DE102022000444B4 - Shock absorber for a vehicle - Google Patents

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Stoßdämpfer (1) für ein Fahrzeug mit- einem frequenzselektiven Ventil (4), mittels welchem einem in einem Stoßdämpfergehäuse (2) beweglich angeordneten Stoßdämpferkolben (3) zugeführte mechanische Schwingungen frequenzaufgelöst durch Einstellung eines freien Querschnitts eines Strömungskanals (3.3) des Stoßdämpferkolbens (3) dämpfbar sind, und- einem in dem gleichen Strömungskanal (3.3) wie das frequenzselektive Ventil (4) angeordneten Magnetventil (5), dadurch gekennzeichnet, dass- an oder in dem Stoßdämpferkolben (3) ein Magnet (6) angeordnet ist,- an oder in dem Stoßdämpfergehäuse (2) eine elektrische Spule (7) derart angeordnet ist, dass sich der Magnet (6) während einer Bewegung des Stoßdämpferkolbens (3) an der Spule (7) vorbeibewegt und eine Spannung (U) in die Spule (7) induziert,- die Spule (7) mit einer Steuereinheit (8) zur Steuerung des Magnetventils (5) gekoppelt ist,- die Steuereinheit (8) anhand von Ausgangssignalen der Spule (7) eine Anregungsfrequenz des Stoßdämpferkolbens (3) ermittelt, bei Unterschreitung eines Sollwerts der Anregungsfrequenz das Magnetventil (5) schließt und bei Überschreitung des Sollwerts das Magnetventil (5) öffnet.Shock absorber (1) for a vehicle with a frequency-selective valve (4) by means of which mechanical vibrations supplied to a shock absorber piston (3) movably arranged in a shock absorber housing (2) are frequency-resolved by setting a free cross section of a flow channel (3.3) of the shock absorber piston (3) can be damped, and- a solenoid valve (5) arranged in the same flow channel (3.3) as the frequency-selective valve (4), characterized in that- a magnet (6) is arranged on or in the shock absorber piston (3),- on or an electrical coil (7) is arranged in the shock absorber housing (2) in such a way that the magnet (6) moves past the coil (7) during a movement of the shock absorber piston (3) and a voltage (U) is fed into the coil (7) induced, - the coil (7) is coupled to a control unit (8) for controlling the solenoid valve (5), - the control unit (8) uses output signals from the coil (7) to determine an excitation frequency of the shock absorber piston (3) when a When the excitation frequency setpoint is reached, the solenoid valve (5) closes and when the setpoint is exceeded, the solenoid valve (5) opens.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a shock absorber for a vehicle according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Stoßdämpfers für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.The invention further relates to a method for operating a shock absorber for a vehicle according to the preamble of claim 3.

Aus der DE 10 2012 004 684 A1 ist ein Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem frequenzselektiven Ventil, mittels welchem dem Stoßdämpfer zugeführte mechanische Schwingungen frequenzaufgelöst dämpfbar sind, und einem zusätzlichen steuerbaren, in Reihe zu dem frequenzselektiven Ventil geschalteten Verstelldämpfungsventil bekannt. Das Verstelldämpfungsventil ist als schaltbares Magnetventil ausgebildet. Das frequenzselektive Ventil ist derart ausgebildet, dass es bei höheren Anregungsfrequenzen eine geringere Dämpfungskraft aufweist als bei niedrigen Anregungsfrequenzen.From the DE 10 2012 004 684 A1 discloses a shock absorber for a motor vehicle with a frequency-selective valve, by means of which mechanical vibrations supplied to the shock absorber can be damped in a frequency-resolved manner, and an additional controllable adjustable damping valve connected in series with the frequency-selective valve. The adjustable damping valve is designed as a switchable solenoid valve. The frequency-selective valve is designed in such a way that it has a lower damping force at higher excitation frequencies than at low excitation frequencies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Stoßdämpfer für ein Fahrzeug und ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines Stoßdämpfers für ein Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying a new type of shock absorber for a vehicle and a new type of method for operating a shock absorber for a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stoßdämpfer, welcher die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a shock absorber which has the features specified in claim 1, and by a method which has the features specified in claim 3.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Ein Stoßdämpfer für ein Fahrzeug weist ein frequenzselektives Ventil auf, mittels welchem einem in einem Stoßdämpfergehäuse beweglich angeordneten Stoßdämpferkolben zugeführte mechanische Schwingungen frequenzaufgelöst durch Einstellung eines freien Querschnitts eines Strömungskanals des Stoßdämpferkolbens dämpfbar sind. Weiterhin weist der Stoßdämpfer ein in dem gleichen Strömungskanal wie das frequenzselektive Ventil angeordnetes Magnetventil auf.A shock absorber for a vehicle has a frequency-selective valve, by means of which mechanical vibrations supplied to a shock absorber piston movably arranged in a shock absorber housing can be damped in a frequency-resolved manner by adjusting a free cross section of a flow channel of the shock absorber piston. Furthermore, the shock absorber has a solenoid valve arranged in the same flow channel as the frequency-selective valve.

