DE19941015A1

DE19941015A1 - Hydraulisches Dämpfungselement mit variabler Dämpfung

Info

Publication number: DE19941015A1
Application number: DE1999141015
Authority: DE
Inventors: Michael Hinz; Philipp Dohmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-08-28
Filing date: 1999-08-28
Publication date: 2001-03-01

Abstract

Durch die Erfindung wird eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Änderung der Dämpfungsdaten eines hydraulischen Dämpfungselementes zur Verfügung gestellt, was dadurch erreicht wird, daß bei einem hydraulischen Dämpfungselement mit variabler Dämpfung mit einem mit Dämpferflüssigkeit gefülltem Arbeitsraum, einem das Volumen des Arbeitsraumes beeinflussenden Dämpferkolben und einem Drosselventil für die Dämpferflüssigkeit sowie mit einer Überströmverbindung für diese in einen Ausgleichsraum, dem Arbeitsraum (4) des Dämpfungselementes (7) eine Pumpe (1) zugeordnet ist, die über Überströmverbindungen (6) mit dem Arbeitsraum (4) und dem Ausgleichsraum (9) verbunden ist und mit der ein veränderbarer Volumenstrom Dämpferflüssigkeit in den Arbeitsraum (4) hineinförderbar und die Strömungsgeschwindigkeit in einem Drosselquerschnitt des Drosselventils (2) vergrößerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Dämpfungselement mit variabler Dämpfung, insbesondere für Aufbaudämpfer oder Motorlagerungen von Kraftfahrzeugen, mit einem mit Dämpferflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum, einem das Volumen des Arbeitsraumes beeinflussenden Dämpferkolben und einem Drosselventil für die Dämpferflüssigkeit, sowie mit einer Überströmverbindung für diese in einen Ausgleichsraum.

Es ist eine Vorrichtung zum Steuern des Dämpferhärte eines Stoßdämpfers für Kraftfahrzeuge bekannt, DE 34 43 183 A 1, die als Dämpferflüssigkeit eine elektrorheologische Flüssigkeit aufweist, welche durch ein als Steuermittel ausgebildetes kapazitives Bauteil leitbar ist.

Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist der dabei insgesamt notwendige Aufwand, der fertigungstechnisch und regelungstechnisch betrieben werden muß, um die Steuerung der Dämpferhärte durch eine Viskositätsänderung der Flüssigkeit in einem elektrostatischen Feld erzeugen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Änderung der Dämpfungsraten eines hydraulischen Dämpfungselementes zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene technische Lehre vermittelt. Dadurch, daß dem Arbeitsraum des Dämpfungselementes eine Pumpe zugeordnet ist, die über Überströmverbindungen mit dem Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum verbunden ist und über die Pumpe ein veränderbarer Volumenstrom Dämpferflüssigkeit in den Arbeitsraum hineinförderbar ist, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit in einem Drosselquerschnitt des Drosselventils vergrößert, läßt sich das Dämpfungsverhalten eines hydraulischen Dämpfungselementes auf sehr einfache Weise in einem weiten Bereich stufenlos beeinflussen.

Bei der Beanspruchung eines Dämpfungselementes wird Dämpferflüssigkeit aus einem Arbeitsraum heraus durch ein Drosselventil in einen Ausgleichsraum gefördert, wobei in dem Drosselventil eine Strömung mit entsprechender Geschwindigkeit erzeugt wird. Durch den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom wird der Dämpferflüssigkeit in dem Drosselventil eine zusätzliche Strömungsgeschwindigkeit aufgeprägt, wobei sich in Abhängigkeit von dieser Gesamtströmungsgeschwindigkeit die Dämpferkraft des hydraulischen Dämpfungselementes vergrößert.

