DE102014204982A1 - Hydraulic vehicle vibration damper with a rotary piston machine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hdraulischen Schwingungsdämpfer im Fahrwerk eines Fahrzeugs, dessen zwischen Arbeitskammern überströmendes Hydraulikmedium durch eine als Zahnringpumpe ausgebildete Rotationskolbenmaschine geführt ist, an welche ein als Motor oder Generator betreibbare Elektromaschine angekoppelt ist, wobei die Zähne des Innenzahnrades der Rotationskolbenmaschine und/oder des dieses umgebenden Zahnringes der Rotationskolbenmaschine in einer die Drehachse der Rotationskolbenmaschine enthaltenden Schnittebene betrachtet im Übergang von zumindest einer ihrer Seitenflanken zur dem jeweiligen Gegenstück, d. h. dem Zahnring oder dem Innenzahnrad zugewandten Oberfläche hin, zumindest bereichsweise fasenartig oder abgerundet gestaltet sind. Damit wird die Geräuschentwicklung erheblich reduziert.The invention relates to a hydraulic damper in the chassis of a vehicle whose hydraulic medium flowing over between working chambers is guided by a rotary piston machine designed as a ring gear pump to which an electric machine which can be operated as a motor or generator is coupled, the teeth of the internal gear of the rotary piston machine and / or of this surrounding Tooth ring of the rotary piston machine in a cutting plane containing the axis of rotation of the rotary piston machine considered in the transition from at least one of its side edges to the respective counterpart, d. H. the toothed ring or the inner gear facing surface, at least partially chamfered or rounded are designed. This considerably reduces the noise level.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer im Fahrwerk eines Fahrzeugs, dessen zwischen Arbeitskammern überströmendes Hydraulikmedium durch eine als Zahnringpumpe ausgebildete Rotationskolbenmaschine geführt ist, an welche ein als Motor oder Generator betreibbare Elektromaschine angekoppelt ist. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die WO 2011/159874 A2 verwiesen.The invention relates to a hydraulic vibration damper in the chassis of a vehicle whose hydraulic medium flowing over between working chambers is guided by a rotary piston machine embodied as a toothed ring pump to which an electric machine which can be operated as a motor or generator is coupled. The prior art is by way of example on the WO 2011/159874 A2 directed.

Grundsätzlich ist es erstrebenswert, Energie, welche beim Ein- oder Ausfedern des Aufbaus eines Fahrzeugs, bspw. Personenkraftwagens gegenüber dem Fahrwerk in den hydraulischen Fahrwerks-Schwingungsdämpfern vernichtet wird, zumindest anteilig zurückzugewinnen, wofür ein sog. Gerotor in Form einer Zahnringpumpe zusammen mit einer dann als Generator arbeitenden Elektromaschine eine kleine und kompakte Baueinheit darstellend direkt am Schwingungsdämpfer verbaut sein kann. Wenn die Elektromaschine als Motor arbeitet kann sogar das jeweilige Fzg.-Rad aktiv gegenüber der Fahrbahn angehoben oder stärker gegen die Fahrbahn angepresst werden.Basically, it is desirable, at least partially recover energy, which is at least partially recover when the construction of a vehicle, eg. Passenger car compared to the chassis in the hydraulic suspension damper, what a so-called. Gerotor in the form of a gerotor pump together with a As a generator working electric machine a small and compact unit performing directly on the vibration damper can be installed. If the electric machine works as a motor even the respective Fzg. Wheel can be actively raised against the road or pressed against the road more.