Erfindungsgemäß ist an oder in dem Stoßdämpferkolben ein Magnet angeordnet. Weiterhin ist an oder in dem Stoßdämpfergehäuse eine elektrische Spule derart angeordnet, dass sich der Magnet während einer Bewegung des Stoßdämpferkolbens an der Spule vorbeibewegt und eine Spannung in die Spule induziert. Die Spule ist mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Magnetventils gekoppelt, wobei die Steuereinheit anhand von Ausgangssignalen der Spule eine Anregungsfrequenz des Stoßdämpferkolbens ermittelt, bei Unterschreitung eines Sollwerts der Anregungsfrequenz das Magnetventil schließt und bei Überschreitung des Sollwerts das Magnetventil öffnet.According to the invention, a magnet is arranged on or in the shock absorber piston. Furthermore, an electrical coil is arranged on or in the shock absorber housing in such a way that the magnet moves past the coil during a movement of the shock absorber piston and induces a voltage in the coil. The coil is coupled to a control unit for controlling the solenoid valve, with the control unit determining an excitation frequency of the shock absorber piston using output signals from the coil, closing the solenoid valve when the excitation frequency falls below a target value and opening the solenoid valve when the target value is exceeded.

Frequenzselektive Stoßdämpfer für Fahrzeuge weisen im Allgemeinen bei niedrigen Anregungsfrequenzen von beispielsweise weniger als vier 4 Hz eine höhere Dämpfung und bei höheren Anregungsfrequenzen von beispielsweise mehr als 4 Hz eine geringere Dämpfung auf. Somit kann bei niedrigen Anregungsfrequenzen eine Straßenlage des Fahrzeugs und bei höheren Anregungsfrequenzen ein Schwingungskomfort des Fahrzeugs optimiert werden. Wenn jedoch niedrige und hohe Anregungsfrequenzen gleichzeitig auftreten, werden niedrige Anregungsfrequenzen von höheren Anregungsfrequenzen überlagert.Frequency-selective shock absorbers for vehicles generally have higher damping at low excitation frequencies of, for example, less than 4 Hz and lower damping at higher excitation frequencies of, for example, more than 4 Hz. Thus, road holding of the vehicle can be optimized at low excitation frequencies and vibration comfort of the vehicle can be optimized at higher excitation frequencies. However, if low and high excitation frequencies occur simultaneously, lower excitation frequencies will be superimposed by higher excitation frequencies.

Der vorliegende Stoßdämpfer ermöglicht aufgrund der Steuereinheit, dass eine solche Überlagerung, beispielsweise durch Verwendung eines Tiefpasses, erkannt wird und das Magnetventil durch Schließen derart angesteuert wird, dass von dem Stoßdämpfer auch dann eine höhere Dämpfung zur Verfügung gestellt wird, wenn eine niedrige Anregungsfrequenz durch höhere Frequenzen überlagert wird. Somit kann zuverlässig vermieden werden, dass der Stoßdämpfer in derartigen Situationen eine zu geringe Dämpfung aufweist. Hieraus resultieren ein verbesserter Fahrkomfort und eine verbesserte Sicherheit für das Fahrzeug und seine Insassen.Due to the control unit, the present shock absorber makes it possible for such an overlay to be detected, for example by using a low-pass filter, and for the solenoid valve to be controlled by closing in such a way that the shock absorber also provides greater damping when a low excitation frequency is overlaid by higher frequencies. It can thus be reliably avoided that the shock absorber has insufficient damping in such situations. This results in improved driving comfort and improved safety for the vehicle and its occupants.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Stoßdämpfers für ein Fahrzeug,
  • 2 schematisch einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung mit einer geringen Anregungsfrequenz und
  • 3 schematisch einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung mit einer hohen Anregungsfrequenz.
show:
  • 1 schematically a sectional view of a section of a shock absorber for a vehicle,
  • 2 schematically a time course of an electrical voltage with a low excitation frequency and
  • 3 schematically shows a time course of an electrical voltage with a high excitation frequency.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Stoßdämpfers 1 für ein Fahrzeug dargestellt. 2 zeigt einen Verlauf einer elektrischen Spannung U mit einer geringen Anregungsfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit t und 3 einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung mit einer hohen Anregungsfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit.In 1 is a sectional view of a detail of a possible embodiment of a shock absorber 1 for a vehicle. 2 shows a course of an electrical voltage U with a low excitation frequency as a function of the time t and 3 a time course of an electrical voltage with a high excitation frequency as a function of time.

