DE3822811A1

DE3822811A1 - Achsanordnung fuer ein kraftfahrzeug mit viskose-schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE3822811A1
Application number: DE19883822811
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Bausch; Gerhard Ing Grad Pelz; Jochem Dipl Ing Kirschner; Hans-Peter Dipl Ing Hemmer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1987-07-14
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1989-02-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkerachse, insbesondere einer Schräglenkerachse, bei der zwischen wenigstens zwei zur Radführung dienenden, beweglich angeordneten Lenkern und dem Fahrzeugaufbau Federele mente und Schwingungsdämpfer eingeschaltet sind.

Die meist als Stoßdämpfer bezeichneten Schwingungsdämpfer einer Achsanordnung der genannten Art werden üblicherweise von hydrau lischen Teleskop-Schwingungsdämpfern gebildet, die eine Einbau stellung mit vertikaler oder annähernd vertikaler Längsachse haben. Damit geht ein erheblicher Platzbedarf einher. Insbeson dere ist es bei von der Limousine eines Personenkraftwagens abgeleiteten Kombinationskraftfahrzeugen von Nachteil, daß die Durchladebreite im Laderaum hinten durch die oberhalb der Hinterachse befindlichen Stoßdämpferdome beträchtlich reduziert wird. Dem kann nicht durch eine Schräganordnung der Stoßdämpfer am Fahrzeugaufbau abgeholfen werden, da dann Horizontalkräfte auftreten, die zu einem Schütteln des Fahrzeugaufbaus führen. Dieser Nachteil tritt besonders bei Schräglenkerachsen beim Einfedern eines Rades auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Achsanordnung der genannten Art mit einem konstruktiv unaufwendigen, kompakten und montage freundlichen Schwingungsdämpferaufbau anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Achsanordnung, bei der die Schwingungsdämpfer als Viskose-Schwingungsdämpfer aufgebaut sind, die ein mit einem viskosen Medium gefülltes Gehäuse, einen darin fest angeordneten ersten Lamellensatz und eine sich durch das Gehäuse erstreckende Achse aufweisen, die einen im Innern des Gehäuses befindlichen zweiten Lamellensatz trägt, der mit dem ersten Lamellensatz zusammenarbeitet, wobei Gehäuse und Achse relativ zueinander drehbar sind und bei Bewegungen des Lenkers mittels eines zwischen Lenker und Viskose-Schwin gungsdämpfer eingeschalteten Koppelgetriebes in Relativdrehung versetzt werden, und wobei die drehenden Teile wenigstens zweier Schwingungsdämpfer durch einen Stabilisator verbunden sind.

Die bei dieser Achsanordnung verwendeten Viskose-Schwingungs dämpfer zeichnen sich durch einen kompakten, robusten Aufbau und eine hohe Variabilität hinsichtlich der möglichen Einbau positionen aus. Ein besonderer Vorteil gegenüber herkömmlichen Teleskop-Schwingungsdämpfern ist das hydraulische Ansprechen auch bei kleinen Bewegungsgeschwindigkeiten. Infolge des Koppel getriebes eignen sich die Viskose-Schwingungsdämpfer auch für Mehrlenkerachsen, bei denen ein Viskose-Schwingungsdämpfer mehreren Lenkern zugeordnet sein kann. Durch Änderung der Geo metrie des Koppelgetriebes kann in unaufwendiger Weise das Übersetzungsverhältnis der Schwingungsdämpfer verändert und diese dadurch härter oder weicher abgestimmt werden. Mit dem Stabilisator wird einem ungleichmäßigen Einfedern der Räder in vorteilhafter Weise entgegengewirkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Achsanordnung ist das Gehäuse der Viskose-Schwingungsdämpfer fest am Fahrzeugauf bau montierbar. Die gelenkig am Fahrzeugaufbau angeordneten Lenker sind über das Koppelgetriebe mit den Achsen der Viskose- Schwingungsdämpfer gekoppelt, und die Achsen sind durch den Stabilisator verbunden. Diese Ausführungsform hat bauliche und montagetechnische Vorteile. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Achsen der Viskose-Schwingungsdämpfer fest am Fahrzeugaufbau zu montieren und die Lenker über das Koppelge triebe mit den Gehäusen der Viskose-Schwingungsdämpfer zu kop peln, die dann deren drehenden Teile darstellen und durch den Stabilisator miteinander verbunden sind.

