DE10218320B4

DE10218320B4 - Dämpfer mit magneto-rheologischem Fluid für Radaufhängungen von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE10218320B4
Application number: DE10218320A
Authority: DE
Inventors: Jeremy R. Edmondson; Joshua D. Coombs; Carlos F. Osorio
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: GB0209684D0; GB2382638A; GB2382638B; US6681905B2; DE10218320A1; US20030102193A1

Abstract

Dämpfer (10) für eine Radaufhängung für Fahrzeuge, aufweisend:
a. zumindest drei konzentrische Zylinder (12, 14, 38), zwischen denen Spalte (42, 44) festgelegt sind,
b. einen ersten Spalt (42), der zwischen dem ersten (12) und dem dritten Zylinder (38) festgelegt ist,
c. einen zweiten Spalt (44), der zwischen dem zweiten Zylinder (14) und dem dritten Zylinder (38) festgelegt ist,
d. wobei der dritte Zylinder (38) an Lagern angebracht ist, um eine Drehung des dritten Zylinders (38) relativ zu dem ersten und dem zweiten Zylinder (12, 14) zuzulassen,
e. wobei der dritte Zylinder (38) einen Lenkarm (36) ausbildet, der an einem ersten Ende (40) des dritten Zylinders (38) derart angebracht ist, dass die Oszillation des Lenkarms (36) den dritten Zylinder (38) veranlasst, sich relativ zu dem ersten und dem zweiten Zylinder (12, 14) zu drehen,
f. wobei der erste und der zweite Spalt (42, 44) zwischen...

Description

Die vorliegende Erfindung liegt allgemein auf dem Gebiet von Radaufhängungen für Fahrzeuge. Sie betrifft einen mit einem magneto-rheologischen Fluid betätigten Dämpfer gemäß Anspruch 1, eine Dämpferanordnung gemäß Anspruch 10 sowie die Verwendung eines Dämpfers mit einem magneto-rheologischen Fluid in einer Radaufhängung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 12.
Aufhängungssysteme werden in modernen Fahrzeugen eingesetzt, um die Eigenschaften der Fahrt und die Handhabung des Fahrzeugs abzustimmen. Das Aufhängungssystem in dem jeweiligen Fahrzeugtyp ist an den Fahrstil des Fahrers angepasst bzw. anpassbar. Einige Fahrzeugaufhängungssysteme stellen eine gleichmäßigere Fahrt bereit als andere, die dafür straffere präzisere Handhabungseigenschaften bereitstellen. Modernere Aufhängungssysteme erlauben es einem Nutzer häufig, die Art der Fahrt für das Fahrzeug zu wählen. Beispielsweise kann ein Nutzer eine „weichere" Fahrt wünschen, wenn er über unebenes Gelände fährt, und eine „härtere" Fahrt mit präziserer Handhabung, wenn er über glattes Gelände fährt.
Bei einem magneto-rheologischen Fluid (vorliegend auch als MR-Fluid bezeichnet) handelt es sich um eine Substanz, die auf einem magnetisierbaren Medium beruht, das in einer Weise kompoundiert ist, die es erlaubt, dass die Substanz sich von einem flüssigen Zustand in einen stärker viskosen Zustand ändert. In einer Form weist das MR-Fluid eine Viskosität und Konsistenz ähnlich wie gewöhnliches Motoröl auf. Wenn ein Magnetfeld angelegt wird, ändert das Fluid jedoch seine Form und wird gegenüber Scherkraft beständiger. Diese Erhöhung der Viskosität führt zu einem Dipolmoment, das in Magnetpartikel eingeleitet bzw. induziert wird, die in dem Fluid suspendiert sind, und zwar ausgehend von dem Magnetfeld. Die Partikel bilden Ketten und richten sich parallel zum Magnetfeld aus. Die Erhöhung der Viskosität hängt von der Feldstärke ab, die an das Fluid angelegt ist, sowie von der Größe und Qualität der Partikel. Diese Viskositätsänderung des Fluids findet innerhalb von Millisekunden statt.

Auf Grund der Fähigkeit, die Viskosität rasch und problemlos zu ändern, sind MR-Fluide eingesetzt worden, um einen einstellbaren Widerstand in zahlreichen Arten von Systemen einzustellen. Beispielsweise offenbart die US 5,816,372 ein System zur Verwendung in einer Übungsmaschine, um den Widerstand in der Übungsanlage zu steuern. Das System umfasst einen sich drehenden Rotor mit einem Gehäuse und ein MR-Fluid an einer Stelle zwischen dem Rotor und dem Gehäuse. Um den Widerstand zu erhöhen, den ein Nutzer beim Üben erfährt, wird an das MR-Fluid ein Magnetfeld angelegt und die erhöhte Viskosität des MR-Fluids macht es schwieriger, den Rotor zu drehen.