Der Stoßdämpfer 1 umfasst ein mit Öl O gefülltes Stoßdämpfergehäuse 2 und einen in dem Stoßdämpfergehäuse 2 beweglich angeordneten Stoßdämpferkolben 3. Der Stoßdämpferkolben 3 weist mehrere Strömungskanäle 3.1 bis 3.3 auf, durch welche das Öl O bei einer Bewegung des Stoßdämpferkolbens 3 strömen kann, so dass eine Dämpfung der Bewegung erzeugt wird.The shock absorber 1 comprises a shock absorber housing 2 filled with oil O and a shock absorber piston 3 arranged movably in the shock absorber housing 2. The shock absorber piston 3 has a plurality of flow channels 3.1 to 3.3 through which the oil O can flow when the shock absorber piston 3 moves, so that the movement is damped.

Der Stoßdämpfer 1 ist frequenzselektiv ausgebildet. Das heißt, dass dessen Dämpfungseigenschaften in Abhängigkeit von der jeweiligen Anregungsfrequenz des Stoßdämpferkolbens 3 variabel einstellbar sind. Hierzu umfasst der Stoßdämpfer 1 ein frequenzselektives Ventil 4, mittels welchem dem Stoßdämpferkolben zugeführte mechanische Schwingungen frequenzaufgelöst durch Einstellung eines freien Querschnitts des Strömungskanals 3.3 dämpfbar sind. Beispielsweise ist das frequenzselektive Ventil 4 dabei derart ausgebildet, dass dieses bei niedrigen Anregungsfrequenzen von beispielsweise weniger als vier 4 Hz den Strömungskanal 3.3 verschließt und somit zu einer höheren Dämpfung führt und bei höheren Anregungsfrequenzen von beispielsweise mehr als 4 Hz den Strömungskanal 3.3 öffnet und somit zu einer geringeren Dämpfung führt. Wenn jedoch niedrige und hohe Anregungsfrequenzen gleichzeitig auftreten, werden niedrige Anregungsfrequenzen von höheren Anregungsfrequenzen überlagert, so dass das frequenzselektive Ventil 4 trotz geringer Anregungsfrequenz öffnet somit die Dämpfung verringert.The shock absorber 1 is designed to be frequency-selective. This means that its damping properties can be variably adjusted as a function of the respective excitation frequency of the shock absorber piston 3 . For this purpose, the shock absorber 1 comprises a frequency-selective valve 4, by means of which mechanical vibrations supplied to the shock absorber piston can be damped in a frequency-resolved manner by setting a free cross section of the flow channel 3.3. For example, the frequency-selective valve 4 is designed in such a way that at low excitation frequencies of, for example, less than four 4 Hz, it closes the flow channel 3.3 and thus leads to higher damping, and at higher excitation frequencies of, for example, more than 4 Hz, the flow channel 3.3 opens and thus leads to lower damping. However, if low and high excitation frequencies occur simultaneously, low excitation frequencies are superimposed by higher excitation frequencies, so that the frequency-selective valve 4 opens despite the low excitation frequency, thus reducing the damping.

Um dies zu vermeiden, ist in dem Strömungskanal 3.3 zusätzlich ein Magnetventil 5 angeordnet, mittels welchem der Strömungskanal 3.3 verschlossen werden kann. Weiterhin ist an oder in dem Stoßdämpferkolben 3 ein Magnet 6, insbesondere ein Permanentmagnet, angeordnet. An oder in dem Stoßdämpfergehäuse 2 ist oberhalb oder unterhalb einer Gleichgewichtslage des Stoßdämpferkolbens 3 eine elektrische Spule 7 mit Eisenkern 7.1.In order to avoid this, a solenoid valve 5 is additionally arranged in the flow channel 3.3, by means of which the flow channel 3.3 can be closed. Furthermore, a magnet 6 , in particular a permanent magnet, is arranged on or in the shock absorber piston 3 . On or in the shock absorber housing 2, above or below an equilibrium position of the shock absorber piston 3, is an electric coil 7 with an iron core 7.1.

