DE102017220273B4

DE102017220273B4 - Dämpfervorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit Dämpfervorrichtung

Info

Publication number: DE102017220273B4
Application number: DE102017220273.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Pützschler; Jörg Kottmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: DE102017220273A1

Abstract

Dämpfervorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (1) aufweisend ein Innenrohr (11), in welchem ein Kolbenelement (21) einer Kolbeneinheit (20) bewegbar angeordnet ist, so dass in dem Innenrohr (11) eine erste Druckkammer (31) auf einer ersten Seite (21.1) des Kolbenelementes (21) und eine zweite Druckkammer (32) auf einer zweiten Seite (21.2) des Kolbenelementes (21) ausbildbar ist, und ein regelbares Ventil (40) und ein frequenzselektives Ventil (50) zur Beeinflussung einer Dämpfungswirkung, wobei das regelbare Ventil (40) und das frequenzselektive Ventil (50) zumindest bei einer Zugbewegung (101) der Kolbeneinheit (20), bei welcher sich ein Volumen der ersten Druckkammer (31) verkleinert und ein Volumen der zweiten Druckkammer (32) vergrößert, parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Ventil (40) als stufenlos regelbares Ventil ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1 sowie ein Kraftfahrzeug.
Dämpfervorrichtungen, insbesondere Stoßdämpfer, für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So dienen Stoßdämpfer normalerweise innerhalb einer Radaufhängung dazu, Schwingungen, welche beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten verursacht werden, möglichst schnell abklingen zu lassen, um ein Rutschen oder Abheben eines Rades des Kraftfahrzeuges zu reduzieren oder zu verhindern. Dies kann sich jedoch negativ auf den Fahrkomfort auswirken. Deshalb gilt es bei der Auslegung von Stoßdämpfern einen Kompromiss zwischen harter und weicher Dämpfung zu erreichen, so dass zum einen die Sicherheit des Kraftfahrzeuges auch in kritischen Fahrsituationen gewährleistet ist und zum anderen der Fahrkomfort möglichst geringfügig beeinträchtigt wird.
Daher ist es bekannt beispielsweise in einem Stoßdämpfer ein Ventil einzusetzen, welches in seiner Drosselwirkung verstellbar ist, so dass unterschiedliche Dämpfungscharakteristika des Stoßdämpfers erreicht werden können. Nachteilig bei derartigen Ventilen ist es jedoch, dass diese normalerweise lediglich für einen bestimmten Frequenzbereich der Schwingung zur Dämpfung ausgelegt sind, so dass sich insbesondere in geregelten Ventilen beispielsweise in außergewöhnlich hohen Frequenzbereichen eine plötzliche dynamische Verhärtung einstellen kann, welche sich negativ auf den Fahrkomfort auswirken kann. Um auch in unterschiedlichen Frequenzbereichen eine möglichst optimale Dämpfungswirkung des Stoßdämpfers zu erreichen, ist es beispielsweise aus der DE 10 2014 007 003 A1 bekannt, zusätzlich zu einem Ventil mit einer variablen Dämpfungskraft ein frequenzselektives Ventil im Rahmen einer Stangenführung eines Kolbens des Stoßdämpfers vorzusehen, welches die Einstellung einer Dämpfungskraft in einem bestimmten Frequenzbereich unterstützt. Dabei steht jedoch das Ventil mit variabler Dämpfungskraft durch das frequenzselektive Ventil mit einer Zugstufenkammer in Wirkverbindung, so dass die Problematik der plötzlichen dynamischen Verhärtung noch immer besteht.
Aus der gattungsgemäßen DE 10 2011 115 969 A1 ist zudem eine Dämpfervorrichtung mit einem Innenrohr bekannt, dass ein erste und zweite Druckkammer durch ein Kolbenelement ausbildet. Der Dämpfer umfasst ein regelbares Verstelldämpfungsventil und ein freuquenzselektives Ventil, die bei einer Zugbewegung des Kolbens parallel geschaltet sind.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende, aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dämpfungscharakteristik einer Dämpfervorrichtung in unterschiedlichen Frequenzbereichen zu verbessern und/oder eine plötzliche dynamische Verhärtung der Dämpfungscharakteristik zumindest teilweise zu verhindern.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Dämpfervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 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 Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß weist die Dämpfervorrichtung für ein Kraftfahrzeug ein Innenrohr auf, in welchem ein Kolbenelement einer Kolbeneinheit bewegbar angeordnet ist, so dass in dem Innenrohr eine erste Druckkammer auf einer ersten Seite des Kolbenelementes und eine zweite Druckkammer auf einer zweiten Seite des Kolbenelementes ausbildbar ist. Weiterhin sind ein, vorzugsweise stufenlos, regelbares Ventil und ein frequenzselektives Ventil zur Beeinflussung einer Dämpfungswirkung vorgesehen. Dabei sind das regelbare Ventil, welches als stufenlos regelbares Ventil ausgebildet ist, und das frequenzselektive Ventil zumindest bei einer Zugbewegung der Kolbeneinheit, bei welcher sich ein Volumen der ersten Druckkammer verkleinert und ein Volumen der zweiten Druckkammer vergrößert, insbesondere hydraulisch, parallel geschaltet.
