DE10131799A1

DE10131799A1 - Throughflow line section for rheological system liquid has inner, outer sections with inner, outer walls of outer, inner sections electrically conductive, isolated, connected to voltage supply

Info

Publication number: DE10131799A1
Application number: DE2001131799
Authority: DE
Inventors: Dieter Ammon; Ralph Streiter
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2003-01-16

Abstract

The device consists of two at least approximately coaxial inner and outer sections (40,50) with the inner and outer walls of the outer and inner sections being at least partly electrically conductive, mutually isolated and connected to voltage supply poles. Electrorheological liquid is fed between the outer and inner sections and in the inner section containing at least one choke or stop.

Description

Die Erfindung betrifft Durchflussleitungsabschnitte eines kombinierten Feder-Dämpfersystems aus mindestens zwei hydraulisch kommunizierenden Behältern mit mindestens zwei, zwischen den Behältern angeordneten, den Durchfluss einer rheologischen Systemflüssigkeit ermöglichenden und steuernden Elementen, von denen eines eine Drossel oder Blende ist, wobei im Feder-Dämpfersystem mindestens ein Behälter auf der einen Seite - der den Durchfluss ermöglichenden und steuernden Elemente - ein zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugaufbau angeordneter Verdränger mit variablem Hub ist und mindestens ein Behälter auf der anderen Seite - der den Durchfluss ermöglichenden und steuernden Elemente - ein Hydrospeicher ist. The invention relates to flow line sections of a combined spring-damper system of at least two hydraulic communicating containers with at least two, between the Arranged containers, the flow of a rheological System fluid enabling and controlling elements of one of which is a throttle or aperture, wherein in Spring damper system at least one container on one side - the Flow permitting and controlling elements arranged between the chassis and the vehicle body Displacer with variable stroke is and at least one container on the other hand - which allows the flow and Controlling elements - is a hydraulic accumulator.

Aus der DE 199 61 715 ist ein Feder-Dämpfersystem bekannt, das aus einem Verdränger, einem Hydrospeicher und zwei diese Teile verbindenden Hydraulikleitungen besteht. In der einen Hydraulikleitung ist ein mechanisches Drosselventil angeordnet, während die andere Leitung von einer magnetfelderzeugenden Einrichtung umgeben ist. Der Verdränger verbindet, wie bei einem hydropneumatischen Federungssystem bekannt, die Fahrzeugradaufhängung mit dem Fahrzeugaufbau. Das System ist mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit befüllt. Letztere wird beim Einfedern eines Fahrzeugrades durch das Drosselventil und die in einem Magnetfeld angeordnete Leitung in einen Hydrospeicher verdrängt. Der Strömungswiderstand des Drosselventils erzeugt eine annähernd konstante dämpfende Kraft, während die im Magnetfeld angeordnete Leitung durch eine Änderung der Feldstärke eine veränderliche Dämpferkraft ermöglicht. Die Kompression des Gasvolumens im Hydrospeicher bewirkt eine federnde Kraft. From DE 199 61 715 is a spring-damper system known, consisting of a displacer, a hydraulic accumulator and there are two hydraulic lines connecting these parts. In one hydraulic line is a mechanical throttle valve arranged while the other line of a Surrounding magnetic field generating device is surrounded. The displacer connects, as known in a hydropneumatic suspension system, the Vehicle wheel suspension with the vehicle body. The system is filled with a magnetorheological fluid. Latter is the compression of a vehicle wheel by the Throttling valve and arranged in a magnetic field line in a Hydraulic accumulator displaced. The flow resistance of the Throttle valve produces an approximately constant damping force, while the arranged in the magnetic field line by a change the field strength allows a variable damping force. The Compression of the gas volume in the hydraulic accumulator causes a resilient force.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, Durchflussleitungsabschnitte für ein kombiniertes Feder-Dämpfersystem mit geringem Bauraumbedarf zu entwickeln, über die die dämpfende und die federnde Kraft ohne mechanische Mittel konstant gehalten oder gezielt variiert werden kann. The present invention is based on the problem Flow line sections for a combined To develop spring damper system with a small space requirement, over which the damping and springy force without mechanical means kept constant or can be selectively varied.

Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dazu werden zwei Durchflussleitungsabschnitte gestaltet, die aus zwei zumindest annähernd koaxial angeordneten Rohrabschnitten bestehen, von denen ein innerer Rohrabschnitt in einem äußeren Rohrabschnitt angeordnet ist. Wenigstens die Innenwandung des äußeren Rohrabschnitts und wenigstens die Außenwandung des inneren Rohrabschnitts sind zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig, wobei die Innenwandung gegenüber der Außenwandung elektrisch isoliert ist. Die Innen- und die Außenwandung sind jeweils an einem Pol einer Spannungsquelle elektrisch angeschlossen. Sowohl zwischen dem äußeren und dem inneren Rohrabschnitt als auch im inneren Rohrabschnitt selbst, in den mindestens eine Drossel oder eine Blende angeordnet ist, wird eine elektrorheologische Flüssigkeit geführt. The problem is solved with the features of the main claim. For this purpose, two flow line sections are designed, the of two arranged at least approximately coaxially Consist of pipe sections, of which an inner pipe section in an outer tube section is arranged. At least the Inner wall of the outer tube section and at least the Outer wall of the inner tube section are at least partially electrically conductive, with the inner wall opposite the outer wall is electrically isolated. The interior and the Außenwandung are each at a pole of a voltage source electrically connected. Both between the outer and the inner pipe section as well as in the inner pipe section yourself, in the at least one throttle or aperture is arranged, an electrorheological fluid is performed.

Bei einem Be- oder Entlasten des Verdrängers strömt zwischen dem Verdränger und dem Hydrospeicher über zwei Durchflussleitungsabschnitte in Form einer doppelwandigen hydraulischen Leitung eine elektrorheologische Systemflüssigkeit auf zwei Wegen. Der eine Weg führt durch den beispielsweise zentralen inneren Rohrabschnitt, in dem kein elektrisches Feld anliegt. Der andere Weg führt durch den Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Rohrabschnitt. Da beide Rohrabschnitte zumindest an den einander gegenüberliegenden Oberflächen elektrisch leitfähig ausgebildet sind, entsteht bei einer unterschiedlich gepolten Bestromung der beiden einander zugewandten Oberflächen ein elektrischen Feld. Die in diesem Feld sich befindende Systemflüssigkeit hat eine der Feldstärke entsprechende dynamische Viskosität. Mit zunehmender elektrischer Leistungseinspeisung wird die Systemflüssigkeit zäher und folglich die Systemdämpfung größer. When loading or unloading the displacer flows between the displacer and the hydraulic accumulator over two Flow line sections in the form of a double-walled hydraulic Lead an electrorheological system fluid to two Because of. The one way leads through the example central inner pipe section in which no electrical field is applied. The other way leads through the space between the inner and outer tube section. As both pipe sections electrically at least at the opposite surfaces are formed conductive, arises at a different polarized energization of the two facing each other Surfaces an electric field. The ones in this field are System fluid has a field strength corresponding dynamic viscosity. With increasing electrical Power feeding will make the system liquid tougher and therefore the System damping larger.

Die Rohrabschnitte können auch flexible Schläuche sein. Die elektrisch leitfähige Beschichtung wäre dann beispielsweise eine im Schlauchgewebe eingelassene Drahtarmierung. The pipe sections can also be flexible hoses. The electrically conductive coating would then be, for example a wire reinforcement embedded in the tubular fabric.

Das Gaspolster des Hydrospeichers bildet maßgeblich die Systemfederung. The gas cushion of the hydraulic accumulator is significantly the System suspension.

Die elektrorheologische Systemflüssigkeit ermöglicht im elektrischen Feld eine schnelle Änderung der Dämpfungs- und Federrate des Feder-Dämpfersystems. Durch ein Beeinflussen der dynamischen Zähigkeit der Systemflüssigkeit kann das Feder-Dämpfersystem unabhängig von der Umgebungstemperatur und ohne mechanische Ventilglieder innerhalb von Millisekunden auf nahezu jeden beliebigen Belastungsfall zugeschnitten werden. Die nicht über das elektrische Feld drosselbare Rohrleitung gewährleistet eine minimale Feder- und Dämpferwirkung. The electrorheological system fluid allows in electric field a rapid change of the damping and Spring rate of the spring damper system. By influencing the dynamic toughness of the system fluid can Spring damper system regardless of the ambient temperature and without mechanical valve links within milliseconds to almost be tailored to any load case. The not via the electric field restrictable pipeline ensures a minimum spring and damper effect.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform Further details of the invention will become apparent from the Subclaims and the following description of a schematically illustrated embodiment

Fig. 1 ein mit einer elektrorheologischen Systemflüssigkeit teilbefülltes Feder-Dämpfersystem mit Verdränger und Hydrospeicher, Fig. 1 is a part-filled with an electrorheological fluid system spring damper system with displacer and hydraulic accumulator,

