DE10254632A1

DE10254632A1 - Passiver Schwingungstilger für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugrades

Info

Publication number: DE10254632A1
Application number: DE2002154632
Authority: DE
Inventors: Eckhard Babbel; Jürgen Hoffmann; Marko Hippe; Jürgen Schulze; Andreas Kissler; Wolfgang Dr. Freund; Christian Dr. Voy; Daniel Lezock
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: DE10254632B4

Abstract

Ein passiver Schwingungstilger für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugrades weist ein zwischen den beiden Anbindungen oder Radführungselementen eines Radträgers (9) angeordnetes Schwingungstilgungssystem auf. Diese Schwingungstilgungssystem hat eine Tilgermasse (5), wobei zwischen Tilgermasse (5) und Radträger (9) eine Tilgerfeder (7) angeordnet ist. Die Tilgermasse (5) ist auf einem Dämpferrohr (2) eines Schwingungsdämpfers (3) gelagert und gleichzeitig über eine am Radträger (9) oder an den Radführungselementen angeordnete Kolbenstange (1) geführt (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen passiven Schwingungstilger für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannt zur Verbesserung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit (Bodenhaftung) von Kfz sind passive Schwingungstilger. In der DE 39 13 528 C2 wird eine federnde Aufhängung eines Kraftfahrzeugrades beschrieben, wobei sich zwischen Fahrzeugaufbau und Radträger ein Teleskop-Stoßdämpfer befindet und der Schwingungstilger so am Teleskopstoßdämpfer angeordnet ist, dass die Tilgermasse einen Teil des Dämpferrohres mit Spiel umschließt. Zur Führung der Tilgermasse werden zwei hydraulische Schwingungsdämpfer eingesetzt, was kostenaufwendig ist. Weiterhin ist in Zug- und Druckrichtung keine gleich große Dämpfung aufgrund der Dämpferbauart erzielbar, denn eine optimale Tilgerwirkung wird nur bei gleicher Dämpfung in Zug- und Druckrichtung erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungstilger für Radaufhängungen von Kfz-Fahrwerken zu entwickeln, der einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und somit kostengünstig herstellbar ist und zu weiteren Verbesserungen des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der passive Schwingungstilger für die Aufhängung des Kraftfahrzeugrades weist ein Schwingungstilgersystem auf, welches zwischen den beiden Anbindungen oder Radführungselementen eines Radträgers angeordnet ist. Das Schwingungstilgersystem besteht im wesentlichen aus Tilgermasse, Einrohr-Schwingungsdämpfer und Tilgerfeder zwischen Radträger und Tilgermasse. Erfindungsgemäß wird die Tilgermasse von einem in Zug- und Druckrichtung gleiche Dämpfungseigenschaften aufweisenden hydraulischen Einrohr-Schwingungsdämpfer geführt, wobei der Schwingungsdämpfer im Wesentlichen aus einem Dämpferrohr, einem im Dämpferrohr befindlichen Dämpferkolben und einer Kolbenstange gebildet wird und das Dämpferrohr des hydraulischen Einrohr-Schwingungsdämpfers die Führung der Tilgermasse bildet und die Kolbenstange zwischen den beiden Anbindungen oder Radführungselementen des Radträgers gelagert ist. Zur Gewährleistung der in Zug- und Druckrichtung gleichen Dämpfungseigenschaften ist der hydraulische Einrohr-Schwingungsdämpfer zur mittleren Querebene des Dämpferkolbens in beide Längsrichtungen symmetrisch aufgebaut. Die Kolbenstange ist vorzugsweise durchgehend ausgebildet. Der hydraulische Schwingungsdämpfer führt die Tilgermasse im wesentlichen vertikal, da die beiden Anbindungspunkte des Radträgers bzw. der äußeren Radführungselemente im wesentlichen übereinander liegen und das Schwingungsdämpfersystem insgesamt vertikal ausgerichtet ist.

Bei Anordnung des hydraulische Schwingungsdämpfers in einer Durchgangsbohrung der Tilgermasse, wird die Tilgermasse mit ihrem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser des Dämpferrohres derart angeordnet, dass der Schwerpunkt der Tilgermasse annähernd auf der Längsachse der Dämpferkolbenstange liegt.

Weiterhin weist der hydraulische Schwingungsdämpfer in seinem Dämpferrohr an dessen oberen und unteren Ende je eine Zusatzfeder auf, die bevorzugt als Elastomerfedern ausgebildet sind.

