DE19915635A1

DE19915635A1 - Schwingungssystem für die Dämpfung und/oder Tilgung der Schwingungen einer Kraftfahrzeugachse

Info

Publication number: DE19915635A1
Application number: DE19915635A
Authority: DE
Inventors: Carsten Hoelsche; Juergen Sellschopp
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: DE19915635B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwingungssystem (1) für die Dämpfung und/oder Tilgung der Schwingungen einer Kraftfahrzeugachse (2), wobei die Kraftfahrzeugachse (2) mit dem Fahrzeugaufbau (3) mechanisch verbindbar und an der Kraftfahrzeugachse (2) mindestens ein Radträger (4) vorgesehen ist, wobei der Radträger (4) zur Lagerung bzw. Aufnahme eines drehbaren Kraftfahrzeugrades (5) bzw. einer Felge mit einem auf der Felge angeordnetem Reifen, ausgebildet ist und - im Fahrbetrieb - Schwingungen auf die Kraftfahrzeugachse (2) einwirken und wobei für eine - erste - Dämpfung und/oder Tilgung der auf den Fahrzeugaufbau (3) einwirkenden Schwingungen ein funktional zwischen dem Radträger (4) und dem Fahrzeugaufbau (3) wirkendes erstes Dämpfungselement (6), insbesondere eine Fahrwerksfeder (6a) und/oder ein Stoßdämpfer (6b), vorgesehen ist. DOLLAR A Der Fahrkomfort ist dadurch erhöht, daß zumindest zur Dämpfung der radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades (5) ein zusätzliches funktional mit dem Radträger (4) direkt oder indirekt zusammenwirkendes Tilgersystem (7) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungssystem für die Dämpfung und/oder Tilgung der Schwingungen einer Kraftfahrzeugachse, wobei die Kraftfahrzeugachse mit dem Fahrzeugaufbau mechanisch verbindbar und an der Kraftfahrzeugachse mindestens ein Radträger vorgesehen ist, wobei der Radträger zur Lagerung bzw. Aufnahme eines drehbaren Kraftfahrzeugrades, vorzugsweise einer Felge mit einem auf der Felge angeordnetem Reifen, ausgebildet ist und - im Fahrbetrieb - Schwingungen auf die Kraftfahrzeugachse einwirken und wobei für eine - erste - Dämpfung und/oder Tilgung der auf den Fahrzeugaufbau einwirkenden Schwingungen ein funktional zwischen dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau wirkendes erstes Dämpfungselement, insbesondere eine Fahrwerksfeder und/oder ein Stoßdämpfer, vorgesehen ist.

Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, sind zur Dämpfung und/oder Tilgung der auf einen Fahrzeugaufbau einwirkenden Schwingungen unterschiedliche Dämpfungselemente, beispielsweise Fahrwerksfedern und/oder Stoßdämpfer vorgesehen. In Abhängigkeit der konstruktiven Ausgestaltung der Kraftfahrzeugachse, beispielsweise als Vorderachse, Hinterachse, insbesondere Verbundlenker-Hinterachse oder dgl., kann die Kraftfahrzeugachse Längsträger und/oder Querlenker aufweisen, die entsprechend für die Anordnung des Radträgers ausgebildet sind. Über separate zusätzliche Elemente ist die Kraftfahrzeugachse mit dem Fahrzeugaufbau mechanisch verbindbar, wobei der Radträger zur Aufnahme bzw. Lagerung eines drehbaren Kraftfahrzeugrades ausgebildet ist. Im Fahrbetrieb werden die entstehenden Schwingungen auf die Kraftfahrzeugachse entsprechend übertragen. Zur Erhöhung des Fahrkomforts und der Geräuschminderung während des Fahrbetriebs sind entsprechende Dämpfungselemente, insbesondere auf jeder Seite der Kraftfahrzeugachse ein funktional zwischen dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau wirkendes Dämpfungselement, nämlich eine Fahrwerksfeder und/oder ein Stoßdämpfer vorgesehen.

