DE940033C

DE940033C - Steuerung des Daempferwiderstandes von hydraulischen Teleskop-Stossdaempfern

Info

Publication number: DE940033C
Application number: DEG7865A
Authority: DE
Inventors: Willy Gatter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-01-03
Filing date: 1952-01-03
Publication date: 1956-03-08

Description

Steuerung des Dämpferwiderstandes von hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern Die bekannten Stoßdämpfer von Fahrzeugen weisen eine Vielfalt von Bauformen auf. Neben den Hebelstoßdämpfern, die infolge der Hebelreduktion des Dämpferhubes zurr Radhub wenig wirksam sind, haben sich aus diesem Grunde besonders die Teleskop-Stoßdämpfer bewährt. Sie gliedern sich in zwei grundlegend verschiedene Bauarten. Erstens die Hochdruckdämpfer mit kleinem Kolbendurchmesser, bei denen der Bremszylinder von einer Reserveölkammer ummantelt ist und bei denen das von der Kolbenstange verdrängte Öl über ein Ventil in den Bremszylinder zurückgesaugt wird. Zweitens die Niederdruckdämpfer mit großem Kolbendurchmesser, bei denen Reserveöl und Luft von atmosphärischem Druck sich in dem über dem Kolben befindlichen Zylinderraum befinden, so daß das von der Kolbenstange verdrängte Öl durch bloße Kompression dieser Zylinderluft kompensiert wird. Hinsichtlich ihrer Funktionen können beide dieser Bauformen entweder als druckregelnde mit Überdruckventilen oder als düsenregelnde, bei denen der Dämpferwiderstand progressiv mit der Kolbengeschwindigkeit zunimmt, ausgebildet werden. Alle diese hydraulischen Stoßdämpfer suchen den Anforderungen an eine wirkungsvolle Dämpfung nachzukommen, indem sie, zumeist in der Stoßrichtung nach oben, nur schwach, in der entgegengesetzten jedoch stark dämpfen.
Die in Fig. I dargestellte Betrachtung der Schwingungsvorgänge eines Fahrzeuges läßt jedoch erkennen, daß derartige Dämpferausbildungen den tatsächlichen Forderungen nur sehr ungenügend entsprechen. Ein Stoßdämpfer hat unter anderem die Aufgabe, die Bodenberührung der Räder aufrechtzuerhalten, um die aus dem Springen der Räder sich ergebende Lenkunsicherheit und die hohe Reifenabnutzung der schwingenden Antriebsräder zu vermeiden. Seine weitere Aufgabe ist es, im Interesse des Fahrkomforts die Schwingungen des Wagenaufbaues gering zu halten. Über Schlaglöchern darf er deshalb keinesfalls durch zu; übergroße Dämpfung das Abheben der Räder von der Fahrbahn begünstigen. Andererseits darf er aber auch am Schlaglochanstieg durch zu geringe Dämpfung keine zusätzliche Beschleunigung der Radmassen nach oben bewirken. Diese an einem ansteigenden Hindernis nach oben bewegten Radmassen ruß er andererseits so rasch und wirkungsvoll abfangen, daß die Radmassenausschläge auch bei großen Hindernissen - au£ das Ausmaß der Luftreifenfederung vermindert werden, da nur in diesem Fall ein Springen der Räder vermieden werden kann.
Der über einem Hindernis als äußere Kraft auf das gekoppelte Schwingungssystem -wirkende, mit der Hindernishöhe progressiv zunehmende Stoßimpuls des Gummireifens vermittelt der Radmasse bis zum Ende des Hindernisses eine große Geschwindigkeitsenergie. Diese verursacht die primäre Radmassenschwingung R, die sich besonders bei hoher Fahrgeschwindigkeit erst hinter dem Hindernis ausbildet. Über die mechanische Wagenfederung wird ein Teil dieser kinetischen Energie über die potentielle Wagenfederspannung auf den Wagenaufbau übertragen und in die sekundären langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues umgesetzt. Durch den um die Radstandzeit Tr später erfolgenden Stoßimpuls am Hinterrad können dann Nickschwingungen erzeugt werden, Av, Ah; wenn die Schwingungen des Wagenvörderteiles inzwischen nicht entsprechend gedämpft werden. Eine erst bei den langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues einsetzende Dämpfung kommt deshalb augenscheinlich zu spät, zumal während der Dauer einer Aufbauschwingung eine Unzahl von Radstößen erfolgen kann. Während diese langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues, die hinter dem Hindernis - also bei relativ ruhigem Rad - auftreten und auch nur eine geringe. kinetische Energie aufweisen, in beiden Schwingungsrichtungen gedämpft werden, trifft dies für die primären und rascheren Radschwingungen nicht zu.
Während der Beschleunigungszeit des primär die Radmasse treffenden Stoßimpulses des Gummireifens muß die Dämpfung weitgehend ausgeschaltet sein, da in diesem Zeitraum die Dämpferkraft als äußere Kraft auf das Schwingungssystem wirkt und den Wagenaufbau zusätzlich hochwerfen würde. Sofort hinter dem Abspringpunkt A ruß die Dämpfung aber wirkungsvoll einsetzen, um die große Bewegungsenergie der weiter aufschwingenden Radmassen möglichst- weitgehend zu vernichten. In dieser Verzögerungszeit der Radmassen ist deshalb der Einsatz einer starken Dämpferkraft erforderlich. Durch die große Dämpferkraft wird jedoch einerseits das Rad am Boden gehalten, andererseits kann- jedoch entsprechend dieser kleinen Raderhebung nur noch ein kleiner Teil der Schwingungsenergie der Radmasse über die potentielle Wagenfederspannung auf den Aufbau übertragen werden.