Wird der Stoßdämpferkolben 3 durch Straßenanregung in Bewegung versetzt, bewegt sich dieser in dem Stoßdämpfergehäuse 2 auf und ab. Dabei bewegt sich der Magnet 6 wiederholt an der Spule 7 vorbei, wodurch in eine Spannung U induziert wird. Bewegt sich der Stoßdämpferkolben 3 nur mit geringer Amplitude höherfrequent, erfolgt auch die Induktion der Spannung U mit höherer Frequenz. Wird dagegen der Stoßdämpferkolben 3 mit größerer Amplitude und niedrigerer Frequenz bewegt, erfolgt auch die Induktion der Spannung U mit geringerer Frequenz. Ob der Bewegung dabei auch noch höherfrequente Schwingungen überlagert sind, spielt für die Induktion der Spannung U keine Rolle.If the shock absorber piston 3 is set in motion by road excitation, it moves up and down in the shock absorber housing 2 . The magnet 6 repeatedly moves past the coil 7, as a result of which a voltage U is induced. If the shock absorber piston 3 moves only with a small amplitude at a higher frequency, the voltage U is also induced at a higher frequency. If, on the other hand, the shock absorber piston 3 is moved with a larger amplitude and lower frequency, the voltage U is also induced with a lower frequency. Whether or not higher-frequency vibrations are superimposed on the movement is irrelevant for the induction of the voltage U.

In einer Steuereinheit 8 wird beispielsweise mittels eines Tiefpasses bestimmt, wann kleine Anregungsfrequenzen vorliegen. Dann wird das Magnetventil 5 geschlossen und somit die Dämpfung erhöht. Bei größeren Anregungsfrequenzen bleibt das Magnetventil 5 geöffnet und die Dämpfung ist verringert und wird durch das frequenzselektive Ventil 4 gesteuert.A control unit 8 uses a low-pass filter, for example, to determine when low excitation frequencies are present. Then the solenoid valve 5 is closed and thus the damping is increased. At higher excitation frequencies, the solenoid valve 5 remains open and the damping is reduced and is controlled by the frequency-selective valve 4.

Diese Regelung kann auch geschwindigkeitsabhängig erfolgen. Dann wird nur bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit die Regelung aktiviert, bei niedrigen Geschwindigkeiten bleibt das frequenzselektive Ventil 4 ständig aktiv, weil in diesem Fall auch bei geringeren Anregungsfrequenzen eine geringere Dämpfung akzeptabel ist.This control can also be speed-dependent. The regulation is then only activated at a higher vehicle speed, at low speeds the frequency-selective valve 4 remains constantly active, because in this case less damping is acceptable even at lower excitation frequencies.

In einer möglichen Ausgestaltung kann das frequenzselektive Ventil 4 auch entfallen und die Realisierung der Frequenzselektivität des Stoßdämpfers erfolgt allein mittels der beschriebenen Ansteuerung des Magnetventils 5.In one possible embodiment, the frequency-selective valve 4 can also be omitted and the realization of the frequency selectivity of the shock absorber takes place solely by means of the described actuation of the solenoid valve 5.

Claims (5)

