DE1116549B - Pneumatisches Federbein mit Schwingungsdaempfung, insbesondere fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Federbein mit Schwingungsdämpfung, insbesondere für Fahrzeuge.

Es sind Schwingungsdämpfer mit Dämpfwirkung aus reinen Viskosekräften bekannt. Bei diesen Schwingungsdämpfern wird die Dämpfung nicht durch den Durchgang eines Fluids durch eine Drosselbohrung erzielt, sondern durch die inneren Reibungskräfte in einem dünnen, stabilen Film einer hochviskosen Flüssigkeit zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen, deren Bewegung gedämpft werden soll. Ebenso sind pneumatische Schwingungsdämpfer bekannt, bei denen die Dämpfwirkung infolge des Durchgangs eines verdichteten Gases durch enge Durchlässe zwischen zwei Druckgaskammern erzielt wird.

Es ist zur gleichzeitigen Erzielung einer Federung und einer Dämpfung bereits vorgeschlagen worden, bei einem pneumatischen Federsystem mit Federbeinen in deren Federzylinder einen auf Grund der Dämpfwirkung von Viskosekräften arbeitenden Schwingungsdämpfer einzubeziehen. Bei einer weiteren bekannten Ausführung mit einem hydropneumatischen Federbein ist im pneumatischen Teil der Federdämpfereinheit ein Drosselkolben vorgesehen, der den Gasraum in zwei durch enge Drosselöffnungen getrennte Teilräume unterteilt, deren einer ein mit der Federbewegung veränderliches Volumen aufweist, während der hydraulische Teil zwischen Teilräumen veränderlichen Volumens mit drosselnden Durchgangsöffnungen für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit versehen ist, so daß sich eine Zusammenschaltung zweier Schwingungsdämpfer jeweils mit Dämpfung durch eine Drosselströmung ergibt.

Vielfach wird bei Schwingungsdämpfern ein etwa linearer Dämpfungsgradverlauf gewünscht, bei dem die Dämpfung proportional der Geschwindigkeit ist. Diesen Verlauf weist theoretisch ein Schwingungsdämpfer mit Dämpfwirkung aus reinen Viskosekräften auf. In der Praxis hat es sich jedoch bei derartigen Dämpfern gezeigt, daß bei Darstellung der Dämpfung als Funktion der Geschwindigkeit des beweglichen Dämpferelementes die Kurve bei hohen Geschwindigkeiten vom geradlinigen Anstieg nach unten abbiegt, so daß die Dämpfung in diesem Bereich ungenügend ist. Andererseits ist bei mit Drosselung eines Fluidstromes arbeitenden Dämpfern ohne besondere Vorkehrungen an der Drosselstelle die Dämpfung etwa dem Quadrat der Geschwindigkeit proportional, so daß die Kurve des Dämpfungsgradverlaufes bei hohen Geschwindigkeiten vom geradlinigen Anstieg nach oben abbiegt.

Durch die letztgenannte bekannte Dämpferkombi-Pneumatisches Federbein
mit Schwingungsdämpfung,
insbesondere für Fahrzeuge

Anmelder:
Recherches Etudes Produktion R. E. P., Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Kosel, Patentanwalt,
Bad Gandersheim, Braunschweiger Str. 22

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 26. November 1957 (Nr. PV 752 440)

Rene Lucien, Neuilly-sur-Seine (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

nation wird infolge der Addition zweier etwa dem Quadrat der Geschwindigkeit proportionaler Dämpfungen lediglich eine verstärkte Schwingungsdämpfung erzielt, da sich ohne Änderung des grundsätzlichen Dämpfungsgradverlaufs die Dämpfungswirkungen der Einzelschwingungsdämpfer überlagern. Ein bestimmter linearer Verlauf des Dämpfungsgrades könnte mit den bekannten Dämpfersystemen nur unter verhältnismäßig großem Aufwand an Steuerelementen oder Ventilanordnungen für die Drosselstellen erreicht werden, der die Verwendung des Dämpfersystems in einem Fahrzeug erschwert und verteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bestimmten, etwa linearen Dämpfungsgradverlauf in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem mit dem zu federnden und zu dämpfenden Fahrzeugteil verbundenen Kolben und dem Federungszylinder zu erzielen, durch den im gesamten Geschwindigkeitsbereich eine günstige Dämpfungswirkung erzielt wird, ohne daß dazu besondere Steuerungen oder Ventile benötigt würden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die Vereinigung eines an sich bekannten Schwingungsdämpfers mit Dämpfwirkung aus reinen Viskosekräften, die in einem stabilen Film einer Flüssigkeit von sehr hoher Viskosität in dem sehr engen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Innenwand eines Zylinders und der Außenwand eines in dem Zylinder gleitenden Kolbens auftreten, mit einem ebenfalls an sich bekannten pneumatischen Schwin-

