-
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfer
für die Achsabfederung von Straßenfahrzeugen mit einem Kolben, der mittels der Ventileinrichtungen
des Dämpfers in einem ölgefüllten Arbeitszylinder Dämpfungskräfte in Abhängigkeit
von der Kolbengeschwindigkeit erzeugt, wobei die Ventileinrichtungen eine progressive
Kennlinie in der Druckstufe und eine degressive Kennlinie in der Zugstufe ergeben.
-
Der als Linienzug dargestellte Verlauf der Dämpfungskräfte in Abhängigkeit
von der Kolbengeschwindigkeit wird als Kennlinie bezeichnet. Gebräuchlich sind degressive,
progressive, proportionale und aus einzelnen Teilstücken zusammengesetzte Kennlinien.
Aus der französischen Patentschrift 1081491 ist ein Dämpfer mit Ventileinrichtungen
bekannt, für die zwar weder Kennlinie noch gegenseitige Abstimmung der Dämpfungskräfte
in Zug- und Druckstufe angegeben ist, deren Konstruktion aber eine progressive Kennlinie
in der Druckstufe und eine degressive Kennlinie in der Zugstufe erwarten läßt.
-
Durch die Wahl der Kennlinie wird das Verhalten eines Fahrzeuges in
bezug auf Fahrkomfort und Fahrsicherheit wesentlich beeinflußt. Ist die Kennlinie
durch kleine, vom Dämpfer her auf den Aufbau wirkende Aufwärtsbeschleunigung (niedrige
Druckstufendämpfung) für ein Optimum an Fahrkomfort ausgelegt, so daß die Stöße
der Fahrbahn nur weich in den Fahrzeugaufbau gelangen, so ist die Fahrsicherheit
nicht ausreichend gegeben, wenn die üblicherweise vom nämlichen Dämpfer zu leistende
Dämpfung der ungefederten Masse, der Fahrzeugachse, zu gering ist. Bei entsprechender
Erregung durch die Fahrbahnunebenheiten, insbesondere bei Erregung in Resonanz mit
der Eigenschwingung der Achse, können dann die Schwingungsamplituden der Räder sehr
groß werden, so daß die Räder abheben oder springen und der Kontakt mit der Fahrbahn
verlorengeht. Hierdurch wird die Fahrsicherheit infolge Fehlens der seitlichen Führungskräfte
ganz erheblich vermindert. Wenn hingegen die Kennlinie der Druckstufe so gewählt
wird, daß die Dämpfungskräfte eine ausreichende Dämpfung der Achse ergeben und das
Abheben der Räder durch hohe Druckstufendämpfung weitgehend oder ganz verhindern,
so leidet durch die in den Aufbau eingeleiteten Dämpfungskräfte der Fahrkomfort.
Der Fahrgast spürt die Stöße der Fahrbahn entsprechend stark.
-
Bei gebräuchlichen Dämpferkennlinien wird -meistens der Kompromiß
geschlossen, daß die Dämpfungskräfte in der Druckstufe kleiner und die iri der Zugstufe
größer eingestellt werden. Bei diesem Kompromiß bewirken die kleineren Dämpfungskräfte
in der Druckstufe, daß, die von einzelnen Stößen durch erhabene Hindernisse herrührenden,
au f. den- Aufbau wirkenden Beschleunigungen, die aus den Dämpfungskräften resultieren,
gering sind, was dem Komfort zugute kommt. Die größeren Dämpfungskräfte in der Zugstufe
sorgen zwar dafür, daß die Dämpfung der Achse im Hinblick auf Resonanzschwingung
ausreichend ist, jedoch bleibt in nachteiliger Weise bei hohen Dämpfungskräften
in der Zugstufe die Achse am Fahrzeugaufbau kleben und kann nicht schnell genug
der Straße folgen, wodurch das Abheben der Räder, deren Aufwärtsbewegung durch die
kleinere Druckstufendämpfung wenig gebremst wird, begünstigt wird. Wenn das Abheben
der Räder in einer Kurve auftritt, so ist ein unangenehmes Fahrverhalten die Folge,
das man als »Versetzen« bezeichnet. In schnell gefahrenen Kurven verliert insbesondere
das kurveninnere Rad bei entsprechender Erregung die Bodenhaftung, wenn die zugehörige
Aufbaufeder entlastet ist und nur geringe Federkraft zur Beschleunigung des Rades
in Ausfederrichtung vorhanden ist. Das Versetzen wird besonders oft bei Personenfahrzeugen
am kurveninneren Rad von starren Hinterachsen beobachtet, bei denen neben den Schwingungen
infolge Erregung des kurveninneren Rades selbst Koppelschwingungen auftreten, die
durch Erregung des kurvenäußeren Rades hervorgerufen werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ohne allzu große Einbuße an Fahrkomfort
die Springneigung der Räder zu bekämpfen und dadurch die Fahrsicherheit insbesondere
bei Kurvenfahrt zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine derartige Abstimmung
der Ventileinrichtungen gelöst, daß bei geringen Kolbengeschwindigkeiten, wie sie
bei der Eigenschwingung des Fahrzeugaufbaus im Bereich kleiner und mittlerer Amplituden
auftreten, die Dämpfungskräfte- der Zugstufe die der Druckstufe, hingegen bei hohen
Kolbengeschwindigkeiten die Dämpfungskräfte der Druckstufe die der Zugstufe überwiegen.
