DE102019115492B4 - Dämpferanordnung für ein Rad eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Dämpferanordnung für ein Rad eines Kraftfahrzeuges Download PDF

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Abstract

Dämpferanordnung für ein Rad eines Kraftfahrzeuges mit einem Arbeitszylinder (4), der mindestens ein Dämpferrohr (6) mit einer Innenwand (8) aufweist, wobei in dem Dämpferrohr (6) ein an einer Kolbenstange (10) angeordneter Arbeitskolben (12) axial verstellbar vorgesehen ist, derart, dass eine erste, obere Dämpferkammer (14) und eine zweite, untere Dämpferkammer (16) ausgebildet sind, wobei eine Druckstellanordnung (18) vorgesehen ist, die eine Pumpenanordnung (20), die durch einen Elektromotor (22) antreibbar ist und mindestens ein Speichervolumen (24) aufweist, wobei die Pumpenanordnung (20) und das Speichervolumen (24) über Hydraulikverbindungen (34, 36, 38, 40, 42), die zumindest Rückschlagventile (26, 28) und einstellbare Drosselventilanordnungen (30, 32) aufweisen, mit den beiden Dämpferkammern (14, 16) fluidisch verbunden sind, wobei eine erste hydraulische Verbindung (34) von der Pumpenanordnung (20) zur ersten, oberen Dämpferkammer (14) und eine zweite hydraulische Verbindung (36) von der Pumpe (20) zur zweiten, unteren Dämpferkammer (16) führt, wobei genau ein Speichervolumen (24) vorgesehen ist, wobei eine dritte hydraulische Verbindung (38) mit in Richtung zu den hydraulische Verbindungen (34, 36) öffnenden Rückschlagventilen (26, 28) und eine vierte, parallel hierzu geschaltete hydraulische Verbindung (40) mit zwei einstellbaren Drosselventilanordnungen (30, 32) vorgesehen ist, wobei das Speichervolumen (24) über eine fünfte hydraulische Verbindung (42) fluidisch mit den beiden Rückschlagventilen (26, 28) und den einstellbaren Drosselventilanordnungen (30, 32) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung (20) aus einer bi-direktionalen Pumpe besteht, wobei im Bereich von zwei Fluidanschlüssen (50, 52) der bi-direktionalen Pumpe (20) jeweils ein Drucksensor (54, 56) vorgesehen ist, wobei eine Steuereinrichtung (48) vorgesehen ist, die steuerungstechnisch mit den einstellbaren Drosselventilen (30, 32), den Drucksensoren (54, 56) und dem Elektromotor (22) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dämpferanordnung für ein Rad eines Kraftfahrzeuges mit einem Arbeitszylinder, der mindestens ein Dämpferrohr mit einer Innenwand aufweist, wobei in dem Dämpferrohr ein an einer Kolbenstange angeordneter Arbeitskolben axial verstellbar vorgesehen ist, derart, dass eine erste, obere Dämpferkammer und eine zweite, untere Dämpferkammer ausgebildet sind, wobei eine Druckstellanordnung vorgesehen ist, die eine Pumpenanordnung, die durch einen Elektromotor antreibbar ist und mindestens ein Speichervolumen aufweist, wobei die Pumpenanordnung und das Speichervolumen über Hydraulikverbindungen, die zumindest Rückschlagventile und einstellbare Drosselventilanordnungen aufweisen, mit den beiden Dämpferkammern fluidisch verbunden sind, wobei eine erste hydraulische Verbindung von der Pumpe zur ersten, oberen Dämpferkammer und eine zweite hydraulische Verbindung von der Pumpenanordnung zur zweiten, unteren Dämpferkammer führt, wobei genau ein Speichervolumen vorgesehen ist, wobei eine dritte hydraulische Verbindung mit in Richtung zu den hydraulischen Verbindungen öffnenden Rückschlagventilen und eine vierte, parallel hierzu geschaltete hydraulische Verbindung mit zwei einstellbaren Drosselventilanordnungen vorgesehen ist, wobei das Speichervolumen über eine fünfte hydraulische Verbindung fluidisch mit den beiden Rückschlagventilen und den einstellbaren Drosselventilanordnungen verbunden ist.
  • Eine derartige Dämpferanordnung wird auch als aktive Dämpferanordnung bezeichnet. Hierdurch sollen neben den normalen Dämpferaufgaben einer Radaufhängung auch eine aktive Dämpfung in dem Sinne ermöglicht werden, das der Druck in der ersten, oberen Druckkammer oder in der zweiten, unteren Druckkammer durch eine Pumpe aktiv beeinflusst werden kann. Ein Beispiel für eine derartige Dämpferanordnung ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 054 908 A zu finden. Diese Dämpferanordnung ist jedoch mit zwei Speichervolumina komplexer aufgebaut und daher auch teuer in der Herstellung.