Durch das regelbare und das frequenzselektive Ventil kann somit die Dämpfungswirkung der Dämpfervorrichtung beeinflussbar sein. Bei der Dämpfervorrichtung kann es sich vorzugsweise um einen Stoßdämpfer für das Kraftfahrzeug handeln, wobei der Stoßdämpfer vorzugsweise als Teil einer Radaufhängung des Kraftfahrzeuges montierbar ist. Darunter, dass das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil parallel geschaltet sind, kann im Sinne der Erfindung verstanden werden, dass die Ventile hydraulisch zueinander parallel geschaltet sind. Insbesondere ist die Parallelschaltung in Bezug auf eine Fluidströmung aus der ersten Druckkammer und/oder in die erste Druckkammer vorgesehen. Somit kann sich die Parallelschaltung des regelbaren Ventils und des frequenzselektiven Ventils zumindest auf die Zugbewegung der Dämpfervorrichtung beziehen. Dadurch kann durch das frequenzselektive Ventil ein Bypass zum regelbaren Ventil und/oder umgekehrt bereitgestellt werden, insbesondere wenn eine dynamische Verhärtung des regelbaren Ventils auftritt. Das Volumen der ersten und zweiten Druckkammer hängt insbesondere von der Bewegung des Kolbenelementes ab, welches sich bei der Zugbewegung in Richtung der ersten Druckkammer und bei einer Druckbewegung in Richtung der zweiten Druckkammer bewegen kann. Das Volumen der ersten und/oder der zweiten Druckkammer kann vorzugsweise mit einem Dämpferfluid gefüllt sein, welches bei einer entsprechenden Veränderung des jeweiligen Volumens aus der ersten bzw. zweiten Druckkammer herausströmt. Bei der Zugbewegung kann somit Dämpferfluid aus der ersten Druckkammer herausströmen, wobei die Strömung aus der ersten Druckkammer aufgrund der Parallelschaltung von frequenzselektivem und regelbarem Ventil sowohl durch das regelbare Ventil, als auch das frequenzselektive Ventil realisierbar ist. Bewirkt das regelbare Ventil daher z.B. bei hohen Frequenzen eine zu harte Dämpfung, kann das Dämpferfluid das regelbare Ventil über das frequenzselektive Ventil umgehen, d.h. dennoch die erste Druckkammer verlassen. Vorteilhafterweise können das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil auch bei einer Druckbewegung der Kolbeneinheit, bei welcher sich das Volumen der ersten Druckkammer vergrößert und das Volumen der zweiten Druckkammer verkleinert, parallel geschaltet sein. Dadurch kann durch jedes der Ventile ein Bypass zu dem jeweils anderen Ventilen ermöglicht werden, insbesondere so dass im Falle einer plötzlichen dynamischen Verhärtung der Dämpfungswirkung des regelbaren Ventils dieses überbrückt werden kann. Das Kolbenelement kann vorzugsweise linear bewegbar in dem Innenrohr angeordnet sein. Vorzugsweise weist die Kolbeneinheit ferner eine Kolbenstange auf. Bei einer Zugbewegung bewegt sich die Kolbenstange vorzugsweise aus dem Innenrohr zumindest teilweise heraus und bei einer Druckbewegung zumindest teilweise in das Innenrohr hinein. So ist es denkbar, dass die erste Druckkammer erste bei der Bewegung des Kolbenelementes entsteht oder permanent ausgebildet ist und bei der Bewegung des Kolbenelementes lediglich ihr Volumen verändert. Insbesondere kann die erste Druckkammer teilweise durch die Kolbenstange ausgefüllt sein. Wird nun das Dämpferfluid im Innenrohr der Dämpfervorrichtung durch das sich bewegende Kolbenelement verdrängt, erfährt dieses durch das regelbare Ventil und/oder das frequenzselektive Ventil eine Drosselwirkung, wenn es von ersten Druckkammer in die zweite Druckkammer (deren Volumen bei der Bewegung des Kolbenelementes jeweils vergrößert oder verkleinert wird) oder umgekehrt strömt. Insbesondere dienen das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil jeweils zur Beeinflussung der Dämpfungswirkung. Das frequenzselektive Ventil und das regelbare Ventil decken somit insbesondere unterschiedliche Frequenzbereiche durch ihre jeweilige Dämpfungswirkung ab. Durch die Parallelschaltung kann daher sichergestellt sein, dass die Dämpfungswirkung des jeweils ansprechenden Ventils in einem bestimmten Frequenzbereich nicht oder nur geringfügig durch das andere Ventil beeinflusst wird.
