DE102022133673A1

DE102022133673A1 - Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft und ein Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022133673A1
Application number: DE102022133673.5A
Authority: DE
Inventors: Tim Noruschat; Karim Mohamed El Khawaga
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2024-06-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungssystem (10) für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14), einen innerhalb des Arbeitszylinders (14) angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben (16) mit einer Kolbenstange (18), wobei der Arbeitskolben (16) den Arbeitszylinder (14) in einen ersten Arbeitsraum (20) und einen zweiten Arbeitsraum (22) teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung (24) zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22), wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) eine Pumpe (28) umfasst, die über Hydraulikleitungen (32-29) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20,22) verbunden ist, wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) zumindest eine Kompensationseinrichtung (52, 54) zur Minderung von Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem (10) aufweist, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) im Betrieb des Dämpfungssystems einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Dämpfungskraft eines Dämpfungssystems für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Dämpfungssysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder umfassen. Zur Erzeugung einer aktiven Dämpfung ist der Arbeitszylinder beispielsweise mit einer Hydraulikpumpe verbunden. Aus der DE102019115492B4 ist ein solches aktives Dämpfungssystem bekannt. Bei einem aktiven Dämpfungssystem handelt es sich beispielweise um ein Dämpfungssystem mit einer Pumpe mittels welcher der Druck in den Zylinderkammern aktiv beeinflussbar ist. Aus dem Stand der Technik bekannte aktive Dämpfungssysteme weisen häufig eine Vielzahl von Hydraulikkomponenten und Sensoren auf, um eine gezielte Einstellung des Drucks und der gewünschten Dämpfwirkung zur ermöglichen. Das zwischen diesen Komponenten strömende Hydraulikfluid unterliegt üblicherweise Druckschwankungen, die die einer verminderten Funktionalität des Dämpfungssystems führen können oder akustische Geräusche im Betrieb des Dämpfungssystems hervorrufen können. Solche Druckschwankungen können außerdem die Komponenten des Dämpfungssystems beschädigen und beispielsweise einen höheren Verschleiß bewirken.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dämpfungssystem bereitzustellen, das eine aktive Beeinflussung, insbesondere Dämpfung, ermöglicht und Druckschwankungen auf kostengünstige und einfache Weise reduziert. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Kompensationseinrichtung für ein solches Dämpfungssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung eine Kompensationseinrichtung zur Minderung von Druckschwankungen in einem Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kompensationseinrichtung mit einer Pumpe und einem zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder verbindbar ist. Die Kompensationseinrichtung ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung im Betrieb des Dämpfungssystems einstellbar ist.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder, einen innerhalb des Arbeitszylinders angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, wobei der Arbeitskolben den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum, wobei die Druckeinstellungsanordnung eine Pumpe umfasst, die über Hydraulikleitungen mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum verbunden ist, wobei die Druckeinstellungsanordnung zumindest eine Kompensationseinrichtung, wie vorangehend beschrieben, zur Minderung von Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem aufweist. Die Kompensationseinrichtung ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung im Betrieb des Dämpfungssystems einstellbar ist.
Bei der Kompensationseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Resonator, der in einer Eigenfrequenz anregbar ist. Die Kompensationseinrichtung ist vorzugsweise derart in dem Dämpfungssystem angeordnet, dass sie in dem Dämpfungssystem auftretende Druckschwankungen reduziert. Insbesondere ist die Kompensationseinrichtung mit zumindest einer Hydraulikleitung des Dämpfungssystems, insbesondere der Druckeinstellungsanordnung direkt verbunden. Nach einer Erkenntnis der Erfinder werden die Druckschwankungen des Dämpfungssystems größtenteils oder vollständig von der Kompensationseinrichtung reduziert, wenn die Frequenz der Druckschwankungen der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung entspricht. Vorzugsweise ist die Eigenfrequenz abhängig von der Geometrie der Kompensationseinrichtung, sodass eine Änderung der Geometrie der Kompensationseinrichtung eine Änderung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung bewirkt.
Das Dämpfungssystem umfasst vorzugsweise einen Schwingungsdämpfer mit dem Arbeitszylinder und dem Arbeitskolben. Bei dem Schwingungsdämpfer handelt es sich beispielsweise um einen Einrohrschwingungsdämpfer oder einen Mehrrohrschwingungsdämpfer. Ein Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Mehrrohrschwingungsdämpfer, für ein Fahrzeug umfasst beispielsweise ein Außenrohr und ein koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr, insbesondere der Arbeitszylinder, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr ein Ausgleichsraum zur Aufnahme von Hydraulikfluid ausgebildet ist, und einen mit einer Kolbenstange verbundener Arbeitskolben, der innerhalb des Innenrohrs hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Innenraum des Innenrohrs durch den Arbeitskolben in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt wird.
Bei dem Schwingungsdämpfer handelt es sich beispielsweise um einen Mehrrohrschwingungsdämpfer, wobei der Ausgleichsraum teilweise, insbesondere an dem oberen Ende, mit einem Gas gefüllt ist. Innerhalb des Ausgleichsraums ist vorzugsweise ein Mittelrohr koaxial zu dem Innenrohr und dem Außenrohr angebracht und insbesondere an dem Innenrohr angebracht. Der Ausgleichsraum ist insbesondere als Ringraum ausgebildet und wird von dem Außenrohr und dem Mittelrohr oder dem Innenrohr begrenzt. Das Außenrohr bildet vorzugsweise zumindest teilweise das Gehäuse des Schwingungsdämpfers aus. Die Innenfläche des Innenrohrs ist vorzugsweise als Führung des Arbeitskolbens ausgebildet. Der Arbeitskolben weist vorzugsweise eine Ventileinrichtung auf, durch welche der erste und der zweite Arbeitsraum miteinander verbunden sind. Optional ist der Mehrrohrschwingungsdämpfer ohne Mittelrohr und mit einem externem Gasraum, insbesondere Hydraulikspeicher, ausgebildet.
Der Schwingungsdämpfer weist insbesondere ein Verschlusspaket auf, das dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Innenraum des Außenrohrs kolbenstangenseitig fluidtechnisch abzudichten. Das kolbenstangenseitige Ende des Innenrohrs ist vorzugsweise an dem Verschlusspaket befestigt. Gegenüberliegend zu dem Verschlusspaket, an dem kolbenstangenfernen Ende, ist der Innenraum des Außenrohrs vorzugsweise mittels eines Bodenstücks fluidtechnisch abgedichtet. An dem Bodenstück ist optional ein Bodenventil angeordnet, das insbesondere an dem kolbenstangenfernen Ende des Innenrohrs angebracht ist. Der zweite Arbeitsraum ist vorzugsweise über das Bodenventil mit dem Ausgleichsraum fluidtechnisch verbunden. Bei dem Bodenventil handelt es sich vorzugsweise um ein Rückschlagventil, das in beide oder nur eine Richtung durchströmbar ist. Beispielsweise ist das Bodenventil in Zugrichtung, bei einer Kolbenbewegung in Richtung aus dem Innenrohr hinaus, als Rückschlagventil ausgebildet und in Druckrichtung, bei einer Kolbenbewegung in das Innenrohr hinein, als ein kennungserzeugendes Ventil ausgebildet.
