DE69606347T2

DE69606347T2 - Einrichtung zur Dämpfung durch Flüssigkeitsschichtung und Kraftfahrzeugaufhängungssystem mit einer solchen Dämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE69606347T2
Application number: DE69606347T
Authority: DE
Inventors: Jacques Dore; Xavier Moreau; Michel Nouillant; Alain Oustaloup
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: EP0740086B1; DE69606347D1; JPH08320046A; FR2733564B1; US5842688A; EP0740086A1; FR2733564A1; ES2143724T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von Bewegungen einer Masse im Verhältnis zu einer Unterlage, der Art, die im Vorwort des Anspruchs 1 beschrieben wird.
Eine Einrichtung dieser Art ist durch das französische Patent Nr. 1 242 350 bekannt. In dieser Einrichtung steht die Membran dem Durchfluß der Flüssigkeit entgegen und leitet das Abfließen derselben von der Achse der Einrichtung ab, was die Struktur und die Einrichtung kompliziert.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diesem Nachteil abzuhelfen.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist die erfindungsgemäße Platte eingestellt, um den Durchfluß der Flüssigkeit durch die Platte unterhalb der Öffnung zu erlauben, entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Andere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen genannt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Aufhängungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die in dem Hauptanspruch 11 beschrieben und dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Verdrängungssystem der Flüssigkeit der Aufhängungsvorrichtung eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Dämpfung beigefügt ist.
Andere Merkmale dieser Aufhängung sind Gegenstand der Unteransprüche 11 und 12.
Die Erfindung wird besser verstanden und andere, kennzeichnende Aufgaben, Einzelheiten und Vorteile derselben ergeben sich klarer aus der erläuternden nachfolgenden Beschreibung, die auf die beigefügten schematischen Zeichnungen Bezug nimmt, die lediglich beispielhaften Charakter haben und eine Ausbildungsart der Erfindung zeigen und in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung als Schnittperspektive einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Dämpfung ist.
Fig. 2 eine Draufsicht einer Variationsplatte der Dämpfungsmerkmale gemäß Maßpfeil II der Fig. 1 ist.
Fig. 3 eine schematische Darstellung als Schnittperspektive einer Einrichtung zur Dämpfung ist, versehen mit zwei Variationsvorrichtungen der erfindungsgemäßen Dämpfungsmerkmale, die umgekehrt und jede mit Ablauf der Flüssigkeit in einer einzigen Richtung angebracht sind.
Fig. 4 einen Graph aus dem Funktionsbereich der Einrichtung zur Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Fig. 5a und 5b zeigen schematisch die Anwendung der Einrichtung zur Dämpfung mit zwei Ausführungen der Aufhängung eines Rades eines Kraftfahrzeuges.
Bei Betrachtung der Fig. 1 stellt man fest, daß eine Einrichtung zur Dämpfung durch Flüssigkeitsschichtung der Bewegungen einer Masse im Verhältnis zu einer Unterlage, mit der diese Masse mittels einer Aufhängungsvorrichtung verbunden ist, eine Düse 1 umfaßt, durch deren Öffnung 2 der zu schichtende Flüssigkeitsdurchsatz 3 ankommt, und ein Ventil 5, das im Zentrum eines Stapels eines eine Membran bildenden Stapels Platten 6 eingesetzt ist. Die Platten sind aus einem magnetischen Material realisiert, weisen eine kreisrunde Form auf und erstrecken sich senkrecht zur Achse de Öffnung. Die Platten sind auf der Höhe ihrer Peripheriezone 7 in einer geeigneten Unterlage festgeklemmt. Das Ventil 5 ist gegenüber der Öffnung 2 der Düse 1 angeordnet, und die Festklemmung der Platten 6 ist derart, daß das Ventil sich mit einer bestimmten Kraft zum Verschließen der Öffnung 2 auf der Düse angedrückt in Ruhestellung befindet. Der Stapel Platten 6 umfaßt ein zentrales Loch 9 zur Positionierung des Ventils und eine bestimmte Anzahl radialer Rillen 10, die sich von dem zentralen Loch bis zu einer bestimmten Entfernung der Peripherie der Platten erstrecken. Diese Rillen verleihen der Gesamtheit der Platten 6 Flexibilität und erlauben den Durchfluß der Flüssigkeit nach ihrer Schichtung am Ausgang der Öffnung der Düse 2 durch dieselben, wie dies durch die Pfeile dargestellt ist.
