DE19700423C1

DE19700423C1 - Verstellbarer Reibungsdämpfer

Info

Publication number: DE19700423C1
Application number: DE1997100423
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Causemann; Andreas Foerster; Joachim Dipl Ing Kuehnel
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: FR2760408A1; FR2760408B1

Description

Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Reibungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug.

Gewöhnlich wird bei Fahrzeugen zur Bedämpfung der Schwingbewegungen der Räder ein Teleskopschwingungsdämpfer benutzt, bei dem die Dämpfwirkung auf der Drosselung des Dämpfungsöls durch Drosselöffnungen in einem Ventil des Schwingungsdämpfers beruht. Dieses Prinzip setzt voraus, daß der Federweg des Rades vom Schwingungsdämpfer mit ausgeführt werden kann. Aerodynamisch ausgefeilte Karosserien haben jedoch eine eher flache Haube und können folglich kaum die aufrecht stehenden Schwingungsdämpfer aufnehmen. Ein grundsätzliches Problem bei den hydraulischen Schwingungsdämpfern liegt darin, daß kleinste Undichtigkeiten oder Abweichungen bei den Drosselstellen eine Veränderung der angestrebten Dämpfkraftkennlinie mit sich bringt.

Aus der DE 26 29 816 A1 ist ein verstellbarer Reibungsdämpfer bekannt, der einen Druckraum umfaßt, in dem ein Stellkolben beweglich angeordnet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dämpfer für die Räder eines Kraftfahrzeuges zu realisieren, der sich auch bei kleinen Bauräumen einsetzen und hinsichtlich der vorgesehenen Dämpfkraftkennlinie exakt herstellen läßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Ein Reibungsdämpfer ist in seinem Aufbau einfacher als ein hydraulischer Schwingungsdämpfer. Die präzisen Drosselventilausgestaltungen entfallen. Als einzigen Verstellparameter muß man den Druck des Stellkolbens im Hinblick auf eine angestrebte Dämpfkraftkennlinie regeln.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird das Reibungselement von einem Übertragungshebel angesteuert, der drehbar an einer relativ zu einem Fahrzeugaufbau ortsfesten Halterung gelagert ist. Als Übertragungshebel kann durchaus ein Längslenker einer Fahrzeugachse fungieren. Mit dem Übertragungshebel kann man den Weg des Reibungselementes in Relation zum Federweg des Rades deutlich reduzieren.

Im Hinblick auf eine kompakte Bauform ist der Druckraum mit dem Stellkolben Bestandteil der Halterung. Dabei ragt der Stellkolben endseitig aus dem Druckraum und dasselbe Ende ist zum Reibungselement gerichtet. Folglich liegt das Reibungselement offen und kann vom Fahrtwind umströmt werden, so daß die Wärmeabfuhr gesichert ist.

Zur Steigerung der erreichbaren Dämpfkraft weist die Halterung eine Reibfläche für das Reibungselement auf, so daß das Reibungselement zwischen dem Stellkolben und der Reibungsfläche verspannt werden kann. Praktisch liegen für das Reibungselement zwei Reibflächen vor.

Des weiteren ist vorgesehen, daß das Reibungselement die Form eines Scheibensegmentes aufweist. Im Hinblick auf eine vorteilhafte Ausnutzung der Stellkolbenkräfte ist der Übertragungshebel mit dem Reibungselement als ein einarmiger Hebel ausgeführt. Man erreicht mit einem einarmigen Übertragungshebel bei gleicher Hebellänge ein günstigeres Verhältnis des Hebelarms für den Stellkolben.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Druckraum mit einem Hydrauliksystem verbunden, wobei mindestens ein die Strömungsverbindung zum Druckraum regelndes Ventil mittels eines in einem Rechner gespeicherten Algorithmus beeinflußt wird.

Zur Regelung des Ventils wird eine Sensoranordnung eingesetzt, die ein vorzeichenbehaftetes Signal bereitstellt, das die Radbewegung repräsentiert. Insbesondere die Relativbewegung zwischen dem Rad und dem Fahrzeugaufbau soll erfaßt werden, damit eine richtungsabhängige Dämpfkrafteinstellung vorgenommen werden kann.

Zur Erfindung gehört eine Fahrzeugachse, umfassend ein Fahrzeugrad, das eine Federungsbewegung relativ zu einem Fahrzeugaufbau ausführt, mit Schwenklagern geführten Lenkern zu Führung des Fahrzeugrades, die mit dem Federungsweg des Fahrzeugrades eine Drehbewegung zu einem Achsteil und/oder dem Fahrzeugaufbau ausführen, wobei erfindungsgemäß die Fahrzeugachse einen Schwingungsdämpfer aufweist, der als ein Drehschwingungsdämpfer ausgeführt ist, wobei mindestens ein Lenker eingangsseitig am Schwingungsdämpfer angreift.