  • Eine gattungsgemäße Dämpferanordnung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 11 2013 006 374 T5 bekannt. Hierbei wird durch eine Komponentenanordnung lediglich ein Speichervolumen benötigt. Auch wenn die hier offenbarte Dämpferanordnung an sich eine individuelle, aktive Dämpfung ermöglicht, kann die Ansteuerung noch große Ungenauigkeiten aufweisen. Insbesondere bei modernen aktiven Fahrwerkssystemen, ist eine genaue Ansteuerung der Dämpferanordnung erforderlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine aktive Dämpferanordnung bereitzustellen, die einfach und kostengünstig herzustellen ist, und einen hohen Fahrkomfort vorsieht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das die Pumpenanordnung aus einer bi-direktionalen Pumpe besteht, wobei im Bereich von zwei Fluidanschlüssen der bi-direktionalen Pumpe jeweils ein Drucksensor vorgesehen ist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die steuerungstechnisch mit den einstellbaren Drosselventilen, den Drucksensoren und dem Elektromotor verbunden ist.. Hierdurch wird eine individuelle Dämpferanordnung für ein Rad geschaffen, die besonders einfach aufgebaut ist, lediglich ein Speichervolumen benötigt und sowohl die klassischen Dämpfereigenschaften, als auch eine aktive Dämpfung, beispielsweise zur Wandstabilisierung, und beide Funktionen überlagert warnehmen kann.
  • Auf vorteilhafte Weise sind in den hydraulischen Verbindungen Absperrventile und Befüllanschlüsse vorgesehen, um auf einfache Weise das Dämpferrohr von den Versorgungsleitungen und der Pumpe trennen zu können, wenn die Pumpe nicht direkt am Dämpfer montiert werden kann. Die Befüllanschlüsse dienen dazu, die Dämpferanordnung oder nur die Pumpe mit ihren hydraulischen Verbindungen mit Fluid zu füllen.
  • Um durch die einstellbaren Drosselventilanordnungen sowohl eine harte Dämpfung als auch eine weiche Dämpfung vorzusehen, kann eine einstellbare Drosselventilanordnung aus einem einstellbaren Drosselventil und aus einem parallelen hierzu geschalteten Rückschlagventil bestehen. In der einfachsten Version weist die einstellbare Drosselventilanordnung lediglich ein einstellbares Drosselventil auf.
  • Zur Begrenzung einer maximalen Druckdifferenz zwischen den Dämpferkammern kann in dem Arbeitskolben eine zusätzliche Blow-Off-Anordnung vorgesehen sein. Hierbei kann die Blow-Off-Anordnung aus zwei in Strömungsrichtung entgegengesetzt angeordneten Rückschlagventilen bestehen. Muss nur der Druck in einer Dämpferkammer begrenzt werden, ist ein Rückschlagventil ausreichen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein weiteres Dämpferrohr vorgesehen, wobei ein Rohrspalt zwischen innerem und weiterem Dämpferrohr sowie einer Öffnung im inneren Dämpferohr zur Kommunikation mit einer der beiden Dämpferkammern angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die Druckstellanordnung am oberen oder unteren Ende des Dämpferrohrs vorzusehen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein weiteres Dämpferrohr zur Bildung des Speichervolumens ausgebildet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte Dämpferanordnung geschaffen.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Dämpferanordnung,
    • 2 eine erweiterte Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämpferanordnung, und
    eine weitere schematische Darstellung einer Dämpferanordnung aufbauend aus den 1 und 2.
  • 1 zeigt eine Dämpferanordnung 2, die hier als sogenannter Einrohr-Dämpfer ausgebildet ist. Hierzu weist die Dämpferanordnung 2 einen Arbeitszylinder 4 auf, der im Wesentlichen ein Dämpferrohr 6 mit einer Innenwand 8 besitzt. In dem Dämpferrohr 6 ist ein an einer Kolbenstange 10 angeordneter Arbeitskolben 12 abdichtend an der Innenwand 8 geführt, so dass eine erste, obere Dämpferkammer 14 und eine zweite, untere Dämpferkammer 16 ausgebildet sind.