Ein ringförmiger Elektromagnet 12, bestehend aus einer Bewicklung 13 und einer Karkasse 14, ist koaxial an den Platten 6 der der Düse 1 gegenüber liegenden Seite in einer vorbestimmten axialen Entfernung angeordnet, um eine axiale Verschiebung des das Ventil 5 tragenden zentralen Teils zu erlauben, wobei Platten unter der Wirkung des Flüssigkeitsstrahls in der Düse 1 eintreffen. Der die Platten anziehende Elektromagnet 12 bewirkt die Variation der Anwendungskraft des Ventils 5 auf der Öffnung 2 der Düse. Bei gleichem Durchfluß ist der oberhalb der Öffnung erzeugte Druck umso schwächer, wie die Anziehungskraft des Elektromagneten stark ist. Es ist festzustellen, daß die Stapel der Platten 6 zwischen der radial äußeren Peripherie 15 der Karkasse 14 und einem auf diesem Peripherierand befestigten ringförmigen Element 17 festgekeilt sind.
Es ist leicht zu verstehen, daß die Anzahl und die Stärke der Platten 6 im Hinblick auf die Flexibilität des Stapels ausgewählt ist, der erreicht werden soll. Die Andrückkraft des Ventils 5 auf die Düse 1 ergibt sich aus der anfänglichen durch den Stapel ausgeübten Kraft abzüglich der durch den Elektromagneten ausgeübten Anziehungskraft, wenn er erregt wird.
Somit ist es möglich, die Schichtungswirkung der durch eine Düse abfließende Flüssigkeit 3 durch Modulation des in die Spule 13 des Elektromagneten geschickten Stroms zu modulieren.
Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zur Dämpfung, umfassend zwei Schichtungsvorrichtungen gemäß Fig. 1, die umgekehrt in einem Unterlagekörper 19 angeordnet sind. Die Schichtungsvorrichtungen haben die Referenzen A1 und A2. Die die Schichtungsvorrichtungen bildenden Elemente, die den Fig. 1 und 3 gemeinsam sind, haben die gleichen Referenzen.
In der Einrichtung gemäß Fig. 3 sind die Elektromagneten 12 der zwei Vorrichtungen A1 und A2 frei verschiebbar in dem Körper 19 angebracht. Eine spiralförmige Feder 20 ist sich auf zwei innere Kragen 21 der Karkassen stützend zwischen den zwei Vorrichtungen eingebracht. Jede Düse 1 ist koaxial in einem Stützelement 23 angebracht, das seinerseits koaxial in dem Körper 19 befestigt ist. Jedes Stützelement wird axial durch eine bestimmte Anzahl axialer Kanäle 24 durchquert. Eine dünne Membran 25, die eine kreisrunde Form aufweist und mit einem zentralen Loch durchbohrt ist, um den Durchgang der Düse und die Befestigung derselben zu erlauben, ist derart auf der Vorderfläche jedes Stützelementes 23 befestigt, daß die axialen Kanäle 24 verschlossen werden. Jede Membran 25 spielt die Rolle eines Rückschlagventils. Ein vom Kanal 24 kommender sehr schwacher Druck genügt, um das Ventil 25 anzuheben. Ein auf die andere Seite der Membran, d. h. der Außenseite, wirkender Druck jedoch drückt die Membran gegen das Stützelement 23 und zwingt die Flüssigkeit, durch die Düse 1 hindurchzufließen.
Dank dieser Einrichtung arbeitet jede Schichtungsvorrichtung A1 und A2 nur in einer einzigen Abfließrichtung der Flüssigkeit, wobei das Abfließen in die andere Richtung frei durch die axialen Kanäle 24 erfolgt.
Durch Steuerung der elektrischen Ströme in den Spulen 13 der Schichtungsvorrichtungen A1 und A2 ist es daher möglich, in jeder Abfließrichtung den Spannungsverlust in Hinblick auf den Durchsatz in einem gesamten Funktionsbereich, wie in Fig. 4 angezeigt, zu kontrollieren. Diese Figur zeigt den Funktionsbereich B zwischen einem Erregerstrom der Spule I = 0 und einem maximalen Strom Imax, wobei die Abszissenachse und die Ordinatenachse jeweils den Durchsatz D der Flüssigkeit und den Druck P darstellen.
Um unter normalen Arbeitsbedingungen eine gute Wirkung der Einrichtung zu erreichen, ist der mögliche Lauf des Stapels der Platten 6 gering. Im Falle versehentlichen Überdrucks, greift die durch den Stapel der Platten 6 gebildete Membran die Karkasse 14 des beigefügten Elektromagneten an und verschiebt diesen durch Zusammendrücken der Feder 20 in den Körper 19. Der Durchfluß der Flüssigkeit ist freigegeben. Die geringe Trägheit der Membran 6 und des Ventils 5 gewährleistet eine Reaktion dieses Organs auf eine hohe Frequenz, zum Beispiel über 100 Hz.
