Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung Vibration fluid damping and / or suspension
Die Erfindung betrifft eine Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung insbesondere für Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, beispielsweise Fahrräder, Motorräder, Automobile, etc. Außerdem kann die Erfindung auch Schwingungslager betreffen, die beispielsweise in der Bautechnik insbesondere bei Brücken oder in der Labortechnik eingesetzt werden können.The invention relates to a vibration fluid damping and / or suspension in particular for vehicles, such as motor vehicles, such as bicycles, motorcycles, automobiles, etc. In addition, the invention may also relate to vibration bearings that can be used for example in construction, especially in bridges or in laboratory technology.
Bei den Anwendungsgebieten bleibt die an der Schwingungsfluiddämpfung und/oder - federung anliegende Schwingungslast häufig nicht konstant, sondern kann sich je nach Betriebsbedingung ändern. In der Vergangenheit wurden daraufhin Federdämpfungssysteme entwickelt, welche eine sich ändernde Feder-/Dämpfungskennlinie bereitstellen können. Dabei wird zwischen einer passiven Federkennlinienänderung und einer aktiven Federkennlinienänderung unterschieden.In the fields of application, the vibration load applied to the vibration fluid damping and / or suspension often does not remain constant, but may change depending on the operating condition. In the past, spring damping systems have been developed which can provide a changing spring / damping characteristic. A distinction is made between a passive spring characteristic change and an active spring characteristic change.
Eine passive Federdämpfungskennlinienänderung kann beispielsweise dadurch gebildet sein, daß eine Kolbenzylinderanordnung verwendet wird, wobei der Kolben eine konische Außenseite hat. Bei axialer Verlagerung des Kolbens ändert sich aufgrund der Konizität die effektive radiale Wirkfläche des Verdrängungskolbens, wodurch sich die Feder- /Dämpfungskennlinie im Verlauf des axialen Hubs des Kolbens direkt proportional zum Stellweg des Kolbens ändert. Ein Beispiel für eine derartige konische Kolbenstruktur ist aus EP 1 541 386 Al bekannt.A passive spring damping characteristic change may be formed, for example, by using a piston-cylinder arrangement, the piston having a conical outside. When the piston is displaced axially, the effective radial effective area of the displacement piston changes due to the conicity, whereby the spring / damping characteristic curve changes directly in proportion to the travel of the piston in the course of the axial stroke of the piston. An example of such a conical piston structure is known from EP 1 541 386 A1.
DE 199 52 799 Al offenbart einen sogenannten Tandemkolben, bei dem zwei in Dämpfungs- und/oder Federungslängsrichtung hintereinander, miteinander starr gekoppelte Arbeitskolbenköpfe mit jeweils einer Wirkfläche eingesetzt werden. Die Arbeitskolbenköpfe haben jeweils eine konische Längsaußenseite, wodurch die passive Federdämpfungskennlinienände- rung bereitgestellt ist. Die effektive Gesamtwirkfläche der Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung gemäß DE 199 52 799 Al ist durch Differenz der jeweiligen Wirkflächen des Kolbenkopfpaars definiert.DE 199 52 799 A1 discloses a so-called tandem piston, in which two operating piston heads, each rigidly coupled to one another in the direction of damping and / or suspension, are used, each with one active surface. The working piston heads each have a conical longitudinal outside, whereby the passive Federdämpfungskennlinienände- tion is provided. The effective total effective area of the vibration fluid damping and / or suspension according to DE 199 52 799 A1 is defined by the difference between the respective effective areas of the piston head pair.
- 64.302 -
Ein Feder-Dämpfungssystem mit der Möglichkeit einer aktiven Änderung der Federdämpfungskennlinie, also beispielsweise in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen eines Kraftfahrzeugs und unabhängig vom Stellweg des Arbeitskolbens, ist aus DE 41 35 900 C2 bekannt. Die gewünschte Federdämpfungskennlinie wird dadurch eingestellt, daß eine bewegliche Kolbenwand des Arbeitskolbens radial verlagert wird, um damit die effektive Wirkfläche des Abrollkolbens zu vergrößern, an dem ein Abrollbalg angebracht ist. Das Ausfahren der Außenseite des Abrollkolbens wird dadurch erreicht, daß in einem Kanalsystem im Arbeitskolben ein pneumatischer Stelldruck erzeugt wird, der die Verlagerung von die Kolbenlängsaußenwand bildenden Lamellen bewirkt.- 64.302 - A spring-damping system with the possibility of an active change of the spring damping characteristic, that is, for example, depending on the driving conditions of a motor vehicle and independent of the travel of the working piston, is known from DE 41 35 900 C2. The desired spring damping characteristic is adjusted by radially displacing a movable piston wall of the working piston to thereby increase the effective effective area of the rolling piston on which a rolling bellows is mounted. The extension of the outer side of the rolling piston is achieved in that in a duct system in the working piston, a pneumatic control pressure is generated, which causes the displacement of the piston longitudinal outer wall forming fins.
Es zeigte sich, daß wegen der Kompressibilität der Stellpneumatik die aktive Veränderung der Federdämpfungskennlinien in der Reaktion auf dynamische Schwinglasten im Zeitmaßstab der Schwingdauer des Systems häufig nur unzureichend realisiert werden kann. Die bekannten Systeme sind zu träge.It has been found that because of the compressibility of the actuating pneumatics, the active change in the spring damping characteristic curves in the response to dynamic oscillatory loads on a time scale of the oscillation period of the system can often only be realized insufficiently. The known systems are too slow.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung insbesondere für Fahrzeuge bereitzustellen, mit der eine aktive Dämpfungs-Federkennlinienänderung in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs im Zeitmaßstab der Schwingdauer des Systems erreichbar ist.It is an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide vibration fluid damping and / or suspension, especially for vehicles, with an active damping spring characteristic change depending on the driving conditions of the motor vehicle on a time scale of the oscillation period of the system can be achieved ,
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist eine Schwingungsfluiddämpfung und/oder -feder insbesondere für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei in die Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung eine Schwingungslast einleitbar sein soll. Die Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung hat einen Arbeitskolben, dessen Wirkfläche zum Verändern einer der Schwingungslast entgegenwirkenden Fluiddämpfer- und/oder -federkraft vergrößerbar und/oder verkleinerbar ist. Erfindungsgemäß ist an dem Arbeitskolben ein elektrisch betriebener Stellantrieb angeordnet, um eine bewegliche Außenseite des Arbeitskolbens insbesondere radial zu verlagern, so daß die Wirkfläche erweitert und/oder beschränkt oder reduziert wird. Als elektrisch betriebener Stellantrieb können elektromecha- nische Stellantriebe, wie elektrisch betriebene Schneckengetriebe, verwendet werden. Besonders bevorzugt sind piezoelektrische Stellantriebe, wie sie im Folgenden beschrieben sind.
Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme können bei der beispielhaften Anwendung in Kraftfahrzeugen die Federdämpfungskennlinie eines Federbeins im Zeitmaßstab der Schwingdauer der Schwingungslast angepaßt werden. Auf diese Weise kann eine höhere Last durch das Federbein bei unveränderter Federbeinlänge getragen werden. Durch das elektrische Betreiben des Stellantriebs können kürzeste Regelungszyklen eingehalten werden. Auf diese Weise wird eine aktive Federbeinkennlinienänderung erreicht, indem Energie in das Federdämpfungssystem eingebracht wird, um es gezielt zu beruhigen, wobei das Federbein in dessen Herstellung kostengünstig bleibt und es einer Voreinstellung der Federbeinlänge nicht bedarf.This object is solved by the features of claim 1. Thereafter, a vibration fluid damping and / or spring is provided in particular for a vehicle, wherein a vibration load should be introduced into the vibration fluid damping and / or suspension. The vibration fluid damping and / or suspension has a working piston whose effective surface can be increased and / or reduced in size for changing a fluid damper and / or spring force counteracting the vibration load. According to the invention, an electrically operated actuator is arranged on the working piston in order to displace a movable outer side of the working piston, in particular radially, so that the effective surface is widened and / or limited or reduced. Electromotive actuators, such as electrically operated worm gears, can be used as the electrically operated actuator. Particularly preferred are piezoelectric actuators, as described below. With the measure according to the invention, in the exemplary application in motor vehicles, the spring damping characteristic of a suspension strut can be adapted on a time scale to the vibration duration of the vibration load. In this way, a higher load can be supported by the strut with unchanged strut length. By electrically operating the actuator shortest control cycles can be maintained. In this way, an active strut characteristic change is achieved by energy is introduced into the spring damping system to calm it targeted, the shock absorber remains cost-effective in its manufacture and it does not require a presetting of the strut length.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein hydropneumatisches Federdämpferbein, das adaptro- nisch eingestellt werden kann. Im Allgemeinen ist ein Federdämpferbein kein ausschließliches Dämpfungssystem sondern ein System auch zum Übertragen von Tragkräften zweier zueinander beweglicher Komponenten, wie Radachse und Karosserie. Die Erfindung bezieht sich also auch auf ein Schwingungsfluiddämpfungs- und Federungssystem, bei dem Tragkräfte über einen Arbeits- oder Tragkolben zwischen einer Krafteintragsseite und Kraftaustrags- seite des Systems, insbesondere bei einem Federbein zwischen der Radachse und der Karosserie, übertragen werden sollen. Durch die Veränderbarkeit der Wirkfläche des Arbeits- oder Tragkolbens kann die Tragkraft des Schwingungsdämpfungs- und Federungssystems, insbesondere des Federbeins, eingestellt werden.The invention particularly relates to a hydropneumatic spring damper leg which can be adjusted adaptively. In general, a spring damper strut is not an exclusive damping system but also a system for transferring bearing forces of two mutually movable components, such as wheel axle and body. Thus, the invention also relates to a Schwingungsfluiddämpfungs- and suspension system, are to be transferred to the carrying forces via a working or support piston between a force input side and Kraftaustrags- side of the system, especially in a strut between the wheel axle and the body. Due to the variability of the effective surface of the working or supporting piston, the load capacity of the Schwingungsdämpfungs- and suspension system, in particular the shock absorber, can be adjusted.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Stellantrieb in einen Hohlraum einer Kolbenstange untergebracht oder an deren Außenseite angebracht. Auf diese Weise ist ein besonders platzsparender Aufbau erreichbar. Auch der Wartungsaufwand des Systems ist aufgrund der geschützten Unterbringung in dem Hohlraum der Kolbenstange reduziert.In a preferred embodiment of the invention, the actuator is housed in a cavity of a piston rod or attached to the outside thereof. In this way, a particularly space-saving design can be achieved. The maintenance of the system is reduced due to the sheltered housing in the cavity of the piston rod.
Vorzugsweise ist der Arbeitskolben als ein Abrollkolben ausgeführt, wobei ein flexibler Abrollbalg, der eine Abrollfalte bildet, an der beweglichen Außenseite angebracht ist. Die effektive Wirkfläche des Abrollkolbens wird durch die einem Arbeitsfluid ausgesetzten radialen Flächekomponenten definiert. Bei hydraulischen Federdämpfungssystemen haben sich besonders elektrorheologische Flüssigkeiten bewährt, deren Viskosität durch das Anlegen eines elektrischen Feldes veränderbar ist.Preferably, the working piston is designed as a rolling piston, wherein a flexible Abrollbalg forming a Abrollfalte is attached to the movable outer side. The effective effective area of the rolling piston is defined by the radial surface components exposed to a working fluid. In hydraulic spring damping systems particularly electrorheological fluids have proven their viscosity is variable by the application of an electric field.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die bewegliche Außenseite des Abrollkolbens durch eine einrollbare Hülse gebildet, deren Umfangsenden sich überlappen. Durch
die einrollbare Hülsenstruktur ist eine relativ stabile Struktur bereitgestellt, die ein gezieltes konzentrisches Aufweiten der beweglichen Außenseite des Abrollkolben zuläßt. Vorzugweise bleibt eine Überlappung der Umfangsenden der Hülse auch bei maximaler Weitung der beweglichen Außenseite bestehen.In a preferred embodiment of the invention, the movable outer side of the rolling piston is formed by a roll-up sleeve whose peripheral ends overlap. By the rollable sleeve structure is provided with a relatively stable structure that allows for a targeted concentric expansion of the movable outer surface of the rolling piston. Preferably, an overlap of the circumferential ends of the sleeve remains even at maximum expansion of the movable outer side.
