DE1170716B - Reibungsschwingungsdaempfer, insbesondere fuer Fahrzeugfederungen - Google Patents

Reibungsschwingungsdaempfer, insbesondere fuer Fahrzeugfederungen

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Publication number
DE1170716B
DE1170716B DEM52674A DEM0052674A DE1170716B DE 1170716 B DE1170716 B DE 1170716B DE M52674 A DEM52674 A DE M52674A DE M0052674 A DEM0052674 A DE M0052674A DE 1170716 B DE1170716 B DE 1170716B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
friction
spring
amplitude
damping
vehicle suspensions
Prior art date
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Pending
Application number
DEM52674A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Werner Kalisch
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Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Original Assignee
Mak Maschinenbau Kiel GmbH
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Publication date
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Publication of DE1170716B publication Critical patent/DE1170716B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/02Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers dissipating energy, e.g. frictionally
    • B60G13/04Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers dissipating energy, e.g. frictionally mechanically, e.g. having frictionally-engaging springs as damping elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

  • Reibungsschwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeugfederungen Schwingungsdämpfer werden parallel zu Federungssystemen, insbesondere solchen von Fahrzeugen, eingebaut. Sie sollen die durch Stöße angeregten Schwingungen des Schwingungssystems, das durch die Feder und die durch sie verbundenen Massen gebildet wird, in angemessener Zeit abklingen lassen. Die prozentuale Dämpfung, wie das Verhältnis der vernichteten oder Dämpfungsarbeit bei einer Vollschwingung zu der elastischen Arbeit genannt wird, soll dabei möglichst unabhängig von der Schwingungsamplitude sein, damit auch große Amplituden in der gewünschten Zeit abklingen, andererseits aber bei kleinen Impulsen nicht eine Schwelle entsteht, unterhalb deren die Federung nicht anspricht und Erschütterungen ungeschwächt hindurchläßt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind hydraulische Schwingungsdämpfer bekannt, die von Natur aus eine mit der Amplitude wachsende Dämpfung aufweisen. Es sind auch hydraulische Schwingungsdämpfer bekannt, bei denen die Dämpfung durch Ventilsysteme mit mehr oder weniger guter Annäherung bei allen Amplituden gleichgehalten werden soll. Solche Schwingungsdämpfer sind indessen verwickelt und teuer.
  • Endlich sind auch mechanisch wirkende Reibungsschwingungsdämpfer bekanntgeworden, bei denen ein Reibglied, das mit einer der gegeneinanderschwingenden Massen verbunden ist, auf einem mit der anderen Masse verbundenen Glied reibt, wobei die beiden Glieder zwecks Erzeugung der Reibkraft mit einer konstanten Kraft, z. B. der einer gespannten Feder, gegeneinandergedrückt werden. Solche Reibungsschwingungsdämpfer sind zwar einfach im Aufbau. Ihre Dämpfung fällt aber hyperbolisch mit der Amplitude ab. Stellt man die Reibkraft solcher Dämpfer so ein, daß sie bei größeren Amplituden eine ausreichende Dämpfung ergeben, so blockieren sie die Federung bei kleinen Stößen.
  • Als vereinfachte Ausbildung sind auch Reibungsstoßdämpfer bekannt, deren Reibflächen keilförmig angeordnet sind. Die mit Federn abgestützten Gegenflächen sind gleichfalls keilförmig geneigt angeordnet und werden mit steigender Amplitude zunehmend gegen die Federn gedrückt, so daß auch die Reibkraft mit steigender Amplitude zunimmt. Solche Dämpfer würden zwar theoretisch die gewünschte, von der Amplitude unabhängige prozentuale Dämpfung bringen. Sie haben aber den Nachteil, daß die Federn beim Verschieben des Keils zunehmend exzentrisch belastet werden, so daß die Federkraft wesentlich langsamer als proportional der Amplitude steigt, wodurch die Charakteristik der Dämpfung verfälscht wird. Auch ist es dabei schwierig, die Anpreßkraft -gleichmäßig über die Reibfläche zu verteilen. Es entstehen also leicht Kantenpressungen mit hohem spezifischem Flächendruck, der für die Abnutzung. ungünstig ist und ein Absinken der Reibziffer zur Folge hat.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen Reibungsschwingungsdämpfers, dessen prozentuale Dämpfung von der Amplitude unabhängig ist und der die Nachteile des, bekannten Reibungsstoßdämpfers vermeidet.
