DE1033052B

DE1033052B - Schwingungsdaempfer fuer Fahrzeugaufhaengungen

Info

Publication number: DE1033052B
Application number: DEU3213A
Authority: DE
Inventors: Henri Girod-Eymery
Original assignee: USINE DES RESSORTS DU NORD
Current assignee: USINE DES RESSORTS DU NORD
Priority date: 1954-02-26
Filing date: 1955-02-25
Publication date: 1958-06-26
Also published as: GB771392A; CH333045A; BE535890A

Description

DEUTSCHES

Es sind bereits Schwingungsdämpfer für Fahrzeugaufhängungen mit zwei Reibungskörpern bekannt, die durch eine Andrückvorrichtung mit einer der Federspannung der Aufhängung proportionalen Kraft gegeneinander gedrückt werden. Der eine Reibungskörper ist an dem einen der durch die Aufhängung verbundenen Rahmen angebracht. Der zweite der beiden Reibungskörper wird durch zwei Federn gegen die Andrückvorrichtung gedrückt, die fest mit dem' zweiten Rahmen verbunden ist. Infolgedessen kommt der zweite Reibungskörper mit Flächen beider Rahmen in Berührung.

Nach der Erfindung ist jedoch der zweite der beiden Reibungskörper und die Andrückvorrichtung elastisch zwischen den beiden Rahmen eingebaut, indem sie zwischen zwei gegenläufige Federn geschaltet sind, die sich mit ihren entgegengesetzten Endpunkten jede auf einen der beiden Rahmen abstützen, so daß auf diese Weise der zweite Reibungskörper keine Fläche des anderen Rahmens unmittelbar berührt.

Wird gemäß der Erfindung beispielsweise die Aufhängung Schwingungen geringer Amplitude unterworfen, so verschieben sich der erste und der zweite Reibungskörper nicht gegeneinander. Die Aufhängung wirkt wie ein vollkommen elastisches System. Hierdurch wird in besonderem Maße die Bequemlichkeit der Benutzer eines dieser Art ausgerüsteten Fahrzeuges gesteigert.

Bei Schwingungen großer Amplitude tritt ein Verschieben der beiden Reibungskörper gegeneinander ein, und die Schwingungen der Aufhängung werden gedämpft, und zwar wächst die dämpfende Wirkung mit dem Anwachsen der auf der Federung der Aufhängung ruhenden Last. Erfindungsgemäß wird eine volle Ausnutzung der Weichheit der Aufhängung, soweit zulässig, möglich, andererseits wird sie so begrenzt, daß die Stabilität nicht beeinträchtigt wird. Eine mit der erfindungsgemäßen Stoßdämpfung ausgestattete Aufhängung besitzt somit eine veränderliche Elastizität, während die Vorrichtung nach der Entgegenhaltung selbst die kleinsten Schwingungen dämpft und die Aufhängung unnötigerweise ihre Weichheit verliert, was auf Kosten der Bequemlichkeit der Mitfahrer geschieht.

Nähere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere deren Vorzüge, gehen aus den in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Erfindung wiedergibt,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsart der Anordnung, die in einer Aufhängung untergebracht ist.

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Einzelheit von Fig. 2,

S di wingungs dämpfer
für Fahrzeugaufhängungen

Anmelder:

Usine des Ressorts du Nord,
Levallois-Perret, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler, .

Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1,
und Dipl.-Ing H. Stehmann, Nürnberg, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 26. Februar 1954

Henri Girod-Eymery, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht einer Einzelheit der Fig. 2 im Flächenschnitt und

Fig. 6, 7 und 8 Ansichten, die der Fig. 2 analog sind und drei verschiedene Ausführungsformen der Anordnung darstellen.

