DE3744975C2 - Geregelter hydraulischer Dämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen geregelten hydraulischen Dämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Dämpfer ist aus der DE-AS 22 58 129 bekannt. Hier füllt die Dämpfungsflüssigkeit die geschlossene Flüssigkeitskammer innerhalb der beiden Zylinder nicht vollständig aus. Es steht Luft mit der Dämpfungsflüssigkeit unmittelbar in Verbindung. Dies hat zur Folge, daß sich beim Dämpfungsbetrieb ein Eindringen der Luft in die Dämpfungsflüssigkeit in Form von Blasen einstellt, was das Dämpfungsverhalten negativ beeinflußt und die Homogenität der Dämpfungsflüssigkeit reduziert. So erfolgt eine Reduzierung der Dämpfkraft bei niedrigfrequenten Schwingungen großer Amplitude sowie eine Reduzierung der dynamischen Federkonstante bei Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude.

Aus der GB-PS 1 282 568 ist ein Dämpfer bekannt, der mit einer elektroviskosen Flüssigkeit arbeitet. Bei diesem Dämpfer bewegt sich innerhalb eines Zylinders ein Kolben, der zwischen seinen Umfangsflächen und der Innenwand des Zylinders Strömungskanäle bildet, die zwei Kammern miteinander verbinden, welche der Kolben innerhalb des Zylinders bildet. Im Bereich dieser Strömungskanäle wird ein elektrisches Feld erzeugt, welches auf die elektroviskose Flüssigkeit zur Veränderung der Dämpfungseigenschaften des Dämpfers einwirkt.

Die FR 24 94 799 betrifft eine Vorrichtung zum Spannen der Kette eines Kettenfahrzeuges. Für diesen Einsatzzweck kann dort in eine Kammer als Arbeitskammer eine Flüssigkeit oder Fett eingebracht werden. Der über eine Öffnung mit dieser Kammer verbundene Gasraum ist durch eine Membran getrennt.

Der GB 21 11 171 ist ein Lineardämpfer mit variabler Viskosität zu entnehmen, bei dem eine Durchströmöffnung für die Viskoseflüssigkeit vorhanden ist, bei der gegenüberliegende Elektroden realisiert sind, die mit der elektroviskosen Flüssigkeit in Berührung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorausgehend aufgeführten Schwierigkeiten zu überwinden und eine flüssigkeitsgefüllte Aufhängung zur Verfügung zu stellen, die das erwartete Schwingungsdämpfungsverhalten liefern kann, und zwar bei einfachem Aufbau der Aufhängung sowie kleinen Abmessungen, geringem Gewicht und niedrigen Kosten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß die geschlossene Flüssigkeitskammer vollständig mit der Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, können sich in der Flüssigkeit keine Luftblasen bilden, die die Homogenität der Flüssigkeit und insbesondere der elektroviskosen Flüssigkeit beeinträchtigen könnte. Somit kann die elektroviskose Flüssigkeit voll dahingehend zur Auswirkung kommen, daß die Viskosität ungestört von der Größe einer angelegten Spannung geändert werden kann, um so die Dämpfkraft zu beeinflussen. Somit ist eine große Dämpfkraft bei Schwingungen niedriger Frequenz und großer Amplitude sowie eine große dynamische Federkonstante bei Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude realisierbar.

Das System mit der vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitskammer realisiert sich vorteilhafterweise durch das Begrenzen der Flüssigkeitskammer, zumindest teilweise, durch eine elastische Membran.

Gemäß der Erfindung kann die erwartete Schwingungsdämpfungswirkung entwickelt werden, indem der Wert der angelegten Spannung sich auf eine richtige Einstellung der Viskosität der durch die verengte Durchgangsöffnung strömenden elektroviskosen Flüssigkeit entspricht. Durch Unterbrechen der Spannung kann ein Ansteigen der dynamischen Federkonstante gegenüber Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude verringert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeichnungen rein schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1a eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen, flüssigkeitsgefüllten Dämpfers,

Fig. 1b eine Querschnittsansicht längs einer Linie I-I in Fig. 1a,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Dämpfers gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Dämpfers gemäß Fig. 1.

Bei der erfindungsgemäßen flüssigkeitsgefüllten Aufhängung können, wenn die relative Verschiebung des äußeren Zylinders gegenüber dem inneren Zylinder in Axialrichtung durch Übertragung von Schwingungen zur Aufhängung erfolgt, falls solche Schwingungen niedrige Frequenz und große Amplitude aufweisen, diese Schwingungen in erwarteter Weise durch Anlegen einer Spannung an die beiden Elektrodenplatten gedämpft werden, um die Viskosität der elektroviskosen Flüssigkeit zu erhöhen, während, falls die Schwingungen hohe Frequenz und niedrige Amplitude aufweisen, das Anlegen der Spannung unterbrochen wird, um die Viskosität der elektroviskosen Flüssigkeit zu verringern, wodurch der dynamische Federfaktor der Aufhängung wirksam verringert werden kann, um die Schwingungen ausreichend zu absorbieren.