Bei einer alternativen Ausführung der Erfindung ist die bewegliche Außenseite des Abrollkolbens durch mehrere separate, im wesentlichen konzentrische zueinander angeordnete Hülsenabschnitte gebildet. Die Hülsenabschnitte sind für deren radialen Verlagerung an den e- lektrisch betriebenen Stellantrieb gekoppelt. Bei Anbringung des Abrollbalgs an der Außenseite der Hülsenabschnitte sind zusätzliche Umfangsfalten für den Abrollbalg vorzusehen, damit beim Weiten der Hülsenabschnitte der Abrollbalg nicht auf Zug beansprucht wird und eine fluiddichte Arbeitskammer gewährleistet bleibt.In an alternative embodiment of the invention, the movable outer side of the rolling piston is formed by a plurality of separate, substantially concentric sleeve sections arranged one another. The sleeve sections are coupled for their radial displacement to the electrically driven actuator. When attaching the Abrollbalgs on the outside of the sleeve sections additional circumferential folds are provided for the Abrollbalg so that when expanding the sleeve sections of the rolling bellows is not claimed to train and a fluid-tight working chamber is guaranteed.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die bewegliche Außenseite des Abrollkolbens durch mehrere in Dämpfungs- und/oder Federungslängsrichtung ausgerichtete Lamellen gebildet, die durch den Stellantrieb radial verlagerbar sind und in einem radialen ausgefahrenen Zustand in einem Umfangsabstand zueinander angeordnet sind.In a further development of the invention, the movable outer side of the rolling piston is formed by a plurality of aligned in damping and / or suspension longitudinal direction slats, which are radially displaceable by the actuator and are arranged in a radially extended state at a circumferential distance from each other.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist wenigstens ein piezoelektrisches Bauteil des Stellantriebs eine vorbestimmte größte Ausdehnungslängsrichtung auf. Bei Ausdehnung oder Schrumpfung des Bauteils wirkt es mit einer Übersetzungsgetriebestruktur derart zusammen, daß eine Ausdehnungs- oder Schrumpfungsamplitude des Bauteils getriebeüber- setzungsgemäß in eine vergrößerte oder verkleinerte radiale Stellbewegungsamplitude umgewandelt wird, um die effektive Wirkfläche entsprechend einzustellen. Auf diese Weise können insbesondere die üblicherweise kleinen piezoelektrischen Bewegungsamplituden verstärkt werden, um die gewünschte Wirkflächenadaption zu erreichen.In a preferred embodiment of the invention, at least one piezoelectric component of the actuator has a predetermined largest extension longitudinal direction. Upon expansion or contraction of the component, it cooperates with a transmission gear structure such that an expansion or shrinkage amplitude of the component is gear-converted into an enlarged or reduced radial adjustment amplitude to adjust the effective effective area accordingly. In this way, in particular the usually small piezoelectric movement amplitudes can be amplified in order to achieve the desired effective surface adaptation.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Bauteil in einem das Bauteil im wesentlichen vollständig umgebenden Behälter untergebracht, der durch zwei in Ausdehnungslängsrichtung auseinander bewegbaren starren Schalenteilen, insbesondere Halbschalen, gebildet ist. Zwischen einer im wesentlichen parallel zur Ausdehnungslängsrichtung verlaufenden Längsseite des Bauteils und einer der Längsseite zugewandten Innenlängsseite des Behälters ist ein Freiraum vorgesehen, der zum Kompensieren von radialen Ausdehnungen des e- lektrisierten piezoelektrischen Materials dient. Vorzugsweise sind das Bauteil und zumindest
eine Innenseite des Behälters formkomplementär zylindrisch, wobei ein Außendurchmesser des Bauteils kleiner als der Durchmesser der Innenseite ist, um den Kompensationsfreiraum zu schaffen.In a preferred embodiment of the invention, the component is housed in a substantially completely surrounding the component container, which is formed by two in the extension longitudinally apart movable rigid shell parts, in particular half shells. Between a substantially parallel to the extension longitudinal direction extending longitudinal side of the component and one of the longitudinal side facing inner longitudinal side of the container, a free space is provided which serves to compensate for radial expansions of the e- lektrisierten piezoelectric material. Preferably, the component and at least an inside of the container complementary in shape cylindrical, wherein an outer diameter of the component is smaller than the diameter of the inner side to provide the compensation clearance.
Vorzugsweise ist eine Längsausdehnung des Bauteils größer als eine Längsausdehnung der in Ausdehnungslängsrichtung aneinanderliegenden Schalenteile.Preferably, a longitudinal extent of the component is greater than a longitudinal extent of adjacent shell parts in the expansion longitudinal direction.
Vorzugsweise ist das piezoelektrische Bauteil durch ein Paket von gestapelten Scheiben aus piezoelektrischem Material gebildet, wobei die Ausdehnungslängsrichtung der Stapelrichtung entspricht. Auf diese Weise wird eine starke Ausdehnung des Stapels in einer bestimmten Richtung bereitgestellt.Preferably, the piezoelectric component is formed by a stack of stacked disks of piezoelectric material, wherein the extension longitudinal direction corresponds to the stacking direction. In this way, a strong expansion of the stack in a certain direction is provided.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die Übersetzungsgetriebestruktur einen elastisch verformbaren Verdrängungskörper, dessen Formgebung bei Verformung durch das Bauteil eine getriebeübersetzungsgemäß verstärkte Radialbewegung veranlaßt. Dabei kann der Verdrängungskörper einer den Verdrängungskörper umgebenden, starren, axial gerichteten Einschnürung derart zugeordnet sein, daß bei Ausdehnung des Bauteils der Verdrängungskörper radial in die Einschnürung gedrängt wird. Es ist die Einschnürung, welche die getriebeübersetzungsgemäße umleitende Vergrößerung der Stellbewegungsamplitude des piezoelektrischen Materials bewirkt.In a preferred embodiment of the invention, the transmission gear structure has an elastically deformable displacement body, the shape of which, when deformed by the component, causes a gearbox-reinforced radial movement. In this case, the displacement of a body surrounding the displacement body, rigid, axially directed constriction be assigned such that upon expansion of the component of the displacement body is urged radially into the constriction. It is the constriction that causes the transmission translation corresponding diverting magnification of Stellstellungsungs amplitude of the piezoelectric material.
Vorzugsweise liegt die Ausdehnungslängsrichtung des piezoelektrischen Bauteils parallel zur Dämpfungs- und/oder Federungslängsrichtung.Preferably, the extension longitudinal direction of the piezoelectric component is parallel to the damping and / or suspension longitudinal direction.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Bauteil in einem Hohlraum einer Kolbenstange untergebracht, wobei sich das piezoelektrische Bauteil einerseits an einer starren Innenfläche andererseits an dem verformbaren Verdrängungskörper abstützt.In a preferred embodiment of the invention, the component is accommodated in a cavity of a piston rod, wherein the piezoelectric component is supported on the one hand on a rigid inner surface on the other hand on the deformable displacement body.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist an einem radialen Außenende des Verdrängungskörpers insbesondere auf radialer Höhe der Einschnürung wenigstens ein sich radial erstreckender Stellzapfen geführt, der mit einer beweglichen Außenseite des Arbeitskolbens verbunden ist.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung ist der elektrisch betriebene Stellantrieb durch wenigstens eine Ringstruktur, vorzugsweise zwei zueinander parallele Ringstrukturen, gebildet, die mehrere piezoelektrische Bauteile aufweist. Die Ausdehnungslängsrichtung der piezoelektrischen Bauteile ist im wesentlichen in Umfangsrichtung der Ringstruktur ausgerichtet. Die piezoelektrischen Bauteile sind in einem elastisch verformbaren, ringförmigen Mantel aufgenommen. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen eingesetzt werden, was zu einer relativ großen radialen Stellbewegungsamplitude führen kann. Vorzugsweise kann sich die Ringstruktur an einer Kolbenstange um letztere herum angebracht abstützen.In a further development of the invention, at least one radially extending adjusting pin, which is connected to a movable outer side of the working piston, is guided at a radial outer end of the displacement body, in particular at the radial height of the constriction. In a preferred embodiment of the invention, the electrically operated actuator is formed by at least one ring structure, preferably two mutually parallel ring structures, which has a plurality of piezoelectric components. The extension longitudinal direction of the piezoelectric components is aligned substantially in the circumferential direction of the ring structure. The piezoelectric components are accommodated in an elastically deformable, annular jacket. In this way, a plurality of electrical components can be used, which can lead to a relatively large radial Stellbewegungsamplitude. Preferably, the ring structure may be supported on a piston rod mounted around the latter.