In der grundsätzlichen Schaltung von Fig. 1 ist b der aufgehängte Teil bzw. jedes geeignete Element, das an dem aufgehängten Teil, wie z. B. einer Schale, befestigt werden kann und c die Stützvorrichtung der Aufhängung. Zwischen den Teilen b und c sind die eigentlichen Aufhängefedern α eingesetzt. Die Dämpfungsanordnung selbst wird aus zwei Reibungsorganen d und e gebildet. Das erste Organ d, das aus zwei Platten besteht, ist an einem der Teile befestigt, zwischen denen die Anordnung untergebracht ist (z. B. Teil b). Das zweite Organ e, das gleichfalls aus zwei Platten besteht, ist mit einer Druckvorrichtung / verbunden, die zwischen zwei Federn g_x und g₂ eingeschaltet ist. Die Federn stützen sich je auf eines der Teile b und c. Die Druckvorrichtung f ist so beschaffen, daß das Zusammendrücken der Federn g_t und g₂ ein Anlegen der Platten e an die Platten d bewirkt.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform der Dämpfungsanordnung nach der Erfindung, die mit einer eine zylindrische Schraubenfeder enthaltende Aufhängung vereinigt ist. Die Teile, die der Fig. 1 entsprechen, sind im wesentlichen durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Teile V und c' sind

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Schalen, zwischen denen die zylindrische Aufhängungsfeder α eingesetzt ist. In der Dämpfungsanordnung selbst, die sich im Inneren der Feder a befindet, wird das Reibungsorgan d durch ein Rohr, vorzugsweise aus Stahl, gebildet, das an der Schale V befestigt ist. An der äußeren Fläche des Rohres d reiben sich zwei gleiche Ringe e_x und e₂, die am Rohr angefügt und zwischen die Federn g_± und g₂ eingeschaltet sind. Jeder dieser Ringe e_± und e₂, die das Reibungsorgan e bilden, ist in drei gleiche Segmente unterteilt (Fig. 3). Die äußere Seitenfläche jedes Segments ist so geformt, daß jeder Ring e einen zylindrischen Teil 1 umfaßt, der durch einen konischen Teil 2 verlängert ist, welch letzterer mit einer senkrecht zur Ringachse stehenden Ebene einen Winkel α bildet (Fig. 4).

Zwischen den beiden Ringen e_± und e₂ ist ein Ring / aus einem einzigen Stück angeordnet, welcher die Druckvorrichtung bildet. Dieser Ring / hat eine innere kreisförmige Öffnung 3, die sich zu beiden Seiten zo symmetrisch avisweitet und zwei abgestumpfte Aushöhlungen 4 und 5 bildet (Fig. 5). Die die Aushöhlungen 4 und 5 begrenzenden Wände liegen ebenfalls unter einem Winkel α zur Waagerechten.

Die Ringe e_t und e₂ können durch ihre abgestumpften Flächen in die Aushöhlungen 4 und 5 des Ringes / eindringen, der sie zusammenhält und gegen das Rohr d drückt, wenn die Federn ^₁ und g₂ zusammengedrückt werden. Der Ring/ wirkt auf diese Weise wie ein Keil. Mit anderen Worten spielt der Ring / die Rolle eines Hebelarmes, wobei die Wände der Aushöhlungen 4 und 5 gewissermaßen Rampen bilden, die mit der durch die Wand des konischen Teiles 2 der Ringe e_t und <?₂ gebildeten rampenförmigen Schrägfläche zusammenwirken. In der dargestellten Ausführungsform wird angenommen, daß die Federn g_i und g₂ identisch sind, was immerhin nicht unerläßlich ist. Auch kann die Zahl der Ringe ^₁ und e₂ bildenden Segmente beliebig gewählt werden.

Es soll jetzt der Betrieb der Anordnung untersucht werden.

