DE102013207012B4

DE102013207012B4 - Einfederungsdämpfer

Info

Publication number: DE102013207012B4
Application number: DE102013207012.8A
Authority: DE
Inventors: Joseph S. Fedullo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: CN103375521B; DE102013207012A1; CN103375521A

Abstract

Einfederungsdämpfer (100) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem, umfassend:einen Körper (120) mit einem Spitzenende (104) und einem Basisende (103);wobei der Körper (120) aus einem elastischen Material besteht, wobei das elastische Material eine Dichte aufweist, die von einer ersten Dichte an dem Spitzenende (104) zu einer zweiten Dichte an dem Basisende (103) übergeht,wobei der Einfederungsdämpfer (100) als ein einziges einheitliches Teil gebildet ist undwobei die Dichte des elastischen Materials entlang des Körpers (120) kontinuierlich von der ersten Dichte an dem Spitzenende (104) zu der zweiten Dichte an dem Basisende (103) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dassdie Dichte des elastischen Materials entlang des Körpers (120) linear von der ersten Dichte an dem Spitzenende (104) zu der zweiten Dichte an dem Basisende (103) übergeht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft einen Einfederungsdämpfer zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem.
HINTERGRUND
Kraftfahrzeug-Aufhängungssysteme können ausgebildet sein, um der Fahrzeugradbaugruppe zu ermöglichen, Höhenänderungen in der Straßenoberfläche zu folgen, indem das Gewicht des Fahrzeugs getragen wird und eine relative Vertikalbewegung zwischen einem Fahrzeugrad und einem Fahrzeug während des Fahrens ermöglicht wird, wodurch Radstörungen von der Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen isoliert werden. Wenn die Radbaugruppe eines Kraftfahrzeugs während des Fahrens Straßenunebenheiten antrifft, durchläuft das Aufhängungssystem Kompressionshübe (ein Einfedern) und Ausdehnungshübe (ein Ausfedern).
Einfederungsdämpfer werden verwendet, um während des Einfederns eine Kraft zu liefern und Energie zu absorbieren und zu speichern. Während eines Stoßereignisses mit hoher Intensität, wie beispielsweise beim Antreffen einer Reihe von Schlaglöchern, einer Bodenwelle oder eines Fremdobjekts auf der Straße, kann der Einfederungsdämpfer ausgebildet sein, um einen Anschlag in der Kraftfahrzeugaufhängung zu berühren, und er kann elastisch verformt werden, um eine Andruckkraft gegen die Fahrzeugkarosserie zu liefern. Wenn die elastische Verformung des Einfederungsdämpfers bei der Kompression zunimmt, nimmt die Kraft, die durch den Einfederungsdämpfer geliefert wird, ebenfalls bis zu einer Grenze zu, bei welcher der Dämpfer die relative Bewegung der Radbaugruppe in Richtung der Fahrzeugkarosserie stoppt.
Aus der US 2008 / 0 012 188 A1 ist ein Einfederungsdämpfer mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
In der US 2008 / 0 012 178 A1 ist ein ähnlicher Einfederungsdämpfer beschrieben.
Die DE 10 2005 030 528 A1 beschreibt ebenfalls einen ähnlichen Einfederungsdämpfer.
Auch in der US 3 455 546 A ist ein ähnlicher Einfederungsdämpfer beschrieben, der jedoch Abschnitte mit unterschiedlicher Dichte und keinen kontinuierlichen Übergang von einer ersten Dichte zu einer zweiten Dichte aufweist.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Einfederungsdämpfer zu schaffen, der die niedrigste Eintrittsrate oder Steifigkeit liefert, die zum Verbessern der Fahrqualität des Fahrzeugs möglich ist, während weiterhin eine Rate oder Steifigkeit mit ausreichenden Energieaufnahmefähigkeiten beibehalten wird, um Spitzenlasten während eines Stoßereignisses mit hoher Intensität zu bekämpfen und/oder zu regulieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch einen Einfederungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es wird ein einteiliger Einfederungsdämpfer mit mehreren Dichten geschaffen. Der Einfederungsdämpfer mit mehreren Dichten weist die notwendige weiche oder niedrige Eintrittsrate oder Steifigkeit auf, die notwendig ist, um ein geeignetes Gefühl und eine geeignete Fahrsteuerung und auch die notwendige Energieaufnahmekapazität zu liefern, um Spitzenlasten während eines Stoßereignisses mit hoher Intensität zu regulieren, wie beispielsweise bei einem Antreffen eines Schlaglochs oder dergleichen.
