DE10255019A1

DE10255019A1 - Schwingungstilger

Info

Publication number: DE10255019A1
Application number: DE2002155019
Authority: DE
Inventors: Christian Prof. Dr. Voy; Jürgen Schulze; Wolfgang Dr. Freund
Original assignee: Sachsenring Fahrzeugtechnik GmbH
Current assignee: Asturia Automotive Systems AG
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: DE10255019B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger (1) für Fahrzeuge zur Reduktion von Schwingungen mittels einer Tilgermasse (2). Erfindungsgemäß ist die Tilgermasse (2) federnd gelagert und die Schwingung der Tilgermasse (2) durch ein schwingungsdämpfendes Medium, welche die Tilgermasse (2) umgibt oder mit welchem die Tilgermasse gefüllt ist, reduzierbar.

Description

Die Erfindung betrifft Schwingungstilger für Fahrzeuge zur Reduktion von Schwingungen mittels einer Tilgermasse nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Seit langem sind Schwingungsdämpfer und Schwingungstilger für Fahrzeuge zum Dämpfen bzw. Verhindern von vertikalen Schwingungen bei Fahrbahnunebenheiten bekannt.
Die in Resonanz mit diesen Schwingungen abgestimmten Schwingungstilger reduzieren dabei die dynamischen Radlasten und die vertikale Aufbaubeschleunigung.
Beispielsweise sind nach DE 42 41 249 A1 steuer- und regelbare Schwingungstilger bekannt, die den Fahrkomfort und die Bodenhaftung durch Dämpfung der Radschwingungen verbessern. Sie sind den Fahrzeugrädern bzw. deren Radführungsgliedern zugeordnet, um auf die Radbewegungen, d.h. auf die Radschwingungen anzusprechen. Im Gegensatz dazu sprechen Schwingungsdämpfer (Stoßdämpfer) auf Absolutbewegungen bzw. Schwingungen des Fahrzeugaufbaus an. Der Schwingungstilger der Offenlegungsschrift besteht aus einer Tilgermasse, Tilgerfeder und Tilgerdämpfer und wird mittels Mikroprozessoren o.a. Reglern aktiv bzw. semiaktiv gesteuert, um eine Zwangsbewegung der Tilgermasse herbeizuführen.
Aufgrund der ständig gestiegenen Anforderungen im Bereich der Achsen und Radaufhängungen wird der Einsatz von Schwingungstilgern, insbesondere im Zusammenhang mit regelbaren Fahrwerken, immer wichtiger.
Es bestand daher die Aufgabe, einen Schwingungstilger für Fahrzeuge zur Verbesserung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit zu finden, der wenig Platz benötigt, ein optimiertes Gewicht hat und kostengünstig in der Herstellung ist.
Die Aufgabe konnte durch den erfindungsgemäßen Schwingungstilger gemäß Anspruch 1 gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dabei besteht der Schwingungstilger für Fahrzeuge zur Reduktion von im Wesentlichen vertikalen Schwingungen aus einer Tilgermasse, die schwingend gelagert ist. Die Schwingung wird durch ein schwingungsdämpfendes Medium reduziert. Insbesondere ist die Tilgermasse federnd mittels mindestens einer Membran gelagert. Die Tilgermasse befindet sich in einem, mit einem schwingungsdämpfenden Medium gefüllten, geschlossenen Gehäuse und ist in diesem mittels einer Membran befestigt ist oder bildet das Gehäuse, welches an einer Membran aufgehangen und mit einem schwingungsdämpfenden Medium gefüllt ist.
Die Membran besteht bevorzugt aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Elastomer oder aus einer, aus dünnem Federstahl gefertigten, Flachfeder.
Ist die Tilgermasse von dem schwingungsdämpfenden Medium umgeben und in einem Gehäuse angeordnet, ist die Tilgermasse an der Membran im Gehäuse aufgehangen. Die horizontal verlängerten Seiten der Membran teilen das Gehäuse in zwei Unterräume.
Der Innenraum des Gehäuses ist mit einem, die Schwingungen der Tilgermasse dämpfenden Medium gefüllt. Dies kann Flüssigkeit, Gas, Gel oder elastischer Werkstoff sein.
Die Membran ist in einer besonderen Ausführungsform an den beiden horizontal verlängerten Seiten mit Bohrungen versehen. Die Tilgermasse ist bevorzugt kugelförmig ausgebildet, wobei deren Gewicht veränderbar sein kann.
Die Tilgermasse kann dabei mit einem Hohlraum versehen sein, der mit einem, das Gewicht der Tilgermasse verändernden Material befüllbar ist. Dieses Material kann ein Granulat, beispielsweise Sand oder Bleigranulat oder eine Flüssigkeit sein.
Der am Radträger oder an der Radaufhängung befestigte erfindungsgemäße Schwingungstilger funktioniert sowohl mechanisch, hydraulisch als auch pneumatisch. Vertikale Fahrzeugschwingungen werden mittels einer mit einer Membran eingespannten Tilgermasse gedämpft. Die Frequenz der Schwingung der Tilgermasse ist mit der Achsschwingung bei eventuellen Fahrbahnunebenheiten synchron, wodurch die Schwingung absorbiert wird. Die aus einem elastischen Material oder aus einer aus dünnem Federstahl gefertigten Flachfeder bestehenden Membran ist an zwei Seiten der Tilgermasse horizontal verlängert. Die Verlängerungen teilen das Gehäuse in zwei Unterräume, die über jeweils eine Bohrung miteinander verbunden werden können. Das Gehäusevolumen ist mit einer Flüssigkeit oder einem gasförmigen Medium gefüllt.