Es wird angenommen, daß in der in Fig. 2 dargestellten Stellung die Aufhängefeder α und die Federn g_t und g₂ unter der Einwirkung der auf b' ruhenden Belastung komprimiert werden. Die dargestellte Lage sei eine Gleichgewichtslage. Von dieser Gleichgewichtslage ausgehend, sei an V eine dynamische Überbelastung angelegt. Die Feder α wird um einen Betrag Z zusammengedrückt, wodurch eine Senkung der Schale b' in bezug auf die als fest angenommene flache Schale c' bewirkt wird. Wenn die Reibung zwischen den Ringen e und dem Rohr d gleich Null wäre, dann würden die Federn g_t und g₂ sich um je Z/2 zusammendrücken, und infolgedessen müßten die Ringe e um Z/2 in bezug auf das Rohr d gleiten. Tatsächlich wird ein solches Gleiten durch die Reibung der Ringe f an rf verhindert, die durch Aufbringen von Energie an d von den Segmenten dieser Ringe c unter dem Einfluß des Druckes der Federn g entsteht, der die Neigung hat, sie in das Innere des konischen Ringes f vorzustoßen. Daher werden zu Beginn der Druckphase die Ringe e_v e„ und f der Abwärtsbewegung des Rohres d folgen. Wenn die Zusammendrückung Z hinreichend gering ist, entsteht kein relatives Gleiten zwischen den reibenden Teilen, und das Ganze verhält sich wie ein vollständig elastisches System ohne Dämpfung.

Es besteht jedoch eine gewisse Grenze Z₁ der Kompression der Aufhängung, jenseits welcher die Ringe e und f anfangen, am Rohr d entlang zu gleiten. Tatsächlich übertragen diese Ringe eine ständige elastische Reaktion nach unten von Seiten der Feder ^₁, solange das Gleiten nicht stattfindet, während die Reaktion nach oben, die durch die Feder g₂ ausgeübt wird, um einen Betrag rZ zunimmt, wobei r die Steifheit der Feder g₂ ist. Die gesamte elastische Reaktion an der Gesamtheit der Ringe e_v e₂ und / ist als© gleich rZ, und bei einem hinreichend großen Z kann sie die Reibungsreaktion der Ringe gegen das Rohr d im Gleichgewicht halten. Um diesen Mechanismus wirksam zu machen, muß der Winkel α an der Einfügung der Ringe e und f kleiner als ein bestimmter Grenzwert sein, den man »Klemmwinkel« nennt. Wenn dem so ist, bleiben zwei Möglichkeiten be~ stehen:

Entweder entsteht das Gleiten, bevor die Windungen der Feder g₂ aufeinanderliegen, oder das Gleiten kann erst entstehen, wenn die Windungen der Feder g₂ aufeinanderliegen, d. h., wenn sie einen wirksamen Anschlag für die Gesamtheit der Ringe bildet. Dieser letztere Fall wird dann sein, wenn der Zusammen^ drückungswert Z₁, der oben definiert wurde, höher ist als der gesamte, zwischen den Windungen von g₂ vorhandene Spielraum in der in Fig. 2 dargestellten Gleichgewichtslage.

Wenn das Gleiten beginnt, wird das Bremsen um so energischer als die Federn g_x und g₂ stärker zusammengedrückt werden, d. h. es wird gleichzeitig mit dem Druck der Aufhängefeder a, also gleichzeitig mit der von dieser Feder aufgenommenen Belastung zunehmen.

In dem Falle, daß das Gleiten durch die vollständige Zusammendrückung der Feder g₂ hervorgerufen wird, wird der »tote Gang« nach unten, während welchem ein Gleiten nicht entsteht, um so schwächer werden, je höher die statische Belastung ist, wodurch die Wirksamkeit der Dämpfung für die starken Belastungen noch erhöht wird.

In dem Falle, in dem das Gleiten entsteht, bevor die Feder g₂ vollständig zusammengedrückt ist, kann die Anordnung insbesondere als »Geschwindigkeitsbegrenzer des aufgehängten Teiles« nach einer nachstehend erklärten Betriebsweise benutzt werden.