Bei einem eigenständigen und mit der oben beschriebenen Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung kombinierbaren Aspekt der Erfindung ist ein Tandemkolben 31 mit zwei in Dämpfungs- und/oder Federungslängsrichtung hintereinander, miteinander starr gekoppelte Arbeitsköpfe mit jeweils einer Wirkfläche vorgesehen. Eine effektive Gesamtwirkfläche der Schwingungsfluiddämpfung und/oder -federung ist durch Differenz der Wirkfläche der Kolbenköpfe definiert. Erfindungsgemäß ist die Wirkfläche eines oder beider Kolbenköpfe zum Verändern einer der Schwingungslast entgegenwirkenden Fluiddämpfer- und/oder -federkraft in Reaktion auf die Schwingungslast gemäß deren Zeitmaßstab veränderbar.In an independent and combinable with the above-described vibration fluid damping and / or suspension aspect of the invention, a tandem piston 31 is provided with two in the damping and / or suspension longitudinal direction one behind the other, rigidly coupled together working heads, each having an effective area. An effective total effective area of the vibration fluid damping and / or suspension is defined by the difference of the effective area of the piston heads. According to the invention, the effective area of one or both of the piston heads for varying a fluid damper and / or spring force counteracting the vibration load is variable in response to the vibration load according to their time scale.
Bei einem weiteren eigenständigen oder mit den oben genannten Erfindunsgegenständen kombinierbaren Aspekt der Erfindung ist eine Schwingungsfluiddämpfung- und/oder - federung vorgesehen, bei der eine der Außenseiten des Arbeitskolbens, vorzugsweise eine im wesentlichen axiale Längsseite des Arbeitskolbens, gegenüber der Dämpfungs- und/oder - federlängsrichtung zum Bilden einer Konizität geneigt werden kann, wobei der Neigungsgrad der Außenseite einstellbar ist. Vorzugsweise hat die Außenseite einen regenschirmförmigen Aufbau.In another independent or combinable with the abovementioned Erfindunsgegenständen aspect of the invention, a Schwingungsfluiddämpfung- and / or - suspension is provided in which one of the outer sides of the working piston, preferably a substantially axial longitudinal side of the working piston, with respect to the damping and / or - Spring longitudinal direction can be inclined to form a taper, wherein the degree of inclination of the outside is adjustable. Preferably, the outside has an umbrella-shaped construction.
Bei Weiterbildung der Erfindung ist die Außenseite durch mehrere schwenkbar, an einem Träger des Arbeitskolbens angelenkte Lamellen gebildet. An der Außenseite der Lamellen ist ein Abrollbalg zur Bildung eines fluiddichten Arbeitsraums befestigt.In development of the invention, the outside is formed by a plurality of pivotable, hinged to a support of the working piston slats. On the outside of the slats, a rolling bellows for the formation of a fluid-tight working space is attached.
Vorzugsweise stellt der Stellantrieb, der zwischen einer Kolbenstange und den Lamellen angeordnet ist, die Neigung der Lamellen ein. Dabei kann der Stellantrieb einem Schwenkge-
lenk der Lamellen zugeordnet sein. Vorzugsweise ist der elektrisch betriebene Stellantrieb mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung verbunden.Preferably, the actuator, which is arranged between a piston rod and the slats, the inclination of the slats. In this case, the actuator can be a Schwenkge- be assigned steering of the slats. Preferably, the electrically operated actuator is connected to a control and / or regulating device.
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfinder anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:Further features, advantages and features of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the inventors with reference to the accompanying drawings, in which:
Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht eines hydropneumati- schen Federbeins mit einem Einkolbenaufbau;FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a hydropneumatic suspension strut with a single-piston construction;
Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht eines hydropneu- matischen Federbeins in einer weiteren Ausführung mit einem Tandemkolben;FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a hydropneumatic suspension strut in a further embodiment with a tandem piston;
Figuren 3a bzw. 3b eine Draufsicht eines Abrollkolbens in einem beschränkten Betriebszustand bzw. einem geweiteten Betriebszustand;3a and 3b show a plan view of a rolling piston in a limited operating state or a widened operating state;
Figuren 4a bzw. 4b eine Draufsicht eines radial weitbaren Außenmantel eines Abrollkolbens in einem eingezogenen Betriebszustand bzw. in einem geweiteten Betriebszustand;FIGS. 4a and 4b show a top view of a radially expandable outer jacket of a rolling piston in a retracted operating state or in a widened operating state;
Figur 5 eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Stellantriebs zum Verändern der Wirkfläche eines Abrollkolbens;Figure 5 is a partially cutaway, perspective view of a piezoelectric actuator for changing the effective area of a rolling piston;
Figur 6 eine Draufsicht des Stellantriebs gemäß Figur 5;Figure 6 is a plan view of the actuator according to Figure 5;
Figur 7 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VII-VII gemäß Figur 6;FIG. 7 shows a cross-sectional view along the section line VII-VII according to FIG. 6;
Figur 8 eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Bauteils, das für einen Stellantrieb zum Verändern der Wirkfläche eines Abrollkolbens geeignet ist;
Figur 9 eine Seitenansicht des piezoelektrischen Bauteiles gemäßFigure 8 is a partially cut-away perspective view of a piezoelectric component suitable for an actuator for varying the effective area of a rolling piston; 9 shows a side view of the piezoelectric component according to FIG
Figur 8;FIG. 8;
Figur 10 eine Querschnittsansicht des piezoelektrischen Bauteils entlang der Schnittlinie X-X nach Figur 9;FIG. 10 shows a cross-sectional view of the piezoelectric component along the section line X-X in FIG. 9;
Figuren I Ia bzw. I Ib schematische Querschnittsansichten einer piezoelektrischenFigures I Ia and I Ib schematic cross-sectional views of a piezoelectric
Bauteilgruppe zur Bildung eines Stellantriebs, die zur Kolbenstange konzentrisch angeordnet ist und in einem beschränkten Betriebszustand bzw. einem geweiteten Betriebszustand dargestellt ist;Component group for forming an actuator, which is arranged concentrically to the piston rod and is shown in a limited operating state or a widened operating state;
Figur 12 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einesFigure 12 is a partially cutaway perspective view of a
Abrollkolbens mit einer neigbaren Axiallängsseite, die in einem neigungsfreien Zustand dargestellt ist;Rolling piston with a tiltable axial longitudinal side, which is shown in a tilt-free state;
Figur 13 eine Querschnittsansicht des Abrollkolbens gemäß Figur 12;FIG. 13 a cross-sectional view of the rolling piston according to FIG. 12;
Figur 14 eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Ansicht des Kolbens gemäß den Figuren 12 und 13, wobei die Längsseite gegenüber der Axiallängsachse geneigt ist; undFigure 14 is a partially cutaway, perspective view of the piston according to Figures 12 and 13, wherein the longitudinal side is inclined relative to the axial longitudinal axis; and
Figur 15 eine Querschnittsansicht des Abrollkolbens gemäß Figur 14.FIG. 15 shows a cross-sectional view of the rolling piston according to FIG. 14.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes hydropneumatisches Federbein für ein Kraftfahrzeug im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Das Federbein 1 hat einen karosserieseitigen und einen radseitigen Anschluß 3, 5. Das Federbein 1 umfaßt außerdem einen in einer axialen Feder-/Dämpfungsrichtung F verlagerbaren Einzelkolben 7, der innerhalb eines zylindrischen karosserieseitig geschlossenen Gehäuses 9 konzentrisch aufgenommen ist. Der schwingungs- lastseitige Anschluß 5 ist an dem Einzelkolben 7 befestigt.In Figure 1, a hydropneumatic strut for a motor vehicle according to the invention is generally provided with the reference numeral 1. The strut 1 has a body-side and a wheel-side terminal 3, 5. The strut 1 also includes a displaceable in an axial spring / damping direction F single piston 7, which is housed within a cylindrical body-side closed housing 9 concentrically. The vibration load-side terminal 5 is fixed to the single piston 7.
