DE102006045236A1

DE102006045236A1 - Noise-optimized vibration damper

Info

Publication number: DE102006045236A1
Application number: DE200610045236
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr.-Ing. Kruse; Rudolf Prof. Dr.-Ing. habil. Starobinski
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-03
Also published as: EP2069656A1; WO2008037372A1

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und das bei einer Kolbenstangenbewegung verdrängte Volumen durch mindestens ein Dämpfventil strömt und von einem Ausgleichsraum, der mit mindestens einem der Arbeitsräume verbunden ist, kompensiert wird, wobei zusätzlich zum Ausgleichsraum ein Funktionselement mit mindestens einem Arbeitsraum verbunden ist, wobei das Funktionselement hochfrequente Schwingungen innerhalb des Dämpfmediums elastisch aufnimmt.A vibration damper comprising a cylinder filled with damping medium, in which a piston rod is axially movably guided by a piston, wherein the piston divides the cylinder into two working spaces and the volume displaced in a piston rod movement flows through at least one damping valve and from a compensation chamber, which at least one of the work spaces is compensated, wherein in addition to the compensation space, a functional element is connected to at least one working space, wherein the functional element elastically absorbs high-frequency vibrations within the damping medium.

Description

Die Erfindung betrifft einen geräuschoptimierten Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a noise-optimized vibration according to the generic term of claim 1.

Bei einem Schwingungsdämpfer wird bei jeder Hubbewegung einer Kolbenstange Dämpfmedium durch ein Dämpfventil verdrängt. Ausgehend von einer Ruhelage der Kolbenstange wird das Dämpfmedium komprimiert. Das in einem Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers komprimierte Dämpfmedium wirkt auf alle den Arbeitsraum begrenzenden Bauteile und übt eine Kraft aus, die als Geräusch hörbar sein kann. Dieser Effekt tritt auch dann auf, wenn sich die Druckvorspannung durch das Dämpfventil abgebaut hat. Es kann z. B. sein, dass sich der Zylinder des Schwingungsdämpfers in einem kaum feststellbaren Umfang unter Druck aufweitet und bei einer Entlastung wieder seine Ausgangsform einnimmt.at a vibration damper At each stroke of a piston rod damping medium by a damping valve repressed. Starting from a rest position of the piston rod is the damping medium compressed. The compressed in a working space of the vibration damper Damping medium acts on all the work space limiting components and exercises a Power out, as a noise be audible can. This effect also occurs when the compressive preload through the damping valve has degraded. It can, for. B. be that the cylinder of the vibration in a barely ascertainable extent expands under pressure and at a discharge returns to its original form.

Bei verstellbaren Schwingungsdämpfern hat man daraufhin das Schaltverhalten des Dämpfventils dahingehend verändert, dass z. B. nur bis zu einem bestimmten Druckniveau geschaltet wird. Beispielhaft wird auf die DE 41 13 305 A1 verwiesen. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Dynamik des verstellbaren Dämpfventils leidet.With adjustable vibration dampers then the switching behavior of the damping valve has been changed so that z. B. is switched only up to a certain pressure level. Exemplary is on the DE 41 13 305 A1 directed. A disadvantage of this solution is that the dynamics of the adjustable damping valve suffers.

Ein alternativer Lösungsansatz bestand bisher darin, dass man die Dämpfventile in Richtung eines weicheren Öffnungs- und Schließverhalten verändert hat. Des Weiteren kann man den Effekt in Grenzen umgehen, indem man ein amplitudenselektives Dämpfventil verwendet, wie z. B. in der DE 10 2004 015 065 A1 offenbart ist. Hochfrequente Anregungen mit kleiner Hubbewegung der Kolbenstange bewirken praktisch keine Druckerhöhung im Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers, so dass auch keine Geräusche auftreten. Der gravierende Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, dass man deutlich in die Dämpfkraftkennlinie des Schwingungsdämpfers eingreift und damit u. U. bei einem betont sportlichen Fahrzeug eine zu weiche Dämpfkrafteinstellung hinnehmen müsste.An alternative solution has hitherto been to change the damping valves in the direction of a softer opening and closing behavior. Furthermore, one can bypass the effect in limits by using an amplitude-selective damping valve, such. B. in the DE 10 2004 015 065 A1 is disclosed. High-frequency suggestions with small stroke movement of the piston rod cause virtually no pressure increase in the working space of the vibration, so that no noise. The serious disadvantage of this solution, however, is that it clearly engages the damping force characteristic of the vibration damper and thus u. U. in a decidedly sporty vehicle would have to accept a too soft Dämpfkrafseinstellung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die insbesondere bei hochfrequenter Anregung des Schwingungsdämpfers auftretenden Geräuschprobleme zu beheben.task The present invention is particularly at high frequency Excitation of the vibration damper occurring noise problems to fix.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zusätzlich zum Ausgleichsraum ein Funktionselement mit mindestens einem Arbeitsraum verbunden ist, wobei das Funktionselement hochfrequente Schwingungen innerhalb des Dämpfmediums elastisch aufnimmt.According to the invention Task solved by that in addition to the compensation space a functional element with at least one working space is connected, wherein the functional element high-frequency oscillations within the damping medium absorbs elastic.

