DE19816549A1 - Dämpfeinrichtung mit veränderbarer Viskosität des Dämpfmediums - Google Patents
Dämpfeinrichtung mit veränderbarer Viskosität des DämpfmediumsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dämpfeinrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Pa
tentanspruch 1.
Aus der US 5,277,281 ist ein Schwingungsdämpfer mit einer magnetrheologischen
Dämpfflüssigkeit bekannt, bei der durch Anlegen eines Magnetfeldes die Dämpfwirkung
des Schwingungsdämpfers verändert werden kann. Dazu verfügt der Schwingungs
dämpfer über eine Dämpfeinrichtung, die mindestens eine Durchflußöffnung aufweist,
die im Bereich von Feldkräften, in diesem Fall Magnetfeldkräften, liegt. Der gesamte
Volumenstrom, der beim Betrieb des Schwingungsdämpfers verdrängt wird, fließt durch
die besagten Durchflußöffnungen und wird von den Feldkräften in dem Sinne beein
flußt, daß eine Veränderung der Viskosität der Dämpfflüssigkeit eintritt.
Der grundsätzliche Vorteil eines Schwingungsdämpfers mit magnetrheologischer oder
auch elektrorheologischer Dämpfflüssigkeit liegt darin, daß die Dämpfkraftänderung im
Vergleich zu einer Ventileinrichtung mit einem Schrittmotor oder einem Hubmagneten
ohne bewegliche Teile erreicht werden kann. Auf der anderen Seite ist die Dämpfkraft
ansteuerung noch nicht so feinfühlig steuerbar, wie es wünschenswert wäre. Insbeson
dere entspricht der Dämpfkraftkennlinienverlauf einer Ventileinrichtung mit magneto
rheologischen Dämpfflüssigkeiten nicht den Wünschen hinsichtlich der Dämpfkraftab
stimmung bei einem Fahrzeug. Im stromlosen Zustand wird eine äußerst geringe
Dämpfkrafteinstellung erreicht, wobei die Dämpfkraftkennlinie aufgrund rein hydrauli
scher Gesetzmäßigkeiten eine Ursprungsfunktion aufweist, d. h. durch den Punkt 0/0 in
einem Dämpfkraftdiagramm mit der Funktion Dämpfkraft FD = f(VD). Schon bei gering
sten Strömen ist eine deutliche Dämpfkraftsteigerung zu verzeichnen, so daß bei einer
sehr geringen Dämpfergeschwindigkeit VD schon eine sehr deutliche Dämpfkraft zu
messen ist, was sich bei einem Fahrzeug als sehr unkomfortabel auswirken würde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannte
Schwierigkeit der Dämpfkräfte bei geringen Dämpfergeschwindigkeiten zu beheben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dämpfeinrichtung minde
stens eine weitere Drosselstelle aufweist, deren Dämpfkraft unabhängig von der ersten
Drosselstelle ist. Die Dämpfkraft der weiteren Drosselstelle überlagert sich mit der
Dämpfkraft der ersten Drosselstelle, die den Feldkräften unterliegt. Damit kann bei klei
nen Dämpfkräften die rein hydraulische Wirkung der weiteren Drosselstelle ausgenutzt
werden, die in der Anwendung bei einem Schwingungsdämpfer für einen gesteigerten
Komfort sorgt. Die weitere Drosselstelle sorgt dafür, daß auch bei einer kleinen Strö
mungsgeschwindigkeit der Dämpfflüssigkeit und wirksamen Feldkräften, die eine Vis
kositätssteigerung der Dämpfflüssigkeit innerhalb der ersten Drosselstelle bewirken, eine
geringe Gesamtdämpfkraft vorliegt, da die Dämpfflüssigkeit stets den Strömungsweg
des geringsten Widerstandes zurücklegt.
Ein besonders einfacher Aufbau der Dämpfeinrichtung ergibt sich dann, wenn die wei
tere Drosselstelle zu der ersten Drosselstelle hydraulisch parallel geschaltet ist. Des weite
ren kann die Gesamtdämpfkraft gut abgeschätzt werden, wenn die Einzelkennlinien der
Drosselstellen bekannt sind.
Im Hinblick auf besondere Anwendungsfälle, wie beispielsweise bei einem Schwin
gungsdämpfer ist vorgesehen, daß die weitere Drosselstelle ein strömungsrichtungsab
hängiges Durchlaßventil aufweist. Man stellt mit der ersten Drosselstelle, deren Dämpf
kraft, wie bereits ausgeführt wurde, veränderlich ist, eine gewünschte Dämpfkraftkenn
linie ein und überlagert diese Dämpfkraftkennlinie strömungsrichtungsabhängig mit
einer weiteren Drosselstelle für eine bestimmte Strömungsrichtung, beispielsweise in
Zug- oder Druckrichtung bei einem Schwingungsdämpfer.