Als Koppelgetriebe kommt insbesondere ein Hebelgestänge mit einem fest auf der Achse des Viskose-Schwingungsdämpfers sitzen den Kurbelarm und einem einends am Kurbelarm und andernends am Lenker angelenkten Pendel in Betracht. Diese Bauart des Viskose-Schwingungsdämpfers als Hebelstoßdämpfer ist für den Einsatz in Mehrlenkerachsen besonders geeignet, und zwar sowohl für Vorderachsen, als auch für Hinterachsen. Durch Variieren der Hebellängen kann das Übersetzungsverhältnis des Viskose- Schwingungsdämpfers in unaufwendiger Weise verändert werden.

Als Stabilisator kann ein sich vorzugsweise oberhalb des Achs differentials erstreckender Torsionsfederstab vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Dreh widerstand des Viskose-Schwingungsdämpfers bei einer dem Einfe dern des Rads entsprechenden Lenkerbewegung geringer als bei einer dem Ausfedern des Rads entsprechenden Lenkerbewegung. Man bildet so das Dämpfungsverhalten eines herkömmlichen Tele skop-Stoßdämpfers nach, der bei einer durch Einfedern des Rads sich ergebenden Belastung auf Druck eine weichere Dämpfung aufweist als bei der beim Ausfedern des Rads auftretenden Be lastung auf Zug. Der Viskose-Schwingungsdämpfer kann hierzu einen Freilauf enthalten, welcher bewirkt, daß beim Ausfedern des Rads (Belastung im Zug) mehr Lamellen bewegt werden, und die Dämpfung entsprechend härter ist, als beim Einfedern des Rads (Belastung im Druck). Der Freilauf kann sowohl zwischen einem Teil der Lamellen des ersten Lamellensatzes und dem Ge häuse, als auch zwischen einem Teil der Lamellen des zweiten Lamellensatzes und der Achse angeordnet sein. Der Freilauf sperrt in der einen Relativdrehrichtung von Achse und Gehäuse, so daß die Lamellen an Gehäuse oder Achse angekoppelt werden, und er gibt die Lamellen in der anderen Relativdrehrichtung von Achse und Gehäuse frei. Durch geeignete Wahl der Zahl be schalteter Lamellen kann man ein Zug-Druck-Verhältnis des Visko se-Schwingungsdämpfers erreichen, das dem eines herkömmlichen Teleskop-Stoßdämpfers gleich ist. Es bedarf daher sonst keiner besonderen Modifikation der Achskonstruktion, um das gewohnte Fahrverhalten zu erreichen.

Eine alternative Möglichkeit zur Beeinflussung des Zug-Druck- Verhältnisses besteht in der Verwendung eines viskosen Mediums, dessen Viskosität elektromagnetisch beeinflußbar ist. Man kann dann das Dämpfungsverhalten anhand der Feldstärke eines elektro magnetischen Felds steuern, in dem das viskose Medium liegt. Insbesondere kommt das Spulenfeld einer an den Viskose-Schwin gungsdämpfer angebauten Magnetspule in Betracht. Diese Anordnung eröffnet bei einfachem Aufbau vielseitige Steuerungsmöglichkei ten, und insbesondere eine Anpassung der Dämpfung an unter schiedliche Beladungs- und Fahrbahnverhältnisse.

Das vikose Medium des erfindungsgemäßen Viskose-Schwingungs dämpfers ist vorzugsweise eine Silikonverbindung von hoher Viskositat.