Ein solcher Schwingungsdämpfer mit einem Gerotor bietet somit äußerst interessante Vorteile, muss dabei jedoch auch den Komfortanforderungen moderner Personenkraftwagen genügen. Hier hat sich nun gezeigt, dass die Geräuschentwicklung eines bekannten Systems unbefriedigend ist, d. h. beim Arbeiten des Gerotors entstehen intensive Geräusche, die schließlich bis in den Fzg.-Innenraum gelangen können.Such a vibration damper with a gerotor thus offers extremely interesting advantages, but must also meet the comfort requirements of modern passenger cars. Here it has been shown that the noise of a known system is unsatisfactory, d. H. When working the gerotor generate intense noise, which can eventually reach into the Fzg. Interior.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.To point out a remedy for this problem is the object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne und/oder Zahnlücken des Innenzahnrades der Rotationskolbenmaschine und/oder die Zahnlücken und/oder Zähne des dieses umgebenden Zahnringes in einer die Drehachse der Rotationskolbenmaschine enthaltenden Schnittebene betrachtet im Übergang von zumindest einer ihrer Seitenflanken zur dem jeweiligen Gegenstück, d. h. dem Zahnring oder dem Innenzahnrad zugewandten Oberfläche hin, zumindest bereichsweise fasenartig oder abgerundet gestaltet sind.The solution to this problem is for a hydraulic vibration damper according to the preamble of claim 1, characterized in that the teeth and / or tooth gaps of the internal gear of the rotary piston machine and / or the tooth gaps and / or teeth of the surrounding toothed ring in a rotation axis of the rotary piston machine containing cutting plane considered in the transition from at least one of its side edges to the respective counterpart, d. H. the toothed ring or the inner gear facing surface, at least partially chamfered or rounded are designed.

Grundsätzlich achtet man im Hinblick auf einen guten Wirkungsgrad des besagten Gerotors darauf, hydraulische Leckagen innerhalb der Rotationskolbenmaschine so gering als möglich zu halten. Entsprechend sind auch sämtliche bekannten Zahnringpumpen ausgebildet, wonach die Zähne und Zahnlücken sowohl des Innenzahnrads als auch die Zahnlücken und Zähne des das Innenzahnrad umgebenden Zahnrings mit ihren Seitenflanken möglichst eng am Gehäuse der Rotationskolbenmaschine anliegen und in einer die Drehachse enthaltenden Schnittebene betrachtet im Übergang zu ihren Kopfflanken bzw. Fußflanken rechtwinkelig geformt sind, d. h. an die senkrecht auf der Drehachse stehende Seitenflanke schließt sich sowohl beim Innenzahnrad als auch beim umgebenden Zahnring unter einem rechten Winkel diejenige Oberfläche des Zahnes oder der Zahnlücke an, die dem jeweils anderen Bauteil, nämlich dem Zahnring bzw. dem Innenzahnrad zugewandt ist bzw. die auf der entsprechenden Oberfläche des jeweils anderen Bauteils abwälzt. Parallel zu dieser letztgenannten Oberfläche verläuft die Drehachse der Rotationskolbenmaschine.Basically, it is important to keep hydraulic leaks within the rotary piston machine as low as possible in view of a good efficiency of the said gerotor. Accordingly, all known gerotor pumps are formed, according to which the teeth and tooth spaces of both the internal gear and the tooth spaces and teeth of the inner gear surrounding the ring gear abut with their side edges as closely as possible to the housing of the rotary piston machine and considered in a cutting axis containing the cutting plane in the transition to their head flanks or flanks are formed rectangular, d. H. At the perpendicular to the axis of rotation side edge is adjacent to both the internal gear and the surrounding toothed ring at a right angle to that surface of the tooth or the tooth gap, which faces the respective other component, namely the toothed ring or the internal gear or on the corresponding surface of the other component rolls. Parallel to this latter surface, the axis of rotation of the rotary piston machine runs.