  • Um nun eine aktive Dämpfung der Dämpferanordnung 2 zu ermöglichen, ist eine Druckstellanordnung 18 vorgesehen die im Wesentlichen eine bi-direktionale Pumpe 20, die durch ein Elektromotor 22 antreibbar ist, genau ein Speichervolumen 24 sowie Rückschlagventile 26, 28 und einstellbare Drosselventilanordnungen 30,32 aufweist. Hierbei ist eine erste hydraulische Verbindung 34 von der Pumpe 20 zur ersten, oberen Dämpferkammer 14 vorgesehen und eine zweite hydraulische Verbindung 36 von der Pumpe 20 zur zweiten, unteren Dämpferkammer 16 vorgesehen. Die entgegengesetzt wirkenden Rückschlagventile 26, 28 sind in einer dritten hydraulischen Verbindung 38 in Richtung zu den hydraulischen Verbindungen 34, 36 öffnend und die einstellbaren Drosselventilanordnungen 30, 32 in einer vierten hydraulischen Verbindung 40 angeordnet. Die vierte hydraulische Verbindung 40 ist parallel zur dritten hydraulische Verbindung 38 geschaltet und auch fluidisch mit den hydraulische Verbindungen 34, 36 verbunden. Das Speichervolumen 24 ist über eine fünfte hydraulische Verbindung 42 fluidisch mit der dritten hydraulischen Verbindung 38 und der vierten hydraulischen Verbindung 40 verbunden, wobei ein jeweiliger Knotenpunkt 44, 46 jeweils zwischen den Rückschlagventilen 26, 28 und den einstellbaren Drosselventilanordnungen 30, 32 vorgesehen ist.
  • Eine einfache, passive Dämpfung, bei der der Arbeitskolben 12 beispielsweise in Richtung der zweiten, unteren Dämpferkammer 6 verschoben wird, wird dadurch ermöglicht, das Fluid von der zweiten, unteren Dämpferkammer 6, über die hydraulische Verbindung 36 und die hydraulische Verbindung 40 mit den einstellbaren Drosselventilanordnungen 30, 32 und über die hydraulische Verbindung 38 und das Rückschlagventil 26 in die hydraulische Verbindung 34 und damit zur ersten, oberen Dämpferkammer geführt wird. Eine aktive Dämpfung, beispielsweise zur Wankstabilisierung, bei der der Arbeitskolben 12 nicht verschoben werden soll, jedoch eine Druckerhöhung in der oberen Dämpferkammer 14 stattfinden soll, wird dadurch erreicht, dass die Pumpe 20 in Richtung der hydraulische Verbindung 34 betrieben wird, und Fluid aus dem Speichervolumen 24, über die hydraulische Verbindung 38 und das Rückschlagventil 28 zur hydraulische Verbindung 36 geführt wird und von der Pumpe 20 in die hydraulische Verbindung 34 geführt wird, wobei es dann über die hydraulische Verbindung 40 und die einstellbare Drosselventilanordnung 30 zurückgeführt wird, wodurch eine Druckerhöhung in der Versorgungsleitung 34 und damit in der ersten, oberen Dämpferkammer 14 erreicht wird.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass unter dem Begriff einstellbare Drosselventilanordnung sowohl ein einfaches einstellbares Drosselventil als auch eine Kombination von einem einstellbaren Druckventil und einem parallel geschalteten passiven Ventil verstanden wird.
  • 2 zeigt nun in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Ausführung der Dämpferanordnung 2 aus 1. Hierzu ist eine Steuereinrichtung 48 vorgesehen, die sowohl mit den einstellbaren Drosselventilanordnungen 30, 32 als auch dem Elektromotor 22 elektronisch verbunden ist. Um eine optimale Überwachung beziehungsweise Regelung der Druckstellanordnung 18 vorzusehen, sind im Bereich von Fluidanschlüssen 50, 52 Drucksensoren 54, 56 angeordnet, die ebenfalls mit der Steuereinrichtung 48 steuerungstechnisch verbunden sind. Um eine einfache Montage beziehungsweise Demontage zu gewährleisten, sind weitere Fluidanschlüsse 58, 60 in den hydraulischen Verbindungen 34, 36 sowie Befüllanschlüsse 62, 64 und Absperrventile 66, 68 vorgesehen.
  • Um eine maximale Druckdifferenz zwischen den Dämpferkammern 14 und 16 zu begrenzen, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 im Arbeitskolben 12 eine Blow-Off-Anordnung 70 vorgesehen, die hier aus zwei in Strömungsrichtung entgegengesetzt angeordneten Rückschlagventilen 72, 74 besteht.
  • 3 zeigt dann noch weitere mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dämpferanordnung 2. Zunächst ist ein weiteres, das erste Dämpferrohr 6 radialumgebendes zweites Dämpferrohr 76 vorgesehen, wobei ein Öffnung 78 im ersten Dämpferrohr 6 und der Rohrspalt zwischen Dämpferrohr 6 und Dämpferrohr 76 zur Kommunikation mit der ersten, oberen Dämpferkammer 14 vorgesehen ist. Zusätzlich oder aber auch unabhängig davon, kann noch ein weiteres Dämpferrohr 80 vorgesehen sein, dass entweder das erste Dämpferrohr 6 oder das zweite Dämpferrohr 76 radial umgibt, wodurch der hier geschaffene Aufnahmeraum das Speichervolumen 24 ausbildet, wodurch die Dämpferanordnung 2 noch kompakter ausgebildet werden kann. Das Speichervolumen kann ohne oder mit einer Gas-ÖI-Trennung z.B. durch einen Trennkolben oder eine Membran ausgeführt werden.