Mit einem solchen hydraulischen Dämpfungselement ist es also möglich, durch die Verwendung einer einfachen und kostengünstigen Pumpe für die Dämpferflüssigkeit, welche zudem nur geringe Antriebsleistungen erfordert, in Abhängigkeit von der Pumpenleistung die Dämpferkraft variabel einzustellen, wobei die Dämpfungsrate mit steigendem Volumenstrom wächst.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist das Drosselventil derart ausgebildet, daß sich bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit aufgrund strömungsmechanischer Effekte gegenüber dem tatsächlichen Drosselquerschnitt ein verringerter effektiver Drosselquerschnitt erzeugen läßt, so daß die Dämpfung bzw. die dynamische Steifigkeit des hydraulischen Dämpfungselementes weiter ansteigt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des hydraulischen Dämpfungselementes ist als Rohrdämpfer ausgebildet, wobei das Drosselventil im Dämpferkolben angeordnet ist und die Pumpe in einer Überströmverbindung zwischen dem oberen und dem unteren Innenraum des Dämpfungselementes und bei einer gedachten Beanspruchung des Dämpferkolbens nach oben über eine damit verbundene Kolbenstange der obere Raum als Arbeitsraum und der untere Raum als Ausgleichsraum interpretiert werden kann. Eine Druckbelastung des Dämpferkolbens führt zu einer Umkehr dieser Aufteilung.

Vorteilhaft ist hier insbesondere, daß die Möglichkeit zur Änderung der Dämpfung mit einem extrem einfachem Aufbau des hydraulischen Dämpfungselementes über eine beide Räume verbindenden Überströmverbindung und einer dazwischen geschalteten Pumpe auf einfachste Weise verwirklicht worden ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist als Hydrolager, insbesondere als Motorlagerung für Kraftfahrzeuge ausgebildet, wobei ein Drosselventil und ein Zulaufventil der Pumpe im unteren Bereich des Arbeitsraumes angeordnet sind und vom Drosselventil eine Überströmverbindung zu einem Ausgleichsraum besteht und dieser eine weitere Überströmverbindung zur Pumpe besitzt.

Besonders vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, daß das Druckniveau zwischen dem Drosselventil und dem Zulaufventil nahezu ausgeglichen ist, so daß die Pumpe keinen großen Differenzdruck erzeugen muß und daher noch geringere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Pumpe gestellt werden können, was sich positiv auf die Baugröße, die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit des Dämpfungselementes auswirkt.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines als Rohrdämpfer ausgebildeten Dämpfungselementes im Schnitt und

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines als Hydrolager ausgebildeten Dämpfungselementes im Schnitt.

Das hydraulische Dämpfungselement 7,17 mit variabler Dämpfung weist im wesentlichen einen mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum 4,14, einen das Volumen des Arbeitsraumes 4,14 beeinflussenden Dämpferkolben 3,13 und ein Drosselventil 2,12 für die Dämpferflüssigkeit auf, sowie Überströmverbindungen 6,16 für diese Dämpferflüssigkeit in einen Ausgleichsraum 9,19.

Der Dämpferkolben 3,13 kann als Gummimembran, Rollbalg o. ä. Bauteil ausgebildet sein, das eine Änderung des Volumens des Arbeitsraumes zuläßt.

Das Drosselventil 2,12, welches die Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Dämpfungselementes 7,17 wesentlich beeinflußt, weist Abmessungen auf, die exakt auf die verwendete Dämpferflüssigkeit, deren übliche Betriebstemperatur und die Geometrie des Dämpfungselementes 7,17 abgestimmt ist, so daß sich im Betrieb, insbesondere bei Beeinflussung der Dämpfungsrate durch Überlagerung des Volumenstromes durch das Drosselventil 2,12 mit einem weiteren, über die Pumpe 1,10 erzeugten Volumenstrom, ein strömungsmechanischer Effekt erzielt wird, bei dem sich die Strömung innerhalb des Drosselventils 2,12 einschnürt, was zu einem verminderten effektiven Drosselventilquerschnitt führt, so daß sich die Dämpfung weiter erhöht und das hydraulische Dämpfungselement 7,17 insgesamt steifer auf mechanische Anregungen reagiert.