Mit dem Funktionselement wird der Schwingungsdämpfer akustisch abgestimmt. An einer klassischen Dämpfkraft-Geschwindigkeitskennlinie wird man keinen Einfluss der Funktionseinheit feststellen und damit auch nicht aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile in Kauf nehmen.With the functional element of the vibration damper is acoustically tuned. At a classic damping force speed characteristic you will notice no influence of the functional unit and thus also not known from the prior art disadvantages in purchasing to take.

Das Funktionselement weist zumindest ein Gehäuse mit mindestens zwei durch ein Trennelement voneinander abgedichteten Räumen auf, wobei in einem der Räume Dämpfmedium vorliegt. Baulich kann das Funktionselement wie eine Patrone vorgefertigt sein.The Functional element has at least one housing with at least two a partition from each other sealed spaces, wherein in one of Rooms damping medium is present. Structurally, the functional element can be prefabricated like a cartridge be.

Die Funktionseinheit umfasst eine Drosselstelle, die ein Druckgefälle erzeugt, wobei das durch die Drosselstelle verdrängte Dämpfmedium von einem elastisch gelagerten Trennelement abgestützt wird.The Functional unit comprises a throttle point which generates a pressure gradient, wherein the displaced by the throttle body damping medium of an elastic supported separating element is supported.

Bevorzugt wird das Trennelement von einer Membran gebildet. Die Membran kann randseitig eingespannt sein. Zusätzlich kann man die Membran kissenförmig ausgeführten, um z. B. eine akustische Bedämpfung auf zwei Anregungsfrequenzen zu erreichen.Prefers the separating element is formed by a membrane. The membrane can be clamped at the edge. additionally you can make the membrane pillow-shaped executed, to z. B. an acoustic damping to achieve two excitation frequencies.

Des Weiteren wird die Membran auf der dem Dämpfmedium abgewandten Seite von einer Stützeinrichtung in ihrer Deformation begrenzt, um eine gute Dauerfestigkeit zu erreichen.Of Further, the membrane is on the side facing away from the damping medium from a support device limited in their deformation in order to achieve a good fatigue strength.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Trennelement von einer zum Gehäuse abgedichteten, axial beweglichen Platte gebildet wird.alternative it is possible, that the separating element of a sealed to the housing, axially movable Plate is formed.

Zur Abdichtung des Trennelements zum Gehäuse bestehen verschiedene Lösungen. Beispielsweise kann das plattenförmige Trennelement von einem flexiblen Element abgedichtet werden, z. B. gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch von einer Membran.to Sealing the separator to the housing consist of different solutions. For example, the plate-shaped Separating element are sealed by a flexible element, for. B. according to a advantageous subclaim of a membrane.

Man kann jedoch auch einen Faltenbalg verwenden. Ein wesentliches Entscheidungskriterium für eine bestimmte Ausführungsform liegt in der Baugröße der Funktionseinheit und den zu bedämpfenden Frequenzen.you but can also use a bellows. An essential decision criterion for a particular embodiment lies in the size of the functional unit and the one to be damped Frequencies.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird das Trennelement von einem Gasdruck in dem dem Dämpfmedium abgewandten Raum des Gehäuses vorgespannt wird. Damit lässt sich ein vom Federweg abhängiges Bedämpfen der störenden Geräusche erreichen.In Another advantageous embodiment, the separating element of a Gas pressure in the damping medium biased away from the opposite space of the housing becomes. Leave it itself a dependent on the travel attenuate the disturbing Reach noises.

Alternativ oder zusätzlich kann das Trennelement von einer mechanischen Feder in dem dem Dämpfmedium abgewandten Raum des Gehäuses vorgespannt werden. Es besteht z. B. die Möglichkeit, dass das Trennelement einen ersten Arbeitsweg gegen einen Gasdruck und im weiteren Arbeitsweg zusätzlich gegen eine mechanische Feder ausführt. Mit dieser Methode lassen sich mehrere Frequenzen bedämpfen.Alternatively or additionally, the separating element can be prestressed by a mechanical spring in the space of the housing facing away from the damping medium. There is z. B. the possibility that the separator a first working path against a gas pressure and in the further working path additionally executes against a mechanical spring. This method can be used to dampen several frequencies.