Die Druckeinstellungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den Druck innerhalb der Arbeitsräume, insbesondere die auf den Arbeitskolben wirkende Kraft, einstellt. Insbesondere ist die Druckeinstellungsanordnung zur Einstellung der Dämpfungskraft des Dämpfungssystems ausgebildet.
Bei der Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine bidirektionale Hydropumpe mit zumindest zwei Anschlüssen zur jeweiligen Verbindung mit einer Hydraulikleitung, wobei die Anschlüsse jeweils als Einlass oder als Auslass der Hydropumpe betreibbar sind. Vorzugsweise ist die Rotationsrichtung der Pumpe umkehrbar, sodass sie in beide Richtungen jeweils im Saug- oder Druckmodus betreibbar ist. Bei dem Hydraulikspeicher handelt es sich beispielsweise um einen insbesondere druckbeaufschlagten und mit Hydraulikfluid und Gas gefüllten Speicher. Vorzugsweise ist die Pumpe als Zahnradpumpe ausgebildet. Die Pumpe ist vorzugsweisen mit einem Motor, insbesondere mit einem Elektromotor, zum Antrieb der Pumpe verbunden.
Optional weist die Druckeinstellungsanordnung einen Hydraulikspeicher, ein erstes Ventil und ein zweites Ventil auf, die jeweils über Hydraulikleitungen mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum verbunden sind und wobei die Ventile derart ausgebildet sind, dass die Ventilstellung, insbesondere stufenlos, einstellbar ist. Bei den Ventilen handelt es sich vorzugsweise um stufenlos verstellbare Ventile, insbesondere Magnetventile. Vorzugsweise ist der hydraulische Widerstand der Ventile einstellbar. Unter der Ventilstellung ist insbesondere die Stellung eines Stellschiebers des Ventils zu verstehen, der einen Strömungskanal freigibt oder verschließt, sodass sich der hydraulische Widerstand mit unterschiedlichen Ventilstellungen ändert. Vorzugsweise weisen die Ventile jeweils eine Magnetspule auf, die mit Strom beaufschlagbar ist und die Stellung des Stellschiebers und somit die Ventilstellung beeinflusst.
Die Druckeinstellungsanordnung umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Hydraulikleitungen zur Verbindung der Pumpe und des Hydraulikspeichers mit den Ventilen und dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers. Die Druckeinstellungsanordnung umfasst vorzugsweise zumindest zwei Rückschlagventile. Die Rückschlagventile sind beispielsweise in Reihe zueinander und parallel zu den Ventilen, der Pumpe und/ oder dem Hydraulikspeicher geschaltet.
Die Pumpe ist vorzugsweise über eine Hydraulikleitung mit dem ersten Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers und insbesondere über eine weitere Hydraulikleitung mit dem zweiten Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers verbunden. Die Ventile sind insbesondere in Reihe zueinander geschaltet und über eine Hydraulikleitung mit der Pumpe verbunden, wobei die Ventile insbesondere parallel zu der Pumpe geschaltet sind. Beispielsweise sind die Ventile derart ausgebildet, dass sie jeweils ausschließlich in einer Richtung durchströmbar sind. Vorzugsweise ist ein Ventil in der Druckstufe und das andere Ventil in der Zugstufe durchströmbar. In diesem Fall sind die Ventile vorzugsweis in Reihe mit jeweils einem der Rückschlagventile geschaltet.
Der optionale Hydraulikspeicher ist vorzugsweise über eine Hydraulikleitung mit den beiden Rückschlagventilen derart verbunden, dass der Verbindungsknoten der Hydraulikleitungen zwischen den beiden Rückschlagventilen angeordnet ist. Der Hydraulikspeicher ist vorzugsweise über die Hydraulikleitung zusätzlich mit den beiden Ventilen derart verbunden, dass der Verbindungsknoten der Hydraulikleitungen zwischen den beiden Ventilen angeordnet ist.
Die Druckeinstellungsanordnung ist vorzugsweise zur Beeinflussung der Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers ausgebildet und mit diesem verbunden. Die Druckeinstellungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine aktive oder eine passive Beeinflussung, insbesondere Dämpfung, des Schwingungsdämpfers ermöglicht. Bei einer passiven Beeinflussung, insbesondere Dämpfung, wird vorzugsweise kein zusätzlicher Druck über die Pumpe und/ oder den Hydraulikspeicher in den Schwingungsdämpfer aufgegeben, wobei bei einer aktiven Beeinflussung eine Druckerhöhung in zumindest einem Arbeitsraum über die Pumpe und/ oder den Hydraulikspeicher erfolgt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform weist die Kompensationseinrichtung ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen auf, wobei die Kompensationseinrichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Größe des Volumens einstellbar ist. Das mit Hydraulikfluid gefüllte Volumen ist vorzugsweise innerhalb eines Behälters ausgebildet und fluidtechnisch mit dem Dämpfungssystem verbunden. Bei dem Behälter handelt es sich vorzugsweise um einen Hohlzylinder, eine Hohlkugel oder einen Behälter mit einem eckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitt. Vorzugsweise ist der Behälter derart ausgebildet, dass die Geometrie des Behälters veränderbar ist. Vorzugsweise ist zumindest eine Behälterwand bewegbar relativ zu den übrigen Behälterwänden ausgebildet. Eine Änderung des Volumens bewirkt eine Änderung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kompensationseinrichtung ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen und einen Zulauf auf, über welchen das Volumen mit der Pumpe und/ oder den Arbeitszylinder verbindbar ist und wobei die Kompensationseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquerschnitt und/oder die Länge des Zulaufs einstellbar ist. Das in dem Behälter ausgebildete Volumen ist vorzugsweise über den Zulauf mit einer Hydraulikleitung des Dämpfungssystems, insbesondere der Druckeinstellungsanordnung verbunden. Der Zulauf ist beispielsweise in einem vorzugsweise rohrförmigen Zulaufgehäuse ausgebildet Der Zulauf weist beispielsweise einen runden, eckige, kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt auf. Insbesondere weist der Zulauf eine direkte Fluidverbindung mit dem Volumen und eine weitere direkte Fluidverbindung mit einer der Hydraulikleitungen auf. Vorzugsweise weist der Zulauf einen geringeren Querschnitt als das Volumen, insbesondere der Behälter, auf. Der Zulauf bildet vorzugsweise einen Strömungswiderstand zwischen den Hydraulikleitungen und dem innerhalb des Behälters ausgebildeten Volumens aus. Die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung ist vorzugsweise abhängig von der Größe des Strömungswiderstandes und/ oder der Länge des Zulaufs. Eine Änderung des Volumens der Größe des Strömungswiderstandes und/ oder der Länge des Zulaufs bewirkt daher vorzugsweise eine Änderung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kompensationseinrichtung zumindest ein bewegbares Wandelement auf, das innerhalb des Zulaufs und/ oder innerhalb eines das Volumen ausbildenden Gehäuses angeordnet ist. Beispielsweise weist die Kompensationseinrichtung genau ein bewegbares Wandelement oder eine Mehrzahl von bewegbaren Wandelementen auf. Beispielsweise ist innerhalb des Zulaufs ist ein bewegbares Wandelement angeordnet. Das bewegbare Wandelement ist vorzugsweise relativ zu dem Zulauf, insbesondere dem Zulaufgehäuse, bewegbar angebracht. Vorzugsweise ist das Wandelement von einer ersten Position, in welcher der Zulauf einen ersten Strömungsquerschnitt und/ oder eine erste Länge aufweist, in eine zweite Position, in welcher der Zulauf einen zweiten Strömungsquerschnitt und/ oder eine zweite Länge aufweist, bewegbar. Das Wandelement ist vorzugsweise derart innerhalb des Zulaufgehäuses angeordnet, dass es stufenlos bewegbar und vorzugsweise in einer gewünschten Position arretierbar ist. Das bewegbare Wandelement ist insbesondere als Rohrelement ausgebildet, das in den Zulauf einschiebbar ist, sodass der Strömungsquerschnitt und/ oder die Länge des Zulaufs verändert, insbesondere verringert wird.