Stoßdämpfer (1) für ein Fahrzeug mit - einem frequenzselektiven Ventil (4), mittels welchem einem in einem Stoßdämpfergehäuse (2) beweglich angeordneten Stoßdämpferkolben (3) zugeführte mechanische Schwingungen frequenzaufgelöst durch Einstellung eines freien Querschnitts eines Strömungskanals (3.3) des Stoßdämpferkolbens (3) dämpfbar sind, und - einem in dem gleichen Strömungskanal (3.3) wie das frequenzselektive Ventil (4) angeordneten Magnetventil (5), dadurch gekennzeichnet, dass - an oder in dem Stoßdämpferkolben (3) ein Magnet (6) angeordnet ist, - an oder in dem Stoßdämpfergehäuse (2) eine elektrische Spule (7) derart angeordnet ist, dass sich der Magnet (6) während einer Bewegung des Stoßdämpferkolbens (3) an der Spule (7) vorbeibewegt und eine Spannung (U) in die Spule (7) induziert, - die Spule (7) mit einer Steuereinheit (8) zur Steuerung des Magnetventils (5) gekoppelt ist, - die Steuereinheit (8) anhand von Ausgangssignalen der Spule (7) eine Anregungsfrequenz des Stoßdämpferkolbens (3) ermittelt, bei Unterschreitung eines Sollwerts der Anregungsfrequenz das Magnetventil (5) schließt und bei Überschreitung des Sollwerts das Magnetventil (5) öffnet.Shock absorber (1) for a vehicle with - a frequency-selective valve (4), by means of which mechanical vibrations supplied to a shock absorber piston (3) movably arranged in a shock absorber housing (2) can be damped with frequency resolution by adjusting a free cross section of a flow channel (3.3) of the shock absorber piston (3), and - a solenoid valve (5) arranged in the same flow channel (3.3) as the frequency-selective valve (4),characterized, that - a magnet (6) is arranged on or in the shock absorber piston (3), - an electrical coil (7) is arranged on or in the shock absorber housing (2) in such a way that the magnet (6) moves past the coil (7) during a movement of the shock absorber piston (3) and induces a voltage (U) in the coil (7), - the coil (7) is coupled to a control unit (8) for controlling the solenoid valve (5), - the control unit (8) uses the output signals of the coil (7) to determine an excitation frequency of the shock absorber piston (3), if the excitation frequency falls below a target value, the solenoid valve (5) closes and if the target value is exceeded, the solenoid valve (5) opens. Stoßdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) einen Tiefpass zur Ermittlung der Anregungsfrequenz aufweist.Shock absorber (1) after claim 1 , characterized in that the control unit (8) has a low-pass filter for determining the excitation frequency. Verfahren zum Betrieb eines Stoßdämpfers (1) für ein Fahrzeug, wobei mittels eines frequenzselektiven Ventils (4) einem in einem Stoßdämpfergehäuse (2) beweglich angeordneten Stoßdämpferkolben (3) zugeführte mechanische Schwingungen frequenzaufgelöst durch Einstellung eines freien Querschnitts eines Strömungskanals (3.3) des Stoßdämpferkolbens (3) gedämpft werden dadurch gekennzeichnet, dass - mittels eines an oder in dem Stoßdämpferkolben (3) angeordneten Magnets (6) bei einer Vorbeibewegung an einem an oder in dem Stoßdämpfergehäuse (2) angeordneten elektrischen Spule (7) eine Spannung (U) in die Spule (7) induziert wird, - anhand von Ausgangssignalen der Spule (7) eine Anregungsfrequenz des Stoßdämpferkolbens (3) ermittelt wird, - bei Unterschreitung eines Sollwerts der Anregungsfrequenz ein in dem gleichen Strömungskanal (3.3) wie das frequenzselektive Ventil (4) angeordnetes Magnetventil (5) geschlossen und bei Überschreitung des Sollwerts geöffnet wird.Method for operating a shock absorber (1) for a vehicle, in which, by means of a frequency-selective valve (4), mechanical vibrations fed to a shock absorber piston (3) movably arranged in a shock absorber housing (2) are damped in a frequency-resolved manner by adjusting a free cross section of a flow channel (3.3) of the shock absorber piston (3).characterized, that - by means of a magnet (6) arranged on or in the shock absorber piston (3), a voltage (U) is induced in the coil (7) when it moves past an electrical coil (7) arranged on or in the shock absorber housing (2), - an excitation frequency of the shock absorber piston (3) is determined on the basis of output signals from the coil (7), - If the excitation frequency falls below a desired value, a solenoid valve (5) arranged in the same flow channel (3.3) as the frequency-selective valve (4) is closed and opened if the desired value is exceeded. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsfrequenz mittels eines Tiefpasses ermittelt wird.procedure after claim 3 , characterized in that the excitation frequency is determined by means of a low-pass filter. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (5) bei Unterschreitung einer vorgegebenen Geschwindigkeit eines den Stoßdämpfer (1) aufweisenden Fahrzeugs dauerhaft geöffnet ist.procedure after claim 3 or 4 , characterized in that the solenoid valve (5) is permanently open when the speed of a vehicle having the shock absorber (1) falls below a predetermined value.
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