MR-Fluide sind in Teleskopdämpfern in Fahrzeugen verwendet worden. Ein Teleskopdämpfer kann mit MR-Fluid gefüllt werden, um einen einstellbaren Widerstand gegenüber der Vertikalbewegung des Rads eines Fahrzeugs bereit zu stellen. Ein Teleskopdämpfer unter Verwendung von MR-Fluid benötigt eine große Menge an MR-Fluid, um zu funktionieren, und ein großes Magnetfeld, um betätigt zu werden. Eine andere Art eines Dämpfers unter Verwendung von MR-Fluid stellt ein Rotationsstoßdämpfer dar, der in der US 4,942,947 und der US 5,257,681 offenbart ist. Diese Art eines Stoßdämpfers erlaubt das Dämpfen einer Relativbewegung zwischen einem an einer Welle ange brachten Flügel, der in Verbindung mit einem Rad des Fahrzeugs steht, und einem Gehäuse um den Flügel herum. Das System stellt ein Mittel bereit, um ein einstellbares Magnetfeld an ein MR-Fluid in dem Gehäuse anzulegen, um die Bewegung des Flügels relativ zum Gehäuse zu steuern.

Aus der EP 1 065 096 A1 ist ein mit einem magnetorheologischen Fluid betätigter Dämpfer für eine Sitzverstellung bekannt, der einen ersten und einen zweiten konzentrischen Zylinder aufweist. Der erste Zylinder ist axial innerhalb des zweiten Zylinders derart positioniert ist, dass zwischen den Zylindern ein Spalt ausgebildet ist. Der zweite Zylinder ist an einer stationären Halterung eines Fahrzeugsitzes angebracht. Der erste Zylinder ist dazu vorgesehen, an einem ersten Ende eines Steuerarms der Sitzlehne angebracht zu werden. Dabei ist der erste Zylinder an Lagern angebracht, um eine Drehung des ersten Zylinders und damit der Sitzlehne relativ zur stationären Halterung des Fahrzeugsitzes zuzulassen. Der Spalt zwischen den Zylindern ist mit einem magnetorheologischen Fluid mit einstellbarer Viskosität in Reaktion auf das Anlegen eines Magnetfelds gefüllt. Dabei wird das variable Magnetfeld über dem Fluid in dem Spalt mittels einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds erzeugt.

Aus der US 6,186,290 B1 ist eine Magnetbremse bekannt, welche auf der mittels eines variablen externen Magnetfelds einstellbaren Viskosität eines MR-Fluids basiert, welches in einen sich zwischen konzentrischen Zylindern ausbildenden Spalt eingebracht ist. Die Magnetbremse ist zur Verwendung in einem Fitnessgerät vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Alternative zu dem aus der US 4,942,947 und US 5,257,681 bekannten MR-Dämpfer anzugeben, der zu deutlich verringerten Kosten herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Dämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Dämpferanordnung gemäß Anspruch 10 sowie durch eine Verwendung eines an sich bekannten Dämpfers gemäß Anspruch 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung einen durch ein magneto-rheologisches Fluid betätigen Dämpfer. Zumindest drei konzentrische Zylinder sind unter Festlegung von Spalten untereinander vorgesehen. Ein erster Spalt ist zwischen dem ersten und dem dritten Zylinder vorgesehen und ein zweiter Spalt ist zwischen dem zweiten und dem dritten Zylinder vorgesehen. Der dritte Zylinder ist auf Lagern angebracht, um eine Drehung des dritten Zylinders relativ zu den ersten und zweiten Zylindern zuzulassen. Der dritte Zylinder ist an einem ersten Ende eines Steuerarms an einem Ende des dritten Zylinders derart angebracht, dass eine Oszillation des Steuerarms den dritten Zylinder veranlasst, sich relativ zu den ersten und zweiten Zylindern zu drehen. Der erste und der zweite Spalt zwischen den Zylindern sind mit einem magneto-rheologischen Fluid gefüllt und eine zum Erzeugen eines Magnetfelds geeignete Wicklung, die zumindest einen der Spalte zur Einstellung der Viskosität des Fluids beeinflusst, ist vorgesehen.

Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine neuartige Verwendung eines durch ein magneto-rheologisches Fluid betätigten Dämpfers bereit. Ein solcher Dämpfer weist zumindest einen ersten und einen zweiten Zylinder auf, wobei der erste Zylinder axial innerhalb des zweiten Zylinders zu liegen kommt. Zwischen den beiden Zylindern ist ein Spalt ausgebildet. Der Spalt zwischen den Zylindern enthält ein magneto-rheologisches Fluid mit einstellbarer Viskosität in Reaktion auf das Anlegen eines variablen Magnetfelds. Ein solcher Dämpfer, der an sich bekannt ist, wird im Rahmen der vorliegenden Verwendungserfindung in der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs verwendet. Hierzu wird der zweite Zylinder nicht drehbar an einer stationären Halterung des Fahrzeugchassis angebracht. Der erste Zylinder wird auf Lagern angebracht, um eine Relativdrehung zu dem Chassis zuzulassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik,
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1,
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 1,
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 4,
6 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik,
7 eine schematische Ansicht der Positionierung der vorliegenden Erfindung auf dem unteren Steuerarm eines Aufhängungssystems mit Doppeldreiecklenker,
8 eine schematische Ansicht der Positionierung der vorliegenden Erfindung auf dem oberen Steuerarm eines Aufhängungssystems mit Doppeldreiecklenker,
9 eine schematische Ansicht der Positionierung der vorliegenden Erfindung auf dem unteren Steuerarm eines Aufhängungssystems mit Doppeldreiecklenker bei Anbringung am Boden bzw. in einer tie fen Lage,
10 eine schematische Ansicht der Positionierung der vorliegenden Erfindung auf dem oberen Steuerarm eines Druckstabaufhängungs-Systems,
11 eine schematische Ansicht der Positionierung der vorliegenden Erfindung auf dem nacheilenden bzw. hinteren Arm eines Starrachsenaufhängungssystems,
12 eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Steuersystems zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung, und
13 ein Flussdiagramm der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1–3 ist in Kombination eine Ausführungsform des MR-betätigten Dämpfers 10 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Ein erster 12 und zweiter 14 Zylinder sind vorgesehen. Der zweite Zylinder 14 weist bevorzugt einen hohlen Innenraum auf, der so geformt und bemessen ist, dass er geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des ersten Zylinders 12. Der erste Zylinder 12 ist in dem hohlen Innenraum des zweiten Zylinders 14 derart positioniert, dass der erste Zylinder 12 und der zweite Zylinder 14 nicht voneinander beabstandet sind.
Das Positionieren des ersten Zylinders 12 im Innern des zweiten Zylinders 14 führt zur Bildung eines Spalts 16 zwischen dem ersten 12 und dem zweiten 14 Zylinder. Dieser Spalt 16 ist bevorzugt mit MR-Fluid 18 gefüllt. Der Dämpfer ist bevorzugt an einer Seitenwand 32 des zweiten Zylinders 14 derart abgedichtet, dass das MR-Fluid 18 nicht aus dem Dämpfer 10 herausleckt. Da der Spalt 16 bevorzugt im Wesentlichen dünn ist, ist lediglich ein geringes Volumen an MR-Fluid 18 erforderlich, um den gesamten Spalt 16 zu füllen. Da erfindungsgemäß lediglich eine geringe Menge an MR-Fluid 18 erforderlich ist, sind hierdurch die Kosten des Dämpfers 10 verringert und die Anforderungen an die Haltbarkeit der Dichtungen in dem Dämpfer 10 ist ebenfalls verringert.
In der Ausführungsform gemäß den 1–3 ist der zweite Zylinder 14 bevorzugt am Chassis 20 des Fahrzeugs angebracht. Das bevorzugte Anbringungsverfahren ist in den Figuren gezeigt und umfasst eine Standardstütze 22, die an den zweiten Zylinder 14 geschweißt und an dem Chassis 20 durch Muttern 24 und Schrauben 26 angebracht ist. Andere Anbringungsarten kommen ebenfalls in Betracht. Beispielsweise kann der zweite Zylinder 14 an dem Chassis unter Verwendung eines beliebigen zum Stand der Technik gehörenden Anbringungsverfahrens angebracht sein. Die Anbringung sollte jegliche Drehbewegung des zweiten Zylinders 14 derart unterbinden, dass der zweite Zylinder 14 als Stator wirkt.
