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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen,
wobei eine Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung
vorgesehen ist, die an einem radseitigen Bauteil angebracht ist.
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Aus
der
DE 199 15 635
A1 ist eine Vorrichtung zur Dämpfung und/oder Tilgung der
Schwingungen einer Kraftfahrzeugachse bekannt. Zusätzlich zu den
Dämpfungselementen
zwischen Radträger
und Fahrzeugaufbau- wie Fahrwerksfeder und/oder Stoßdämpfer- führt ein
funktional mit dem Radträger direkt
oder indirekt zusammenwirkendes Tilgersystem zu einer Dämpfung radspezifischer
Schwingungen des Kraftfahrzeugrades und mithin zu einer Erhöhung des
Fahrkomforts.
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Es
zeigt sich, dass sich bei Kraftfahrzeugen mit torsionsweicher Karosserie,
wie beispielsweise Cabrios, die Frequenz der vertikalen Achsresonanz und
der Frequenzbereich der Aufbauresonanz überschneiden. Bei entsprechender
Anregung während des
Fahrbetriebs, führt
die Superposition beider Resonanzanteile zu einer höheren Gesamtresonanz und
somit zu höheren
Schwingungsamplituden innerhalb der Karosserie. Die verstärkten Schwingungen äußern sich
für die
Fahrzeuginsassen in Form von spür-
und sichtbaren Vibrationen, die auch als „Cabrioschütteln" bezeichnet werden.
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Zur
Reduzierung der Karosserieschwingungen werden bislang Schwingungstilger
an der Karosserie angebracht, die auf Grund ihrer hohen Massen (10
bis 15 kg) zu Betriebsfestigkeitsproblemen im Anbindungsbereich
führen.
Halter und Anbindungsbereich sind daher entsprechend massiv auszuführen. Ebenso
beanspruchen karosserieseitige Schwingungstilger wertvollen Bauraum.
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Ausgehend
hiervon ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Schwingungen,
die während des
Fahrbetriebs in die Kraftfahrzeugkarosserie eingeleitet werden,
durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Resonanzfrequenz der Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung so gewählt ist,
dass diese im Bereich des Kraftfahrzeugaufbaus liegt. Die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung
ist dabei an einem radseitigen Bauteil, wie beispielsweise Radträger, Dämpferbein oder
Achslenker angeordnet. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Schwingungsanregung
der Achse im Bereich der Resonanz des Kraftfahrzeugaufbaus und damit
die Gesamtamplitude im Fahrzeug zu reduzieren und gleichzeitig eine
gute Anbindung der Tilger- und/oder Dämpfungseinrichtung zu gewährleisten. Zudem
ist es möglich,
Kraftfahrzeugaufbauschwingungen mit geringerer Tilgermasse zu reduzieren
als bei am Kraftfahrzeugaufbau angeordneten Tilgern oder Dämpfern.
Die im oben genannten Sinn kritischen Anregungsfrequenzen werden
bereits getilgt, ehe sie die Karosserie anregen können. Im
Gegensatz zum klassischen Karosserietilger sind dadurch die anregenden
Kräfte
an der Karosserie im kritischen Bereich der Aufbauresonanz deutlich
geringer. Die Karosserie muss somit diese hohen Kräfte und die
bedämpfenden
Kräfte
des Karosserietilgers nicht aufnehmen. Dies führt zu Vorteilen im Bereich
der Betriebsfestigkeitsauslegung für die Gesamtkarosserie.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Vorteilhafterweise
weist die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung
eine Tilger- und/oder Dämpfermasse
zur Schwingungsreduzierung auf, wodurch ein einfacher Aufbau der
Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung
ermöglicht
ist.
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Dabei
kann die Tilger- und/oder Dämpfermasse über eine
nachgiebige Lagerung am radseitigen Bauteil gelagert sein. Auf diese
Weise kann die Tilger- und/oder Dämpfermasse schwingen und der zu
reduzierenden Kraftfahrzeugaufbauschwingung entgegenwirken.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung ein Ringteil
aufweist, das als Tilger- und/oder
Dämpfermasse
dient. Insbesondere kann dabei das Ringteil ein Dämpfergehäuse eines Dämpfers umschließen, so
dass eine Bauraumsparende Anordnung erreicht ist.