Die Praxis hat nun gezeigt, daß an der Kraftfahrzeugachse störende Schwingungen auftreten, die im Bereich der Achseigenfrequenz liegen und als "Achsstuckern" bezeichnet werden. Auch über eine Einstellung des Stoßdämpfers bzw. eine andere Fahrwerksfederauslegung ist dieses "Achsstuckern" nur schwer eliminierbar. Das Achsstuckern, das beispielsweise eine Eigenfrequenz von 14 bis 15 Hz aufweist, wird insbesondere dadurch hervorgerufen, daß die Felge des Kraftfahrzeugrades auf dem jeweiligen Reifen schwingt. Bei einem entsprechenden Fahrbetrieb wird nämlich aufgrund der Fahrbahnanregung die Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugrades angeregt, wobei sich diese radspezifischen Schwingungen insgesamt dann komfortmindernd auswirken. Hierbei ist der Reifen selber sehr schwach gedämpft und eine Dämpfung kann im wesentlichen nur durch den Stoßdämpfer erfolgen. Hierbei ist problematisch, daß eine schwache Dämpfung zum "Achsstuckern" führt und eine starke Dämpfung zum Komfortverlust, insbesondere auch zu einer stärkeren Geräuschentstehung bzw. Geräuschübertragung. Im Ergebnis wird aufgrund der im Fahrbetrieb angeregten bzw. entstehenden Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugrades, d. h. also aufgrund der radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades das oben beschriebene "Achsstuckern" verstärkt hervorgerufen, was den Fahrkomfort verringert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Schwingungssystem der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß der Fahrkomfort erhöht ist, insbesondere das Achsstuckern verringert bzw. eliminiert ist.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, daß zumindest zur Dämpfung der radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades ein zusätzliches funktional mit dem Radträger direkt oder indirekt zusammenwirkendes Tilgersystem vorgesehen ist. Durch die Anordnung eines zusätzlichen Tilgersystems, das funktional mit dem Radträger direkt oder indirekt, je nach dem an welcher Stelle es nunmehr genau angeordnet wird, zusammenwirkt, können die radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades, also grundsätzlich die Schwingungen der Felge auf dem Reifen entsprechend "kompensiert", d. h. zumindest aber gedämpft werden. Hierdurch werden diese radspezifischen Schwingungen auch nicht mehr auf die Kraftfahrzeugachse entsprechend übertragen, so daß das oben beschriebene "Achsstuckern" verhindert, zumindest aber verringert ist. Folglich ist der Fahrkomfort mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schwingungssystems erheblich erhöht, wobei auch die entsprechenden Geräusche eliminiert bzw. verringert sind.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Schwingungssystem in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf an dieser Stelle auf die dem Patenanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im übrigen werden nun zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Schwingungssystem in einer rein schematischen Darstellung,

Fig. 2 ein erstes hydraulisch ausgeführtes Tilgersystem und

Fig. 3 ein zweites hydraulisch ausgeführtes Tilgersystem.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen - zumindest teilweise - ein Schwingungssystem 1 für die Dämpfung und/oder Tilgung der Schwingungen einer Kraftfahrzeugachse 2. Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist die Kraftfahrzeugachse 2 mit dem Fahrzeugaufbau 3 mechanisch verbindbar und an der Kraftfahrzeugachse 2 mindestens ein Radträger 4 vorgesehen ist, wobei der Radträger 4 zur Lagerung bzw. Aufnahme eines drehbaren Kraftfahrzeugrades 5, hier einer Felge mit einem auf der Felge angeordneten Reifen, ausgebildet ist. Im Fahrbetrieb wirken nunmehr Schwingungen auf die Kraftfahrzeugachse 2 bzw. auf den Fahrzeugaufbau 3 ein, wobei für eine Dämpfung und/oder Tilgung der auf den Fahrzeugaufbau 3 einwirkenden Schwingungen ein funktional zwischen dem Radträger 4 und dem Fahrzeugaufbau 3 wirkendes erstes Dämpfungselement 6, hier eine Fahrwerksfeder 6a und ein Stoßdämpfer 6b, vorgesehen sind.

Die radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades 5, die das oben beschriebene "Achsstuckern" hervorrufen, werden nun dadurch vermieden, daß zumindest zur Dämpfung der radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades 5 ein zusätzliches funktional mit dem Radträger 4 direkt oder indirekt zusammenwirkendes Tilgersystem 7 vorgesehen ist. Das hier entsprechend vorgesehene Tilgersystem 7 reduziert die Schwingungsamplituden der radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades 5, wenn dieses entsprechend durch die hier schematisch angedeutete Fahrbahn 8 angeregt wird. Folglich werden diese Schwingungsamplituden dann auch nicht mehr auf die Kraftfahrzeugachse 2 übertragen, so daß das eingangs geschilderte "Achsstuckern" verhindert ist. Hieraus resultiert eine Fahrkomforterhöhung, vzw. gegebenenfalls auch eine Geräuschverminderung.