Unter dem regelbaren Ventil kann ein Ventil verstanden werden, welches als Teil eines Regelkreises einsetzbar ist, durch welchen die Dämpfungswirkung des regelbaren Ventils in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Dämpfervorrichtung und/oder des Kraftfahrzeuges, insbesondere stufenlos, anpassbar sein kann. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem regelbaren Ventil um ein stufenlos regelbares Ventil. Durch eine stufenlos, d. h. kontinuierlich, regelbare Charakteristik des regelbaren Ventils kann jeweils ein Optimum der Dämpfungscharakteristik des regelbaren Ventils einstellbar sein, so dass diese jeweils direkt und/oder individuell an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden kann. Eine solche Fahrsituation kann beispielsweise eine Kurvenfahrt, eine Fahrt über einen wechselnden Untergrund oder dergleichen sein.
Durch die Kombination aus regelbarem Ventil und frequenzselektivem Ventil ist die Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung insgesamt somit verbessert. Unter der Dämpfungscharakteristik kann das Dämpfungsverhalten der Dämpfervorrichtung in unterschiedlichen Betriebssituationen, insbesondere in unterschiedlichen Fahrsituationen, während des Betriebs des Kraftfahrzeuges verstanden werden. Somit kann durch das regelbare Ventil eine generelle Dämpfungswirkung einstellbar sein, welche jedoch beispielsweise im Fall außergewöhnlich hoher oder niedriger Schwingungsfrequenzen durch das frequenzselektive Ventil zumindest teilweise überbrückt wird.
Es ist bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung ferner denkbar, dass das Kolbenelement ein Kolbenventil aufweist, durch welches die erste und zweite Druckkammer in Fluidkommunikationsverbindung bringbar sind, wobei das das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil zu dem Kolbenventil zumindest bei der Zugbewegung, insbesondere hydraulisch, parallel geschaltet sind. Durch die zusätzliche Parallelschaltung des Kolbenventils kann auch in den Fällen eine Fluidströmung innerhalb der Dämpfervorrichtung ermöglicht sein, in denen das frequenzselektive Ventil und das regelbare Ventil vollständig geschlossen sind. Dadurch kann somit das Kolbenventil mit dem regelbaren Ventil und/oder dem frequenzselektiven Ventil zur Erzeugung der Dämpfungswirkung ergänzend wirken, so dass die Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung weiter verbessert sein kann. Vorzugsweise kann bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung vorgesehen sein, dass das frequenzselektive Ventil und/oder das regelbare Ventil mit einem Bodenventil, welches an einem Ende des Innenrohres angeordnet ist, in Reihe oder parallel geschaltet ist. Dabei kann die zweite Druckkammer durch ein Bodenventil mit der Außenkammer in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist.
Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das frequenzselektive Ventil derart ausgebildet ist, dass ein Schließen eines ersten Ventilelementes, insbesondere bei Beaufschlagung des frequenzselektiven Ventils mit Druck, verzögerbar ist. Somit kann durch das frequenzselektive Ventil im Bereich hoher Frequenzen eine weichere Dämpfungswirkung zur Verfügung gestellt werden, indem dieses vorteilhafterweise als Bypass zum regelbaren Ventil wirkt. Die Verzögerung des Schließens des ersten Ventilelementes bewirkt eine Verzögerung einer Drosselwirkung des ersten Ventilelementes. Die Verzögerung des Schließens des ersten Ventilelementes, d.h. insbesondere die zeitabhängige Reaktion des ersten Ventilelementes auf einen Druck, kann beispielsweise durch einen Stellkörper des frequenzselektiven Ventils realisiert sein, welcher mit dem ersten und/oder einem zweiten Ventilelement zusammenwirkt und das Schließen des ersten Ventilelementes verzögert. Insbesondere kann das frequenzselektive Ventil somit dazu ausgebildet sein Frequenzen größer oder gleich 2 Hz, bevorzugt größer oder gleich 4 Hz, besonders bevorzugt von ungefähr 12 Hz zu beeinflussen, insbesondere in diesen Frequenzbereichen eine Bypasswirkung zum regelbaren Ventil zu entfalten. Unter der Bezeichnung „ungefähr“ kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise ein Bereich von plus oder minus 2 Hz verstanden werden. Dabei kann es sich beispielsweise um Frequenzbereiche handeln, welche nicht oder nur unzureichend durch das Verhalten des regelbaren Ventils abgedeckt sind bzw. in denen einem Fahrkomfort der Vorzug gegenüber einer harten Dämpfung gegeben werden soll.