Ein Teil der Außenseite des Einzelkolbens 7, eine Innenseite 13 des zylindrischen Gehäuses 9 sowie ein eine Außenlängsseite 11 des Einzelkolbens 7 mit der Innenlängsseite des zylindrischen Gehäuses 9 verbindender Abrollbalg 15 begrenzen eine geschlossene hydraulische Ar-
beitskammer 17, an die über Dissipationskanäle 21 ein Ausgleichsbehälter 19 angeschlossen ist. In dem Ausgleichsbehälter 19 ist ein kompressibles Gasvolumen 23 vorgesehen.A part of the outside of the individual piston 7, an inner side 13 of the cylindrical housing 9 and a rolling bellows 15 connecting an outer longitudinal side 11 of the individual piston 7 with the inner longitudinal side of the cylindrical housing 9 delimit a closed hydraulic armature. Chamber of 17, to the Dissipationskanäle 21 a surge tank 19 is connected. In the expansion tank 19, a compressible gas volume 23 is provided.
Wie in Figur 1 durch den Doppelpfeil A angedeutet ist, ergibt sich eine effektive Wirkfläche des Einzelkolbens 7, der als Abrollkolben bezeichnet werden kann, aus dem Durchmesser des Einzelkolbens 7 und der radialen Breite des sich zwischen der Längsaußenseite 11 , dem Einzelkolben 7 und dem zylindrischen Gehäuse 9 bildenden Zwischenraums 24 konstant umlaufender Breite.As indicated in Figure 1 by the double arrow A, an effective effective area of the individual piston 7, which can be referred to as a rolling piston, results from the diameter of the individual piston 7 and the radial width of the between the longitudinal outer side 11, the single piston 7 and the cylindrical Housing 9 forming gap 24 constant circumferential width.
Bei einer Lastschwingung L wird der Einzelkolben 7 axial in die und aus der Arbeitskammer 17 gedrückt, wodurch die hydraulische Flüssigkeit über die Dissipationskanäle 21 in den Ausgleichsbehälter 19 und heraus strömt, wodurch ein Dämpfungseffekt erzielt wird. Eine Federwirkung ruft die Kompressibilität des Gasvolumens 23 hervor.In a load vibration L, the single piston 7 is pressed axially into and out of the working chamber 17, whereby the hydraulic fluid flows through the dissipating channels 21 into the expansion tank 19 and out, whereby a damping effect is achieved. A spring effect causes the compressibility of the gas volume 23.
Das erfindungsgemäße Federbein 1 hat innerhalb eines Hohlraums 25 im Einzelkolben 7 einen elektrisch betriebenen Stellantrieb, der in der in Figur 1 gezeigten Ausführung durch zwei piezoelektrische Ringbauteile 27, 29 (siehe auch Figuren I Ia, 1 Ib) gebildet ist.The strut 1 according to the invention has, within a cavity 25 in the individual piston 7, an electrically operated actuator, which in the embodiment shown in FIG. 1 is formed by two piezoelectric ring components 27, 29 (see also FIGS. 11a, 11b).
Bei elektrischer Aktivierung dehnen sich die piezoelektrischen Ringbauteile 27, 29 aus, wodurch eine bewegliche Außenlängsseite 11 des Einzelkolbens 7 radial nach außen verlagert wird, so daß der sich zwischen der Außenseite 11 und dem zylindrischen Gehäuse 9 bildende Zwischenraum 24 verkleinert und damit die effektive Wirkfläche A der Einzelkolbens 7 vergrößert wird. Auf diese Weise kann die Feder-Dämpfungskennlinie des Federbeins 1 sogar im Betrieb des Kraftfahrzeugs eingestellt werden, also das intelligente erfindungsgemäße Federdämpfungssystem des Federbeins 1 kann auf dynamische Lasten L im Zeitmaßstab der Schwingdauer des Systems reagieren und entsprechend angepaßt werden.Upon electrical activation, the piezoelectric ring components 27, 29 expand, whereby a movable outer longitudinal side 11 of the single piston 7 is displaced radially outwards, so that the space 24 formed between the outer side 11 and the cylindrical housing 9 decreases and thus the effective effective area A the individual piston 7 is increased. In this way, the spring-damping characteristic of the strut 1 can be adjusted even during operation of the motor vehicle, so the intelligent spring damping system of the strut 1 according to the invention can respond to dynamic loads L on a time scale of the oscillation period of the system and adapted accordingly.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen hydropneumatischen Federbeins dargestellt. Zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung werden im Hinblick auf die Ausführungen zu Figur 1 für ähnliche oder identische Bauteile die gleichen Bezugsziffern für das Federbein gemäß Figur 2 verwendet.FIG. 2 shows a further embodiment of a hydropneumatic shock absorber according to the invention. For better readability of the description of the figures, the same reference numerals for the spring strut according to FIG. 2 are used with regard to the statements relating to FIG. 1 for similar or identical components.
Das Federbein 1 gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem nach Figur 1 dadurch, daß der Arbeitskolben als sogenannter Tandemkolben 31 ausgebildet ist. Der Tandemkolben 31 hat
zwei Kolbenköpfe, nämlich einen schwingungslastseitigen Kolbenkopf 33 und einen karosse- rieseitigen Kolbenkopf 35. Der schwingungslastseitige Kolbenkopf 33 ist entsprechend dem Einzelkolben 7 gemäß Figur 1 ausgebildet. Der schwingungslastseitige Kolbenkopf 33 ist über eine Kolbenstange 37 mit dem karosserieseitigen Kolbenkopf 35 starr verbunden.The strut 1 according to Figure 2 differs from that of Figure 1 in that the working piston is designed as a so-called tandem piston 31. The tandem piston 31 has two piston heads, namely a vibration load-side piston head 33 and a body-side piston head 35. The vibration load-side piston head 33 is formed corresponding to the single piston 7 according to FIG. The vibration load-side piston head 33 is rigidly connected via a piston rod 37 to the body-side piston head 35.
Die effektive Wirkfläche des Federbeins 1 gemäß Figur 2 definiert sich aus der Differenz der effektiven Einzelwirkflächen A und B der Kolbenköpfe 33 und 35.The effective effective area of the shock absorber 1 according to FIG. 2 is defined by the difference between the effective individual effective areas A and B of the piston heads 33 and 35.
Auch der karosserieseitige Kolbenkopf 35 beinhaltet in dessen Hohlraum 39 zwei piezoelektrische Ringstrukturen 41, 43, welche bei deren Aktivierung eine Beschränkung oder Weitung der beweglichen axialen Außenlängsseite 45 des Kolbenkopfs 35 bewirken.Also, the body-side piston head 35 includes in the cavity 39, two piezoelectric ring structures 41, 43, which cause a limitation or widening of the movable axial outer longitudinal side 45 of the piston head 35 when they are activated.