Bei einem als Rohrdämpfer ausgeführten hydraulischen Dämpfungselement, wie in Fig. 1 dargestellt, kann bei einer mit einer Zugkraft belasteten Kolbenstange 5, welche mit dem Dämpferkolben 3 verbunden ist, der obere Raum als Arbeitsraum 4 interpretiert werden und der unterhalb des Dämpferkolbens 3 angeordnete Raum als Ausgleichsraum 9 angesehen werden. Ausgleichsraum 9 und Arbeitsraum 4 sind durch eine Überströmverbindung 6 miteinander verbunden, in der die Pumpe 1 eingesetzt ist, die zur Steigerung der Dämpfung einen zusätzlichen Volumenstrom Dämpferflüssigkeit in den Arbeitsraum 4 fördert, den sie aus dem Ausgleichsraum 9 abzieht. Hierdurch wird der gewünschte Effekt der Beschleunigung der durch das Drosselventil fließenden Dämpferflüssigkeit erreicht. Ein mit einer Druckkraft beaufschlagte Kolbenstange 5 führt zu einer Umkehr der Strömungsrichtung und einem Wechsel vom Arbeitsraum 4 zum Ausgleichsraum und umgekehrt.

Ein als Hydrolager ausgebildetes hydraulisches Dämpfungselement 17, wie in Fig. 2 dargestellt, weist im Bodenbereich ein Drosselventil 12 und ein Zulaufventil 11 der Pumpe 10 auf, wobei sich vom Drosselventil 12 eine Überströmverbindung 16 in einen Ausgleichsraum 19 erstreckt, der wiederum mit der Pumpe 10 verbunden ist, die aus diesem heraus Dämpferflüssigkeit über ein Zulaufventil 11 in den Arbeitsraum 14 des Dämpfungselementes 17 fördert, so daß auch hier in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem von der Pumpe geförderten Volumenstrom die Strömungsgeschwindigkeit im Drosselventil 12 steigt und die Dämpfung des hydraulischen Dämpfungselementes 17 ebenso stufenlos verstellbar ist, wie bei dem Rohrdämpfer der Fig. 1, ohne daß mechanischer Einfluß auf die Geometrie der Drosselventile oder auf die Änderung der Fluideigenschaften der Dämpferflüssigkeit genommen werden muß. 1 Pumpe
2 Drosselventil
3 Dämpferkolben
4 Arbeitsraum
5 Kolbenstange
6 Überströmverbindung
7 Dämpfungselement
8 . . .
9 Ausgleichsraum
10 Pumpe
11 Zulaufventil
12 Drosselventil
13 Dämpferkolben
14 Arbeitsraum
15 Kolbenstange
16 Überströmverbindung
17 Dämpfungselement
18 . . .
19 Ausgleichsraum

Claims

1. Hydraulisches Dämpfungselement mit variabler Dämpfung, insbesondere für Aufbaudämpfer oder Motorlagerungen von Kraftfahrzeugen, mit einem mit Dämpferflüssigkeit gefülltem Arbeitsraum, einem das Volumen des Arbeitsraumes beeinflussenden Dämpferkolben und einem Drosselventil für die Dämpferflüssigkeit sowie mit einer Überströmverbindung für diese in einen Ausgleichsraum, dadurch gekennzeichnet, daß dem Arbeitsraum (4,14) des Dämpfungselementes (7,17) eine Pumpe (1,10) zugeordnet ist, die über Überströmverbindungen (6,16) mit dem Arbeitsraum (4,14) und dem Ausgleichsraum (9,19) verbunden ist und mit der ein veränderbarer Volumenstrom Dämpferflüssigkeit in den Arbeitsraum (4,14) hineinförderbar und die Strömungsgeschwindigkeit in einem Drosselquerschnitt des Drosselventils (2,12) vergrößerbar ist.

2. Hydraulisches Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (2,12) mit Abmessungen versehen ist, durch die bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit aufgrund strömungsmechanischer Effekte gegenüber dem tatsächlichen ein verringerter effektiver Drosselquerschnitt erzeugbar ist.

3. Hydraulisches Dämpfungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (7) als Rohrdämpfer ausgebildet ist, das Drosselventil (2) im Dämpferkolben (3) und die Überströmverbindung (6) zwischen dem, unter Zugbelastung des Dämpferkolbens (3) nach oben, oberen Arbeitsraum (4) und unteren Ausgleichsraum (9) angeordnet ist.

4. Hydraulisches Dämpfungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) als Hydrolager ausgebildet ist, das Drosselventil (12) und ein Zulaufventil (11) der Pumpe (10) im unteren Bereich des Arbeitsraumes (14) angeordnet sind und vom Drosselventil (12) eine Überströmverbindung (16) zu einem Ausgleichsraum (19) besteht und davon eine Überströmverbindung (16) zur Pumpe (10).