DE102011018751B4

DE102011018751B4 - Federdämpfer-Anordnung für Kraftfahrzeuge mit einem Schwingungstilger

Info

Publication number: DE102011018751B4
Application number: DE102011018751.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Sand; Heiko Kolm; Rene Rotter
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: DE102011018751A1

Abstract

Federdämpfer-Anordnung für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwingungstilger (20), der eine geschlossen ringförmige Tilgermasse (20b) aufweist, die an einem unteren Federteller (16) einer Schraubendruckfeder (14) eines zwischen Radführungselementen und Aufbau vorgesehenen Teleskop-Stoßdämpfers (12) eines Federbeins (10) der Radaufhängung angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (20) unterhalb des Federtellers (16) und innerhalb dessen Peripherie an den Federteller (16) angekoppelt ist, und dass der Schwingungstilger (20) aus einem äußeren, geschlossen ringförmigen Blechgehäuse (20c) mit einem Befestigungsflansch (20d), einer geschlossen ringförmigen Tilgermasse (20b) und einem Dämpfungskörper (20a) zusammengesetzt ist, in dem die ringförmige Tilgermasse (20b) vollkommen eingebettet ist, und dass die Tilgermasse (20b) mit dem Dämpfungskörper (20a) und mit dem Blechgehäuse (20c) durch Vulkanisation fest verbunden ist, so dass der Dämpfungskörper (20a) büchsenförmig zwischen dem Blechgehäuse (20c) und der Tilgermasse (20b) angeordnet ist, und dass der Befestigungsflansch (20b) des Blechgehäuses (20c) fest mit dem Federteller (16) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federdämpfer-Anordnung für Kraftfahrzeuge mit einem Schwingungstilger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Anordnung zeigt die JP H11-230 251 A an einem Federbein einer Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, bei der der Schwingungstilger an dem unteren Federteller einer um den Teleskop-Stoßdämpfer angeordneten, tragenden Schraubendruckfeder positioniert ist. Die ringförmige Tilgermasse ist dabei um die Peripherie des Federtellers herum unmittelbar an dem zwischen unterster Federwindung und dem Federteller vorgesehenen, elastischen Dämpfungsring angebunden. In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Schwingungstilger oberhalb des Federtellers und hufeisenförmig innerhalb der Tragfeder in einem umschließenden Blechgehäuse angeordnet. Beide Ausführungen sind aber weder baulich noch in ihrer Wirkung optimal an Gegebenheiten bei Radaufhängungen anpassbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die sowohl den gegebenen Einbauverhältnissen als auch der Abstimmfähigkeit des Schwingungstilgers für eine Radaufhängung verbessert Rechnung trägt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Merkmalen des Patentspruchs 1 angeführt. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung geben die Unteransprüche an.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Schwingungstilger unterhalb des Federtellers und innerhalb dessen Peripherie an den Federteller angekoppelt ist. An der angegebenen Position ist in der Regel ein ausreichender Freiraum gegenüber den im Fahrbetrieb beweglichen Radaufhängungselementen gegeben, so dass sowohl die insbesondere ringförmige Tilgermasse als auch der elastische Dämpfungskörper optimal auf die erforderliche Wirkfrequenz abstimmbar sind. Insbesondere kann die Tilgermasse über den Dämpfungskörper unmittelbar an den Federteller anvulkanisiert sein, woraus eine fertigungstechnisch besonders günstige Konstruktion resultiert.
Der erfindungsgemäße Schwingungstilger kann im Hinblick auf eine einwandfreie Schwingungstilgung bevorzugt geschlossen ringförmig ausgestaltet sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ringförmige Massekörper beschränkt. Alternativ kann der Schwingungstilger auch andere Konturen aufweisen, etwa eine Rechteckform oder eine Haltringform. Zudem kann der Schwingungstilger segmentiert ausgeführt sein, das heißt in Teilkörper unterteilt sein.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die Tilgermasse und der Dämpfungskörper in einem ringförmigen Gehäuse mit einem Befestigungsflansch eingebunden sein, wobei der Befestigungsflansch mit dem Federteller fest verbunden ist. Der elastische Dämpfungskörper ermöglicht im Gehäuse eine hervorragende Abstimmbarkeit seiner Federhärte mit Beanspruchung nur in Schubrichtung (weicher) oder auch in Zug-Druckrichtung (härter).
Bevorzugt kann dabei der Befestigungsflansch des Gehäuses mit dem Federteller im Bereich der ringförmigen Auflagefläche für die Schraubendruckfeder lösbar verbunden, bzw. vernietet oder verschraubt sein. Dadurch können bei einem als Gleichteil gefertigten Bauteil bzw. Trägerteil des Federtellers unterschiedlich abgestimmte Schwingungstilger zum Beispiel für sportlich oder komfortabel ausgelegte Kraftfahrzeuge, verbaut sein.
Zur Erzielung kompakter Einbaumaße des Schwingungstilgers kann ferner die ringförmige Tilgermasse mit nur geringem Umfangsspiel um das den unteren Federteller tragende Stoßdämpferelement (Dämpferrohr oder Kolbenstange) ausgeführt sein.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann die Wirkfrequenz des Schwingungstilgers auf die Reifen-Kavitätsmode des Kraftfahrzeugs abgestimmt sein. Die Kavitätsmode ergibt sich aus der ersten Schwingmode der Luftsäule im Reifen und ist unter anderem abhängig von der Länge der Luftsäule und der Lufttemperatur. Die Kavitätsresonanz wird im Fahrzeuginnenraum verstärkt als störendes Geräusch wahrgenommen, das mit dem Wechsel der Fahrbahntextur (Rauigkeit, Belag, etc.) auch seine Amplitude ändern kann (Modulation) und sich über den Stoßdämpfer und die Tragfeder als Körperschall überträgt. Durch die Abstimmung des Schwingungstilgers wie vorgeschlagen kann diesem Abrollgeräusch entgegengewirkt werden. Die Wirkfrequenz des Schwingungstilgers bei PKW kann dabei insbesondere auf eine Resonanzfrequenz der Kavitätsmode von ca. 160 bis 260 Hz abgestimmt sein.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 abschnittsweise ein Federbein einer Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit einem Teleskop-Stoßdämpfer und einer um diesen herum angeordneten Schraubendruckfeder, an deren unteren Federteller ein Schwingungstilger anvulkanisiert ist; und
2 in Einzeldarstellung einen Längsschnitt durch einen unteren Federteller eines Federbeins einer Radaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem daran lösbar befestigten, in einem Gehäuse angeordneten Schwingungstilger.

