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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine derartige Dämpfungsvorrichtung umfasst.
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In Fahrzeugoberklassen werden sehr hohe Komfortanforderungen bezüglich dem Geräuschverhalten und/oder Vibrationsverhalten im Fahrzeuginnenraum gestellt. Dabei ist insbesondere problematisch, dass Verbrennungsmotoren teilweise die Hinterachse durch Drehungleichförmigkeiten zum Schwingen anregen können. Diese Schwingungen werden derzeit durch konventionelle Hinterachslager und/oder Schwingungstilger gedämpft, wobei hierbei keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden konnten.
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So ist aus der
DE 10 2009 050 683 A1 ein aktiver Schwingungstilger bekannt. Dieser wird gezielt angesteuert, wobei Schwingungen der Hinterachse gedämpft werden sollen. Ein derartiger Schwingungstilger ist jedoch sehr schwer und benötigt zusätzliche Elektronik sowie Energie zur Ansteuerung.
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Es ist offensichtlich nachteilig, konventionelle Schwingungstilger einzusetzen, da diese in ihrer Herstellung teuer sind und ein hohes Gewicht aufweisen. Außerdem erfordern die Schwingungstilger bei der Montage des Fahrzeugs einen zusätzlichen Arbeitsaufwand.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Dämpfungsvorrichtung bereitzustellen, die bei einfacher und kostengünstiger Herstellung und bei wartungsarmem Betrieb eine sichere und zuverlässige Dämpfung von Schwingungen ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Somit wird die Aufgabe gelöst durch eine Dämpfungsvorrichtung, die für ein Kraftfahrzeug einsetzbar ist, wobei die Dämpfungsvorrichtung insbesondere für eine Dämpfung von Schwingungen an der Hinterachse des Fahrzeugs verwendbar ist. Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung umfasst einen Achsträger, der Verbindungsbereiche und Radaufhängungsbereiche aufweist. Der Achsträger ist an den Verbindungsbereichen mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs verbindbar. Insbesondere ist der Achsträger über die Verbindungsbereiche mit einem Fahrgestell und/oder einer Karosserie des Fahrzeugs verbindbar. Die Radaufhängungsbereiche sind insbesondere eingerichtet, den Achsträger mit Rädern des Fahrzeugs zu verbinden. Somit sind die Räder des Fahrzeugs vorteilhafterweise an dem Achsträger aufhängbar. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung zumindest eine Lagervorrichtung, die an zumindest einem Verbindungsbereich angebracht ist. Somit dient die Lagervorrichtung vorteilhafterweise zur Lagerung des Achsträgers an den weiteren Komponenten des Fahrzeugs. Erfindungsgemäß ist die Lagervorrichtung eingerichtet, eine Schwingung des Achsträgers entlang einer Längsachse des Achsträgers innerhalb eines vordefinierten Frequenzbands zu dämpfen. Durch den Antrieb und die Bewegung der Räder des Fahrzeugs treten insbesondere unterschiedliche Schwingungen auf, die vorab nicht eindeutig bestimmbar sind. Daher ist mit der Dämpfung des vordefinierten Frequenzbands eine sichere und zuverlässige Dämpfung von auftretenden Schwingungen möglich. Somit ist eine komfortable Dämpfung von Schwingungen erreichbar, die auch hohen Komfortanforderungen der Fahrzeugoberklasse gerecht wird. Die Längsachse des Achsträgers ist insbesondere identisch zu einer Längsachse des Fahrzeugs, in dem die Dämpfungsvorrichtung verbaut ist. Durch die erfindungsgemäße Lagervorrichtung sind vorteilhafterweise keine zusätzlichen Schwingungstilger mehr nötig. Somit ist die Dämpfungsvorrichtung einfach und kostengünstig aufgebaut und erlaubt eine einfache und kostengünstige Montage der Dämpfungsvorrichtung in dem Fahrzeug.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Vorteilhafterweise ist die Lagervorrichtung derart eingerichtet, dass diese eine Schwingung des Achsträgers entlang der Längsachse mit einer Frequenz zwischen 10 Hz und 20 Hz dämpft. Besonders bevorzugt dämpft die Lagervorrichtung eine Schwingung mit einer Frequenz zwischen 12 Hz und 13 Hz. Diese Werte sind insbesondere Maxima, an denen eine größtmögliche Dämpfung stattfinden, wobei Abweichungen der Frequenz aufgrund des erfindungsgemäßen Frequenzbands ebenfalls durch die Dämpfungsvorrichtung dämpfbar sind.