-
Mit einer derartig gekreuzten Kennlinie kann nach Feststellungen des
Erfinders das unangenehme Versetzen gemildert werden, ohne daß der Komfort des Fahrzeuges
im allgemeinen leidet. Der degressive Verlauf der Kennlinie in der' Zugstufe bringt
für das kurveninnere Rad den Effekt, daß seine Ausfederungsbewegung nicht über ein
gewisses Maß, abgebremst wird und das Rad den abfallenden Fahrbahnunebenheiten hinreichend
folgen kann. Dadurch wird das Springen des Rades entweder ganz vermieden oder aber,
wenn es zustande kommt, ist der während des Springens zurückgelegte Weg kleiner
als bei Dämpfern mit nicht degressiver Zugstufendämpfung. Unterstützend wirkt hierbei
die progressive Kennlinie der Druckstufe, die das Anwachsen der Aufwärtsgeschwindigkeit
des Rades über ein gewisses Maß unterbindet. Wenn die Dämpfungskräfte in der Druckstufe
bei hohen Kolbengeschwindigkeiten, die von den hochfrequenten Schwingungen der Achse
insbesondere bei Erregung in Resonanz herrühren, progressiv zunehmen, so wird die
Schwingung der Achse ausreichend gedämpft, wobei in diesem nur kurzzeitig auftretenden
Fahrzustand und ebenso bei den nur seltenen hohen Fahrbahnunebenheiten ein Verlust
an Fahrkomfort durch hohe Aufwärtsbeschleunigung des Aufbaues infolge überwiegender
Druckstufendämpfung unbeschadet in Kauf genommen werden kann.;. denn es bleibt in
vorteilhafter Weise in diesem kritischen Zustand die Fahrsicherheit erhalten. Hingegen
bleibt im überwiegenden Fahrzustand die Vertikalgeschwindigkeit des Rades im Bereich
unterhalb des Kreuzungspunktes der Kennlinie, wobei die Stöße üblicher Fahrbahnhindernisse
weich in den Aufbau gelangen und die überwiegende Zugstufendämpfung hinreichend
die Aufbauschwingung dämpft.
-
Für den Dämpfer nach der USA.-Patentschrift 2 670 813 werden zwar
abweichend vom weiter vorn angeführten üblichen Kompromiß entweder im ganzen Bereich
überwiegende Druckstufendämpfung (mit den weiter vorn erwähnten Nachteilen) oder
sich kreuzende Kennlinien vorgeschlagen, wobei aber
unterhalb des
Kreuzungspunktes die nur anfangs progressive Dämpfung der Druckstufe die der Zugstufe
überwiegt, während die Kennlinie der Druckstufe bei größeren Kolbengeschwindigkeiten
degressiv und dann kleiner als die im ganzen Bereich progressive Dämpfung der Zugstufe
wird. Bei letzterer Kennlinienpaarung überschneiden sich somit beide Kennlinien
entgegengesetzt zur Abstimmung gemäß der Erfindung. Die Paarungen nach der USA.-Patentschrift
mit zumindest bei höheren Kolbengeschwindigkeiten überwiegender Zugstufendämpfung
fördert die Springneigung und kann daher die der Erfindung zu-U 0 unde liegende
Aufgabe nicht lösen. In der Zeich -nung zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines
Dämpfers, dessen Kolben Ventileinrichtungen für Kennlinien gemäß der Erfindung besitzt
und F i g. 2 ein Beispiel der mit diesem Dämpfer erreichbaren gekreuzten Kennlinien.
