DE102010038222A1

DE102010038222A1 - Dämpfereinrichtung

Info

Publication number: DE102010038222A1
Application number: DE102010038222A
Authority: DE
Inventors: Michael Baum
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Dämpfereinrichtung (D), insbesondere Domlager (1) für ein Fahrzeug-Federbein (F), insbesondere Kraftfahrzeug-Federbein. Die Dämpfereinrichtung (D) weist einen aus einem elastischen Material, insbesondere Gummi, bestehenden Grundkörper (4) auf, wobei innerhalb des Grundköpers (4) zumindest eine mit einer magnetorheologischen Substanz (11) gefüllte Hohlkammer (9, 10) vorgesehen ist, und wobei die zumindest eine Hohlkammer (9, 10) zumindest bereichsweise von einem Spulenkörper (14) umgeben ist, welcher dazu ausgelegt ist, bei Bestromung ein Magnetfeld auf die Hohlkammer (9, 10) einwirken zu lassen, dergestalt, dass in Folge der Bestromung der Härtegrad der magnetorheologischen Substanz (11) bzw. der Dämpfereinrichtung (D) reversibel veränderbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dämpfereinrichtungen bzw. Domlager sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Domlager oder auch Federbeinlager ist ein Teil der Federung an einem Fahrzeug, beispielsweise Kraftfahrzeug. Es befindet sich oberhalb der Feder am Federbein. Es stellt die Verbindung zwischen Federbein und Karosserie dar. Es ermöglicht ein Drehen des Federbeines im Federbeindom sowie eine geringfügige Veränderung des Winkels des Federbeines zur Karosserie. Zusätzlich hat es abhängig vom Aufbau auch eine Dämpfungsfunktion.
Aus der DE 20 2005 018 496 U1 ist ein einstellbares Domlager, bestehend aus einer veränderlichen Führungseinheit für eine Federbeinstange bekannt.
Die DE 10 2007 048 784 B3 offenbart ein Federbeinlager zur Lagerung des oberen Endes eines Federbeines in einem Kraftfahrzeug, mit einem Innenteil zur Befestigung des Federbeinlagers am oberen Ende des Federbeins, einem Gehäuse zur Verbindung des Federbeinlagers mit dem Kraftfahrzeug sowie eine durch einen Elastomerkörper gebildete Arbeitsfeder zur Schwingung dämpfenden Verbindung zwischen Innenteil und Gehäuse.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Dämpfereinrichtung bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und darüber hinaus eine fahrsituationsbedingte Regelung der Dämpfereinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dämpfereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Dämpfereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämpfereinrichtung, insbesondere Domlager, einen aus einem elastischen Material, insbesondere Gummi, bestehenden Grundkörper aufweist, wobei innerhalb des Grundköpers zumindest eine mit einer magnetorheologischen Substanz gefüllte Hohlkammer vorgesehen ist, und wobei die zumindest eine Hohlkammer zumindest bereichsweise von einem Spulenkörper umgeben ist, welcher dazu ausgelegt ist, bei Bestromung ein Magnetfeld auf die Hohlkammer einwirken zu lassen, dergestalt, dass in Folge der Bestromung der Härtegrad der magnetorheologischen Substanz bzw. der Dämpfereinrichtung reversibel veränderbar ist. Die Dämpfereinrichtung ist somit im Wesentlichen als elektrisch einstellbare Dämpfereinrichtung bzw. als elektrisch einstellbares Domlager ausgebildet, welche (s) fahrsituationsbedingt in seinem Härtgrad geregelt bzw. eingestellt werden kann. Werden die mit der magnetorheologischen Substanz gefüllten Hohlkammern mit einem Magnetfeld beaufschlagt, erniedrigt sich die Viskosität der Substanz und der Austausch zwischen den Hohlkammern ist nahezu gesperrt, infolge dessen es zu einer Verhärtung des Domlagers kommt.
Vorteilhafterweise können die Abmessungen bzw. die äußere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Domlagers im Wesentlichen den aus dem Stand der Technik bekannten Domlagern entsprechen, so dass es beispielsweise im Umrüstfall zu einem einfachen Austausch und Anschluss der erfindungsgemäßen Domlager in herkömmlichen Federbein-Anordnungen kommen kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Spulenkörper als flexibler Spulenkörper ausgebildet sein kann, der zumindest bereichsweise um einen entsprechenden Körperabschnitt gewickelt werden kann. Grundprinzip dabei ist jeweils ein möglichst enger Kontakt zum Körper, um eine zuverlässige Beaufschlagung (Magnetfeld) zu ermöglichen. Es können auch mehrere Spulenkörper vorgesehen sein.
Vorzugsweise können innerhalb des Grundkörpers zwei Hohlkammern vorgesehen sein, wobei die Hohlkammern über zumindest eine Ausgleichsleitung miteinander wirkverbunden sind. Wirkverbunden bedeutet hierbei, dass über die Ausgleichsleitung der Substanz-Austausch zwischen den Hohlkammern ausgeglichen werden kann. Werden die mit der magnetorheologischen Substanz gefüllten Hohlkammern mit einem Magnetfeld beaufschlagt, erniedrigt sich die Viskosität der Substanz und der Austausch zwischen den Hohlkammern ist nahezu gesperrt, das Domlager ist somit hart. Ohne Magnefeld-Aufbau ist das Domlager weich.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass es sich bei der magnetorheologischen Substanz um eine magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) handelt. Als magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) bezeichnet man eine Suspension von kleinen magnetisch polarisierbaren Partikeln (Carbonyleisenpulver), die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt sind. Im Gegensatz zu Ferrofluiden sind die Partikel bei magnetorheologischen Flüssigkeiten um ca. ein bis drei Zehnerpotenzen größer als die der Ferrofluide, so dass sich die MRF beim Anlegen eines Magnetfeldes verfestigt. Wirkt ein Magnetfeld auf die Flüssigkeit, so werden die Partikel polarisiert und bilden Ketten in Richtung der Feldlinien. Durch die Ausrichtung der Partikel wird die Suspension/Substanz mit steigender Feldstärke dickflüssiger. Somit kann eine MRF in einem Magnetfeld drastisch, schnell und reversibel verändert werden.
Ferner ist denkbar, dass es sich bei der magnetorheologischen Substanz um ein magnetorheologisches Elastomer (MRE) handelt. Magnetorheologische Elastomere (MRE) bestehen in der Regel aus einer Elastomermatrix und den darin dispergierten magnetisch aktiven Partikeln. Bei diesen Elastomeren können die viskoelastischen oder dynamischmechanischen Eigenschaften durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes schnell und reversibel verändert werden. Für den magnetorheologischen Effekt gibt es zwei unterschiedliche physikalische Interpretationen. Ein Ansatz beschreibt die Dipol-Dipol-Wechselwirkung (ähnlich wie bei magnetorheologischen Flüssigkeiten), der andere geht von einer Verzerrung des Magnetfeldes in der unmittelbaren Umgebung jedes Partikels und daraus resultierenden magnetischen Inhomogenitätskräften aus.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass jedem Fahrzeug-Federbein eine regulierbare Dämpfereinrichtung bzw. ein regulierbares Domlager zugeordnet sein kann, wobei die Domlager dazu ausgelegt sind, in Abhängigkeit von zumindest einem über ein fahrzeuginternes Bussystem abrufbaren Betriebsparameter des Fahrzeugs, einzeln oder paarweise in ihrem Härtegrad verändert zu werden. Somit können, beispielsweise bei Kurvenfahrten, die Domlager auf der Innenseite des Fahrzeugs unterschiedlich hart (nämlich härter) zu den Domlagern auf der Außenseite eingestellt werden. Ferner ist denkbar, dass bei Brems- und/oder Beschleunigungs-Manövern die Domlager der Vorder- und Hinterachse unterschiedlich hart zueinander eingestellt werden. Nach den jeweiligen Fahrereignissen kann der Härtegrad der Domlager, während der Fahrt, wieder auf einen allgemeinen Wert eingestellt werden. Als Bussystem kann beispielsweise ein herkömmliches CAN-Bus-System Verwendung finden. Die Ansteuerung der einzelnen Domlager bzw. die Verarbeitung der Daten kann über einen in einer Steueranordnung vorgesehenen Mikroprozessor bzw. eine Zentraleinheit erfolgen. Eine zwingenderweise vorhandene Steueranordnung ist somit Bestandteil der Erfindung zum elektrischen Regeln der Domlager.
Bei den zur Bestimmung des Härtegrades der einzelnen Domlager herangezogenen Betriebsparametern kann es sich beispielsweise um die Geschwindigkeit, die Quer- und/oder Längsbeschleunigung oder die Drehzahl des Fahrzeugs handeln. Ein anderer zu berücksichtigender Betriebsparameter kann beispielsweise die das Fahrzeug umgebende Außentemperatur sein.
Zusammenfassend liegen die Vorteile der erfindungsgemäßen Dämpfereinrichtung:

– in einer hohen Performance für Sport, Supersport- und Rennfahrzeuge, dadurch bessere Fahrergebnisse oder Rundenzeiten;
– in einer erhöhten Fahrsicherheit bei hoch dynamischen Prozessen wie z. B. bei Spurwechsel, Bremsen, Beschleunigen, Handling, Pendeln, Wedeln, etc;
– in einer besseren Abstimmung zwischen Komfort- und Sport-Modi.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die einzelnen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematisch dargestelltes Federbein mit erfindungsgemäßem Domlager;
2 eine schematisch dargestellte Schaltungsanordnung zur Regelung mehrerer Domlager.
1 zeigt ein schematisch dargestelltes Federbein F aufweisend ein Domlager 1 sowie einen Stoßdämpfer 2. Das Domlager 1 ist an der Kolbenstange 3 des Stoßdämpfers 2 befestigt. Das Domlager 1 weist einen aus einem elastischen Material bestehenden Grundkörper 4 auf. Der Grundkörper 4 ist zwischen zwei Stützplatten 5, 6 angeordnet. Gegen die Stützplatten 5, 6 wirken die Befestigungselemente 7, 8, welche das Domlager 1 an der Kolbenstange 3 fixieren.
Innerhalb des Grundkörpers 4 sind zwei Hohlkammern 9, 10 vorgesehen. Die Hohlkammern 9, 10 sind mit einer magnetorheologischen Substanz 11 gefüllt. Über die Ausgleichsleitungen 12, 13 sind die Hohlkammern 9, 10 miteinander verbunden.
Die Hohlkammern 9, 10 und somit die magnetorheologische Substanz 11 sind bereichsweise von einem Spulenkörper 14 umgeben. Über die Anschlussleitungen 15, 16 kann der Spulenkörper 14 bzw. das Domlager 1 mittel- oder unmittelbar an eine Energiequelle (Batterie) sowie ferner an ein fahrzeuginternes Bussystem angeschlossen werden. Die Energiequelle dient dabei der Erzeugung eines Magnetfeldes mittels des Spulenkörpers 14 im Bereich der Hohlkammern 9, 10 zur Aktvierung der magnetorheologischen Substanz 11. Über die Anschlussleitung 16 können dem Domlager 1 die zur Bestimmung des Härtegrads zu berücksichtigenden Informationen bzw. Daten (der zu berücksichtigenden Betriebsparameter) zugeführt werden.
2 zeigt eine schematisch dargestellte Schaltungsanordnung S zur Regelung von zwei vorderen linken und rechten Domlagern (VL und VR) sowie zwei hinteren linken und rechten Domlagern (HL und HR). Die Schaltungsanordnung S umfasst ferner einen Mikroprozessor μP. Über den Mikroprozessor μP können u. a. die Domlager VL, VR, HL, HR bzw. der Stromzufluss der Batterie B zur Beaufschlagung des Spulenkörpers und/oder die Verarbeitung der Daten bzw. Informationen des Bussystems BS (Can-Bus-Systems) geregelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005018496 U1 [0003]
DE 102007048784 B3 [0004]