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Neben Schwingungen entlang der Längsachse ist die Lagervorrichtung vorteilhafterweise ebenfalls eingerichtet, Schwingungen entlang einer Hochachse des Achsträgers zu dämpfen. Die Hochachse ist vorteilhafterweise parallel zu der Hochachse des Fahrzeugs. Durch die Dämpfung von Schwingungen entlang der Längsachse und entlang der Hochachse wird ein möglicher Komfort für Insassen des Fahrzeugs weiter erhöht. Dabei bleibt der Aufbau der Dämpfungsvorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik sehr einfach, kostengünstig und gewichtssparend.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Lagervorrichtung eingerichtet, Schwingungen des Achsträgers entlang der Hochachse mit einer Frequenz zwischen 35 Hz und 85 Hz zu dämpfen. Besonders bevorzugt sind Frequenzen zwischen 45 Hz und 70 Hz dämpfbar. Analog zu der zuvor beschriebenen Dämpfung entlang der Längsachse ist auch hier der angegebener Bereich insbesondere als Maximum der Dämpfung zu verstehen. Da eine Schwingung, die durch die Dämpfungsvorrichtung gedämpft werden soll, vorab meist nicht eindeutig zu bestimmen ist, erlaubt das Frequenzband mögliche auftretende Abweichungen ebenfalls zu dämpfen. Mit den als bevorzugt angegebenen Frequenzen ist schließlich ein größtmöglicher Komfort für Insassen des Fahrzeugs gewährleistet.
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Die Lagervorrichtung umfasst vorteilhafterweise ein axiales oder biaxiales Hydrolager. Insbesondere ist die Ausgestaltung als axiales oder biaxiales Hydrolager abhängig von den zu dämpfenden Schwingungsrichtungen. Sollte die Lagervorrichtung vorgesehen sein, lediglich Schwingungen entlang der Längsachse zu dämpfen, so ist ein axiales Hydrolager ausreichend. Falls vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass die Lagervorrichtung Schwingungen entlang der Längsachse und die Hochachse dämpft, so ist insbesondere ein biaxiales Hydrolager vorgesehen. Hydrolager sind einfach und kostengünstig herstellbar. Die Montage eines in einem Fahrzeug vorhandenen Achsträgers wird durch die Verwendung von Hydrolagern nicht beeinträchtigt, da Hydrolager, ebenso wie konventionelle Lager, einfach und aufwandsarm in den Achsträger integrierbar sind.
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Besonders bevorzugt ist das Hydrolager ein passives Hydrolager. Somit wird vorteilhafterweise keine zusätzliche Ansteuerelektronik verwendet, was den Aufbau der Dämpfungsvorrichtung sehr einfach und robust macht. Auf diese Weise werden insbesondere Fehlerquellen vermieden, die zu einem Versagen der Dämpfungsvorrichtung führen können. Weiterhin ist durch die Verwendung von passiven Hydrolagern eine Kostenreduktion gegenüber der Verwendung von aktiven Lagern und/oder aktiven Schwingungstilgern möglich.
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Bevorzugt ist die Dämpfungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass ein Verlustwinkel der Schwingung 40° nicht unterschreitet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Verlustwinkel 50° nicht unterschreitet. Besonders vorteilhaft wird ein Verlustwinkel von 60° nicht unterschritten. Alternativ oder zusätzlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Verlustwinkel der Schwingung 70°, bevorzugt 65°, besonders bevorzugt 60°, nicht überschreitet. Durch derartige Verlustwinkel erfolgt eine ausreichende Dämpfung der möglichen auftretenden Schwingungen, wobei gleichzeitig ein negativer Einfluss auf insbesondere eine Dämpfung der Räder selbst vermieden wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erste Frequenzband und/oder das zweite Frequenzband eine Bandbreite von zumindest 20 Hz, insbesondere von zumindest 25 Hz, auf. Eine derartige Bandbreite ist vorteilhafterweise ausreichend, um die zuvor beschriebenen Abweichungen von den zu dämpfenden Frequenzen abdecken zu können. Daher ist durch eine derartige Bandbreite ein hoher Komfort für die Insassen des Fahrzeugs möglich.
