DD220674A1

DD220674A1 - ACTIVE, ELECTROHYDRAULIC VIBRATION DAMPER

Info

Publication number: DD220674A1
Application number: DD25763183A
Authority: DD
Inventors: Hartmut Boettger; Michael Zerning; Klaus Drechsler; Reinhard Blumenthal; Erdmann Puls
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1983-12-08
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1985-04-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Schwingungsschutzsysteme vorwiegend an Fahrzeugen, wie z. B. Fahrersitze, Kabinen- und Achsfederungen, deren Schwingungsverhalten bisher im wesentlichen durch die Charakteristik der Federn und der passiven, hydraulischen Schwingungsdaempfer bestimmt wurde. Das Ziel der Erfindung ist es, mit moeglichst geringem technischen Aufwand einen aktiven elektrohydraulischen Schwingungsdaempfer zu schaffen, der bei Beibehaltung des bisherigen Kontruktionsprinzips von passiven Schwingungsschutzsystemen gegen den passiven Schwingungsdaempfer ausgetauscht werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur aktiven Schwingungsisolierung bisher notwendigen Servozylinder durch geeignete andere Zylinder zu ersetzen, die mit geringeren Kosten herstellbar sind und keine aeusseren Leitungen fuer einen Bypass aufweisen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in einem normalen hydraulischen Arbeitszylinder 1, der schematisch in Figur 1 als Teil des aktiven Schwingungsdaempfers dargestellt ist, anstelle des mit Dichtungen versehenen Kolbens ein dichtungsloser Scheibenkolben 3 angeordnet ist. Der Scheibenkolben ist mit Drosseloeffnungen, z. B. mit einer oder mehreren axialen Bohrungen 15 bzw. Nuten 16 am Kolbenumfang, versehen und weist einen geringeren Durchmesser als der Zylinder auf, so dass ein Ringspalt 14 besteht. Die Befestigung des Zylinders erfolgt mittels Stuetzrohr 7 und elastischer Lager 4, 8. Fig. 1The invention relates to vibration protection systems mainly on vehicles such. As driver seats, cabin and Achsfederungen whose vibration behavior has been determined essentially by the characteristics of the springs and the passive, hydraulic Schwingungsdaempfer. The aim of the invention is to provide as low as possible technical effort an active electro-hydraulic vibration damper, which can be replaced while maintaining the previous Kontruktionsprinzips of passive vibration protection systems against the passive Schwingungsdaempfer. The invention has for its object to replace the previously necessary for active vibration isolation servo cylinder by suitable other cylinders that can be produced at lower cost and have no external lines for a bypass. According to the invention, the object is achieved by arranging a seal-free disk piston 3 instead of the piston provided with seals in a normal hydraulic working cylinder 1, which is shown schematically in FIG. 1 as part of the active vibration damper. The disc piston is with Drosseloeffnungen, z. B. with one or more axial bores 15 and grooves 16 on the piston circumference, provided and has a smaller diameter than the cylinder, so that an annular gap 14 is made. The attachment of the cylinder takes place by means of support tube 7 and elastic bearing 4, 8. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung , . ; 'Aktiver, elektrohydraulischer Schwingungsdampfer . Anwendungsgebiet der Erfindung . Title of the invention,. ; 'Active, electrohydraulic vibration steamer. Field of application of the invention.

Die Erfindung bezieht sich auf Schwingungs schutz systeme; vorwiegend an Fahrzeugen, wie z..B. Fahrersitzen, Kabinenund.Achsfederungen, deren Schwingungsverhaiten bisherThe invention relates to vibration protection systems; mainly on vehicles, such as. Driver's seats, cabin and .Achsfederungen whose Schwingungsverhaiten so far

im wesentlichen durch die Charakteristik der Federn und . der passiven,' hydraulischen Schwingungsdämpfer bestimmt . wurde. Sie ist darüber hinaus überall anwendbar, wo die "Übertragung vorwiegend niederfrequenter Schwingungen. erheblich verringert werden soll. essentially by the characteristics of the springs and. the passive, 'hydraulic vibration damper determined. has been. It is also applicable everywhere where the transmission of predominantly low frequency vibrations should be significantly reduced.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Für das Prinzip der passiven Schwingungsschutzsysteme bestehen technische Grenzen, die einer weiteren Verminderung der Schwingungsübertragung im niederfrequenten ' Bereich entgegenstehen. Zur Überwindung dieser Grenzen sind aktive Schwingungsschutzsysteme vorgeschlagen worden bzw. bekannt, die jedoch aufgrund der ihnen anhaftenden Mängel bisher keine praktische Anwendung fanden.There are technical limits to the principle of passive vibration protection systems, which preclude a further reduction in vibration transmission in the low-frequency range. To overcome these limits, active vibration protection systems have been proposed or known, but have so far found no practical application due to their inherent deficiencies.

