DE102015224849A1

DE102015224849A1 - Dämpfervorrichtung sowie Verfahren zur Beeinflussung eines Schwingungsverhaltens einer Dämpfervorrichtung

Info

Publication number: DE102015224849A1
Application number: DE102015224849.6A
Authority: DE
Inventors: Denis Stoof; Gerald Loof; Sebastian Niemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung (1), insbesondere für ein Fahrzeug (2), umfassend einen Behälter (10), der ein Fluid (20) enthält, und ein Kolbenelement (11), das geeignet ist, das Fluid (20) durch ein Auslassmittel (15) aus einem Behälter (10) in zumindest einen Zusatzbehälter (30) zu verdrängen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Beeinflussung eines Schwingungsverhaltens einer Dämpfervorrichtung nach Anspruch 10.
Dämpfervorrichtungen dienen im Allgemeinen dazu, die Relativbewegung eines Bauteils oder einer Maschine gegenüber einem anderen Bauteil oder einem anderen Objekt zu beeinflussen. Dabei wird insbesondere Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt. So können Relativbewegungen z.B. verlangsamt werden oder an die Maschine übertragende Schwingungsamplituden sowie Abklingzeiten von Schwingungen reduziert werden. Daher finden derartige Dämpfervorrichtungen auch in Fahrzeugen bzw. Kraftfahrzeugen Anwendung, wobei sie vorzugsweise zwischen den Rädern und der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind. Dadurch können Schwingungen, die beispielsweise durch Überfahren von Fahrbahnunebenheiten an einem Rad erzeugt werden, gedämpft werden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Dämpfervorrichtungen arbeiten häufig hydraulisch. Dazu weisen diese beispielsweise einen mit Fluid gefüllten Behälter auf, wobei ein Kolben im Falle einer Relativbewegung ein Fluid durch eine Verengung drückt, wodurch eine Drosselwirkung und damit eine Verlangsamung der Relativbewegung entsteht. Auch bei einer Rückbewegung des Kolbens strömt erneut Fluid durch die Verengung. Üblicherweise wird das Fluid, das z.B. durch eine Bewegung des Kolbens bzw. das Eindringen einer Kolbenstange in den Behälter zumindest teilweise aus diesem verdrängt wird, in einem Zusatzbehälter gelagert. Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Dämpfervorrichtungen ist, dass diese ein eigenes Schwingungsverhalten aufweisen, das bei bestimmten Frequenzen Poltergeräusche hervorrufen kann. So können Teile der Dämpfervorrichtung durch Druckstöße in ihren Eigenfrequenzen angeregt werden und dadurch ein Resonanzverhalten zeigen. Innere Druckstöße werden häufig z.B. durch ungünstiges Verhalten von Ventilen wie verspätete Schließvorgänge oder ungünstige Druckverhältnisse innerhalb der Hydraulik verursacht, äußere Druckstöße können beispielsweise über den Behälter und den Kolben übertragen werden. Dabei kann die Masse des dadurch gebildeten Hauptschwingsystems der Dämpfervorrichtung beispielsweise durch die Masse eines Kolbenelementes und die Masse eines Dämpferlagers bestimmt sein, wobei die Federwirkung u.a. durch die Kompressibilität des Fluids sowie die Elastizität und/oder die Schwingfähigkeit des oberen Dämpferlagers definiert ist. Insbesondere im Fahrzeugsektor können derartige Poltergeräusche, die über ein Dämpferlager und die Fahrzeugkarosserie in den Fahrzeuginnenraum geleitet werden den Fahrkomfort bei bestimmten Karosserie-Dämpfer-Kombinationen beeinflussen und damit sogar einen Beanstandungspunkt innerhalb der Garantie darstellen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Komfort beim Betrieb einer Maschine oder eines Fahrzeuges zu steigern, so dass eine verbesserte, zuverlässige Abstimmung zwischen Schwingungsverhalten und Geräuschemmission vorliegt, wobei möglichst wenig Bauraum bei geringen Fertigungs- und Montagekosten genutzt werden soll.