DE1135310B - Dynamischer Schwingungsdaempfer fuer eine Kraftfahrzeugradachse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen dynamischen Schwingungsdämpfer für eine Kraftfahrzeugradachse mit einem in einer vertikalen Längsebene pendelnden Trägheitsgewicht, das ausschließlich von einer von der Fahrzeugachse bewegbaren und an ihr befestigten Feder geführt und mit einer Dämpfung für die Schwingungsamplitude versehen ist.

Es sind verschiedene Formen von Schwingungsdämpfern dieser Art, die in der technischen Literatur auch als »Schwingungstilger« bezeichnet werden, bekannt. So ist es z. B. bekannt, das Trägheitsgewicht in einem ausschließlich mit der Fahrzeugachse verbundenen Zylinder in Richtung der Federbewegungen gleitend anzuordnen, der Öl enthält, dessen Viskosität die Dämpfung bewirkt. Das Trägheitsgewicht wird hierbei ausschließlich durch eine oder zwei von der Achse bewegbare Schraubenfedern getragen. Die Schraubenfedern sind so ausgelegt, daß sie eine Schwingung des Trägheitsgewichts mit gleicher Frequenz, aber entgegengesetzter Phase wie die Fahrzeugachse verursachen, um deren senkrechte Bewegungen zu dämpfen.

Derartige dynamische Schwingungsdämpfer mit Zylindern arbeiten einwandfrei, wenn sie an Vorderachsen verwendet werden, bei denen die ungefederten Massen verhältnismäßig gering sind. Es ergeben sich aber Schwierigkeiten, wenn man versucht, diese dynamischen Schwingungsdämpfer für Achsen in verhältnismäßig schweren Achsgehäusen zu verwenden, insbesondere bei einer starren Hinterachse mit einem schweren Antrieb für die Fahrzeugräder. Die ungefederte Masse ist in diesem Falle so groß, daß der Zylinder des dynamischen Schwingungsdämpfers anormal groß gemacht werden müßte, wenn den schnellen senkrechten Bewegungen der Achse wirksam entgegengetreten werden soll. Andererseits ist aber an diesen Stellen nur ein geringer senkrechter Abstand für die Unterbringung des Zylinders verfügbar, so daß diesem ein großer Durchmesser gegeben werden müßte. Aber selbst dann kann es schwierig, ja sogar unmöglich sein, in dem begrenzten Raum zwischen derFahrzeugacb.se unddemFahrzeugrahmenbzw. dem selbsttragenden Fahrzeugkasten den Zylinder des dynamischen Schwingungsdämpfers unterzubringen.

Bei einer anderen bekannten Bauart sind Tragheitsgewichte an den Enden von Blattfedern vorgesehen, die in ihrer Mitte mit der Vorderachse des Fahrzeugs in Radnähe verbunden sind. Auch diese Bauart ist aus den gleichen Gründen zu einer befriedigenden Dämpfung der senkrechten Bewegungen einer Achsanordnung mit großer ungefederter Masse schlecht geeignet.

Dynamischer Schwingungsdämpfer
für eine Kraftfahrzeugradachse

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. September 1955 (Nr. 536 431)

Von D. Polhemus, Franklin, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung besteht bei einem dynamischen Schwingungsdämpfer für eine Kraftfahrzeugradachse mit einem in einer vertikalen Längsebene pendelnden Trägheitsgewicht, das ausschließlich von einer von der Fahrzeugachse bewegbaren und an ihr befestigten Feder geführt und mit einer Dämpfung für die Schwingungsamplitude versehen ist, darm, daß das Trägheitsgewicht über einen Hebel mit dem einen Ende eines als Feder dienenden Torsionsstabes fest verbunden ist, der parallel zum Fahrzeugachsgehäuse angeordnet und mit seinem anderen Ende an diesem befestigt ist, und daß zwischen dem Hebel und dem Fahrzeugachsgehäuse ein gesonderter Dämpfer angeordnet ist.

Vorteilhaft liegt der Torsionsstab vor dem Fahrzeugachsgehäuse und der Dämpfer hinter dem Fahrzeugachsgehäuse.

Der dynamische Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung kann sehr gedrängt gebaut werden und benötigt einen nur kleinen senkrechten Einbauraum. Trotzdem ist er in der Lage, eine ausreichende Dämpfung der senkrechten Schwingungen einer Achsanordnung mit verhältnismäßig großer ungefederter Masse zu erzielen.