Des Weiteren kann wenigsten einer der Räume der Funktionseinheit zumindest teilweise mit einem schalldämpfenden Stoff gefüllt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Drosselstelle in ihrer Drosselwirkung verstellbar ist.Of Furthermore, at least one of the rooms of the functional unit can at least partly with a sound-absorbing Stuffed stuff be. There is also the possibility that the throttle point is adjustable in its throttle effect.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Funktionseinheit innerhalb einer Druckanschlussverbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen angeordnet. Es soll lediglich der Druck im Arbeitsraum auf die Funktionseinheit übertragen werden. Ein nennenswerter Volumenstrom in die Funktionseinheit ist nicht vorgesehen.According to one advantageous subclaim is the functional unit within a Pressure connection between the two workrooms arranged. It should only transfer the pressure in the workspace to the functional unit become. A significant volume flow in the functional unit is not provided.

Bei einer ersten Variante ist die Druckanschlussverbindung innerhalb der Baugruppe Kolbenstange-Kolben ausgeführt. Der Vorteil besteht darin, dass mit einer Funktionseinheit bei Arbeitsräume und damit beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange akustisch bedämpft werden können.at a first variant is the pressure connection connection within the assembly piston rod piston performed. The advantage is that with a functional unit in working areas and thus both directions of movement the piston rod acoustically damped can be.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Druckanschlussverbindung in einem Bypass zu mindestens einem Kolbenventil ausgeführt ist.alternative it is possible, that the pressure connection connection in a bypass to at least executed a piston valve is.

Man kann das Funktionselement jedoch auch außerhalb des Schwingungsdämpfers anordnen, wenn z. B. der Bauraum im Schwingungsdämpfer für eine interne Lösung nicht zur Verfügung steht.you However, the functional element can also arrange outside of the vibration damper, if z. B. the space in the vibration damper for an internal solution not to disposal stands.

Man kann die Funktionseinheit an einen druckvorgespannten Ausgleichsraum anschließen, um eine Abstützung des Trennelements zu erreichen.you can the functional unit to a pressure-biased compensation chamber connect to a support reach the separating element.

Eine weitere Variante zeichnet sich dadurch aus, dass beide Arbeitsräume mit einer Funktionseinheit ausgeführt sind, wobei beide Funktionseinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und für jeweils einen Arbeitsraum ein separates Trennelement vorliegt, wobei die beiden Trennelemente einen Vorspannraum begrenzen.A Another variant is characterized by the fact that both work spaces with executed a functional unit are, with both functional units arranged in a common housing are and for each one working space is a separate separating element, wherein the two separating elements limit a preload space.

Dabei besteht die Möglichkeit, dass der Vorspannraum über einem Druckmediumanschluss in seinem Druckniveau einstellbar ist.there it is possible, that the preload room over a pressure medium connection is adjustable in its pressure level.

Zusätzlich können die beiden Trennelemente eine unterschiedliche elastische Arbeitsbewegung ausführen.In addition, the two separating elements perform a different elastic working movement.

Eine weitere Möglichkeit das Funktionselement im Schwingungsdämpfer zu platzieren besteht darin, dass man es an der Kolbenstange angeordnet.A another possibility to place the functional element in the vibration damper is that you put it on the piston rod.

Das Funktionselement weist eine ringförmige Bauform auf und umschließt damit die Kolbenstange.The Functional element has an annular shape and encloses it the piston rod.

Innerhalb des ringförmigen Funktionselements ist mindestens ein gasgefülltes Kissen angeordnet.Within of the annular Functional element is arranged at least one gas-filled cushion.

Wenn man mindestens eine Mantelfläche des Funktionselements mit mindestens einer Drosselöffnung ausgeführt, kann man die Deckflächen zur axialen Fixierung des Funktionselements an der Kolbenstange nutzen.If at least one lateral surface of the Functional element executed with at least one throttle opening can one the top surfaces for axially fixing the functional element to the piston rod use.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.Based The following description of the figures, the invention will be explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1; 3-5 Schwingungsdämpfer mit Funktionseinheit in verschiedenen Ausführungsbeispielen 1 ; 3 - 5 Vibration damper with functional unit in various embodiments

2 Beispielhafte Ausführung der Funktionseinheit 2 Exemplary embodiment of the functional unit

Die 1 zeigt das Prinzipschaubild eines Schwingungsdämpfers 1 in Zweirohrbauweise. In einem Zylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich geführt. Der Kolben 7 unterteilt den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9; 11, wobei beide Arbeitsräume vollständig mit einem hydraulischen Dämpfmedium gefüllt sind. Im Kolben 7 und in einem Boden 13 sind allgemein bekannte Dämpfventile 15; 17; 19; 21 ausgeführt, die den Dämpfmediumaustausch zwischen den beiden Arbeitsräumen 9; 11 oder dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 und einem Ausgleichsraum 23 drosseln. Der Ausgleichsraum 23 kompensiert das Dämpfmediumvolumen der in den Zylinder 3 aus- und einfahrenden Kolbenstange 5 The 1 shows the schematic diagram of a vibration damper 1 in two-pipe construction. In a cylinder 3 is a piston rod 5 with a piston 7 guided axially movable. The piston 7 divides the cylinder 3 in a piston rod side and a piston rod remote work space 9 ; 11 , wherein both working spaces are completely filled with a hydraulic damping medium. In the piston 7 and in a ground 13 are well-known damping valves 15 ; 17 ; 19 ; 21 running, the the damping medium exchange between the two working spaces 9 ; 11 or the piston rod remote working space 11 and a compensation room 23 curb. The compensation room 23 compensates the damping medium volume in the cylinder 3 extending and retracting piston rod 5