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Dämpfervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß umfasst die Dämpfervorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, einen Behälter, der ein Fluid enthält, und ein Kolbenelement das geeignet ist, das Fluid durch ein Auslassmittel aus dem Behälter in zumindest einen Zusatzbehälter zu verdrängen. Dabei ist der Zusatzbehälter derart gelagert, dass durch den Zusatzbehälter eine Ausgleichsbewegung ausführbar ist, so dass durch die Ausgleichsbewegung Schwingungsenergie aufnehmbar ist. Das bedeutet, dass Schwingungsenergie der Dämpfervorrichtung zumindest teilweise in der Ausgleichsbewegung konzentrierbar sein kann. Mit anderen Worten kann die Ausgleichsbewegung insbesondere als Schwingung ausführbar sein. Dazu kann der Zusatzbehälter zumindest teilweise elastisch gelagert sein. Zudem kann der Zusatzbehälter und die zumindest teilweise elastische Lagerung ein schwingfähiges Subsystem, insbesondere einen passiven Tilger, bilden, welches eine Tilgerfrequenz besitzt, die einer Eigenfrequenz des schwingfähigen Subsystems entspricht, das u.a. durch die Masse des Zusatzbehälters sowie die Elastizität der zumindest teilweise elastischen Lagerung definiert sein kann. Dadurch kann ein Frequenzbereich entstehen, in welchem Schwingungsamplituden innerhalb der Dämpfervorrichtung reduziert werden können und stattdessen die Ausgleichsbewegung ausgeführt wird. Insbesondere ist die Lagerung des Zusatzbehälters demnach schwingfähig zu verstehen, so dass die Ausgleichsbewegung als Relativschwingung zum Behälter und/oder Kolbenelement möglich ist. Weiterhin können die dynamischen Eigenschaften der Dämpfervorrichtung durch die zumindest teilweise Entkopplung des Zusatzbehälters vom Behälter verändert sein. So kann dies bereits ausreichen, um das Schwingungsverhalten der Dämpfervorrichtung, vorzugsweise zumindest eine Eigenfrequenz der Dämpfervorrichtung, derart zu beeinflussen, dass eine Geräuschemission, insbesondere im Zusammenspiel der Dämpfervorrichtung mit einer bestimmten Fahrzeugkarosserie, reduziert ist. Die Eigenfrequenz der Dämpfervorrichtung kann dabei vorzugsweise durch ein Hauptschwingsystems der Dämpfervorrichtung, z.B. bestehend aus dem Kolbenelement, dem Fluid und einem oberen Dämpferlager, definiert sein. Gleichzeitig kann der Bauraum der Dämpfervorrichtung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen nicht oder nur geringfügig vergrößert ausgeführt sein. Dabei kann vorzugsweise die ohnehin in der Dämpfervorrichtung vorhandene Fluidmasse des Fluides zumindest teilweise für eine Tilgung eingesetzt werden, so dass die Gesamtmasse der Dämpfervorrichtung gering gehalten werden kann. Durch die teilweise Tilgung im Bereich der Schwingungsfrequenzen kann sich außerdem vorteilhafterweise eine verbesserte Abstimmung zwischen dem Fahrverhalten eines Fahrzeugs und einer entsprechenden Geräuschentwicklung erreicht werden. Dadurch, dass sich die Masse des Zusatzbehälters durch hinein- bzw. herausströmendes Fluid je nach Betriebspunkt bzw. je nach Position des Kolbenelementes ändern kann, kann durch die Dämpfervorrichtung aber auch ein ganzes Frequenzsprektrum abgedeckt sein, welches für jeden Betriebspunkt einen unterschiedlichen Bereich an Frequenzen abdecken kann. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn für unterschiedliche Betriebspunkte unterschiedliche kritische Frequenzen, beispielsweise verursacht durch unterschiedliche Bauteile der Dämpfervorrichtung, vorliegen. Bei dem Fahrzeug kann es sich weiterhin insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln, wobei die Dämpfervorrichtung mit einer Radfeder am Fahrzeug kombinierbar sein kann. Da das äußere Erscheinungsbild im Wesentlichen an aus dem Stand der Technik bekannte Stoßdämpfer angelehnt sein kann, kann es nicht notwendig sein, Anschlussstellen für die Dämpfervorrichtung zu modifizieren, so dass eine Austauschbarkeit mit anderen Stoßdämpfern gewährleistet sein kann.