Beispielsweise ist innerhalb des Behälters ist ein bewegbares Wandelement angeordnet. Das bewegbare Wandelement ist vorzugsweise relativ zu dem Behälter bewegbar angebracht. Vorzugsweise ist das Wandelement von einer ersten Position, in welcher der Behälter ein erstes Volumen aufweist, in eine zweite Position, in welcher der Behälter ein zweites Volumen aufweist, bewegbar. Das Wandelement ist vorzugsweise derart innerhalb des Behälters angeordnet, dass es stufenlos bewegbar und vorzugsweise in einer gewünschten Position arretierbar ist. Das bewegbare Wandelement ist insbesondere als Kolben mit einer Kolbenstange ausgebildet, der das Innere des Behälters in ein erstes kolbenstangenfernes Volumen und ein zweites kolbenstangenseitiges Volumen teilt. Vorzugsweise ist das kolbenstangenferne Volumen direkt mit dem Zulauf verbunden. Vorzugsweise ist die Drehzahl der Pumpe bekannt, insbesondere einstellbar, wobei die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems ein Vielfaches der Drehzahl und/ oder der Zähnezahl der Zahnradpumpe sind. Insbesondere ist die Steuerungs/ Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie zur Ermittlung der Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems die Pumpendrehzahl und die Zähnezahl miteinander multipliziert. Beispielsweise entspricht die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems dem Produkt aus Drehzahl der Pumpe und Zähnezahl der Pumpe.
Zwischen dem Wandelement und dem Behälter oder dem Zulaufgehäuse ist vorzugsweise ein Spalt ausgebildet, durch welchen Hydrauliköl strömbar ist. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Wandelement zumindest teilweise oder vollständig fluidtechnisch abdichtend an dem Behälter oder dem Zulaufgehäuse anliegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Dämpfungssystem eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems, insbesondere die Frequenz der Pumpe ermittelt. Optional weist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung ein Pumpenmodell auf, das den Pumpendruck über den Arbeitsbereich der Pumpe umfasst und wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Frequenz der Druckschwankungen des Dämpfungssystems aus dem Pumpenmodell ermittelt.
Vorzugsweise wird die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems modellbasiert mittels eines vorab bestimmten Pumpenmodells, das den Pumpendruck über den Arbeitsbereich der Pumpe umfasst, ermittelt. Insbesondere wird dazu ein mathematisches Pumpenmodell vorab bestimmt und in der Dämpfungseinrichtung, vorzugsweise einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung, hinterlegt. Bei dem mathematischen Pumpenmodell handelt es sich vorzugsweise um ein mittels an einem Prüfstand durchgeführter Versuchsreihen und anschließender Validierung erhaltenes mathematisches Modell zur Abbildung der Leistung und des Arbeitsbereichs der Pumpe. Dazu werden beispielsweise der Pumpendruck, der Volumenstrom, die Drehzahl, die Spannung, die Stromaufnahme der Pumpe und/ oder die an der Kolbenstange anliegende Kraft über entsprechende Sensoren über den Arbeitsbereich der Pumpe gemessen und daraus ein mathematisches Modell erstellt, das beispielsweise bekannten Werten wie Pumpendruck, der Volumenstrom, die Drehzahl, die Spannung, die Stromaufnahme der Pumpe und/ oder die an der Kolbenstange anliegende Kraft, eine Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems zuordnet. Bei dem Pumpenmodell handelt es sich vorzugsweise um ein dynamisches Pumpenmodell, das im Betrieb des Dämpfungssystems anpassbar ist.
Optional wird das Pumpenmodell kontinuierlich überwacht und korrigiert. Vorzugsweise wird im Betrieb des Dämpfungssystems ein Korrekturfaktor ermittelt. Insbesondere wird der Korrekturfaktor im Betrieb des Dämpfungssystems auf das Pumpenmodell zur Anpassung des Pumpenmodells an beispielsweise unterschiedliche Umgebungsbedingungen und insbesondere zum Ausgleich von Abweichungen zwischen dem Modell und der Realität angewandt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart mit den Kompensationseinrichtungen verbunden, dass sie die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtungen in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems einstellt. Insbesondere ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung derart einstellt, dass sie der ermittelten Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems entspricht. Vorzugsweise ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung mit der Kompensationseinrichtung derart verbunden, dass sie die bewegbare Wand derart einstellt, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung der Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems entspricht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Dämpfungssystem zumindest einen Sensor zum Ermitteln der Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems auf, der mit der Steuerungs-/Regelungseinrichtung zur Übermittlung der ermittelten Frequenz verbunden ist. Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Drucksensor.
Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk und einem daran angebrachten Dämpfungssystem wie vorangehend beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betrieben eines Dämpfungssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Dämpfungssystem aufweist: einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder, einen innerhalb des Arbeitszylinders angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, wobei der Arbeitskolben den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum, wobei die Druckeinstellungsanordnung eine Pumpe umfasst, die über Hydraulikleitungen mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum verbunden ist und wobei die Druckeinstellungsanordnung zumindest eine Kompensationseinrichtung zur Minderung von Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem aufweist. Die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung wird im Betrieb des Dämpfungssystems gesteuert/ geregelt.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kompensationseinrichtung zur Minderung von Druckschwankungen in einem Dämpfungssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kompensationseinrichtung mit einer Pumpe und einem zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder verbindbar ist, wobei die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung im Betrieb des Dämpfungssystems eingestellt wird.