Bei jeder Anregung, die über den Zylinder 3 bzw. ein den Zylinder einhüllendes Behälterrohr 25 auf die Kolbenstange 5 des Schwingungsdämpfers 1 übertragen wird, wird das Dämpfmedium in einem Arbeitsraum 9; 11 komprimiert. Der Druck wirkt auf alle Flächen des betroffenen Arbeitsraums und öffnet eines der Dämpfventile 15-21 im Kolben und/oder im Boden. Während der Öffnungsbewegung des Ventils anstehende Druckgradienten können ein Geräusch verursachen, das auch in einem Fahrzeug deutlich vernehmbar ist. In dem vorliegenden Schwingungsdämpfer 1 ist zusätzlich zum Ausgleichsraum 23 mindestens ein Arbeitsraum 9; 11 mit einer Funktionseinheit 27 verbunden, die hochfrequente Schwingungen innerhalb des Dämpfmediums elastisch aufnimmt.At any suggestion about the cylinder 3 or a container tube enclosing the cylinder 25 on the piston rod 5 of the vibration damper 1 is transferred, the damping medium in a working space 9 ; 11 compressed. The pressure acts on all surfaces of the affected working space and opens one of the damping valves 15 - 21 in the piston and / or in the ground. During the opening movement of the valve pending pressure gradients can cause a noise that is clearly audible in a vehicle. In the present vibration damper 1 is in addition to the compensation room 23 at least one workspace 9 ; 11 with a functional unit 27 connected, which receives high-frequency vibrations within the damping medium elastic.

Die Funktionseinheit 27 kann an verschiedenen Positionen am oder im Schwingungsdämpfer ausgeführt sein und umfasst zumindest ein Gehäuse 45 mit mindestens zwei durch ein Trennelement 37 voneinander abgedichteten Räumen 35; 41, wobei ein Zwischenraum 35 an einen der Arbeitsräume 9; 11 des Schwingungsdämpfers 1 angeschlossen ist. Beispielsweise kann zwischen den beiden Arbeitsräumen 9; 11 eine Druckanschlussverbindung 29; 31 bestehen, innerhalb der die Funktionseinheit 27 angeordnet ist. In der linken Zeichnungshälfte liegt die Druckanschlussverbindung als eine Bypassleitung zu mindestens einem Kolbenventil 15; 17 außerhalb des Schwingungsdämpfers 1 vor. Alternativ kann die Funktionseinheit auch in einer Wandung des Zylinders 3 oder einer Kolbenstangenführung 46 positioniert sein.The functional unit 27 can be at different positions on or in the vibration damper be executed and includes at least one housing 45 with at least two through a separator 37 spaces sealed from each other 35 ; 41 , with a gap 35 to one of the workrooms 9 ; 11 of the vibration damper 1 connected. For example, between the two workrooms 9 ; 11 a pressure connection 29 ; 31 exist within which the functional unit 27 is arranged. In the left half of the drawing, the pressure connection connection is located as a bypass line to at least one piston valve 15 ; 17 outside the vibration damper 1 in front. Alternatively, the functional unit can also be in a wall of the cylinder 3 or a piston rod guide 46 be positioned.

Des Weiteren umfasst die Funktionseinheit 27, wie die 2 zeigt, mindestens eine Drosselstelle 33, die eine Druckdifferenz zwischen einem der Arbeitsräume 9; 11 und dem Zwischenraum 35 innerhalb der Funktionseinheit bewirkt. Die Drosselstelle 33 kann manuelle oder mittels eines nicht dargestellten Aktuators verstellbar sein. Der Zwischenraum wird von einem Trennelement 37, z. B. einer Membran begrenzt und kann eine Betriebsbewegung, z. B. eine elastische Deformationsbewegung, ausführen. Das durch die Drosselstelle 33 verdrängte und von dem Trennelement abgestützte Volumen ist sehr gering und auf einem Dämpfkraft-Geschwindigkeits-Diagramm nicht als Teilbereich der Dämpfkraftkennlinie erkennbar.Furthermore, the functional unit comprises 27 , as the 2 shows at least one throttle point 33 that creates a pressure difference between one of the work spaces 9 ; 11 and the gap 35 within the functional unit causes. The throttle point 33 can be adjustable manually or by means of an actuator, not shown. The space is separated by a separator 37 , z. B. a membrane and can be an operating movement, eg. B. perform an elastic deformation movement. That through the throttle point 33 displaced and supported by the partition volume is very low and on a damping force-speed diagram is not recognizable as part of the Dämpfkraftkennlinie.