Fig. 2 elektrisch leitfähige Durchflussleitungsabschnitte. Fig. 2 electrically conductive flow line sections.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil einer Radaufhängung mit einem auf einer Fahrbahn (9) abrollenden, am Fahrzeugaufbau (5) mittels eines Feder-Dämpfersystems abgestützten Rades (6). Das kombinierte Feder-Dämpfersystem umfasst z. B. einen Verdränger (10), einen Hydrospeicher (30) und zwei zwischen diesen angeordneten flüssigkeitsführenden Durchflussleitungsabschnitte (40) und (50). Fig. 1 shows schematically a part of a suspension with a on a roadway ( 9 ) rolling on the vehicle body ( 5 ) supported by a spring-damper system wheel ( 6 ). The combined spring-damper system includes z. B. a displacer ( 10 ), a hydraulic accumulator ( 30 ) and two arranged between these liquid-carrying flow line sections ( 40 ) and ( 50 ).

Der Verdränger (10) ist hier beispielsweise ein Zylinder-Kolben-Aggregat. Der Zylinder (11) des Aggregats ist hier am Fahrzeugaufbau (5) angelenkt. Der im Zylinder (11) geführte Kolben (12) stützt das Rad (6) über eine Kolbenstange (13) und ein Wälzlager (7) gegen die Fahrbahn (9) ab. The displacer ( 10 ) is here, for example, a cylinder-piston unit. The cylinder ( 11 ) of the unit is articulated here on the vehicle body ( 5 ). The guided in the cylinder ( 11 ) piston ( 12 ) supports the wheel ( 6 ) via a piston rod ( 13 ) and a rolling bearing ( 7 ) against the roadway ( 9 ).

Im oberen Zylinderboden befindet sich u. a. eine Bohrung, an der ein äußerer Rohrabschnitt (40) angeschlossen ist. Der Verdränger (10) kommuniziert direkt mit dem Hydrospeicher (30) über diesen Rohrabschnitt (40) und einen darin integrierten separaten inneren Rohrabschnitt (50). Letzterer hat die Funktion einer Bypassleitung. In the upper cylinder bottom is, inter alia, a bore to which an outer pipe section ( 40 ) is connected. The displacer ( 10 ) communicates directly with the hydraulic accumulator ( 30 ) via this pipe section ( 40 ) and a separate inner pipe section ( 50 ) integrated therein. The latter has the function of a bypass line.

Die Innenwandung (41), vgl. Fig. 2, des äußeren Rohrabschnitts (40) und die Außenwandung (52) des inneren Rohrabschnitts (50) sind jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (43, 53) versehen. Die gegeneinander elektrisch isolierten Beschichtungen (43, 53) sind beispielsweise an eine regelbare Gleichstromquelle (20) angeschlossen. Zwischen den einander zugewandten Beschichtungen (43, 53) wird bei einer Bestromung im Rohrzwischenraum (49) ein elektrisches Feld aufgebaut, das auf die rheologische Systemflüssigkeit (1) einwirkt. Die Systemflüssigkeit (1) besteht z. B. aus einer nichtleitenden Basisflüssigkeit, in der polarisierbare Partikel dispergiert sind. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes findet eine Polarisierung dieser Partikel statt, die sich in einer Änderung des rheologischen Verhaltens der Systemflüssigkeit (1) widerspiegelt. Die Systemflüssigkeit (1) verhält sich ohne Feldeinfluss wie eine normale newtonsche Flüssigkeit. Unter Feldeinfluss verändert sich das Fließverhalten hin zu einem plastischen Körper. Die Viskosität der Systemflüssigkeit (1) ändert sich in Abhängigkeit der angelegten Spannung nahezu proportional und äußerst reaktionsschnell. The inner wall ( 41 ), cf. Fig. 2, the outer tube section ( 40 ) and the outer wall ( 52 ) of the inner tube section ( 50 ) are each provided with an electrically conductive coating ( 43 , 53 ). The mutually electrically insulated coatings ( 43 , 53 ) are connected, for example, to a controllable DC power source ( 20 ). Between the mutually facing coatings ( 43 , 53 ), an electric field is created during energization in the tube space ( 49 ), which acts on the rheological system fluid ( 1 ). The system liquid ( 1 ) consists z. Example of a non-conductive base liquid, are dispersed in the polarizable particles. Under the influence of an electric field, a polarization of these particles takes place, which is reflected in a change in the rheological behavior of the system fluid ( 1 ). The system fluid ( 1 ) behaves without field influence like a normal Newtonian fluid. Under field influence, the flow behavior changes to a plastic body. The viscosity of the system fluid ( 1 ) changes in proportion to the applied voltage almost proportionally and extremely fast reaction.