- Bei den meisten, dieser aktiven Schwingung'sschutzsysteme, wie z. B. in der DE-PS 2 145 358 vorgeschlagen, sind ; die passiven Elemente Feder und Dämpfer durch einen 'hydraulischen Servozylinder ersetzt, der die statische- For most, these active vibration protection systems, such. B. proposed in DE-PS 2 145 358 are; the passive elements spring and damper replaced by a 'hydraulic servo cylinder, which is the static

. ,last aufnimmt und als Stellzylinder eines elektro- . hydraulischen Regelkreises der Bewegung der Masse, , last picks up and as an actuating cylinder of an electric. Hydraulic control of the movement of the mass

. ." ent gegen wirken soll. ' - ', "should counteract." - '

Diese Ausführung weist den Uachteil auf,daß der ge-5-schlossene Regelkreis trotz relativ großem elektroni- ', ./ sehen Aufwand schon bei geringer Verstärkung instabil und daß das System bei Ausfall- der Regelung völlig starr bzw. funktionell wirkungslos ist.. Es werden auch sogenannte hybride Schwingungsisolations-This embodiment has the disadvantage that, despite a relatively large amount of electronic circuitry, the 5-connected control circuit is unstable even at low amplification and that the system is completely rigid or functionally ineffective in the event of a failure of the control are also called so-called hybrid vibration isolation

10. Systeme vorgeschlagen, z. B. in ^;der US-PS 3.606.233,10. Systems proposed, for. In ^; U.S. Patent 3,606,233,

bei denen der aktive Servozylinder in Reihe oder paral-. IeI zu einer passiven Feder angeordnet-ist. Bei derartigen Einrichtungen besteht der Uachteil, daß bei paralleler Anordnung die funktionelle Wirkung, Minderung der höherfrequenten Schwingungen durch die, passive Feder, where the active servo cylinder in series or parallel. IeI is arranged to a passive spring. In such devices, the disadvantage is that in a parallel arrangement, the functional effect, reducing the higher-frequency vibrations through the, passive spring,

. nicht erreicht wird und daß bei Ausfall der Regelung" das System völlig starr ist., . ·.'/ , -, is not achieved and that in case of failure of the scheme "the system is completely rigid.,. ·. '/, -

Bei Reihenanordnung tritt hingegen bei Ausfall der = .Regelung ein ungünstiges Schwingungsverhalten aufgrund der ungedämpften Massebewegung ein. ^; .In the case of series arrangement, on the other hand, an unfavorable oscillation behavior occurs due to the undamped mass movement if the .control fails. ^; ,

. .." ~ Inzwischen ist, auch eine Anordnung bekannt, durch die einigender genannten Mängel beseitigt- werden. Als wesentliehe Erkenntnis wird in der Dissertation "Aktive hy- . draulische Schwingungsisolierung des Fahrerplatzes ungefederter geländegängiger Fahrzeuge" von W. Kauß an der ' '. ; TU Berlin¹ (1981) zur Stabilisierung des Regelkreises bei ' paralleler Anordnung von Feder und aktivem Servozylinder ein Bypaß genannt, der außen,am Servozylinder angebracht ist und die beiden vom Kolben getrennten Zylinderräume / verbindet. Bei geringem regelungstechnischeh Aufwand, .. "~ In the meantime, an arrangement is also known which eliminates a number of said deficiencies.As essential knowledge, the dissertation" Active hy-. TU Berlin ¹ (1981) for stabilizing the control loop in parallel arrangement of spring and active servo cylinder called a bypass, the outside, is attached to the servo cylinder and the two cylinder spaces separated from the piston / connects. At low control technical effort