In der 1 ist abschnittsweise ein Federbein 10 einer Radaufhängung für Kraftfahrzeuge dargestellt, mit einem Teleskop-Stoßdämpfer 12 und einer Schraubendruckfeder bzw. Tragfeder 14. Das Federbein 10 ist soweit nicht dargestellt und beschrieben üblicher Bauart und kann an einer vorderen oder hinteren Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt sein.
Der Teleskop-Stoßdämpfer 12 weist ein als Dämpferrohr ausgebildetes Stoßdämpferelement 12a und eine Kolbenstange 12b auf und ist über die Kolbenstange 12b mit dem Aufbau des Kraftfahrzeuges verbunden, während das Dämpferrohr mit einem Radführungselement, wie einem Querlenker oder einem Radträger, in bekannter Weise verbunden ist.
Die als Tragfeder ausgebildete Schraubendruckfeder 14 stützt sich über einen oberen Federteller (nicht dargestellt) am Aufbau des Kraftfahrzeuges und über einen unteren Federteller 16 am Dämpferrohr bzw. indirekt an dem Radführungselement der Radaufhängung ab. Zwischen den Federtellern und den korrespondierenden Endwindungen der Schraubendruckfeder 14 sind nicht dargestellte, elastische Auflageringe eingefügt.
An den unteren Federteller 16 ist an seiner Unterseite und innerhalb seiner Umfangs-Peripherie ein Schwingungstilger 18 vorgesehen, der sich aus einem elastischen, ringförmigen Dämpfungskörper 18a vorzugsweise aus einem Material mit viskoelastischem Verhalten und einer ebenfalls ringförmigen Tilgermasse 18b typischerweise aus Metall zusammensetzt. Der Schwingungstilger 18 weist dabei einen geringfügigen Umfangsspalt s zum Außenumfang des Dämpferrohres auf.
Die Tilgermasse 18b ist über den Dämpfungskörper 18a an die von der Auflagefläche der Schraubendruckfeder 14 abgewandte Unterseite des Federtellers 16 unmittelbar anvulkanisiert.
Ferner ist die Wirkfrequenz des Schwingungstilgers 18 durch entsprechende Auslegung des Dämpfungskörpers 18a in seiner Geometrie und Shore-Härte und durch das Gewicht der Tilgermasse 18b auf die Reifen-Kavitätsmode des Kraftfahrzeugs abgestimmt, um von den Reifen der Radaufhängung ausgehende Abrollgeräusche zu vermindern.
Zum Beispiel kann bei einem Personenkraftfahrzeug mit gängiger Bereifung die Wirkfrequenz des Schwingungstilgers 18 auf eine Resonanzfrequenz der Kavitätsmode von ca. 160 bis 260 Hz abgestimmt sein.
Die 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Federbeins 10. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei ist an dem unteren, am Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers 12 befestigten Federteller 16 an dessen Unterseite ein ringförmiger Schwingungstilger 20 innerhalb der Umfangs-Peripherie des Federtellers 16 und mit Umfangsspiel s zum Dämpferrohr angeordnet.
Der Schwingungstilger 20 setzt sich aus einem äußeren, ringförmigen Blechgehäuse 20c mit einem Befestigungsflansch 20d, einer ringförmigen Tilgermasse 20b und einem die Tilgermasse 20b umschließenden, ringförmigen Dämpfungskörper 20a zusammen.
Die Tilgermasse 20b ist wie aus der Zeichnung 2 ersichtlich ist, in den Dämpfungskörper 20a vollkommen eingebettet, wobei der maßgebliche, zwischen dem Blechgehäuse 20c und der Tilgermasse 20b büchsenförmige Dämpfungskörper 20a größerer Materialstärke vornehmlich auf Schub mit Bezug zu der auftretenden Schwingungsanregung belastet ist. Zudem ist die Tilgermasse 20b mit dem Dämpfungskörper 20a und dieser mit dem Blechgehäuse 20c durch Vulkanisation fest verbunden.
Über den Befestigungsflansch 20d ist der Schwingungstilger 20 mittels mehrerer, umfangsverteilter Niete 22 fest mit dem Federteller 16 an dessen Auflagefläche für die untere Endwindung der Schraubendruckfeder 14 verbunden. Die Verbindung könnte auch durch Schrauben lösbar hergestellt sein. Ferner ragen die nach oben überstehenden Abschnitte der Nieten 22 in Ausnehmungen der elastischen Federauflage (nicht dargestellt) ein, um einen metallischen Kontakt zur Schraubendruckfeder 14 auszuschließen.
Die Abstimmung des Schwingungsdämpfers 20 kann analog dem Schwingungsdämpfer 18 gemäß 1 sein.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der untere Federteller 16am Dämpferrohr des Teleskop-Stoßdämpfers 12 befestigt. Bei einer umgekehrten Anordnung des Teleskop-Stoßdämpfers 12 (Dämpferrohr oben) wäre der den Schwingungstilger 18, 20 aufnehmende, untere Federteller 16 an der Kolbenstange 12b mittel- oder unmittelbar befestigt.