In der in den 1–3 gezeigten Ausführungsform umfasst der erste Zylinder 12 eine Welle 28, die sich ausgehend vom Innern des Zylinders 12 erstreckt. Die Welle 28 erstreckt sich bevorzugt durch ein Loch 30 in der Seitenwand 32 des zweiten Zylinders 14. Lager 34 sind bevorzugt im Kontakt mit der Welle 28 des ersten Zylinders 12 vorgesehen, damit dieser sich relativ zum zweiten Zylinder 14 drehen kann, während der erste Zylinder 12 innerhalb des zweiten Zylinders 14 in Position gehalten ist. Der erste Zylinder 12 kontaktiert bevorzugt nicht den zweiten Zylinder 14.
Die Welle 28 ist bevorzugt an einem Steuerarm bzw. Lenkarm 36 des Aufhängungssystems angebracht. Die Bewegung des Lenkarms 36 dreht den ersten Zylinder 12 relativ zum zweiten Zylinder 14. Die Bewegung des Steuerarms 36 ist nachfolgend unter Bezug auf 7–11 näher erläutert, die den Dämpfer an verschiedenen Stellen in dem Aufhängungssystem eines Fahrzeugs angebracht zeigen.
Ferner ist es möglich, die Anbringungsanordnung des ersten 12 und zweiten 14 Zylinders umzukehren. 6 zeigt eine Ausführungsform nach dem Stand der Technik, demnach der erste Zylinder 12 an einer Stütze 22 angebracht ist, die am Chassis 20 des Fahrzeugs befestigt ist. Wie vorstehend angeführt, ist diese Anbringung lediglich beispielhaft und andere Anbringungsarten können in Betracht gezogen werden. Der zweite Zylinder 14 ist an einem Lenkarm bzw. Steuerarm 36 des Aufhängungssystems angebracht. Der Spalt 16 zwischen den ersten 12 und zweiten 14 Zylindern ist mit MR-Fluid 18 gefüllt. In dieser Ausführungsform dreht sich der zweite Zylinder 14 relativ zu dem ersten Zylinder 12, der als Stator wirkt. Die Drehung des zweiten Zylinders 14 wird durch die Bewegung des Lenkarms 36 erzeugt.
Es ist auch möglich, eine übereinander liegende bzw. ineinander gesetzte Anordnung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung vorzusehen. In 4 und 5 ist eine übereinander liegende Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser übereinander liegenden Anordnung sind drei konzentrische Zylinder 12, 14, 38 vorgesehen. Der zweite Zylinder 14 weist bevorzugt den größten Durchmesser auf und ist an dem Chassis 20 derart angebracht, dass er sich nicht drehen kann und als Stator wirkt. Der zweite Zylinder 14 weist einen hohlen Innenraum auf. Der dritte Zylinder 38 weist ebenfalls einen hohlen Innenraum auf und ist axial innerhalb des zweiten Zylinders 14 derart positioniert, dass die dritten 38 und zweiten 14 Zylinder sich nicht in Kontakt miteinander befinden. Der dritte Zylinder 38 ist bevorzugt länger als die ersten 12 und zweiten 14 Zylinder und weist einen Abschnitt 40 auf, der sich über die Seitenwände 32 des zweiten Zylinders 14 hinaus erstreckt. Der dritte Zylinder 38 ist auf bzw. an (nicht gezeigten) Lagern angebracht, die in der Seite des zweiten Zylinders 14 in ähnlicher Weise wie in der Ausführungsform nach dem Stand der Technik angeordnet sind, die in 3 gezeigt ist. Diese Konfiguration erlaubt es dem dritten Zylinder 38, sich in Reaktion auf die Bewegung des Lenkarms 36 zu drehen. Der erste Zylinder 12 weist einen kleineren Durchmesser als der dritte Zylinder 38 auf und eine Welle 28 erstreckt sich von ihm bzw. ausgehend von ihm. Die Welle 28 verbindet den ersten Zylinder 12 mit dem Chassis 20 derart, dass der erste Zylinder 12 sich nicht drehen kann. In dieser Ausführungsform dreht sich der dritte Zylinder 38 relativ zu den ersten 12 und zweiten 14 Zylindern.
Die Positionierung des dritten Zylinders 38 zwischen den ersten 12 und zweiten 14 Zylindern erzeugt einen ersten Spalt 42 und einen zweiten Spalt 44. Beide der Spalten 42, 44 sind mit MR-Fluid 18 gefüllt. Die gestapelte bzw. ineinander gesetzte bzw. übereinander liegende Anordnung dieser Dämpfer 10 erlaubt ein noch größeres Dämpfungssteuerungsausmaß bei weiterhin kleinen Volumen an MR-Fluid 18 auf Grund der großen Oberfläche der ersten 12 und zweiten 14 Zylinder, die sich im Kontakt mit dem MR-Fluid 18 befinden.