Der zur Verfügung stehende Bauraum ist bei den meisten Dämpfeinrichtung äußerst
knapp bemessen. Deshalb umschließt mindestens ein Rückschlußkörper den Spulenkör
per, wobei der Rückschlußkörper mindestens eine Aussparung aufweist, die zusammen
mit dem Spulenkörper die erste Drosselstelle bildet. Zudem bildet der Rückschlußkörper
mit Teilen seiner Außenmantelfläche und mit Teilen einer Innenwandung eines Gehäu
ses der Dämpfeinrichtung mindestens eine Anschlußverbindung zu der/den weitere(n)
Drosselstellen. Die Teilezahl beschränkt sich auf ein Minimum. Der Rückschlußkörper
kann als Strangpreßprofil sehr leicht hergestellt werden. Ein Querschnitt durch die
Dämpfeinrichtung in Höhe des Spulenkörpers zeigt daß man mit dem Gehäuse, dem
Rückschlußkörper und dem Spulenkörper nur drei Bauteile benötigt, um eine funktio
nierende Dämpfeinrichtung zu schaffen.
Für kleine Stückzahlen bieten es sich an, wenn der Rückschlußkörper zweiteilig ausge
führt ist und die einzelnen Rückschlußkörper einen im wesentlichen u-förmigen Quer
schnitt aufweisen, wobei Außenflächen der Stege der Rückschlußkörper zusammen mit
der Wandung des Gehäuses der Dämpfeinrichtung die mindestens eine Anschlußver
bindung zu der/den weitere(n) Drosselstellen bildet/bilden. Mit dieser weiteren vom
Rückschlußkörper übernommenen Funktion kann die Teilezahl der Dämpfeinrichtung
klein gehalten werden. Im übrigen läßt sich der zweiteilige Rückschlußkörper sehr leicht
herstellen, da der Raum im Rückschlußkörper für den Spulenkörper offen liegt.
Damit das Dämpfmedium bei einer Durchströmung der Dämpfeinrichtung die erste
Drosselstelle möglichst direkt erreicht, weist das Gehäuse der Dämpfeinrichtung ein Bo
denstück auf, auf dem sich der Spulenkörper abstützt, wobei der Spulenkörper einen
Sammelraum für das durch die erste Drosselstelle strömende Dämpfmedium aufweist.
Unter dem Begriff erste Drosselstelle ist die Zusammenfassung auch mehrerer Einzel
drosselstellen zu verstehen, die den Feldkräften des Spulenkörpers unterliegen. Gerade
bei mehreren Teildrosselstellen sorgt der Sammelraum für eine gleichmäßige Durch
strömung.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Sammelraum trichterförmig ausgebildet
und weist eine in Richtung des Spulenkörpers sich vergrößernde Ausdehnung auf. Die
Trichterform sorgt für eine drosselfreie Zuströmung des Dämpfmediums zu der ersten
Drosselstelle. Dabei deckt eine Auflagescheibe den trichterförmigen Sammelraum teil
weise ab, damit der Spulenkörper eine ausreichende Abstützung erhält.
Zusätzlich weist die Auflagescheibe Strömungsverbindungen zwischen der ersten Dros
selstelle und dem Sammelraum auf. Diese werden nach Möglichkeit den Aussparungen
im Rückschlußkörper angepaßt, so daß wiederum dafür gesorgt ist, daß keine zusätzli
chen Drosselstellen schwer erfaßbarer Größe im Bereich der ersten Drosselstelle auftre
ten.
Für die Anordnung der weiteren Drosselstelle in der Dämpfeinrichtung gibt es verschie
dene Möglichkeiten. So können die weiteren Drosselstellen beispielsweise im Boden
stück des Gehäuses ausgeführt sein. Wenn man einen Rückschlußkörper mit der ersten
Drosselstelle und einer Anschlußöffnung für die weitere Drosselstelle ausführen kann, so
läßt sich im Bodenstück sicherlich auch die weitere Drosselstelle anordnen, wie Versuch
sträger bewiesen haben. Dabei bringt die Trichterform des Sammelraums zusätzliche
nutzbare Bauräume im Bodenstück.