Claims

Federdämpfer-Anordnung für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwingungstilger (20), der eine geschlossen ringförmige Tilgermasse (20b) aufweist, die an einem unteren Federteller (16) einer Schraubendruckfeder (14) eines zwischen Radführungselementen und Aufbau vorgesehenen Teleskop-Stoßdämpfers (12) eines Federbeins (10) der Radaufhängung angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (20) unterhalb des Federtellers (16) und innerhalb dessen Peripherie an den Federteller (16) angekoppelt ist, und dass der Schwingungstilger (20) aus einem äußeren, geschlossen ringförmigen Blechgehäuse (20c) mit einem Befestigungsflansch (20d), einer geschlossen ringförmigen Tilgermasse (20b) und einem Dämpfungskörper (20a) zusammengesetzt ist, in dem die ringförmige Tilgermasse (20b) vollkommen eingebettet ist, und dass die Tilgermasse (20b) mit dem Dämpfungskörper (20a) und mit dem Blechgehäuse (20c) durch Vulkanisation fest verbunden ist, so dass der Dämpfungskörper (20a) büchsenförmig zwischen dem Blechgehäuse (20c) und der Tilgermasse (20b) angeordnet ist, und dass der Befestigungsflansch (20b) des Blechgehäuses (20c) fest mit dem Federteller (16) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (20d) mit dem Federteller (16) im Bereich einer ringförmigen Auflagefläche für die Schraubendruckfeder (14) lösbar oder unlösbar verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Tilgermasse (20b) mit geringem Umfangsspiel (s) um ein den unteren Federteller (16) tragendes Stoßdämpferelement (12a) ausgeführt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirkfrequenz des Schwingungstilgers (20) auf eine Reifen-Kavitätsmode des Kraftfahrzeugs abgestimmt ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfrequenz des Schwingungstilgers (20) bei PKW auf eine Resonanzfrequenz der Kavitätsmode von 160 bis 260 Hz abgestimmt ist.