Die erfindungsgemäße Achsanordnung findet eine bevorzugte Ver wendung für Kombinationsfahrzeuge, die von der Limousine eines Personenkraftwagens abgeleitet sind. Dank des Einsatzes von Viskose-Schwingungsdämpfern kann bei solchen Fahrzeugen eine große, nicht durch Stoßdämpferdome eingeschränkte Durchladebrei te erreicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Axialschnitt eines Viskose-Schwingungsdämpfers;

Fig. 2 die Draufsicht einer Schräglenker-Hinterachse, deren Lenker über ein Hebelgestänge mit der Achse je eines Viskose-Schwingungsdämpfers verbunden sind;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Schräglenker-Hinterachse mit Blick in Richtung III von Fig. 2;

Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines aufgebrochenen Vis kose-Schwingungsdämpfers mit integriertem Freilauf;

Fig. 5 das Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm eines Viskose- Schwingungsdämpfers; und

Fig. 6 das Kraft-Weg-Diagramm eines Viskose-Schwingungs dämpfers.

Fig. 1 zeigt einen Viskose-Schwingungsdämpfer 18, der ein im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse 24 mit einem Zylinder mantel 26 und stirnseitigen Zylinderdeckeln 28 hat. Das Gehäuse 24 umschließt eine mittig und axial darin aufgenommene Achse 30, die in Buchsen 32 an den Zylinderdeckeln 28 unter Abdichtung drehbar gelagert ist. Die Buchsen 32 sind zylindrisch und in mittiger Anordnung einstückig an die Zylinderdeckel 28 ange formt, von denen sie nach außen abstehen. Die Achse 30 steht geringfügig über die Buchsen 32 über.

Der Zylindermantel 26 trägt auf seiner Innenseite einen Satz gehäusefester, im wesentlichen in Radialebenen liegender Lamel len 36, deren Innenring einigen Abstand von der Achse 30 hat. Mit dieser ist ein zweiter Satz ebenfalls in Radialebenen lie gender Lamellen 38 fest verbunden, deren Außenring einigen Abstand von dem Zylindermantel 26 hat. Die Lamellensätze 36, 38 kämmen. Das Innere des Gehäuses 24 ist mit einem viskosen Medium gefüllt, das den Zwischenraum zwischen den Lamellensätzen 36, 38 einnimmt. Insofern kommt insbesondere eine Silikonver bindung von hoher Viskosität in Betracht. Einer erzwungenen Relativdrehung der Lamellensätze 36, 38 wird durch das viskose Medium ein Bremsmoment entgegengesetzt, das die Drehbewegung dämpft und die eingetragene kinetische Energie in Wärme umsetzt. Die Funktion des Viskose-Schwingungsdämpfers 18 ist insofern der einer mit erzwungenem Schlupf betriebenen Viskose-Kupplung vergleichbar.

Fig. 2 und 3 zeigen eine Schräglenker-Hinterachse, deren gega belte Schräglenker 10, 12 in herkömmlicher Weise schwenkbar am Fahrzeugaufbau gelagert und mittels einer kurz vor dem Gabel punkt angreifenden Schraubendruckfeder 22 federnd gegen den Fahrzeugaufbau 20 abgestützt sind. Die Drehlager 40 der Schräg lenker 10, 12 können einen elastischen Körper beispielsweise aus Gummi enthalten. Zur Abstützung von Schraubendruckfedern 22 dienende Teller an den Lenkern 10, 12 sind bei 42 darge stellt. Die Lenker 10, 12 führen je eine Halbachse 14 mit einem Radlager 44, in das ein Bremssystem integriert ist.

Zur Dämpfung der Lenker 10, 12 ist je ein Viskose-Schwingungs dämpfer 46 vorgesehen. Letztere haben ein geschlossenes, im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse 24, das fest am Fahr zeugaufbau 20 montiert ist. Hierzu dient je ein Bügel 48, der den unteren Teil des Gehäuses 24 umschlingt und an seinen abge winkelten Enden bei 50 mit dem Fahrzeugaufbau 20 verschraubt ist. Die Montageplätze der Viskose-Schwingungsdämpfer 46 liegen symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene des Fahrzeugs beidseits und etwas rückversetzt und oberhalb des Achsdifferen tials. An den einander zugewandten Stirnseiten der Viskose- Schwingungsdämpfer 46 befindet sich je ein Gehäuseansatz 52, der zur Herausführung der Achse 30 der Viskose-Schwingungs dämpfer 46 dient. Die Achsen 30 haben stirnseitig eine Anzahl in einem Ring angeordneter Montagebohrungen 54. Letztere dienen dazu, die Achsen 30 an einem Stabilisator 56 zu befestigen. Letzterer wird von einem in Achsrichtung sich erstreckenden Torsionfederstab gebildet, der oberhalb des Achsdifferentials angeordnet ist und an seinen beiden Enden Flansche 58 hat, die an den Montagebohrungen 54 verschraubt werden. Der Stabili sator wird bei einem ungleichmäßigen Einfedern der beiden Räder auf Torsion beansprucht, wodurch er dem ungleichmäßigen Ein federn entgegenwirkt.