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Claims (5)

1. 3 4

   gungsdämpfer mit Dämpfwirkung infolge des Durch- Der Kolben 2 a enthält einen ringförmigen und mit

   ganges des als Federmittel dienenden verdichteten einer Flüssigkeit entsprechender Viskosität gefüllten

   Gases in beiden Richtungen durch eine enge Öffnung Hohlraum 7. Diese Viskosefiüssigkeit benetzt ständig

   zwischen zwei abgeschlossenen Druckgaskammern, den ringförmigen Zwischenräume, und zwar durch

   wobei beide Schwingungsdämpfer in derselben Bau- 5 kleine Öffnungen 8, die durch die Kolbenwand hin-

   einheit angeordnet und derart eingestellt sind, daß die durchgehen und den mit der Flüssigkeit gefüllten

   Resultante aus der viskosen und aus der pneuma- Hohlraum 7 mit dem Zwischenraum 6 verbinden. Der

   tischen Dämpfung dem Geschwindigkeitsunterschied auf diese Weise im Zwischenraum 6 unterhaltene

   zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder etwa viskose, dünne und geschlossene Film bremst die

   proportional ist. i° Schwingungen in beiden Richtungen.

   Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß mittels einer Der Kolben 2 α und die Kolbenstange 2 schließen

   einfachen Baueinheit eine dem Dämpfungsproblem einen Luft- oder Gasraum 9 ein, der durch eine enge

   jedes Fahrzeuges anpaßbare und für die Federung Öffnung 11 mit der über dem Kolben 2 a Hegenden

   des Fahrzeuges optimale Schwingungsdämpfung er- weiteren Druckkammer 10 mit veränderlichem Vo-

   zielt werden kann. Federung und Schwingungsdämp- 15 lumen verbunden ist. Bei Schwingungen in beiden

   fung lassen sich bei dem Federbein nach der Erfin- Richtungen tritt Druckluft durch die enge öffnung 11

   dung derart aufeinander abstimmen, daß die Schwin- und bewirkt so eine dem Quadrat der Geschwindig-

   gungsfrequenz völlig konstant und lastunabhängig ist. keit proportionale Dämpfung.

   Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Der untere Teil 12 der Kolbenstange 2 ist z. B. an

   den Unteransprüchen. 20 die Fahrzeugachse angeschlossen. Der Zylinder 1 ist

   Die Ansprüche 2 bis 5 betreffen Merkmale, die in mit dem Unterteil der Kolbenstange 2 durch einen Verbindung mit anderen Schwingungsdämpferanord- Balg 13, z. B. aus Weichgummi, zum Schutz des Innenungen an sich bekannt sind, und gelten als reine ren des Federbeines gegen Schmutz, Staub und son-Unteransprüche nur in Verbindung mit dem Gegen- stige äußere Einflüsse verbunden. Am Zylinderoberstand von Anspruch 1. 25 teil verbindet ein Rohr 4 die Druckkammer 10 des

   In der Zeichnung zeigt Fig. 1 den Verlauf des Zylinders mit der Vorrichtung, die den Anfangsdruck

   Dämpfungsgrades in Abhängigkeit vom Geschwindig- im Federbein liefert, oder auch mit einem oder meh-

   keitsunterschied bei einem bekannten System mit reren Federbeinen des gleichen Fahrzeuges. Auf dem

   Dämpfwirkung aus reinen Viskosekräften, der mit Rohr 4 ist z. B. der obere Anschluß 5 des Federbeines

   Hilfe des Federbeins nach der Erfindung verbessert 30 befestigt,

   werden soll. Der Dämpfungsgrad des mit Viskosekräften arbei-

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 tenden Schwingungsdämpfers wird durch die Wahl der

   im Längsschnitt dargestellt. Viskosität der verwendeten Flüssigkeit und der Dämp-

   Fig. 3 zeigt die mit HiKe der Erfindung erzielten fungsgrad des pneumatischen Schwingungsdämpfers

   Verläufe des Dämpfungsgrades. 35 durch die Größe der sehr engen Öffnung 11 einge-

   Fig. 1 zeigt an Hand der Kurvet den Verlauf des stellt. Der Luft- oder Gasdruck wird im allgemeinen

   Dämpfungsgrades E als Funktion des Geschwindig- durch die Einstellung- der pneumatischen Federung

   keitsunterschiedes V für ein bekanntes Dämpfungs- bestimmt.