Es zeigte sich, daß eine Tandemkolbenkonstruktion gemäß Figur 2 sich besonders dann gut eignet, wenn rasche Federkennlinienänderungen notwendig sind.It has been found that a tandem piston construction according to FIG. 2 is particularly well suited if rapid spring characteristic changes are necessary.
Figuren 3a und 3b zeigen einen Kolbenaufbau 40 mit einer radial beweglich gelagerten Außenseite 45, die durch vier Hülsenabschnitte 47 bis 50 im wesentlichen gleichen Aufbaus gebildet ist. Im eingefahrenen Betriebszustand gemäß Figur 3 a liegen die Hülsenabschnitte 45 bis 49 auf einer kreisförmigen Umfangslinie aneinander und konzentrisch zur Längsachse S einer Kolbenstange 37. Die Kolbenstange 37 nimmt innenseitig einen nicht näher dargestellten Stellantrieb auf, der mit den Hülsenabschnitten 47 bis 50 über radial vorstehende Stellzapfen 51 bis 57 gekoppelt ist. Die Stellzapfen 51 bis 57 erstrecken sich vom Inneren der Kolbenstange 51 radial durch die Stangenwand nach außen und sind mit einer Innenseite des jeweiligen Hülsenabschnitts 47 bis 50 verbunden.Figures 3a and 3b show a piston assembly 40 with a radially movably mounted outer side 45 which is formed by four sleeve sections 47 to 50 of substantially the same construction. In the retracted operating state according to Figure 3a, the sleeve sections 45 to 49 are on a circular circumference to each other and concentric to the longitudinal axis S of a piston rod 37. The piston rod 37 receives inside an unspecified actuator, with the sleeve sections 47 to 50 via radially projecting setting pins 51 to 57 is coupled. The adjusting pins 51 to 57 extend radially from the interior of the piston rod 51 through the rod wall to the outside and are connected to an inner side of the respective sleeve portion 47 to 50.
Um die Wirkfläche des Abrollkolbens 41 zu vergrößern, werden die Stellzapfen 51 bis 57 radial nach außen verlagert, wie in Figur 3b angedeutet ist. Dabei werden auch die Hülsenabschnitte 45 bis 49 radial nach außen mitgenommen, wodurch die Wirkfiäche des Arbeitskolbens 41 deutlich vergrößert wird. In den Figuren 3a und 3b ist nicht dargestellt, daß ein Abrollbalg (15, Bezugszeichen, siehe Figur 1 und 2) an der Außenseite der Hülsenabschnitte 47 bis 50 zur Bildung eines fluiddichten Arbeitsraumes befestigt ist.In order to increase the effective area of the rolling piston 41, the adjusting pins 51 to 57 are displaced radially outwards, as indicated in FIG. 3b. In this case, the sleeve portions 45 to 49 are taken radially outward, whereby the Wirkfiäche of the working piston 41 is significantly increased. In Figures 3a and 3b is not shown that a rolling bellows (15, reference numerals, see Figures 1 and 2) on the outside of the sleeve portions 47 to 50 is fixed to form a fluid-tight working space.
In den Figuren 4a und 4b ist ein weiteres Grundprinzip einer beweglichen Außenseite 45 für einen weitbaren Kolbenaufbau 40 gezeigt. Die bewegliche Außenseite 45 des Kolbenaufbaus
40 ist durch eine im wesentlichen konzentrisch eingerollte Hülse 61 mit zwei sich überlappenden, zueinander verschiebbaren Umfangsenden 65 gebildet. An der Außenseite der nicht geschlossenen Hülse 61 ist der Abrollbalg (15, Figur 1 und 2) zur Bildung des fluiddichten Arbeitsraums befestigt. Beim Auftreten von radialen Kräften kann sich die Hülse 61 in Radialrichtung weiten, wodurch die Wirkfläche des Abrollkolbens vergrößert wird, ohne daß die hülsenförmige Außenstruktur des Arbeitskolbens aufgegeben werden muß.FIGS. 4a and 4b show another basic principle of a movable outer side 45 for a widenable piston assembly 40. The movable outer side 45 of the piston assembly 40 is formed by a substantially concentric rolled-up sleeve 61 with two overlapping, mutually displaceable circumferential ends 65. On the outside of the non-closed sleeve 61 of the rolling bellows (15, Figure 1 and 2) is attached to form the fluid-tight working space. Upon the occurrence of radial forces, the sleeve 61 can widen in the radial direction, whereby the effective area of the rolling piston is increased, without the sleeve-shaped outer structure of the working piston must be abandoned.
Ein in Figur 5 dargestellter piezoelektrischer Antrieb 67 kann insbesondere für den Abrollkolbenaufbau gemäß den Figuren 3a und 3b eingesetzt werden. Der piezoelektrische Stellantrieb 67 ist größtenteils innerhalb einer Kolbenstange 37 untergebracht, die eine Längsachse S definiert. In einem rotationsförmigen, etwa kreisförmigen Hohlraum der Kolbenstange 37 sind zwei piezoelektrische Stapel 69, 71 untergebracht, deren maximale Ausdehnungsrichtung mit der Längsachse S der Kolbenstange 37 zusammenfällt. Die Stapel 69, 71 stützen sich an diametral gegenüberliegenden radialen Innenflächen des Hohlraums der Kolbenstange 37 starr ab. Etwa in der axialen Mitte des Hohlraums der Kolbenstange 37 ist ein elastisch verformbarer Verdrängungskörper 73 angeordnet, auf den die piezoelektrischen Stapel 69, 71 verformend einwirken können.A piezoelectric drive 67 shown in FIG. 5 can be used in particular for the rolling piston assembly according to FIGS. 3a and 3b. The piezoelectric actuator 67 is mostly housed within a piston rod 37 defining a longitudinal axis S. In a rotationally shaped, approximately circular cavity of the piston rod 37, two piezoelectric stacks 69, 71 are accommodated, whose maximum extension direction coincides with the longitudinal axis S of the piston rod 37. The stacks 69, 71 are based on diametrically opposed radial inner surfaces of the cavity of the piston rod 37 rigid. Approximately in the axial center of the cavity of the piston rod 37, an elastically deformable displacement body 73 is arranged, on which the piezoelectric stacks 69, 71 can act in a deforming manner.
Der Hohlraum mündet am Umfangsaußenbereich der Kolbenstange 37 in eine axiale Einschnürung 75, in der jeweils ein Stellzapfen 51 bis 57 radial geführt ist.The cavity opens at the peripheral outer region of the piston rod 37 in an axial constriction 75, in each of which an adjusting pin 51 to 57 is guided radially.
Der Verdrängungskörper 73 dient als eine Art Übersetzungsgetriebe für eine Umwandlung der axialen Ausdehnungsamplitude der piezoelektrischen Stapel 69, 71 in eine vergrößerte radiale Bewegungsamplitude der Stellzapfen 51 bis 57. Wenn die piezoelektrischen Stapel 69, 71 elektrisch aktiviert werden, dehnen sie sich in Längsrichtung aus und drücken auf den Verdrängungskörper 73, der in Radialrichtung hin zur Einschnürung 75 ausweicht. Aufgrund der Einschnürung 75 wird die Bewegung der Stellzapfen 51 bis 57 verstärkt.The displacement body 73 serves as a kind of transmission gear for converting the axial expansion amplitude of the piezoelectric stacks 69, 71 into an increased radial amplitude of movement of the adjusting pins 51 to 57. When the piezoelectric stacks 69, 71 are electrically activated, they expand in the longitudinal direction and press on the displacement body 73, which dodges in the radial direction to the constriction 75. Due to the constriction 75, the movement of the adjusting pins 51 to 57 is amplified.