Der Einfederungsdämpfer mit mehreren Dichten ist als eine einzige einheitliche Komponente mit einem Körper ausgebildet, der ein Spitzenende und ein Basisende aufweist. Der Körper kann eine zentrale Bohrung entlang einer Längsachse definieren.
Der Körper des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten kann gemäß einem nicht beanspruchten Beispiel entlang der Längsachse mehrere Abschnitte mit einer separaten Dichte aufweisen, welche zumindest einen Anfangsspitzenabschnitt benachbart zu dem Spitzenende und einen Abschlussbasisabschnitt benachbart zu dem Basisende umfassen. Jeder der mehreren Abschnitte weist eine separate Dichte auf, die eine gleichförmige Dichte über den gesamten jeweiligen Abschnitt ist. Der Dämpferkörper kann entlang des Körpers von dem Anfangsspitzenendabschnitt bis zu dem Abschlussbasisendabschnitt in der Dichte (in g/cm³) zunehmen oder abnehmen. Diese Änderung der Dichte entlang des Körpers des Dämpfers ermöglicht, dass der Dämpfer die ausreichende Energieaufnahmekapazität beibehält, um Spitzenlasten zu regulieren, und auch eine relativ niedrige Eintrittsrate, um für ein glattes Fahrverhalten des Fahrzeugs zu sorgen.
Der Körper des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten ist erfindungsgemäß als ein einziges einheitliches Teil mit einer Dichte ausgebildet, die sich linear entlang der Längsachse ändert, wobei die Dichte (in g/cm³) von dem Spitzenende bis zu dem Basisende allmählich zunimmt oder abnimmt und keine mehreren Abschnitte mit einer separaten, gleichförmigen Dichte vorhanden sind.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht eines beispielhaften Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten.
2 ist eine Draufsicht auf einen beispielhaften Einfederungsdämpfer mit mehreren Dichten, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet.
3 ist eine Draufsicht eines beispielhaften Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten bei einer Kompression während eines Stoßereignisses mit hoher Intensität.
4 ist eine Graphik der Kraft über der Verschiebung für mehrere Basis-Einfederungsdämpfer mit einer einzigen Dichte im Vergleich zu der Graphik der Kraft über der Verschiebung eines beispielhaften Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist ein Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten vorgesehen. Der Einfederungsdämpfer 100 ist in einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem betreibbar. Einfederungsdämpfer können im Allgemeinen in einer Vielzahl von Formen ausgebildet sein, die für die speziellen Notwendigkeiten, die speziellen Kompressionsanforderungen und die spezielle Konstruktion der Dämpferbaugruppe angepasst sind.
Unter Bezugnahme auf 1 kann der Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten als eine einzige einheitliche Komponente ausgebildet sein, und er kann aus einem beliebigen elastischen Material bestehen, wie beispielsweise aus einer Vielzahl von Elastomeren oder mikrozellularen Urethanmaterialien, die NDI, MDI, TODI und dergleichen umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Der Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten kann ferner einen Körper 120 aufweisen, der ein Basisende 103 und ein Spitzenende 104 umfassen kann. Der Einfederungsdämpfer 100 kann für eine Anordnung zwischen einer ersten Aufhängungskomponente 101 am Spitzenende und einer zweiten Aufhängungskomponente 102 am Basisende ausgebildet sein.
Der Körper 120 des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten kann eine zentrale Bohrung 105 entlang einer Längsachse A vom Basisende 103 bis zum Spitzenende 104 definieren. Die zentrale Bohrung 105 kann ferner eine radiale Innenfläche 110 definieren. Die zentrale Bohrung 105 kann ausgebildet sein, um ein Element 112 aufzunehmen, wie beispielsweise eine Kolbenstange, eine Befestigungsschraube oder ein anderes Befestigungselement, die in der Technik bekannt sind und ausgebildet sein können, um den Einfederungsdämpfer 100 an dem Fahrzeugrahmen (nicht gezeigt) zu befestigen. Das Element 112 kann in die zentrale Bohrung 105 eingepasst sein und mit der radialen Innenfläche 110 in kontinuierlichem Kontakt stehen. Der Einfederungsdämpfer 100 kann auch eine Außenfläche 111 aufweisen.