Die vorangehend mit Bezug auf die Vorrichtung beschrieben Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile treffen in verfahrensgemäßer Entsprechung ebenfalls auf das Verfahren zum Betrieben eines Dämpfungssystems zu.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Frequenz des Dämpfungssystems ermittelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz gesteuert/ geregelt. Vorzugsweise wird die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung derart eingestellt, dass sie der ermittelten Frequenz entspricht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Ermittlung der Frequenz des Dämpfungssystems modellbasiert mittels eines vorab bestimmten Pumpenmodells, das die Frequenz des Dämpfungssystems über den Arbeitsbereich der Pumpe umfasst. Vorzugsweise ist die Drehzahl der Pumpe bekannt, insbesondere einstellbar, wobei die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems ein Vielfaches der Drehzahl und/ oder der Zähnezahl der Zahnradpumpe sind. Insbesondere wird zur Ermittlung der Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems die Pumpendrehzahl und die Zähnezahl miteinander multipliziert. Beispielsweise entspricht die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems dem Produkt aus Drehzahl der Pumpe und Zähnezahl der Pumpe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kompensationseinrichtung ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen auf, wobei zur Einstellung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung die Größe des Volumens eingestellt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kompensationseinrichtung ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen und einen Zulauf auf, über welchen das Volumen mit der Pumpe und/ oder den Arbeitszylinder verbunden ist, wobei zur Einstellung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung der Strömungsquerschnitt des Zulaufs eingestellt wird.
Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogrammprodukt zur Steuerung des vorangehend beschriebenen Verfahrens zum Betrieben eines Dämpfungssystems für ein Kraftfahrzeug.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Dämpfungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Dämpfungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3-5 zeigt jeweils eine schematische Darstellung einer Kompensationseinrichtung gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele.

1 zeigt eine Dämpfungssystem 10 für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere ist ein solches Dämpfungssystem an einem Fahrwerk eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugs angebracht. Das Dämpfungssystem 10 umfasst beispielhaft einen Schwingungsdämpfer 12, insbesondere einen Einrohrschwingungsdämpfer, mit einem Arbeitszylinder 12. Innerhalb des Arbeitszylinders 12 ist ein Arbeitskolben 16 angeordnet, der vorzugsweise in axialer Richtung des Arbeitszylinders 14 bewegbar angebracht ist. An dem Arbeitskolben 16 ist eine Kolbenstange 18 angebracht, die sich in axialer Richtung mittig durch den Arbeitszylinder 14 und aus diesem heraus erstreckt. Der Arbeitskolben 16 ist vorzugsweise hydraulisch abdichtend innerhalb des Arbeitszylinders 14 geführt und teilt den Arbeitszylinder 14 in einen ersten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 20 und einen zweiten kolbenstangenfernen Arbeitsraum 22. Der Arbeitskolben 16 umfasst vorzugsweise eine Ventilanordnung, insbesondere zur Begrenzung einer maximalen Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsräumen 20, 22. Bei dem Schwingungsdämpfer kann es sich auch um einen Mehrrohrschwingungsdämpfer handeln. Das Dämpfungssystem 10 der 1 umfasst beispielsweise einen nicht dargestellten Gasraum, insbesondere Hydraulikspeicher, zur Verhinderung von Schaumbildung innerhalb des Dämpfungssystems 10.
Das Dämpfungssystem 10 umfasst des Weiteren eine Druckeinstellungsanordnung 24 zur Einstellung der auf die Kolbenstange wirkenden Dämpferkraft, insbesondere zur Einstellung des Drucks innerhalb des ersten Arbeitsraums 20 und des zweiten Arbeitsraums 22. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst beispielhaft eine Pumpe 28. Die Pumpe 28 ist vorzugsweise mit einem Motor 30, insbesondere mit einem Elektromotor, verbunden. Bei der Pumpe 28 handelt es sich vorzugsweise um eine bidirektionale Hydropumpe mit zumindest zwei Anschlüssen zur Verbindung mit einer jeweiligen Hydraulikleitung, wobei die Anschlüsse jeweils als Einlass oder als Auslass der Hydropumpe betreibbar sind. Vorzugsweise ist die Pumpe als Zahnradpumpe ausgebildet. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst eine Mehrzahl von Hydraulikleitungen 32, 34 zur Verbindung der Pumpe 28 und des Hydraulikspeichers 26 mit dem ersten Arbeitsraum 22 und dem zweiten Arbeitsraum 24 des Schwingungsdämpfers 20. Die Pumpe 28 ist beispielhaft über eine erste Hydraulikleitung 32 mit dem ersten Arbeitsraum 20 des Schwingungsdämpfers 12 und insbesondere über eine zweite Hydraulikleitung 34 mit dem zweiten Arbeitsraum 22 des Schwingungsdämpfers 12 verbunden.
Eine passive Beeinflussung erfolgt mit dem Dämpfungssystem 10 der 1 beispielsweise bei einer Einfahrbewegung des Arbeitskolbens (Druckstufe) derart, dass der zweite Arbeitsraum 22 über Leitungen 32, 34 mit dem ersten Arbeitsraum 20 hydraulisch verbunden ist. Vorzugsweise strömt das Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsraum 22 in die zweite Hydraulikleitung 34, über die beispielsweise deaktivierte Pumpe 28 in die erste Hydraulikleitung 32 und in den ersten Arbeitsraum 20.
Bei einer aktiven Beeinflussung erfolgt beispielsweise eine Druckerhöhung in einem der Arbeitsräume 20, 22 insbesondere ohne eine Bewegung des Arbeitskolbens 16 innerhalb des Arbeitszylinders 14. Vorzugsweise erfolgt bei einer aktiven Beeinflussung oder Aktivierung des Dämpfers zusätzlich zu der durch die Bewegung des Arbeitskolbens 16 bedingten Druckerhöhung in den Arbeitsräumen 20, 22 eine weitere Druckerhöhung mittels der Pumpe 28. Die Pumpe 28 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32 oder der zweiten Hydraulikleitung 34 betreibbar ist. Bei einem Betrieb in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32 ist diese mit dem Fluidauslass der Pumpe 28 verbunden. Insbesondere bei einer Änderung der Rotationsrichtung der Pumpe, ist diese in die andere Richtung, beispielsweise in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 34 betreibbar, sodass die erste Hydraulikleitung 32 mit dem Fluideinlass und die zweite Hydraulikleitung 34 mit dem Fluidauslass der Pumpe 28 verbunden ist.
Eine aktive Beeinflussung zur Erhöhung des Drucks innerhalb des ersten Arbeitsraums 20 erfolgt vorzugsweise bei einem Betrieb der Pumpe 28 in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32. Von der zweiten Hydraulikleitung 34 strömt das Hydraulikfluid vorzugsweise in den Fluideinlass der Pumpe 28 und anschließend in die erste Hydraulikleitung 32. Eine aktive Beeinflussung zur Erhöhung des Drucks innerhalb des zweiten Arbeitsraums 22 erfolgt vorzugsweise bei einem Betrieb der Pumpe 28 in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 34. Von der ersten Hydraulikleitung 32 strömt das Hydraulikfluid vorzugsweise in den Fluideinlass der Pumpe 28 und anschließend in die zweite Hydraulikleitung 34.
Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst beispielhaft zwei Kompensationseinrichtungen 52, 54, wobei eine erste Kompensationseinrichtung 52 mit der ersten Hydraulikleitung 32 vorzugsweise direkt verbunden ist und zwischen der Pumpe 28 und dem ersten Arbeitsraum 20 angeordnet ist. Eine zweite Kompensationseinrichtung 54 ist vorzugsweise mit der zweiten Hydraulikleitung 34 insbesondere direkt verbunden und zwischen der Pumpe 28 und dem zweiten Arbeitsraum 22 angeordnet. Die Druckeinstellungsanordnung 24 weist optional einen Sensor 58 auf, der vorzugsweise zur Ermittlung des Drucks innerhalb des Dämpfungssystems 10 ausgebildet ist. Der Sensor 58 ist beispielhaft zwischen der Pumpe und der ersten Kompensationseinrichtung 52 angeordnet. Es ist allerdings jegliche Anordnung innerhalb des Dämpfungssystems, insbesondere der Druckeinstellungsanordnung 24 zur Ermittlung des Drucks in den Hydraulikleitungen 32, 34 oder in den Arbeitsräumen 20, 24 möglich.
Das Dämpfungssystem 10 umfasst vorzugsweise eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 ist beispielhaft zur Steuerung/ Regelung und zur Übermittlung von Daten mit der Pumpe 28, insbesondere dem Motor 30, den Kompensationseinrichtungen 52, 54 und optional mit dem Sensor 58 verbunden.
Die Kompensationseinrichtungen 52, 54 sind beispielswiese identisch ausgebildet. Es handelt sich bei den Kompensationseinrichtungen 52, 54 vorzugsweise um Resonatoren, die vorzugsweise in einer Eigenfrequenz anregbar sind. Die Ausgestaltungen der Kompensationseinrichtungen 52, 54 wird mit Bezug auf die 3 bis 6 beschrieben.
Im Betrieb des Dämpfungssystems der 1 erzeugt die Pumpe 28 beispielsweise Druckschwankungen, die sich größtenteils in einem bestimmten Frequenzbereich befinden oder eine bestimmte Frequenz aufweisen. Entspricht diese Frequenz der Eigenfrequenz zumindest einer der Kompensationseinrichtungen 52, 54 erfolgt eine Reduzierung, insbesondere Kompensation, der Druckschwankungen des Dämpfungssystems 10, insbesondere in der mit der entsprechenden Kompensationseinrichtung 52, 54 verbundenen Hydraulikleitung 32, 34.
Die Kompensationseinrichtungen 52, 54 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Eigenfrequenzen der Kompensationseinrichtungen 52, 54 jeweils einstellbar sind. eine erste Kompensationseinrichtung 52 mit der ersten Hydraulikleitung 32 vorzugsweise direkt verbunden ist und zwischen der Pumpe 28 und dem ersten Arbeitsraum 20 angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtungen 52, 54 jeweils mittel der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 in Abhängigkeit der Frequenz der Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem 10, insbesondere in zumindest einer der Hydraulikleitungen 32, 34 und/ oder den Arbeitsräumen 20, 22, eingestellt, vorzugsweise gesteuert/ geregelt.
Vorzugsweise ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 derart ausgebildet, dass sie die Frequenz der Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem 10 ermittelt. Zur Ermittlung der Frequenz der Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem 10 ist beispielsweise in der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 ein mathematisches Pumpenmodell hinterlegt. Die Steuerungs- Regelungseinrichtung 56 ist vorzugsweise mit der Pumpe verbunden und derart ausgebildet, dass sie einen Betriebszustand der Pumpe 28, insbesondere den Volumenstrom oder die Drehzahl, ermittelt. Das Pumpenmodell ordnet dem Betriebszustand der Pumpe eine bestimmte Frequenz des Pumpendrucks zu. Bei dem mathematischen Pumpenmodell handelt es sich vorzugsweise um ein mittels an einem Prüfstand durchgeführter Versuchsreihen und anschließender Validierung erhaltenes mathematisches Modell zur Abbildung der Leistung und des Arbeitsbereichs der Pumpe 28. Dazu werden beispielsweise der Volumenstrom, die Drehzahl, der Pumpendruck und/ oder die Frequenz der Druckschwankungen am Ausgang der Pumpe 28 gemessen und über ein mathematisches Modell einander zugeordnet. Vorzugsweise wird das Pumpenmodell im Betreib des Dämpfungssystem 10 kontinuierlich mittels eines Korrekturfaktors validiert. Der Korrekturfaktor berücksichtigt vorzugsweise eine Abweichung des Pumpenmodells von der Realität durch beispielsweise äußere Einflüsse wie Umgebungsbedingungen, Temperatur oder Verschleiß.
Vorzugsweise ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 derart ausgebildet, dass sie die Eigenfrequenz zumindest einer oder beider Kompensationseinrichtung 52, 54 auf den ermittelten Wert der Frequenz der Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem 10 einstellt. Die Einstellung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtungen 52, 54 wird mit Bezug auf die 3 bis 6 beschrieben.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbespiel eines Dämpfungssystems 10, das zu einem großen Teil dem der 1 entspricht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Druckeinstellungsanordnung 24 beispielhaft zusätzlich einen Hydraulikspeicher 26 umfasst. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Hydraulikleitungen 32 bis 39 zur Verbindung der Pumpe 28 und des Hydraulikspeichers 26 mit dem ersten Arbeitsraum 22 und dem zweiten Arbeitsraum 24 des Schwingungsdämpfers 20. Die Druckeinstellungsanordnung 24 umfasst vorzugsweise zumindest zwei Rückschlagventile 40, 42. Des Weiteren umfasst die Druckeinstellungsanordnung 24 insbesondere zumindest zwei Ventile, ein erstes Ventil 44 und ein zweites Ventil 46, wobei der hydraulische Widerstand der Ventile 44, 46, insbesondere stufenlos, einstellbar ist. Optional sind die Ventile 44, 46 jeweils ausschließlich in einer Richtung durchströmbar ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei den Ventilen 44, 46 um in einer Richtung durchströmbare Magnetventile. Insbesondere ist das erste Ventil 44 ausschließlich in der Zugstufe und das zweite Ventil 46 ausschließlich in der Druckstufe durchströmbar.
Die Pumpe 28 ist beispielhaft über eine erste Hydraulikleitung 32 mit dem ersten Arbeitsraum 20 des Schwingungsdämpfers 12 und insbesondere über eine zweite Hydraulikleitung 34 mit dem zweiten Arbeitsraum 22 des Schwingungsdämpfers 12 verbunden. Die Ventile 44, 46 sind in Reihe zueinander geschaltet und über eine dritte Hydraulikleitung 36 mit der ersten und der zweiten Hydraulikleitung 32, 34 verbunden, wobei die Ventile 44, 46 parallel zu der Pumpe 28 geschaltet sind. Die Rückschlagventile 40, 42 sind in Reihe zueinander geschaltet und über eine vierte Hydraulikleitung 38 mit der ersten und der zweiten Hydraulikleitung 32, 34 verbunden, wobei die Rückschlagventile 40, 42 parallel zu den Ventilen 44, 46 und der Pumpe 28 geschaltet sind.
