DE19958178C1 - Feder-Dämpfer-Bein - Google Patents

Feder-Dämpfer-Bein

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feder-Dämpfer-Bein mit Tilgeranordnung. Diese ist an einem Koppelteil angeordnet, welches in Reihe zwischen zwei Tragfedern angeordnet ist. Ein erster Dämpfer kann zwischen dem einen Ende des Feder-Dämpfer-Beines und dem Koppelteil und ein zweiter Dämpfer zwischen dem anderen Ende des Feder-Dämpfer-Beines und der Tilgermasse vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feder-Dämpfer-Bein, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten Anbindung für eine ungefederte Masse, insbesondere Fahrzeugrad, vorzugsweise Fahrzeugrad mit pneumatischem Reifen, und einer zweiten Anbindung für eine gefederte Masse, insbesondere Fahrzeugaufbau, wobei des weiteren eine Tilgermasse zur Verminderung von Resonanzerscheinungen vorgesehen ist, insbesondere von überhöhten Schwingungen der ungefederten Masse.
Bei einem Fahrzeug ist dies gleichbedeutend damit, daß die sogenannte Radresonanz, bei deren Anregung die Fahrzeugräder überhöhte Bewegungen relativ zum Fahrzeugaufbau auszuführen suchen, vermindert werden soll.
Ein entsprechendes Federungssystem ist Gegenstand der DE 42 41 249 A1. Nach dieser Druckschrift, die sich mit Kraftfahrzeug-Fahrwerken befaßt, ist ein radseitiges Tilgeraggregat vorgesehen.
Damit können zwar Radresonanzeffekte gegenüber einem Federungssystem ohne Tilgeraggregat verbessert unterdrückt werden. Jedoch bleibt die mögliche Verbesserung im Vergleich zum erhöhten konstruktiven Aufwand gering.
In der DE 43 14 516 C1 wird ein aktives Radabstützsystem für ein Fahrzeug beschrieben. Bei diesem System werden Bodenunebenheiten mit einer Abtastvorrichtung erfaßt, um die Fahrzeugräder mittels aktiver Radabstützaggregate den registrierten Unebenheiten aktiv nachzuführen. Die aktiven Radabstützaggregate bewirken einerseits Hubbewegungen der Fahrzeugräder relativ zum Aufbau und andererseits jeweils entgegengesetzte Hubbewegungen von den Rädern zugeordneten Gegenmassen. Auf diese Weise können die Rückwirkungskräfte, welche bei einer aktiven Verstellung der Fahrzeugräder auf den Aufbau einwirken, durch entgegengesetzt gerichtete Rückwirkungskräfte kompensiert werden, welche ihrerseits durch die aktive Bewegung der Gegenmassen erzeugt werden.
Mit derartigen Systemen kann zwar ein sehr großer Komfort erreicht werden. Jedoch wird dazu ein hoher konstruktiver Aufwand notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein neues Feder-Dämpfer-Bein zu schaffen, welches bei vergleichsweise geringem konstruktiven Aufwand einen hohen Komfortgewinn möglich macht.
Diese Aufgabe wird bei einem Feder-Dämpfer-Bein der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß an der ersten Anbindung ein erstes Tragfederelement und dazu in Reihe an der zweiten Anbindung ein zweites Tragfederelement und in Reihe zwischen den Tragfederelementen ein Koppelteil angeordnet sind, an dem eine Tilgermasse mittels Tilgerfederung federbar gehaltert ist.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen der ersten Anbindung und der Tilgermasse ein erster Dämpfer parallel zur Tilgerfederung und zum ersten Tragfederelement und zwischen der zweiten Anbindung und dem Koppelteil ein zweiter Dämpfer parallel zum zweiten Tragfederelement angeordnet sind.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Feder- Dämpfer-Bein so auszubilden, daß jede Stoßanregung zunächst ausschließlich von rein elastischen Elementen aufgenommen werden kann und die Wirkung dämpfender Elemente erst mit einer gewissen Zeitverzögerung wirksam wird, beispielsweise erst kurz vor dem erstmaligen Rückhub des Feder-Dämpfer-Beins.
Hinsichtlich besonders bevorzugter Merkmale der Erfindung wird auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der vorteilhafte Ausführungsformen näher beschrieben werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Federbeins,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 besitzt ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug einen Fahrzeugaufbau, von dem in Fig. 1 lediglich die Aufbaumasse 1 dargestellt ist. Von den auf pneumatischen Reifen laufenden Rädern ist in Fig. 1 lediglich die Radmasse 2 sowie die Reifenfeder 3 dargestellt, über die das jeweilige Rad auf einer mehr oder weniger welligen Fahrbahn 4 abgestützt ist.
Zwischen der Radmasse 2, die trotz der Reifenfeder 3 regelmäßig als ungefederte Masse bezeichnet wird, und der üblicherweise als gefederte Masse bezeichneten Aufbaumasse 1 ist ein Feder-Dämpfer-Bein 5 angeordnet, welches mit einer ersten Anbindung 6 mit der Radmasse 2 und mit einer zweiten Anbindung 7 mit der Aufbaumasse 1, in der Regel gelenkig, verbunden ist.