In den Figuren 8 bis 10 ist ein piezoelektrisches Bauteilelement im Detail dargestellt, das im allgemeinen mit der Bezugsziffer 79 versehen und einen piezoelektrischen Stapel 71 aus mehreren, aufeinander gestapelten piezoelektrischen Scheiben 81 aufweist. Bei elektrischer Aktivierung dehnt sich jede Scheibe 81 unter anderem in deren Breitenrichtung, also in Längsrichtung des Stapels 71 aus. Mit der Aufsummierung der Einzelausdehnungen der Scheiben 81
kommt es zu einer nicht vernachlässigbaren Längsausdehnung des piezoelektrischen Bauteilelements 79.A piezoelectric component element is shown in detail in FIGS. 8 to 10, which is generally designated by the reference numeral 79 and has a piezoelectric stack 71 of a plurality of piezoelectric disks 81 stacked on top of one another. Upon electrical activation, each disc 81 expands inter alia in the width direction, ie in the longitudinal direction of the stack 71. With the summation of the individual dimensions of the discs 81 there is a non-negligible longitudinal extent of the piezoelectric component element 79th
Wie in Figur 10 ersichtlich, ist der piezoelektrische Stapel 71 von zwei Halbschalen 83, 85 eingehäust. Eine Längsausdehnung eines Innenraums, den beide axial aneinanderliegende Halbschalen 83, 85 bilden würden, ist kleiner als die Längsausdehnung des unaktivierten piezoelektrischen Stapels 71, so daß die Bodeninnenseiten der Halbschalen 83, 85 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Stapel 71 sind, ohne daß sich die Endschalenränder berühren.As can be seen in FIG. 10, the piezoelectric stack 71 is enclosed by two half shells 83, 85. A longitudinal extent of an internal space, which would form both axially adjacent half-shells 83, 85, is smaller than the longitudinal extent of the inactivated piezoelectric stack 71, so that the bottom inner sides of the half-shells 83, 85 are in contact with the piezoelectric stack 71, without the Endschalenränder touch.
Wie in Figur 8 und 10 ersichtlich ist, besteht in Radialrichtung zwischen der gerillten Außenlängsseite des piezoelektrischen Stapels 71 und der Innenlängsseite der Halbschalen 83, 85 ein Spalt 84. Der Spalt 84 dient dazu, die durch Strombeaufschlagung veranlaßten, Außen- durchmesseränderungen zuzulassen, ohne daß sich die radiale, zylindrische Außenabmessung des Bauteilelements 79 ändern. Dadurch kann das Bauteilelement 79 ohne weiteres in einen radial formkomplementären, zylindrischen Hohlraum in der Kolbenstange 37 eingesetzt werden, ohne daß es zu ungewünschten Innenspannungen aufgrund der unweigerlichen Außen- durchmesseränderungen des piezoelektrischen Stapels 69, 71 kommen kann.As can be seen in FIGS. 8 and 10, there is a gap 84 in the radial direction between the grooved outer longitudinal side of the piezoelectric stack 71 and the inner longitudinal side of the half shells 83, 85. The gap 84 serves to allow the outer diameter changes caused by the application of current without the radial, cylindrical outer dimension of the component element 79 change. As a result, the component element 79 can readily be inserted into a radially complementary cylindrical cavity in the piston rod 37 without undesirable internal stresses due to the inevitable outer diameter changes of the piezoelectric stack 69, 71 can occur.
In den Figuren 1 Ia und 1 Ib ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen Stellantriebs dargestellt. Der Stellantrieb ist im allgemeinen mit der Bezugsziffer 87 versehen und umfaßt einen geschlossenen, dehnbaren Elastomertragring 89. An einer Um- fangsaußenseite 91 des Elastomertragrings 89, die kreisförmig verläuft, sind mehrere Scharniergelenke 93 in gleichem Umfangsabstand zueinander eingebracht, an denen - in den Figuren I Ia und I Ib nicht dargestellt - axial erstreckende Lamellen schwenkbar anbringbar sind. An der Umfangsinnenseite 92 des Elastomerrings 89 stehen im gleichen Umfangsabstand zueinander Vorsprünge 95 radial nach innen vor, die in Umfangsrichtung, radial nach innen offene Abteile begrenzen. In jedem Abteil zwischen zwei benachbarten Innen vorsprängen 95 ist ein piezoelektrischer Stapel 97 angeordnet. Der piezoelektrische Stapel 97 hat eine maximale Ausdehnungsrichtung, die im wesentlichen in Umfangsrichtung des Stellantriebs 97 ausgerichtet ist.In the figures 1 Ia and Ib, a further embodiment of a piezoelectric actuator according to the invention is shown. The actuator is generally designated by the reference numeral 87 and comprises a closed, stretchable elastomer support ring 89. On a circumferential outer side 91 of the elastomer support ring 89, which runs in a circle, a plurality of hinge joints 93 are introduced at the same circumferential distance from each other, in which - in the figures I Ia and I Ib not shown - axially extending lamellae are pivotally attachable. On the circumferential inner side 92 of the elastomeric ring 89 are protrusions 95 radially inwardly at the same circumferential distance from each other, which limit in the circumferential direction, radially inwardly open compartments. In each compartment between two adjacent inner projections 95, a piezoelectric stack 97 is arranged. The piezoelectric stack 97 has a maximum extension direction which is oriented substantially in the circumferential direction of the actuator 97.
Wie in den Figuren I Ia und I Ib gezeigt ist, sind an der Zahl elf piezoelektrische Stapel 97 vorgesehen, es können allerdings mehr oder weniger einsetzt werden. Alle piezoelektrischen
Stapel 97 können individuell oder gemeinschaftlich mit elektrischem Strom beaufschlagt werden.As shown in FIGS. 11a and 11b, the number of piezoelectric stacks 97 is eleven, but more or less may be used. All piezoelectric Stacks 97 may be powered individually or collectively with electrical power.
In Figur I Ia sind die piezoelektrischen Stapel 97 stromlos, während in Figur I Ib die piezoelektrischen Stapel 97 bestromt sind. Aufgrund der elektrischen Aktivierung dehnen sich die piezoelektrischen Stapel 97 vor allem in deren Längsrichtung aus, wodurch eine elastische Verformung des Elastomerrings 89 einhergeht. Wie in Figur 1 Ib ersichtlich ist, veranlaßt die Ausdehnung der piezoelektrischen Stapel 97 eine Quetschung der Innenvorsprünge 95 und eine radiale Weitung des Elastomertragrings 89, wodurch eine Wirkflächenvergrößerung eines nicht näher dargestellten Kolbens erreichbar ist, dessen bewegliche Außenseite mit dem Stellantrieb 87 zusammen wirkt.In FIG. 11a, the piezoelectric stacks 97 are de-energized, while in FIG. 11b, the piezoelectric stacks 97 are energized. Due to the electrical activation, the piezoelectric stacks 97 expand, especially in their longitudinal direction, whereby an elastic deformation of the elastomer ring 89 is accompanied. As can be seen in Figure 1 Ib, causes the expansion of the piezoelectric stack 97 crushing of the inner projections 95 and a radial expansion of the Elastomertragrings 89, whereby a Wirkflächenvergrößerung a piston, not shown, can be reached, the movable outer side of the actuator 87 cooperates.