Um die Dämpfungsfunktion der Dämpfervorrichtung zu erfüllen, kann das Kolbenelement vorzugsweise eine Kolbenstange und einen Kolbenkörper aufweisen, welcher durch eine Kolbensicherung an der Kolbenstange befestigt sein kann. Dazu kann die Kolbensicherung beispielsweise als Mutter oder als Niet ausgeführt sein, so dass der Kolbenkörper gegen einen Anschlag der Kolbenstange gedrückt wird. Vorteilhafterweise kann der Kolbenkörper den Behälter ferner in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer aufteilen und einen, insbesondere als zumindest ein Ventil bzw. Rückschlagventil ausgestalteten, Kolbendurchlass aufweisen, so dass bei einer Bewegung das Fluid zwischen der ersten und der zweiten Kammer hin- und her strömen kann. Dies hat den Vorteil, dass durch den Kolbendurchlass eine Drosselwirkung realisierbar ist, durch die die Dämpfung beeinflussbar ist. Dabei kann das Auslassmittel von zumindest zwei Seiten vom Fluid durchströmbar sein. Weiterhin kann durch das Auslassmittel, das z.B. als zumindest ein Ventil, insbesondere als zumindest ein Rückschlagventil, ausgestaltet sein kann, eine weitere Drosselwirkung erzielbar sein. Ferner kann das Auslassmittel vorzugsweise regelbar sein, und z.B. ein elektronisch regelbares Ventil aufweisen. Insbesondere kann dadurch die Dämpfungswirkung und/oder das Schwingverhalten durch eine Regelung beeinflussbar sein. Vorzugsweise kann das Auslassmittel ferner im Bodenbereich der zweiten Kammer des Behälters angeordnet sein, so dass das Fluid, insbesondere welches durch den Kolbenkörper und/oder ein Eindringen der Kolbenstange in den Behälter verdrängt wird, zumindest teilweise in den Zusatzbehälter strömen kann. Weitere denkbaren Ausführungsformen des Auslassmittels können beispielsweise eine Öffnung und/oder eine Drossel sein. Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Fluid um ein Öl, vorzugsweise ein Hydrauliköl und/oder Dämpferöl handeln. Es ist weiterhin denkbar, dass das Kolbenelement an der Kolbenstange ein oberes Lagerelement als Anbindungspunkt für ein oberes Dämpferlager einer Maschine bzw. eines Fahrzeuges aufweisen kann und der Behälter ein unteres Lagerelement als Anbindungspunkt für ein unteres Dämpferlager zur Anbindung eines Untergrundes oder eines Rades umfassen kann. Unter dem Zusatzbehälter kann im Sinne der Erfindung ein Raum oder mehrere Räume verstanden werden, in denen bzw. in die das Fluid strömen kann.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung der Zusatzbehälter mittels zumindest eines Federelementes wirkt. Dies kann vorteilhafterweise eine Elastizität und damit ein einfaches Entkoppeln des Zusatzbehälters zum Ausführen der Ausgleichsbewegungen ermöglichen. Dabei kann das Federelement insbesondere als Runddrahtfeder, als Elastomerfeder oder als Gasdruckfeder ausgestaltet sein. Auch können mehrere Federelemente parallel oder in Reihe geschaltet werden. So kann das Federelement beispielsweise mehrere in Reihe geschaltete Tellerfedern aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass eine individuelle Einstellung der Federwirkung, insbesondere bei der Montage, durch ein einfaches Hinzufügen oder Weglassen einzelner Tellerfedern möglich sein kann, wobei gleichzeitig nur ein geringer Bauraum erforderlich ist und auf kostengünstige Normteile zurückgegriffen werden kann. Weiterhin können die Tellerfedern eine Bohrung aufweisen, wobei der Durchmesser der Bohrung vorzugsweise den äußeren Abmaßen des Behälters entspricht, so dass jede Tellerfeder den Behälter umfasst. Dadurch kann weiterer Bauraum eingespart werden. Vorteilhafterweise können zumindest zwei Federelemente vorgesehen sein, so dass der Zusatzbehälter bei der Ausgleichsbewegung in zumindest zwei Richtungen federnd gelagert sein kann. Dadurch kann eine Schwingung des Zusatzbehälters verbessert werden.
Im Rahmen der Erfindung kann vorzugsweise weiterhin vorgesehen sein, dass durch das Kolbenelement eine Hubbewegung ausführbar ist, wobei die Dämpfervorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Ausgleichsbewegung parallel zur Hubbewegung erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass eine Schwingung in einer definierten Richtung beeinflussbar sein kann. So können Schwingungen innerhalb einer Dämpfervorrichtung häufig durch einen Druckstoß initiiert werden, welcher insbesondere am oberen Dämpferlager senkrecht zum Fahrzeug erfolgt. Die Hubbewegung kann dabei beispielsweise parallel zu einer Längsachse des Behälters erfolgen, so dass auch eine einfache Abdichtung zwischen Kolbenkörper und Behälter vorgesehen sein kann. Die Abdichtung kann beispielsweise in Form eines O-Rings ausgeführt sein und damit eine zuverlässige, zumindest teilweise fluiddichte Aufteilung zwischen der ersten und zweiten Behälterkammer gewährleisten.