Der einstellbare Widerstand des erfindungsgemäßen Dämpfers 10 wird nunmehr unter Bezug auf die in 1–3 gezeigte Ausführungsform nach dem Stand der Technik näher erläutert. Es wird bemerkt, dass die vorliegende Erfindung ungeachtet dessen in derselben Weise wirkt, welcher Zylinder den Stator bildet und welcher drehbar ist. Der Betrieb des Dämpfers 10 ist nicht notwendigerweise abhängig von der Anzahl der Zylinder in der Ausführungsform.
Die Viskosität des MR-Fluids 18 zwischen den Zylindern 12, 14 des Dämpfers 10 kann problemlos eingestellt werden. In seiner ruhenden Form weist das MR-Fluid eine Konsistenz ähnlich der jenigen von Motoröl auf und erlaubt es, dass der erste Zylinder 12 sich relativ zu dem zweiten Zylinder 14 bei relativ geringem Widerstand dreht. Dies erlaubt es dem Lenkarm 36, sich frei mit minimalem Widerstand von dem Dämpfer 10 zu bewegen. Die Viskosität des MR-Fluids 18 wird eingestellt durch Anlegen eines Magnetfelds an dem MR-Fluid 18. Wenn an das MR-Fluid 18 ein Magnetfeld angelegt wird, nimmt die Viskosität des MR-Fluids 18 zu und das MR-Fluid 18 wird dicker und nimmt eine Konsistenz ähnlicher einer Paste an. Diese dickere Konsistenz erzeugt einen größeren Widerstand am ersten Zylinder 12 und erfordert es, dass an den Lenkarm 36 eine größere Kraft angelegt wird, um den ersten Zylinder 12 zu drehen. Dieser erhöhte Drehwiderstand führt zu einem höheren Dämpfungsniveau und zu einem geringeren „Nachgeben" für den Steuerarm 36. Typischerweise nutzen Hochleistungsfahrzeuge höheres Dämpfungsniveau zur Erzielung einer besseren Handhabung und Präzision.
Um die Viskosität des MR-Fluids 18 zu ändern, muss eine Einrichtung zum Zuführen eines Magnetfelds vorgesehen werden. Bevorzugt befindet sich eine Magnetwicklung, bestehend aus Solenoidwicklungen 46, in Position innerhalb eines der Zylinder 12, 14, 38. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform nach dem Stand der Technik mit zwei Solenoidwicklungen 46 in Position im Innern des zweiten Zylinders 14. Es ist auch möglich, die Solenoidwicklungen 46 um den Außendurchmesser des zweiten Zylinders 14 zu positionieren. 4–6 zeigen Ausführungsformen mit den Solenoidwicklungen 46 in Position im Innern des ersten Zylinders 12. Es ist auch möglich, die Solenoidwicklungen im Innern des dritten Zylinders 38 zu positionieren. Ungeachtet der Positionierung der Solenoidwicklungen 46 sind die Wicklungen 46 bevorzugt an einer (nicht gezeigten) Elektronikschaltung ange bracht bzw. angeschlossen. Die Schaltung erlaubt es, dass den Solenoidwicklungen 46 ein variabler Strom zugeführt wird, wodurch variable Magnetfelder erzeugt werden. Die Höhe des Magnetfelds beeinflusst die Viskosität des MR-Fluids 18. Je stärker das Magnetfeld ist, desto höher ist die Viskosität des MR-Fluids 18. Bei höheren Viskositäten muss an den Lenkarm 36 eine größere Kraft angelegt werden, um den drehbaren Zylinder zu drehen.