In Abweichung hierzu steht die Lehre der vorliegenden Erfindung, wonach der Übergangsbereich zwischen den Seitenflanken und der dem jeweils anderen Bauteil zugewandten Oberfläche des Innenzahnrads und/oder des diese umgebenden Zahnrings abgerundet ausgebildet oder mit einer Fase versehen ist, so dass in diesem Übergangsbereich zwischen dem Innenzahnrad und dem dieses umgebenden Zahnring ein mehr oder minder großes Volumen geschaffen ist. Dieses Volumen dient als Dämpfungsvolumen und ist geeignet, sich bildende Druckspitzen, welche zu einem lauten, geräuschintensiven Lauf der Rotationskolbenmaschine führen würden, zu dämpfen. Vorzugsweise ist eine solche Abrundung oder Fase aus Symmetriegründen und wegen der auftretenden Kräfte an beiden Seiten der Zähne oder Zahnlücken (in einer die Drehachse des Innenzahnrads enthaltenden Schnittebene betrachtet bzw. in Richtung der Drehachse betrachtet an der Vorderseite und an der Hinterseite der jeweiligen Zähne) vorgesehen und es lässt sich mit der Auswahl, ob eine solche Abrundung oder Fase nur am Innenzahnrad oder nur am umgebenden Zahnring oder an beiden genannten Bauelementen vorgesehen ist, das besagte Dämpfungs-Volumen hinsichtlich seiner Größe und Gestalt ebenso an die jeweiligen Anforderungen anpassen, wie durch die Festlegung, ober ein solcher „abgeflachter”, d. h. nicht rechtwinkeliger Übergang nur im Bereich der Kopfflanken der Zähne oder nur im Bereich der Fußflanken der Zahnlücken oder sowohl im Bereich der der Kopfflanken als auch im Bereich der Fußflanken als auch im dazwischen liegenden Übergangsbereich (zwischen dem Zahn-Kopfbereich und dem Zahn-Fußbereich) vorgesehen ist.In deviation from this is the teaching of the present invention, according to which the transition region between the side edges and the respective other component facing surface of the internal gear and / or the surrounding toothed ring is rounded or provided with a chamfer, so that in this transition region between the internal gear and this surrounding toothed ring is created a more or less large volume. This volume serves as a damping volume and is suitable to attenuate forming pressure peaks, which would lead to a noisy, noisy run of the rotary piston engine. Preferably, such a rounding or chamfer is provided for symmetry reasons and because of the forces occurring on both sides of the teeth or tooth gaps (viewed in a section plane containing the axis of rotation of the internal gear or viewed in the direction of the axis of rotation at the front and at the rear of the respective teeth) and it can be with the selection of whether such a rounding or chamfer is provided only on the internal gear or only on the surrounding toothed ring or on both said components, the said damping volume in size and shape as well to the respective requirements adapt, as by the Fixing, above such a "flattened", d. H. non-right-angled transition only in the area of the head flanks of the teeth or only in the area of the flanks of the tooth spaces or both in the area of the head flanks and in the area of the foot flanks and in the intermediate transition area (between the tooth head area and the tooth foot area) is.

Mit einer erfindungsgemäßen Abrundung oder Fase, die selbst vollständig oder zumindest an ihrem Rand abgerundet ausgebildet sein kann, werden Spitzenwerte des Hydraulikdrucks innerhalb der Zahnringpumpe reduziert bzw. geglättet, was bereits zu einer deutlichen Verringerung des Geräuschniveaus führt. Ferner werden mit einer solchen Ausbildung auch akustisch nachteilige Verwirbelungen im Hydraulikstrom, die sich ansonsten am üblicherweise absolut eckigen, d. h. rechtwinkeligen Übergang von den Kopfflanken zu den Seitenflanken der Zähne bilden, erfolgreich vermieden. Auch dies führt zu einer Absenkung des Geräuschniveaus.With a rounding or chamfering according to the invention, which itself may be formed completely or at least rounded off at its edge, peak values of the hydraulic pressure within the toothed ring pump are reduced or smoothed out, which is already the case leads to a significant reduction in noise level. Furthermore, with such a configuration, acoustically disadvantageous turbulences in the hydraulic flow, which otherwise form on the usually absolutely angular, ie rectangular transition from the top flanks to the side flanks of the teeth, are successfully avoided. This also leads to a reduction of the noise level.

