DE1928961C3 - Federsystem fuer gelaendegaengige Fahrzeuge - Google Patents

Description

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einer halben Schwingung tier Koppelmasse wieder blockiert.

Die Koppelmasse wird dabei durch die Summe der Massen der Abstülzungsteile zwischen den beiden Federn einschließlich des beweglichen Teils d;r Bloekiervorrichtung sowie eines Anteils der Massen beider Federn gebildet. Die Koppelnuisse ist wesenllich kleiner als die Aufbaumasse und hat eine wesentlieh höhere Eigenfrequenz.

Hin mit einem Federsystem nach der Erfindung ausgestattetes Fahrzeug kann mit beliebiger (ieschw'ndigkeit über Unebenheilen fahren, deren Größe bis zu dem zulässigen Federweg reicht, ohne d:.iJ die Aufbaumasse zu Schwingungen mit unzulässig hoher Amplitude aufgeschaukelt wird, auch nicht im Bereich ihrer Eigenfrequenz. Dabei steht die gesamte von der Antriebsmaschine zur Verfügung gestellte Energie zum Vortrieb des Fahrzeuges zur Verfügung. Die Antriebsmaschine kann deshalb zur Erzielung einer vorgegebenen Antriebsleistung kleiner ausgelebt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erlind· ng sind zur Abfederung jedes Fahrzeugrudes zwei hintereinandergeschaltete Federn mit gleicher Federsteife vorgesehen.

Das Federsystem nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

Im Stillstand des Fahrzeuges ist die Blockiervorrichlung zunächst gelöst. Setzt sich das Fahrzeug in Bewegung, so blockiert die Bloekiervorrichtung die Koppelmasse gegenüber der Aul'baumasse bereits bei einer geringfügigen Auslenkung der Aufbaumasse. Die Bloekiervorrichtung speichert nun die Federenergie der blockierten Feder, während die andere Feder frei wirksam bleibt.

Bewegt sich das Fahrzeug über eine unebene Fahrbahn, io bleibt die Auibaumasse und die mit ihr durch die geschlossene ßlockiervorrichtung fest verbundene Koppelmasse so iange in Ruhe, wie die Unebenheilen gering u id die Fahrgeschwindigkeit hoch sind. Ist das jedoch nicht der Fall, so wird die Aufbaumassc zu Schwingungen um die statische Ruhelage des Systems angeregt, die durch einen Sensor der Steuervorrichtung, z. B. in Form der Schwinggeschwindigkeit, nach Größe und R.ditung erfaßt werden.

Die Steuervorrichtung löst die Bloekiervorrichtung bei einen Wechsel der Geschwindigkeitsrichtung (Umkehrpunkt der Schwingung der Aufbaumasse). Nun beginnt die Koppelmasse infolge der von der Bloekiervorrichtung freigegebenen Federenergie mit einer Anfangsauslenkung bezogen auf ihre statische Ruhelage mit Eigenfrequenz zu schwingen. Die Blökkiervorrichtung wird nach der halben Schwingungsdauer der Koppeimasse, zu einem Zeilpunkt also, in dem sich die Koppelmasse in der entgegengesetzten Umkehrlage ihrer Schwingung befindet, geschlossen. Dadurch wird wieder ein Energiebetrag in horni von Federcnergic in der Bloekiervorrichtung gespeichert, der allerdings umgekehrte Wirkung (Vorzeichen) wie der vorher gespeicherte Betrag hat. Die Blockicrvorrichtung bleibt so lange geschlo8sen, 1 is der Sensor wieder einen Vorzeichenwcchsel der Geschwindigkeit der Aufbaumasse meldet. Dann beginnt das Schaltspiel ve.η neuem.