Alternativ ist es auch möglich, dass das Gehäuse an mindestens einer Membran schwingend gelagert ist und die Tilgermasse zur Verfügung stellt. In diesem Fall ist das Gehäuse bevorzugt an seinen beiden Enden über je eine Membranfeder schwingend gelagert und weist eine im wesentliche mittige Trennwand auf, durch welche die beiden beide Unterräume gebildet werden. In der Trennwand befinden sich Durchbrüche zum Austausch des schwingungsdämpfenden Mediums.
Vertikale Schwingungen der Tilgermasse werden entweder durch Strömungsverluste der Tilgermasse oder durch Drosseleffekte gedämpft. Diese Effekte treten sowohl in einem flüssigen als auch gasförmigen Medium auf.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers mit kugelförmiger massiver Tilgermasse,
2: Querschnitt mit einer Tilgermasse in Form einer Hohlkugel, welche mit Flüssigkeit gefüllt ist,
3: Querschnitt mit einer Tilgermasse in Form einer Hohlkugel, welche mit Granulat gefüllt ist,
4: Querschnitt mit einer Tilgermasse, die gleichzeitig das Gehäuse bildet.
1 zeigt eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1, bei der die kugelförmige massive Tilgermasse 2 nahezu zentral in einem Gehäuse 4 des Schwingungstilgers 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 4 ist in zwei Gehäusehälften 4.1, 4.2 unterteilt. Beide Gehäusehälften 4.1, 4.2 sind über Flansche F1, F2 miteinander verbunden. Die Tilgermasse 2 ist umseitig von einer Membran 3 umgeben, die das Gehäuse 4 in zwei Unterräume 5, 6 teilt. Dazu wird die Membran 3 die sich an den Umfang der Tilgermasse 2 flächig anschließt, zwischen den beiden Flanschen F1, F2 eingespannt. Die Tilgermasse 2 ist somit im Gehäuse 4 an der Membran 3 aufgehangen und kann in Richtung zur Längsachse A des Gehäuses 4 schwingen. Die Teilungsebene des Gehäuse 4 liegt horizontal. Die beiden Unterräume 5, 6 sind mit einem schwingungsdämpfenden Medium 7, hier eine Flüssigkeit (z.B. Hydraulikflüssigkeit) gefüllt und über Bohrungen 8 in der Membran 3 miteinander verbunden.
Der erfindungsgemäße Schwingungstilger 1 ist am Radträger 12 oder an der Radaufhängung befestigt. Er ist insbesondere zur Dämpfung von Achsschwingungen in Fahrzeugen einsetzbar und dient der Reduktion der dynamischen Radlastschwankungen des Fahrzeuges sowie der Verbesserung des vertikalen Schwingungskomforts, da er zur Resonanz zur Achseigenfrequenz auslegbar ist.
Einen Querschnitt eines identisch aufgebauten Gehäuses 4, jedoch mit einer Tilgermasse 2 in Form einer Hohlkugel, welche mit Flüssigkeit 2.1 gefüllt ist, zeigt 2. Die Hohlkugel ist dabei in zwei Hälften 2.2 geteilt. Diese können beispielsweise als Tiefziehteile mit Flanschen 2.3 ausgeführt sein. Die Membran 3 wird dann einerseits zwischen den Flanschen 2.2 der Tilgermasse und andererseits zwischen den Flanschen F1, F2 des Gehäuses 4 eingespannt. Die Membran ist dabei scheibenförmig ausgebildet, und weist eine mittige Aussparung auf, deren Durchmesser dem Durchmesser der Tilgermasse angepasst ist.
3 zeigt einen Querschnitt mit einer Tilgermasse 2 in Form einer Hohlkugel, welche mit Granulat G gefüllt ist. Jede Hohlkugelhälfte 2.2 wird mir einem Deckel 2.4 verschlossen. Zwischen den beiden Deckeln 2.4 wird die Membran 3 eingespannt, die hier keinen mittigen. Durchbruch aufweist. Durch Veränderung des Füllvolumens und des Füllmaterials in den Ausführungen dem. 2 und 3 kann das Gewicht des Tilgers verändert werden und ist eine einfache Einspannung/Befestigung der Tilgermasse an der Membran möglich. Dabei kann auch eine massive Tilgermasse mit einem Flansch zur Einspannung der Membran versehen sein.
4 zeigt einen Schwingungstilger 1, bei welchem das Gehäuse 4 gleichzeitig die Tilgermasse 2 bildet. Das Gehäuse 4 ist ebenfalls in zwei Gehäusehälften 4.1, 4.2 geteilt, jedoch nicht durch eine Membran, sondern durch eine Trennwand 4.3, in welcher sich Bohrungen 8 befinden.
Das Gehäuse 4 wird über 2 jeweils endseitig angeordnete Membranfedern 3.1, 3.2 axial schwingbar gelagert. Die Befestigung der Membranfedern 3.1, 3.2 erfolgt dabei einerseits über Hülsen H an einer zentrisch angeordneten Stange 15 und andererseits am Außendurchmesser des Gehäuses 4. Die Trennwand 4.3 reicht bis zu dieser Stange S. Der Raum zwischen der Innenkontur der Gehäusehälfte 4.1, der Membran 3.1 und der Trennwand 4.3 bildet den Unterraum 5 und der Raum zwischen der Innenkontur der Gehäusehälfte 4.2 der Membran 3.3 und der Trennwand 4.3 den Unterraum 6. Beide Unterräume 5, 6 sind mit einem schwingungsdämpfenden Medium 7, hier Flüssigkeit 7 (z.B. Hydraulikflüssigkeit), gefüllt. Der Schwingungstilger 1 ist an der Stange 15 angelenkt, welche am Radträger oder an der Radaufhängung befestigt ist.
Die Dämpfung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1 wird durch die Größe der Bohrungen 8 und die Viskosität des Mediums eingestellt.
Mittels des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers wurde eine einfache elegante Lösung gefunden, den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit eines Fahrzeuges zu verbessern. Der Schwingungstilger benötigt außerdem nur wenig Platz und ist kostengünstig herstellbar.