   system, bei dem in den Federzylinder eines pneuma- Nach Einstellung der pneumatischen und der vistischen Federsystems ein auf Grund der Dämpfungs- 40 kosen Dämpfung ergibt sich der Verlauf des Gesamtwirkung von Viskosekräften arbeitender Schwingungs- dämpfungsgrades nach der Kurve A in Fig. 3. Diese dämpfer einbezogen ist. Wie aus der Kurve A ersieht- Kurve (etwa eine Gerade) ist die Resultante aus der lieh ist, weicht bei dem bekannten System der Dämp- viskosen Dämpfung und der pneumatischen Dämpfungsgrad bei höheren Geschwindigkeitsunterschieden fung, die als Kurven A₁ bzw. A₂ dargestellt sind. Aus von dem strichpunktiert eingezeichneten optimalen 45 der Kurve A in Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Resul-Dämpfungsgradverlauf, bei dem Dämpfungsgrad und tante der viskosen und der pneumatischen Dämpfung Geschwindigkeitsunterschied proportional zueinander dem Geschwindigkeitsunterschied V zwischen der sind, zu kleineren Dämpfungsgraden ab. Zur Vermei- Kolbenstange und dem Zylinder etwa proportional ist. dung dieses Absinkens des Dämpfungsgrades wurde Man erhält so eine sowohl bei hohen als auch bei bei den bekannten Dämpfersystemen die Schwin- 50 kleinen Geschwindigkeitsunterschieden günstige Wirgungsdämpfung verstärkt. Dies hatte jedoch zur Folge, kung.

   daß bei geringeren Geschwindigkeiten der Dämpfungs- Wenn eine asymmetrische pneumatische Dämpfung

   grad zu groß wurde. benötigt wird, kann das Federbein nach der Erfindung

   Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des· Feder- durch Einbauten abgeändert werden, die den Durchbeins nach der Erfindung, bei dem diese an Hand der 55 gangsquerschnitt für die Druckluft in der einen Hub-Fig. 1 dargestellten Mängel des Dämpfungsverlaufs richtung des Kolbens 2 a, z. B. beim Verdichtungshub, behoben sind. Im Zylinder 1 des Federbeines ist ein größer machen als in der entgegengesetzten Richtung, mit einer Dichtung 3 versehener Kolben 2 a mit seiner

   Kolbenstange2 gleitfähig angeordnet. Ein sehr enger PATENTANSPRÜCHE:
   ringförmiger Zwischenraum 6 von einigen Hundertstel- 60 1. Pneumatisches Federbein mit Schwingungsmillimetern ist zwischen Zylinder 1 und Kolben 2 α dämpfung, insbesondere für Fahrzeuge, gekennvorgesehen. zeichnet durch die Vereinigung eines an sich be-

   Die Werkstoffe des Zylinders 1 und des Kolbens kannten Schwingungsdämpfers mit Dämpfwirkung

   2 a sind hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten aus reinen Viskosekräften, die in einem stabilen

   so gewählt, daß die Dicke des ringförmigen Zwischen- 65 Film einer Flüssigkeit von sehr hoher Viskosität

   raumesö im wesentlichen temperaturunabhängig ist. in dem sehr engen ringförmigen Zwischenraum

   Der Kolben 2 α kann z. B. aus Magnesium und der (6) zwischen der Innenwand eines Zylinders (1)

   Zylinder 1 aus Stahl bestehen. und der Außenwand eines in dem Zylinder gleiten-

   den Kolbens (2 α) auftreten, mit einem ebenfalls an sich bekannten pneumatischen Schwingungsdämpfer mit Dämpfwirkung infolge des Durchganges des als Federmittel dienenden verdichteten Gases in beiden Richtungen durch eine enge Öffnung (U) zwischen zwei abgeschlossenen Druckgaskammern, wobei beide Schwingungsdämpfer in derselben Baueinheit angeordnet und derart eingestellt sind, daß die Resultante aus der viskosen und aus der pneumatischen Dämpfung dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder etwa proportional ist.
2. 2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2 α) und die Kolbenstange (2) einen Luftraum (9) einschließen, der durch die enge öffnung (11) hindurch mit einer weiteren Druckkammer (10) mit veränderlichem Volumen verbunden ist.
3. 3. Federbein nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2 a) einen ringförmigen Hohlraum (7) mit der viskosen Flüssigkeit enthält, die durch kleine Öffnungen (8) hindurch mit dem ringförmigen Zwischenraum (6) in Verbindung steht.
4. 4. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei verschiedene Dämpfungsgrade des pneumatischen Dämpfers in beiden Richtungen.
5. 5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe des Zylinders (1) und des Kolbens (2 a) hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten so gewählt sind, daß die Dicke des ringförmigen Zwischenraumes (6) im wesentlichen temperaturunabhängig ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 481 648, 524 044,

   673,762 091, 845 453, 855 644, 874 092, 898 830; französische Patentschriften Nr. 590 075, 670 943, 304, 743192, 1094422, 1120 277.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 737/267 10.61