Die erste Anbindung 6 bildet ein Widerlager für ein erstes Tragfederelement 8, die zweite Anbindung 7 ein Widerlager für ein zweites Tragfederelement 9. Die beiden Tragfederelemente 8 und 9 sind in Reihe zueinander angeordnet, wobei in Reihe zwischen den Tragfederelementen 8 und 9 ein Koppelteil 10 vorgesehen ist, welches das von der ersten bzw. zweiten Anbindung 6, 7 entfernte Widerlager der Tragfederelemente 8 und 9 bildet.
Am Koppelteil 10 ist eine Tilgermasse 11 zwischen zwei in Reihe zueinander angeordneten Tilgerfedern 12 vorgesehen, die an ihren von der Tilgermasse 11 entfernten Enden am Koppelteil 10 abgestützt sind.
Ein erster Dämpfer 13 ist zwischen die Tilgermasse 11 und die erste Anbindung 6 geschaltet. Ein zweiter Dämpfer 14 arbeitet zwischen dem Koppelteil 10 und der zweiten Anbindung 7.
Der erste Dämpfer 13 sowie die Tilgerfedern 12 und die Tilgermasse 11 sind auf die sogenannten Radresonanz abgestimmt, d. h. der Dämpfer 13 erzeugt einen vergleichsweise hohen Dämpfungswiderstand, wenn das jeweilige Fahrzeugrad relativ zum Aufbau starke Hubbewegungen auszuführen sucht. Diese Hubbewegungen haben Eigenschwingungen, deren Frequenz typischerweise im Bereich von etwa 10 bis 18 Hz liegt.
Die Tilgermasse 11 und die Tilgerfedern 12 sind so bemessen, daß im Zusammenwirken mit dem Dämpfer 13 die Radresonanz wirksam unterdrückt wird.
Der zweite Dämpfer 14 ist auf die sogenannte Aufbauresonanz abgestimmt, d. h. der Dämpfer 14 erzeugt einen hohen Dämpfungswiderstand, wenn der Fahrzeugaufbau Hubbewegungen in Resonanz auszuführen sucht. Die Aufbauresonanz liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 1,5 Hz.
Das erfindungsgemäße System bietet gegenüber einem herkömmlichen Feder-Dämpfer-Bein, bei dem zwischen den beiden Anbindungen 6 und 7 lediglich eine Parallelanordnung einer Tragfeder und eines Dämpfers vorgesehen ist, oder gegenüber einem entsprechenden Feder-Dämpfer-Bein, bei dem zusätzlich an der ersten Anbindung eine Tilgermasse mittels Tilgerfedern angeschlossen ist, einen erheblichen Komfortgewinn.
Dies beruht vor allem darauf, daß eine stoßartige Relativbewegung zwischen Aufbaumasse 1 und Radmasse 2 zunächst praktisch ausschließlich durch elastische Kräfte aufgefangen wird. Dies wird deutlich, wenn die Dämpfer 13 und 14 durch starre Teile ersetzt würden. In einem derartigen Falle würden Stoßkräfte zwischen Aufbaumasse 1 und Radmasse 2 allein durch das erste Tragfederelement 8 sowie die Tilgerfedern 12 aufgenommen, d. h. durch elastische Teile, deren Eigendämpfung gering ist.
Andererseits wird durch die oben beschriebene Abstimmung bzw. Bemessung des ersten Dämpfers 13 sowie der Tilgermasse 11 und der Tilgerfedern 12 eine wirksame Dämpfung von Radresonanzen bewirkt.
Bei hinreichendem Dämpfungswiderstand des zweiten Dämpfers 14 im Bereich der Aufbauresonanz können darüber hinaus auch entsprechende Schwingungsüberhöhungen der Aufbaumasse 1 weitestgehend unterdrückt werden.
Gegebenenfalls können die Dämpfer 13 und 14, insbesondere der zweite Dämpfer 14, auch steuerbar ausgebildet sein, wobei dann die steuerbaren Dämpfer im wesentlichen erst bei Gefahr kritischer Schwingungszustände auf hohen Dämpfungswiderstand gesteuert werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle passiver Dämpfer 13 und 14 aktive Kraftsteller einzusetzen, so daß sich zwischen erster Anbindung 6 und Tilgermasse 11 bzw. zwischen zweiter Anbindung 7 und Koppelteil 10 vorgebbare Kräfte in der einen oder anderen Richtung zur Dämpfung bzw. zum Ausregeln unerwünschter Relativbewegungen erzeugen lassen.
Im Beispiel der Fig. 2 sind die Anbindungen 6 und 7 in grundsätzlich bekannter Weise als stabartige Teile ausgebildet, wobei die erste Anbindung 6 ein Gelenkauge zur gelenkigen Verbindung mit nicht dargestellten Radführungselementen aufweist und die zweite Anbindung 7 mit ihrem freien Stabende in einem nicht dargestellten aufbauseitigen Elastomerpolster gehaltert werden kann.