Wegen seines einfachen und leicht zugänglichen Aufbaues ist dieser dynamische Schwingungsdämpfer auch leicht zu warten und einzustellen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

209 637/274

Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen Teil einer Hinterradaufhängung mit einem dynamischen Schwingungsdämpfer nach der Erfindung,

Fig. 2 die Ansicht in Richtung der Pfeile 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt nach Linie 3-3 von Fig. 1 in größerem Maßstabe,

Fig. 4 den Schnitt nach Linie 4-4 von Fig. 1 in größerem Maßstabe und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen abgewandelten Teil des dynamischen Schwingungsdämpfers in größerem Maßstabe.

Ein Kraftfahrzeug hat ein Paar Längsrahmenträger 2, von denen in der Zeichnung lediglich ein Teil des rückwärtigen Endes eines der Längsrahmenträger gezeichnet ist. Die Aufhängung des rückwärtigen Teils des Fahrzeugs ist im wesentlichen symmetrisch zur Längsachse, so daß nur der Aufbau einer Seite beschrieben wird. Unter dem Längsrahmenträger 2 befindet sich zur Führung der hinteren Räder ein starres, rohrförmiges, querliegendes Fahrzeugachsgehäuse 4, das den Längsrahmenträger 2 über eine Schraubenfeder 6 trägt. Die Schraubenfeder 6 stützt sich mit ihrem oberen Ende in einer nach unten gerichteten Tasche 8 am Längsrahmenträger 2 und mit ihrem unteren Ende an einem Federsitz 10 ab, der an der oberen Fläche des Fahrzeugachsgehäuses 4 befestigt ist. An seinem Stirnende hat das Fahrzeugachsgehäuse 4 einen Flansch 12, neben dem ein nicht gezeichnetes Laufrad des Kraftfahrzeugs drehbar gelagert ist. Dies entspricht einer bei Kraftfahrzeugen vielfach üblichen Anordnung.

Um die Achsstöße infolge hochfrequenter Schwingungen des Rades und des Fahrzeugachsgehäuses abzuschwächen, ist am Fahrzeugachsgehäuse 4 in Querrichtung gesehen innen neben dem Flansch 12 ein dynamischer Schwingungsdämpfer 14 vorgesehen, der in einer senkrechten Ebene lotrecht zur Achse des Fahrzeugachsgehäuses eine Schwenkbewegung ausführen kann. Der dynamische Schwingungsdämpfer 14 hat eine am Umfang des Fahrzeugachsgehäuses 4 angeschweißte, nach vorwärts und abwärts gerichtete Stütze 16 und eine ähnliche Stütze 18, die an das Fahrzeugachsgehäuse 4 angeschweißt in der Fahrzeugquerrichtung mit Abstand nach innen zu neben der Stütze 16 liegt. An der Stütze 18 ist eine Verankerung 20 befestigt, an die das innere Ende 22 eines Torsionsstabes 24 festgeklemmt ist. Das äußere Ende 26 des Torsionsstabes 24 ist drehbar in einem Lager 28 in der Stütze 16 gelagert. Unmittelbar neben dem Lager 28 ist an dem Torsionsstab 24 ein L-förmiger Hebel 30 befestigt, der sich nach abwärts und hinten unter dem Fahrzeugachsgehäuse 4 erstreckt. An das rückwärtige Ende 32 des Hebels 30 ist ein verhältnismäßig schweres Gewicht 34 angeschraubt. Im Querschnitt ist das Gewicht 34 schmal, um genügenden Abstand von den nicht dargestellten Seitenwänden des Fahrzeugkörpers zu halten. Die Größe des Gewichts 34 hängt von mehreren Faktoren ab, so von dem Gesamtgewicht der ungefederten Masse der rückwältigen Aufhängung und von der wirksamen Länge des Hebels 30. Die Federkonstante des Torsionsstabes 24 hängt von den Eigenschaften der Aufhängung des Fahrzeugs ab. Es wird eine Federkonstante gewählt, die ein Schwingen des Gewichts 34 mit einer Frequenz verursacht, die der Frequenz der abzumildernden senkrechten Schwingungen nahekommt, wobei jedoch die Schwingungen außer Phase miteinander sind. Um die Wirkung des dynamischen Schwingungsdämpfers auf einen weiten Amplitudenbereich zu erstrecken, ist ein direkt wirkender Teleskop-Stoßdämpfer 36 vorgesehen, der zwischen einer vom Achsgehäuse 4 nach hinten gerichteten Stütze 38 und einem Zwischenpunkt 40 des Hebels 30 angeschlossen ist. Dieser Teleskop-Stoßdämpfer 36 darf nicht mit den üblichen, parallel zur Fahrzeugtragfederung angeordneten Stoßdämpfern verwechselt werden. Es hat vielmehr die Aufgabe der Ölfüllung der Zylinder der eingangs als bekannt erwähnten dynamischen Schwingungsdämpfer.