" .:· , werden günstige funktionelle Wirkungen erzielt: Mnderung der niederfrequenten ,Schwingungen durch den aktiven Ser-, vozylinder, Minderung der höherfrequenten Schwingungen ".: ·, Favorable functional effects are achieved: change of the low-frequency, oscillations by the active ser, vo cylinder, reduction of higher-frequency vibrations

durch die passive Feder. Bei Ausfall der Regelung wirkt _: die Anordnung als passives Feder-Dämpfer-System. Diese . \ Anordnung weist noch den Nachteil auf, daß der Hydraulikzylinder ein konstruktiv und fertigungstechnisch ' : ·. aufwendiger Servozylinder sein muß und daß der Bypaß mittels ,Rohrleitungen zusätzlich außerhalb am Zylinder zu montieren ist.' . νthrough the passive spring. In case of failure of the scheme acts _: the arrangement as a passive spring-damper system. These . \ Arrangement still has the disadvantage that the hydraulic cylinder a constructive and manufacturing ': ·. must be complex servo cylinder and that the bypass by means of, pipes in addition to be mounted outside the cylinder. ' , ν

' · Ziel der Erfindung . : The object of the invention. :

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

; : : Ziel der Erfindung ist es, mit möglichst geringem technischen Aufwand einen aktiven elektrohydrauiischen; :: The aim of the invention is, with the least possible technical effort, an active electrohydraulic

: Schwingungsdämpfer zu schaffen, 'der.'-bei'Beibehaltung des bisherigen Konstruktionsprinzipes von passiven Schwin-.' gungsschutzsystemen gegen den passiven Schwingungs-: To create vibration dampers, the '' while maintaining the previous design principle of passive Schwin-. protection systems against the passive vibration

; ; dämpfer ausgetauscht werden kann und dem System verbesserte schvangungsmindernde Eigenschaften im nieder- . frequent en Bereich verleiht. . - , ; ; damper can be replaced and the system improved vibration-reducing properties in the low-. frequent area lends. , -,

Darlegung des Wesens der Erfindung "' : ''.Explanation of the essence of the invention "':' '.

: . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, die zur aktiven Schwingungsisolierung mittels paral-lel angeordneter. Feder und aktivem Zylinder bisher notwendigen Servozylinder durch geeignete andere Zylinder zu ersetzen, die mit geringen Kosten herstellbar sind, keine äußeren leitungen für einen Bypaß aufweisen und in ihren Ab-:. The invention is based on the object, which is arranged for active vibration isolation by means of paral-lel. To replace spring and active cylinder previously necessary servo cylinder by suitable other cylinders that can be produced at low cost, no external cables for a bypass and in their

:' .; messungen so festgelegt werden können, daß sie anstelle passiver hydraulischer Schwingungsdämpfer angeordnet: '.; Measurements can be set so that they are arranged instead of passive hydraulic vibration damper

werden können. . can be. ,

• ' Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem normalen hydraulischen Arbeitszylinder statt des mit^: Dichtungen versehenen hydraulischen Kolbens ein dichtungsloser Scheibenkolben angeordnet ist. Der Scheibenkolben besitzt gegenüber der Zylinderwand eine '". ,• 'According to the invention, the object is achieved in that in a normal hydraulic working cylinder instead of ^having: a seal-less disc piston is arranged seals provided hydraulic piston. The disc piston has a '' opposite the cylinder wall,

Spielpassung. Die beiden 'Arbeitskammern des Arbeits- ; Zylinders sind durch eine oder mehrere Drösselöffnüngen ' . miteinander verbunden. - . ' '.' '. Clearance. The two 'working chambers of labor; Cylinders are through one or more Drösselöffnüngen '. connected with each other. -. ''.''.

.. Vorzugsweise weist der Scheibenkolben diese Drossel-, '5 öffnungen auf, z. B. eine oder mehrere Bohrungen'..bzw. Nuten am Kolbenmantel. Anstelle der Drösselöffnüngen . ./'-.'., im Scheibenkolben oder zusätzlich zu diesen· können z. B. · : · auch Drosselöffnungen in Form einer durchbohrten Kolbenstange oder als Längsnuten in der Zylinderinnenwand 10 vorgesehen sein. Diese Ausführungen bewirken eine reibungsfreie Kolbenbewegung* Bei aktiver Punktion werden .- , -. die Arbeitskammern des Zylinders vom¹ Servoventil ent-.·: sprechend der Regelfunktion mit Druckmittel beaufschlagt . Die durch den Ringspalt am Kolben sowie durch 15 die Drosselöffnungen fließende Ölmenge bedämpft den Re-. : gelkreis. Bei Ausfall der Regelung ist das elektrohydraulische Ventil, geschlossen und der Arbeitszylinder Wirkt als hydraulischer 3chwingungsdämpf er ^dessen.. Preferably, the disc piston on these throttle, '5 openings on, z. B. one or more holes' .. or. Grooves on the piston skirt. Instead of the Drösselöffnüngen. . ''., In the disc piston or in addition to these can z. B. ·: · Throttling openings in the form of a pierced piston rod or as longitudinal grooves in the cylinder inner wall 10 may be provided. These designs cause a frictionless piston movement. * When the puncture is active, .-, -. the working chambers of the cylinder are disengaged from the ¹ servo valve. The amount of oil flowing through the annular gap on the piston as well as through the throttle openings dampens the re. : circle. If the control fails, the electrohydraulic valve is closed and the working cylinder acts as a hydraulic damper