Es ist des Weiteren denkbar, dass bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung zumindest eine Fluidleitung vorgesehen ist, durch welche das Fluid vom Behälter in den Zusatzbehälter überführbar ist und/oder umgekehrt. Dies hat den Vorteil, dass die Zuführung des Fluids auf einem definierten Weg erfolgt und damit die Entkopplung des Zusatzbehälters für die Ausgleichsbewegung verbessert sein kann. Insbesondere kann die Fluidleitung flexibel oder starr ausgeführt sein. Dazu kann die Fluidleitung vorteilhafterweise schlauch- und/oder rohrartig ausgestaltet sein, was beispielsweise eine einfache, kostengünstige Fertigung ermöglicht. Ferner kann die Fluidleitung als Führung für die Ausgleichsbewegung des Zusatzbehälters dienen. Dies gestattet entsprechend eine Nutzung der Fluidleitung für mehrere Teilfunktionen und damit eine weitere Bauraumreduktion. Im Rahmen der Erfindung können aber auch mehrere Fluidleitungen vorgesehen sein. So können die Fluidleitungen, insbesondere gleichmäßig, um den Umfang des Behälters verteilt sein. Dies kann die oben genannten Vorteile für mehrere Zusatzbehälter gleichzeitig und/oder eine gleichmäßige Befüllung des Zusatzbehälters ermöglichen. Vorteilhafterweise können für den Zusatzbehälter zumindest zwei schlauch- und/oder rohrartige Fluidleitungen vorgesehen sein, so dass eine stabile Führung gewährleistet ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Verbindungsbereich zwischen dem Zusatzbehälter und der Fluidleitung eine Dichtung, vorzugweise in Form eines O-Rings, vorgesehen sein. Dadurch können mögliche Fluidverluste verringert werden.
Im Rahmen der Erfindung kann der Zusatzbehälter vorteilhafterweise derart dimensioniert sein, dass die Ausgleichsbewegung in einem Verhältnis zu einer Eigenfrequenz der Dämpfervorrichtung wiederholbar ist, so dass die Eigenfrequenz der Dämpfervorrichtung zumindest teilweise getilgt wird. Somit kann durch den Zusatzbehälter selbst eine Schwingung ausführbar sein, deren Frequenz insbesondere der Tilgerfrequenz des Zusatzbehälters mit der Lagerung des Zusatzbehälters entspricht. Da Schwingungen mit der Eigenfrequenz eines Systems ein Resonanzverhalten hervorrufen können, wobei sich durch Aufschaukeln hohe Amplituden ergeben können, kann es vorteilhaft sein, bestimmte einzelne Eigenfrequenzen der Dämpfervorrichtung durch eine Tilgung zu entschärfen bzw. deren Amplituden zu reduzieren. Dabei kann die Dimensionierung des Zusatzbehälters insbesondere auf unterschiedliche Betriebspunkte der Dämpfervorrichtung abgestimmt sein, so dass im Zusatzbehälter jeweils bei einer bestimmten Kolbenstellung eine bestimmte Fluidmasse vorliegt. Vorzugsweise kann sich ein Betriebspunkt, auf den die Dämpfervorrichtung mit einer Tilgerfrequenz abgestimmt ist auf die Konstruktionslage des Fahrzeuges beziehen. Weiterhin können vorzugsweise Frequenzen der Dämpfervorrichtung zwischen 50 Hz und 1000 Hz, besonders bevorzugt zwischen 150 Hz und 700 Hz getilgt werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bestimmte, schädliche Frequenzen, die je nach Karosserie des Fahrzeuges variabel sein können, tilgbar sein können. Es ist ferner denkbar, dass der Zusatzbehälter bereits mit Fluid befüllt, insbesondere vollständig gefüllt, ist, wobei ein Überströmbehälter vorgesehen sein kann, welcher durch eine zusätzliche Fluidmenge befüllbar sein kann. Dabei kann der Überströmbehälter vorzugsweise starr zum Behälter angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Masse des Zusatzbehälters konstant bleibt und damit für einen bestimmten Betriebspunkt der Dämpfervorrichtung und/oder eine bestimmte Schwingungsfrequenz mittels einer konstanten Tilgerfrequenz fest dimensioniert sein kann.
