DE102009016452A1

DE102009016452A1 - Schwingungsdämpfer mit verstellbarem Anschlusslager

Info

Publication number: DE102009016452A1
Application number: DE102009016452A
Authority: DE
Inventors: Robert Pradel; Christian Maurischat
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-04-04
Filing date: 2009-04-04
Publication date: 2010-10-14

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei der Schwingungsdämpfer über ein Anschlusslager mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden und das Anschlusslager hinsichtlich seiner Stützkraft einstellbar ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarem Anschlusslager gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 196 42 827 A1 ist ein konventioneller Schwingungsdämpfer bekannt, dessen Anschlusslager über einen Piezo-Aktuator einstellbar ist. Ein verstellbares Anschlusslager bietet die Möglichkeit, den Abrollkomfort zu verbessern. Prinzipbedingt beschränkt sich die Wirksamkeit des in der DE 196 42 827 A1 beschriebenen Anschlusslagers auf Schwingungen mit sehr kleiner Amplitude.
Ein zur Verbesserung des Abrollkomforts eingesetztes verstellbares Anschlusslager muss bei geringen Radbewegungen eine große Weichheit aufweisen, um trotz der prinzipbedingt vorhandenen Losbrechkraft des Schwingungsdämpfers diese Radbewegung nicht in den Aufbau weiterzuleiten.
Bei größeren Radbewegungen ist hingegen eine größere Härte des Anschlusslagers erforderlich, da der Schwingungsdämpfer den Radbewegungen für eine optimale Bedämpfung genau folgen muss.
Bauartbedingt kann die dazu erforderliche Unterscheidung zwischen geringen und großen Radbewegungen aufgrund des geringen Hubs des Anschlusslagers nicht sensiert werden.
Anders als bei der verstellbaren Lagerung von Antriebsmotoren haben sich verstellbare Anschlusslager für Schwingungsdämpfer bisher nicht durchsetzen können.
Hingegen werden vermehrt verstellbare Schwingungsdämpfer eingesetzt, wie er beispielsweise aus der gattungsbildenden DE 196 24 898 C2 bekannt. Derartige Schwingungsdämpfer sind in der Lage, auch Schwingungen großer Amplitude gezielt zu bedämpfen. Für einen maximalen Abrollkomfort muss bei diesen Schwingungsdämpfern die weichste Dämpfkraftkennlinie sehr weit abgesenkt werden. Andererseits ist es aber erforderlich, eine angemessene Bedämpfung von Radschwingungen jederzeit sicherzustellen. Daher wird bei den bekannten Schwingungsdämpfern bzw. Fahrzeugen ein Kompromiss gewählt, der einerseits einen ausreichenden Abrollkomfort zur Verfügung stellt und andererseits eine genügende Bedämpfung kleiner Radbewegungen auch in der weichsten Dämpfkrafteinstellung sicherstellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Fahrzeugkomfort eines mit verstellbaren Schwingungsdämpfern ausgerüstetes Fahrzeug unter Beibehaltung der Fahrsicherheit zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, das Anschlusslager verstellbar ausgeführt ist.
Durch diese Kombination kann einerseits ein sehr komfortables und andererseits aber auch fahrsicheres Fahrverhalten erreicht werden. Die Isolation hochfrequenter Schwingungen wird von dem verstellbaren Anschlusslager übernommen. Folglich kann die weichste Kennlinie des verstellbaren Schwingungsdämpfers auf die optimale Bedämpfung hochfrequenter Schwingungen des Rades optimiert werden, ohne dass Komforteinschränkungen hingenommen werden müssen.
Der Systemaufwand kann insbesondere dadurch begrenzt werden, dass die Stellsignale für den verstellbaren Schwingungsdämpfer und das verstellbare Anschlusslager auf der Basis einer gemeinsamen Sensorik erzeugt werden.
Häufig handelt es sich bei den Anschlusslagern um Elastomerbauteile, bei denen sich die Betriebs-Außentemperatur besonders stark auf die Dämpfungs- bzw. Federcharakteristik auswirken. Um bei Fahrtbeginn eine optimale Einstellung des verstellbaren Anschlusslagers zu erreichen, ist das Anschlusslager mit einem Temperatursensor ausgeführt.
Gemäß einem Verfahren zum Betrieb eines verstellbaren Schwingungsdämpfers werden das verstellbare Anschlusslager und der verstellbare Schwingungsdämpfer bei einem hochdynamischen Fahrmanöver auf eine härtere Charakteristik eingestellt. Damit ist sichergestellt, dass auch kritische Fahrsituationen trotz einer angestrebten komfortorientierten Fahrwerksabstimmung beherrscht werden.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Darstellung eines Fahrwerks mit verstellbaren Anschlusslagern und verstellbaren Schwingungsdämpfern
2 Schwingungsdämpfer als Einzelteil
3 Programmablaufplan für ein Verfahren Betrieb eines verstellbaren Schwingungsdämpfers und eines verstellbaren Anschlusslagers
Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit Schwingungsdämpfern 3 zwischen einem Fahrzeugaufbau 5 und Rädern 7 mit nicht dargestellten beweglichen Achsteilen. Der Fahrzeugaufbau 5 stellt eine Masse m₁ und jedes Rad mit den beweglichen Achsteilen eine Masse m₂ dar. Während der Fahrt wird das Rad 7 in Abhängig keit einer nicht dargestellten Fahrbahnoberfläche zu dem Fahrzeugaufbau 5 in eine Schwingbewegung versetzt. Eine zwischen dem Rad 7 und dem Fahrzeugaufbau 5 eine angeordnete Feder 9 hat die Aufgabe, die auftretenden Stöße auszugleichen und das Rad 7 sicher auf der Fahrbahnoberfläche zu halten. Die Bedämpfung der Bewegung übernimmt jeweils der Schwingungsdämpfer 3. Angrenzende Bauteile leiten dann das Geräusch in den Fahrgastraum. Eine Sensorik 11 erfasst die Schwingbewegung zumindest des Fahrzeugaufbaus und stellt einem Regler 13 ein Schwingungssignal zur Verfügung. Vom Regler 13 führen Leitungen 15 mit Stellenergie zu den Schwingungsdämpfern 3.
Die 2 zeigt den Schwingungsdämpfer 3 als Einzelteil, der einen Zylinder 17 umfasst, in dem eine Kolbenstange 19 axialbeweglich angeordnet ist. Der Zylinder 17 und die Kolbenstange 19 verfügen über Anschlusslager 21; 23 für den Fahrzeugaufbau 5 sowie zum Rad 7 bzw. zu den Achsteilen. Das fahrzeugaufbauseitige Anschlusslager 21 ist in seiner Eigendämpfung verstellbar ausgeführt. Auch der Schwingungsdämpfer 3 ist hinsichtlich seiner Dämpfkraft einstellbar ausgeführt. Am Zylinder 17 ist beispielsweise ein Gehäuse 25 angeordnet, in dem mindestens ein verstellbares Dämpfventil beliebiger Bauweise die Dämpfkraft für mindestens eine Bewegungsrichtung der Kolbenstange 19 beeinflusst. Die genaue konstruktive Ausgestaltung des verstellbaren Dämpfventils ist für die Erfindung untergeordnet. Beispielhaft wird auf die DE 196 24 898 C2 verwiesen. Alternativ kann das mindestens eine verstellbare Dämpfkraftventil auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, beispielsweise im Bereich eines Kolbens 27, eines Bodenventils 29 oder einer Kolbenstangenführung 31. Dem Fachmann sind geläufige Konstruktionen bekannt.
Die Stellsignale für die verstellbaren Schwingungsdämpfer 3 und dem jeweiligen verstellbaren Anschlusslager 21 werden vom Regler 13 auf der Basis der gemeinsamen Sensorik 11 erzeugt.
Zusätzlich kann insbesondere für das Anschlusslager 21 ein Temperatursensor 33 ausgeführt vorgesehen sein, da insbesondere ein sehr kaltes Anschlusslager 21, das in der Regel mindestens einen Elastomerkörper aufweist, ein eher unkomfortables Fahrverhalten verursacht. Bei einer Berücksichtigung der Betriebstemperatur des Anschlusslagers 21 kann dieser Effekt deutlich minimiert werden.
Die 3 zeigt schematisch in einem Programmablaufplan mit Blöcken 100–114 die Verarbeitung der Signale der Sensorik 11 im Regler 13 sowie die Ansteuerung des Systems verstellbarer Schwingungsdämpfer mit verstellbaren Anschlusslagern.
Der Block 100 steht für „Einlesen der Sensorsignale” von der Sensorik 11.
Zunächst werden in Block 102 die eingelesenen Informationen daraufhin ausgewertet, ob eine hochdynamische Fahrsituation vorliegt. Unter einer hochdynamischen Fahrsituation ist etwa ein Ausweichmanöver oder ein starker Bremsvorgang zu verstehen. In solchen Situationen sollte der Fahrzeugaufbau 5 möglichst straff mit den Rädern 7 verbunden sein, um starke Bewegungen des Fahrzeugaufbaus 5 zu unterbinden. Sinnvollerweise werden dazu durch Block 104 sowohl die Anschlusslager 21; 23 als auch die verstellbaren Schwingungsdämpfer 3 so hart wie möglich eingestellt.
Wurde in Block 102 keine hochdynamische Fahrsituation festgestellt, wird in Block 106 geprüft, ob die Radbewegungen kleiner als eine Bewertungsschwelle 1 sind. Geringe Radbewegungen sollten nicht in den Aufbau eingeleitet werden, daher werden in dieser Situation in Block 108 sowohl Anschlusslager als auch Verstelldämpfer so weich wie möglich eingestellt.
Wird im folgenden Block 110 festgestellt, dass die Radbewegung zwar größer als die Bewertungsschwelle 1 aber geringer als eine weitere Bewertungsschwelle 2 ist, besteht ein Dämpfungsbedarf. Die Bewertungsschwellen werden für einen Fahrzeugtyp individuell ermittelt. Zur Bedämpfung reicht die hydraulische Grunddämpfung des Verstelldämpfers aus. Der Schwingungsdämpfer sollte der Radbewegung genau folgen, so dass in Block 112 zweckmäßig die Anschlusslager hart eingestellt, der Verstelldämpfer aber in die Weichstellung gebracht wird.
Aufgrund des Einsatzes eines verstellbaren Anschlusslagers kann die Weichkennung des verstellbaren Schwingungsdämpfers genau auf diesen Anwendungsfall optimiert werden, ohne dass aus Gründen des Abrollkomforts Kompromisse eingegangen werden müssen, wie sie ohne verstellbares Anschlusslager erforderlich sind.
Wird in Block 110 jedoch erkannt, dass die Radbewegung größer als die Bewertungsschwelle 2 ist, besteht erhöhter Dämpfungsbedarf. In Block 114 wird daher die bedarfsgerechte Regelung des verstellbaren Schwingungsdämpfers aktiviert. Auch jetzt gilt, dass der verstellbare Schwingungsdämpfer der Radbewegung genau folgen soll, so dass auch in diesem Fall das verstellbare Anschlusslager 21; 23 hart eingestellt werden muss.