Dem Federsystem nach der Erfindung wird also jeweils im Schwingungstotpunkt der Aufbaumasse gespeicherte Energie zugeführt (Entblockierung) und

midi aehr kurzer Zeit (eine Imibe g

der Koppelmusse) mit umgekehrtem Voiy.eielii;n wieder entzogen. Damit wird ein Schwingen der Aufbaumasse mit großen Amplituden verhindert. Die AuI-

baumusfv! führt nur noch Schwingungen mit kleinen Amplituden und Frequenzen aus, die etwa denen der Koppelmasse entsprechen. Dadurch, daß die iJloekiervorrichtung über die Schwinggeschwindigkeit der Atifbaumasse gesteuert wird, läßt sieh eine Schwin

xo gungslilgung bei allen L-rregeiTrequenzen erreichen.

Die Federn können auch .'ils Gas- oder Flüssigkeitsledern und die ßlockiervorrichlung als Sperrventil ausgebildet sein. Die koppelmasse entspricht dann der schwingenden Gas- oder Flüssigkeitsmenge.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausführung des Federsystems nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bloekiervorrichtung eine an der Abstützstelle zwischen den beiden als Drehstäbe ausgebildeten Fedein angeordnete und zur Koppelmasso gehörende

Scheibe sowie mindestens ein daran andrückband Reibkissen umfaßt. Vorteilluifterweise sind dabei die Reibkissen an einem die Scheibe umgreifenden Bremssatte! einer übüchen, hydraulisch betätigbaren Fahr-Zeugscheibenbremse angeordnet.

Bei einer stoßartigen Auslenkung der Aufbaumasse, 2. ß. durch Hindernisse, deren Höhe den maximalen Federweg der Federung überschreitet, kann die durch d-.-n Stoß der Aufbaumasse zugeführte Lageenergie nur durch Dämpfung abgeführt werden. Da das Federsystem nach der Erfindung vollkommen ungedämpft arbeitet, kann eine zusehaltbare Dämpfung vorgesehen sein. Diese zuschallbare Dämpfung wird in einfachster Weise durch Andrücken der Reibkissen an die Scheibe erzielt. Der Dämpfungseffekt läßt sich wesentlich vergrößern, wenn die Dämpfung nach einer Viertelsclnvingung der Koppelmasse zugesehaltel wird, zu einem Zeitpunkt also, an dem die Koppelmasse die maximale Schwinggeschwindigkeit hat. Die Energieabfuhr erfolgt hierbei in Form eines voIJ-plastischen oder teilplastischen Stoßes und ermöglicht somit sehr kurzzeitig wirksame und sehr starke Dämpfungen.

Ausführungsbcispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema des Federsystems nach der Erfindung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer konstruktiven Ausführung eines Federsystems nach der Erfindunp und

Fig. 3 drei einander zugeordnete Diagramme, in denen jeweils über der Zeit ein vorgegebenes Fahrbahnproh'I und die dadurch erzeugten Auslenkungen der Aufbaumasse sowie der Koppelmasse aufgetragen sind.

Bei dem Schema nach Fig. I sind eine Aufbaumasse 21 und eine Koppelmasse 22 durch eine Feder 23 verbunden, während die Koppelmasse über eine Feder 24 auf einer Radachse 25 eines Fahrzeugrades 26 abgestützt ist, welches auf einer unebenen Untcrlage 27 läuft.

Die Federn 23 und 24 haben gleiche Federsteife, so daß sich für ihre Gesamtfedersteifc der halbe Wert der Einzelfedersteife ergibt.

Die Koppelmasse 22 ist mit der Aufbaumasse mittels einer Bloekiervorrichtung28 starr verbindbar. Die Bloekiervorrichtung 28 ist von einem an der Aufbaumasse 21 befestigten, auf deren Sebwinggcsehwindig-

keil ansprechenden Sensor 29 in einer an Hand von F i g. 3 noch zu beschreibenden Weise bctäligbar.

In der in F'g.2 dargestellten konstruktiven Ausführung des Schemas nach Fig. 1 sind gleiche Teile mit gleichen Bczugszeichen versehen.