  • Die Erfindung besteht bei einem Reibungsschwingungsdämpfer mit gegeneinandergepreßten ebenen Reibflächen, von denen jeweils eine mit dem einen der beiden gegeneinander beweglichen Teile des Schwingungssystems fest verbunden ist, während die andere an dem anderen Teil quer zur Schwingungsrichtung beweglich gelagert und von einer Feder beaufsc'hlagt ist, deren Federkraft mit wachsender Schwingurngsamplitudie selbsttätig zunimmt, darin, daß an dem einen Teil ein einarmiger Hebel angelenkt ist, der am freien Ende einen Nocken trägt, der auf das Ende der am anderen Teil gelagerten Feder drückt.
  • Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reibungsschwingungsdämpfers wieder. Es zeigt A b b. 1 eine Seitenansicht des Dämpfers im rechten Teil nach der Linie 1-I der A b b. 3 geschnitten, A b b. 2 eine Stirnansicht des Dämpfers, A b b. 3 eine Draufsicht auf den Dämpfer, dessen oberer Teil nach der Linie III-III der A b b. 1 geschnitten ist, und A b b. 4 ein Amplituden-Kräfte-Schaubild des zu dämpfenden Federsystems.
  • Nach den A b b. 1 bis 3 wirkt zwischen den Massen 1 und 2 die nicht dargestellte Tragfeder, z. B. zwischen dem Drehgestellrahmen und den Achslagern oder dem Wagenkasten und dem Drehgestellrahmen eines Brückenfahrzeugs. Das Blechgehäuse 3 ist mit der Masse 1 und der Reibbelagträger 4 mit der Masse 2 gelenkig verbunden. An dem Reibbelagträger 4 sind beiderseits die Reibbeläge 5 befestigt, z. B. bekannte Bremsbeläge auf Asbest-Kunstharz-Basis. Die Reibplatten 7 und die Federteller 8 sind an vier Stellen durchbohrt und mit den Bohrungen auf die Führungsbolzen 6 aufgefädelt, welche durch das Innere des Blechgehäuses 3 hindurchgehen und an diesem befestigt sind.
  • Reibplatten 7 und Federteller 8 sind längs der Führungsbolzen 6 verschieblich und werden durch die Federn 9 auseinandergedrückt. Dadurch werden die Reibplatten 7 gegen die Reibbeläge 5 gepreßt, während die Federteller 8 an den Nocken 10 ein Widerlager finden. Die Nocken 10 sitzen auf den Nockenwellen 11, welche am Lager 12 im Blechgehäuse 3 gelagert sind. Sie sind so geformt, daß sie bei ihrer Verdrehung aus der Mittellage im positiven oder negativen Sinne den Federteller 8 verhältnisgleich ihrer Verdrehung verschieben. Jede Nockenwelle 11 trägt einen Hebel 13, der mit seinem gabelförmigen Ende an dem Zapfen 14 des Reibbelagträgers 4 angelenkt ist. Da die Reibbeläge 5 mit der Masse 2 und die Reibplatten 7 mit der Masse 1 verbunden sind, müssen sie aufeinanderreiben, sobald die Masse 1 und die Masse 2 gegeneinanderschwingen. Gleichzeitig verdreht der Hebel 13 die Nockenwelle 11 und damit den Nocken 10 bei jeder Schwingung einmal im positiven und einmal im negativen Sinne, wodurch der Anpreßdruck der Reibplatten 7 über die Feder 9 verhältnisgleich dem Ausschlag verändert wird.