Die Membran 37 ist randseitig eingespannt und kann als geschlossene Scheibe oder kissenförmig ausgeführt sein. Auf der dem Dämpfmedium abgewandten Seite wird die Betriebsbewegung des Trennelements bzw. der Membran von einer Stützeinrichtung 43 beschränkt. In der linken Zeichnungshälfte kommt eine ein plattenförmiges Trennelement zur Anwendung, das von einer Vorspannfeder 39 vorgespannt wird. In der rechten Ausführung liegt ein nachgelagerter Druckraum 41 mit einer Gasvorspannung vor. Zusätzlich wird ggf. noch mindestens ein Stützgitter 43 verwendet. Man kann aber auch eine Gasvorspannung und die mechanische Vorspannfeder kombinieren, um mehrere Geräuschfrequenzen zu bedämpfen. Zur Abdichtung des plattenförmigen Trennelements zum Gehäuse stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Man kann z. B. eine ringförmige Membran, aber auch einen Faltenbalg 46 verwenden. Die Membran muss keine Eigenelastizität aufweisen, sondern kann auch von einem Gewebe oder einer Folie gebildet werden.The membrane 37 is clamped edge and can be designed as a closed disc or pillow-shaped. On the side facing away from the damping medium, the operating movement of the separating element or the membrane of a support means 43 limited. In the left half of the drawing a plate-shaped separating element is used, that of a biasing spring 39 is biased. In the right version is a downstream pressure chamber 41 with a gas bias. In addition, if necessary, at least one support grid 43 used. But you can also combine a gas bias and the mechanical biasing spring to dampen several noise frequencies. For sealing the plate-shaped separating element to the housing, several options are available. You can z. B. an annular membrane, but also a bellows 46 use. The membrane does not have to have inherent elasticity but can also be formed by a fabric or a film.

Im Zwischenraum 35 kann zusätzlich ein schalldämpfender Stoff 48 enthalten sein, wie er z. B. zum Verpacken empfindlicher Güter bekannt ist.In the space 35 In addition, a sound-absorbing material 48 be contained as he z. B. is known for packaging sensitive goods.

Bei einer Kolbenstangenbewegung stützt sich die Dämpfmediumsäule in einem Arbeitsraum an der Drosselstelle 33 ab, wobei in dem Arbeitsraum der Druck p1 vorliegt. Die Drosselstelle 33 bewirkt ein Druckgefälle, so dass in dem Zwischenraum 35 ein im Vergleich zum Druck p1 kleinerer Druck p2 herrscht, der eine Verstell- oder Deformationsbewegung des Trennelements 37 bewirkt. Bei niederfrequenten (< 50 Hz) quasistatischen Dämpferschwingungen sind diese Bewegungen und die damit verursachten Änderungen der Volumina im Funktionseinheit 27 im Vergleich mit Dämpfer arbeitsräumen vernachlässig klein, so dass der Funktionseinheit 27 kein Einfluss auf Dämpferschwingungen aufweist.In a piston rod movement, the damping medium column is supported in a working space at the throttle point 33 from, wherein in the working space of the pressure p1 is present. The throttle point 33 causes a pressure gradient, leaving in the gap 35 a smaller pressure p2 prevails compared to the pressure p1, which causes an adjustment or deformation movement of the separating element 37 causes. For low-frequency (<50 Hz) quasi-static damper oscillations, these movements and the resulting volume changes are in the functional unit 27 In comparison with damper work rooms negligible small, allowing the functional unit 27 has no influence on damper vibrations.

Bei einer Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Dämpfventils im Kolben oder im Bodenventil findet eine hochfrequente (> 100 Hz) Anregung der Dämpferstruktur statt. Diese Anregung wird ebenfalls in Form von Druckimpulsen auf die Funktionseinheit 27 übertragen, die in der Funktionseinheit 27 Verstell- oder Deformationsbewegung des Trennelements 37 anregen. Die Schwingungsenergie in einem bestimmten Frequenzbereich wird damit aus der Dämpferstruktur eliminiert. Die hochfrequente Schwingungen (Geräusche) werden von der Funktionseinheit 27 bedämpft.During an opening or closing movement of the damping valve in the piston or in the bottom valve, a high-frequency (> 100 Hz) excitation of the damper structure takes place. This excitation is also in the form of pressure pulses on the functional unit 27 transferred to the functional unit 27 Adjustment or deformation movement of the separating element 37 stimulate. The vibration energy in a certain frequency range is thus eliminated from the damper structure. The high-frequency vibrations (sounds) are emitted by the functional unit 27 damped.

Die Schwingungsdämpfung kann am Ausführungsbeispiel Funktionseinheit 27 im oberen Dämpferarbeitsraum 9 folgendermaßen erklärt werden.The vibration damping can on the embodiment functional unit 27 in the upper damper workroom 9 be explained as follows.