Man nimmt in diesem Falle an, daß alle Federn eine konstante Biegsamkeit haben und daß die Aufstapelung der Federn g_t und g₂ (mit den dazwischen^ liegenden Ringen) dieselbe freie Höhe hat wie die ',. Hauptfeder a. Man bezeichnet überdies die von der Gesamtheit der Federn a, g_t und g₂ (aufgehängte Masse) aufgenommene Masse mit M und die Kompression der Federn Jf₁ und g₂ in der Gleichgewichtslage mit F₀. Nach obiger Hypothese ist F₁, verhältnisgleich M. Ebenso wird es sich in erster Annäherung mit der Reibungskraft verhalten, die der Verschiebung der Ringe gegen das Rohr d entgegengerichtet ist, Infolgedessen wird die zusätzliche Kompression Z₁ der Feder g"„ die erforderlich ist, um diese Reibung zu überwinden und um das Gleiten einzuleiten, ebenfalls M verhältnisgleich sein. Schließlich wird der Wert der Kompression der gesamten Aufhängung (gleich Z₁), die nötig ist, um das Gleiten der reibenden Teile einzuleiten, der aufgehängten Masse M verhältnisgleich sein. Der Koeffizient der Proportionalität wird von den Eigenschaften der Dämpfungsanordnung abhängen (Wert der Standfestigkeit der Federn ^₁ und g₂, Wert des Reibungskoeffizienten zwischen dem Rohr d und den Ringens und Wert des Winkelsa). Man schließt daraus, daß die elastische Reaktion der¹ "V Gesamtheit der Federn α und g₁ auf die aufgehängte ,|· Masse M im Augenblick, wo das Gleiten der Rei- '*;

bungsflächen anfängt einzusetzen, M verhältnisgleich ist. Infolgedessen ist in eben diesem Augenblick die Beschleunigung der Bewegung des aufgehängten Teiles von der Masse M unabhängig.

Mit anderen Worten, das Gleiten der reibenden Teile und daher die Absorption von Energie wird einsetzen, wenn die Amplitude der Schwingungsbewegungen des aufgehängten Teiles einem genau bestimmten Werte der dynamischen Beschleunigung entspricht, die durch diese Bewegung ausgelöst wird, und zwar, wie immer auch der Wert der aufgehängten Masse M beschaffen sein mag. Insbesondere wird diese »Beschleunigungsgrenze« dieselbe für das leere Fahrzeug oder das belastete sein, ohne Rücksicht auf die Größe der Belastung, und zwar ohne jede Änderung der Einstellung der Dämpfungsanordnung. Diese letztere spielt also die Rolle eines »Beschleunigungsbegrenzers«, und diese sehr interessante Eigenschaft ist eine der Möglichkeiten der Erfindung.

Die Ausführungsart in Fig. 2 bis 5 kann verschiedene Änderungen erfahren, ohne daß sie aus dem Rahmen der Erfindung fällt. Die Fig. 6 bis 8 stellen drei der zahlreichen möglichen Abarten der Erfindung dar.

So sind in Fig. 6 die Ringe e_v e₂ und / im Inneren des Rohres d angebracht und reiben an der inneren Wand; in diesem Falle ist die Kegelform der Ringe e_v e₂ und / so beschaffen, daß die e₁ und e₂ bildenden Segmente die Neigung zeigen, unter dem Einfluß des durch die Federn g_t und g₂ ausgeübten Druckes auszuweichen. Diese Ausführungsform gestattet es, den Durchmesser der Reibungsflächen zu vergrößern, während die Anordnung in Fig. 2 es ermöglicht, eine innere Feder mit größerem Durchmesser unterzubringen.

In Fig. 7 nehmen die Ringe e und f einerseits und das Rohr d andererseits dieselbe Stellung ein wie in Fig. 2. Immerhin ist hier ein einziger doppelkegelförmiger Ring e vorgesehen, auf den sich zwei Druckringe Z₁ und f₂ anlegen, an denen die Federn ^₁ und g₂ entsprechend anliegen. Diese Einrichtung kann übrigens mit der der Fig. 6 kombiniert werden.

