DE3406875A1 - Schwingungsdaempfer fuer fahrzeuge - Google Patents

Schwingungsdaempfer fuer fahrzeuge

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DE3406875A1
DE3406875A1 DE19843406875 DE3406875A DE3406875A1 DE 3406875 A1 DE3406875 A1 DE 3406875A1 DE 19843406875 DE19843406875 DE 19843406875 DE 3406875 A DE3406875 A DE 3406875A DE 3406875 A1 DE3406875 A1 DE 3406875A1
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Hubert 5208 Eitorf Beck
Heinz Knecht
Alfred Dipl.-Ing. 5330 Königswinter Preukschat
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Boge GmbH
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Description

PRP 447 .:-.-..-3 - ■'--- '■-' - 23.2.1984
Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwingungsdämpfungssystem für Fahrzeuge, bei dem im Bereich der Fahrzeugräder und des Fahrzeugaufbaus mindestens jeweils ein Dämpfungselement vorgesehen ist, welches einen durch einen Kolben in zwei Teilräume unterteilten Arbeitsraum zur Aufnahme von Dämpfungsmedium aufweist, wobei die beiden Teilräume über mindestens ein Dämpfungsventil miteinander verbunden sind.
Es sind hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer bekannt (z.B. DE-PS 26 55 7o5, DE-PS 27 44 3o1), bei denen ein Arbeitsraum durch einen Kolben in zwei Teilräume unterteilt wird, wobei der Dämpfungskolben die zur Dämpfungskrafterzeugung notwendigen Ventile mechanischer Bauart aufweist. Ein solcher konventioneller Schwingungsdämpfer besitzt den Nachteil, daß die entsprechende Dämpfungskennlinie je nach Fahrzeugtyp fest angepaßt ist und dadurch einen Kompromiß von verschiedenen Fahrzuständen erfüllen muß. Eine derartige Schwingungsdämpfung eines Fahrzeuges mit Teleskop-Schwingungsdämpfern wird durch die eingeschränkten Parameter im Betriebszustand entsprechend eng eingegrenzt, wobei zusätzlich noch unterschiedliche Beladungszustände auf das System Einfluß nehmen.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung bekannt (z.B. DE-OS 27 38 455), bei dem die Dämpfungskraft angepaßt werden kann. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß die Dämpfungsverluste über eine extern angeordnete Pumpe wieder eingebracht werden müssen. Ein
PRP 447 -;___-:4 ■-'--- ''./-"I' 23.2.1984
derartiges System mit Zufuhr von Fremdenergie benötigt ein zusätzliches, fremdgespeistes Hydrauliksystem und ist damit sehr aufwendig. Nicht alle Fahrzeugtypen besitzen, oder lassen gar eine solche zusätzliche Hydraulik zu. Darüber hinaus ist beim Ausfall dieser extern angeordneten Pumpe die Fahrsicherheit nicht mehr gegeben, da das gesamte System ausfällt.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugdämpfungssystem mit einer variablen, intelligenten elektronischen Dämpfungsanpassung zu versehen, bei der ohne Zufuhr von Fremdenergie eine Optimierung von Fahrkomfort, Fahrsicherheit und Fahrverhalten während des Fahrbetriebes erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens ein Dämpfungsventil als elektronisch steuerbares Ventil ausgebildet ist, welches über eine angepaßte Elektronik angesteuert wird.