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Es
ist alternativ auch von Vorteil, wenn die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung
in einem Dämpfergehäuse eines
Dämpfers
angeordnet ist, wodurch der im Fahrzeug verfügbare Bauraum sehr gut ausgenutzt
ist.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
der Vorrichtung, wobei die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung in einem Dämpfergehäuse eines
Stoßdämpfers angeordnet
ist,
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2 eine
schematische Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Vorrichtung, wobei die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung als Ringteil
um ein Dämpfergehäuse eines
Stoßdämpfers angeordnet
ist,
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3 die
Superposition der Übertragungsfunktionen
von Achs- und Aufbauresonanz, abhängig von der Frequenz einer
Schwingung, bei Fahrzeugen mit torsionsweichem Kraftfahrzeugaufbau,
bei gegenwärtigem
Stand der Technik,
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4 die
Superposition der Übertragungsfunktionen
von Achs- und Aufbauresonanz, abhängig von der Frequenz einer
Schwingung, bei Fahrzeugen mit torsionsweichem Kraftfahrzeugaufbau,
mit verwendeter Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen.
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1 zeigt
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 1 zur Reduzierung von Schwingungen eines
Kraftfahrzeugaufbaus 2 am Beispiel eines Kraftfahrzeugrades 3 und
dessen zugeordneter Radaufhängung 4.
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Radspezifische
Schwingungen, die während des
Fahrbetriebs, über
das Kraftfahrzeugrad 3 in den Kraftfahrzeugaufbau 2 eingeleitet
werden, werden bekanntermaßen
von einer sich zwischen Kraftfahrzeugaufbau 2 und Radführung 4 befindlichen
Fahrwerksfeder 6 und einem parallel wirkenden Dämpfer Stoßdämpfer 5 aufgenommen,
die sich beispielsgemäß über einen
Stoßdämpfer 5 mittelbar
an der Radführung 4 abstützt. Der
Stoßdämpfer 5 weist
ein zylinderförmiges
Dämpfergehäuse 5a auf,
in dem ein Dämpferkolben 5b axial
verschiebbar gelagert ist und das Dämpfergehäuse in zwei Arbeitskammern 15, 16 unterteilt.
Der mit dem Dämpfergehäuse 5a an seinem
unteren Ende mit der Radaufhängung 4 und am
oberen Ende, über
eine Kolbenstange 7 des Dämpferkolbens 5b mit
dem Kraftfahrzeugaufbau 2 verbundene Stoßdämpfer 5 dient
zur Bedämpfung der
verursachten Schwingung des Kraftfahrzeugaufbaus 2. Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Stoßdämpfer 5 als
hydraulischer Stoßdämpfer 5 ausgeführt. Die
hydraulische Dämpfung
im Stoßdämpfer 5 erfolgt
dadurch, dass zur Verschiebung des Dämpferkolbens 5b Hydraulikmedium über eine Kolbenventilanordnung 8 von
einer der beiden Arbeitskammern 15 bzw. 16 in
die jeweils andere Arbeitskammer 16 bzw. 15 gedrückt wird.
Durch Variation des Ventildurchmessers der Kolbenventilanordnung 8 lässt sich
eine gewünschte
Dämpfungswirkung
einstellen. Ist jeder Bewegungsrichtung des Dämpferkolbens 5b ein
separates Kolbenventil der Kolbenventilanordnung 8 zugeordnet,
kann eine unterschiedliche Dämpfungswirkung
des Stoßdämpfers 5 beim
Ein- und Ausfedern erzielt werden. Mechanische, hydraulisch-mechanische,
pneumatische, rheologische sowie elektromagnetische Dämpfungsprinzipien
sind ebenfalls verwendbar.
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An
einem radseitigen Bauteil 5 ist eine Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 vorgesehen.