Vorzugsweise kann das regelbare Ventil mit einer Steuereinheit in Kommunikationsverbindung bringbar sein, durch welche die Dämpfungswirkung des regelbaren Ventils einstellbar ist. Dazu kann das regelbare Ventil vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, welche eine kabelgebundene Schnittstelle und/oder eine drahtlose Schnittstelle umfassen kann. Zur Einstellung der Dämpfungswirkung, d.h. beispielsweise der Öffnungskraft und/oder der Drosselwirkung, kann ein Schieber vorgesehen sein, der beispielsweise einen Querschnitt eines Fluidauslasses des regelbaren Ventils verändert oder eine Vorspannung des regelbaren Ventils verändert. Vorzugsweise kann es sich bei der Steuereinheit um ein Fahrzeugsteuergerät handeln, welches zentral zur Regelung unterschiedlicher Fahrzeugcharakteristika eingesetzt wird. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Dämpfervorrichtung selbst die Steuereinheit aufweist und das regelbare Ventil permanent mit der Steuereinheit in Kommunikationsverbindung steht. Somit können die Dämpfungseigenschaften des regelbaren Ventils vorzugsweise automatisiert eingestellt werden, so dass eine besonders effektive und genaue Einstellung der Dämpfungseigenschaften an die jeweilige Fahrsituation ermöglicht ist. So kann die Steuereinheit beispielsweise zusätzlich mit weiterer Sensorik, wie z.B. einer vorausschauenden Sensorik, des Kraftfahrzeuges in Kommunikationsverbindung stehen, deren Signale auswerten und unter einer Vorhersage des Untergrundes über welchen das Kraftfahrzeug fährt, die benötigten Dämpfungseigenschaften ermitteln und daraufhin das regelbare Ventil zur Einstellung der benötigten Dämpfungseigenschaften ansteuern. Dadurch kann beispielsweise ein Regelkreis mit dem regelbaren Ventil und der Steuereinheit aufgebaut sein, welcher die Dämpfungswirkung in Abhängigkeit der Fahrsituation nachjustiert.
Vorzugsweise kann das frequenzselektive Ventil unabhängig von der Steuereinheit ausgebildet sein. Dazu kann das frequenzselektive Ventil beispielsweise mechanisch und/oder hydraulisch wirken, wodurch eine Kommunikationsverbindung zur Steuereinheit nicht notwendig ist. Dies verbessert die Nachrüsteigenschaften der Dämpfervorrichtung, da beispielsweise keine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle vorgesehen sein muss, wenn ein Dämpfer mit einem regelbaren Ventil gegen einen erfindungsgemäßen Dämpfer mit einem regelbaren Ventil und einem frequenzselektiven Ventil ausgetauscht wird. Auch Bauraum sowie Rechenkapazitäten der Steuereinheit können dadurch eingespart werden.
Vorzugsweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Außenrohr das Innenrohr zumindest bereichsweise umgibt, so dass eine Außenkammer zumindest bereichsweise zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ausgestaltet ist, wobei das regelbare Ventil und/oder das frequenzselektive Ventil am Außenrohr angeordnet ist. Vorzugsweise sind das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil derart am Außenrohr angeordnet, dass jeweils durch das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil die Außenkammer mit der ersten Druckkammer in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist. Dass das Außenrohr das Innenrohr zumindest bereichsweise umgibt ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Dämpfervorrichtung. Vorzugsweise kann die Außenkammer als Volumen zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehen sein, so dass sich insgesamt eine geringe Anzahl von Bauteilen bei kompakter Bauweise ergibt. Sind das regelbare Ventil und/oder das frequenzselektive Ventil am Außenrohr angeordnet, tragen diese ferner nicht oder nur geringfügig zur axialen Länge der Dämpfervorrichtung bei. Damit kann für die Ventilanordnung beispielsweise ein Bauraum genutzt werden, welcher z.B. unterhalb einer Radfeder ohnehin zur Verfügung steht oder lediglich geringfügig vergrößert wird. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Dämpfer ohne frequenzselektive Dämpfung bleibt die Baulänge jedoch zumindest im Wesentlichen konstant. Dadurch kann sich eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung auch zum Nachrüsten eines Kraftfahrzeuges, welches zuvor mit herkömmlichem Stoßdämpfer betrieben worden ist, eignen. Ferner kann durch die Anordnung des regelbaren Ventils und des frequenzselektiven Ventils am Außenrohr der Dämpfervorrichtung durch beide Ventile die Dämpfungswirkung in Zugrichtung und in Druckrichtung der Dämpfervorrichtung, insbesondere der Kolbeneinheit, beeinflussbar sein.
Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das regelbare Ventil und/oder das frequenzselektive Ventil an das Kolbenelement gekoppelt ist. Unter der Kopplung kann vorzugsweise eine Verbindung des regelbaren und/oder frequenzselektiven Ventils an die Bewegung des Kolbenelementes, insbesondere der Kolbeneinheit, verstanden werden. So kann das frequenzselektive und/oder das regelbare Ventil z.B. mit der Kolbenstange verbunden sein. Die Kopplung des frequenzselektiven Ventils und/oder des regelbaren Ventils mit dem Kolbenelement kann ferner ein direktes Ansprechen des jeweiligen Ventils bewirken, was sich positiv auf die Dämpfungs- und Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges auswirken kann. So ist es denkbar, dass ein Fluidzugang durch die Kolbenstange hindurch führt, so dass sich ferner eine Parallelschaltung zum Kolbenventil ergibt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eines der Ventile am Außenrohr angeordnet ist und das andere an das Kolbenelement gekoppelt ist. Dadurch kann ein vorteilhafter Kompromiss aus direktem Ansprechen und Baulänge der Dämpfervorrichtung erreichbar sein.