Es ist leicht zu verstehen, daß ein geeignete Signale erhaltender elektronischer Rechner die Erregerströme der Elektromagneten 12 ohne Unterbrechung steuern und daher den gewünschten Spannungsverlust in der Einrichtung zum Dämpfen herstellen kann.
Die Fig. 5a und 5b zeigen beispielhaft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Dämpfen einer Kraftfahrzeugaufhängung, jeweils mit Metallfeder und mit pneumatischer Feder.
Die Figuren schematisieren die Aufhängung eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Die Referenzen 27 und 28 bezeichnen in den Figuren jeweils die aufgehängte Masse, d. h. den Kasten des Fahrzeugs, und die nicht aufgehängte Masse, die aus dem Rad und einem Teil der Achse gebildet wird. Das Element 29 symbolisiert den zwischen der Masse 28 und dem Boden 30 eingebrachten Luftreifen. Das aus einer Metallfeder 31 bestehende Aufhängungssystem in Fig. 5a und aus einer pneumatischen Feder 32 bestehende System in Fig. 5b und aus einem System zur Verschiebung der Flüssigkeit 34, dessen Kolben als 35 angegeben ist, ist zwischen der aufgehängten Masse 27 und der nicht aufgehängten Masse 28 eingebracht.
In der Aufhängung mit Metallfeder in Fig. 5a wird die Einrichtung zur Dämpfung B, zum Beispiel gemäß Fig. 3, schematisch außerhalb des Systems 34 dargestellt. Sie könnte jedoch auch in den Kolben 35 integriert werden.
In der Aufhängung mit pneumatischer Feder 32 in der Fig. 5b ist die Einrichtung zur Dämpfung B in den hydraulischen Kreislauf zwischen der Feder 32 und dem Zylinder des Systems 34 integriert.
In der in den Fig. 5a und 5b dargestellten Anwendung wird die erfindungsgemäße Einrichtung zur Dämpfung zur Dämpfung der relativen Bewegungen der nicht aufgehängten Masse 28 und des die aufgehängte Masse 27 bildenden Kastens des Fahrzeugs verwendet, die auf die Unebenheiten des Bodens 30 zurückzuführen sind. Ein mit 37 symbolisierter Bewegungsaufnehmer mißt ständig die Verlängerung der Aufhängungsfeder 31 oder 32 und sendet die Meßwerte an einen Rechner 39, der jeden Augenblick den optimalen Wert der Dämpfungskraft derart bestimmt, daß einerseits die Übertragung der durch die auf die Unebenheiten des Bodens zurückzuführenden Bewegungen der Räder hervorgerufenen Kräfte zum Kasten 27 gefiltert wird und andererseits gewährleistet wird, daß die Kraft des Kontakts des Luftreifens mit dem Boden maximal ist, um die Bodenhaftung des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten.
Die Berechnung der Dämpfungskraft wird zum Beispiel gemäß eines Gesetzes CRONE ("Commande Robuste d'Ordre Non Entier" Robuste Steuerung eines nicht ganzen Befehls) berechnet, nach der die Kraft entweder null ist oder proportional zu einer zeitweiligen Abweichung eines nicht ganzen realen Befehls der Länge der Aufhängungsfeder. Dieses Gesetz wird in dem französischen Patent Nr. 2 660 386 beschrieben.
Es ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße Einrichtung zur Dämpfung in jedem anderen Aufhängungssystem einer Masse verwendet werden kann, in dem eine Flüssigkeit in Bewegung gebracht und geschichtet wird, um eine Dämpfungskraft zu schaffen, zum Beispiel die Aufhängung eines Motors mit Kolben auf dem Kasten eines Kraftfahrzeugs, wo in zwei mit Flüssigkeit gefüllte Kammern aufgeteilte Gummistützen verwendet werden, wobei die Bewegungen des Motors den Durchfluß der Flüssigkeit von einer Kammer zur anderen nach sich ziehen. Dieser Flüssigkeitsdurchsatz kann durch die oben beschriebene und in den Figuren dargestellte Einrichtung kontrolliert werden.
Die Verwendung einer Platte oder eines Stapels von dünnen Platten als Membran ist besonders vorteilhaft, denn dies erlaubt das Vorhandensein einer sehr geringen Masse und daher einer geringen Trägheit und einer sehr schnellen Reaktionsfrequenz. Der Grad der Dämpfung kann sehr schnell variiert werden, was im Falle der Anwendung auf eine Automobilaufhängung ganz besonders interessant ist, denn man kann sich praktisch sofort an die Fahrtbedingungen anpassen. Die Verwendung eines Stapels dünner Platten wird bevorzugt, denn ein derartiger Stapel verformt sich leichter als eine einzige Platte, deren Stärke mit der des Stapels gleich ist.