Im Rahmen der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Zusatzbehälter zumindest teilweise durch ein Gehäuse geschützt ist. Dies kann den Zusatzbehälter vor Schmutz und/oder Beschädigung schützen. Insbesondere bei einer Anordnung im Bereich der Radaufhängung eines Fahrzeuges kann die Dämpfervorrichtung widrigen Umweltbedingungen ausgesetzt sein, so dass auch ein Schutz des Zusatzbehälters und/oder dessen zumindest teilweise elastischen Lagerung von Vorteil ist. Weiterhin existieren in einigen Ländern Fußgängervorschriften für den Fahrzeugbereich, welche insbesondere durch ein Gehäuse erfüllbar sein können. Vorzugsweise kann das Gehäuse eine Kavität aufweisen, in der der Zusatzbehälter und/oder die um den Behälter herum angeordnet ist. Dadurch kann der Bauraum der Dämpfervorrichtung weiter reduziert werden und insbesondere können Bauraum und Erscheinungsbild an aus dem Stand der Technik bekannte Dämpfervorrichtungen angelehnt werden.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung der Behälter und/oder der Zusatzbehälter vorteilhafterweise zylinderförmig ausgestaltet sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine Anpassung vorhandener Anbindungspunkte des Fahrzeugs für die Dämpfervorrichtung nicht notwendig sein kann. Weiterhin kann dies durch eine einfache Fertigungsmöglichkeit Kosten reduzieren und gleichzeitig eine Führung des Zusatzbehälters bereitstellen. Weiterhin kann vorteilhafterweise auch das Gehäuse zylinderförmig ausgestaltet sein.
Eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung kann vornehmlich auch mehrere Zusatzbehälter aufweisen, die um den Umfang des Behälters verteilt sind. Insbesondere können die Zusatzbehälter gleichmäßig um den Umfang des Behälters verteilt sein. Dies ermöglicht eine individuelle Abstimmung des Zuflusses in einzelne Behälter, so dass die Auslegung der Tilgungswirkung einzelner Schwingungsfrequenzen weiter variierbar ist. So können die Zusatzbehälter beispielsweise als Teilstück eines Hohlzylinders oder als einzelne Zylinder ausgestaltet sein. Dabei kann die jeweils spezielle geometrische Form insbesondere entsprechend günstig für die Masse des Zusatzbehälters in Hinblick auf die Tilgerwirkung sein oder einen eigenen Führungseffekt der Ausgleichsbewegung in Relation zum Behälter und/oder zum Gehäuse aufweisen.
Es ist des Weiteren im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Dämpfervorrichtung zumindest einen Ausweichbehälter aufweist, der insbesondere durch eine elektronische Regelung mit dem Fluid befüllbar ist, so dass die Dämpfungswirkung der Dämpfervorrichtung veränderbar ist. Dies kann zum einen eine weitere Variation der Dämpfungswirkung der Dämpfervorrichtung gestatten und insbesondere für die Dämpfungswirkung eine elektronische Regelbarkeit gewährleisten. Dazu kann der Ausgleichsbehälter vorzugsweise in einem zusätzlichen Hohlzylinder vorgesehen sein, welcher insbesondere mit einer Presspassung am Behälter befestigt ist. Je nach Einbausituation kann es dabei erforderlich sein, auch die Anordnung des Zusatzbehälters und/oder der Federelemente zu verändern, wobei unterschiedliche Federelemente mit einer unterschiedlichen Federwirkung unterschiedliche Federwege berücksichtigen können. Ein derartiger Ausgleichbehälter kann somit als Bypass wirken und die Dämpfungswirkung dabei insbesondere abschwächen. Dafür kann der Ausgleichsbehälter mit Fluid befüllbar oder durchströmbar sein, wobei der Ausgleichsbehälter insbesondere jederzeit vollständig mit dem Fluid gefüllt sein kann. So kann der Ausgleichbehälter vorteilhafterweise den Kolbenkörper des Kolbenelements in einem bestimmten Bereich der Hubbewegung zumindest teilweise überbrücken und einen zusätzlichen Strömungsweg zwischen der ersten Behälterkammer und der zweiten Behälterkammer bereitstellen. Dazu kann der Ausgleichsbehälter insbesondere zumindest zwei Ausgleichsdurchlässe aufweisen, die vorzugsweise als Bohrung und/oder Ventil ausgeführt sind. Weiterhin ist denkbar, dass der Ausgleichsbehälter als Nut ausgeführt sein kann, die parallel zur Hubbewegung des Kolbens verläuft, um den Bypass zu realisieren. Die Fluidströmung kann ferner vorzugsweise durch zumindest ein elektronisches Regelventil beeinflussbar sein. Vorteilhafterweise kann zwischen dem elektronischen Regelventil und einem Steuergerät eine Datenverbindung vorgesehen sein, so dass die elektronische Regelung beispielweise mit der Fahrsituation eines Fahrzeuges oder dem allgemeinen Betriebsverhalten einer Maschine abstimmbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Beeinflussung eines Schwingungsverhaltens einer Dämpfervorrichtung beansprucht. Dabei umfasst die Dämpfervorrichtung einen Behälter, der ein Fluid enthält und ein Kolbenelement, das geeignet ist, das Fluid durch ein Auslassmittel aus dem Behälter in einen Zusatzbehälter zu verdrängen. Gemäß dem Verfahren führt der Zusatzbehälter eine Ausgleichsbewegung aus, so dass durch die Ausgleichsbewegung Schwingungsenergie aufgenommen wird. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung beschrieben worden sind.