Claims

Dämpfereinrichtung, insbesondere Domlager (1) für ein Fahrzeug-Federbein (F), insbesondere Kraftfahrzeug-Federbein, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinrichtung (D) einen aus einem elastischen Material, insbesondere Gummi, bestehenden Grundkörper (4) aufweist, wobei innerhalb des Grundköpers (4) zumindest eine mit einer magnetorheologischen Substanz (11) gefüllte Hohlkammer (9, 10) vorgesehen ist, und wobei die zumindest eine Hohlkammer (9, 10) zumindest bereichsweise von einem Spulenkörper (14) umgeben ist, welcher dazu ausgelegt ist, bei Bestromung ein Magnetfeld auf die Hohlkammer (9, 10) einwirken zu lassen, dergestalt, dass in Folge der Bestromung der Härtegrad der magnetorheologischen Substanz (11) bzw. der Dämpfereinrichtung (D) reversibel veränderbar ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (14) als flexibler Spulenkörper ausgebildet ist.
Dämpfereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hohlkammern (9, 10) vorgesehen sind, wobei die Hohlkammern (9, 10) über zumindest eine Ausgleichsleitung (12, 13) miteinander wirkverbunden sind.
Dämpfereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der magnetorheologischen Substanz (11) um eine magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) handelt.
Dämpfereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der magnetorheologischen Substanz (11) um ein magnetorheologisches Elatomer (MRE) handelt.
Dämpfereinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Fahrzeug-Federbein (F) ein regulierbares Domlager (1) zugeordnet ist, wobei die Domlager (1) dazu ausgelegt sind, in Abhängigkeit von zumindest einem über ein fahrzeuginternes Bussystem (BS) abrufbaren Betriebsparameter des Fahrzeugs, einzeln oder paarweise in ihrem Härtegrad verändert zu werden.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs handelt.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um die Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs handelt.
Dämpfereinrichtung Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um die Drehzahl des Fahrzeugs handelt.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um die Außentemperatur handelt.