Bezugnehmend auch auf Fig. 4, greift an der aus dem Gehäuse 24 herausgeführten Achse 30 der Viskose-Schwingungsdämpfer 46 je ein einstückig damit ausgebildeter, radialer Hebel 60 an, der sich im wesentlichen horizontal nach vorn erstreckt. Der Hebel 60 läßt sich in Pfeilrichtung 62 verschwenken, wodurch die Achse 30 gedreht wird. Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen, ist am äußeren Ende des Hebels 60 ein Pendel 64 angelenkt, das sich schräg nach unten erstreckt und mit seinem anderen Ende gelenkig an dem inneren Gabelarm des zugehörigen Schräg lenkers 10, 12 angebracht ist. Pendel 64 und Hebel 60 bilden so ein Koppelgetriebe, das Schräglenkerbewegungen in eine Dre hung der Achse 30 des Viskose-Schwingungsdämpfers 46 umsetzt.

Bezugnehmend auf Fig. 4, hat der Viskose-Schwingungsdämpfer 46 den schon beschriebenen Grundaufbau mit einem gehäusefesten ersten Lamellensatz 36, einem an der Achse 30 angeordneten zweiten Lamellensatz 38 und einem den Lamellenzwischenraum ausfüllenden Medium von hoher Viskosität. Es ist aber nur ein Teil der Lamellen des zweiten Lamellensatzes starr mit der Achse 30 verbunden und zwischen den anderen Teil 66 des zweiten Lamellensatzes 38 und die Achse 30 ein Freilauf 68 eingeschal tet. Letzterer wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Rollenfreilauf gebildet. Der Freilauf 68 sperrt bei einer Drehung der Achse 30, wie sie durch die Schräglenkerbewe gung beim Ausfedern des Rads auftritt, was der Belastung eines Kolben-Schwingungsdämpfers auf Zug entspricht. Die mit dem Freilauf 68 beschalteten Lamellen 66 werden dann an die Achse 30 angekoppelt. In Gegendrehrichtung der Achse 30, wie sie aufgrund der Schräglenkerbewegung beim Einfedern des Rads auf tritt, werden hingegen die Lamellen 66 freigegeben. Sie tragen daher in dieser Phase, die der Belastung eines Kolben-Schwin gungsdämpfers auf Druck entspricht, nicht zu der Dämpfungswir kung des Viskose-Schwingungsdämpfers 46 bei, so daß dieser "im Druck" eine weichere Dämpfung hat als "im Zug". Das ent spricht dem Zug-Druck-Verhältnis eines herkömmlichen Kolben- Schwingungsdämpfers.

Fig. 5 zeigt ein Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm und Fig. 6 ein Kraft-Weg-Diagramm des erfindungsgemäßen Viskose-Schwin gungsdämpfers 46. Der schraffierte Bereich 70 in Fig. 6 entfällt aufgrund der Freilaufanordnung eines Teils 66 der Lamellen 38, dank derer "im Zug" mehr Lamellen bewegt werden, und die Dämpfung entsprechend härter ist, als "im Druck". Anhand der Zahl der mit dem Freilauf 68 beschalteten Lamellen 66 läßt sich das Zug-Druck-Verhältnis des Viskose-Schwingungsdämpfers 46 in weiten Grenzen beeinflussen.

Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, einen in seiner Dämpfungscharakteristik steuerbaren Viskose-Schwingungsdämpfer zu realisieren. Man verwendet hierzu ein in seinen Viskositäts eigenschaften elektromagnetisch beeinflußbares viskoses Medium, beispielsweise ein entsprechendes Silikonöl, und setzt es einem Magnetfeld von steuerbar veränderlicher Feldstärke aus. Die Dämpfung kann dann anhand des Magnetfelds statisch und dynamisch in weiten Grenzen variiert werden.