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Die Dämpfungsvorrichtung ist insbesondere derart eingerichtet, dass die Lagervorrichtung zumindest einen elastischen Bestandteil und/oder zumindest eine Fluidkammer umfasst. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass durch das Fluid innerhalb der Fluidkammer eine hydraulische Dämpfung derart entsteht, dass bei Verformung des elastischen Bestandteils das Fluid bewegt wird. Als Fluid ist insbesondere ein Öl vorgesehen. Der elastische Bestandteil ist vorteilhafterweise ein elastomerer Kunststoff.
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Schließlich ist der Achsträger derart ausgestaltet, dass dieser vier Verbindungsbereiche und/oder zumindest zwei Lagervorrichtungen aufweist. In vorteilhaften Ausführungsformen weist der Achsträger zwei Lagervorrichtungen oder vier Lagervorrichtungen auf. Auf diese Weise wird insbesondere eine symmetrische Dämpfung von auftretenden Schwingungen erreicht. Sollten für eine ausreichende Dämpfung von auftretenden Schwingungen zwei Lagervorrichtungen aufweisen, so ist insbesondere vorgesehen, dass zwei weitere herkömmliche Lager vorgesehen sind, um die Befestigungsbereiche des Achsträgers mit den weiteren Komponenten des Fahrzeugs zu verbinden. Sollten lediglich zwei Lagervorrichtungen vorgesehen sein, so ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Lagervorrichtungen symmetrisch zu der Längsachse ausgerichtet sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, das eine Dämpfungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben, umfasst. Die Dämpfungsvorrichtung ist dabei vorteilhafterweise an einer Hinterachse des Fahrzeugs angebracht. Durch die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung ist das Fahrzeug sehr günstig herstellbar und bietet dabei einen hohen Komfort. Weiterhin ermöglicht die Dämpfungsvorrichtung eine Gewichtsreduktion und damit eine Reduktion des Treibstoffverbrauchs des Fahrzeugs. Somit wird die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Ansicht einer Lagervorrichtung der Dämpfungsvorrichtung aus 1,
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3 eine erste schematische Schnittansicht der Lagervorrichtung aus 2, und
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4 eine zweite schematische Schnittansicht der Lagervorrichtung aus 2.
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1 zeigt eine Dämpfungsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere ist die Dämpfungsvorrichtung 1 zum Dämpfen von Schwingungen ausgebildet, die an einer Hinterachse des Fahrzeugs auftreten. Die Dämpfungsvorrichtung 1 umfasst einen Achsträger 2, der eine Längsachse 100 aufweist. Die Längsachse 100 ist insbesondere identisch zu einer Längsachse des Fahrzeugs, in dem die Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist. Senkrecht zu der Längsachse 100 weist der Achsträger 2 eine Querachse 200 auf. Der Achsträger 2 weist Verbindungsbereiche 3 und Radaufhängungsbereiche 4 auf. Dabei dienen die Verbindungsbereiche 3 zum Verbinden des Achsträgers 2 mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs und die Radaufhängungsbereiche 4 zur Aufhängung von Rädern des Fahrzeugs an den Achsträger 2.
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Die Verbindungsbereiche 3 sind insbesondere als Hülsen ausgebildet, in die Lagervorrichtungen 5 einsetzbar sind. Die Lagervorrichtungen 5 sind insbesondere biaxiale Hydrolager, mit denen Schwingungen des Achsträgers 2 entlang der Längsachse 100 und entlang einer Hochachse (nicht gezeigt) des Achsträgers 2 dämpfbar sind. Die Hochachse ist insbesondere senkrecht zu der Längsachse 100 und zu der Querachse 200 und ist vorteilhafterweise parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs.
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Die Lagervorrichtungen 5 sind derart eingerichtet, dass diese Schwingungen mit einem Frequenzband von zumindest 20 Hz, insbesondere von zumindest 25 Hz, dämpfen. Ein derartiges Frequenzband gilt insbesondere sowohl für eine Schwingung entlang der Längsachse 100 als auch für eine Schwingung entlang der Hochachse. Eine maximale Dämpfung wird bei Schwingungen entlang der Längsachse 100 mit einer Frequenz zwischen 10 Hz und 20 Hz, insbesondere zwischen 12 Hz und 13 Hz, erreicht. Bei Schwingungen entlang der Hochachse wird eine maximale Dämpfung vorteilhafterweise bei Frequenzen zwischen 35 Hz und 85 Hz, insbesondere zwischen 45 Hz und 70 Hz, erreicht. Zum Dämpfen der Schwingungen sind die Lagervorrichtungen 5 in den Verbindungsbereichen 3 angebracht. Der Aufbau der Lagervorrichtungen 5 ist in den 2 bis 4 gezeigt.
