer Schwingungsdämpfer angeordnet

werden können. .

• ' Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem normalen hydraulischen Arbeitszylinder statt des mit^: Dichtungen versehenen hydraulischen Kolbens ein dichtungsloser Scheibenkolben angeordnet ist. Der Scheibenkolben besitzt gegenüber der Zylinderwand eine '". ,

Spielpassung. Die beiden 'Arbeitskammern des Arbeits- ; Zylinders sind durch eine oder mehrere Drösselöffnüngen ' . miteinander verbunden. - . ' '.' '.

.. Vorzugsweise weist der Scheibenkolben diese Drossel-, '5 öffnungen auf, z. B. eine oder mehrere Bohrungen'..bzw. Nuten am Kolbenmantel. Anstelle der Drösselöffnüngen . ./'-.'., im Scheibenkolben oder zusätzlich zu diesen· können z. B. · : · auch Drosselöffnungen in Form einer durchbohrten Kolbenstange oder als Längsnuten in der Zylinderinnenwand 10 vorgesehen sein. Diese Ausführungen bewirken eine reibungsfreie Kolbenbewegung* Bei aktiver Punktion werden .- , -. die Arbeitskammern des Zylinders vom¹ Servoventil ent-.·: sprechend der Regelfunktion mit Druckmittel beaufschlagt . Die durch den Ringspalt am Kolben sowie durch 15 die Drosselöffnungen fließende Ölmenge bedämpft den Re-. : gelkreis. Bei Ausfall der Regelung ist das elektrohydraulische Ventil, geschlossen und der Arbeitszylinder Wirkt als hydraulischer 3chwingungsdämpf er ^dessen

Dämpfungsmaß durch die Größe des Drosselquerschnittes 20 von Ringspalt: und Drosselöffnungen bestimmt wird.

Ausführungsbeispiel ' . ...... ' ' , .'

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei-25 - spiel näher erläutert werden.

In den. dazugehörigen .Zeichnungen zeigen: -

Figur 1 : den Aufbau des\ aktiven elektrohydraulischen } .: Schwingungsdämpfers und seine Anordnung im Re-30 .-' . , gelkreis ; . ^: ', . . ·. : Figur 2 · einen Fahrersitz als ein Anwendungsgebiet eines : : - . . erfindungsgemäßen,aktiven,.elektrohydraulischen: Schwingungsdämpfers in Seitenansicht.

Der in Figur 1 dargestellte aktive, elektrohydraulische Schwingungsdämpfer "bestellt aus einem doppelt wirkenden hydraulischen Arbeitszylinder 1 mit beidseitiger Kolbenstange 2 und einem Scheibenkolben 3· .·... ' ,5' Der auf der Kolbenstange 2 diohtungslos ange.ordnete Scheibenkolben 3 weist einen geringeren Durchmesser als der Arbeitszylinder 1 auf, so daß ein Ringspalt 14 besteht und ist mit Drosselöffnungen, z..B. mit einer, oder mehreren Bohrungen 15 bzw. Nuten 16 am.Kolbenumfang versehen. Vorteilhafterweise besitzt die Zylinderinnenwand die bei der Rohrherstellung erzielte .Oberflächengüte. Die Kolbenstange 2 ist vorzugswei se über ein /für hydraulische Schwingungsdämpfer'übliches elastisches lager 4; * mit₍ der zu isolierenden Masse 5 verbunden, deren statische Last durch die Feder 6 aufgenommen wird^ ' Der Arbeitszylinder 1 i'st durch ein S tut sr ohr 7 und das elastische Lager 8 mit der schwingenden Unterlage 9. verbunden. Die Anschlußbohrungen 10, 11 des 'Arbeitszylinders 1 sind über ein elektrohydraulisches Yentil 12 an einen hydraulischen Gleichdruckkreislauf 13 angeschlossen. Das elektrohydraulische Yentil 12 ist elektrisch mit dem Regelverstärker 17 verbunden, der aus zwei Yer-,stärkerstufen, einer Hoch-Tiefpaß-Kombination und einer Integrationsstufe besteht. Der Regelkreis ist geschlossen durch die elektrische Verbindung des Regelverstärkers 17 mit dem Beschleunigungsaufnehmer 18, der fest an der zu isolierenden Masse 5 angebracht ist. .

Pigur 2 zeigt einen Fahrersitz, der als ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Lösung mit einem aktiven elektrohydraulischen Schwingungsdämpfer 19.ausgerüstet ist. Der aktive Schwingungsdämpfer 19 ist seitlich am F.edergestell. anstelle des passiven Schwingungsdämpfers angeordnet. Dabei ist von Vorteil, daß die Einbaulage. des aktiven Schwingungsdämpfers 19 beliebig ist, so

daß er unter Ausnutzung desvollen Hubes"ohne Hebel-, übersetzung direkt zwischen Sitzfuß 20 und.Sitzoberteil 21 befestigt ist. Das vorteilhafterweisG un^- • mittelbar und starr mit dem aktiven Schwingungsdämpfer 19 verbundene, als Servoventil ausgebildete, elektro- ; hydraulische Ventil 12 besitzt eine flexible Schlauchverbindung 22 zum Hydraulikkreislauf. EinRegelver-. stärker 17 ist mittels flexibler elektrischer Leitung

:23 mit einem .Beschleunigungsaufnehmer 18/verbunden, der 10; fest am Sitzoberteil 21 angebracht ist.

Claims (7)

ErfindungsanSpruch ' ~
1. .1. Aktiver, elektrohydraulischer Schwingungsdämpfer,

   "bestehend aus einem doppelwirkenden hydraulischen. Arbeitszylinder mit beidseitiger Kolbenstange und der als Stellglied in einem geschlossenen Regel- . kreis zusammen mit einem elektrohydraulischen Yen-" til, einem Regelverstärker und einem Beschleunigungsaufnehmer angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Kolben des Zylinders als Scheibenkolben (3) ausgeführt ist, der Drosselöffnungen, z. B. eine oder mehrere Bohrungen (15)^ oder Hüten (16) am Kolbenumfang besitzt und gegenüber der Zy- linderwand einen Ringspalt (14) aufweist.
2. 2. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet da-' durch," daß der Scheibenkolben (3) dichtungslos mit der Kolbenstange (2) verbunden ist.
3. 3. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Drosselöffnungen (14, 15, Ιδ.) ,

   20 '- so bemessen sind, daß sein Dämpfungswiderstand dem

   eines entsprechenden pas si-yen Schwingungsdämpfers. • entspricht. .
4. 4. Schv/ingungs dämpfer nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch,, daß der hydraulische Arbeitszylinder . (Ί) ein normaler Standardzylinder ist und vorteilhafterweise über Endlagenbremsung verfügt. .
5. 5. Schwingungsdämpfer'nach Punkt 1 und 4, gekennzeich-. . net dadurch, daß die Zylinderinnenwand die bei der Rohrherstellung erzielte Oberflächengüte aufweist.
6. 6. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1 und 4»..gekennzeichnet dadurch, daß an dem hydraulischen Arbeitszylinder (1) ein Stützrohr (7) zur seitenkraftfreien Abstützung der Kolbenstange (2).angebracht ist, dessen Länge der ausgefahrenen Kolbenstange' (2) entspricht und das ein Befestigungselement (8) besitzt.
7. 7. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Befestigungselemente des hydraulischen Arbeitszylinders als elastische Lager (4, 8) ; ausgebildet sind, die serienmäßigen Lagern für hy-. .. draulische Schwingungsdämpfer entsprechen. /

   Hi er zu. 2 Bl. Zeichnungen