Bei dieser Lösung ist von Vorteil, daß das Dämpfungsventil elektronisch dem jeweiligen Straßen- und Fahrzeugzustand variabel angepaßt werden kann. Die vorhandenen mechanischen Ventile, die der Grunddämpfung dienen, gewährleisten bei einem eventuellen Ausfall der Elektronik die Fahrsicherheit. Vorteilhaft ist desweiteren, daß durch eine derartige Regelung gleichzeitig der Verschleiß sowie die Fertigungstoleranzen und temperaturbedingte Veränderungen des Dämpfungssystems kompensiert werden können.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Elektronik von mindestens einem die Bewegungsgrößen zwischen dem Fahrzeugrad und dem Fahrzeugaufbau erfassenden Sensor beaufschlagt wird. Dabei wird unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Sensors nach Ermittlung der entsprechenden Parameter eine weitere Anpassung des Dämpfungsventi1 es vorgenommen. Es kann der Beladungs- und Fahrzustand des Fahrzeuges sowie die Geschwindigkeit oder auch die entsprechende
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Temperatur im System berücksichtigt werden.
Es ist ebenfalls eine problemlose Gestaltung des Dämpfungssystems erzielbar, indem die Daten der Vorderachse als Signale für die Hinterachse verwendet werden können. Darüber hinaus läßt sich auch durch eine entsprechende Anzahl von Sensoren ein Mehrgrößenregel system schaffen.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß das Ventil außerhalb des Arbeitsraumes des Dämpfungselementes angeordnet ist. Hierbei ist der Aufbau nach dem Baukastenprinzip möglich, wobei ggf. auch bei einer entsprechenden Grundkonstruktion eine nachträgliche Nachrüstung möglich ist. Wird ein derartiges Prinzip direkt vorgesehen, so ist ein entsprechend einfacher Aufbau des gesamten Dämpfungssystems möglich.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Ventil mit den im Arbeitsraum angeordneten Drosselventilen und/oder Bodenventilen zusammenarbeitet. Bei dieser Art der Zusammenarbeit wird das herkömmliche Dämpfungssystem durch Zuschaltung eines elektronisch steuerbaren Ventiles entsprechend variabel gestaltet.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß das Ventil im Bereich des Kolbens angeordnet ist. Auch dabei wird das Dämpfungsventil so gestaltet, daß eine elektronisch steuerbare Beeinflussung des Dämpfungsquerschnittes mö g1i c h ist.
Zur Erzielung eines kompakten Systems ist vorgesehen, daß als Sensor ein im Innenraum des Arbeitszylinders angeordneter Kolbenwegsensor verwendet wird. Dabei läßt sich in vorteilhafter Weise die Geometrie der Dämpfungs-
-6"-" 3A0687523·2·1984
elemente ausnutzen, indem der Kolbenwegsensor als Rohrkondensator zur Erzeugung der entsprechenden Meßsignale herangezogen wird. Die Kolbenstange des Dämpfungskolbens kann dabei mit ihrem Hohlraum zur Aufnahme eines solchen Sensors dienen.
Zur Erzielung eines Mehrgrößenregel systems wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß mindestens ein Sensor vorgesehen ist, wobei mindestens eines der Meßsignale wie Dämpfungskraft, Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Temperatur, Frequenz erfaßt wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn als Ventil ein Proportionalventi1 vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher erläutert:
Es zeigt:
Figur 1 ein Dämpfungselement mit einem elektronisch steuerbaren Dämpfungsventil im Schnitt
Figur 2 einen Zweirohrdämpfer im Prinzip wie in Figur 1 bereits dargestellt mit dem Unterschied, daß das Dämpfungsmedium nur in einer Richtung umläuft
Figur 3 einen im Prinzip wie in Figur 2 dargestellten Zwei· rohrdämpfer mit einem in der hohlen Kolbenstange integrierten Sensor
Figur 4 einen im Prinzip wie in Figur 2 dargestellten Zweirohrdämpfer, bei dem das elektronisch steuerbare Ventil seitlich zur Längsachse des Dämpfers angeordnet ist
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Die in Figur 1 gezeigte schematische Darstellung eines Dämpfungselementes besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, welches über eine Befestigungsvorrichtung 2 mit einem nicht dargestellten RadfUhrungsglied verbunden ist und der Kolbenstange 3, die über die Befestigungsvorrichtung 4 am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Innerhalb des Arbeitszylinders 5 wird der obere Arbeitsraum 6 und der untere Arbeitsraum 7 durch einen an der Kolbenstange 3 befestigten Dämpfungskolben 8 voneinander getrennt.