Im Betrieb schwingen bei Auftreten hochfrequenter senkrechter Schwingungen das Gewicht 34 und der Hebel 30 um die Achse des Torsionsstabes 24 mit etwa gleicher Frequenz, aber phasenverschoben. Die Federkraft des Torsionsstabes 24 steht dieser Schwingung entgegen. Es wird dadurch den die Schwingung anfachenden Kräften entgegengewirkt. Ergeben sich zu große Amplituden der senkrechten Schwingung, die mit hohen Geschwindigkeiten der beweglichen Massen des dynamischen Dämpfers 14 verbunden sind, so kommt der Teleskop-Stoßdämpfer 36 zur Wirkung und begrenzt die Maximalamplitude des Gewichts 34 und des Hebels 30.

Bei einer abgewandelten Bauform ist der Stoßdämpfer 36 durch einen Dämpfer gemäß Fig. 5 ersetzt. Ein Zylinder 42 ist schwenkbar an einem Zwischenpunkt 44 des Hebels 30 befestigt. In dem Zylinder 42 gleitet ein Kolben 46, an dem eine Kolbenstange 48 sitzt. Diese ist durch eine Dichtung 50 in einem oberen Abschlußdeckel 52 des Zylinders 42 nach außen geführt und mit ihrem Ende in ein Verbindungsstück 54 eingeschraubt. Das Verbindungsstück 54 ist an der Stütze 38 angelenkt. In der Wandung des Zylinders liegen mit senkrechtem Abstand voneinander Löcher 56 und 58, die durch eine außerhalb des Zylinders liegende Leitung 60 verbunden sind. Die Leitung enthält eine Drosselstelle.

Wenn sich der Kolben 46 im Betrieb im Zylinder 42 infolge der Schwingungen des Hebels 30 nach oben oder unten bewegt, wird Luft auf einer Kolbenseite verdichtet und tritt durch eine der Öffnungen aus. Sie gelangt nach Durchströmen der Drosselstelle auf die andere Seite des Kolbens. Die Umkehr der Kolbenbewegung bedingt eine Umkehr dieses Luftstromes. Die Größe der Drosselstelle ist so gewählt, daß sich eine gewünschte Dämpfung der Amplitude der Schwingung des Gewichtes 34 und des Hebels 30 ergibt. Treten übermäßig hohe Amplituden auf, so daß sich der Kolben 46 einer der Stirnwände des Zylinders genügend nähert, so wird die dort liegende Öffnung von dem Kolben verschlossen und die zwischen Kolben und Zylinder verbleibende Luft kann nicht entweichen. Sie wirkt als Puffer und bringt die Bewegung des Kolbens 46 und damit die des Gewichts 34 und des Hebels 30 schnell zum Stillstand, so daß ein Anfahren des Zylinders 46 gegen die Zylinderstirnwände verhindert wird. Dieser Aufbau eines pneumatischen Dämpfers nach Fig. 5 ist für sich jedoch bekannt.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Dynamischer Schwingungsdämpfer für eine Kraftfahrzeugradachse mit einem in einer vertikalen Längsebene pendelnden Trägheitsgewicht, das ausschließlich von einer von der Fahrzeug-

achse bewegbaren und an ihr befestigten Feder geführt und mit einer Dämpfung für die Schwingungsamplitude versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trägheitsgewicht (34) über einen Hebel (30) mit dem einen Ende eines als Feder dienenden Torsionsstabes (24) fest verbunden ist, der parallel zum Fahrzeugachsgehäuse (4) angeordnet und mit seinem anderen Ende an diesem befestigt ist, und daß zwischen dem Hebel (30) und dem Fahrzeugachsgehäuse (4) ein gesonderter Dämpfer (36, 42) angeordnet ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (24) vor dem Fahrzeugachsgehäuse (4) und der Dämpfer (36,42) hinter dem Fahrzeugachsgehäuse liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 524 044, 612406,

640573,928105;
französische Patentschriften Nr. 346 758, 999 241, 479;
USA.-Patentschriften Nr. 1792 493, 2 199 084.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 637/274 8.62