  • Die damit erzielte Wirkung veranschaulicht A b b. 4. Die Linie 15 zeigt die Kennlinie der zu dämpfenden Tragfeder mit der Steifigkeit cl. Bei einer beliebigen Amplitude r1 ist ihre Spannung auf clrl gestiegen, und ihre elastische Arbeit beträgt Der Linienzug 16 zeigt den Verlauf der Reibkraft zwischen Reibbelag 5 und Reibplatte 7, die ebenfalls verhältnisgleich mit dem Ausschlag wächst, beim Erreichen der Amplitude r1 auf den negativen Wert umspringt, um mit fallendem Ausschlag auf Null zurückzukehren und bei negativem Ausschlag wieder zu steigen. Ihre Größe beträgt, wenn c2 die Summe der Federkonstanten der Federn 9, K das Verhältnis vom Weg des Federtellers 8 unter dem Einfiuß des Nockens 10 zum Ausschlag und a die Reibungsziffer zwischen Reibbelag 5 und der Reibplatte 7 bedeutet, K * c., rc r1 und die Reibungsarbeit Ad = 2 ,li K . c2 r1=.
  • Die Dämpfung ist somit, entsprechend der Erfindungsaufgabe unabhängig von der Amplitude. Zum Vergleich sind die Reibkraftlinien 17 der bekannten Reibungsdämpfer mit gleichbleibender Anpreßkraft P eingetragen. Ihre Reibungsarbeit beträgt A,, = 4 P Y r1 und ihre Dämpfung sie fällt also mit steigender Amplitude, wobei die Reibkraft, wie A b b. 4 zeigt, bei kleinen Amplituden größer als die Federkraft ist, die Federung somit blockiert.
  • Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber den bekannten Reibungsschwingungsdämpfern besteht in der gleichmäßigeren Abnutzung der Reibplatten 7. Die Mittelteile der Reibplatten, die viel häufiger auf den Reibbelägen 5 gleiten als die Endteile, tun dies unter stark vermindertem Anpreßdruck, wodurch ein Hohlschleifen der Reibplatten 7 vermieden wird.
  • Der Linienzug 16 bezieht sich auf eine Anordnung, bei der die Federn 9 in der Mittellage der Hebel 13 gerade entspannt sind. Es ist natürlich auch möglich, die Feder 9 mit einem geringen Spiel bei Mittellage der Hebel 13 einzubauen. Damit ergibt sich ein Bereich bis zu der Amplitude rs, in dem die Federung ungedämpft ist (Linie 18). Entsprechend kann durch Vorspannung der Federn 9 auch in der Mitellage schon eine kleine Dämpfung aufgebracht werden. Endlich kann auch den Dämpfungskraftlinien durch entsprechende Formgebung des Nockens 10 ein beliebiger nichtlinearer Verlauf gegeben werden. Insbesondere kann auch bei Durch- und Rückfederung eine verschieden große Dämpfkraft eingestellt werden.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Reibungsschwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeugfederungen, mit gegeneinandergepreßten ebenen Reibflächen, von denen jeweils eine mit dem einen der beiden gegeneinander beweglichen Teile fest verbunden ist, während die andere an dem anderen Teil quer zur Schwingungsrichtung beweglich gelagert und von einer Feder beaufschlagt ist, deren Federkraft mit wachsender Schwingungsamplitude selbsttätig zunimmt, d a -durch gekennzeichnet, daß an dem einen Teil (2) ein einarmiger Hebel (13) angelenkt ist, der am freien Ende einen Nocken (10) trägt, der auf das Ende der am anderen Teil (1) gelagerten Feder (9) drückt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 896 581; deutsche Auslegeschrift Nr. 1055 889.
DEM52674A 1962-04-28 1962-04-28 Reibungsschwingungsdaempfer, insbesondere fuer Fahrzeugfederungen Pending DE1170716B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE896581C (de) * 1944-03-01 1953-11-12 Transit Res Corp Vorrichtung zur Daempfung von Bewegungen
DE1055889B (de) * 1956-12-07 1959-04-23 Krauss Maffei Ag Reibungsstossdaempfer zwischen zwei federnd miteinander verbundenen Maschinen- oder Fahrzeugteilen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE896581C (de) * 1944-03-01 1953-11-12 Transit Res Corp Vorrichtung zur Daempfung von Bewegungen
DE1055889B (de) * 1956-12-07 1959-04-23 Krauss Maffei Ag Reibungsstossdaempfer zwischen zwei federnd miteinander verbundenen Maschinen- oder Fahrzeugteilen

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