Der Hydraulikspeicher 26 ist über eine fünfte Hydraulikleitung 39 mit der dritten und der vierten Hydraulikleitung 36, 38 verbunden, wobei der erste hydraulische Verbindungsknoten 48 zur Verbindung der fünften Hydraulikleitung 39 mit der vierten Hydraulikleitung 38 zwischen den beiden Rückschlagventilen 40, 42 angeordnet ist. Der zweite Verbindungsknoten 50 zur Verbindung der fünften Hydraulikleitung 39 mit der dritten Hydraulikleitung 36 ist beispielhaft zwischen den beiden Ventilen 44, 46 angeordnet, sodass der Hydraulikspeicher 26 insbesondere über den ersten und den zweiten Verbindungsknoten 48, 50 mit den Ventilen 44, 46 verbunden ist. Bei den Ventilen 44, 46 handelt es sich beispielsweise um stufenlos einstellbare Ventile, wie beispielsweise Magnetventile.
Die Druckeinstellungsanordnung 24 ist vorzugsweise zur Beeinflussung der Dämpfungskennlinie des Schwingungsdämpfers 12 mit diesem verbunden. Die Druckeinstellungsanordnung 24 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine aktive, eine semi-aktive oder eine passive Beeinflussung des Schwingungsdämpfers 12 ermöglicht. Bei einer passiven Beeinflussung wird vorzugsweise kein zusätzlicher Druck über die Pumpe 28 und/ oder den Hydraulikspeicher 26 in den Schwingungsdämpfer 12 aufgegeben. Des Weiteren weisen die Ventile 44, 46 bei einer passiven Beeinflussung vorzugsweise eine konstante, unveränderbare Ventilstellung auf. Bei einer semi-aktiven Beeinflussung wird vorzugsweise kein zusätzlicher Druck über die Pumpe 28 und/ oder den Hydraulikspeicher 26 in den Schwingungsdämpfer 12 aufgegeben, wobei die Ventilstellung der Ventile 44, 46 veränderbar ist. Bei einer aktiven Beeinflussung wird eine Druckerhöhung in zumindest einem Arbeitsraum 20, 22 über die Pumpe 28 und/ oder den Hydraulikspeicher 26 erreicht, wobei die Ventilstellungen der Ventile 44, 46 einstellbar ist.
Eine passive oder semi-aktive Beeinflussung erfolgt mit dem Dämpfungssystem 10 der 2 beispielsweise bei einer Einfahrbewegung des Arbeitskolbens (Druckstufe) derart, dass der zweite Arbeitsraum 22 über die Ventile 44, 46 und das Rückschlagventil 40 mit dem ersten Arbeitsraum 20 hydraulisch verbunden ist. Vorzugsweise strömt das Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsraum 22 in die zweite Hydraulikleitung 34 und anschließend in die dritte Hydraulikleitung 36 über die Ventile 44, 46. Im Anschluss an die Ventile strömt das Hydraulikfluid in die erste Hydraulikleitung 32 und in den ersten Arbeitsraum 20. Ein Teilstrom wird über den zweiten Verbindungsknoten 50 zwischen den beiden Ventilen 44, 46 abgezweigt und strömt über die fünfte Hydraulikleitung 39 und den ersten Verbindungsknoten 48 und das Rückschlagventil 40 in die erste Hydraulikleitung 32. Eine Einstellung der Dämpfungskennlinie erfolgt bei der passiven oder semi-aktiven Beeinflussung vorzugsweise über die Einstellung des Strömungswiderstandes der Ventile 44, 46.
Bei einer passiven Beeinflussung und einer Ausfahrbewegung des Arbeitskolbens (Zugstufe) ist der erste Arbeitsraum 20 über die Ventile 44, 46 und das Rückschlagventil 42 mit dem zweiten Arbeitsraum 22 hydraulisch verbunden. Vorzugsweise strömt das Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsraum 20 in die erste Hydraulikleitung 32 und anschließend in die dritte Hydraulikleitung 36 über die Ventile 44, 46. Im Anschluss an die Ventile strömt das Hydraulikfluid in die zweite Hydraulikleitung 34 und in den zweiten Arbeitsraum 22. Ein Teilstrom wird über den zweiten Verbindungsknoten 50 zwischen den beiden Ventilen 44, 46 abgezweigt und strömt über die fünfte Hydraulikleitung 39 und den ersten Verbindungsknoten 48 und das Rückschlagventil 42 in die zweite Hydraulikleitung 34.
Bei einer aktiven Beeinflussung erfolgt beispielsweise eine Druckerhöhung in einem der Arbeitsräume 20, 22 insbesondere ohne eine Bewegung des Arbeitskolbens 16 innerhalb des Arbeitszylinders 14. Vorzugsweise erfolgt bei einer aktiven Beeinflussung oder Aktivierung des Dämpfers zusätzlich zu der durch die Bewegung des Arbeitskolbens 16 bedingten Druckerhöhung in den Arbeitsräumen 20, 22 eine weitere Druckerhöhung mittels der Pumpe 28 und dem Hydraulikspeicher 26. Die Pumpe 28 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32 oder der zweiten Hydraulikleitung 34 betreibbar ist. Bei einem Betrieb in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32 ist diese mit dem Fluidauslass der Pumpe 28 verbunden. Insbesondere bei einer Änderung der Rotationsrichtung der Pumpe, ist diese in die andere Richtung, beispielsweise in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 34 betreibbar, sodass die erste Hydraulikleitung 32 mit dem Fluideinlass und die zweite Hydraulikleitung 34 mit dem Fluidauslass der Pumpe 28 verbunden ist.
Eine aktive Beeinflussung zur Erhöhung des Drucks innerhalb des ersten Arbeitsraums 20 erfolgt vorzugsweise bei einem Betrieb der Pumpe 28 in Richtung der ersten Hydraulikleitung 32. Zusätzlich ist vorzugsweise der Hydraulikspeicher 26 mit der Pumpe 28 verbunden, wobei das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikspeicher 26 in die vierte Hydraulikleitung 38 über das Rückschlagventil 42 in die zweite Hydraulikleitung 34 strömt. Von der zweiten Hydraulikleitung 34 strömt das Hydraulikfluid vorzugsweise in den Fluideinlass der Pumpe 28 und anschließend in die erste Hydraulikleitung 32. Das über den Hydraulikspeicher 26 zusätzlich über die Pumpe 28 in die erste Hydraulikleitung 32 eingeleitete Hydraulikfluid sorgt für eine Druckerhöhung innerhalb der ersten Hydraulikleitung 32. Ein Teilstrom wird aus der ersten Hydraulikleitung 32 über die dritte Hydraulikleitung 36 und das erste Ventil 44 in den Hydraulikspeicher 26 zurückgeführt, wobei der übrige Teilstrom über die erste Hydraulikleitung 32 dem ersten Arbeitsraum 20 zugeführt wird und eine Druckerhöhung erzeugt.