Liste der Bezugszeichen 10, 12 Lenker
14 Halbachse
18 Viskose-Schwingungsdämpfer
20 Fahrzeugaufbau
22 Schraubendruckfeder
24 Gehäuse
26 Zylindermantel
28 Zylinderdeckel
30 Achse
32 Buchse
36, 38 Lamellensatz
40 Lager
42 Teller
44 Radlager
46 Viskose-Schwingungsdämpfer
48 Bügel
50 Schraube
52 Gehäuseansatz
54 Montagebohrung
56 Stabilisator
58 Flansch
60 Hebel
62 Pfeil
64 Pendel
66 Lamellensatz
68 Freilauf
70 schraffierter Bereich

Claims

1. Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkerachse, insbesondere einer Schräglenkerachse, bei der zwischen wenigstens zwei zur Radführung dienenden, beweglich ange ordneten Lenkern und dem Fahrzeugaufbau Federelemente und Schwingungsdämpfer eingeschaltet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfer als Viskose-Schwingungsdämpfer (18, 46) aufgebaut sind, die ein mit einem viskosen Medium gefülltes Gehäuse (24), einen darin fest angeordneten ersten Lamellensatz (36) und eine sich durch das Gehäuse (24) erstreckende Achse (30) aufwei sen, die einen im Innern des Gehäuses befindlichen zweiten Lamellensatz (38) trägt, der mit dem ersten Lamellensatz (36) zusammenarbeitet, wobei Gehäuse (24) und Achse (30) relativ zueinander drehbar sind und bei Bewegungen des Lenkers (10, 12) mittels eines zwischen Lenker (10, 12) und Viskose-Schwingungsdämpfer (18, 46) eingeschalteten Koppelgetriebes in Relativdrehung versetzt werden, und wobei die drehenden Teile wenigstens zweier Schwingungs dämpfer (18, 46) durch einen Stabilisator (56) verbunden sind.

2. Achsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (24) der Viskose- Schwingungsdämpfer (46) fest am Fahrzeugaufbau (20) montier bar ist, daß die gelenkig am Fahrzeugaufbau (20) angeord neten Lenker (10, 12) über das Koppelgetriebe mit den Achsen (30) der Viskose-Schwingungsdämpfer (46) gekoppelt sind, und daß die Achsen (30) durch den Stabilisator (56) verbun den sind.

3. Achsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß als Koppelgetriebe ein Hebel gestänge mit einem fest auf der Achse (30) des Viskose- Schwingungsdämpfers (46) sitzenden Kurbelarm (60) und einem einends am Kurbelarm (60) und andernends am Lenker (10, 12) angelenkten Pendel (64) vorgesehen ist.

4. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator (56) ein sich vorzugsweise oberhalb des Achsdifferentials er streckender Torsionsfederstab ist.

5. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Viskose-Schwingungs dämpfer (46) einen Freilauf (68) enthält, der zwischen einem Teil der Lamellen des ersten Lamellensatzes (36) und dem Gehäuse (24) bzw. zwischen einem Teil (66) der Lamellen des zweiten Lamellensatzes (38) und der Achse (30) angeordnet ist und in der einen Relativdrehrichtung von Achse (30) und Gehäuse (24) unter Ankopplung der Lamel len (66) an Gehäuse (24) bzw. Achse (30) sperrt, und in der anderen Relativdrehrichtung von Achse (30) und Gehäuse (24) die Lamellen (66) freigibt.

6. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Viskose-Schwingungs dämpfer ein viskoses Medium enthält, dessen Viskosität elektromagnetisch beeinflußbar und einem elektromagnetischen Feld von steuerbar veränderlicher Feldstärke ausgesetzt ist.

7. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Medium eine Silikonverbindung von hoher Viskosität ist.

8. Verwendung der Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für ein von der Limousine eines Personenkraftwagens abgeleitetes Kombinationskraftfahrzeug.