Um mögliche Leckagen, welche sich aus einer solchen Gestaltung des besagten Übergangs ergeben können, so gering als möglich zu halten, wird weiterhin vorgeschlagen, an den Seitenflanken des Innenzahnrads und soweit bauartbedingt möglich auch an zugänglichen Seitenflanken des besagten Zahnrings möglichst eng anliegend eine Dichtung vorzusehen, die ein Überströmen des die Rotationskolbenmaschine durchströmenden Hydraulikmediums zwischen einem sog. Kompressionsraum (zwischen dem Innenzahnrad und dem Zahnring) zum nächsten, benachbarten Kompressionsraum der Maschine so weit als möglich verhindert.In order to keep possible leaks, which may arise from such a design of said transition, as low as possible, it is further proposed to provide on the side edges of the internal gear and as far as possible due to design also accessible side edges of the said ring gear as close fitting as possible, an overflow of the hydraulic fluid flowing through the rotary piston machine between a so-called. Compression space (between the internal gear and the ring gear) to the next adjacent compression space of the machine as far as possible prevented.

Die beigefügte einzige Figur zeigt in einer geringfügig räumlichen Darstellung ein Innenzahnrad 1 sowie einen dieses umgebenden Zahnring 2 einer an einem hydraulischen Schwingungsdämpfer im Fahrwerk eines Fahrzeugs vorgesehenen und als Gerotor wirkenden Rotationskolbenmaschine, in deren bzw. dessen Kompressionsräume das Hydraulikmedium, welches in bekannter Weise zwischen den Arbeitskammern des Schwingungsdämpfers überströmt, geführt ist. Da die Führung des Hydraulikmediums in die Rotationskolbenmaschine hinein und aus dieser heraus beispielsweise so gestaltet sein kann wie in der eingangs genannten Schrift gezeigt, ist vorliegend weder diese Führung des Hydraulikmediums noch der zugehörige Schwingungsdämpfer dargestellt.The accompanying single figure shows in a slightly spatial representation of an internal gear 1 and a surrounding toothed ring 2 a provided on a hydraulic vibration damper in the chassis of a vehicle and acting as a gerotor rotary piston machine, in whose or its compression spaces, the hydraulic medium, which flows in a known manner between the working chambers of the vibration damper, is guided. Since the guidance of the hydraulic medium into and out of the rotary piston machine can be designed, for example, as shown in the document mentioned above, neither this guide of the hydraulic medium nor the associated vibration damper is shown here.

Die (durch ein Kreuz mit dem Buchstaben D dargestellte) Drehachse dieser Rotationskolbenmaschine, um welche das besagte Innenzahnrad 1 rotiert und dabei auf dem Zahnring 2 abwälzt, verläuft aufgrund der leicht räumlichen Figurendarstellung näherungsweise senkrecht zur Zeichenebene. Mit dem Buchstaben K ist der Kopfbereich der Zähne des Innenzahnrads 1 und des Zahnrings 2 gekennzeichnet und mit dem Buchstaben F deren Fußbereich. Die auf der Drehachse D des Innenzahnrads 1 senkrecht stehenden Seitenflanken des Innenzahnrads 1 bzw. von dessen Zähnen sowie die gleichermaßen ausgerichteten Seitenflanken des Zahnrings 2 bzw. von dessen Zähnen sind mit dem Buchstaben S gekennzeichnet. Weiterhin kennzeichnet der Buchstabe O die einander zugewandten Oberflächen der Zähne des Innenzahnrads 1 und des Zahnrings 2, zu denen die besagte Drehachse D parallel verläuft.The (represented by a cross with the letter D) axis of rotation of this rotary piston machine, around which the said internal gear 1 rotates and thereby on the toothed ring 2 rolls, due to the slightly spatial figure representation is approximately perpendicular to the plane. With the letter K is the head portion of the teeth of the internal gear 1 and the toothed ring 2 marked with the letter F whose footer. The on the axis of rotation D of the internal gear 1 vertical side edges of the internal gear 1 or of its teeth and the equally aligned side edges of the toothed ring 2 or of whose teeth are marked with the letter S. Further, the letter O indicates the facing surfaces of the teeth of the internal gear 1 and the toothed ring 2 to which said rotation axis D is parallel.