Man kann die weitere(n) Drosselstellen auch in einem vom Gehäuse unabhängigen
Ventilkörper ausführen. Dann kann man vorsehen, daß das Gehäuse mit der Wandung
des Arbeitsraumes einen Spalt bildet, wobei der Spalt eine Anschlußverbindung zu der
weiteren Drosselstelle bildet. Die Geometrie des Rückschlußkörpers und der radiale Bau
raumbedarf für das Gehäuse der Dämpfeinrichtung verringern sich.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Ventileinrichtung mit einer Rechteckspule
Fig. 2 Draufsicht der Fig. 2
Fig. 3 Ventileinrichtung mit einer Tororidspule
Fig. 4 Draufsicht der Fig. 3
Fig. 5 Dämpfkraftkennfeld
Die Fig. 1 zeigt eine Dämpfeinrichtung 1 innerhalb eines von einer Wandung begrenz
ten Arbeitsraums, beispielsweise eines Schwingungsdämpfers, wobei der Arbeitsraum in
diesem Ausführungsbeispiel von einem Gehäuse 3 der Dämpfeinrichtung in zwei einzel
ne Arbeitsräume 5; 7 unterteilt wird und mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllt ist, deren
Viskosität in Abhängigkeit von Feldkräften veränderbar ist. Als Verdränger fungiert das
Gehäuse 3, in dem ein Spulenkörper 9 in Verbindung mit einem Spulenkern 11 ange
ordnet ist. Bei der Spule handelt es sich um eine Rechteckspule. Parallel zu zwei Seiten
der Rechteckspule sind gegenüberliegend zwei Rückschlußkörper 13; 15 angeordnet,
die einen u-förmigen Querschnitt aufweisen und mit ihren Stegen 13a; 13b; 15a; 15b
den Spulenkörper einrahmen. An ihren Innenseiten weisen die Rückschlußkörper Aus
sparungen 17; 19 auf, die mit dem Spulenkörper 9 erste Drosselstelle bilden, deren
Dämpfwirkung in Abhängigkeit des Spulenstroms veränderbar ist. Die ersten Drosselstel
len erstrecken sich über die ganze Länge des Spulenkerns, wobei in einem Gehäusedec
kel 21 Durchtrittsquerschnitte 23; 25 ausgeführt sind. An der Unterseite der Spule ist
eine Auflagescheibe 27 montiert, die sich auf einem Bodenstück 29 des Gehäuses ab
stützt und damit die Spule trägt. Wie in der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 erkennbar
ist, bilden die zueinander ausgerichteten Stege 13a; 13b, 15a; 15b der Rückschlußkör
per 13; 15 mit ihren dem Gehäuse zugewandten Außenflächen Anschlußverbindun
gen 31; 33, die außerhalb der wirksamen Feldkräfte liegen. In der Auflagescheibe 27
sind für die ersten Drosselstellen der Aussparungen 17; 19 und für die Anschlußverbin
dungen 31; 33 Strömungsverbindungen 35; 37; 39; 41 ausgeführt. Die radial innenlie
genden ersten Drosselstellen werden von einem Sammelraum 43 im Bodenstück 29 zu
einem Strom vereinigt. Die Strömungsverbindungen 35 und 41 münden in weitere
Drosselstellen 45; 47, die mit richtungsabhängigen Durchlaßventilen 49; 51 versehen
sind.
Beim Dämpfbetrieb strömt die Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 5 durch die
Durchtrittsquerschnitte 23 gleichzeitig in die Aussparungen 17; 19 und die Anschluß
verbindungen 31; 33, die räumlich und hydraulisch parallel geschaltet sind. Die Dämpf
flüssigkeit wird von den Feldkräften des Spulenkörpers 9 bei entsprechender Bestro
mung in ihrer Viskosität verändert. Die parallelen Anschlußverbindungen unterliegen
nicht dem Einfluß der Feldkräfte, so daß an dieser Stelle keine Viskositätsänderungen
auftreten und rein hydraulische Strömungszustände vorliegen. Sobald das Dämpfmedi
um die weitere Drosselstelle 45 erreicht hat, sperrt das richtungsabhängige Durchlaß
ventil den weiteren Durchfluß. Damit kann die Drosselstelle 45 keine Drosselwirkung
entfalten. An der Drosselstelle 47 öffnet das richtungsabhängige Durchlaßventil 51 den
Strömungsweg, so daß diese weitere Drosselstelle unabhängig von der Dämpfwirkung
in den Aussparungen eine zusätzliche Dämpfwirkung ausübt. Die Gesamtdämpfwirkung
ergibt sich aus der Überlagerung der beiden Drosselstellen Aussparungen 17; 19 und
Drosselstelle 47 für diese Durchströmungsrichtung. In der Fig. 5 ist dieser Zusammen
hang dargestellt.
Bei der umgekehrten Anströmrichtung, wenn Dämpfflüssigkeit aus dem Raum 7 in das
Gehäuse der Dämpfeinrichtung 1 einströmt, vollzieht sich der entsprechende Vorgang.
Einerseits kann durch die Sperrwirkung des Durchlaßventils 51 nur die Drosselstelle 45
hydraulisch wirksam werden und andererseits wird Dämpfmedium aus dem Sammel
raum 43 in die Aussparungen 17; 19 verdrängt, wo die Feldkräfte je nach Stromeinstel
lung an der Spule eine mehr oder weniger starke Viskositätsänderung vornehmen. Der
Austritt der gesamten Dämpfflüssigkeit erfolgt über die Durchtrittsquerschnitte 23; 25.