Claims

Schwingungstilger (1) für Fahrzeuge zur Reduktion von Schwingungen mittels einer Tilgermasse (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (2) federnd gelagert ist und die Schwingung der Tilgermasse durch ein schwingungsdämpfendes Medium, welches die Tilgermasse umgibt oder mit welchem die Tilgermasse gefüllt ist, reduzierbar ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse über mindestes eine Membran federnd gelagert ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) in seinem Innenraum in zwei Unterräume (5, 6) unterteilt ist, die mit dem schwingungsdämpfenden Medium (7) gefüllt sind.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchtreten des schwingungsdämpfenden Mediums (7) von einem zum anderen Unterraum (5, 6) gewährleistet ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) die Tilgermasse (2) bildet.
Schwingungstilger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) an seinen beiden Enden über je eine Membranfeder (3.1, 3.2) schwingend gelagert ist und eine Trennwand (4.3) aufweist, durch welche beide Unterräume (5, 6) gebildet werden.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tilgermasse (2) in einem, mit einem schwingungsdämpfenden Medium (7) gefüllten, geschlossenen Gehäuse (4) befindet und in diesem mittels einer, das Gehäuse (4) in seinem Innenraum in zwei Unterräume (5, 6) trennenden Membran (3) befestigt ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) die Tilgermasse (2) umspannt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) aus einem elastischen Material besteht.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) aus einer aus dünnem Federstahl gefertigten Flachfeder besteht.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) am Außendurchmesser im Gehäuse (4) eingespannt ist und dieses in zwei Unterräume (5, 6) teilt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Medium (7) eine Flüssigkeit oder ein Gas oder ein Gel oder ein elastischer Werkstoff ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) mit Bohrungen (8, 9) versehen sind, die ein Durchtreten des schwingungsdämpfenden Medium (7) von einem zum anderen Unterraum (5, 6) gewährleisten.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (2) kugelförmig ausgebildet ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (2) veränderbar ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (2) mit einem Hohlraum versehen ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum mit einem, das Gewicht der Tilgermasse (2) verändernden, Material befüllbar ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Granulat oder eine Flüssigkeit ist.