Die Federn 23 und 24 sind als Drehstäbe ausgebildet. Der die Feder 23 bildende erste Drehstab ist mit seinem in Fig.2 linken Ende bei 23' an der Aufbaumasse 21 des Fahrzeuges befestigt und mit seinem rechten Ende drehbar (nicht gezeigt) gelagert. An diesem Ende ist der erste Drehstab über ein zur Koppelmasse 22 gehörendes Lenkergesiänge 22' mit dem die Feder 24 bildenden zweiten Drehslab gekoppelt. Der zweite Drehstab ist an beiden Enden mittels Lagern 30 und 31 drehbar an der Aufbaumas.se 21 gelagert und trägt an seinem linken linde einen mit der Radachse 25 des Fahr/cugrades26 verbundenen Schwingarm 33,

Am rechten Ende des zweiten Drehslabcs ist die Blockicrvorrichlung 28 vorgesehen. Sie umfal.il eine mit dem Drehstab fest verbundene Scheibe 34 und einen an der Aufbaumassc 21 befestigten Brcmssattcl 35, der die Scheibe zangenartig umgreift. Bei dem Bremssallcl 35 handelt es sich um einen Festsattel einer üblichen Teilbelagscheibenbremse für Fahrzeuge mit beidseitig der Scheibe vorgesehenen Zylinderbohrungeii und darin geführten Kolben 36. die hydraulisch betätigt werden, um nicht gezeigte Bremskissen an die Scheibe 34 zu drücken und dadurch die Scheibe und den die Feder 23 bildenden ersten Drehstal» sowie das I.enkergestange 22' /o blockieren.

Der hydraulische Druck wird in den Zylrndcrbohrungt-n des Festsatteis über schnell schaltende Ventile aufgebaut, die ihr Schaltsignal von dem in Fig. 2 nicht gezeigten Sensor für die .Schwinggeschwindigkeit erhalten.

Die Ansprechzeiten der VcMiIc können durch entsprechende Vorhaltzciten kompensiert werden. Die Zeildauer zwischen Entbiockicrungssignal und Blokkiersignal, die gerade einer halben Schwingungsdaüer der Eigenschwingung aer Koppclmasse 22 entspricht, kann durch das Masscnverhültms von Aufbaumasse 21 und Kcppelmassc 22 verändert werden und ist bei

Festlegung der Massengröße eine Konstante.

Die drei in Fig. 3 dargestellten Diagramme, in

ίο deren AuslenkuRgcn über der Zeit aufgetragen :^!nd, sind in vertikaler Richtung einander zugeordnet.

Das unterste Diagramm zeigt ein beliebig vorgegebenes, mit der Zeit periodisch sieh veränderndes Fahrbahnprofil 40. In dem darüber angeordneten

Diagramm sind die aus diesem Fahrbahnprofil sich ergebenden Auslenkungen 41 der Koppelmasse 22 und in dem obersten Diagramm die Auslenkungen 42 der Aufbaumassc 21 aufgetragen.
_r Die mit den Bezugszeichen I bis 9 gckcrnzcichnc-

ten Punkte auf den Kurven der Auslenkung 41 und 42 zeigen diejenigen Zeitpunkte an, bei denen die Blockierung gelöst wird.

Bei diesen Zeitpunkten wird die Auslcnkungsgeschwindigkcit der Aufbaumasse jeweils gerade z»

Null.

Mit den Bezugszeichen 1* bis 9* sind diejenigen Zeilpunkic bezeichnet, an denen die Hlockicrvorrichlung jeweils nach einer halben Schwingung der Kop pelmasse wiede. blockiert wird. Jeweils zwischen den Zeitpunkten 1* und 2, 2* und 3, 3* und 4 usw. ist also die Koppelmasse mit der Aufbaumassc starr verbunden, so daß sie mit dieser im gleichen Takt und gleicher Auslenkung mitschwingt.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß auch bei großen

Fahrbahnunebcnheitcn die Aufbauniassc nahezu in Ruhe gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