Demnach ist es insbesondere denkbar, dass die Dämpfervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet sein kann.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich, als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische, geschnittene Draufsicht einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 ebenfalls eine schematische, geschnittene Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung,
5 eine schematische Darstellung einer Anordnung einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung an einem Fahrzeug.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung 1 in einem Ausführungsbeispiel, wobei mit einem oberen Lagerelement 18, welches Teil eines oberen Dämpferlagers ist, und einem unteren Lagerelement 19, das Teil eines unteren Dämpferlagers ist, zwei Anbindungspunkte vorgesehen sind. Das obere Lagerelement 18 ist mit einem Kolbenelement 11 an einer Kolbenstange 12 des Kolbenelements 11 verbunden. Zusätzlich ist ein Kolbenkörper 13 des Kolbenelements 11 mit mindestens einer Kolbensicherung 14 an der Kolbenstange 12 befestigt. Das Kolbenelement 11 ist in der Dämpfervorrichtung 1 ferner in einem Behälter 10 angeordnet, so dass der Kolbenkörper 13 den Behälter 10 in eine erste Behälterkammer 10.1 und eine zweite Behälterkammer 10.2 unterteilt, wobei die erste und die zweite Behälterkammer 10.1, 10.2 mit einem Fluid 20 gefüllt sind. Erfolgt nun eine Relativbewegung der beiden Anbindungspunkte am oberen Lagerelement 18 bzw. unteren Lagerelement 19, bewegt sich auch das Kolbenelement 11 relativ zum Behälter 10 in einer Hubbewegung 101. Bewegt sich das Kolbenelement 11 in dieser Hubbewegung 101 beispielsweise parallel zum Behälter 10 in Richtung des unteren Lagerelements 19, wird das Volumen der zweiten Behälterkammer 10.2 verringert, so dass ein Überdruck in der zweiten Behälterkammer 10.2 aufgebaut wird und das Fluid 20 aus der zweiten Behälterkammer 10.2 strömt. Weiterhin kann gemäß des Ausführungsbeispiels nach 1 ein Kolbendurchlass 17 vorgesehen sein, durch welchen das Fluid 20 aus der zweiten Behälterkammer 10.2 in die erste Behälterkammer 10.1 strömen kann. Zusätzlich kann das Fluid 20 durch ein im Bodenbereich des Behälters 10 angeordnetes Auslassmittel 15, das ein Ventil umfasst, in zumindest eine Fluidleitung 32 und daraus in einen Zusatzbehälter 30 strömen. Sowohl das Auslassmittel 15, als auch der Kolbendurchlass 17 erfüllen hier die Funktionen einer Drossel, so dass die Relativbewegung des Kolbenelements 11 zum Behälter 10 verlangsamt wird. Um eine elastische Lagerung für eine Tilgung von bestimmten Frequenzen der Dämpfervorrichtung 1, insbesondere des Kolbenelements 11 mit dem oberen Lagerelement 18 zu gewährleisten, ist der Zusatzbehälter 30 weiterhin mittels schematisch dargestellten Federelementen 31, die in Reihe geschaltete Tellerfedern aufweisen, in einer Kavität 34 eines Gehäuses 33 gelagert. Somit kann der Zusatzbehälter 30 in der Kavität 34 eine Ausgleichsbewegung 102 ausführen, die parallel zur Hubbewegung 101 des Kolbenelements 11 ist. Insbesondere ist die Masse des Zusatzbehälters 30 zusammen mit der in einem bestimmten Betriebspunkt der Dämpfervorrichtung 1 im Zusatzbehälter 30 vorhandenen Fluidmasse des Fluids 20 auf eine Eigenfrequenz innerhalb der Dämpfervorrichtung 1 abgestimmt, so dass diese zumindest teilweise tilgbar ist.