Fig. 1 zeigt nun in einer ganz schematischen Darstellung die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Tilgersystems 7, das nämlich direkt oder indirekt mit dem Radträger 4 zusammenwirkt. Aufgrund der hier gewählten Darstellungsart ist ersichtlich, daß das Tilgersystem 7 funktional zwischen den wesentlichen Bestandteilen der Kraftfahrzeugachse 2 und dem Kraftfahrzeugrad 5 vorgesehen ist bzw. hier einwirkt. Wo nun ein derartiges Tilgersystem 7 im einzelnen genau angeordnet bzw. vorgesehen werden kann, soll im folgenden noch näher erörtert werden:
Zunächst ist es denkbar, daß das Tilgersystem 7 im wesentlichen direkt am Radträger 4 angeordnet ist, also direkt mit dem Radträger 4 funktional zusammenwirkt. Weiterhin ist denkbar, daß das Tilgersystem 7 direkt an der Felge des Kraftfahrzeugrades 5 angeordnet ist. Dies ist, je nachdem welche konstruktiven Ausgestaltungen hier sich am besten eignen, entsprechend realisierbar.

Fig. 2 zeigt ein erstes hydraulisch ausgeführtes Tilgersystem 7, insbesondere ein Tilgersystem 7, das eine stak hydraulische Dämpfung aufweist, also ein stark dämpfendes Tilgersystem 7, das möglicherweise aufwendiger herstellbar ist, aber eine optimale Wirkung entfaltet. Hingegen zeigt die Fig. 3 ein zweites hydraulisch ausgeführtes Tilgersystem 7, das als schwach dämpfendes Tilgersystem 7 ausgebildet ist, und im folgenden auch noch näher erörtert werden wird.

Das in Fig. 2 dargestellte Tilgersystem 7 weist ein Halteelement 9 auf. Innerhalb des Halteelementes 9 ist ein Tilgerelement 10 bewegbar angeordnet. Das Tilgerelement 10 ist mit Hilfe zweier Gummielemente 11 und 12 innerhalb des Halteelementes 9 bewegbar gelagert. Die Schwingrichtung des Tilgerelementes 10 ist mit dem hier dargestellten Pfeil angedeutet. Das Halteelement 9 weist einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Die gesamte Außenform des Halteelementes 9 kann ganz unterschiedlich, insbesondere aber auch im wesentlichen zylinderförmig, ausgeführt sein.

Es ist gut erkennbar, daß das Tilgerelement 10 einen Durchgangskanal 13 aufweist und daß die Gummielemente 11 und 12 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Durch die Gummielemente 11 und 12 sind nunmehr zwei Fluidkammern 14 und 15 begrenzt, die durch den Durchgangskanal 13 strömungsverbunden sind. Da die Gummielemente 11 und 12 eine bestimmte Elastizität aufweisen, werden bei einer entsprechenden Bewegung des Tilgerelementes 10, bei entsprechend vorhandenen Schwingungen, die entsprechenden Fluidkammern 14 und 15 entweder vergrößert bzw. verkleinert, wobei ein entsprechender Fluidstrom bzw. ein entsprechender Fluidaustausch zwischen den einzelnen Fluidkammern 14 und 15 stattfinden kann.

Das in Fig. 3 dargestellte Tilgersystem 7 ist innerhalb des Stoßdämpfers 6b vorgesehen. Das Tilgerelement 10 ist hier im unteren Bereich des Stoßdämpferrohres 6c angeordnet und hier mit Hilfe eines Federelementes 16, das beispielsweise auch als Gummifeder ausgeführt sein kann, bewegbar gelagert. Folglich werden Schwingungen, die vom Radträger 4 übertragen werden könnten mit Hilfe des innerhalb des Stoßdämpfers 6b angeordneten erfindungsgemäßen Tilgersystems 7 "kompensiert" bzw. gedämpft.