Somit kann das erwartete Schwingungsdämpfungsverhalten durch eine derartige, einfache Anordnung erhalten werden, bei welcher die elektroviskose Flüssigkeit in die geschlossene Flüssigkeitskammer eingefüllt und die beiden Elektrodenplatten an dem verengten Durchtrittsweg angeordnet werden, der sich in der geschlossenen Flüssigkeitskammer befindet, und ferner können Größe und Gewicht der Aufhängung ausreichend verringert werden, um eine Kostenverringerung der Aufhängung zu realisieren.

Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung werden nach der Verschiebung die Geschwindigkeit oder Beschleunigung des äußeren und inneren Zylinders durch jeden der Sensoren erfaßt, die erfaßten Ergebnisse werden in die arithmetische Verknüpfungsvorrichtung eingegeben, in welcher die Geschwindigkeiten der Zylinder bei Gelegenheit berechnet werden, und die Relativgeschwindigkeit des Schwingungsausgangsgliedes gegenüber der Geschwindigkeit des Schwingungseingangsgliedes in der Aufhängung wird gleichzeitig berechnet, und es wird mittels Multiplikation oder Division beurteilt, ob das berechnete Ergebnis das gleiche Vorzeichen aufweist oder nicht aufweist, wie die Geschwindigkeit des Schwingungsausgangsgliedes. Anschließend wird, wenn diese Geschwindigkeiten das gleiche Vorzeichen oder ein unterschiedliches Vorzeichen haben, ein Impuls von der Impulserzeugerschaltung erzeugt, um die Relaisschaltung zu steuern.

Die von der Generatorvorrichtung für hohe Spannung erzeugte und der Elektrodenplatte zugeführte Spannung wird selektiv in einen gegebenen Maximumwert oder Minimumwert geändert, abhängig von einem von der Relaisschaltung erzeugten EIN/AUS-Signal, wobei die Viskosität der elektroviskosen Flüssigkeit in passender Weise zwischen den Elektrodenplatten geändert wird, wodurch ein ausreichendes Schwingungsdämpfungsverhalten der flüssigkeitsgefüllten Aufhängung rasch erzeugt und der Scheitel der Übertragungsfähigkeit am Resonanzpunkt des Schwingungssystems vollständig entfernt werden kann, um die Übertragungsfähigkeit von nicht mehr als 1 über im wesentlichen die Gesamtheit des ganzen Frequenzbereiches zu ergeben. Ferner kann die Aufhängung ein ausgezeichnetes Dämpfungsverhalten im hohen Frequenzbereich unter Aufrechterhaltung der hohen Schwingungsdämpfungskraft liefern.

In Fig. 1 ist im Schnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen, flüssigkeitsgefüllten Aufhängung dargestellt, wobei das Bezugszeichen 1 einen Innenzylinder bezeichnet, das Bezugszeichen 2 einen gegenüber dem Innenzylinder 1 koaxial und ausziehbar angeordneten Außenzylinder, und das Bezugszeichen 3 ein zylindrisches, den Innenzylinder 1 mit dem Außenzylinder 2 verbindendes elastisches Element. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das zylindrische elastische Element 3 an seinem Mittelabschnitt ungeschlagen und verbindet den Mittelabschnitt des Innenzylinders 1 mit dem unteren Endabschnitt des Außenzylinders 2 flüssigkeitsdicht. Darüber hinaus ist das elastische Element 3 vorzugsweise mit einer (nicht gezeigten) Verstärkungsschicht versehen.

Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Verbindungsstange 4 als Verbindungselement von einer Bodenwand 1a des Innenzylinders 1 nach unten, während sich eine Verbindungsstange 5 als Verbindungselement von einer oberen Wand 2a des Außenzylinders 2 nach oben erstreckt.