Der Dämpfungskolben 8 ist mit einem Druckdämpfungsventil 9 und einem Zugdämpfungsventil 1o ausgerüstet. Im Boden 11 des Arbeitszylinders ist ein weiteres Druckdämpfungsventil 12 und ein Rückschlagventil 13 angeordnet. Ober die Querschnitte 14 wird das durch die Kolbenstange 3 verdrängte Volumen in den Ausgleichsraum 15 verdrängt.
Der außerhalb des Ausgleichsraumes 15 angeordnete Ringraum 16 ist über Kanäle 17 und 18 mit dem oberen Arbeitsraum 6 und dem Ausgleichsraum 15 verbunden, wobei vom Ausgleichsraum 15 über die Querschnitte 14 und das Rückschlagventil 26, die Strömungsverbindung in den unteren Arbeitsraum 7 gewährleistet ist. In dieser Strömungsverbindung ist das elektronisch steuerbare Dämpfungsventil 19 angeordnet, wobei die Ankerwelle 2o je nach Steuerung den Kanal 17 verschließt bzw. einen variablen Flüssigkeitsumlauf gestattet. Das Dämpfungsventil 19 besteht im einzelnen aus der Ankerwelle 2o, dem Anker 21, der Spule 22, der Feder 31 sowie den Anschlüssen 23. Der Ankerraum 24 kann mit Dämpfungsmedium geflutet sein.
Das Dämpfungsventil 19 wird über die Anschlüsse 23 von der Elektronik entsprechend der aufgenommenen Parameter gesteuert, so daß je nachdem mit welcher Position die Ankerwelle den Kanal 17 querschnittsmäßig beeinflußt, eine bestimmte Dämpfungscharakteristik erzielt werden kann.
Der Ausgleichsraum 15 kann in seinem oberen Bereich 27 mit einem gasförmigen Medium gefüllt sein, wobei je nach Anforderung und Aufgabenstellung dieses Medium drucklos oder unter Druck stehen kann.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie es im Prinzip in Figur 1 bereits dargestellt ist, wobei jedoch der Dämpfungskolben 8 lediglich ein Rückschlagventil 25 und der Boden 11 ebenfalls mit einem Rückschlagventil 26 versehen ist, so daß das Dämpfungsmedium nur in einer UmI aufrichtung strömen kann. Diese UmI aufrichtung erfolgt vom oberen Arbeitsraum 6 über den Kanal 18 und dem Ringraum 16, dem Kanal 17 am Dämpfungsventil 19 vorbei in den unteren Arbeitsraum 7. Bei diesem Dämpfungselement ist der Umlauf des Dämpfungsmediums wichtig, denn die eigentliche Dämpfungsregelung erfolgt ausschließlich über die Querschnittsverstellung des Dämpfungsventiles 19. Der Ausgleichsraum 15 kann in seinem oberen Bereich 27 mit einem gasförmigen Medium gefüllt sein, wobei je nach Anforderung und Aufgabenstellung dieses Medium drucklos oder unter Druck stehen kann.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Prinzip wie in Figur 2 bereits dargestellt mit dem Unterschied, daß die Kolbenstange 3 mit einem Hohlraum 28 versehen ist, der der Aufnahme eines Sensors 29 dient. Dieser Sensor 29 gibt über die Anschlüsse 3o die entsprechend von ihm gemessenen Parameter an die Elektronik weiter, wobei von dort aus über die Anschlüsse 23 die Steuerung des Dämpfungsventi1 es 19 erfolgt. Der Sensor 29 kann auf der Basis eines rohrförmigen Kondensators ausgebildet sein, wobei die rohrförmigen Bauteile eine kapazitive Halbbrücke bilden.