Dabei bietet es sich an, daß der Drehschwingungsdämpfer als ein verstellbarer Reibungsdämpfer ausgeführt ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Gesamtsystem als Prinzipdarstellung,

Fig. 2 Übertragungshebel in der Ansicht,

Fig. 3 Ventilvariante für das Hydrauliksystem,

Fig. 4-8 Fahrzeugachsen mit einem Drehschwingungsdämpfer entsprechend dem Gesamtsystem nach der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung des Gesamtsystems eines verstellbaren Reibungsdämpfers 1 in Verbindung mit einem Hydrauliksystem 3. Der eigentliche Reibungsdämpfer 1 umfaßt einen Druckraum 5, in dem axial beweglich ein Stellkolben 7 angeordnet ist. Der Stellkolben ragt endseitig aus dem Druckraum und ist auf ein Reibungselement 9 gerichtet. Das Reibungselement steht mit einem Übertragungshebel 11 in Wirkverbindung, der wiederum mit einem Fahrzeugrad 13 verbunden ist, so daß eine Federungsbewegung des Fahrzeugrades 13 auf das Reibungselement übertragen wird. Der Übertragungshebel wird von einer Lagerstelle 15 drehbeweglich zu einem Fahrzeugaufbau 17 gehalten. Dadurch wird die Federungsbewegung des Fahrzeugrades in eine Schwenkbewegung des Reibelementes übersetzt.

Die Lagerung 14 und der Druckraum mit dem Stellkolben sind Bestandteile einer Halterung 19, die am Fahrzeugaufbau 17 oder an der Fahrzeugachse ortsfest zum Fahrzeugaufbau befestigt ist. Zu der Halterung gehört eine Reibfläche 21, so daß das Reibungselement 9 zwischen dem Stellkolben und der Reibfläche verspannt werden kann.

Das Hydrauliksystem 3 wird von einem Motor 23 des Kraftfahrzeuges über eine Pumpe 25 mit Druckmedium, beispielsweise Öl, aus einem Vorratsbehälter 27 gespeist. In der Strömungsverbindung zum Reibungsdämpfer 1 sind ein Druckregelventil 29 und ein Schaltventil 31 angeordnet. Beide Ventile werden elektrisch von einem Rechner 33 angesteuert, der seine Stellsignale aufgrund von Signalen einer Sensoranordnung 35 berechnet, die die Fahrzeugbewegung sensieren. Als mögliche Signale können die Fahrgeschwindigkeit v, der Lenkwinkel ϕ, Quer- und Vertikalbeschleunigungen und insbesondere die Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugrad und dem Fahrzeugaufbau a_rel verwertet werden, da die Relativbewegung eine Aussage über den Ein- und Ausfederungszustand des Fahrzeugrades ermöglicht, um eine richtungsabhängige Dämpfung des Fahrzeugrades zu gewährleisten.

Die Kraft, die der Stellkolben auf das Reibungselement 9 ausübt, wird durch das Druckregelventil 29 bestimmt. Für die Kraftbeaufschlagung bzw. für das Freischalten ist das Schaltventil vorgesehen, das in einer Schaltstellung die Pumpe 25 mit dem Druckraum verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die drucklose Verbindung zum Vorratsbehälter 27 herstellt. Es müssen keine größeren Volumenströme bewegt werden, so daß eine hochfrequente Verstellung des Reibungsdämpfers möglich ist. Druckspitzen durch die Pumpe werden von einem Speicher 37 kompensiert.

Bei einer Ein- oder Ausfederungsbewegung bewegt sich das Fahrzeugrad in etwa senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1. Die Federungsbewegung wird von dem Übertragungshebel 11 auf das Reibungselement übertragen. In der Fig. 2 ist eine Ansicht des Übertragungshebels dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß das Reibungselement nur ein Scheibensegment sein muß, da lediglich eine Schwenkbewegung ausgeführt wird. Es kann auch sinnvoll sein, daß das Reibungselement und die Anbindung des Übertragungshebels an das Fahrzeugrad an derselben Seite des Übertragungshebels bezogen auf die Lagerstelle 15 ausgeführt sind, so daß ein einarmiger Übertragungshebel vorliegt.

Die Fig. 3 zeigt im Hydrauliksystem 3 eine Abwandlung hinsichtlich des Druckregelventils 29. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Ausführung eines Druckregelventils gezeigt, das einen dritten Anschluß zum Vorratsbehälter 27 aufweist. Man erspart sich im Vergleich zur Fig. 1 ein weiteres Ventil und eine Synchronisation des Schaltventils 31 für den Rücklauf zu dem Druckregelventil 29, so daß insgesamt eine Geschwindigkeitssteigerung des gesamten Systems erreicht wird.