Ferner ist eine elastische Membran flüssigkeitsdicht an der Umfangswand des Innenzylinders an dessen axial mittlerer Position befestigt, wodurch das Innere des Innenzylinders in einen oberen und einen unteren Abschnitt unterteilt wird. Die geschlossene Flüssigkeitskammer 7 wird oberhalb der elastischen Membran 6 gebildet, so daß sie vom Innenzylinder 1 und Außenzylinder 2 umgeben wird. Somit bildet die elastische Membran 6 als biegsames Membranelement das untere Ende der geschlossenen Flüssigkeitskammer 7. Andererseits bildet eine Kammer 8, die durch die elastische Membran 6 abgetrennt wird und sich unter dieser befindet, nicht nur eine geschlossene Kammer, die mit einem Gas, wie beispielsweise Luft, einem Inertgas oder dergleichen gemäß Fig. 1a gefüllt werden kann, sondern kann auch eine mit der Umgebung verbundene Luftkammer bilden.

Somit wird die gebildete Flüssigkeitskammer 7 durch eine obere Wand 1b des Innenzylinders 1 in eine obere Kammer 7a und eine untere Kammer 7b unterteilt, während ein kleines Loch 9, das als Verbindungsloch dient, in der oberen Wand 1b vorhanden ist, um die Kammern 7a, 7b miteinander zu verbinden.

Ferner ist in die geschlossene Flüssigkeitskammer 7 eine elektroviskose Flüssigkeit 10 eingefüllt. Darüber hinaus sind zwei Elektrodenplatten 11a, 11b an der Seitenwand des kleinen Loches 9 an einander gegenüberliegenden Positionen befestigt, so daß sie voneinander getrennt sind und in Berührung mit der elektroviskosen Flüssigkeit 10 stehen. Die Elektrodenplatte 11a ist mit Masse über eine Zuleitung 12a verbunden, während die Elektrodenplatte 11b über eine Zuleitung 12b an eine (nicht dargestellte) Erzeugervorrichtung für Hochspannung angeschlossen ist. Darüber hinaus sind die Zuleitungen 12a, 12b vorzugsweise durch Einlegen in den Körperabschnitt des Innenzylinders 1 befestigt, der aus einem isolierenden Kunstharz bestehen kann, wie aus Fig. 1a ersichtlich ist.

Ist in der Vorrichtung mit obigem Aufbau die Verbindungsstange 5 mit einem Federelement eines Kraftfahrzeuges verbunden und ist die andere Verbindungsstange 4 mit einem ungefederten Element des Kraftfahrzeuges verbunden so wirkt das Fahrzeuggewicht unmittelbar am Außenzylinder 2, um die elektroviskose Flüssigkeit 10 sowohl in der oberen Kammer 7a und in der unteren Kammer 7b zu erhöhen, wodurch die elastische Membran 6 im Sinne einer Verringerung des Volumens der Kammer 8 elastisch verformt wird und auch der Gasdruck in der Kammer 8 wird erhöht, so daß das Fahrzeuggewicht durch diese Anordnung ausreichend gehalten wird.

Werden Schwingungen von der gefederten oder ungefederten Seite auf die Anordnung übertragen, so wird eine Relativverschiebung zwischen dem Innenzylinder 1 und Außenzylinder 2 in Axialrichtung erzeugt, wodurch die elektroviskose Flüssigkeit 10 in der oberen Kammer 7a und der unteren Kammer 7b bei verformtem Zustand der elastischen Membran 6 von einer Kammer über das kleine Loch 9 zur anderen Kammer fließt, so daß die Schwingungen durch den Strömungswiderstand, der durch das kleine Loch 9 hindurchtretenden elektroviskosen Flüssigkeit 10 wirksam gedämpft wird.

Die Schwingungsdämpfungskraft obiger Vorrichtung wird erhöht, wenn die Viskosität der elektroviskosen Flüssigkeit durch Anlegen einer Spannung an den Elektrodenplatten 11a, 11b mittels der Zuleitungen 12a, 12b erhöht wird, und wird beim Ansteigen der angelegten Spannung zunehmend größer. Daher wird die an die Elektrodenplatten 11a, 11b in der Vorrichtung angelegte Spannung im Einklang mit der Frequenz und Amplitude der zur Vorrichtung übertragenen Schwingung, des Belastungszustandes der Vorrichtung und dergleichen eingestellt, wodurch die erwartete Schwingungsdämpfungskraft über einen breiten Frequenzbereich erhalten werden kann.

Sind andererseits die zur Vorrichtung übertragenen Schwingungen Hochfrequenz mit kleiner Amplitude, so wird die Viskosität der elektroviskosen Flüssigkeit 10 auf einen Mindestwert verringert, indem beispielsweise das Anlegen der Spannung an den Elektrodenplatten 11a, 11b unterbrochen wird, wodurch der Strömungswiderstand der elektroviskosen Flüssigkeit 10 beim Durchtritt auf das kleine Loch 9 ein Minimum wird, so daß der dynamische Federfaktor der Vorrichtung in vorteilhafter Weise ausreichend erniedrigt wird, um hochfrequente Schwingung zu absorbieren.