1: Kraftfahrzeug
3: Schwingungsdämpfer
5: Fahrzeugaufbau
7: Rad
9: Feder
11: Sensorik
13: Regler
15: Leitungen
17: Zylinder
19: Kolbenstange
21; 23: Anschlusslager
25: Gehäuse
27: Kolben
29: Bodenventil
31: Kolbenstangenführung
33: Temperatursensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19642827 A1 [0002, 0002]
- DE 19624898 C2 [0007, 0020]

Claims

Verstellbarer Schwingungsdämpfer (3), umfassend einen Zylinder (17), in dem eine Kolbenstange (19) axial beweglich geführt ist, wobei der Schwingungsdämpfer (3) über ein Anschlusslager (21) mit einem Fahrzeugaufbau (5) verbunden, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusslager (21) hinsichtlich seiner Stützkraft einstellbar ausgeführt ist.
Verstellbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stellsignale für den verstellbaren Schwingungsdämpfer (3) und das verstellbare Anschlusslager (21) auf der Basis einer gemeinsame Sensorik (11) erzeugt werden.
Verstellbarer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusslager (21) mit einem Temperatursensor (33) ausgeführt ist.
Verfahren zum Betrieb eines verstellbaren Schwingungsdämpfers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Anschlusslager (21) und der verstellbare Schwingungsdämpfer (3) bei einem hochdynamischen Fahrmanöver auf eine härtere Charakteristik eingestellt werden.