Aus den vorstehenden Erkenntnissen ergeben sich die Forderungen, die an einen wirkungsvoll arbeitenden Dämpfer gestellt werden müssen. Die primären Radschwingungen dürfen in Richtung des Schlaglochabfalles nur mäßig gedämpft werden. In Richtung des Schlaglochaufstieges und über erhabenen Hindernissen ruß in der Beschleunigungszeit die Dämpferkraft weitgehend herabgemindert werden. In der Verzögerungsperiode dieser Aufwärtsbewegung muß jedoch bereits die Dämpfung verstärkt einsetzen. Die sekundären langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues sind in beiden Schwingungsrichtungen zu dämpfen. Eine derartige Dämpfersteuerung läßt sich nach vorstehendem nur durch ein Steuerorgan verwirklichen, das im radfesten Dämpferteil angeordnet ist und vermöge seiner Massenträgheitswirkung nacheinander die verschiedenen Bewegungszustände der schwingenden Rad und Aufbaumassen beeinflußt.
In Fig. 2 ist ein dem Erfindungsgedanken entsprechender Dämpfer in der Ausführungsform eines Hochdruckdämpfers mit kombinierter Düsen- und Überdrucksteuerung dargestellt In dem im radfesten Dämpferteil C festgespannten Dämpferzylinder I bewegt sich der Dämpferkolben 2 auf und ab, der mit dem Wagenaufbaus durch seine Kolbenstange verbunden ist. Der Dämpferzylinder ist von dem rohrförmig ausgebildeten Steuerschieber 3 ummantelt, der axial verschiebbar ist und mit entsprechender Trägheitsmasse ausgestattet ist. Er wird durch die Steuerfeder 4 gegen den oberen Abschlußdeckel 12, gedrückt. Das von der Kolbenstange aus dem Dämpferzylinder über die ,Löcher 13 und die Dreiecksnut I I verdrängte Öl (bei Kolbenbewegung in Richtung A) wird bei der Kolbenbewegung in Richtung B in der bei Hochdruckdämpfern üblichen Weise aus dem den Dämpferzylinder urangebenden Vorratsraum 5 wieder über das Bodenventil 6 in den Dämpferzylinder zurückgesaugt. .
Bei den langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues hinter einem Hindernis, die bei relativ ruhigem Dämpferunterteil erfolgen, verbleibt der Steuerschieber in der gezeichneten Beharrungslage. Das dann aus dem Raum oberhalb oder unterhalb des Kolbens fließende Dämpferöl ruß dann;, um auf die andere Kolbenseite zu@ gelangen, den Steuerspalt 8 passieren, der durch den Steuerringwulst 7 am Innenmantel des Steuerschiebers 3 gebildet wird. Durch diesen während der langsameren Aufbauschwingungen sich nicht ändernden Düsenquerschnitt des Steuerspaltes ist demnach in beiden Schwingungsrichtungen eine gleich große Dämpfung gewährleistet, die progressiv mit der Kolbengeschwindigkeit zunimmt.
Während des Stoßimpulses über dem Hindernis wird als Folge der großen Beschleunigung, die die Radmasse und der radfeste Dämpferteil erfahren, durch die Massenträgheitswirkumg des Steuerschiebers 3 der Steuerspalt 8 auf ein Vielfaches seines Beharrungsquerschnittes aufgerissen. Der Dämpferwiderstand sinkt deshalb während dieser Beschleunigungszeit fast auf Null ab. Während der Verzögerungszeit des Radaufschwunges schließt sich der Steuerspalt wieder durch die Trägheitswirkung des weiter aufschwingenden Steuerschiebers. Infolge der durch die Radmassenschwingungen hervorgerufenen weit höheren Kolbengeschwindigkeiten ergibt sich aber ein weit höheren Dämpfungswiderstand als bei dem langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues.
Zusätzlich zu, dieser progressiv wirkenden Regelung des Dämpferwiderstandes kann noch eine Überdruckbegrenzung vorgesehen werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man die beiden Gleitpassungen bei ioa und Io des Steuerschiebers 3 gegenüber dem Bremszylinder I stufenförmig absetzt. Die beiden entstehenden Kreisringdruckflächen ergeben dann im Zusammenwirken mit der Steuerfeder 4 eine Begrenzung der Druckgröße des Düsenwiderstandes, durch die dieser in beiden Schwingungsrichtungen begrenzt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Steuerung des Dämpferwiderstandes von hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern, dadurch gekennzeichnet, daß ein im radfesten Dämpferteil (bei C) angeordnetes, den Dämpferzylinder (I) rohrförmig umgebendes Steuerorgan (3) vermöge seiner Massenträgheitswirkung sowohl die Stärke der Dämpfungskraft als auch ihren zeitgerechten Einsatz steuert.
2. Steuerung des Dämpferwiderstandes nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß während der durch den Stoßimpuls bewirkten Beschleunigungszeit des Radmassenaufschwunges die Dämpfungskraft weitgehend ausgeschaltet, in der Verzögerungszeit dieser Aufwärtsbewegung jedoch progressiv verstärkt wird.
3. Steuerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß während der hinter einem Hindernis erfolgenden langsameren Schwingungen des Wagenaufbaues eine in beiden Schwingungsrichtungen gleich starke Dämpfung dadurch erzielt wird, daß die auf dem Prinzip der Massenträgheitswirkung beruhende Steuerung im radfesten und somit dann relativ stillstehenden Dämpferteil angeordnet wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 472 168, 631 772 588 548, 6o9 07o, 6o9 776; österreichische Patentschrift Nr. 154 4i9.