DE19707617B4 - Suspension strut for a motor vehicle and method for reducing natural oscillations of a coil spring of a motor vehicle shock absorber - Google Patents
Suspension strut for a motor vehicle and method for reducing natural oscillations of a coil spring of a motor vehicle shock absorber Download PDFInfo
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Abstract
Federbein für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für die Vorderachse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Schwingungsdämpfer (10) und einer Schraubenfeder (1) aus einem Federdraht (2), die zwischen einem mit einem Fahrzeugaufbau verbundenen oberen Ansatz (9) und einem mit einem Radträger verbundenen unteren Ansatz (8) angeordnet ist, und mit einer Gewichtseinrichtung, die an der Schraubenfeder (1) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtseinrichtung mindestens ein an der radial inneren Seite des Federdrahts (2) anliegend befestigtes Klemmgewicht (4, 4') umfasst, das an der betreffenden Windung der Schraubenfeder (1) axial nicht über den Querschnitt des Federdrahts (2) hinausragt und daß die Schraubenfeder (1) um den Schwingungsdämpfer (10) angeordnet ist.strut for a Motor vehicle, in particular for the front axle of a motor vehicle, with a vibration damper (10) and a coil spring (1) made of a spring wire (2), which between an upper attachment (9) connected to a vehicle body and one with a wheel carrier connected lower approach (8) is arranged, and with a weight device, the attached to the coil spring (1), characterized that the Weight means at least one on the radially inner side of the Spring wire (2) fitting attached clamping weight (4, 4 '), the at the relevant turn of the coil spring (1) axially not over the Cross-section of the spring wire (2) protrudes and that the coil spring (1) around the vibration damper (10) is arranged.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a shock absorber for a motor vehicle after Preamble of claim 1.
Federbeine werden in Kraftfahrzeugen, insbesondere im Vorderachsbereich von Kraftfahrzeugen zur Federung des Fahrzeugaufbaus gegenüber der Fahrbahn und den Fahrzeugrädern verwendet. Die bei einem Einfedervorgang des Rads gegenüber dem Fahrzeugaufbau auftretenden Kräfte, z. B. bei Überfahren einer Bodenunebenheit oder aufgrund der Schieflage des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt, werden von in den Federbeinen angebrachten Schraubenfedern aufgefangen. Die als Druckfedern ausgelegten Schraubenfedern sind an ihrem unteren Ende, meist über einen Federteller des Federbeins, mit dem Radträger des betreffenden Fahrzeugrads, und an ihrem oberen Ende mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Sie bestehen aus einem gewickelten Federdraht mit z. B. 6 bis 8 Windungen. Um bereits bei kleinen Einfedervorgängen eine ausreichende Gegenkraft aufbauen zu können, werden die Schraubenfedern meist vorgespannt eingebaut.Suspensions be in motor vehicles, especially in the front axle of Motor vehicles for suspension of the vehicle body against the Roadway and the vehicle wheels used. The case of a compression of the wheel against the Vehicle body forces, z. B. when driving over a ground unevenness or due to the imbalance of the vehicle when cornering, be from mounted in the struts coil springs collected. The coil springs designed as compression springs are at its lower end, mostly over a spring plate of the shock absorber, with the wheel carrier of the relevant vehicle wheel, and connected at its upper end to the vehicle body. They persist from a wound spring wire with z. B. 6 to 8 turns. Around even with small compression cycles to be able to build up sufficient counterforce, the coil springs mostly pre-stressed installed.
Neben der Schwingung dieses aus dem Fahrzeugaufbau einschließlich Beladung (Fahrzeuginsassen, Gepäck) und der Federwirkung der Schraubenfeder gebildeten Masse-Feder-Systems bildet die Schraubenfeder mit ihrer eigenen Masse ein weiteres Masse-Feder-System und ist somit in der Lage, Eigenschwingungen durchzuführen. Sie führt dabei insbesondere eine Tangentialschwingung senkrecht zu ihrer Symmetrieachse durch, indem sie in ihrem Mittelbereich periodisch in Fahrtrichtung und in die zur Fahrtrichtung entgegengesetzte Richtung schwingt. Während der Fahrzeugaufbau gegenüber den Rädern mit der niederfrequenten Karosserie-Schwingzahl von 60 bis 100 Schwingungen pro Minute schwingt, liegt die Eigenfrequenz des aus der Schraubenfedermasse und der Federwirkung der Schraubenfeder gebildeten Eigenschwingung der Schraubenfeder aufgrund der sehr viel geringeren Masse der Schraubenfeder (etwa 1 kg) im Bereich von 50 bis 55 Hz. Somit kann eine Eigenresonanz der Schraubenfeder bereits durch den Kraftfahrzeugmotor angeregt werden, wenn dieser in einem niedrigen Drehzahlbereich, z. B. im Leerlauf, arbeitet. Die Federeigenresonanz führt dabei insbesondere zu Fahrzeuginnengeräuschen sowie Vibrationen im Fahrzeuginnenraum, die als störend empfunden werden und den Fahrkomfort verringern.Next the vibration of this from the vehicle body including loading (Passengers, luggage) and the spring action of the coil spring formed mass-spring system forms The coil spring with its own mass is another mass-spring system and is thus able to perform natural oscillations. It leads in particular one Tangential vibration perpendicular to its axis of symmetry by, by They periodically in their central region in the direction of travel and in the The direction opposite to the direction of travel vibrates. During the Vehicle body opposite the wheels with the low frequency body vibration frequency of 60 to 100 vibrations oscillates per minute, is the natural frequency of the coil spring mass and the spring action of the coil spring formed natural vibration the coil spring due to the much lower mass of the coil spring (about 1 kg) in the range of 50 to 55 Hz. Thus, a self-resonance the coil spring already excited by the motor vehicle engine when this is in a low speed range, z. In the Idle, working. The spring own resonance leads in particular to vehicle interior noise as well Vibrations in the vehicle interior, which are perceived as disturbing and the Reduce ride comfort.