Das Spitzenende 104 kann bezüglich der Form polygonal oder ringförmig sein. Das Spitzenende 104 kann eine Spitzenlücke 106 definieren, die bezüglich des Spitzenendes 104 zentral sein kann. Das Spitzenende 104 kann auch mehrere ausgeschnittene Abschnitte 107 und mehrere angehobene Abschnitte 108 definieren, die um die Spitzenlücke 106 herum gebildet sind. Die mehreren ausgeschnittenen Abschnitte 107 und die mehreren angehobenen Abschnitte 108 können ausgebildet sein, um die Federungsrate des Einfederungsdämpfers 100 während eines anfänglichen Kontakts zwischen dem Spitzenende 104 und der ersten Aufhängungskomponente 101 am Spitzenende zu verringern.
Ein Unterschnittabschnitt 109 kann unter dem Spitzenende 104 zwischen der Spitzenlücke 106 und der zentralen Bohrung 105 gebildet sein. Der Unterschnittabschnitt 109 kann gebildet werden, indem ein Teil des Materials zwischen der Innenfläche 110 und der Außenfläche 111 von dem Dämpferkörper 120 entfernt wird. Der Unterschnittabschnitt 109 kann ausgebildet sein, um die Federungsrate des Dämpfers 100 während des anfänglichen Kontakts zwischen dem Spitzenende 104 und der ersten Aufhängungskomponente 101 am Spitzenende zu verringern.
Das Basisende 103 kann eine Basislücke 113 an der Verbindung zwischen dem Basisende 101 und der zentralen Bohrung 105 definieren. Die Basislücke 113 kann bezüglich des Basisendes 103 zentral sein.
Der Körper 120 des Einfederungsdämpfers kann ferner mehrere Wicklungen 115 aufweisen, die an der Außenfläche 111 entlang der Längachse A zwischen dem Basisende 103 und dem Spitzenende 104 gebildet sind.
Wie es in 1 gezeigt ist, kann der Körper 120 des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten mehrere Abschnitte 116, 117 usw. umfassen, wobei jeder der entsprechenden Abschnitte aus einem elastischen Material besteht und eine separate, gleichförmige Dichte über diesen hinweg aufweist, wobei die Dichte des Körpers in g/cm³ vom Spitzenende 104 bis zum Basisende 103 allmählich inkrementell pro Abschnitt zunimmt oder abnimmt.
Der Körper 120 des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten kann zumindest zwei Abschnitte aufweisen, einen Anfangsspitzenabschnitt 116 und einen Abschlussbasisabschnitt 117. Der Anfangsspitzenabschnitt 116 kann aus einem Material mit niedrigerer Dichte bestehen, das eine relativ niedrige Eintrittsrate aufweist, um für ein glattes Fahrverhalten des Fahrzeugs zu sorgen; alternativ kann der Anfangsspitzenabschnitt 116 aus einem Material mit höherer Dichte bestehen, das eine relativ hohe Eintrittsrate aufweist, um eine ausreichende Energieaufnahmekapazität zum Regulieren von Spitzenlasten zu liefern. Der Abschlussbasisabschnitt 117 kann aus einem relativ dichten Material bestehen, das eine ausreichende Energieaufnahmekapazität zum Regulieren von Spitzenlasten aufweist; alternativ kann der Abschlussbasisabschnitt 117 aus einem Material mit geringerer Dichte bestehen, das eine relativ geringe Eintrittsrate aufweist, um für ein glattes Fahrverhalten des Fahrzeugs zu sorgen. Die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers kann zwischen dem Anfangsspitzenabschnitt 116 und dem Abschlussbasisabschnitt 117 um bis zu 300 % zunehmen.
Bei einer Ausbildung, bei welcher die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers in g/cm³ allmählich von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 zunimmt, überschreitet die Dichte des Materials, aus dem der Abschlussbasisabschnitt 117 besteht, die Dichte des Materials, aus dem der Anfangsspitzenabschnitt 116 und die zusätzlichen mehreren, nachfolgenden Abschnitte bestehen, die dem Spitzenende 104 benachbart sind.