Mit einer Änderung der dynamischen Viskosität wird neben der Dämpferwirkung auch die Federwirkung verändert. Beispielsweise verhindert im Extremfall eine im Rohrzwischenraum (49) stockende Systemflüssigkeit (1) das Federn nahezu vollständig. Nur noch über den inneren Rohrabschnitt (50) mit dem integrierten Drosselventil (54), an dem kein elektrisches Feld anliegt, erfolgt ein Flüssigkeitsaustausch ohne Viskositätsbeeinflussung, so dass eine vollständige Blockierung der Federung ausbleibt. With a change in the dynamic viscosity, the spring effect is changed in addition to the damper effect. For example, in the extreme case, a system liquid ( 1 ) that sticks in the space between the pipes ( 49 ) prevents the springs almost completely. Only via the inner pipe section ( 50 ) with the integrated throttle valve ( 54 ), to which no electric field is applied, there is a liquid exchange without viscosity influence, so that a complete blockage of the suspension fails.

Alternativ zu den leitfähigen Beschichtungen, die beispielsweise durch galvanisches Auftragen oder durch Lackieren von isolierenden Grundmaterialien entstanden sind, können die einander gegenüberliegenden Rohrabschnitte (40, 50) selbst elektrisch leitfähig sein. Auch können z. B. bei mehrschichtigen Rohrwandungen die Innenwandung (41) des äußeren (40) und die Außenwandung (52) des inneren Rohrabschnitts (50) aus leitfähigem Material, u. a. als eigene, tragende Materialschicht, hergestellt sein. In einer weiteren Variante können an der Innenwandung (41) und der Außenwandung (52) auch leitfähige Netze, Fäden, Gitter oder dergleichen angeordnet sein. As an alternative to the conductive coatings, which have been formed, for example, by electroplating or by painting insulating base materials, the opposing pipe sections ( 40 , 50 ) themselves may be electrically conductive. Also z. B. in multi-layer pipe walls, the inner wall ( 41 ) of the outer ( 40 ) and the outer wall ( 52 ) of the inner pipe section ( 50 ) of conductive material, among other things, as a separate, supporting material layer, be prepared. In a further variant, conductive nets, threads, grids or the like can also be arranged on the inner wall ( 41 ) and the outer wall ( 52 ).

Zwischen dem Verdränger (10) und dem Hydrospeicher (30) mündet in den äußeren Rohrabschnitt (50) eine mittels eines Sperrventils (18) verschließbare Zuleitung (17). Letztere kann auch in den oberen Bereich des Zylinders (11) einmünden. Über die Zuleitung (17) wird in der Regel das Feder-Dämpfersystem mit der Systemflüssigkeit (1) befüllt. Die Zuleitung (17) kann auch zur Erzeugung eines aktiven Feder-Dämpfersystems bzw. einer Niveauregulierung an eine Pumpe angeschlossen werden. Mittels der Zuleitung (17) und den Rohrabschnitt (50) kann so dem Verdränger (10) Systemflüssigkeit (1) zugeführt oder entnommen werden. Durch die Zu- und Abfuhr bestimmter Flüssigkeitsmengen können in gewünschter Weise Zusatzkräfte realisiert werden. Die Auf- oder Wegnahme dieser Zusatzmengen ändert über die drosselnden Rohrabschnitte (40, 50) und den Hydrospeicher (30) die Dämpfer- und Federkräfte. Between the displacer ( 10 ) and the hydraulic accumulator ( 30 ) opens into the outer tube section ( 50 ) by means of a check valve ( 18 ) closable supply line ( 17 ). The latter can also open into the upper region of the cylinder ( 11 ). About the supply line ( 17 ), the spring-damper system is filled with the system liquid ( 1 ) in the rule. The supply line ( 17 ) can also be connected to a pump for generating an active spring-damper system or a level control. By means of the supply line ( 17 ) and the pipe section ( 50 ) so the displacer ( 10 ) system liquid ( 1 ) can be supplied or removed. By the supply and removal of certain amounts of liquid additional forces can be realized in the desired manner. The addition or removal of these additional quantities changes via the throttling pipe sections ( 40 , 50 ) and the hydraulic accumulator ( 30 ), the damper and spring forces.

