DE19958178C1 - Feder-Dämpfer-Bein - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Feder-Dämpfer-Bein mit Tilgeranordnung. Diese ist an einem Koppelteil angeordnet, welches in Reihe zwischen zwei Tragfedern angeordnet ist. Ein erster Dämpfer kann zwischen dem einen Ende des Feder-Dämpfer-Beines und dem Koppelteil und ein zweiter Dämpfer zwischen dem anderen Ende des Feder-Dämpfer-Beines und der Tilgermasse vorgesehen sein.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Feder-Dämpfer-Bein,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten Anbindung
für eine ungefederte Masse, insbesondere Fahrzeugrad,
vorzugsweise Fahrzeugrad mit pneumatischem Reifen, und einer
zweiten Anbindung für eine gefederte Masse, insbesondere
Fahrzeugaufbau, wobei des weiteren eine Tilgermasse zur
Verminderung von Resonanzerscheinungen vorgesehen ist,
insbesondere von überhöhten Schwingungen der ungefederten
Masse.
Bei einem Fahrzeug ist dies gleichbedeutend damit, daß die
sogenannte Radresonanz, bei deren Anregung die Fahrzeugräder
überhöhte Bewegungen relativ zum Fahrzeugaufbau auszuführen
suchen, vermindert werden soll.
Ein entsprechendes Federungssystem ist Gegenstand der
DE 42 41 249 A1. Nach dieser Druckschrift, die sich mit
Kraftfahrzeug-Fahrwerken befaßt, ist ein radseitiges
Tilgeraggregat vorgesehen.
Damit können zwar Radresonanzeffekte gegenüber einem
Federungssystem ohne Tilgeraggregat verbessert unterdrückt
werden. Jedoch bleibt die mögliche Verbesserung im Vergleich
zum erhöhten konstruktiven Aufwand gering.
In der DE 43 14 516 C1 wird ein aktives Radabstützsystem für
ein Fahrzeug beschrieben. Bei diesem System werden
Bodenunebenheiten mit einer Abtastvorrichtung erfaßt, um die
Fahrzeugräder mittels aktiver Radabstützaggregate den
registrierten Unebenheiten aktiv nachzuführen. Die aktiven
Radabstützaggregate bewirken einerseits Hubbewegungen der
Fahrzeugräder relativ zum Aufbau und andererseits jeweils
entgegengesetzte Hubbewegungen von den Rädern zugeordneten
Gegenmassen. Auf diese Weise können die Rückwirkungskräfte,
welche bei einer aktiven Verstellung der Fahrzeugräder auf den
Aufbau einwirken, durch entgegengesetzt gerichtete
Rückwirkungskräfte kompensiert werden, welche ihrerseits durch
die aktive Bewegung der Gegenmassen erzeugt werden.
Mit derartigen Systemen kann zwar ein sehr großer Komfort
erreicht werden. Jedoch wird dazu ein hoher konstruktiver
Aufwand notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein neues Feder-Dämpfer-Bein
zu schaffen, welches bei vergleichsweise geringem
konstruktiven Aufwand einen hohen Komfortgewinn möglich macht.
Diese Aufgabe wird bei einem Feder-Dämpfer-Bein der eingangs
angegebenen Art dadurch gelöst, daß an der ersten Anbindung
ein erstes Tragfederelement und dazu in Reihe an der zweiten
Anbindung ein zweites Tragfederelement und in Reihe zwischen
den Tragfederelementen ein Koppelteil angeordnet sind, an dem
eine Tilgermasse mittels Tilgerfederung federbar gehaltert
ist.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen der ersten
Anbindung und der Tilgermasse ein erster Dämpfer parallel zur
Tilgerfederung und zum ersten Tragfederelement und zwischen
der zweiten Anbindung und dem Koppelteil ein zweiter Dämpfer
parallel zum zweiten Tragfederelement angeordnet sind.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Feder-
Dämpfer-Bein so auszubilden, daß jede Stoßanregung zunächst
ausschließlich von rein elastischen Elementen aufgenommen
werden kann und die Wirkung dämpfender Elemente erst mit einer
gewissen Zeitverzögerung wirksam wird, beispielsweise erst
kurz vor dem erstmaligen Rückhub des Feder-Dämpfer-Beins.