In den Figuren 12, 13, 14 und 15 ist ein erfindungsgemäßer Abrollkolben 101 im Detail dargestellt. Die Besonderheit des Abrollkolbens 101 besteht darin, daß eine Wirkflächenänderung durch Änderung einer Neigung der beweglichen Außenseite 102 des Abrollkolbens 101 gegenüber einer Federungs- und/oder Dämpfungslängsrichtung D erreichbar ist.In Figures 12, 13, 14 and 15, an inventive rolling piston 101 is shown in detail. The peculiarity of the rolling piston 101 is that an effective surface change by changing an inclination of the movable outer side 102 of the rolling piston 101 relative to a suspension and / or damping longitudinal direction D can be achieved.
Der in den Figuren 12 bis 15 dargestellte Abrollkolben 101 hat eine teilweise dargestellte Kolbenstange 103, um die herum sich zwei ringförmige, zueinander parallel verlaufende piezoelektrische Stellantriebe 105, 107 an der starren Außenseite der Kolbenstange abstützen, wie sie in den Figuren I Ia und I Ib dargestellt sind.The rolling piston 101 shown in FIGS. 12 to 15 has a partially represented piston rod 103 around which two annular piezoelectric actuators 105, 107 extending parallel to one another are supported on the rigid outer side of the piston rod, as shown in FIGS. 11a and 11b are shown.
Die piezoelektrischen Stellantriebe 105, 107 können unabhängig voneinander betrieben werden. Hinsichtlich des Detailaufbaus der ringförmigen piezoelektrischen Stellantriebe 105, 107 wird auf die Beschreibung zu den Figuren 1 Ia und 1 Ib verwiesen.The piezoelectric actuators 105, 107 can be operated independently of each other. With regard to the detailed structure of the annular piezoelectric actuators 105, 107, reference is made to the description of FIGS. 11a and 11b.
An der Außenseite der ringförmigen Stellantriebe 105, 107 sind mehrere Lamellenplatten 109 angeordnet, die die starre bewegliche axiale Außenseite 102 des Abrollkolbens 101 definieren. An dem unteren piezoelektrischen Stellantrieb 107 ist ein Schwenkgelenk 111 zur An- lenkung jeweils einer Lamellenplatte 109 vorgesehen. An der Außenseite der Lamellenplatten 109 ist ein vollumlaufender Abrollbalg 113 fluiddicht befestigt, der eine Abrollfalte 115 bildet. Der Abrollbalg 113 ist an ein nicht näher dargestelltes Zylindergehäuse fluiddicht befestigt.
Sollte nun ausschließlich der ringförmige Stellantrieb 105 aktiviert werden, so geht eine rein radiale Weitung der Außenseite des Stellantriebs 105 einher. Aufgrund der schwenkgelenkigen Anbindung werden die Lamellenplatten 109 gegenüber der Federungs- und/oder Dämpfungslängsrichtung D geneigt. Auf diese Weise bildet der Arbeitskolben 101 mit den geneigten Lamellenplatten 109 weitere radiale Außenseitenkomponenten, welche die effektive Wirkfläche des Abrollkolbens 101 vergrößern lassen.On the outside of the annular actuators 105, 107 a plurality of lamellar plates 109 are arranged, which define the rigid movable axial outer side 102 of the rolling piston 101. At the lower piezoelectric actuator 107, a pivot joint 111 for steering each of a lamella plate 109 is provided. On the outside of the lamellar plates 109, a fully revolving Abrollbalg 113 is attached fluid-tight, which forms a Abrollfalte 115. The rolling bellows 113 is attached to a non-illustrated cylinder housing fluid-tight. If now only the annular actuator 105 are activated, then a purely radial expansion of the outside of the actuator 105 is accompanied. Due to the pivotal connection, the lamellar plates 109 are inclined relative to the suspension and / or damping longitudinal direction D. In this way, the working piston 101 with the inclined lamellar plates 109 forms further radial outer side components, which increase the effective effective area of the rolling piston 101.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
The features disclosed in the foregoing description, the figures and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in the various embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 hydropneumatisch.es Federbein1 hydro-pneumatic strut
3, 5 karosserieseitiger und radlastseitiger Anschluß3, 5 body-side and wheel load side connection
7 Einzelkolben7 individual pistons
9 Gehäuse9 housing
11 Längsseite11 long side
13 Innenseite13 inside
15 Abrollbalg15 rolling bellows
17 hydraulische Arbeitskammer17 hydraulic working chamber
19 Ausgleichsbehälter19 expansion tank
21 Dissipationskanäle21 dissipation channels
23 Gasvolumen23 gas volume
24 Zwischenraum24 space
25 Hohlraum25 cavity
27, 29 piezoelektrische Ringbauteile27, 29 piezoelectric ring components
31 Tandemkolben31 tandem pistons
33 Kolbenkopf33 piston head
35 Kolbenkopf35 piston head
37 Kolbenstange37 piston rod
39 Hohlraum39 cavity
40 Kolbenaufbau40 piston construction
41, 43 Ringstrukturen41, 43 ring structures
45 Außenlängsseite45 outside long side
47 bis 50 Hülsenabschnitte47 to 50 sleeve sections
51 bis 57 Stellzapfen51 to 57 setting pins
61 Hülse61 sleeve
65 Umfangsenden65 circumferential ends
67 piezoelektrischer Stellantrieb67 piezoelectric actuator
69, 71 piezoelektrische Stapel69, 71 piezoelectric stacks
73 Verdrängungskörper73 displacement body
75 Einschnürung
79 piezoelektrisches Bauteilelement75 constriction 79 piezoelectric component element
81 piezoelektrische Scheiben81 piezoelectric disks
83, 85 Halbschalen83, 85 half shells
84 Spalt84 gap
87 Stellantrieb87 actuator
89 Elastomertragring89 Elastomer support ring
91 Umfangsaußenseite91 outer circumference
92 Umfangsinnenseite92 peripheral inside
93 Scharniergelenke93 hinged joints
95 Innenvorsprünge95 internal projections
97 piezoelektrischer Stapel97 piezoelectric stack
101 Abrollkolben101 rolling piston
102 Außenseite102 outside
103 Kolbenstange103 piston rod
105, 107 Stellantriebe105, 107 actuators
109 Lamellenplatten109 lamellar plates
111 Schwenkgelenk111 swivel joint
113 Abrollbalg113 rolling bellows
115 Abrollfalte115 roll fold
A, B EinzelwirkflächenA, B single-action surfaces
D Feder- und/oder DämpfungslängsrichtungD spring and / or damping longitudinal direction
L SchwingungslastL vibration load
S Längsachse
S longitudinal axis