DE2948605A1

DE2948605A1 - Federsystem

Info

Publication number: DE2948605A1
Application number: DE19792948605
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Pietzsch; Hans-Peter Dipl.-Ing. Vina del Mar Stolz
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr-Ing Ludwig Pietzsch & Co 7505 Ettlingen GmbH
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1979-12-03
Publication date: 1981-06-11

Description

Federsystem
Die Erfindung betrifft ein Federsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Federsystem dieser Art ist die mindestens eine blokkierbare Feder in Reihe mit nicht blockierbaren Federn geschaltet (DE-PS 14 80 197). Die blockierbare Feder muss dabei die gesamte abzustützende Last, z.B. die Aufbaumasse eines Fahrzeuges, übertragen. Auch ist die bekannte Konstruktion mit einem hohen Raum- und Gewichtsaufwand verbunden.
Auch bei anderen bekannten Federsystemen (DE-PS 19 28 961, DE-PS 20 43 512, DE-PS 23 04 728) sind die blockierbaren und nicht blockierbaren Federn hintereinander geschaltet, woraus sich ebenfalls ein zusätzlicher Aufwand an Raum und Gewicht ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, das bei verbessertem Schwingungsabbau einen geringeren Gewichts- und Raumbedarf aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Bei dem Federsystem nach der Erfindung ist im Gegensatz zu den bekannten Federsystemen die mindestens eine blockierbare Feder, welche Teil einer Feder-Dämpfer-Anordung bildet, parallel zu einer Hauptfeder geschaltet.
Hierbei kann der Raumaufwand so klein gehalten werden, wie für einen üblichen Teleskopdämpfer.Dies ermöglicht den Einbau des Federsystems anstelle eines üblichen Feder-Dämpfer-Systems ohne Veränderungen an den bestehenden Fahrwerkskonstruktionen.
Der Schwingungsabbau ist, wie im fplgenden noch gezeigt wird, gegenüber konventionellen Feder-Dämpfer-Systemen erheblich verbessert.
Das Federsystem nach der Erfindung, insbesondere die Feder-Dämpfer-Anordnung mit der blockierbaren Feder,, kann konstruktiv sehr unterschiedlich ausgeführt werden, z.B. mit Luft-, Stahl-, Gummi- oder hydropneumatischen Federn.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Feder der Feder-Dämpfer-Anordnung von einem doppeltwirkenden Verdränger gebildet ist, an dessen zwei Verdrängervolumina je ein Speicher angschlossen ist, und dass die beiden Speicher über ein durch die Steuervorrichtung gesteuertes Ventil während einer Halbschwingung der Ulmasse miteinander verbunden werden.
Dabei kann der Verdränger entweder auf eine Flüssigkeit und diese wiederum auf ein federndes Mittel, wie ein Gas oder mechanische Federn in den Speichern wirken, derart, dass die Flüssigkeit gezielt gedämpft wird, um dem Federsystem Energie durch Wärmeentwicklung zu entziehen, oder die blockierbare Feder der Feder-Dämpfer-Anordnung kann von einem Bauteil aus elastischem Material gebildet sein, wobei die Energie-Zufuhr bzw. Abfuhr durch Verschieben und anschliessendes Blockieren des Anlenkpunktes des Bauteils am Fahrzeug erreicht wird.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Schema eines Ersatzmodells für ein Federsystem gemäss der Erfindung; Fig. 2 ein Schema eines ausgeführten Federsystems gemäss der Erfindung; Fig. 3 und 4 Diagramme, welche wichtige Eigenschaften des Federsystems nach der Erfindung und eines konventionellen Feder-Dämpfer-Systems einander gegenüberstellen.
Das Federsystem nach der Erfindung umfasst eine Hauptfederl, zu der eine Feder-Dämpfer-Anordnung 2,3,4,6 parallel geschaltet ist. Die Feder-Dämpfer-Anordnung umfasst einen geschwindigkeitspropotionalen Dämpfer 2 und dazu wiederum parallel geschaltet eine aktive Schaltfeder 3, sowie einen geschwindigkeitsproportionalen Dämpfer für eine Zusatzmasse 6, die zwischen Feder 3 und Dämpfer 4 eingeschaltet ist. Die Zusatzmasse 6 ist durch Steuersignale an einer Strebe 7 in Abhängigkeit vom Schwingungszustand blockierbar und phasenverschoben wieder lösbar. In blockiertem Zustand wird also die Zusatzmasse 6 an einer Bewegung zwischen Feder 3 und Dämpfer 4 gehindert. Das Freigeben der Zusatzmasse 6 und das Blokkieren kann abhängig vom Schwingungszustand in bekannter Weise geschehen, beispielsweise wieder DE-PS 19 28 961 angegeben, d.h. Lösen der Zusatzmasse 6 etwa im Schwingungstotpunkt der Aufbaumasse 5 und Blockieren nach einer halben Schwingung der Zusatzmasse 6.
In Fig. 1 sind die sich mit der Zeit verändernden Unebenheiten des Untergrundes mit u(t) bezeichnet, während die Schwingungsbewegung der Aufbaumasse mit y(t) bezeichnet ist.
In gleicher Weise sind die entsprechenden Bewegungen in dem Schema nach Fig. 2 eines ausgeführten Federsystems bezeichnet. Als übereinstimmende Teile sind die Hauptfeder mit 1 und die Aufbaumasse mit 5 wie in Fig.
1 bezeichnet.
Zwei Druckspeicher 13 und 13 bilden zusammen mit zwei Drosseln 19 und 19 und einem Zylinder 17 eine der Feder 3 nach Fig. 1 entsnrechende aktive Zusatzfeder mit einer Dämpfungszahl K1. Ober eine weitere Drossel 20 kann sich die statische Ruhelage der Aufbaumasse 5 einstellen. Die beiden Druckspeicher 13 werden über Rückschlagventile 18 und ein hydraulisch ansteuerbares Hauptventil 11 miteinander verbunden. Abhängig von der Stellung dieses Hauptventils 11 kann Ul zwischen den Druckspeichern 13 jeweils nur in einer Richtung fliessen. Zur Ansteuerung des Hauptventils 11 ist ein elektrisch mittels einer Elektronikeinheit 8, die einen nicht gezeigten Beschleunigungsgeber für die Bewegung der Aufbaumasse 5 umfasst, angesteuertes Vorsteuerventil 16 vorgesehen. Dieses Vorsteuerventil 16 ist über eine Gleichrichterschaltung 9 mitder Hockdruckseite 10 und der Niederdruckseite 12 des Federsystems verbunden.
Ein Oberdruckventil 15 schützt das Federsystem vor Oberlastung.
Durch die Integration des von dem der Aufbaumasse 5 zugeordneten Beschleunigungsgebers (nicht gezeigt) erzeugten Signals erhält man den Geschwindigkeitsverlauf der Aufbaumasse 5.
Erreicht die Amplitude der Bewegung der Aufbaumasse 5 einen Extremwert, so ist die Geschwindigkeit in diesem Augenblick gleich Null. Abhängig von der Richtung dieses Nulldurchgangs der Geschwindigkeit wird das Vorsteuerventil 16 geschaltet. Dadurch wird das Hauptventil 11 so angesteuert, dass der Durchfluss von dem Speicher 13 mit höherem Druck zum Speicher 13 mit niedrigerem Druck freigegeben wird.
Ohne Vorsehen eines Rückschlagventils 18 würde die Ulmassezwischen den beiden Speichern 13, 13 eine gedämpfte Schwingung ausführen, nach deren Abklingen dieDruckdifferenz zwischen den beiden Speichern gleich Null wäre. Durch das Rückschlagventil 18 wird jedoch nach der ersten Halbschwingung verhindert, dass das Ulf zurückströmen kann. Die als Zusatzmasse entsprechend der Zusatzmasse 6 in Fig. 1 wirkende Ulmasseist wieder blockiert, und die Druckverhältnisse zwischen den beiden Speichern 13 haben sich umgekehrt. Für eine kurze Zeitspanne, beispielsweise etwa 0,1 s werden weitere Schaltungen unterdrückt, um Fehischaltungen zu verhindern.
In den Diagrammen der Fig. 3 und 4 sind wesentliche Funktionen des Federsystems nach der Erfindung denjenigen eines konventionellen Feder-Dämpfer-Systems gegenübergestellt. Die Diagramme stellen die Ergebnisse von Vergleichsrechnungen dar.
In Fig. 3 ist die Vergrösserungsfunktion y/uO der Aufbaubewegung der beiden verglichenen Federsysteme über der bezogenen Frequenz f/f0aufgezeichnet.
In Fig. 4 ist der Frequenzverlauf der auf die Erregung ug bezogenen Federwege y - x der beiden Federsysteme über der bezogenen Frequenz f/fOaufgezeichnet. Beide Kurven zeigen erheblich kleinere Wege insbesondere im Bereich ff0 für das Federsystem nach der Erfindung. Nach Fig. 4 ist zwar der bezogenen Federweg im unteren Fequenzbereich höher als bei dem konventionellen Feder-Dämpfer-System, zeigt dafür aber im oberen Frequenzbereich praktisch keine Oberhöhung und nähert sich asymptotisch dem Wert 1.
Leerseite