Hinsichtlich besonders bevorzugter Merkmale der Erfindung wird
auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der
Zeichnung verwiesen, anhand der vorteilhafte Ausführungsformen
näher beschrieben werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Federbeins,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform
und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 besitzt ein nicht näher dargestelltes
Kraftfahrzeug einen Fahrzeugaufbau, von dem in Fig. 1
lediglich die Aufbaumasse 1 dargestellt ist. Von den auf
pneumatischen Reifen laufenden Rädern ist in Fig. 1 lediglich
die Radmasse 2 sowie die Reifenfeder 3 dargestellt, über die
das jeweilige Rad auf einer mehr oder weniger welligen
Fahrbahn 4 abgestützt ist.
Zwischen der Radmasse 2, die trotz der Reifenfeder 3
regelmäßig als ungefederte Masse bezeichnet wird, und der
üblicherweise als gefederte Masse bezeichneten Aufbaumasse 1
ist ein Feder-Dämpfer-Bein 5 angeordnet, welches mit einer
ersten Anbindung 6 mit der Radmasse 2 und mit einer zweiten
Anbindung 7 mit der Aufbaumasse 1, in der Regel gelenkig,
verbunden ist.
Die erste Anbindung 6 bildet ein Widerlager für ein erstes
Tragfederelement 8, die zweite Anbindung 7 ein Widerlager für
ein zweites Tragfederelement 9. Die beiden Tragfederelemente 8
und 9 sind in Reihe zueinander angeordnet, wobei in Reihe
zwischen den Tragfederelementen 8 und 9 ein Koppelteil 10
vorgesehen ist, welches das von der ersten bzw. zweiten
Anbindung 6, 7 entfernte Widerlager der Tragfederelemente 8 und
9 bildet.
Am Koppelteil 10 ist eine Tilgermasse 11 zwischen zwei in
Reihe zueinander angeordneten Tilgerfedern 12 vorgesehen, die
an ihren von der Tilgermasse 11 entfernten Enden am Koppelteil
10 abgestützt sind.
Ein erster Dämpfer 13 ist zwischen die Tilgermasse 11 und die
erste Anbindung 6 geschaltet. Ein zweiter Dämpfer 14 arbeitet
zwischen dem Koppelteil 10 und der zweiten Anbindung 7.
Der erste Dämpfer 13 sowie die Tilgerfedern 12 und die
Tilgermasse 11 sind auf die sogenannten Radresonanz
abgestimmt, d. h. der Dämpfer 13 erzeugt einen vergleichsweise
hohen Dämpfungswiderstand, wenn das jeweilige Fahrzeugrad
relativ zum Aufbau starke Hubbewegungen auszuführen sucht.
Diese Hubbewegungen haben Eigenschwingungen, deren Frequenz
typischerweise im Bereich von etwa 10 bis 18 Hz liegt.
Die Tilgermasse 11 und die Tilgerfedern 12 sind so bemessen,
daß im Zusammenwirken mit dem Dämpfer 13 die Radresonanz
wirksam unterdrückt wird.
Der zweite Dämpfer 14 ist auf die sogenannte Aufbauresonanz
abgestimmt, d. h. der Dämpfer 14 erzeugt einen hohen
Dämpfungswiderstand, wenn der Fahrzeugaufbau Hubbewegungen in
Resonanz auszuführen sucht. Die Aufbauresonanz liegt
typischerweise im Bereich von 1 bis 1,5 Hz.