Fig. 8 zeigt eine der in Fig. 6 analoge Ausführungsform, mit dem Unterschied, daß das Rohr ff, anstatt vor der Montage der Schale b' befestigt zu sein, erst im Augenblick der Montage befestigt wird. Zu diesem Zweck trägt das Rohr d eine Manschette 6, die durch den Druck der Feder α unter Belastung gegen die Schale 7/ gedrückt wird. Diese Ausführungsform erleichtert die Montage.

Außer diesen Ausführungsformen kann man auch andere vorsehen, wie etwa die folgenden:

Die Federn g₁ und g₂ können beliebige Federn sein (außer zylindrischen Schraubenfedern), und sie können auch beide verschiedene Beschaffenheit haben;

die eine oder andere der Federn ^₁ und g₂, oder alle beide, können metallisch sein oder nicht bzw. aus Gummi bestehen;

die Federn g₁ und g₀ können im freien Zustande verschieden hoch sein;

die Federn g_t und g₂ können verschiedene Standfestigkeit haben, wobei diejenige der Feder g_o z. B. kleiner sein kann als die der Feder g_t;

die Höhe im freien Zustande kann für die Gesamtheit der Federn Jf₁ und g₂ einschließlich der zwischen die Federn eingeschalteten Ringe von der Höhe im freien Zustande der Hauptfeder α abweichen, was, in \'^Terbindung mit den beiden vorgenannten Eigenschaften, gestattet, sehr verschiedene Bremsgesetze zu erzielen, die den Anforderungen, die man an die An-Ordnung stellen will, angepaßt sind; wenn man z.B. die Steifheit oder Standfestigkeit der Feder g_z erhöht, vermindert man die Grenzamplitude der Schwingungen, jenseits der das Gleiten der reibenden Teile einsetzt, und indem man die Geschmeidigkeit (Biegsamkeit) der Feder ^₁ erhöht, vermindert man die Änderungen der Bremsstärke in Abhängigkeit von der statischen Belastung der Federn.

Die öffnungswinkel der konischen Ringe ^₁ und e₂ (Fig. 4) oder der Ringe f_t und f₂ (Fig. 7) können verschieden sein. Dies ermöglicht eine asymmetrische Bremsung bei der Kompression und Dekompression der Hauptfeder α, wenn dies erwünscht ist;

das Rohr d, das bisher zylindrisch gedacht wurde, kann durch ebene Reibungsflächen ersetzt werden, wobei die Ringe durch winkelförmige Stücke ersetzt werden, welche dieselbe Rolle spielen;

die Reibungsringe oder Stücke können entweder homogen sein (z. B. ganz aus Stahl) oder einen besonderen Überzug (Bronze auf Stahl z. B.) an ihren Reibungsflächen haben, wie auch an ihren konischen Teilen.

Die wesentlichen Vorteile der Anordnung bestehen im folgenden:

Unabhängigkeit von der hinsichtlich des Verschleißes der reibenden Teile erzielten Dämpfung;

der Verschleiß der reibenden Teile ist begrenzt durch die Tatsache, daß die Reibung nur bei großen Schwingungen stattfindet;

Einfachheit der Konstruktion und Ausführung;

Anpassungsmöglichkeit im Inneren einer vorhandenen Spiralfeder ohne Änderung der Höhe der Aufhängung;

Möglichkeit, die Aufhängung bei kleinen Schwingungen nicht zu bremsen und die größeren Schwingungen zu dämpfen, wenn die dann dem aufgehängten Teile erteilte Beschleunigung eine bestimmte Grenze überschreitet, die in erster Annäherung von den Änderungen der statischen Belastung der Aufhängung unabhängig ist;

sehr große Leichtigkeit bei der Anpassung der Anordnung an besondere Anforderungen, in einem Falle (asymmetrische Bremsung z. B., oder mehr oder weniger starkes Bremsen) durch einfachen Ersatz von auswechselbaren Teilen (Federn g_t und ^₂ oder Ringe e und /);

leichter Ersatz der reibenden Ringe nach Verschleiß zu geringem Preise;