In 12 ist schematisch ein einfaches Steuersystem gezeigt. Die Schaltung ist bevorzugt mit einer Steuereinheit 53 in dem Fahrzeug verbunden, das einen Verstärker 55 steuert, der dazu in der Lage ist, den Strom in Reaktion auf die Relativbewegung zwischen dem Rad 48 des Fahrzeugs und dem Chassis 20 in Echtzeit zu variieren. Sensoren 51 werden genutzt, um die Geschwindigkeit des Rads 48, die Verschiebung des Rads 48 und die Geschwindigkeit des Chassis 20 zu messen. Diese Messungen werden der Steuereinheit 53 mitgeteilt. Die Sensoren 51 stellen für die Steuereinheit 53 eine Rückkopplung bzw. Rückwirkung bereit, wodurch ein Verstärker 55 aktiviert wird, um den Strom einzustellen, der den Solenoidwicklungen 46 zugeführt wird, um die Dämpfungskraft des Dämpfers 10 einzustellen. Wenn diese Kräfte sich ändern, misst die Steuereinheit 53 die Geschwindigkeit und Verschiebung des Rads 48 und die Beschleunigung des Chassis 20 und der Verstärker 55 stellt kontinuierlich das Magnetfeld ein, das durch die Solenoidwicklungen 46 angelegt bzw. zugeführt wird. Die Einstellung des Stroms erlaubt es, dass der Dämpfer 10 die Dämpfungskraft als Funktion der Relativgeschwindigkeit steuert. Die kontinuierlich steuerbare Dämpfkraft, die durch den Dämpfer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zugeführt bzw. bereit gestellt wird, erlaubt es, dass das Handhaben und die Fahrt des Fahrzeugs in Echtzeit optimiert werden. Andere computeri sierte Steuer- und Erfassungssysteme, die an sich bekannt sind, können zusätzlich vorgesehen sein, um das Dämpfungssystem zu optimieren und die Steuerung durch einen Nutzer zu ermöglichen.
Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 kann in einem Aufhängungssystem eines Fahrzeugs in einer beliebigen Anzahl von an sich bekannten Möglichkeiten angebracht werden. 7–11 zeigen schematische Beispiele bevorzugter Positionierungen des Dämpfers 10. Die stationären Zylinder können an dem Chassis 20 in beliebiger, an sich bekannter Weise angebracht werden. Diese Figuren sind lediglich beispielhaft. 7–9 zeigen, dass der Dämpfer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Kurz-Lang-Arm- Aufhängungssystem (einem so genannten SLA-System) oder einem Doppeldreiecklenkeraufhängungssystem angebracht wird. Der Dämpfer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann an dem langen Arm 50 des SLA-Aufhängungssystems so installiert werden, wie in 7 gezeigt, oder der kurze Arm 52 kann an dem System so installiert werden, wie in 8 gezeigt. Der Dämpfer 10 ist wirksamer, wenn er an dem kurzen Arm 52 angebracht ist; er ist jedoch noch wirksam bei einer Anbringung am langen Arm 50. Es ist auch möglich, den erfindungsgemäßen Dämpfer 10 in einer tief liegenden SLA-Installation anzubringen, wie in 9 gezeigt. Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 kann auch auf dem Lenkarm 54 eines Druckstabsystems installiert sein, wie in 10 gezeigt. 11 zeigt den erfindungsgemäßen Dämpfer 10 auf dem hinteren bzw. nacheilenden Arm 56 eines Starrachsenaufhängungssystems installiert. Bei jeder Installation wird der Steuer- bzw. Lenkarm an dem drehbaren Zylinder des Dämpfers 10 an einem ersten Ende 58 des Steuerarm angebracht. Das zweite Ende 60 des Lenkarms ist bevorzugt an dem Gelenk 62 des Rads 48 an einem Schwenkpunkt 64 angebracht. Der Schwenkpunkt 64 ist üb licherweise ein Kugelgelenk oder eine Buchse; bei ihm kann es sich jedoch auch um eine andere, an sich bekannte Schwenkverbindung handeln. Die Vertikalbewegung des Rads 48 führt dazu, dass der Lenkarm oszilliert und den drehbaren Zylinder des Dämpfers 10 dreht.