Es ist ferner denkbar, dass bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung das regelbare Ventil und/oder das frequenzselektive Ventil ein Ventilgehäuse aufweist, welches sich vom Außenrohr zumindest bereichsweise entlang einer Achse erstreckt, die senkrecht zu einer Kolbenachse ist, entlang welcher das Kolbenelement in dem Innenrohr bewegbar ist. Das Ventilgehäuse kann vorteilhafterweise zylinderartig ausgebildet sein, wobei eine Zylinderachse des zylinderartigen Ventilgehäuses sich senkrecht zu der Kolbenachse erstreckt. Somit können das regelbare Ventil und das frequenzselektive Ventil insbesondere senkrecht auf dem Außenrohr aufgebracht sein und sich radial zu diesem nach außen erstrecken. Dadurch kann der seitliche Bauraum um das Außenrohr herum für die Anordnung der Ventile genutzt werden, ohne dass eines der Ventile zur Verlängerung der Dämpfervorrichtung beiträgt. Das Dämpferfluid kann vorzugsweise ein Öl oder Luft aufweisen.
Vorzugsweise kann bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung vorgesehen sein, dass durch das regelbare Ventil und/oder das frequenzselektive Ventil die Außenkammer mit der ersten Druckkammer in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist, wobei eine Zwischenkammer zumindest bereichsweise zwischen der Außenkammer und der ersten Druckkammer angeordnet ist. Somit kann über die Zwischenkammer die Fluidkommunikationsverbindung realisierbar oder realisiert sein. Dabei kann ein erster Fluidzugang von einer Zwischenkammer zur Außenkammer durch das frequenzselektive Ventil und/oder ein zweiter Fluidzugang von der Zwischenkammer zu der Außenkammer durch das regelbare Ventil zumindest teilweise versperrbar sein. Durch die Zwischenkammer kann insbesondere die Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung weiter beeinflusst sein. Ferner kann durch die Zwischenkammer eine indirekte Ausgestaltung der Fluidkommunikationsverbindung zwischen der ersten Druckkammer und der Außenkammer über das frequenzselektive Ventil und/oder das regelbare Ventil realisiert sein. Somit kann ein weiterer Druckraum geschaffen sein, welcher beispielsweise mit einem weiteren Drosselelement mit der ersten Druckkammer in Fluidkommunikationsverbindung bringbar sein kann bzw. stehen kann. Insbesondere können durch das Vorsehen der Zwischenkammer Druckspitzen vermieden werden, so dass das Dämpferverhalten insgesamt verbessert sein kann. Vorzugsweise kann die Zwischenkammer dazu ein Drosselelement aufweisen, durch welches eine Fluidkommunikationsverbindung zwischen der ersten Druckkammer und der Zwischenkammer realisierbar ist. Dadurch kann beispielsweise die Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung insgesamt verbessert sein, wobei das Drosselelement eine grundsätzliche Dämpfungswirkung bereitstellt, welche beispielsweise lediglich durch das frequenzselektive Ventil und/oder das regelbare Ventil beeinflusst wird, nicht jedoch vollständig vorgegeben sein muss. Dabei kann das Drosselelement vorzugsweise zu dem frequenzselektiven Ventil und/oder dem regelbaren Ventil in Reihe geschaltet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug beansprucht, welches zumindest eine Radaufhängung mit einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung aufweist. Die Radaufhängung kann beispielsweise die Dämpfervorrichtung und eine Radfeder umfassen, um das jeweilige Rad des Kraftfahrzeuges gegenüber Schwingungen und Stößen zu lagern. Vorzugsweise können alle Radaufhängungen einer Achse, besonders bevorzugt alle Radaufhängung des Kraftfahrzeuges, jeweils eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung aufweisen. Somit bringt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung beschrieben worden sind.