Das erfindungsgemäße System bietet gegenüber einem
herkömmlichen Feder-Dämpfer-Bein, bei dem zwischen den beiden
Anbindungen 6 und 7 lediglich eine Parallelanordnung einer
Tragfeder und eines Dämpfers vorgesehen ist, oder gegenüber
einem entsprechenden Feder-Dämpfer-Bein, bei dem zusätzlich an
der ersten Anbindung eine Tilgermasse mittels Tilgerfedern
angeschlossen ist, einen erheblichen Komfortgewinn.
Dies beruht vor allem darauf, daß eine stoßartige
Relativbewegung zwischen Aufbaumasse 1 und Radmasse 2 zunächst
praktisch ausschließlich durch elastische Kräfte aufgefangen
wird. Dies wird deutlich, wenn die Dämpfer 13 und 14 durch
starre Teile ersetzt würden. In einem derartigen Falle würden
Stoßkräfte zwischen Aufbaumasse 1 und Radmasse 2 allein durch
das erste Tragfederelement 8 sowie die Tilgerfedern 12
aufgenommen, d. h. durch elastische Teile, deren Eigendämpfung
gering ist.
Andererseits wird durch die oben beschriebene Abstimmung bzw.
Bemessung des ersten Dämpfers 13 sowie der Tilgermasse 11 und
der Tilgerfedern 12 eine wirksame Dämpfung von Radresonanzen
bewirkt.
Bei hinreichendem Dämpfungswiderstand des zweiten Dämpfers 14
im Bereich der Aufbauresonanz können darüber hinaus auch
entsprechende Schwingungsüberhöhungen der Aufbaumasse 1
weitestgehend unterdrückt werden.
Gegebenenfalls können die Dämpfer 13 und 14, insbesondere der
zweite Dämpfer 14, auch steuerbar ausgebildet sein, wobei dann
die steuerbaren Dämpfer im wesentlichen erst bei Gefahr
kritischer Schwingungszustände auf hohen Dämpfungswiderstand
gesteuert werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle passiver Dämpfer
13 und 14 aktive Kraftsteller einzusetzen, so daß sich
zwischen erster Anbindung 6 und Tilgermasse 11 bzw. zwischen
zweiter Anbindung 7 und Koppelteil 10 vorgebbare Kräfte in der
einen oder anderen Richtung zur Dämpfung bzw. zum Ausregeln
unerwünschter Relativbewegungen erzeugen lassen.
Im Beispiel der Fig. 2 sind die Anbindungen 6 und 7 in
grundsätzlich bekannter Weise als stabartige Teile
ausgebildet, wobei die erste Anbindung 6 ein Gelenkauge zur
gelenkigen Verbindung mit nicht dargestellten
Radführungselementen aufweist und die zweite Anbindung 7 mit
ihrem freien Stabende in einem nicht dargestellten
aufbauseitigen Elastomerpolster gehaltert werden kann.
An den Stangenteilen der Anbindungen 6 und 7 sind jeweils
tellerförmige Widerlager 15 für die als Schraubendruckfedern
ausgebildeten Tragfederelemente 8 und 9 angeordnet, deren von
den Widerlagern 15 abgewandte Enden auf koppelteilseitigen
Widerlagern 16 abgestützt sind. Dabei ist das in Fig. 2 untere
Widerlager 16 im wesentlichen ringscheibenförmig und das in
Fig. 2 obere Widerlager 16 etwa hutförmig ausgebildet.
Die beiden Widerlager sind miteinander mittels Stäben 17 fest
verbunden, die ringförmig zur gemeinsamen Achse der Widerlager
16 angeordnet sind.
Das obere Widerlager 16 ist fest mit dem Zylinder des Dämpfers
14 verbunden, dessen Kolbenstange die Anbindung 7 fortsetzt.
Der Zylinder des Dämpfers 14 ist dabei im Innenraum bzw. auf
der Unterseite des oberen Widerlagers 16 angeordnet.