Eine Fahrzeugachse 100 mit einem Drehschwingungsdämpfer 101 zeigt eine Anwendung für den verstellbaren Reibungsdämpfer auf, wobei die Fahrzeugachse als Draufsicht in der Fig. 4 als Lenker 103 einen Schräglenker aufweist, der mit dem Fahrzeugrad 105 verbunden ist. Der Schräglenker ist mit einem ortsfest zum Fahrzeugaufbau angeordnetem Bauteil, beispielsweise einem Fahrschemel 107 verbunden. Als Bindeglieder werden an sich bekannte Drehlager 109 verwendet, die hier nur schematisch dargestellt sind. Der Drehschwingungsdämpfer liegt in der Schwenkachse des Schräglenkers. Ggf. können die Drehlager elastisch ausgebildet sein, um Verspannungen zu vermeiden. Ein Übertragungshebel 111 sorgt für die Bewegungseinleitung vom Rad 105 über den Schräglenker 103 auf den Drehschwingungsdämpfer 101.

In der Fig. 5 ist schematisch eine Draufsicht einer Fahrzeugachse 100 als Querlenkerachse zu sehen. Das Prinzip der Anordnung des Drehschwingungsdämpfers 101 entspricht exakt der Fig. 4, was durch die Verwendung identischer Bezugsziffern für gleiche oder gleichartige Bauteile verdeutlicht werden soll. Auch bei diesem Beispiel liegt die Drehschwingungsachse des Drehschwingungsdämpfers in der Schwenkachse der Fahrzeugachse.

Die Fig. 6 zeigt eine Vorderansicht einer Doppel-Querlenkerachse, bei der eines der Drehlager 109 elastisch beweglich sein muß, um die Überbestimmung der Führung des Fahrzeugrades 105 auszugleichen.

In der Fig. 7, dargestellt ist die Vorderansicht der Fahrzeugachse 100, wurde das Problem der Überstimmung der Lagerung der Lenker gelöst, indem der Übertragungshebel 111 winkelbeweglich zweigeteilt ist, so daß keine Längsspannungen aufgrund von unterschiedlichen Kurven bahnen der Anlenkpunkte der Drehlager 109 auftreten können.

Auch bei einer Fahrzeugachse 100 in der Bauform einer Raumlenkerachse kann ein Drehschwingungsdämpfer 101 eingesetzt werden, wie die Fig. 8 zeigt.

Claims

1. Verstellbarer Reibungsdämpfer (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Druckraum (5), in dem ein Stellkolben (7) beweglich angeordnet ist, der in Abhängigkeit von Parametern, die die Fahrzeugbewegung charakterisieren, auf ein Reibungselement (9) bewegungshemmend einwirkt, wobei auf das Reibungselement schwingende Bewegungen von einem Fahrzeugrad (13) übertragen werden, die durch die Reibverbindung zwischen dem Reibungselement und dem Stellkolben gedämpft werden.

2. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungselement (9) von einem Übertragungshebel (11) angesteuert wird, der drehbar an einer relativ zu einem Fahrzeugaufbau (17) ortsfesten Halterung (19) gelagert ist.

3. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (5) mit dem Stellkolben (7) Bestandteil der Halterung (19) ist.

4. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (7) endseitig aus dem Druckraum (5) ragt und dasselbe Ende zum Reibungselement (9) gerichtet ist.

5. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (19) eine Reibfläche (21) für das Reibungselement (9) aufweist, so daß das Reibungselement zwischen dem Stellkolben (7) und der Reibfläche verspannt werden kann.

6. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungselement (9) die Form eines Scheibensegmentes aufweist.

7. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungshebel (11) mit dem Reibungselement (9) als ein einarmiger Hebel ausgeführt ist.

8. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (5) mit einem Hydrauliksystem (3) verbunden ist, wobei mindestens ein die Strömungsverbindung zum Druckraum regelndes Ventil (29; 31) mittels eines in einem Rechner (33) gespeicherten Algorithmus beeinflußt wird.

9. Verstellbarer Reibungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Ventils (29; 31) eine Sensoranordnung (35) eingesetzt wird, die ein vorzeichenbehaftetes Signal a_rel bereitstellt, das die Radbewegung repräsentiert.

10. Fahrzeugachse, umfassend ein Fahrzeugrad, das eine Federungsbewegung relativ zu einem Fahrzeugaufbau ausführt, mit Schwenklagern geführten Lenkern zu Führung des Fahrzeugrades, die mit dem Federungsweg des Fahrzeugrades eine Drehbewegung zu einem Achsteil und/oder dem Fahrzeugaufbau ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugachse einen Schwingungsdämpfer aufweist, der als ein Drehschwingungsdämpfer ausgeführt ist, wobei mindestens ein Lenker eingangsseitig am Schwingungsdämpfer angreift.

11. Fahrzeugachse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschwingungsdämpfer als ein verstellbarer Reibungsdämpfer nach dem Anspruch 1 ausgeführt ist.