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 den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einem weiteren Ausführungsbeispiel und
4 eine Anordnung eines frequenzselektiven Ventils an einem Außenrohr einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug 1. Dabei weist die Dämpfervorrichtung 10 eine Kolbeneinheit 20 auf, die ein Kolbenelement 21 umfasst, das bewegbar in einem Innenrohr 11 der Dämpfervorrichtung 10 angeordnet ist. Bewegt sich das Kolbenelement 21 gemeinsam mit einer Kolbenstange 22 der Kolbeneinheit 20 bei einer Druckbewegung 102 der Kolbeneinheit 20 entlang einer Kolbenachse 23 in das Innenrohr 11 weiter hinein, vergrößert sich ein Volumen einer ersten Druckkammer 31, wobei das vergrößerte Volumen teilweise durch die Kolbenstange 22 ausgefüllt wird. Bei einer Zugbewegung 101 der Kolbeneinheit 20 bewegt sich eine Kolbenstange 22 weiter aus dem Innenrohr 11 hinaus und das Kolbenelement 21 in Richtung der ersten Druckkammer 31, so dass das Volumen der ersten Druckkammer 31 verkleinert und das Volumen der zweiten Druckkammer 32 vergrößert wird. Somit entsteht ein Druckunterschied zwischen der ersten Druckkammer 31 auf einer ersten Seite 21.1 des Kolbenelementes 21 und einer zweiten Druckkammer 32 auf einer zweiten Seite 21.2 des Kolbenelementes 21. Die Druckkammern 31, 32 sind ferner mit einem Dämpferfluid gefüllt, welches somit mit Druck beaufschlagt wird und bei der Zugbewegung 101 sowohl durch ein Kolbenventil 41, welches am Kolbenelement 21 angeordnet ist, als auch durch ein regelbares Ventil 40 und ein frequenzselektives Ventil 50 parallel die erste Druckkammer 31 verlassen kann. In die zweite Druckkammer 32 strömt gleichzeitig Dämpferfluid durch das Kolbenventil 41 aus der ersten Druckkammer 31 und durch ein Bodenventil 46, welches an einem Ende des Innenrohres 11 angeordnet ist, aus einer Außenkammer 33. Somit sind bei der Zugbewegung 101 zumindest drei Volumenströme V1, V2, V3 des Dämpferfluides aus der ersten Druckkammer 31 heraus vorgesehen, die insbesondere hydraulisch parallel sind. Das Bodenventil 46 kann ferner eine Drosselwirkung aufweisen, so dass durch das Bodenventil 46 ein Teil der Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung 10 ausgebildet sein kann. Die Außenkammer 33 ist zumindest bereichsweise zwischen einem Außenrohr 12 und dem Innenrohr 11 vorgesehen, wobei somit das Außenrohr 12 das Innenrohr 11 zumindest teilweise umgibt. Ferner ist eine Zwischenkammer 34 vorgesehen, welche über das regelbare Ventil 40 und das frequenzselektive Ventil 50 mit der Außenkammer 33 und über ein Drosselelement 45 mit der ersten Druckkammer 31 in Fluidkommunikationsverbindung steht. Somit kann durch die Zwischenkammer 34 ferner die Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung 10 weiter beeinflusst sein. Das frequenzselektive Ventil 50 und/oder das regelbare Ventil 40 sind im Ausführungsbeispiel der 1 am Außenrohr 12 der Dämpfervorrichtung 10 angeordnet. Dabei erstreckt sich jeweils ein Ventilgehäuse 40.1, 50.1 vom Außenrohr 12 entlang einer Achse 40.2, 50.2, die senkrecht zu der Kolbenachse 23 ist. Dadurch weist die Dämpfervorrichtung 10 entlang der Kolbenachse 23 eine geringe Baulänge auf, welche zumindest durch das regelbare Ventil 40 und das frequenzselektive Ventil 50 nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. Dadurch kann der Bauraum auch in radialer Richtung des Außenrohres 12 genutzt werden. Ferner sind das regelbare Ventil 40 und das frequenzselektive Ventil 50 sowohl bei der Zugbewegung 101, als auch bei der Druckbewegung 120 hydraulisch parallel zueinander geschaltet, so dass in beiden Fällen eine Bypasswirkung erreichbar ist. Insbesondere kann die Dämpfervorrichtung 10 dadurch die gleiche Länge aufweisen, wie herkömmliche Dämpfer ohne frequenzselektives Ventil 50 und/oder ohne regelbares Ventil 40. Das regelbare Ventil 40 ist insbesondere stufenlos regelbar ausgebildet und kann mit einer Steuereinheit 3 in Kommunikationsverbindung bringbar sein. Ist die Steuereinheit 3 Teil einer Dämpfersteuereinheit und beispielsweise Bestandteil der Dämpfervorrichtung 10, kann die Steuereinheit 3 auch ständig in Kommunikationsverbindung mit dem regelbaren Ventil 40 stehen. Die Steuereinheit 3 kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit von weiteren Fahrzeugparametern, wie beispielsweise Sensordaten einer vorausschauenden Sensorik des Kraftfahrzeuges 1, die Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung 10 über das regelbare Ventil 40 zumindest in einem Frequenzbereich regeln. Dazu kann das regelbare Ventil 40 vorzugsweise einen Schieber 47 aufweisen, welcher über einen Antrieb (nicht dargestellt), der durch die Steuervorrichtung 10 angesteuert wird, verstellbar ist und dadurch beispielsweise eine Öffnungskraft und/oder einen Öffnungsquerschnitt des regelbaren Ventils 40 beeinflusst.