-
Der Dämpfer besteht aus dem ölgefüllten Arbeitszylinder 1, in dem
der Kolben 2 am Ende der Kolbenstange 3 Dämpfungskräfte erzeugt. Der Arbeitszylinder
1 ist von dem Außenrohr 4 umgeben, der dadurch gebildete Ringraum 5 zum Teil mit
Öl und zum Teil mit Gas gefüllt. Der Dämpfer ist oben durch den Deckel 6, aus dem
die Kolbenstange 3 nach Passieren der Dichtung 8 austritt und unten durch den Boden
7 abgeschlossen. Der Boden 7 ist mittels des Stiftes 9 an der ungefederten Masse
und die Kolbenstange 3 mittels des Stiftes 10 an der gefederten Masse des Fahrzeuges
befestigt. Der Arbeitszylinder 1 steht über das Saugventil 11 im Ventilboden 12
und über eine Öffnung 13 in der Nähe des Deckels 6 mit dem Ringraum 5 in Verbindung.
Die Ventileinrichtungen des Kolbens 2 bestehen für die Zugstufe aus großen Durchflußkanälen
14, die durch eine Ventilplatte 15 abgedeckt sind, deren Ventilbelastung durch die
stark vorgespannte, kräftige Feder 16 erfolgt. Die Ventileinrichtungen bestehen
in der Druckstufe aus den engen Durchflußkanälen 17, die von der Ventilplatte 18
abgedeckt sind. Letztere ist durch eine wenig vorgespannte, leichte Feder 19 belastet.
In bekannter Weise wird mit diesen Ventileinrichtungen in der Zugstufe eine degressive
Kennlinie und in der Druckstufe eine progressive Kennlinie erreicht.
-
Damit die Zugstufe nicht bei Geschwindigkeit Null schon mit einer
zu großen Dämpfungskraft einsetzt, ist ein konstanter Durchlaß in Form der Öffnung
13 vorgesehen. Die Öffnung 13 dient zugleich zum Ausschieben des eintretenden
Kolbenstangenvolumens in den Ringraum 5. Sie ist so groß bemessen, daß in der Druckstufe
keine erhebliche Drucksteigerung im oberen Arbeitsraum 1 a eintritt, aber andererseits
so klein, daß in der Zugstufe sich im oberen Arbeitsraum 1 a der Druck aufbauen
kann, ohne daß zu viel Öl durch die Öffnung 13 in den Ringraum 5 gelangt. Damit
die durch die Öffnung 13 austretenden Ölstrahlen kein Verschäumen verursachen, ist
ein traufenförmiger Raum 20 vorgesehen, dessen überlauf 21 in einen engen Spalt
22 am inneren Mantel des Außenrohres 4 mündet. Hierdurch wird die Geschwindigkeit
des Öles so weit herabgesetzt, daß es beruhigt in den Ringraum 5 gelangt.
-
Das Koordinatenkreuz von F i g. 2 zur Darstellung der Kennlinie hat
als Abszisse die Geschwindigkeit v und als Ordinate die Kraft P. Die Dämpfungskräfte
P,1 der Druckstufe ergeben eine progressive und die Dämpfungskräfte P, in der Zugstufe
eine degressive Kennlinie. Bis zu der Kolbengeschwindigkeit vi ist die Dämpfungskraft
der Druckstufe kleiner als die der Zugstufe. Nach überschreiten dieser Geschwindigkeit
wird die Dämpfungskraft in der Druckstufe größer als die in der Zugstufe. Die Kolbengeschwindigkeit
vi entspricht einer Relativbewegung zwischen Rad und Aufbau bei Aufbauschwingungen
mittlerer Amplitude. Die Geschwindigkeit dieser Relativbewegungen beträgt beim Nulldurchgang
beispielsweise etwa 0,4 m/s.
-
Die degressive Kennlinie der Zugstufe besteht aus dem Ast 31, der
einschließlich der gestrichelten Verlängerung nach links im wesentlichen durch den
Einfluß der Ventilfeder 16 bedingt ist, und aus dem Ast 32, der durch den Einfluß
des konstanten Durchlasses (Öffnung 13) hervorgerufen wird. In der Druckstufe ist
die Feder 19 so schwach, daß ihr Einfluß auf die Dämpfungskräfte verschwindend gering
ist. Der Dämpfungsverlauf 33 ist nahezu ausschließlich durch die Drosselwiderstände
der Kanäle 17 bedingt. Der gestrichelte Ast 34 gibt an, daß zur Vermeidung eines
zu starken Wachsens der Kräfte in der Druckstufe noch besondere Sicherheitsventile
vorgesehen sein können.