Für impulsartiges (mit der Beschleunigung) Verdrängen des Öls durch die Drosselstelle ist die notwendige Kraft gleich der Kraft die für die Beschleunigung der Masse des sich in ihr befindenden Öls benötigt wird: dp_9·FFF – dp_A·FFF = M·W (1)mit

FFF: – Querschnitt der Drossel 33 (m²)
dp_9·FFF: – die Kraft dämpferseitig (Arbeitsraum 9) (N)
dp_A·FFF: – die Kraft im Funktionselement (Zwischenraum 35) (N)
W: – Beschleunigung der masse M (m/sec²)
M: – die Masse des Öles in der Drossel 33 (kg)

M = PP·FFF·LL (2)mit

PP (kg/m³): – die Dichte des Öls

For impulsive (with acceleration) displacement of the oil through the throttle, the necessary force is equal to the force needed to accelerate the mass of the oil in it: dp_9 · FFF - dp_A · FFF = M · W (1) With

FFF: - Cross section of the throttle 33 (m ² )
dp_9 · FFF: - The damper side (working space 9 ) (N)
dp_A · FFF: - The force in the functional element (gap 35 ) (N)
W: - acceleration of the mass M (m / sec ² )
M: - the mass of oil in the throttle 33 (Kg)

M = PP · FFF · LL (2) With

PP (kg / m ³ ): - the density of the oil

Es ist bekannt, dass für die sinusförmigen Schwingungen der Masse M die Trägheitskraft (F_in) ist gleich F_in = M·W = –(M·Ω2)·dx (3)mit

dx: – die Schwingungsamplitude des Öles in der Drossel 33 (m)
Ω = 2π·Freq: – Kreisfrequenz, (R/s)

It is known that for the sinusoidal vibrations of the mass M, the inertial force (F_in) is equal to F_in = M · W = - (M · Ω 2 ) · Dx (3) With

dx: - The vibration amplitude of the oil in the throttle 33 (M)
Ω = 2π · freq: - angular frequency, (R / s)

Man kann auch für den Druckabfall (dp_9 – dp_A) schreiben: (dp_9 – dp_A) = dp_in = –PP·LL·(M·Ω2)·dx (4) One can also write for the pressure drop (dp_9 - dp_A): (dp_9 - dp_A) = dp_in = -PP · LL · (M · Ω 2 ) · Dx (4)

Volumen, das in den Zwischenraum 35 durch die Drossel 33 strömt, ist gleich dQ = FFF·dx (5)mit dem Ersetzen dx von 5 in 4 folgt (dp_9 – dp_A) = dp_in = –IND·(M·Ω2)·dQ (6) Volume in the gap 35 through the throttle 33 is flowing, is the same dQ = FFF * dx (5) with replacing dx from 5 in 4 follows (dp_9 - dp_A) = dp_in = -IND · (M · Ω 2 ) · DQ (6)

Die Induktivität (Ind) berechnet sich folgendermaßen Ind = PP·L/FFF (kg/m4) (7) The inductance (Ind) is calculated as follows Ind = PP · L / FFF (kg / m 4 ) (7)

Das zusätzliche Volumen, das in den Zwischenraum 35 eintritt, vergrößert den Druck im Zwischenraum 35, wirkt über das Trennelement 37 auf das Luftvolumen 41 und/oder die mechanische Feder 39 dp_A = K_A·dQ (8)mit

K_A: – ist die volumetrische Steifigkeit des Systems-„Luft-Membran" (Pa/m³)

The extra volume that is in the gap 35 enters, increases the pressure in the space 35 , acts via the separating element 37 on the air volume 41 and / or the mechanical spring 39 dp_A = K_A · dQ (8) With

K_A: - is the volumetric stiffness of the system "air membrane" (Pa / m ³ )

Nach dem Ersetzen (6) in (8) liegt folgende Gleichung vor: dp_9 = (K_a – Ind·Ω2)·dQ = Kdyn·dQ (9) After replacing (6) in (8), the following equation is present: dp_9 = (K_a - Ind · Ω 2 ) · DQ = Kdyn · dQ (9)

Auf diese Weise besteht die volle dynamische Steifigkeit des Funktionselements 27 aus positiver (elastischer) Steifigkeit, die nicht von der Frequenz abhängig ist und negativer (Trägheits-)Steifigkeit, die abhängig von Ω² ist. Auf bestimmte (Resonanz-)Frequenzen kann die Steifigkeit Kdyn durch die Abstimmung K_a und Ind minimiert werden (nah an der Null). Dadurch werden die im Zwischenraum 35 durch Druckschwingungen dp_9 verdrängten Massen sehr groß. Die Änderungen des Ölvolumens im Zwischenraum 35 werden damit vergleichbar mit denen im Arbeitsraum 9 des Dämpfers, was der Wirkung des Funktionselements auf dieser Frequenz bestimmt. Durch die Abstimmung K_a und Ind wird diese Wirkung frequenzselektiv gemacht.In this way, there is the full dynamic stiffness of the functional element 27 of positive (elastic) rigidity, which is not dependent on the frequency and negative (inertia) stiffness, which is dependent on Ω ² . At certain (resonant) frequencies, the stiffness Kdyn can be minimized by tuning K_a and Ind (close to zero). As a result, those in the space 35 due to pressure oscillations dp_9 masses displaced very large. The changes in the oil volume in the intermediate space 35 become comparable to those in the workspace 9 of the damper, which determines the effect of the functional element on this frequency. By tuning K_a and Ind, this effect is made frequency-selective.