Der Hydrospeicher (30) ist beispielsweise als Blasen- oder Membranspeicher ausgebildet. Ein durch die Blase oder Membrane (31) abgeteiltes Gaspolster (32) bildet die Federung des Feder-Dämpfersystems. The hydraulic accumulator ( 30 ) is designed, for example, as a bubble or diaphragm accumulator. A gas cushion ( 32 ) partitioned by the bladder or diaphragm ( 31 ) forms the suspension of the spring-damper system.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für zwei elektrisch leitfähige, koaxial angeordnete Durchflussleitungsabschnitt (40, 50) im Längsschnitt. Die beiden Rohrabschnitt (40, 50) sind beispielsweise formsteife Rohre. Der äußere Rohrabschnitt (40) ummantelt den inneren Rohrabschnitt (50) mit radialem Abstand. Zwischen den Rohrabschnitten (40, 50) sind in mindestens zwei Querebenen jeweils zwei Stege (44) zum Beabstanden und Verbinden beider Rohrabschnitte (40, 50) angeordnet. Die Stege (44) sind beispielsweise in der Strömungslängsrichtung orientiert und beidseitig abgerundet. Im Längsschnitt haben die Stege (44) z. B. eine trapezförmige Außenkontur, wobei sich die Stegbreite vom äußeren Rohrabschnitt (40) zum inneren (50) hin verjüngt. FIG. 2 shows an embodiment for two electrically conductive, coaxially arranged flow line portion (40, 50) in longitudinal section. The two pipe sections ( 40 , 50 ) are, for example, dimensionally stable pipes. The outer tube section ( 40 ) encloses the inner tube section ( 50 ) with radial spacing. Between the pipe sections ( 40 , 50 ) in each case two webs ( 44 ) for spacing and connecting both pipe sections ( 40 , 50 ) are arranged in at least two transverse planes. The webs ( 44 ) are oriented for example in the flow longitudinal direction and rounded on both sides. In longitudinal section, the webs ( 44 ) z. B. a trapezoidal outer contour, wherein the web width from the outer tube section ( 40 ) tapers towards the inner ( 50 ).

Das Drosselventil (54) bildet im inneren Rohrabschnitt (50) beispielsweise eine düsenförmige Verengung. Die Oberfläche der Verengung besteht aus zwei spiegelsymmetrisch ausgerichteten kegelstumpfmantelförmigen Raumflächen (55, 56). Die Kegelwinkel beider Raumflächen (55, 56) sind beispielsweise identisch. Für bestimmte Fahrwerksabstimmungen können sie auch unterschiedlich ausgelegt werden. The throttle valve ( 54 ) forms in the inner pipe section ( 50 ), for example, a nozzle-shaped constriction. The surface of the constriction consists of two mirror-symmetrically aligned frustoconical space surfaces ( 55 , 56 ). The cone angles of both spatial surfaces ( 55 , 56 ) are identical, for example. For certain suspension tunings they can also be interpreted differently.

Claims

1. flow line sections of a combined spring-damper system of at least two hydraulically communicating containers having at least two, arranged between the containers, the flow of a rheological system liquid enabling and controlling elements, one of which is a throttle or orifice, wherein in the spring-damper system at least one container on the one hand - the flow permitting and controlling elements - is a variable displacement displacer arranged between the chassis and the vehicle body and at least one reservoir on the other side - the flow permitting and controlling elements - is a hydraulic accumulator, characterized
in that the flow line sections ( 40 , 50 ) consist of two pipe sections arranged at least approximately coaxially, of which an inner pipe section ( 50 ) is arranged in an outer pipe section ( 40 ).
in that at least the inner wall ( 41 ) of the outer tube section ( 40 ) and at least the outer wall ( 52 ) of the inner tube section ( 50 ) are at least partially electrically conductive, wherein the inner wall ( 41 ) is electrically insulated from the outer wall ( 52 ),
that the inner ( 41 ) and the outer wall ( 52 ) are each electrically connected to one pole of a voltage source ( 20 ), and
in that an electrorheological fluid ( 1 ) is guided both between the outer ( 40 ) and the inner tube section ( 50 ) and in the inner tube section ( 50 ) itself, in which at least one throttle ( 54 ) or diaphragm is arranged.

Second flow line sections according to claim 1, characterized in that the individual pipe sections ( 40 , 50 ) each have a circular cross-section.

3. flow line sections according to claim 1, characterized in that the negative pole of the voltage source ( 20 ) rests against the outer pipe section ( 40 ).

4. flow line sections according to claim 1, characterized in that the displacer ( 10 ) is a cylinder-piston unit.

5. flow line sections according to claim 1, characterized in that between the outer ( 40 ) and the inner pipe section ( 50 ) webs ( 44 ) are arranged.

6. flow line sections according to claim 5, characterized in that the webs ( 44 ) generate a turbulent flow due to their design between the outer ( 40 ) and inner pipe section ( 50 ).

7. flow line sections according to claim 1, characterized in that in the inner pipe section ( 50 ) a throttle valve ( 54 ) is arranged.