Die Fahrzeuginnengeräusche und Vibrationen können durch eine akustisch optimierte Auslegung der Federbeinfedern im Niedrigdrehzahlbereich verringert werden, z. B. durch eine Erhöhung der Windungszahl, wodurch eine Absenkung der Eigenresonanzfrequenz der Feder erreicht wird. Eine optimale Auslegung der Federn hinsichtlich ihrer Eigenfrequenzen steht jedoch oftmals im Konflikt mit den für die Abfederung des Fahrzeugaufbaus erforderlichen Federeigenschaften, die für eine gute Fahrdynamik erforderlich sind.The Vehicle interior noise and vibrations can by an acoustically optimized design of the spring strut springs in Low speed range can be reduced, z. B. by increasing the number of turns, whereby a reduction of the natural resonant frequency of the spring is achieved becomes. An optimal design of the springs in terms of their natural frequencies However, often conflicts with those for the cushioning of the vehicle body required spring characteristics required for good driving dynamics are.
Eine
weitere Möglichkeit
zur Verringerung der Eigenschwingungen der Schraubenfedern besteht
darin, die Amplitude der Schwingungen durch ein zusätzliches
Dämpfungssystem
zu verringern. Die
Die
Weiterhin
offenbart die
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federbein für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem die Bildung von Fahrzeuginnengeräuschen und Vibrationen im Fahrzeuginnenraum aufgrund von Eigenschwingungen der Schraubenfeder des Federbeins verringert und somit der Fahrkomfort erhöht ist, ohne die Fahrdynamik und die Federungseigenschaften des Fahrzeugaufbaus gegenüber den Fahrzeugrädern nachteilig zu beeinflussen.Of the Invention is based on the object, a strut for a motor vehicle to create, where the formation of vehicle interior noise and vibration in the vehicle interior due to natural vibrations of the coil spring of the strut reduced and thus the ride comfort is increased, without the driving dynamics and the suspension characteristics of the vehicle body across from the vehicle wheels adversely affect.
Diese Aufgabe wird durch ein Federbein nach Anspruch 1 gelöst. Die weiteren Patentansprüche 2 bis 6 beschreiben bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Federbeins.These Task is solved by a strut according to claim 1. The further claims 2 to 6 describe preferred developments of the strut according to the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Eigenschwingungen der Schraubenfeder des Federbeins weder durch eine entsprechende akustisch optimierte Auslegung, das heißt durch eine geeignete Auswahl der Federkonstante der Schraubenfeder, noch durch ein zusätzliches Dämpfungssystem zu verringern, sondern die Eigenresonanzfrequenz der Schraubenfeder durch Anbringen zusätzlicher Gewichte an den Schraubendraht zu niedrigeren Frequenzen hin zu verschieben, in denen zum einen die Anregung durch äußere Schwingungsquellen wie den Fahrzeugmotor geringer ist und zum anderen die Eigenschwingungen nicht durch Geräuschbildung und Erzeugung von Vibrationen im Fahrzeuginnenraum als störend empfunden werden. Die Gewichte können dabei auch nachträglich an einer Schraubenfeder eines Federbeins angebracht werden, um somit die Eigenresonanzfrequenz der Schraubenfedern auch bei einem eingebauten Federbein noch verändern zu können. Da sich die Eigenresonanzfrequenz ω eines schwingungsfähigen Masse-Feder-Systems im allgemeinen mit der Federkonstanten C und der Federmasse m als darstellt, bewirkt eine Erhöhung der Federmasse eine Verringerung der Eigenresonanzfrequenz des aus der Schraubenfedermasse und der Federwirkung der Schraubenfeder gebildeten Masse-Feder-Systems.The invention is based on the idea to reduce the natural oscillations of the coil spring of the strut neither by a corresponding acoustically optimized design, that is by a suitable selection of the spring constant of the coil spring, nor by an additional damping system, but the natural resonant frequency of the coil spring by attaching additional weights to move the helical wire towards lower frequencies, in which on the one hand, the excitation by external vibration sources such as the vehicle engine is lower and on the other hand, the natural vibrations are not bothersome by noise and vibration generation in the vehicle interior. The weights can also be retrofitted to a coil spring of a strut so as to be able to change the natural resonant frequency of the coil springs even with a built-strut still. Since the natural resonant frequency ω of a vibratory mass-spring system in general with the spring constant C and the spring mass m as represents an increase in the spring mass causes a reduction in the natural resonant frequency of the mass formed by the coil spring mass and the spring action of the coil spring mass-spring system.