Der Schwingungsdämpfer 1 in Verbindung mit der Funktionseinheit 27 ist mit einer Orgelpfeife vergleichbar, die durch die Anpassung der Wirkung der Drosselstelle 33, der Größe und der Kraftabstützung des Trennelements 37 derart abstimmbar ist, dass bei einer äußeren Anregung kein Geräusch zu hören ist.The vibration damper 1 in conjunction with the functional unit 27 is comparable to an organ pipe, which by adjusting the effect of the throttle 33 , the size and the force support of the separator 37 is tunable so that at an external excitation no noise is heard.

In der Ausführung nach 3 ist die Funktionseinheit 27 in einem Schwingungsdämpfer 1 nach dem Einrohrprinzip dargestellt. Der Fülldruck des Gases im Ausgleichsraum 23 dient als Abstützung des Trennelements 37 in der Funktionseinheit, in dem zwischen dem Ausgleichsraum 23 und dem Gehäuse 45 der Funktionseinheit die Druckanschlussverbindung 29; 31 vorliegt. Bei einem Einrohrschwingungsdämpfer sind im Kolben Dämpfventile 15; 17 für beide Bewegungsrichtungen ausgeführt, so dass das Dämpfmedium jeweils durch die Druckanschlussverbindung 29 im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 an die Funktionseinheit 27 gekoppelt ist.In the execution after 3 is the functional unit 27 in a vibration damper 1 represented according to the monotube principle. The filling pressure of the gas in the equalization chamber 23 serves as a support of the separating element 37 in the functional unit, in which between the compensation room 23 and the housing 45 the functional unit the pressure connection connection 29 ; 31 is present. In a monotube vibration damper, damping valves are in the piston 15 ; 17 executed for both directions of movement, so that the damping medium in each case by the pressure connection connection 29 in the piston rod side working space 9 to the functional unit 27 is coupled.

Die 4 zeigt eine Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 1, bei der beide Arbeitsräume 9; 11 mit einer Funktionseinheit 27a; 27b in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Beide Funktionseinheiten 27a; 27b verfügen über ein separates Trennelement 37a; 37b, die einen Vorspannraum 47 begrenzen. Der Vorspannraum 47 kann über einen Druckmediumanschluss 49 in seinem Druckniveau eingestellt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die beiden Trennelemente 37a; 37bb bedingt durch abweichende geometrische Abmessungen und/oder Eigenelastizität eine unterschiedliche Arbeitsbewegung ausführen können.The 4 shows an embodiment of the vibration damper 1 in which both work spaces 9 ; 11 with a functional unit 27a ; 27b are arranged in a common housing. Both functional units 27a ; 27b have a separate separator 37a ; 37b that have a lead room 47 limit. The preload room 47 can via a pressure medium connection 49 be adjusted in its pressure level. Furthermore, there is the possibility that the two separating elements 37a ; 37BB can perform a different work movement due to different geometric dimensions and / or inherent elasticity.

Die 5 beschränkt sich in der Darstellung auf einen Ausschnitt der Kolbenstange 5 mit dem Kolben 7. Zwischen dem Kolben 7 und einem axialen Befestigungsmittel auf der Kolbenstange 5 das Funktionselement 27 in ringförmiger Bauweise angeordnet. In dem ringförmigen Gehäuse 45 sind Drosselöffnungen 33 ausgeführt. Man kann auch eine Gitterstruktur verwenden. In dem Ringraum zwischen dem Gehäuse und der Kolbenstange, der funktional dem Zwischenraum 35 gemäß der 2 entspricht, ist mindestens ein gasgefülltes Kissen 41 schwimmend angeordnet. Hinsichtlich der Funktion wird ebenfalls auf die 2 verwiesen. Selbstverständlich kann eine derartige Funktionseinheit für beide Arbeitsräume 9; 11 jeweils oberhalb und unterhalb des Kolbens 7 an der Kolbenstange 5 und/oder dem Kolben 7 befestigt sein, wobei die Funktionseinheit für ihre eigene Wirksamkeit nicht befestigt sein müsste. Eine einfache schwimmende Lagerung wäre genauso möglich, doch konnten dann mechanische Anschlaggeräusche auftreten, denen man abhelfen müsste.The 5 is limited in the representation of a section of the piston rod 5 with the piston 7 , Between the piston 7 and an axial fastener on the piston rod 5 the functional element 27 arranged in an annular construction. In the annular housing 45 are throttle openings 33 executed. You can also use a grid structure. In the annulus between the housing and the piston rod, which functionally the gap 35 according to the 2 is at least one gas filled cushion 41 floating arranged. Regarding the function is also on the 2 directed. Of course, such a functional unit for both work spaces 9 ; 11 respectively above and below the piston 7 on the piston rod 5 and / or the piston 7 be secured, the functional unit would not have to be attached for their own effectiveness. A simple floating storage would be just as possible, but then mechanical impact noises could occur, which one would have to remedy.