Wie ersichtlich ist der Übergangsbereich Ü zwischen den Seitenflanken S und der Oberfläche O vorliegend sowohl an den Zähnen des Innenzahnrads 1 als auch an den Zähnen des Zahnrings 2 jeweils in deren Kopfbereich K und Fußbereich F sowie im dazwischen liegenden Flankenbereich nicht rechtwinkelig, sondern in Form einer abgerundeten Fase ausgebildet. Figürlich nicht dargestellt ist eine Dichtung oder ein Dichtelement, welche oder welches einstückig durchgehend auf den Seitenflanken S sowohl des Innenzahnrads 1 als auch des Zahnrings 2 aufliegt und ein Überströmen des die Rotationskolbenmaschine durchströmenden Hydraulikmediums zwischen einem sog. Kompressionsraum R zwischen dem Innenzahnrad 1 und dem Zahnring 2 zum in oder gegen Drehrichtung des Innenzahnrads 1 betrachtet nächsten, benachbarten Kompressionsraum R der Rotationskolbenmaschine so weit als möglich verhindert.As can be seen, the transition region Ü between the side edges S and the surface O is present both on the teeth of the internal gear 1 as well as on the teeth of the toothed ring 2 in each case in the head region K and foot region F and in the intermediate flank region not rectangular, but in the form of a rounded chamfer. Figuresslich not shown is a seal or a sealing element, which or which integrally on the side edges S both of the internal gear 1 as well as the toothed ring 2 rests and an overflow of the rotary fluid machine flowing through the hydraulic medium between a so-called. Compression space R between the internal gear 1 and the toothed ring 2 for in or against the direction of rotation of the internal gear 1 considered next, adjacent compression space R of the rotary piston machine as far as possible prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2011/159874 A2 [0001] WO 2011/159874 A2 [0001]

Claims (2)

Hydraulischer Schwingungsdämpfer im Fahrwerk eines Fahrzeugs, dessen zwischen Arbeitskammern überströmendes Hydraulikmedium durch eine als Zahnringpumpe ausgebildete Rotationskolbenmaschine geführt ist, an welche ein als Motor oder Generator betreibbare Elektromaschine angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des Innenzahnrades (1) der Rotationskolbenmaschine und/oder des dieses umgebenden Zahnringes (2) der Rotationskolbenmaschine in einer die Drehachse (D) der Rotationskolbenmaschine enthaltenden Schnittebene betrachtet im Übergang von zumindest einer ihrer Seitenflanken (S) zur dem jeweiligen Gegenstück, d. h. dem Zahnring (2) oder dem Innenzahnrad (1) zugewandten Oberfläche (O) hin, zumindest bereichsweise fasenartig oder abgerundet gestaltet sind.Hydraulic vibration damper in the chassis of a vehicle whose hydraulic medium flowing over between working chambers is guided by a rotary piston machine designed as a ring gear pump to which an electric machine which can be operated as a motor or generator is coupled, characterized in that the teeth of the internal gear ( 1 ) of the rotary piston machine and / or the surrounding toothed ring ( 2 ) of the rotary piston machine in a sectional plane containing the axis of rotation (D) of the rotary piston machine, viewed in the transition from at least one of its side flanks (S) to the respective counterpart, ie the toothed ring ( 2 ) or the internal gear ( 1 ) facing surface (O) are designed at least partially chamfered or rounded. Schwingungsdämpfer mit einer Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, wobei an den Seitenflanken (S) des Innenzahnrads (1) und soweit bauartbedingt möglich auch an zugänglichen Seitenflanken (S) des besagten Zahnrings (2) möglichst eng anliegend eine Dichtung vorgesehen ist, die ein Überströmen des die Rotationskolbenmaschine durchströmenden Hydraulikmediums zwischen einem sog. Kompressionsraum (R) zum nächsten, benachbarten Kompressionsraum (R) der Maschine der Rotationskolbenmachine so weit als möglich verhindert.Vibration damper with a rotary piston machine according to claim 1, wherein on the side edges (S) of the internal gear ( 1 ) and as far as design-related also possible on accessible side edges (S) of the said toothed ring ( 2 ) as closely as possible a seal is provided which prevents overflow of the rotary fluid machine flowing through the hydraulic medium between a so-called. Compression space (R) to the next adjacent compression space (R) of the machine of the rotary piston machine as far as possible.
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