Die hier dargestellten Tilgerelemente 10 sind vorzugsweise aus einer Stahlmasse hergestellt, wobei bei einem schwach dämpfenden Tilgersystem 7 die Tilgermasse des Tilgerelementes 10 im wesentlichen vzw. etwa 10% der ungefederten Masse beträgt, hier bspw. im wesentlichen ca. 2,5 kg beträgt. Im übrigen beträgt ansonsten die Tilgermasse des Tilgerelementes 10 bei einem stark dämpfenden Tilgersystem 7 bspw. ca. 1,5 kg.

Entscheidend ist, daß das Tilgersystem 7 so ausgeführt bzw. so dimensioniert ist, daß die Eigenfrequenz des Tilgersystems 7 im wesentlichen geringfügig unterhalb der Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugrades 5 liegt, damit das oben geschilderte "Achsstuckern" vermieden wird. Da das Kraftfahrzeugrad 5 bspw. eine Eigenfrequenz von ca. 14 bis 15 Hz aufweist, sollte die Eigenfrequenz des Tilgersystems 7 bspw. bei ca. 13 bis 14 Hz liegen.

Bezugszeichenliste

1

Schwingungssystem

2

Kraftfahrzeugachse

3

Fahrzeugaufbau

4

Radträger

5

Kraftfahrzeugrad

6

Dämpfungselement

6

a Fahrwerksfeder

6

b Stoßdämpfer

6

c Stoßdämpferrohr

7

Tilgersystem

8

Fahrbahn

9

Halteelement

10

Tilgerelement

11

Gummielement

12

Gummielement

13

Durchgangskanal

14

Fluidkammer

15

Fluidkammer

16

Federelement
X
Y
α₁

α₂

Claims

1. Schwingungssystem (1) für die Dämpfung und/oder Tilgung der Schwingungen einer Kraftfahrzeugachse (2), wobei die Kraftfahrzeugachse (2) mit dem Fahrzeugaufbau (3) mechanisch verbindbar und an der Kraftfahrzeugachse (2) mindestens ein Radträger (4) vorgesehen ist, wobei der Radträger (4) zur Lagerung bzw. Aufnahme eines drehbaren Kraftfahrzeugrades (5), bzw. einer Felge mit einem auf der Felge angeordnetem Reifen, ausgebildet ist und - im Fahrbetrieb - Schwingungen auf die Kraftfahrzeugachse (2) einwirken und wobei für eine - erste - Dämpfung und/oder Tilgung der auf den Fahrzeugaufbau (3) einwirkenden Schwingungen ein funktional zwischen dem Radträger (4) und dem Fahrzeugaufbau (3) wirkendes erstes Dämpfungselement (6), insbesondere eine Fahrwerksfeder (6a) und/oder ein Stoßdämpfer (6b), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zur Dämpfung der radspezifischen Schwingungen des Kraftfahrzeugrades (5) ein zusätzliches funktional mit dem Radträger (4) direkt oder indirekt zusammenwirkendes Tilgersystem (7) vorgesehen ist.

2. Schwingungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgersystem (7) im wesentlichen direkt am Radträger (4) angeordnet ist.

3. Schwingungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgersystem (7) direkt an der Felge des Kraftfahrzeugrades (5) angeordnet ist.

4. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgersystem (7) hydraulisch gedämpft ausgeführt ist.

5. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgersystem (7) ein Halteelement (9) aufweist.

6. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Halteelementes (9) ein Tilgerelement (10) bewegbar angeordnet ist.

7. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgerelement (10) mit Hilfe zweier Gummielemente (11, 12) innerhalb des Halteelementes (9) bewegbar gelagert ist.

8. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (9) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.

9. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgerelement (10) einen Durchgangskanal (13) aufweist.

10. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummielemente (11, 12) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen.

11. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gummielemente (11, 12) zwei Fluidkammern (14, 15) begrenzt sind und durch den Durchgangskanal (13) beide Fluidkammern (14, 15) strömungsverbunden sind.

12. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummielemente (11, 12) eine bestimmte Elastizität aufweisen.

13. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgersystem (7) innerhalb des Stoßdämpfers (6b) vorgesehen ist.

14. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgerelement (10) im unteren Bereich des Stoßdämpferrohres (6c) angeordnet und hier mit Hilfe eines Federelementes (16) bewegbar gelagert ist.

15. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgerelement (10) aus einer Stahlmasse hergestellt ist.

16. Schwingungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tilgersystem (7) so ausgeführt bzw. so dimensioniert ist, daß die Eigenfrequenz des Tilgersystems (7) im wesentlichen geringfügig unterhalb der Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugrades (5) liegt.