Die Beschreibung beschränkt sich nicht auf die Anwendung bei einem Schwingungs
dämpfer, sondern ist auch bei anderen hydraulischen Aggregaten einsetzbar, beispiels
weise Gummilager o. ä.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante der Erfindung, bei der der Spulenkörper als
Toroid ausgeführt ist. Funktional bestehen keine Unterschiede zu der Ausführung nach
den Fig. 1 und 2. Es soll verdeutlicht werden, daß die weiteren Drosselstellen 45; 47
in einem separaten Ventilkörper 53 angeordnet sein können und anstelle der Anschluß
verbindungen 31; 33 ganz einfach ein Ringspalt 55 zwischen dem Gehäuse 3 und einer
die Arbeitsräume 5; 7 begrenzenden Wandung 57 ausgenutzt werden kann.
Die Aufgaben der Aussparungen 19, 21 werden von Schlitzen 59 (Fig. 4) im Spulenkör
per übernommen.
Die Entscheidung für oder gegen eine der beiden Varianten ergibt sich aus dem Bau
raum und den Herstellmöglichkeiten beim Spulenkörper.
Claims (13)
1. Verstellbare Dämpfeinrichtung, umfassend einen Arbeitsraum, in dem ein Verdrän
ger eine Dämpfflüssigkeit mit veränderbarer Viskosität durch eine Drosselstelle be
wegt, wobei die Viskosität durch Feldkräfte steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfeinrichtung (1) mindestens eine weitere Drosselstelle (45; 47) auf
weist, deren Dämpfkraft unabhängig von der ersten Drosselstelle (17; 19) ist.
2. Verstellbare Dämpfeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Drosselstelle (45, 47) zu der ersten Drosselstelle (17; 19) hydraulisch
parallel geschaltet ist.
3. Verstellbare Dämpfeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Drosselstelle (45; 47) ein strömungsrichtungsabhängiges Durchlaß
ventil (49; 51) aufweist.
4. Verstellbare Dämpfeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Rückschlußkörper (13; 15) einen Spulenkörper (9) umschließt,
wobei der Rückschlußkörper (13, 15) mindestens eine Aussparung (17; 19) auf
weist, die zusammen mit dem Spulenkörper (9) die erste Drosselstelle bildet.
5. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückschlußkörper (13; 15) mit Teilen seiner Außenmantelfläche und mit
Teilen einer Innenwandung eines Gehäuses (2) der Dämpfeinrichtung (1) minde
stens eine Anschlußverbindung (31; 33) zu der/den weitere(n) Drosselstel
len (45; 47) bildet/bilden.
6. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückschlußkörper (13; 15) zweiteilig ausgeführt ist und die einzelnen Rück
schlußkörper einen im wesentlichen u-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei Au
ßenflächen der Stege (13a; 13b; 15a; 15b) der Rückschlußkörper (13; 15) zusam
men mit der Wandung (2) des Gehäuses der Dämpfeinrichtung die mindestens eine
Anschlußverbindung (31; 33) zu der/den weitere(n) Drosselstellen (45; 47) bil
det/bilden.
7. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (3) der Dämpfeinrichtung (1) ein Bodenstück (29) aufweist, auf
dem sich der Spulenkörper (9) abstützt, wobei das Bodenstück einen Sammelraum
(43) für das durch die erste Drosselstelle (17; 19) strömende Dämpfmedium auf
weist.
8. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sammelraum (43) trichterförmig ausgebildet ist und eine in Richtung des
Spulenkörpers (9) sich vergrößernde Ausdehnung aufweist.
9. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Auflagescheibe (27) den trichterförmigen Sammelraum (43) teilweise ab
deckt.
10. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagescheibe (27) Strömungsverbindungen (37; 39) zwischen der ersten
Drosselstelle (17; 19) und dem Sammelraum (43) aufweist.
11. Dämpfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Drosselstelle(n) (45; 47) im Bodenstück (29) des Gehäuses (3) aus
geführt ist/sind.
12. Dämpfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Drosselstelle(n) (45; 47) in einem vom Gehäuse (3) unabhängigen
Ventilkörper (53) ausgeführt ist/sind.
13. Dämpfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse mit der Wandung des Arbeitsraumes einen Spalt bildet, wobei der
Spalt eine Anschlußverbindung zu der weiteren Drosselstelle(n) (45; 47) bildet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998116549 DE19816549A1 (de) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Dämpfeinrichtung mit veränderbarer Viskosität des Dämpfmediums |
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Publications (1)
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ID=7864510
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Country | Link |
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