Als radseitige Bauteile kommen alle Bauteile der Radführung 4 oder
der Radaufhängung
in Betracht, die ohne Zwischenschaltung der Fahrwerksfeder 6 mit
dem Kraftfahrzeugrad 3 verbunden sind. Die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 weist
eine Tilger- und/oder Dämpfermasse 11 auf,
die mittels einer nachgiebigen Lagerung 12 am Dämpfergehäuse 5a gelagert
ist. Beispielsweise kann die Lagerung 12 durch eine Feder,
durch ein Federpaket, durch eine Elastomerlagerung, durch eine magnetische
oder elektromagnetische Lagerung oder durch eine sonstige passive
oder aktive Lagerung realisiert werden. Zur Reduzierung der Schwingungen
des Kraftfahrzeugaufbaus 2, die durch Anregungen über die
Kraftfahrzeugräder 3 und
die Radführung 4 entstehen, wird
die Resonanzfrequenz der Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 so
gewählt,
dass diese im Bereich der Resonanzfrequenz fAufbau des
Kraftfahrzeugaufbaus 2 liegt. Die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 kann
an der Radführung 4 sehr
einfach und dauerhaft angebracht werden und benötigt kleinere Tilger- und/oder
Dämpfermassen 11 als
in der Wirkung vergleichbare am Kraftfahrzeugaufbau angebrachte
Tilger oder Dämpfer.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich
die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 innerhalb
des Dämpfergehäuses 5a.
Der Vorteil der innen liegenden Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 gründet sich
in einer maßgeblichen Bauraumeinsparung.
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2 zeigt
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 1 zur Reduzierung von Schwingungen eines
Kraftfahrzeugaufbaus 2 am Beispiel eines Kraftfahrzeugrades 3 und
dessen zugeordneter Radführung 4.
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Wie
dies aus 2 hervorgeht, ist die Tilger- und/oder
Dämpfermasse 11 als
Ringteil ausgestaltet. Die Anbindung des Ringteils an das Dämpfergehäuse 5a des
Stoßdämpfers 5 erfolgt über die
nachgiebige Lagerung 12, die hier als ringförmige Elastomerlagerung 13 ausgebildet
ist. Anstelle einer Elastomerlagerung 13 können auch
andere Lagerarten verwendet werden, wie dies oben bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben
wurde.
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Alternativ
zu den in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispielen
könnte
die Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 auch
an einem anderen radseitigen Bauteil angeordnet sein, wie z. B. dem
Achsschenkel oder einem der Radlenker oder einem weiteren Bauteil
der Radführung 4.
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3 zeigt
eine Übertragungsfunktion
U, die die am Fahrzeug gemessene Amplitude normiert auf die Amplitude
der Anregung bei einem Fahrzeug mit torsionsweichem Kraftfahrzeugaufbau 2 nach
dem Stand der Technik darstellt. Gezeigt ist die Übertragungsfunktion
U einer Gesamtresonanz 20, einer Achsresonanz 21 und
einer Aufbauresonanz 22, wobei die Gesamtresonanz 20 durch
Superposition der Achs- und Aufbauresonanz 21, 22 entsteht.
Die Superposition von Anteilen der Achsresonanz 21 im Bereich
der Resonanzfrequenz fAchse der Achse und
der Aufbauresonanz 22 im Bereich der Resonanzfrequenz fAufbau des Kraftfahrzeugaufbaus 2 führt zu einer
Erhöhung
der Gesamtresonanz-Amplitude. Durch Anregung während des Fahrbetriebs kommt es
dadurch zu erhöhten Schwingungsamplituden
am Kraftfahrzeugaufbau 2 und somit zu erheblichen Komforteinbusen
für die
Fahrzeuginsassen.
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4 zeigt
die Übertragungsfunktion
der Gesamtresonanz 20 bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur
Reduzierung von Schwingungen mit einer Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10.
Dadurch, dass die Resonanzfrequenz der Tilger- und/oder Dämpfereinrichtung 10 im
Bereich der Resonanzfrequenz fAufbau des
Kraftfahrzeugaufbaus 2 liegt und insbesondere der Resonanzfrequenz
fAufbau des Kraftfahrzeugaufbaus 2 entspricht, tritt
eine Reduzierung der Achsamplitude 21 im Bereich der Aufbauresonanz 22 ein
und die Gesamtresonanz 20 reduziert sich ebenfalls, was
zu geringeren Schwingungsamplituden im Kraftfahrzeugaufbau und zu
einem Komfortgewinn für
die Fahrzeuginsassen führt.