... Eigenfrequenz der Aufbiiuniawe können dabei ihre Patentansprüche: Scliwingungsausschlage belrächllich großer werden i. Federsystem für geländegängige Fahrzeuge als die Höhe der Fahrbahnunebenheiten. mit einer von einer Steuereinrichtung schaltbar Durch den maximalen Fedcrwcg einer ι ·>»"*"£- Blockiervorrichtung, mittels der mindestens eine 5 federung ist auch diellöhe deruberta/iröaren nnctervoii mehreren liintereinandergesclialtclen Federn ni::se und die Überfahrgescliwindigkeit m-grt-nzi. in Abhängigkeit vom jeweiligen Schwingungszu- Fine Verringerung der Amplituden eier auidüusiand blockierbar und phasenverschoben wieder masse des Fahrzeugs liil.it sich z. L. durcn einen uer lösbar ist, d a d u r c Ii ge k e η η ζ e i c Ii η e t ,· daß Feder parallelgeschaltelen Dampfer erreichen. In zwischen den hintereinandergeschallelen Federn io dem Dämpfer wird ein Teil der Scliwmgungsenergic * (23 und 24) eine Koppelmasse (22) vorgesehen ist, der ungedämpften Schwingung in Warme umgewan- I an der die Bohrvorrichtung (28) angreift, delt, d. h. vernichtet. Mit zunehmender Dampfung S welche die Koppelmasse etwa im Schwingungs- wird zwar die Amplitudenüberhohung der Masse im f totpunkt des Fahrzeugaufbau* (Aufbaumasse 21) Vergleich zur Höhe der Fahrbahnunebenneitcn verfreigibt und etwa nach einer halben Schwingung 15 ringen, jedoch die Federung verschlechtert, der Koppelmasse (22) wieder blockiert, ' Jede Maßnahme, die Amplituden der Aulbaumasse f 2. Federsystem nach Anspruch I, dadurch ge- durch eine Dämpfung zu verkleinern, fuhren no<- i kennzeichnet, daß zur Federung jedes Fahrzeug- gedrungen zu einem Kompromiß: Die Dampfung I rades (26) zwei hintereinandergeschaltele Federn muß so goß sein, daß gi-nüge-iid hncrgie vernichte·! I (23 und 24) mit gleicher Federsteife vorgesehen 20 werden kann; cüo Dämpfung muß st) klein sein, duL', I sind. sie die Federung nicht zu stark verkleinert. fe 3. Federsystem nach Anspruch I oder 2, da- Die durch die Dämpfung vernichtete Schwingungs-I durch gekennzeichnet, daß die Federn «ils Cias- ncrgic »eht zu Lasten der Vortrielveneigic des Fahr-1 federn oder Flüssigkeilsfedern und die Blockier- Zeuges, muß also von d >sem Antrieb aufgebracht I vorrichtung in an sich bekannter Weise als Sperr- 25 werden. Die zu vernichtende· Energie ist bei großer 1 ventil ausgebildet sind. Aufbai-mas.se beträchtlich, was einen großen Da'mp-1 4. Federsystem nach Anspruch 2, dadurch gc- fcrvcrschleiß zur Folge h.u. Schließlich ist auch bei I - kennzeichnet, d»ß die Blockiervornchtung (28) starker Dämpfung ein Fahren im Rcsonanzbercieh I eine an der Anstützstelle zwischen den beiden als oder Durchfahren des Resonanzbereichs der Aufbau-1 Drehstäbe ausgebildeten Federn (23 und 24) an- 30 masse nicht möglich, wul auch die gedämpften I geordnete und zur Koppelmasse (22) gehörende Schwingungen noch zu .stark und Fahrer und Fahr-I Scheibe (34) sowie mindestens ein daran andrück- zeug nicht zumutbar sind und außerdem die Dämpfer f bares Reibkissen umfaßt. derart überbeansprucht werden, daß sie nach kür-I 5. Federsystem nach Anspruch 4, dadurch ge- zester Zeit ausfallen.