Als Tilgerfeder findet eine in Zug- und Druckrichtung wirkende Schraubenfeder Anwendung, die zwischen Unterseite der Tilgermasse und unterer Anbindung des Radträgers angeordnet ist. Die Tilgerfeder wird dabei von einem an der Tilgermasse befestigten oberen Federteller und einem an der unteren Anbindung des Radträgers befestigten unteren Federteller aufgenommen wird. Am oberen Ende ist die Tilgerfeder in Richtung zur Tilgermasse und am unteren Ende in Richtung der unteren Anbindung oder Radführung des Radträgers abgewinkelt und greift in entsprechende Ausnehmungen in der Tilgermasse bzw. in der unteren Anbindung oder Radführung des Radträgers ein. Dadurch wird eine verdrehsichere Befestigung der Tilgerfeder an der Tilgermasse und am Radträger gewährleistet.

Das Dämpferrohr und der in Richtung zur unteren Anbindung das Dämpferrohr überragende Bereich der Dämpferkolbenstange sind von der Tilgerfeder eingeschlossen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Prinzipskizze des Schwingungstilgersystems,
2: Prinzipskizze Tilgerfeder,
3: Prinzipskizze oberer Federteller für die Tilgerfederbefestigung an der Tilgermasse,
4: Prinzipskizze unterer Federteller für die Tilgerfederbefestigung am Radträger.
1 zeigt die Anordnung eines Schwingungstilgersystems zwischen der oberen Anbindung Ao und der unteren Anbindung Au eines Radträgers 9. Um eine möglichst kleine Erhöhung der ungefederten Massen zu erreichen, wird ein hydraulischer Einrohr-Schwingungsdämpfer 3 mit durchgehender Kolbenstange 1 und Dämpferkolben 1.1 verwendet. Die Kolbenstange 1 des Einrohr-Schwingungsdämpfers 3 ist zwischen der oberen Anbindung Ao und der unteren Anbindung Au des Radträgers gelagert. Dabei dient die Kolbenstange 1.1 in Verbindung mit der unteren und oberen Führungs- und Dichteinheit 3.1 des Einrohr-Schwingungsdämpfers 3 gleichzeitig als vertikale Führung/ Parallelführung der Tilgermasse 5 am Radträger 9 die auf dem Außendurchmesser D des Dämpferrohres 2 befestigt ist. Die Verwendung eines Einrohr-Schwingungsdämpfers 3 mit durchgehender Kolbenstange und symmetrischem Aufbau in Längsrichtung (ausgehend von der mittleren Querebene E) des Dämpferkolbens 1.1 führt zu der gewünschten gleich großen Dämpfung in Zug- und Druckrichtung.
Zur Begrenzung der Tilgerschwingwege sind im Einrohr-Schwingungsdämpfer 3 an beiden Enden Zusatzfedern 4 angeordnet, die als Elastomerfedern ausgebildet sind. Zur Minimierung des erforderlichen Bauraumes wird eine in Zug- und Druckrichtung wirkende Schraubenfeder als Tilgerfeder 7 eingesetzt. Die Befestigung der Tilgerfeder 7 an der Tilgermasse 5 wird über den oberen Federteller 6 und über den unteren Federteller 8 an der unteren Anbindung des Radträgers 9 realisiert (2–4). Die Arretierung und Verdrehsicherung der Tilgermasse 5 wird dadurch erreicht, daß die Tilgerfederenden 7a und 7b parallel zur Längsachse der Tilgerfeder 7 abgewinkelt werden (2). Zur Verdrehsicherung der Tilgermasse 5 werden das obere Tilgerfederende 7a in einer nicht dargestellten Aufnahmebohrung in der Tilgermasse 7 und das untere Tilgerfederende 7b in einer nicht dargestellten Aufnahmebohrung am Radträger 9 (untere Anbindung) lagefixiert. In vorteilhafter Weise wird die letzte Schraubenfederwindung am oberen Tilgertederende 7a mit einem vergrößerten Windungsdurchmesser und die letzte Schraubenfeder-Windung am unteren Tilgerfederende 7b mit einem verkleinerten Windungsdurchmesser ausgeführt.
Zur Befestigung des oberen Tilgerfederendes 7a an der Tilgermasse 7 wird der als Kreissegment ausgeführte obere Federteller 6 (3) so angeschraubt, daß etwa die letzte halbe Schraubenfeder-Windung mit der Tilgermasse 7 verklemmt wird. Für die Befestigung des unteren Tilgerfederendes 7 am Radträger 9 untere Anbindung Au wird der als Kreissegment ausgeführte untere Federteller 8 (4) so angeschraubt, daß etwa die letzte halbe Schraubenfeder-Windung mit dem Radträger 9 (untere Anbindung Au) verklemmt wird.
Für ein Mittel-/Oberklasse Fahrzeug sollte das Schwingungstilgersystem folgende Parameter besitzen:
Tilgermasse: mT = 2...4,5 kg
Tilgungsfrequenz: fT = 0,7... 0,9-fache der Radeigenfrequenz
Tilgerdämpfungsmaß: D = 0,1 ...0,2
Freier Tilgerrelativweg: ST = 30–40 mm (Verwendung von Elastomer-Zusatzfedern 4 zur Begrenzung des Tilgerweges)
Aufbaudämpfungsmaß: DA = 0,8 ... 1,0-fache der Aufbaudämpfung ohne Tilger
Zur weiteren Erhöhung des Fahrkomforts ist es vorteilhaft, die Aufbaudämpfung gegenüber der Dämpfung einer Radaufhängung ohne Tilger zu verringern.
Mit dem relativ einfach aufgebauten erfindungsgemäßen Schwingungstilgersystem wurden überaus deutliche Verringerungen der Aufbaubeschleunigungen vor allem im Bereich der Radeigenfrequenz im Fahrversuch nachgewiesen.