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2 zeigt die Lagervorrichtung 5, wie sie in 1 verwendet ist. Die Lagervorrichtung 5 umfasst eine Umfangsfläche 9, mit der die Lagervorrichtung 5 in den Verbindungsbereich 3 des Achsträgers 2 eingesetzt ist. Dabei ist insbesondere ein enges Anliegen der Umfangsfläche 9 an einer Innenseite des ösenförmigen Verbindungsbereichs 3 vorgesehen, so dass eine Kraftübertragung zumindest in Richtung der Längsachse 100 und der Querachse 200 ermöglicht ist. Die weiteren Komponenten des Fahrzeugs werden vorteilhafterweise über eine Mittelhülse 10 angebunden. Die Mittelhülse 10 ist dabei relativ zu der Umfangsfläche 9 bewegbar, so dass Schwingungen von der Lagervorrichtung 5 aufnehmbar sind. Die Details hierzu sind in 3 und 4 gezeigt.
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3 zeigt einen Schnitt durch die Lagervorrichtung 5 aus 2 in Richtung der Querachse 200. Somit zeigt 3 eine Dämpfung von Schwingungen entlang der Längsachse 100 durch die Lagervorrichtung 5.
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Die Mittelhülse 10 ist über einen elastischen Bestandteil 6 mit der Umfangsfläche 9 verbunden. Auf diese Weise ist eine Lagerkraft zwischen Mittelhülse 10 und Umfangsfläche 9 übertragbar. Zur Dämpfung von auftretenden Schwingungen ist ein Fluid in einer ersten Fluidkammer 7 vorgesehen, wobei bei Schwingungen entlang der Längsachse 100 eine erste Fluidbewegung 11 eintritt. Durch die erste Fluidbewegung 11 ist daher eine Dämpfung von Schwingungen entlang der Längsachse 100 dämpfbar.
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4 zeigt eine Schnittansicht der Lagervorrichtung 5 aus 2 entlang der Längsachse 100 des Achsträgers 2. Somit ist in 4 eine Dämpfung von Schwingungen entlang der Hochachse dargestellt. Auch aus 4 ist ersichtlich, dass die Mittelhülse 10 durch den elastischen Bestandteil 6 mit der Umfangsfläche 9 verbunden ist. Wiederum ist ein Fluid in einer zweiten Fluidkammer 8 vorhanden, wobei eine Bewegung der Mittelhülse 10 relativ zu der Umfangsfläche 9 zu einer zweiten Fluidbewegung 12 führt. Eine derartige zweite Fluidbewegung 12 erlaubt daher eine Dämpfung von Schwingungen entlang der Hochachse.
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Insgesamt ist daher ersichtlich, dass die Lagervorrichtung 5 durch die erste Fluidbewegung 11 eine Dämpfung von Schwingungen entlang der Längsachse 100 und durch die zweite Fluidbewegung 12 eine Dämpfung von Schwingungen entlang der Hochachse ermöglicht. Durch das Dämpfen von Frequenzen innerhalb des vordefinierten Frequenzbands ist ein hoher Komfort für Insassen des Fahrzeugs erreichbar, da sämtliche auftretenden Schwingungen von der Dämpfungsvorrichtung 1 gedämpft werden. Dabei ist der Aufbau der Dämpfungsvorrichtung 1 sowie eine Montage der Dämpfungsvorrichtung 1 sehr einfach möglich, da die Lagervorrichtungen 5 sehr einfach an den Achsträger 2 montierbar sind. Außerdem sind keine zusätzlichen Komponenten, wie insbesondere zusätzliche Schwingungstilger, nötig.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfungsvorrichtung
- 2
- Achsträger
- 3
- Verbindungsbereich
- 4
- Radaufhängungsbereich
- 5
- Lagervorrichtung
- 6
- Elastischer Bestandteil
- 7
- Erste Fluidkammer
- 8
- Zweite Fluidkammer
- 9
- Umfangsfläche
- 10
- Mittelhülse
- 11
- Erste Fluidbewegung
- 12
- Zweite Fluidbewegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009050683 A1 [0003]