Eine aktive Beeinflussung zur Erhöhung des Drucks innerhalb des zweiten Arbeitsraums 22 erfolgt vorzugsweise bei einem Betrieb der Pumpe 28 in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 34. Zusätzlich ist vorzugsweise der Hydraulikspeicher 26 mit der Pumpe 28 verbunden, wobei das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikspeicher 26 in die vierte Hydraulikleitung 38 über das Rückschlagventil 40 in die erste Hydraulikleitung 32 strömt. Von der ersten Hydraulikleitung 32 strömt das Hydraulikfluid vorzugsweise in den Fluideinlass der Pumpe 28 und anschließend in die zweite Hydraulikleitung 34. Das über den Hydraulikspeicher 26 zusätzlich über die Pumpe 28 in die zweite Hydraulikleitung 34 eingeleitete Hydraulikfluid sorgt für eine Druckerhöhung innerhalb der zweiten Hydraulikleitung 34. Ein Teilstrom wird aus der zweiten Hydraulikleitung 34 über die dritte Hydraulikleitung 36 und das zweite Ventil 46 in den Hydraulikspeicher 26 zurückgeführt, wobei der übrige Teilstrom über die zweite Hydraulikleitung 34 dem zweiten Arbeitsraum 22 zugeführt wird und eine Druckerhöhung erzeugt.
Das Dämpfungssystem 10 umfasst vorzugsweise eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 52. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 ist beispielhaft zur Steuerung/ Regelung und zur Übermittlung von Daten mit der Pumpe 28, insbesondere dem Motor 30, und dem ersten und dem zweiten Ventil 44, 46 verbunden. Das Dämpfungssystem 10 der 2 weist ebenfalls eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung 56 gemäß 1 auf, die der Übersichtlichkeit halber lediglich in 1 dargestellt ist.
Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 ist insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie die Ventilstellung der Ventile 44, 46 und/ oder den Volumenstrom der Pumpe 28 in Abhängigkeit eines vorgebbaren und auf die Kolbenstange 18 wirkenden Kraftsollwertes steuert/ regelt. Vorzugsweise ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 56 zur Ermittlung der Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems ausgebildet. Insbesondere ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 56 derart mit den Kompensationseinrichtungen 52, 54 verbunden, dass sie die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtungen in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems einstellt. Insbesondere ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 56 derart ausgebildet, dass sie die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung 52, 54 derart einstellt, dass sie der ermittelten Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems entspricht.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Kompensationseinrichtung 52, 54. Die Kompensationseinrichtung 52, 54 weist beispielhaft ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen 60 auf, das beispielsweise in einem Behälter 64 ausgebildet ist. Bei dem Behälter 64 handelt es sich vorzugsweise um einen Hohlzylinder, eine Hohlkugel oder einen Behälter mit einem eckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitt. Das in dem Behälter 64 ausgebildete Volumen 60 ist vorzugsweise über einen Zulauf 62 mit der in 3 nicht dargestellten Hydraulikleitung 32, 34 verbunden. Der Zulauf 62 ist beispielsweise in einem vorzugsweise rohrförmigen Zulaufgehäuse 66 ausgebildet Der Zulauf 62 weist beispielsweise einen runden, eckige, kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt auf. Insbesondere weist der Zulauf 62 eine direkte Fluidverbindung mit dem Volumen 60 und eine weitere direkte Fluidverbindung mit einer der Hydraulikleitungen 32, 34 auf. Innerhalb des Zulaufs 62 ist ein bewegbares Wandelement 70 angeordnet. Das bewegbare Wandelement 70 ist vorzugsweise relativ zu dem Zulauf 62, insbesondere dem Zulaufgehäuse 66, bewegbar angebracht. Vorzugsweise ist das Wandelement 70 von einer ersten Position, in welcher der Zulauf 62 eine erste Länge aufweist, in eine zweite Position, in welcher der Zulauf 62 eine zweite Länge aufweist, bewegbar. Unter der Länge des Zulaufs 62 ist vorzugsweise der Strömungsweg innerhalb des Hydraulikfluids innerhalb des Zulaufs 62 zu verstehen, wobei sich dieser vorzugsweise von dem Einlass 68 des Zulaufs 62 bis zu dem Auslass in den Behälter 64 erstreckt. Das Wandelement 70 ist vorzugsweise derart innerhalb des Zulaufgehäuses 66 angeordnet, dass es stufenlos bewegbar und vorzugsweise in einer gewünschten Position arretierbar ist. In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist das bewegbare Wandelement 70 beispielhaft als Rohrelement ausgebildet, das in den Zulauf 62 einschiebbar ist, sodass die Länge des Zulaufs 62 geändert, insbesondere erhöht oder verringert wird. Die Kompensationseinrichtung 52, 54 ist vorzugsweise über einen als Einlass ausgebildeten Anschlussbereich 68 mit einer der Hydraulikleitungen 32, 34 verbindbar. Der Anschlussbereich 68 ist insbesondere an einem Endbereich des Zulaufs 62 angeordnet. Der Zulauf 62 weist beispielsweise eine Strömungsumlenkung auf, die insbesondere zumindest einen rechten Winkel umfasst.
Das Wandelement 70 ist vorzugsweise derart innerhalb des Zulaufs 62 bewegbar, dass der Strömungsquerschnitt verändert, insbesondere erhöht oder verringert wird. Vorzugsweise ist das Wandelement 70 derart angeordnet und ausgebildet, dass es in eine Sperrposition bewegbar ist, in welcher der gesamte Strömungsquerschnitt des Zulaufs 62 versperrt ist, sodass kein Hydraulikfluid zwischen dem Volumen 66 und den Hydraulikleitungen strömbar ist.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kompensationseinrichtung 52, 54, das im Wesentlichen dem der 3 entspricht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 3 weist die Kompensationseinrichtung 52, 54 der 4 ein innerhalb des Zulaufs 62 angeordnetes Wandelement 70 auf, das als Schieber ausgebildet ist. Das Wandelelement 70 ist vorzugsweise vollständig innerhalb des Zulaufs 62 angeordnet und über einen Stellelement 74, insbesondere eine Stange, bewegbar. Das Stellelement 74 erstreckt sich vorzugsweise durch eine Öffnung in dem Zulaufgehäuse 66 nach außen. Das Wandelement 70 ist vorzugsweise derart innerhalb des Zulaufgehäuses 66 angeordnet, dass es stufenlos bewegbar und vorzugsweise in einer gewünschten Position arretierbar ist. In dem Ausführungsbeispiel der 4 ist das bewegbare Wandelement 70 beispielhaft derart innerhalb des Zulaufs 62 bewegbar, dass der Strömungsquerschnitt des Zulaufs 62 geändert, insbesondere erhöht oder verringert wird. Vorzugsweise schließt des Wandelement 70 einlassseitig des Zulaufs fluiddicht mit dem Gehäuse 66 des Zulaufs 62 ab.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kompensationseinrichtung 52, 54, das im Wesentlichen dem der 3 entspricht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 3 weist die Kompensationseinrichtung 52, 54 der 5 ein Wandelement 70 auf, das innerhalb des Volumens 60 angeordnet ist. Beispielhaft bildet das bewegbare Wandelement 70 einen Bereich oder vollständig die Bodenwand des Behälters 64 aus, in welchem das Volumen 60 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Wandelement 70 als Kolben ausgebildet und mit einer Kolbenstange 74 verbunden, die über eine Öffnung in dem Behälter nach außen ragt. Über die Kolbenstange 74 ist das Wandelement 70 in axialer Richtung innerhalb des Behälters 64 bewegbar und begrenzt ein erstes kolbenstangenfernes Volumen 60a und ein zweites, kolbenstangeseitiges Volumen 60b. Eine Bewegung des Wandelements 70 sorgt für eine Änderung der Größe der Volumen 60a und 60b. Das kolbenstangenferne Volumen 60a ist vorzugsweise direkt mit dem Zulauf 62 verbunden und grenzt direkt an diesen an.