Dämpfungsmaß durch die Größe des Drosselquerschnittes 20 von Ringspalt: und Drosselöffnungen bestimmt wird.Damping measure by the size of the throttle cross-section 20 of the annular gap: and throttle openings is determined.

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

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei-25 - spiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

In den. dazugehörigen .Zeichnungen zeigen: -In the. corresponding drawings show: -

Figur 1 : den Aufbau des\ aktiven elektrohydraulischen } .: Schwingungsdämpfers und seine Anordnung im Re-30 .-' . , gelkreis ; . ^: ', . . ·. : Figur 2 · einen Fahrersitz als ein Anwendungsgebiet eines : : - . . erfindungsgemäßen,aktiven,.elektrohydraulischen: Schwingungsdämpfers in Seitenansicht.1 shows the structure of the \ active electrohydraulic}. Damper and its arrangement in the Re-30 .- '. , loop; , ^: ',. , ·. FIG. 2 shows a driver's seat as a field of application of a:. , According to the invention, active, electro-hydraulic: vibration damper in side view.

Der in Figur 1 dargestellte aktive, elektrohydraulische Schwingungsdämpfer "bestellt aus einem doppelt wirkenden hydraulischen Arbeitszylinder 1 mit beidseitiger Kolbenstange 2 und einem Scheibenkolben 3· .·... ' ,5' Der auf der Kolbenstange 2 diohtungslos ange.ordnete Scheibenkolben 3 weist einen geringeren Durchmesser als der Arbeitszylinder 1 auf, so daß ein Ringspalt 14 besteht und ist mit Drosselöffnungen, z..B. mit einer, oder mehreren Bohrungen 15 bzw. Nuten 16 am.Kolbenumfang versehen. Vorteilhafterweise besitzt die Zylinderinnenwand die bei der Rohrherstellung erzielte .Oberflächengüte. Die Kolbenstange 2 ist vorzugswei se über ein /für hydraulische Schwingungsdämpfer'übliches elastisches lager 4; * mit₍ der zu isolierenden Masse 5 verbunden, deren statische Last durch die Feder 6 aufgenommen wird^ ' Der Arbeitszylinder 1 i'st durch ein S tut sr ohr 7 und das elastische Lager 8 mit der schwingenden Unterlage 9. verbunden. Die Anschlußbohrungen 10, 11 des 'Arbeitszylinders 1 sind über ein elektrohydraulisches Yentil 12 an einen hydraulischen Gleichdruckkreislauf 13 angeschlossen. Das elektrohydraulische Yentil 12 ist elektrisch mit dem Regelverstärker 17 verbunden, der aus zwei Yer-,stärkerstufen, einer Hoch-Tiefpaß-Kombination und einer Integrationsstufe besteht. Der Regelkreis ist geschlossen durch die elektrische Verbindung des Regelverstärkers 17 mit dem Beschleunigungsaufnehmer 18, der fest an der zu isolierenden Masse 5 angebracht ist. .The active, electrohydraulic vibration damper "shown in Figure 1 ordered from a double-acting hydraulic cylinder 1 with double-sided piston rod 2 and a disc piston 3. The disc piston 3, which is non-lyzed on the piston rod 2, has a smaller one Diameter than the working cylinder 1, so that there is an annular gap 14 and is provided with throttle openings, z..B., With one or more holes 15 and grooves 16 am.Kolbenumfang. Advantageously, the cylinder inner wall has achieved in the pipe manufacturing .Oberflächengüte . the piston rod 2 is vorzugswei se a / for hydraulic Schwingungsdämpfer'übliches elastic bearing 4; * connected to _(the mass to be isolated 5, the static load is taken up by the spring 6 ^ 'the working cylinder 1 i'st by a S does 7 and the elastic bearing 8 are connected to the oscillating support 9. The connecting bores 10, 11 of the 'Arbeitsz ylinders 1 are connected via an electro-hydraulic valve 12 to a hydraulic constant pressure circuit 13. The electro-hydraulic valve 12 is electrically connected to the variable gain amplifier 17, which consists of two Yer, stronger stages, a high-low-pass combination and an integration stage. The control circuit is closed by the electrical connection of the control amplifier 17 with the acceleration sensor 18, which is fixedly attached to the mass 5 to be insulated. ,