I kennzeichnet, daß die Reibkissen an einem die 35 Aus der deutschen OfTcnlegungsschrift 1480 197

j Scheibe (34) umgreifenden Brcnissattel (35) einer ist beieits ein Federsystem der eingangs beschriebe-

|i üblichen hydraulischen betätigbaren Fahrzeug- ncr Art bekannt, bei dem eine von mehreren hintcr-

f scheibenbremse angeordnet sind. cinandergeschaltcten Federn im Sch'vingungstotpunkt

i 6. Federsystem nach einem der Ansprüche 1 in Abhängigkeit von Kraft und/oder Zeit, Weg, Ge-

{ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zuschalt- 40 schwindigkeit, Beschleunigung blockierbar und bei

I bare Dämpfung vorgesehen ist. ί irreichen etwa der statischen Lage der Aufbaumasse

I 7. Federsystem nach Anspruch 6, dadurch ge- wieder lösbar ist. Die Federn vcrschwingcn im ent-

f; kennzeichnet, daß die zuschaltbarr Dämpfung blockierten Zustand hochfrequent gegeneinander. Da-

f durch Andrücken der Reibkissen an die Scheibe bei wird durch die Eigendämnfung der Federn

ί (34) erzielt wird. 45 Schwingungsenergie in gleichen Zeiträumen vernich-

I X. Federsystem nach Anspruch 6 oder 7, da- tet wie mit den üblichen, zur Federung paralle!-

''■ durch gekennzeichnet, daß die Dämpfung nach geschalteten Dämpfern.

X einer Viertclschwingung der Koppelmassc (22) zu- Auch bei dem bekannten Federsystem wird durch

Ij geschaltet wird. die Eigendämpfung beim hochfrequenten Vcrschwin-

b 50 gen der Federn gegeneinander Energie vernichtet, die

\ ______ von der Antriebsmaschine des Fahrzeuges zusätzlich

\ erzeugt werden muß. Ferner hat sich gezeigt, daß die

bei Fahrt in unebenem Gelände erzeugten Schwin-

I Die Erfindung bezieht sich auf ein Federsystem fur gungen der Aufbaumasse sich mit dem bekannten

f geländegängige Fahrzeuge mit einer von einer Steuer- 55 Federsystem noch nicht voll zufriedenstellend ab-

i vorrichtung schaltbaren Blockiervorrichtung, mittels bauen lassen.

], der mindestens eine von mehreien hintereinander- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fedorsystem der

I geschalteten Federn in Abhängigkeit vom jeweiligen eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die

Schwingungszustand blockierbar und phasenvcrscho- durch Fahrbahnunebenheifen angeregten Aiif-.v

ben wieder lösbar ist. Wenn man die ungefederten 60 schwingungen in allen Fahrzuständen, insOeso,-i >

Massen vernachlässigt, kann ein mit einer Federjng bei Fahrt im Resonanz- oder Eigenfrcqui-n/U -< 1 h

versehenes Fahrzeug als eine Masse aufgefaßt wer- der Aufbaumasse, ohne Ener, Vernichtung vri- tm

den, die sich über eine Feder auf der Unterlage ab- verringert werden. Zur Lösung dieser Auf ν ■■ im

stützt. Wird das Fahrzeug auf der Unterlage bewegt, nach der Erfindung vorgesehen, daß zwisiS* ί '. r

so wird die Aufbaumasse zu von der Bewegungs- 65 hintereinandergcschalteten Federn ein Kopp .tr·.:-■

geschwindigkeit des Fahrzeugs und von der Höhe vorgesehen ist, an der die Blockiervorrirhij'!)- ■.<■>

und den Abständen der Fahrbahnunebenheiten ab- greift, welche die Koppelmasse etwa im Schv.n ..i.i-s

hängigen Schwingungen angeregt. Im Bereich der totpunkt des Fahrzeugajfbaus freigibt und > h