Claims

1. Einrichtung zur Dämpfung von Bewegungen einer Masse im Verhältnis zu einer Unterlage, mit der sie mittels einer Aufhängungsvorrichtung verbunden ist, ausgestattet mit wenigstens einer Feder und hydraulischen Stoßdämpfungsmitteln von der Art, die die hydraulische Flüssigkeit in Bewegung bringt und wenigstens eine Schichtungsvorrichtung für diese Flüssigkeit durch wenigstens eine Öffnung (2) beinhaltet, durch die die Flüssigkeit zum Abfließen gebracht wird, wobei die Schichtungsvorrichtung Endlosvariationsmittel mit Dämpfungseigenschaften durch die Kontrolle des Öffnungsgrades der Öffnung umfaßt, die wenigstens eine eine Membran bildende Platte (6) beinhalten, die senkrecht zur Öffnung (2) angebracht ist und eine Klappe (5) trägt, deren Anwendungsbelastung auf die Öffnung variabel ist und Steuermittel (12) für die Variation dieser Belastung, wobei die Platte (6) flexibel und durch ihre Seiten in einer Struktur der Unterlage (17, 19) derart festgeklemmt ist, daß sie in Richtung der Öffnung (2) elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (6) eingestellt ist, um den Durchfluß der Flüssigkeit durch die Platte unterhalb der Öffnung zu erlauben.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (12) der Variation der Anwendungsbeanspruchung der Klappe (5) auf der Öffnung (2) einen Elektromagneten (12) umfassen und die Platte (6) aus einem magnetischen Material besteht und derart in dem Magnetfeld des Elektromagneten angebracht ist, daß die Anwendungsbeanspruchung unter der Wirkung der durch diesen letzteren erzeugte Kraft verändert wird.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (6) derart mechanisch vorgespannt ist, daß sie elastisch zur Öffnung (2) beansprucht wird.

4. Einrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (6) radiale Schlitzlöcher umfaßt, die der Platte Flexibilität verleihen und den Durchfluß der aus der Öffnung (2) austretenden Flüssigkeit erlauben.

5. Einrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere flexible Platten (6) umfaßt, die übereinander gestapelt sind.

6. Einrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Variationsschichtungsvorrichtungen (A1, A2) umfaßt, die jede umgekehrt in einem Stützkörper (19) untergebracht sind, wobei jede Vorrichtung in Form einer Vorrichtung zum Abfluß der Flüssigkeit in einer einzigen Richtung realisiert wird.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorrichtung (A1, A2) einen Stützkörper (23) der Düse (1) umfaßt, der mit Durchgangskanälen (24) parallel zum Kanal der Düse versehen ist und dem eine Verschlußmembran (25) gegen das Abfließen der Flüssigkeit durch die Kanäle (24) in der gleichen Richtung wie der Abfluß der Flüssigkeit durch besagte Düse (1) beigefügt ist.

8. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (A1, A2) umgekehrt axial mobil gegen eine zwischen die zwei Vorrichtungen eingebrachte Feder (20) in die Unterlage (19) angebracht sind.

9. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Dämpfung gemäß einem Gesetz der Art Crone bestimmt wird.

10. Aufhängungssystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Art mit Federn (31, 32) und Fortbewegungssystem von Flüssigkeiten (34), vorteilhaft mit Kolben (35), eingebaut zwischen dem Gehäuse (27) des Fahrzeugs und der durch das Rad und einen Teil der Achse gebildeten Stütze (28), dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Dämpfung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 dem System (34) beigefügt ist.

11. Aufhängungssystem der Art mit Metallfeder, gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Dämpfung auf dem System (34) aufgebaut ist und ggf. in den Kolben (35) desselben integriert ist.

12. Aufhängungssystem der Art mit pneumatischen Federn (32) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Dämpfung in den hydraulischen Kreislauf zwischen der pneumatischen Feder (32) und dem Zylinder des Systems (34) eingefügt ist.