2 zeigt eine Dämpfervorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei auch hier, wie bereits unter 1 erläutert, ein oberes Lagerelement 18 und ein unteres Lagerelement 19 zwei Anbindungspunkte für ein oberes bzw. ein unteres Dämpferlager bereitstellen, so dass ein Kolbenelement 11, umfassend eine Kolbenstange 12 und einen an der Kolbenstange 12 mittels einer Kolbensicherung 14 befestigten Kolbenkörper 13, eine Hubbewegung 101 ausführen kann, die relativ zu einem Behälter 10 erfolgt. Dabei unterteilt auch hier der Kolbenkörper 13 den Behälter 10 in eine erste Behälterkammer 10.1 und eine zweite Behälterkammer 10.2. Beim Ausführen der Hubbewegung 101 kann ein im Behälter 10 befindliches Fluid 20 demnach durch einen Kolbendurchlass 17 zwischen der ersten Behälterkammer 10.1 und der zweiten Behälterkammer 10.2 hin- und herströmen. Ferner sind zwei Auslassmittel 15 vorgesehen, welche ein Ventil aufweisen und durch welche das Fluid 20 außerdem aus der Behälterkammer 10.2 durch eine Fluidleitung 32 in einen Zusatzbehälter 30 strömen kann, wobei die Fluidleitung 32 gleichzeitig eine Führung bildet, so dass eine relative Ausgleichsbewegung 102 eines Verfahrens 100 des Behälters 30 parallel zur Hubbewegung 101 erfolgt. Die Ausgleichsbewegung 102 des Zusatzbehälters 30 findet ferner in einer Kavität 34 eines Gehäuses 33 statt und wird durch Federelemente 31 begrenzt. Hier unterscheiden sich jeweils zwei der insgesamt vier dargestellten Federelemente in ihrer Länge, da in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 in der dem unteren Lagerelement 19 zugewandten Hälfte der Dämpfervorrichtung 1 ein Ausweichbehälter 16 vorgesehen ist. Die Strömung des Fluids zwischen dem Ausweichbehälter 16 und dem Behälter 10 kann dabei durch ein elektronisches Regelventil 16.1 gesteuert werden, so dass ein zusätzlicher Bypass entsteht und beispielsweise bei einer Öffnung des elektronischen Regelventils 16.1 ein größerer Strömungsquerschnitt, bestehend aus dem Kolbendurchlass 17, dem Auslassmittel 15 sowie dem elektronischen Regelventil 16.1 zur Verfügung steht. Alternativ oder zusätzlich zum elektronischen Regelventil 16.1 kann zumindest eine weitere Öffnung des Ausweichbehälters 16 vorgesehen sein. Durch den Ausweichbehälter 16 ist die Dämpfungswirkung der Dämpfervorrichtung 1 insbesondere jederzeit, regelbar. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen nach 2 ist der Zusatzbehälter ferner zylindrisch um den Behälter 10 umlaufend ausgebildet.
3 zeigt eine geschnittene Draufsicht einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung 1, wobei mehrere Zusatzbehälter 30 in einer Kavität 34 zwischen einem Gehäuse 33 und einem Behälter 10 angeordnet sind. Diese sind dabei gleichmäßig um den Umfang des Behälters 10, der als Zylinder ausgebildet ist, verteilt, wobei Fluidleitungen 32 jeweils eine Führung für jeden der Zusatzbehälter 30 bilden. So kann ein Kolbenelement 11 bestehend aus einer Kolbenstange 12 und einem Kolbenkörper 13, ein Fluid 20 aus dem Behälter verdrängen und über die Fluidleitungen 32 in die Zusatzbehälter 30 strömen lassen.