Ein Verfahren zum einstellbaren Dämpfen des Aufhängungssystems eines Fahrzeugs unter Verwendung eines mit einem MR-Fluid betätigten Dämpfers 10, ist in 13 als Flussdiagramm gezeigt. Das Verfahren umfasst die Schritte, einen Dämpfer 10 bereit zu stellen, der eine Anordnung aus konzentrischen Zylindern 12, 14 aufweist, wie vorstehend erläutert. Der zweite Zylinder 14 wird an dem Chassis 20 des Fahrzeugs derart angebracht, dass er sich nicht drehen kann, und der erste Zylinder 12 wird in Lagern 34 derart angebracht, dass er sich relativ zum zweiten Zylinder 14 drehen kann. Der erste Zylinder 12 ist an einem Steuerarm bzw. Lenkarm 36 des Fahrzeugaufhängungssystems derart angebracht, dass die Vertikalbewegung des Rads 48 des Fahrzeugs den Lenkarm 36 veranlasst, zu oszillieren und den ersten Zylinder 12 zu drehen. Ein MR-Fluid 18 wird in den Spalt 16 zwischen den Zylindern 12, 14 eingefüllt. Das Verfahren umfasst den Schritt, zunächst die erwünschte Dämpfungswirkung zu ermitteln. Die Steuereinrichtung 53 liest die Reaktion von den Sensoren 51 und aktiviert den Verstärker 55. Der Verstärker 55 stellt den Strom ein, der den Solenoidwicklungen 46 zugeführt wird, die ein Magnetfeld erzeugen. Eine Erhöhung des Magnetfelds führt dazu, dass die Viskosität des MR-Fluids 16 höher wird, so dass der Widerstand gegenüber einer Drehung des ersten Zylinders 12 sich in Reaktion auf die Viskositätsänderung ändert. Eine Erhöhung der Viskosität des MR-Fluids 18 vergrößert die Kraft, die erforderlich ist, den ersten Zylinder 12 zu drehen, und eine Verringerung der Viskosität des MR-Fluids 18 verringert die Kraft, die erforderlich ist, den ersten Zylinder 12 zu drehen.
Der erfindungsgemäße, mit einem MR-Fluid betätigte Dämpfer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung erbringt zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Teleskopdämpfern, die steuerbare Fluide nutzen. Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 erlaubt es, dass ein Steuersystem kontinuierlich die Dämpfungskraft in Echtzeit variiert, was zu einer gleichmäßigeren Fahrt mit präziser Handhabbarkeit führt, falls erwünscht. Die vorliegende Erfindung benötigt außerdem weniger Unterbringungsraum, wie im Fall der tief liegenden SLA-Installation, in 9 gezeigt. Diese Installation gewährleistet, dass der Laderaum des Fahrzeugs unbeeinträchtigt bleibt. Die Installation eines herkömmlichen Teleskopdämpfers führt zu einer Verringerung des Laderaums des Fahrzeugs, weil sie entweder erfordert, dass der Boden höher gelegt wird oder die Kofferraumbreite schmaler gemacht wird, um einen Teleskopdämpfer aufnehmen zu können, ähnlich wie bei der in 10 gezeigten Anordnung. Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 ersetzt außerdem einen an-Bord-Schwenkpunkt des Aufhängungssystems mit einer Vorrichtung niedriger Reibung im Gegensatz zu Kugelgelenken oder Buchsen, die in herkömmlichen Schwenkpunkten 64 genutzt werden. Die Reibung zwischen den Teilen in herkömmlichen Schwenkpunkten 64 führt zu einem größeren Verschleiß, weshalb diese häufiger ersetzt werden müssen als bei einem erfindungsgemäßen Dämpfer 10. Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 benötigt außerdem weniger MR-Fluid als MR-Fluid nutzende Teleskopdämpfer. Weniger als die Hälfte der MR-Fluid-Menge ist in einem erfindungsgemäßen Dämpfer im Vergleich zu Teleskopdämpfern erforderlich auf Grund der vergrößerten Oberfläche in den Zylindern, die sich in Kontakt mit dem MR-Fluid befinden.
Diese vergrößerte Oberfläche führt auch zu verbesserten Kühleigenschaften im Vergleich zu Teleskopdämpfern. Der interne MR-Fluiddruck in dem erfindungsgemäßen Dämpfer 10 ist außerdem viel geringer als in einem Teleskopdämpfer und diese führt zu einer Verringerung der Dichtungsprobleme, die bei fluidgesteuerten Teleskopdämpfern auftreten. Der Aspekt geringer Reibung bzw. keiner Reibung des erfindungsgemäßen Dämpfers 10 führt außerdem zu weniger Verschleiß am Dämpfer 10 im Gegensatz zu einem Stangen-Bohrungsverschleiß, der bei Teleskopdämpfern auftritt.
Es wird bemerkt, dass an der vorstehend beispielhaft erläuterten Erfindung zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist. Beispielsweise können die Größe und Dicke der Zylinder variiert werden, um den Spezifikationen des Fahrzeugs zu entsprechen, in dem der Dämpfer 10 installiert ist. Es ist auch möglich, mehr als drei Zylinder zu stapeln bzw. übereinander anzuordnen, um die Steuerbarkeit des Dämpfers 10 weiter zu verbessern. Zusätzliche bzw. andere Steuersysteme können verwendet werden zusammen mit anderen Erfassungssystemen zum Steuern der Viskosität des MR-Fluids und damit der Dämpfungseigenschaften des Dämpfers 10. Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 kann außerdem in anderen Aufhängungssystemen als den beispielhaft angeführten angebracht werden und mit unterschiedlichen Anbringungsarten montiert werden.