Um eine gleichmäßige Belastung der Schraubenfeder zu erreichen, können nach Anspruch 2 zwei oder mehr Gewichte an dem Federdraht angebracht werden; die vorteilhafterweise nach Anspruch 3 an der Seite der Fahrtrichtung und der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Seite angebracht werden, um eine stabile Biegeschwingung der Schraubenfeder ohne eine zusätzliche Verdrehung zu gewährleisten. Die Gewichte können an dem Federdraht platzsparend und sicher nach Anspruch 4 in Kreisbogenform, insbesondere nach Anspruch 5 formschlüssig angebracht werden, so daß kein zusätzlicher Bauraum notwendig ist. Bei einer Anordnung der Gewichte an der Innenseite des Federdrahts, das heißt innerhalb der Schraubenfeder, kann eine sichere Anbringung gewährleistet werden, ohne die Funktionalität der Feder zu beeinträchtigen. Bei einer Anbringung der Gewichte in einem axialen Mittelteil der Schraube nimmt die Gewichtseinrichtung an der maximalen Auslenkung der eine Ausbauchung der Schraubenwindungen bewirkenden Tangentialschwingung teil, so daß mit relativ geringer Masse eine maximale Wirkung erreicht wird.Around a uniform load To achieve the coil spring, according to claim 2 two or more weights are attached to the spring wire; the advantageously according to claim 3 on the side of the direction of travel and the direction of travel opposite side to be attached to a stable bending vibration the coil spring without an additional To ensure twisting. The weights can saving space on the spring wire and safe according to claim 4 in a circular arc shape, be mounted in particular form-fitting according to claim 5, so that no additional Space is necessary. With an arrangement of the weights on the inside of the spring wire, that is inside the coil spring, a secure attachment can be ensured be without the functionality to affect the spring. When attaching the weights in an axial middle part of the Screw takes the weight device at the maximum deflection the tangent oscillation causing a bulging of the screw turns part, so that with relatively low mass a maximum effect is achieved.
Die Erfindung wird im folgenden an einer Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe The invention is described below with reference to an embodiment with reference to the attached Drawings closer explained. Show it
Eine
Schraubenfeder
Die
Schraubenfedern können
dabei mit vormontierten Klemmgewichten
Da die Resonanzfrequenz eines schwingungsfähigen Masse-Feder-Systems durch die Gleichung mit der Eigenfrequenz ω, der Federkonstante C der Schraubenfeder bezüglich ihrer Tangential-Eigenschwingung und der Masse m gegeben ist, sinkt die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems mit steigender Masse. Während die Eigenresonanzfrequenz einer in einem Federbein für ein Personenkraftfahrzeug verwendeten Schraubenfeder mit einem Gewicht von etwa 1 kg etwa im Bereich von 50 bis 55 Hz liegt, kann die Eigenresonanz durch Anbringung von z. B. vier Gewichten von je 75 g auf etwa 36 Hz verringert werden, wodurch die Geräuschbildung und die Vibration im Fahrzeuginnenraum deutlich verringert werden können. Dabei ist es vorteilhaft, die pro Schraubenfeder verwendete zusätzliche Masse von 300 g bis 600 g auf mehrere Gewichte, z. B. vier Gewichte, zu verteilen, um eine möglichst gleichmäßige Belastung der einzelnen Windungen der Schraubenfeder zu erreichen.Since the resonant frequency of a vibratory mass-spring system by the equation given the natural frequency ω, the spring constant C of the coil spring with respect to their tangential self-oscillation and the mass m, the natural frequency of the mass-spring system decreases with increasing mass. While the natural resonant frequency of a helical spring used in a strut for a passenger vehicle with a weight of about 1 kg is approximately in the range of 50 to 55 Hz, the self-resonance by attachment of z. B. four weights of 75 g each be reduced to about 36 Hz, whereby the noise and vibration in the vehicle interior can be significantly reduced. It is advantageous, the additional mass used per coil spring from 300 g to 600 g on several weights, z. B. four weights to distribute in order to achieve a uniform as possible loading of the individual turns of the coil spring.
Claims (6)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2945476A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-19 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Suspension for e.g. front axle of four-stroke petrol engine of motor vehicle, has inertia dampers including flapping transversal to axis and fixed on spring in intermediate part between body shell and suspension element |
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FR3003920B1 (en) * | 2013-03-26 | 2015-04-17 | Anvis Sd France Sas | DEVICE FOR SHIFTING AND / OR MITIGATING VIBRATORY MODE COMPRISING A WEIGHING BODY. |
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-
1997
- 1997-02-26 DE DE19707617A patent/DE19707617B4/en not_active Expired - Fee Related
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