Claims

Passiver Schwingungstilger für die Aufhängung eines Kraftfahrzeugrades, mit einem zwischen den beiden Anbindungen oder Radführungselementen eines Radträgers (9) angeordneten Schwingungstilgungssystem unter Verwendung einer Tilgermasse (5), wobei zwischen Tilgermasse (5) und Radträger (9) eine Tilgerfeder (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (5) auf einem Dämpferrohr (2) eines Schwingungsdämpfers (3) gelagert ist und gleichzeitig über eine am Radträger (9) oder an den Radführungselementen angeordnete Kolbenstange (1) geführt wird.
Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer als hydraulischer Einrohr- Schwingungsdämpfer, bestehend aus Dämpferrohr (2), Kolbenstange (1) und Dämpferkolben (1.1), ausgebildet ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger in Zug- und Druckrichtung gleiche Dämpfungseigenschaften aufweist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (1) zwischen den beiden Anbindungen oder Radführungselementen des Radträgers (9) gelagert ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferrohr (2) des hydraulischen Einrohr-Schwingungsdämpfers (3) in einer mittigen Längsbohrung (5.1) der Tilgermasse (5) angeordnet ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulischen Einrohr-Schwingungsdämpfer (3) zur mittleren Querebene (E) des Dämpferkolbens (1.1) in beide Richtungen symmetrisch aufgebaut ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüch 11 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Schwingungsdämpfer (3) eine durchgehende Kolbenstange (1) aufweist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Schwingungsdämpfer (3) die Tilgermasse (5) im wesentlichen vertikal führt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung des hydraulische Schwingungsdämpfers in einer Durchgangsbohrung der Tilgermasse (5), die Tilgermasse (5) mit ihrem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser des Dämpferrohres (2) derart angeordnet wird, dass der Schwerpunkt der Tilgermasse (5) annähernd auf der Längsachse der Dämpferkolbenstange (1) liegt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Schwingungsdämpfer (3) in seinem Dämpferrohr (2) an dessen oberen und unteren Ende je eine Zusatzfeder (4) aufweist.
Schwingungstilger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zusatzfedern (4) als Elastomerfedern ausgebildet sind.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (1) des Einrohr-Schwingungsdämpfers (3) über eine untere (3.1 u) und obere (3.2 o) Dicht- und Führungseinheit im Dämpferrohr (2) geführt ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Tilgerfeder (7) eine in Zug- und Druckrichtung wirkende Schraubenfeder Anwendung findet und dass die Tilgerfeder (7) zwischen Unterseite der Tilgermasse (5) und unterer Anbindung (Au) des Radträgers (9) angeordnet ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgerfeder (7) von einem an der Tilgermasse (5) befestigten oberen Federteller (6) und einem an der unteren Anbindung (Au) des Radträgers (9) befestigten unteren Federteller (8) aufgenommen wird.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferrohr (2) und der in Richtung zur unteren Anbindung (Au) das Dämpferrohr überragende Bereich der Dämpferkolbenstange (1) von der Tilgerfeder (7) eingeschlossen sind.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Tilgerfeder (7) an der Tilgermasse (5) und am Radträger (9) verdrehsicher ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (mT) 2 bis 4,5 kg beträgt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgereigenfrequenz (FT) das 0,7 bis 0,9-fache der Radeigenfrequenz beträgt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Tilgerdämpfungsmaß (DT) 0,1 bis 0,2 beträgt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Tilgerrelativweg (ST) zwischen den Zusatzfedern (4) 30 bis 40 mm beträgt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbaudämpfungsmaß (DA) das 0,8 bis 1,0-fache des Aufbaudämpfungsmaßes ohne Tilger (5) beträgt.