Pigur 2 zeigt einen Fahrersitz, der als ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Lösung mit einem aktiven elektrohydraulischen Schwingungsdämpfer 19.ausgerüstet ist. Der aktive Schwingungsdämpfer 19 ist seitlich am F.edergestell. anstelle des passiven Schwingungsdämpfers angeordnet. Dabei ist von Vorteil, daß die Einbaulage. des aktiven Schwingungsdämpfers 19 beliebig ist, soPigur 2 shows a driver's seat, which is equipped as an application of the inventive solution with an active electro-hydraulic vibration damper 19th The active vibration damper 19 is laterally on F.edergestell. arranged in place of the passive vibration damper. It is advantageous that the installation position. of the active vibration damper 19 is arbitrary, so

daß er unter Ausnutzung desvollen Hubes"ohne Hebel-, übersetzung direkt zwischen Sitzfuß 20 und.Sitzoberteil 21 befestigt ist. Das vorteilhafterweisG un^- • mittelbar und starr mit dem aktiven Schwingungsdämpfer 19 verbundene, als Servoventil ausgebildete, elektro- ; hydraulische Ventil 12 besitzt eine flexible Schlauchverbindung 22 zum Hydraulikkreislauf. EinRegelver-. stärker 17 ist mittels flexibler elektrischer Leitungthat it is fastened by utilizing the full stroke "without lever translation directly between the seat foot 20 and the seat top 21. The advantageously-connected, electrically and hydraulically operated valve 12, which is indirectly and rigidly connected to the active vibration damper 19, is designed as a servovalve a flexible hose connection 22 to the hydraulic circuit. A regulator 17 is by means of flexible electrical conduction

:23 mit einem .Beschleunigungsaufnehmer 18/verbunden, der 10; fest am Sitzoberteil 21 angebracht ist.: 23 connected to an accelerometer 18 /, which is 10; firmly attached to the seat top 21.

Claims

Inquiry '~

.1. Active, electrohydraulic vibration damper,

"consisting of a double-acting hydraulic cylinder with double-sided piston rod and arranged as an actuator in a closed control circuit together with an electrohydraulic valve, a control amplifier and an accelerometer, characterized in that the piston of the cylinder is designed as a disc piston ( 3) is executed, the throttle openings, z. B. has one or more holes (15) ^ or hats (16) on the piston circumference and with respect to the Zy- cylinder wall has an annular gap (14).

2. Vibration damper according to item 1, characterized 'da by', that the disc piston (3) is sealingly connected to the piston rod (2).

3. Vibration damper according to item 1 and 2, characterized in that the throttle openings (14, 15, Ιδ.),

20 '- are dimensioned so that its damping resistance the

a corresponding pas si-yen vibration damper. • corresponds. ,

4. vibration damper according to item 1 to 3, characterized by ,, that the hydraulic power cylinder. (Ί) is a normal standard cylinder and advantageously has Endlagenbremsung. ,

5. Vibration damper'to items 1 and 4, marked. , net in that the cylinder inner wall has achieved the surface quality achieved in the production of pipes.

6. Vibration damper according to item 1 and 4 ».. characterized in that .An a support tube (7) for lateral force-free support of the piston rod (2) .Areas whose length of the extended piston rod '(2) corresponds to the hydraulic cylinder (1) and which has a fastening element (8).

7. Vibration damper according to item 1 and 6, characterized in that the fastening elements of the hydraulic working cylinder as elastic bearings (4, 8); are designed, the standard bearings for hy-. .. correspond to hydraulic vibration damper. /

For this. 2 sheets. Drawings