Fortlassen jedes Organs, das verschlissen oder verschlechtert werden kann (wie z. B. gelenkige Verbindung oder Lenkstangen für Energieübertragung), außer den reibenden Teilen und Fehlen jedes störenden Spielraumes im Betrieb zwischen den einzelnen Teilen;

Leichtigkeit der Montage und Abmontierung;

keinerlei Wartung in dem Falle, in dem die Reibungsflächen trocken arbeiten (ohne Einfettung);

Biegsamkeit der Anordnung, die ihr gestattet, den transversalen Verschiebungen der beiden durch die Aufhängung verbundenen Teile zu folgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schwingungsdämpfer für Fahrzeugaufhängungen mit zwei Reibungskörpern, welche durch eine Andrückvorrichtung mit einer der Federspannung der Aufhängung proportionalen Kraft gegeneinandergedrückt werden, wobei der eine Reibungskörper an dem einen der durch die Aufhängung verbundenen Rahmen angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite (e) der

beiden Reibungskörper (d, e) und die Andrückvorrichtung (f) elastisch zwischen den beiden Rahmen (Jb, c) eingebaut sind, indem sie zwischen zwei gegenläufige Federn (g_v g_z) geschaltet sind, die sich mit ihren entgegengesetzten Endpunkten jede auf einen der beiden Rahmen abstützen, so daß auf diese Weise der zweite Reibungskörper (e) keine Fläche des anderen Rahmens (c) unmittelbar berührt.

2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenläufigen Federn (g_t und g₂) von den Federn (a) der Aufhängung verschieden sind.

3. Dämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Federteller (&', c') besitzt, deren jeder mit einem der Rahmen fest verbunden ist und gegen welche sich die beiden Federn (g_v g₂) jede mit einem Ende abstützen, wobei der eine Reibungskörper fest mit einem der Federteller verbunden ist.

4. Dämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Reibungsorgan (d) aus einem Rohr und das zweite (e) aus einem segmentierten Ring besteht, wobei dieser Ring mit einer kreisförmigen Konusfläche (2) versehen ist, die mit einer kreisförmigen Konusfläche (4 oder 5) desselben Profils an einem zweiten Ring (/) aus einem einzigen Stück zusammenwirkt, welcher die Druckvorrichtung bildet, um den segmentierten Ring (e) gegen die Seitenfläche des Rohres (d) zu legen.

5. Dämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei segmentierte konische Ringe (e_v e₂) vorgesehen sind, an welche sich die beiden Federn (^₁, g₂) entsprechend legen und daß zwischen ihnen ein Druckring (/) mit bikonischer Aushöhlung (4, 5) angeordnet ist.

6. Dämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein bikonischer segmentierter Ring (e) zwischen zwei Druckringen (Z₁, /₂) mit konischer Aussparung eingeschaltet ist, an die sich die beiden vorgenannten Federn (^₁, g₂) entsprechend legen (Fig. 7).

7. Dämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6,.,dadurch gekennzeichnet, daß der segmentierte Ring (e) und der Druckring (/), ebenso wie die beiden Federn (^₁, g₂) innerhalb oder außerhalb des Rohres (d) untergebracht sind.

8. Dämpfer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (d) an einer der Schalen (&' oder c') einfach durch den Druck der Feder (α) befestigt ist, wie z. B. die Aufhängefeder, die sich auf eine Manschette (6) des Rohres (d) stützt (Fig. 8).

9. Fahrzeugaufhängung mit einem Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere Fahrzeugaufhängung, die eine zylindrische Schraubenfeder besitzt, in deren Inneren der Schwingungsdämpfer angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr-. 896 581.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1® 809 558/278