An den Stangenteilen der Anbindungen 6 und 7 sind jeweils tellerförmige Widerlager 15 für die als Schraubendruckfedern ausgebildeten Tragfederelemente 8 und 9 angeordnet, deren von den Widerlagern 15 abgewandte Enden auf koppelteilseitigen Widerlagern 16 abgestützt sind. Dabei ist das in Fig. 2 untere Widerlager 16 im wesentlichen ringscheibenförmig und das in Fig. 2 obere Widerlager 16 etwa hutförmig ausgebildet.
Die beiden Widerlager sind miteinander mittels Stäben 17 fest verbunden, die ringförmig zur gemeinsamen Achse der Widerlager 16 angeordnet sind.
Das obere Widerlager 16 ist fest mit dem Zylinder des Dämpfers 14 verbunden, dessen Kolbenstange die Anbindung 7 fortsetzt. Der Zylinder des Dämpfers 14 ist dabei im Innenraum bzw. auf der Unterseite des oberen Widerlagers 16 angeordnet.
Die Tilgermasse 11 ist als im wesentlichen zylindrisches Teil ausgebildet, dessen oberes, vergleichsweise dünnwandiges Ende das obere Widerlager 16 ringförmig umfaßt und dessen unteres, vergleichsweise dickwandiges Ende einerseits mit Axialbohrungen zur Durchführung der Stäbe 17 und andererseits mit einer axialen Zentralöffnung versehen ist, deren Durchmesser so bemessen ist, daß die Tilgermasse 11 über den Zylinder des Dämpfers 14 geschoben werden kann.
Das untere dickwandige Ende der zylinderförmigen Tilgermasse 11 besitzt zu den Stirnenden des Zylinders hin offene Ringkanäle 18, deren Böden die tilgerseitigen Widerlagerflächen der als Schraubendruckfedern ausgebildeten Tilgerfedern 12 bilden, die an ihren jeweils anderen Enden auf den von den Tragfederelementen 8 und 9 abgewandten Seiten der Widerlager 16 abgestützt sind.
Am in Fig. 2 unteren Ende der Tilgermasse 11 ist der Zylinder des Dämpfers 13 fest angeordnet, welcher nach unten aus der Tilgermasse 11 herausragt und eine zentrale Öffnung im unteren Widerlager 16 durchsetzt. Die Kolbenstange dieses Dämpfers 13 ist als Fortsetzung der Anbindung 6 ausgebildet.
Die Ausführungsform der Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß die Widerlager 16 des Koppelteiles 10 miteinander über ein zylinderartiges Gehäuseteil 19 verbunden sind und die Verbindungsstäbe 17 der Fig. 2 dementsprechend entfallen. Bei dieser Anordnung ist die Tilgermasse 11 innerhalb des Gehäuseteiles 19 axial verschiebbar angeordnet.

Claims (7)

1. Feder-Dämpfer-Bein, insbesondere für Fahrzeuge, mit
  • - einer ersten Anbindung (6) für eine ungefederte Masse (2), insbesondere Fahrzeugrad, vorzugsweise Fahrzeugrad mit pneumatischem Reifen,
  • - einer zweiten Anbindung (7) für eine gefederte Masse (1), insbesondere Fahrzeugaufbau,
  • - einem ersten Tragfederelement (8) an der ersten Anbindung (6),
  • - einem dazu in Reihe angeordneten zweiten Tragfederelement (9) an der zweiten Anbindung (7),
  • - einem in Reihe zwischen den Tragfederelementen (8, 9) angeordneten Koppelteil (10) sowie
  • - am Koppelteil (10) mittels Tilgerfederung (12) federbar gehalterter Tilgermasse (11).
2. Feder-Dämpfer-Bein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen parallel zur Tilgerfederung (12) und zum ersten Tragfederelement (8) zwischen der ersten Anbindung (6) und der Tilgermasse (11) angeordneten Dämpfer (13).
3. Feder-Dämpfer-Bein nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen parallel zum zweiten Tragfederelement (9) zwischen der zweiten Anbindung (7) und dem Koppelteil (10) angeordneten Dämpfer (14).
4. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Dämpfer (13, 14) steuerbar ist.
5. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Dämpfer (13, 14) als aktiver Kraftsteller ausgebildet ist.
6. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Tilgermasse (11), Tilgerfederung (12) und Tilgerdämpfung (13) bei einem Fahrzeug auf Unterdrückung von Radresonanz abgestimmt sind.
7. Feder-Dämpfer-Bein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fahrzeug der an die erste Anbindung (6) angeschlossene Dämpfer (13) bezüglich Radresonanz und der an die zweite Anbindung (7) angeschlossene Dämpfer (14) bezüglich Aufbauresonanz hohe Dämpfungswirkung besitzen.
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