Das Wandelement 70 der 3 bis 5 ist beispielsweise plattenförmig, schalenförmig oder rohrförmig ausgebildet. Beispielsweise weist das Wandelement 70 eine Membran auf. Das Wandelement 70 bildet vorzugsweise einen inneren Wandbereich des Zulaufs 62 oder des Behälters 64 aus. Der Zulauf 62 der 3 bis 6 weist vorzugsweise einen geringeren Querschnitt auf als der Behälter 64.
Bezugszeichenliste

10: Dämpfungssystem
12: Schwingungsdämpfer
14: Arbeitszylinder
16: Arbeitskolben
18: Kolbenstange
20: erster Arbeitsraum
22: zweiter Arbeitsraum
24: Druckeinstellungsanordnung
26: Hydraulikspeicher
28: Pumpe
30: Motor
32: erste Hydraulikleitung
34: zweite Hydraulikleitung
36: dritte Hydraulikleitung
38: vierte Hydraulikleitung
39: fünfte Hydraulikleitung
40: Rückschlagventil
42: Rückschlagventil
44: erstes Ventil
46: zweites Ventil
48: erster Verbindungsknoten
50: zweiter Verbindungsknoten
52: Kompensationseinrichtung
54: Kompensationseinrichtung
56: Steuerungs-/Regelungseinrichtung
58: Drucksensor
60: Volumen
62: Zulauf
64: Behälter
66: Zulaufgehäuse
68: Anschlussbereich
70: bewegbares Wandelement
72: Öffnung
74: Stellelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019115492 B4 [0002]

Claims

Kompensationseinrichtung (52, 54) zur Minderung von Druckschwankungen in einem Dämpfungssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) mit einer Pumpe (28) und einem zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (52, 54) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) im Betrieb des Dämpfungssystems einstellbar ist.
Kompensationseinrichtung (52, 54) nach Anspruch 1, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen (60) aufweist und wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Größe des Volumens (60) einstellbar ist.
Kompensationseinrichtung (52, 54) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen (60) und einen Zulauf (62) aufweist, über welchen das Volumen mit der Pumpe (28) und/ oder den Arbeitszylinder (14) verbindbar ist und wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass der Strömungsquerschnitt und/ oder die Länge des Zulaufs (62) einstellbar ist.
Kompensationseinrichtung (52, 54) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) zumindest ein bewegbares Wandelement (70) aufweist, das innerhalb des Zulaufs (62) und/ oder innerhalb eines das Volumen (66) ausbildenden Gehäuses (64) angeordnet ist.
Dämpfungssystem (10) für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14), einen innerhalb des Arbeitszylinders (14) angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben (16) mit einer Kolbenstange (18), wobei der Arbeitskolben (16) den Arbeitszylinder (14) in einen ersten Arbeitsraum (20) und einen zweiten Arbeitsraum (22) teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung (24) zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22), wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) eine Pumpe (28) umfasst, die über Hydraulikleitungen (32-39) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20,22) verbunden ist, wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) zumindest eine Kompensationseinrichtung (52, 54) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4. zur Minderung von Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (52, 54) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) im Betrieb des Dämpfungssystems einstellbar ist.
Dämpfungssystem (10) nach Anspruch 5, wobei das Dämpfungssystem (10) eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung (56) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems (10), ermittelt.
Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Steuerungs-/Regelungseinrichtung (56) derart mit der Kompensationseinrichtung (52, 54) verbunden ist, dass sie die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz der Druckschwankungen innerhalb des Dämpfungssystems (10) steuert/ regelt.
Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Dämpfungssystem (10) zumindest einen Sensor (58) zum Ermitteln der Frequenz der Druckschwankungen des Dämpfungssystems (10) aufweist, der mit der Steuerungs-/Regelungseinrichtung (56) zur Übermittlung der ermittelten Frequenz verbunden ist.
Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) einen Hydraulikspeicher (26), ein erstes Ventil (44) und ein zweites Ventil (46) umfasst, die jeweils über Hydraulikleitungen (32-29) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22) verbunden sind und wobei die Ventile (44, 46) derart ausgebildet sind, dass die Ventilstellung, insbesondere stufenlos, einstellbar ist,
Kraftfahrzeug aufweisend ein Fahrwerk und ein daran angebrachtes Dämpfungssystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9.
Verfahren zum Betrieben eines Dämpfungssystems (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Dämpfungssystem (10) aufweist: einen zumindest teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitszylinder (14), einen innerhalb des Arbeitszylinders (14) angeordneten und axial bewegbaren Arbeitskolben (16) mit einer Kolbenstange (18), wobei der Arbeitskolben (16) den Arbeitszylinder (14) in einen ersten Arbeitsraum (20) und einen zweiten Arbeitsraum (22) teilt, und eine Druckeinstellungsanordnung (24) zur Einstellung des Drucks in dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22), wobei die Druckeinstellungsanordnung eine Pumpe (28) umfasst, die über Hydraulikleitungen (32-39) mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum (20, 22) verbunden ist und wobei die Druckeinstellungsanordnung (24) zumindest eine Kompensationseinrichtung (52, 54) zur Minderung von Druckschwankungen in dem Dämpfungssystem aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) im Betrieb des Dämpfungssystems (10) gesteuert/ geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Frequenz des Dämpfungssystems (10) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz gesteuert/ geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Ermittlung der Frequenz des Dämpfungssystems (10) modellbasiert mittels eines vorab bestimmten Pumpenmodells, das die Frequenz der Druckschwankungen des Dämpfungssystems über den Arbeitsbereich der Pumpe (28) umfasst, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen (60) aufweist und wobei zur Einstellung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) die Größe des Volumens (60) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Kompensationseinrichtung (52, 54) ein mit Hydraulikfluid gefülltes Volumen (60) und einen Zulauf (62) aufweist, über welchen das Volumen mit der Pumpe (28) und/ oder den Arbeitszylinder (14) verbunden ist und wobei zur Einstellung der Eigenfrequenz der Kompensationseinrichtung (52, 54) der Strömungsquerschnitt des Zulaufs (62) eingestellt wird.
Computerprogrammprodukt zur Steuerung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 16.