4 zeigt ebenfalls ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung 1 mit einem Behälter 10, in dem ein Kolbenelement 11 mit einer Kolbenstange 12 und einem Kolbenkörper 13 wirkt. Dabei kann ein Fluid 20 aus dem Behälter 10 verdrängt werden und über Fluidleitungen 32 in den Zusatzbehälter 30 strömen. In diesem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind fünf Zusatzbehälter 30 gleichmäßig um den Umfang des als Zylinder ausgebildeten Behälters 10 verteilt und in einer Kavität 34 zwischen dem Behälter 10 und einem Gehäuse 33 beweglich angeordnet.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung 1, die an einem Fahrzeug 2, das gemäß 5 ein Kraftfahrzeug ist, angeordnet ist. Dabei sorgen die Dämpfervorrichtungen 1 zusammen mit Radfedern 4 dafür, dass eine translatorische Relativbewegung der Räder 3 zum Fahrzeug 2 den Fahrkomfort nur wenig beeinflusst.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfervorrichtung
2: Fahrzeug
3: Rad
4: Radfeder
10: Behälter
10.1: erste Behälterkammer
10.2: zweite Behälterkammer
11: Kolbenelement
12: Kolbenstange
13: Kolbenkörper
14: Kolbensicherung
15: Auslassmittel
16: Ausweichbehälter
16.1: elektronisches Regelventil
17: Kolbendurchlass
18: oberes Lagerelement
19: unteres Lagerelement
20: Fluid
30: Zusatzbehälter
31: Federelement
32: Fluidleitung
33: Gehäuse
34: Kavität
100: Verfahren
101: Hubbewegung
102: Ausgleichsbewegung

Claims

Dämpfervorrichtung (1), insbesondere für ein Fahrzeug (2), umfassend einen Behälter (10), der ein Fluid (20) enthält, und ein Kolbenelement (11), das geeignet ist, das Fluid (20) durch ein Auslassmittel (15) aus dem Behälter (10) in zumindest einen Zusatzbehälter (30) zu verdrängen, wobei der Zusatzbehälter (30) derart gelagert ist, dass durch den Zusatzbehälter (30) eine Ausgleichsbewegung (102) ausführbar ist, so dass durch die Ausgleichsbewegung (102) Schwingungsenergie aufnehmbar ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Zusatzbehälter (30) mittels zumindest eines Federelementes (31) wirkt, insbesondere wobei das Federelement (31) mehrere in Reihe geschaltete Tellerfedern aufweist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kolbenelement (11) eine Hubbewegung (101) ausführbar ist, wobei die Dämpfervorrichtung (1) derart ausbildet ist, dass die Ausgleichsbewegung (102) parallel zur Hubbewegung (101) erfolgt.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fluidleitung (32) vorgesehen ist, durch welche das Fluid (20) vom Behälter (10) in den Zusatzbehälter (30) überführbar ist und/oder umgekehrt, wobei insbesondere die Fluidleitung (32) als Führung für die Ausgleichsbewegung (102) des Zusatzbehälters (30) dient.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzbehälter (30) derart dimensioniert ist, dass die Ausgleichsbewegung (102) in einem Verhältnis zu einer Eigenfrequenz der Dämpfervorrichtung (1) wiederholbar ist, so dass die Eigenfrequenz zumindest teilweise getilgt wird.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzbehälter (30) zumindest teilweise durch ein Gehäuse (33) geschützt ist, wobei insbesondere das Gehäuse (33) eine Kavität (34) aufweist, in der der Zusatzbehälter (30) angeordnet ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) und/oder der Zusatzbehälter (30) zylinderförmig ausgestaltet ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zusatzbehälter (30), insbesondere gleichmäßig, um den Umfang des Behälters (10) verteilt sind.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfervorrichtung (1) zumindest einen Ausweichbehälter (16) aufweist, welcher insbesondere durch eine elektronische Regelung mit dem Fluid (20) befüllbar ist, so dass die Dämpfungswirkung der Dämpfervorrichtung (1) veränderbar ist.
Verfahren (100) zur Beeinflussung eines Schwingungsverhaltens einer Dämpfervorrichtung (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen Behälter (10), der ein Fluid (20) enthält, und ein Kolbenelement (11), das geeignet ist, das Fluid (20) durch ein Auslassmittel (15) aus dem Behälter (10) in einen Zusatzbehälter (30) zu verdrängen, wobei der Zusatzbehälter (30) eine Ausgleichsbewegung (102) ausführt, so dass durch die Ausgleichsbewegung (102) Schwingungsenergie aufgenommen wird.