DE1292014B - Hydraulischer Teleskopschwingungsdaempfer fuer die Achsabfederung von Strassenfahrzeugen - Google Patents
Hydraulischer Teleskopschwingungsdaempfer fuer die Achsabfederung von StrassenfahrzeugenInfo
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Description
- 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.
Claims (1)
- Patentanspruch: Hydraulischer 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, gekennzeichnet d u r c h eine derartige Abstimmung der Ventil-, einrichtungen, 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.
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