Bei einer Ausbildung, bei welcher die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers in g/cm³ von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 allmählich abnimmt, überschreitet die Dichte des Materials, aus dem der Anfangsspitzenabschnitt 116 besteht, die Dichte des Materials, aus dem der Abschlussbasisabschnitt 117 und die zusätzlichen mehreren, nachfolgenden Abschnitte bestehen, die dem Basisende 104 benachbart sind.
Obgleich nur zwei separate Abschnitte 116, 117 in 1 gezeigt sind, versteht es sich, dass der Körper 120 des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten gemäß einem nicht beanspruchten Beispiel eine beliebige Anzahl von Abschnitten, die eine separate, gleichförmige Dichte über diese hinweg aufweisen, zwischen dem Anfangsspitzenabschnitt 116 und dem Abschlussbasisabschnitt 117 enthalten kann, wobei die Dichte (in g/cm³) von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 zunimmt oder abnimmt.
Erfindungsgemäß ist der Körper 120 des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten als ein einheitliches Teil ohne mehrere Querschnitte 116, 117 usw. mit separater Dichte ausgebildet. Der Körper 120 des Einfederungsdämpfers mit mehreren Dichten ist ausgebildet, um eine Dichte aufzuweisen, die sich entlang des Körpers 120 und der Längsachse A kontinuierlich ändert und in g/cm³ von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende103 allmählich zunimmt oder abnimmt. Erfindungsgemäß ist die Änderung in der Dichte entlang des Körpers 120 von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 ein linearer Übergang.
Bei einer Ausbildung, bei welcher die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers allmählich von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 zunimmt, kann die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers in g/cm³ kontinuierlich von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 um bis zu 300 % zunehmen.
Alternativ kann die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers bei einer Ausbildung, bei welcher die Dichte des Körpers 120 des Einfederungsdämpfers allmählich von dem Spitzenende 104 bis zu dem Basisende 103 abnimmt, in g/cm³ von dem Basisende 103 bis zu dem Spitzenende 104 um bis zu 300 % zunehmen.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 2 und 3 kann der Einfederungsdämpfer 100 im Betrieb einen Anschlag oder eine zweite Basisaufhängungskomponente 102 in der Kraftfahrzeugaufhängung berühren. Der Einfederungsdämpfer 100 kann sich elastisch verformen, um einen Stoß oder eine Einfederungskraft F aufzunehmen, die durch die erste Aufhängungskomponente 101 am Spitzenende auf den Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten ausgeübt werden kann.
Wie es in 3 gezeigt ist, kann der Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten entlang der Längsachse A zwischen der ersten Aufhängungskomponente 101 am Spitzenende und der zweiten Aufhängungskomponente 102 am Basisende axial komprimiert werden. Wenn ein maximales Einfedern erreicht ist, werden die Einfederungskraft F und die Energie zwischen der ersten Aufhängungskomponente 101 am Spitzenende und dem Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten ausgetauscht. Bei dieser beispielhaften Ausbildung, bei der die Dichte des Dämpfers 100 in g/cm³ vom Spitzenende 104 bis zum Basisende 103 zunimmt, liefert der Anfangsspitzenabschnitt 116 eine erste Stufe eines Ansprechens auf die Einfederungskraft F, indem eine elastische Reaktionskraft R mit niedriger Eintrittsrate gegen die Einfederungskraft F geliefert wird. Der Anfangsspitzenabschnitt 116 kann auch Einfederungsenergie aufnehmen, bis er vollständig komprimiert oder gesättigt ist. Diese Reaktion ist für jeden der jeweiligen nachfolgenden Abschnitte mit zunehmender Dichte in den mehreren Querschnitten mit vorbestimmten, separaten Dichten ähnlich.
Wenn sich die Einfederungskraft F und die Einfederungsenergie durch jeden der nachfolgenden Abschnitte 116, 117 usw. vom Spitzenende 104 bis zum Basisende 103 bewegen, wird die Reaktionskraft R erhöht, und das Fahrgefühl des Fahrzeugs wird auf eine zunehmende Weise härter, um eine Störung beim Fahren zu minimieren und die Laststeuerung zu verbessern. Der Abschlussbasisabschnitt 117 liefert eine Abschlussstufe des Ansprechens auf das Einfedern, indem eine elastische Reaktionskraft R mit hoher Eintrittsrate gegen die Einfederungskraft F geschaffen wird, bis er während eines Stoßereignisses mit hoher Intensität komprimiert oder gesättigt ist.