Claims (9)

  1. Dämpferanordnung für ein Rad eines Kraftfahrzeuges mit einem Arbeitszylinder (4), der mindestens ein Dämpferrohr (6) mit einer Innenwand (8) aufweist, wobei in dem Dämpferrohr (6) ein an einer Kolbenstange (10) angeordneter Arbeitskolben (12) axial verstellbar vorgesehen ist, derart, dass eine erste, obere Dämpferkammer (14) und eine zweite, untere Dämpferkammer (16) ausgebildet sind, wobei eine Druckstellanordnung (18) vorgesehen ist, die eine Pumpenanordnung (20), die durch einen Elektromotor (22) antreibbar ist und mindestens ein Speichervolumen (24) aufweist, wobei die Pumpenanordnung (20) und das Speichervolumen (24) über Hydraulikverbindungen (34, 36, 38, 40, 42), die zumindest Rückschlagventile (26, 28) und einstellbare Drosselventilanordnungen (30, 32) aufweisen, mit den beiden Dämpferkammern (14, 16) fluidisch verbunden sind, wobei eine erste hydraulische Verbindung (34) von der Pumpenanordnung (20) zur ersten, oberen Dämpferkammer (14) und eine zweite hydraulische Verbindung (36) von der Pumpe (20) zur zweiten, unteren Dämpferkammer (16) führt, wobei genau ein Speichervolumen (24) vorgesehen ist, wobei eine dritte hydraulische Verbindung (38) mit in Richtung zu den hydraulische Verbindungen (34, 36) öffnenden Rückschlagventilen (26, 28) und eine vierte, parallel hierzu geschaltete hydraulische Verbindung (40) mit zwei einstellbaren Drosselventilanordnungen (30, 32) vorgesehen ist, wobei das Speichervolumen (24) über eine fünfte hydraulische Verbindung (42) fluidisch mit den beiden Rückschlagventilen (26, 28) und den einstellbaren Drosselventilanordnungen (30, 32) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung (20) aus einer bi-direktionalen Pumpe besteht, wobei im Bereich von zwei Fluidanschlüssen (50, 52) der bi-direktionalen Pumpe (20) jeweils ein Drucksensor (54, 56) vorgesehen ist, wobei eine Steuereinrichtung (48) vorgesehen ist, die steuerungstechnisch mit den einstellbaren Drosselventilen (30, 32), den Drucksensoren (54, 56) und dem Elektromotor (22) verbunden ist.
  2. Dämpferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den hydraulischen Verbindungen zwischen der bi-direktionalen Pumpe (20) und den Ventilanordnungen Absperrventile (66, 68) und Befüllanschlüsse (62, 64) vorgesehen sind.
  3. Dämpferanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge der Komponenten von der bi-direktionalen Pumpe (20) kommend Fluidanschluss (58), Befüllanschluss (62) dann Absperrventil (66) für die erste Dämpferkammer (14) und Fluidanschluss (60), Befüllanschluss (64) dann Absperrventil (68) für die zweite Dämpferkammer (16) lautet.
  4. Dämpferanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einstellbare Drosselventilanordnung (30, 32) aus einem einstellbaren Drosselventil (30, 32) und aus einem parallelen hierzu geschalteten passiven Ventil besteht.
  5. Dämpferanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Arbeitskolben (12) eine Blow-Off-Anordnung (70) zur Festlegung einer maximalen Druckdifferenz zwischen den Dämpferkammern (14, 16) vorgesehen ist.
  6. Dämpferanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blow-Off-Anordnung (70) aus ein oder zwei in Strömungsrichtung entgegengesetzt angeordneten Rückschlagventilen (72, 74) besteht.
  7. Dämpferanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Dämpferrohr (76) vorgesehen ist, wobei eine Öffnung (78) im ersten Dämpferrohr (6) und der Rohrspalt zwischen Dämpferrohr (6) und Dämpferrohr (76) zur Kommunikation mit einer der beiden Dämpferkammern (14, 16) angeordnet ist.
  8. Dämpferanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Dämpferrohr (80) zur Bildung des Speichervolumens (24) ausgebildet ist.
  9. Dämpferanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (24) ohne oder mit einer Gas-Öl-Trennung z.B. durch einen Trennkolben oder eine Membran ausgeführt ist.
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