Claims

A vibration damper comprising a cylinder filled with damping medium, in which a piston rod is axially movably guided by a piston, wherein the piston divides the cylinder into two working spaces and the volume displaced in a piston rod movement flows through at least one damping valve and from a compensation chamber, which at least one of the work spaces is compensated, characterized in that in addition to the compensation space ( 23 ) a functional element ( 27 ) with at least one working space ( 9 ; 11 ), the functional element ( 27 ) elastically absorbs high-frequency vibrations within the damping medium.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the functional element ( 27 ) at least one housing ( 45 ) with at least two by a separating element ( 37 ) sealed spaces ( 35 ; 41 ), whereby in one of the rooms ( 35 ) Damping medium is present.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the functional unit ( 27 ) a throttle point ( 33 ), which generates a pressure gradient, the flow through the throttle point ( 33 ) displaced damping medium from an elastically mounted separating element ( 37 ) is supported.

Vibration damper according to claim 2, characterized in that the separating element ( 37 ) is formed by a membrane.

Vibration damper according to claim 2, characterized in that the separating element ( 37 ) from one to the housing ( 45 ) sealed, axially movable plate is formed.

Vibration damper according to claim 5, characterized in that the plate-shaped separating element ( 37 ) is sealed by a flexible element.

Vibration damper according to claim 6, characterized in that the plate-shaped separating element ( 37 ) is sealed by a membrane.

Vibration damper according to claim 6, characterized in that the plate-shaped separating element ( 37 ) of a bellows ( 46 ) is sealed to the housing.

Vibration damper according to claim 2, characterized in that the separating element ( 37 ) of a gas pressure in the space facing away from the damping medium ( 35 ) of the housing ( 45 ) is biased.

Vibration damper according to claim 2, characterized in that the separating element ( 37 ) of a mechanical spring ( 39 ) in the space facing away from the damping medium ( 35 ) of the housing ( 45 ) is biased.

Vibration damper according to claim 2, characterized in that at least one of the rooms ( 35 ) of the functional unit ( 27 ) at least partially with a sound absorbing material ( 48 ) is filled.

Vibration damper according to claim 4, characterized in that the membrane ( 37 ) Is executed pillow-shaped.

Vibration damper according to claim 4, characterized in that the membrane ( 37 ) is clamped at the edge.

Vibration damper according to claim 4, characterized in that the membrane ( 37 ) on the side facing away from the damping medium by a support device ( 43 ) is limited in their deformation.

Vibration damper according to claim 3, characterized in that the throttle point ( 37 ) is adjustable in its throttle effect.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the functional unit ( 27 ) within a pressure connection ( 29 ; 31 ) between the two workspaces ( 9 ; 11 ) is arranged.

Vibration damper according to claim 16, characterized in that the pressure connection connection ( 29 ; 31 ) within the assembly piston rod-piston ( 5 ; 7 ) is executed.

Vibration damper according to claim 16, characterized in that the pressure connection connection ( 29 ; 31 ) in a bypass to at least one piston valve ( 15 ; 17 ) is executed.

Vibration damper according to claim 16, characterized in that the functional element ( 27 ) outside of the vibration damper ( 1 ) is arranged.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the functional unit ( 37 ) to a pressure-biased expansion space ( 23 ) connected.

Vibration damper according to one of claims 1 to 20, characterized in that both working spaces ( 9 ; 11 ) with a functional unit ( 27a ; 27b ) are executed, both function units ( 27a ; 27b ) in a housing ( 45 ) are arranged and for each a work space ( 9 ; 11 ) a separate separating element ( 37a ; 37b ), wherein the two separating elements ( 37a ; 37b ) a header space ( 47 ) limit.

Vibration damper according to claim 21, characterized in that the preload space ( 47 ) over a pressure medium connection ( 49 ) is adjustable in its pressure level.

Vibration damper according to claim 21, characterized in that the two separating elements ( 37a ; 37b ) perform a different elastic working movement.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the functional element ( 27 ) on the piston rod ( 5 ) is arranged.

Vibration damper according to claim 24, characterized in that the functional element ( 27 ) has an annular shape.

Vibration damper according to claim 24, characterized in that in the annular functional element ( 27 ) at least one gas-filled cushion ( 41 ) is arranged.

Vibration damper according to claim 25, characterized in that a lateral surface of the functional element ( 27 ) with at least one throttle opening ( 33 ) is executed