Wie es durch die Graphik in 4 gezeigt ist, können Einfederungsdämpfer mit einer einzigen niedrigen Dichte, wie es durch das gepunktete Linienformat gezeigt ist, die Kapazität zum Liefern einer weichen Anfangseintrittsrate aufweisen, wie es bei Block 201 gezeigt ist. Die Dämpfer 100 mit niedriger Dichte, die bei Block 201 gezeigt sind, verzichten auf Energieaufnahmekapazität, um einem Aufhängungsereignis mit hoher Intensität standzuhalten, wie es bei Block 202 gezeigt ist. Alternativ können Einfederungsdämpfer 100 mit einer einzigen hohen Dichte eine ausreichende Energieaufnahmekapazität besitzen, um einem Stoßereignis mit hoher Intensität standzuhalten, wie es bei Block 203 gezeigt ist. Diese Einfederungsdämpfer 100 mit hoher Dichte verzichten auf die weiche Anfangseintrittsrate, wie es bei Block 203 gezeigt ist, und sie verringern die Fahrqualität des Fahrzeugs.
Der Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten ermöglicht eine ausreichende Energieaufnahmekapazität, um einem Stoßereignis mit hoher Intensität standzuhalten, und auch ein Aufrechterhalten der Fahrqualität. Gemäß einem Beispiel nimmt die Dichte eines Dämpfers 100 in g/cm³ vom Spitzenende 104 bis zum Basisende 103 zu. Ein solcher beispielhafter Einfederungsdämpfer 100 liefert eine weichere Anfangseintrittsrate, die durch das Material mit niedrigerer Dichte benachbart zu dem Spitzenende 104 geschaffen wird, wodurch eine verbesserte Fahrqualität für die Fahrzeuginsassen geschaffen werden kann, wie es bei Block 205 gezeigt ist. Zusätzlich hält der Einfederungsdämpfer 100 mit mehreren Dichten auch die verbesserte Energieaufnahmekapazität, wie es bei Block 206 gezeigt ist, für die Aufhängungsereignisse mit hoher Intensität aufrecht, wie beispielsweise für Schlaglöcher und dergleichen, und zwar aufgrund des Materials mit hoher Dichte benachbart zu dem Basisende 103.
Der Einfederungsdämpfer mit mehreren Dichten ermöglicht die Anpassung der Kurve der Kraft über der Kompression, indem einfach die Dichte innerhalb einer einzigen Komponente beeinflusst wird, anstatt dass eine zusätzliche Komponente verwendet wird, wie beispielsweise ein umlaufender Ring, eine Schale für den Einfederungsdämpfer 100 oder ein Lastanschlagsdeckel mit entweder höherer oder niedrigerer Dichte als der Einfederungsdämpfer 100 selbst, von welchen alle im Stand der Technik bekannt sind. Der Einfederungsdämpfer mit mehreren Dichten kann zusätzlich ausgebildet sein, um mit einem umlaufenden Ring, einer Einfederungsdämpferschale oder einem Lastanschlagsdeckel verwendet zu werden, um die Kurve der Kraft über der Kompression weiter zu modifizieren. Die Ausbildung mit mehreren Dichten ermöglicht jedoch, dass die Beeinflussung ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Komponente ausgeführt wird.

Claims

Einfederungsdämpfer (100) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem, umfassend: einen Körper (120) mit einem Spitzenende (104) und einem Basisende (103); wobei der Körper (120) aus einem elastischen Material besteht, wobei das elastische Material eine Dichte aufweist, die von einer ersten Dichte an dem Spitzenende (104) zu einer zweiten Dichte an dem Basisende (103) übergeht, wobei der Einfederungsdämpfer (100) als ein einziges einheitliches Teil gebildet ist und wobei die Dichte des elastischen Materials entlang des Körpers (120) kontinuierlich von der ersten Dichte an dem Spitzenende (104) zu der zweiten Dichte an dem Basisende (103) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des elastischen Materials entlang des Körpers (120) linear von der ersten Dichte an dem Spitzenende (104) zu der zweiten Dichte an dem Basisende (103) übergeht.
Einfederungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, wobei die erste Dichte größer als die zweite Dichte ist.
Einfederungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, wobei die erste Dichte kleiner als die zweite Dichte ist.
Einfederungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, wobei das elastische Material ferner ein mikrozellulares Urethanmaterial umfasst.