2 zeigt ferner eine Dämpfervorrichtung 10, die im Wesentlichen entsprechend der Dämpfervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist. Dabei ist jedoch ein frequenzselektives Ventil 50 nicht an einem Außenrohr 12 der Dämpfervorrichtung 10 angeordnet, sondern mit einem Kolbenelement 21 einer Kolbeneinheit 20 gekoppelt. Dazu ist das frequenzselektive Ventil 50 mit einer Kolbenstange 22 der Kolbeneinheit 20 verbunden. Ferner führt ein erster Fluidzugang 43 des frequenzselektiven Ventils 50 zumindest teilweise durch die Kolbenstange 22, so dass eine erste und eine zweite Druckkammer 31, 32 der Dämpfervorrichtung 10 über das frequenzselektive Ventil 50 in Fluidkommunikationsverbindung bringbar sind. Dadurch, dass der erste Fluidzugang 43 ferner über die Kolbenstange 22 führt, ist durch die Fluidkommunikationsverbindung der ersten und zweiten Druckkammer 31, 32 über das frequenzselektive Ventil 50 bei einer Zugbewegung 101 der Kolbeneinheit 20 ein Bypass zu einem Kolbenventil 41 und zu einem regelbaren Ventil 40 ermöglicht. Das regelbare Ventil 40 ist ferner, entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels, am Außenrohr 12 angeordnet. Somit sind das Kolbenventil 41, das regelbare Ventil 40 und das frequenzselektive Ventil 50 zumindest bei der Zugbewegung 101 hydraulisch parallel geschaltet, so dass drei Volumenströme V1, V2, V3 eines Dämpferfluides aus der ersten Druckkammer 31 strömen.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. Das Kraftfahrzeug 1 weist zumindest ein Rad 4 auf, welches mittels einer Radaufhängung 2 gelagert ist, wobei die Radaufhängung 2 eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung 10 aufweist. Vorzugsweise können sämtliche Räder 4 des Kraftfahrzeuges 1 über eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung 10 in ihrer Schwingungsbewegung dämpfbar sein. Die zumindest eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung 10 kann vorzugsweise gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 oder dem zweiten Ausführungsbeispiel der 2 ausgebildet sein, so dass eine vorteilhafte Kombination aus frequenzselektiver und regelbarer Dämpfungscharakteristik für das Kraftfahrzeug 1 zur Verfügung gestellt ist. Um eine Dämpfungscharakteristik der Dämpfervorrichtung 10 einstellen zu können, steht ein regelbares Ventil 40 der Dämpfervorrichtung 10 mit einer Steuereinheit 3, bei welcher sich insbesondere um ein Fahrzeugsteuergerät des Kraftfahrzeuges 1 handelt, in Kommunikationsverbindung. Dadurch kann das regelbare Ventil 40 durch die Steuereinheit 3 angesteuert werden, wenn die Steuereinheit 3 beispielsweise anhand von Sensordaten einer vorrausschauenden Sensorik 5 des Kraftfahrzeuges 1 einen sich verändernden Untergrund erkennt. Die Kommunikationsverbindung kann vorteilhafterweise eine drahtlose und/oder kabelgebundene Kommunikationsverbindung sein.
4 zeigt ferner ein frequenzselektives Ventil 50, welches an einem Außenrohr 12 angeordnet ist, so dass das frequenzselektive Ventil 50 mit einer Außenkammer 33, welche mit einem Dämpferfluid füllbar ist, in Fluidkommunikationsverbindung steht. Dazu umfasst das frequenzselektive Ventil 50 einen ersten Fluidzugang 43, über welchen Dämpferfluid von der Zwischenkammer 34 in das frequenzselektive Ventil 50 strömen kann. Das frequenzselektive Ventil 50 weist ferner einen Stellkörper 51 auf, welcher innerhalb eines Ventilgehäuses 50.1 verstellbar angeordnet ist. Weiterhin sind ein erstes und ein zweites Ventilelement 53, 54 vorgesehen, welche mit dem Stellkörper 51 in Wirkverbindung stehen bzw. in Wirkverbindung bringbar sind. Steigt nun ein Druck des Dämpferfluides in den ersten Fluidzugang 43 an, strömt das Dämpferfluid über Kanäle (nicht dargestellt) in eine Verzögerungskammer 52, während gleichzeitig das erste Ventilelement 53 öffnet und somit einen Zugang des Dämpferfluids zu einem Fluidauslass 55 ermöglicht, wobei der Fluidauslass 55 in Fluidkommunikation mit der Außenkammer 33 der Dämpfervorrichtung 10 steht. Füllt sich nun die Verzögerungskammer 52 mit Dämpferfluid bzw. steigt der Druck in der Verzögerungskammer 52 an, verschiebt sich der Stellkörper 51 in Richtung des ersten Ventilelementes 53 und bewirkt eine Drosselwirkung des ersten Ventilelementes 53. Dadurch kann weniger Dämpferfluid vom ersten Fluidzugang 43 zum Fluidauslass 55 strömen und eine Dämpferwirkung setzt ein. Aufgrund dessen, dass der Stellkörper 51 für diese Verstellung Zeit benötigt, sind somit schnelle Druckänderungen, d. h. hohe Frequenzen nicht durch das frequenzselektive Ventil 50 beeinflusst und das Dämpferfluid kann ungehindert oder lediglich geringfügig beeinflusst am ersten Ventilelement 53 vorbeiströmen. Je nach Dimensionierung des Stellkörpers 51 und der Ventilelemente 53, 54 bzw. der Verzögerungskammer 52, können somit unterschiedliche Frequenzbereiche durch das frequenzselektive Ventil 50 beeinflusst werden. Vorzugsweise kann es sich bei dem frequenzselektiven Ventil 50 des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels um ein frequenzselektives Ventil gemäß des Ausführungsbeispiels der 3 handeln.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsform 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: Kraftfahrzeug