Die Tilgermasse 11 ist als im wesentlichen zylindrisches Teil
ausgebildet, dessen oberes, vergleichsweise dünnwandiges Ende
das obere Widerlager 16 ringförmig umfaßt und dessen unteres,
vergleichsweise dickwandiges Ende einerseits mit
Axialbohrungen zur Durchführung der Stäbe 17 und andererseits
mit einer axialen Zentralöffnung versehen ist, deren
Durchmesser so bemessen ist, daß die Tilgermasse 11 über den
Zylinder des Dämpfers 14 geschoben werden kann.
Das untere dickwandige Ende der zylinderförmigen Tilgermasse
11 besitzt zu den Stirnenden des Zylinders hin offene
Ringkanäle 18, deren Böden die tilgerseitigen
Widerlagerflächen der als Schraubendruckfedern ausgebildeten
Tilgerfedern 12 bilden, die an ihren jeweils anderen Enden auf
den von den Tragfederelementen 8 und 9 abgewandten Seiten der
Widerlager 16 abgestützt sind.
Am in Fig. 2 unteren Ende der Tilgermasse 11 ist der Zylinder
des Dämpfers 13 fest angeordnet, welcher nach unten aus der
Tilgermasse 11 herausragt und eine zentrale Öffnung im unteren
Widerlager 16 durchsetzt. Die Kolbenstange dieses Dämpfers 13
ist als Fortsetzung der Anbindung 6 ausgebildet.
Die Ausführungsform der Fig. 3 unterscheidet sich von der
Ausführungsform der Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß die
Widerlager 16 des Koppelteiles 10 miteinander über ein
zylinderartiges Gehäuseteil 19 verbunden sind und die
Verbindungsstäbe 17 der Fig. 2 dementsprechend entfallen. Bei
dieser Anordnung ist die Tilgermasse 11 innerhalb des
Gehäuseteiles 19 axial verschiebbar angeordnet.
Claims (7)
1. Feder-Dämpfer-Bein, insbesondere für Fahrzeuge, mit
- - einer ersten Anbindung (6) für eine ungefederte Masse (2), insbesondere Fahrzeugrad, vorzugsweise Fahrzeugrad mit pneumatischem Reifen,
- - einer zweiten Anbindung (7) für eine gefederte Masse (1), insbesondere Fahrzeugaufbau,
- - einem ersten Tragfederelement (8) an der ersten Anbindung (6),
- - einem dazu in Reihe angeordneten zweiten Tragfederelement (9) an der zweiten Anbindung (7),
- - einem in Reihe zwischen den Tragfederelementen (8, 9) angeordneten Koppelteil (10) sowie
- - am Koppelteil (10) mittels Tilgerfederung (12) federbar gehalterter Tilgermasse (11).
2. Feder-Dämpfer-Bein nach Anspruch 1,
gekennzeichnet
durch einen parallel zur Tilgerfederung (12) und zum ersten
Tragfederelement (8) zwischen der ersten Anbindung (6) und der
Tilgermasse (11) angeordneten Dämpfer (13).
3. Feder-Dämpfer-Bein nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet
durch einen parallel zum zweiten Tragfederelement (9) zwischen
der zweiten Anbindung (7) und dem Koppelteil (10) angeordneten
Dämpfer (14).
4. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Dämpfer (13, 14) steuerbar ist.
5. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Dämpfer (13, 14) als aktiver Kraftsteller
ausgebildet ist.
6. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß Tilgermasse (11), Tilgerfederung (12) und Tilgerdämpfung
(13) bei einem Fahrzeug auf Unterdrückung von Radresonanz
abgestimmt sind.
7. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Fahrzeug der an die erste Anbindung (6)
angeschlossene Dämpfer (13) bezüglich Radresonanz und der an
die zweite Anbindung (7) angeschlossene Dämpfer (14) bezüglich
Aufbauresonanz hohe Dämpfungswirkung besitzen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1999158178 DE19958178C1 (de) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Feder-Dämpfer-Bein |
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