Claims

Dämpfer (10) für eine Radaufhängung für Fahrzeuge, aufweisend: a. zumindest drei konzentrische Zylinder (12, 14, 38), zwischen denen Spalte (42, 44) festgelegt sind, b. einen ersten Spalt (42), der zwischen dem ersten (12) und dem dritten Zylinder (38) festgelegt ist, c. einen zweiten Spalt (44), der zwischen dem zweiten Zylinder (14) und dem dritten Zylinder (38) festgelegt ist, d. wobei der dritte Zylinder (38) an Lagern angebracht ist, um eine Drehung des dritten Zylinders (38) relativ zu dem ersten und dem zweiten Zylinder (12, 14) zuzulassen, e. wobei der dritte Zylinder (38) einen Lenkarm (36) ausbildet, der an einem ersten Ende (40) des dritten Zylinders (38) derart angebracht ist, dass die Oszillation des Lenkarms (36) den dritten Zylinder (38) veranlasst, sich relativ zu dem ersten und dem zweiten Zylinder (12, 14) zu drehen, f. wobei der erste und der zweite Spalt (42, 44) zwischen den Zylindern (12, 14, 38) ein magnetorheologisches Fluid (18) enthalten, und g. eine Wicklung (46) zum Erzeugen eines Magnetfelds zum Beeinflussen von zumindest einem der Spalte (42, 44) zur Einstellung der Viskosität des magnetorheologischen Fluids (18).
Dämpfer (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Magnetfeld eine Erhöhung der Viskosität des magneto-rheologischen Fluids (18) hervorruft, wodurch die Kraft erhöht wird, die erforderlich ist, den dritten Zylinder (38) relativ zum ersten und zum zweiten Zylinder (12, 14) zu drehen.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Zylinder (12) nicht drehbar ist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, wobei der zweite Zylinder (14) nicht drehbar ist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, wobei der dritte Zylinder aus Nichteisenmaterial besteht.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, wobei die Wicklung (46) aus Solenoidwicklungen besteht.
Dämpfer (10) nach Anspruch 6, wobei die Solenoidwicklungen sich in dem ersten Zylinder (12) befinden.
Dämpfer (10) nach Anspruch 6, wobei die Solenoidwicklungen sich in dem zweiten Zylinder (14) befinden.
Dämpfer (10) nach Anspruch 6, wobei die Solenoidwicklungen sich innerhalb des dritten Zylinders (38) befinden.
Dämpferanordnung bestehend aus einem Dämpfer (10) nach Anspruch 1 und einer elektronischen Schaltung, wobei die elektronische Schaltung eine Variation des Stroms ermöglicht, der der Wicklung (46) zugeführt wird, um die Viskosität des magneto-rheologischen Fluids (18) einzustellen.
Dämpferanordnung nach Anspruch 10, wobei die elektronische Schaltung einen Verstärker (55) umfasst, der durch eine Steuereinheit (53) gesteuert wird, die eine Reaktion von Sensoren (51) empfängt, die die Verschiebung und Geschwindigkeit des Rads (48) und des Chassis (20) des Fahrzeugs messen.
Verwendung eines mit einem magneto-rheologischen Fluid (18) betätigten Dämpfers (10) mit einem ersten und einem zweiten konzentrischen Zylinder (12, 14), wobei der erste Zylinder (12) axial innerhalb des zweiten Zylinders (14) derart positioniert ist, so dass zwischen den Zylindern (12, 14) ein Spalt (16) gebildet ist, wobei in den Spalt (16) ein magnetorheologisches Fluid (18) eingebracht ist, dessen Viskosität sich in Abhängigkeit von einem über dem Spalt (16) erzeugten Magnetfeld ändert, wobei der erste Zylinder (12) eine Rotationsbewegung gegenüber dem zweiten Zylinder (14) ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Dämpfer (10) in einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, b. der erste Zylinder (12) an Lagern angebracht ist, um eine Drehung des ersten Zylinders (12) relativ zum Chassis des Kraftfahrzeugs zuzulassen, c. der zweite Zylinder (14) nicht drehbar an einer stationären Halterung des Chassis des Kraftfahrzeugs angebracht ist.