Ferner können zwei oder mehrere kleine Löcher 9, die mit einander gegenüberliegenden Elektrodenplatten versehen sind, neben der vorausgehend dargestellten Ausführungsform verwendet werden. Im letzteren Fall kann die optimale Dämpfungswirkung bei einer gegebenen Frequenz erwartet werden, indem die Spannung nur einem Elektrodenpaar in einem der Löcher zugeführt wird, um die Viskosität der elektroviskosen Flüssigkeit zu erhöhen, während die Viskosität der durch die anderen Löcher strömenden Flüssigkeit an ihrem Ausgangswert beibehalten wird, oder indem die richtige Spannung an jedes der mehreren Elektrodenpaare gelegt wird.

Fig. 2 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Fig. 1 dar, bei welcher das elastische Element, das den Innenzylinder 1 und Außenzylinder 2 miteinander verbindet, ein flacher, ringförmiger, elastischer Körper 13 ist, der den oberen Endabschnitt des Innenzylinders 1 mit dem unteren Endabschnitt des Außenzylinders 2 verbindet.

Wird die Vorrichtung nach Fig. 2 am Kraftfahrzeug in der gleichen Weise wie bei Fig. 1 befestigt, kann das gleiche Schwingungsdämpfungsverhalten erhalten werden, wie es vorausgehend beschrieben wurde, und ferner kann der ausreichend kleine dynamische Federfaktor bei Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude erhalten werden.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen flüssigkeitsgefüllten Aufhängung. Bei dieser Ausführungsform ist die Kammer 8, die unterhalb der elastischen Membran 6 im Innenzylinder 2 gemäß Fig. 1 angeordnet ist, einerseits über einen Hilfsbehälter 14 und ein Sperrventil 16 mit einem Kompressor 15 und andererseits mit einem Ablaßventil 17 verbunden.

Bei dieser Ausführungsform kann, wenn beispielsweise die Verbindungsstange 5 mit dem gefederten Element und die Verbindungsstange 4 mit dem ungefederten Element verbunden ist, die Fahrzeughöhe auf einem gegebenen konstanten Wert unabhängig von der Ladungsgröße gehalten werden, indem der Kammer 8 über dem Hilfsbehälter 14 im Einklang mit der Federbelastung ein Druck zugeführt wird, oder indem ein Überschußdruck durch das Ablaßventil 17 abgelassen wird.

Anders ausgedrückt, erreicht der Innendruck der Kammer 8 einen Wert, der ausreicht, um das Gewicht des gefederten Elementes im montierten Zustand der Vorrichtung zu halten, so kann die Fahrzeughöhe wahlweise auf einen hohen oder niedrigen Pegel eingestellt werden, indem Luft vom Hilfsbehälter 14 der Kammer 8 zugeführt wird, um das Luftvolumen der Kammer 8 bei verformtem Zustand der elastischen Membran 6 zu erhöhen, oder indem Luft durch das Ablaßventil 17 abgelassen wird, um das Luftvolumen der Kammer 8 zu verkleinern.

Schließlich kann die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung das gleiche Schwingungsdämpfungsverhalten und Schwingungsisolierverhalten wie bei Fig. 1 erzielen.

Ferner kann die in Fig. 3 dargestellte Luftpumpenanordnung bei der Anordnung nach Fig. 2 verwendet werden. Entsprechend den Umständen kann der Hilfsbehälter bei der Luftpumpenanordnung weggelassen werden.

Claims (1)

1. Geregelter hydraulischer Dämpfer mit einem gegenüber einem Außenzylinder verschiebbaren Innenzylinder, einem Gasausgleichsraum, einer zwischen Außenzylinder und Innenzylinder angeordneten Durchgangsöffnung für das Durchströmen einer Dämpfungsflüssigkeit, einem elastischen Element, das die beiden Zylinder miteinander verbindet, einer geschlossenen Flüssigkeitskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Flüssigkeitskammer (7) vollständig mit elektroviskoser Flüssigkeit (10) gefüllt und durch die Innenseite des Innenzylinders (1) und des Außenzylinders (2) zumindest teilweise begrenzt wird, sowie einer elastischen Membran (6), die zusätzlich mindestens einen Teil der geschlossenen Flüssigkeitskammer (7) begrenzt und die geschlossene Flüssigkeitskammer (7) von dem Gasausgleichsraum (8) trennt, und daß im Bereich der Durchgangsöffnung (9) einander getrennt gegenüberliegend zwei Elektrodenplatten (11a, 11b) angeordnet sind, die mit der elektroviskosen Flüssigkeit (10) in Berührung stehen.