2: Radaufhängung
3: Steuereinheit
4: Rad
5: vorausschauende Sensorik
10: Dämpfervorrichtung
11: Innenrohr
12: Außenrohr
13: Zwischenrohr
20: Kolbeneinheit
21: Kolbenelement
21.1: erste Seite von 21
21.2: zweite Seite von 21
22: Kolbenstange
23: Kolbenachse
31: erste Druckkammer
32: zweite Druckkammer
33: Außenkammer
34: Zwischenkammer
40: regelbare Ventil
40.1: Ventilgehäuse
40.2: Achse
41: Kolbenventil
43: erster Fluidzugang
44: zweite Fluidzugang
45: Drosselelement
46: Bodenventil
47: Schieber
50: frequenzselektives Ventil
50.1: Ventilgehäuse
50.2: Achse
51: Stellkörper
52: Verzögerungskammer
53: erstes Ventilelement
54: zweites Ventilelement
55: Fluidauslass
101: Zugbewegung
102: Druckbewegung
V1: Volumenstrom
V2: Volumenstrom
V3: Volumenstrom

Claims

Dämpfervorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (1) aufweisend ein Innenrohr (11), in welchem ein Kolbenelement (21) einer Kolbeneinheit (20) bewegbar angeordnet ist, so dass in dem Innenrohr (11) eine erste Druckkammer (31) auf einer ersten Seite (21.1) des Kolbenelementes (21) und eine zweite Druckkammer (32) auf einer zweiten Seite (21.2) des Kolbenelementes (21) ausbildbar ist, und ein regelbares Ventil (40) und ein frequenzselektives Ventil (50) zur Beeinflussung einer Dämpfungswirkung, wobei das regelbare Ventil (40) und das frequenzselektive Ventil (50) zumindest bei einer Zugbewegung (101) der Kolbeneinheit (20), bei welcher sich ein Volumen der ersten Druckkammer (31) verkleinert und ein Volumen der zweiten Druckkammer (32) vergrößert, parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Ventil (40) als stufenlos regelbares Ventil ausgebildet ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (21) ein Kolbenventil (41) aufweist, durch welches die erste und zweite Druckkammer (31, 32) in Fluidkommunikationsverbindung bringbar sind, wobei das regelbare Ventil (40) und das frequenzselektive Ventil (50) zu dem Kolbenventil (41) zumindest bei der Zugbewegung (101) der Kolbeneinheit (20) parallel geschaltet sind.
Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das frequenzselektive Ventil (50) derart ausgebildet ist, dass ein Schließen eines ersten Ventilelementes (53) des frequenzselektiven Ventils (50) verzögerbar ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Ventil (40) mit einer Steuereinheit (3) in Kommunikationsverbindung bringbar ist, durch welche die Dämpfungswirkung des regelbaren Ventils (40) einstellbar ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das frequenzselektive Ventil (41) unabhängig von der Steuereinheit (3) ausgebildet ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenrohr (12) das Innenrohr (11) zumindest bereichsweise umgibt, so dass eine Außenkammer (33) zumindest bereichsweise zwischen dem Innenrohr (11) und dem Außenrohr (12) ausgestaltet ist, wobei das regelbare Ventil (40) und/oder das frequenzselektive Ventil (50) am Außenrohr (12) angeordnet ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Ventil (40) und/oder das frequenzselektive Ventil (50) an das Kolbenelement (21) gekoppelt ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Ventil (40) und/oder das frequenzselektive Ventil (50) ein Ventilgehäuse (40.1, 50.1) aufweist, welches sich zumindest bereichsweise vom Außenrohr (12) entlang einer Achse (40.2, 50.2) erstreckt, die senkrecht zu einer Kolbenachse (23) ist, entlang welcher das Kolbenelement (21) in dem Innenrohr (11) bewegbar ist.
Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das regelbare Ventil (40) und/oder das frequenzselektive Ventil (50) die Außenkammer (33) mit der ersten Druckkammer (31) in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist, wobei eine Zwischenkammer (34) zumindest bereichsweise zwischen der Außenkammer (33) und der ersten Druckkammer (31) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Radaufhängung (2) eine Dämpfervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.