Claims

Ansprüche ; )Federsystem, insbesondere für die Fahrwerkfederung von Strassen-, Gelände- und Luffahrzeugen sowie für einer Schwingbewegung ausgesetzte Sitze, mit einer durch eine Steuervorrichtung schaltbaren Blockiervorrichtung, die durch Blockieren und phasenverschobenes Lösen mindestens einer von mehreren zusammengeschalteten Federn dem Federsystem in Abhängigkeit von Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft und/oder Zeit Schwingungsenergie zu- und phasenverschoben wieder abführen kann, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine blockierbare Feder (3;17) parallel zu einer Hauptfeder (1) geschaltet ist und Teil einer Feder-Dämpfer-Anordnung (2,3,4) bildet.
2. Federsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass dieFeder der Feder-Dämpfer-Anordnung (2,3,4) von einem doppeltwirkenden Verdränger (17) gebildet ist, an dessen zwei Verdrängervolumina (1i) je ein Speicher (13) angeschlossen ist, und dass die beiden Speicher (13) über ein durch die Steuervorrichtung gesteuertes Ventil (11) während einer Halbschwingung der Ulmasse miteinander verbunden werden.
3. Federsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Verdränger (17) auf eine Flüssigkeit und diese wiederum auf ein federndes Mittel, wie ein Gas oder mechanische Feder(n) in dem Speicher (13) wirkt, derart, dass die Flüssigkeit gezielt gedämpft wird, um dem Federsystem Energie durch Wärmeentwicklung zu entziehen.
4. Federsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dissder Verdränger (17) auf ein Gas wirkt und dem Federsystem ein konventioneller Flüssigkeitsdämpfer (2) parallel geschaltet ist.
5. Federsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Feder (3) der Feder-Dämpfer-Anordnung (2,3,4) von einem Bauteil (6) aus elastischem Material gebildet ist und dass die Energie-Zufuhr bzw.

Abfuhr durch Verschieben und anschliessendes Blockieren des Anlenkpuntes des Bauteiles (6) am Fahrzeug (5) erreicht wird.