Figur 4 zeigt wiederum ein Ausführungsbeispiel, welches im Prinzip dem in Figur 2 dargestellten entspricht mit dem Unterschied, daß das Dämpfungsventil 19 seitlich zur Längsachse des Dämpfungselementes angeordnet ist. Hierbei ist wiederum die Verbindung vom oberen Arbeitsraum 6 über den Kanal 17 in den Ausgleichsraum 15 vorhanden, wobei vom Ausgleichsraum 15 über die Querschnitte
PRP 447 ■"- --'9 "-- ■-" : 23.2.1984
14 und das Rückschlagventil 26 die Strömungsverbindung in den unteren Arbeitsraum 7 gewährleistet ist. Das Dämpfungsventil 19 selbst ist vom Aufbau her identisch mit den in den übrigen Ausführungsbeispielen bereits gezeigten.
Bezugszeicheniiste
1 - Gehäuse
2 - Befestigungsvorrichtung
3 - Kolbenstange
4 - Befestigungsvorrichtung
5 - Arbeitszylinder
6 - oberer Arbeitsraum
7 - unterer Arbeitsraum
8 - Dämpfungskolben
9 - Druckdämpfungsventii
10 - Zugdämpfungsventil
11 - Boden
12 - Druckdämpfungsventii
13 - Rückschlagventil
14 - Bohrung/ Querschnitt
15 - Ausgleichs raum
16 - Ringraum
17 - Kanäle
18 - Kanäle
19 - Dämpfungsventil
20 - Ankerwelle
21 - Anker
22 - Spule
23 - Anschlüsse
24 - Ankerraum
25 - Rückschlagventil
26 - Rückschlagventil
27 - oberer Bereich des Ausgleichsraumes
28 - Hohlraum
29 - Sensor
30 - Anschlüsse
31 - Feder
- Leerseite -

Claims (8)

  1. BÖGE GmbH .:.../- f..'.:!. ./ :" 23. Februar 1984 Bogestraße 5o PRP 447
    52o8 Eitorf St/do
    Patentansprüche
    .JSchwingungsdämpfungssystem für Fahrzeuge, bei dem im Bereich der Fahrzeugräder und des Fahrzeugaufbaus jeweils mindestens ein Dämpfungselement vorgesehen ist, welches einen durch einen Kolben in zwei Teilräume unterteilten Arbeitsraum zur Aufnahme von Dämpfungsmedium aufweist, wobei die beiden Teilräume über mindestens ein Dämpfungsventil miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens ein Dämpfungsventil als elektronisch steuerbares Ventil (19) ausgebildet ist, welches über eine angepaßte Elektronik angesteuert wird.
  2. 2. Schwingungsdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Elektronik von mindestens einem die Bewegungsgrößen zwischen dem Fahrzeugrad und dem Fahrzeugaufbau erfassenden Sensor beaufschlagt wird.
  3. 3. Schwingungsdämpfungssystem
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Ventil (19) außerhalb des Arbeitszylinders (5) des Dämpfungselementes angeordnet ist.
    PRP 447 ;.\..r 2--:.:λ ;._- : 23.2.1984
  4. 4. Schwingungsdämpfungssystem nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, O 4 U O O /
    daß das Ventil (19) mit den im Arbeitsraum angeordneten Drosselventilen (9, 1o) und Bodenventilen (12, 13) zusammenarbeitet.
  5. 5. Schwingungsdämpfungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) im Bereich des Kolbens (8) angeordnet ist.
  6. 6. Schwingungsdämpfungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein im Innenraum des Arbeitszylinders (5) angeordneter Kolbenwegsensor (29) vorgesehen ist.
  7. 7. Schwingungsdämpfungssystem, dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens ein Sensor vorgesehen ist, wobei mindestens eines der Meßsignale wie Dämpfungskraft, Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Temperatur, Frequenz erfaßt wird.
  8. 8. Schwingungsdämpfungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil (19) ein Proportionalventi1 vorgesehen ist.
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