DE4004333A1 - Schwingungstilger fuer kraftfahrzeug-raeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für Kraftfahrzeug-Räder.

Bei einem Kraftfahrzeug müssen bekanntlich einerseits die Schwingungen der gefeder­ ten Fahrzeugmassen, das heißt die Massen des Fahrzeugaufbaus, und andererseits die Schwingungen der ungefederten Massen, das heißt die Massen der Achsen, also der Rä­ der und der Radführungsglieder, gedämpft werden, wobei die Frequenz der Achsschwin­ gungen in der Größenordnung von etwa 10 Hz und die Frequenz der Aufbauschwingun­ gen in der Größenordnung von etwa 1 Hz liegen.

Im allgemeinen werden Aufbau- und Achsschwingungen gemeinsam durch zwischen dem Fahrzeugaufbau und den einzelnen Rädern angeordnete hydraulische Teleskop-Stoßdämp­ fer gedämpft.

Die Bemessung der hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfer wird stets auf einem Kompro­ miß zwischen zwei einander an sich widersprechenden Anforderungen beruhen. Während nämlich die Komfortwünsche der Fahrzeuginsassen an sich eine weichere Dämpfung er­ fordern, verlangen die Anforderungen an die Fahrstabilität des Fahrzeuges eine härtere Dämpfung.

Es ist nun schon bekannt, die Dämpfung der Schwingungen der gefederten Aufbaumassen und die Dämpfung der höherfrequenteren Schwingungen der ungefederten Massen getrennt voneinander vorzunehmen.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (DE-PS 10 43 104) sind hierfür im Bereich je­ des Fahrzeugrades je zwei getrennte hydraulische Teleskop-Stoßdämpfer vorgesehen. Ei­ ner von beiden ist Teil eines sich zwischen Radträger (Achsschenkel) und Fahrzeugauf­ bau erstreckenden bekannten radführenden Federbeins und dient primär der Dämpfung der gefederten Aufbaumassen. Der andere ist als Schwingungstilger ausgebildet und dient primär der Dämpfung der höherfrequenteren Radschwingungen. Er ist unmittelbar innenseitig neben dem Radträger angeordnet und mit seiner Kolbenstange am Radträger befestigt. Die Tilgermasse wird durch sein Dämpferrohr mit Füllung sowie einer in ihm integrierten Zusatzmasse gebildet. Sie wird über eine Tilgerfeder in Form einer Blattfe­ der abgefedert, die mit ihrem einen Ende am Dämpferrohrboden des Schwingungstilgers und mit ihrem anderen Ende am unteren Querlenker der Radaufhängung angelenkt ist, und zwar in der Nähe seines aufbauseitigen Schwenklagers. Der zur Unterbringung die­ ses Schwingungstilgers erforderliche Bauraum ist nicht unerheblich.

Obgleich die schwingungstechnischen Vorteile der getrennten Bedämpfung der gefeder­ ten und der ungefederten Massen unbestritten sind, stand ihrer Anwendung in Kraft­ fahrzeugen insbesondere entgegen, daß die Raumverhältnisse in Schwerpunktnähe der ungefederten Massen, das heißt in Schwerpunktnähe der Fahrzeugräder, sehr beengt sind. Das trifft in besonderem Maße bei Federbein- bzw. Dämpferbeinachsen zu, die bei mo­ dernen kompakten frontgetriebenen Fahrzeugen bevorzugt zur Anwendung kommen.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, einen wirkungsvollen Schwin­ gungstilger für Kraftfahrzeug-Räder zu schaffen, der wenig Bauraum benötigt und selbst bei den beengten Raumverhältnissen moderner Federbein- bzw. Dämpferbeinach­ sen eingesetzt werden kann und so eine optimale Bedämpfung der ungefederten Fahr­ zeugmassen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist die Tilgermasse des Schwingungstilgers auf der Radaußenseite an­ geordnet und zwar radial innerhalb des Felgenbettes, wobei die Tilgermasse über eine reibungsbehaftete Federvorrichtung vertikal federnd mit dem Achszapfen bzw. der An­ triebswelle des Rades in Verbindung steht.

Anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1a einen Schnitt durch ein nicht angetriebenes Kraftfahrzeugrad mit einem er­ sten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers,

Fig. 1b eine erste Ansicht dieses Rades und dieses Schwingungstilgers in Richtung 1 b gesehen,

Fig. 1c eine zweite Ansicht dieses Rades und dieses im Detail etwas abgewandelten Schwingungstilgers in Richtung des Pfeiles 1 c gesehen,

Fig. 2a einen Schnitt durch ein angetriebenes Kraftfahrzeug-Rad mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers und

Fig. 2b eine Ansicht dieses Rades Richtung des Pfeiles 11 b gesehen.

In den Figuren sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Ein­ zelheiten dargestellt.

Fig. 1a zeigt ein an sich übliches nichtangetriebenes Kraftfahrzeug-Rad 1 ohne Reifen, dessen Radnabe 4 über Wälzlager 6 drehbar auf einem Achszapfen 3 gelagert ist. Der Achszapfen wird von einer Tragkonsole 12 o. ä. getragen, die z.B. am freien Ende eines schwenkbar am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau angelenkten Längslenkers 10 befestigt ist, der seinerseits Teil einer bekannten Verbundlenker- bzw. Koppellenkerach­ se sein kann.

Auf der Radaußenseite 1 a ist radial innerhalb des mit 2 bezifferten Felgenbettes des Kraftfahrzeug-Rades 1 ein Schwingungstilger zur Dämpfung der höherfrequenten Rad­ schwingungen angeordnet, dessen Tilgermasse mit 7 beziffert ist.

Die Tilgermasse 7 ist über eine reibungsbehaftete Federvorrichtung 8 am raumfesten Achszapfen 3 aufgehängt, und zwar derart, daß sie in vertikaler Richtung ein- und ausfedern kann, was in den Figuren durch entsprechende Pfeile angedeutet ist.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1a bis 1c weist die Tilgermasse 7 eine zumin­ dest annähernd elliptische Ringform auf, deren größter Durchmesser, der Hauptdurch­ messer, zumindest annähernd horizontal ausgerichtet ist und bei im - dargestellten - Ru­ hezustand verharrender Tilgermasse 7 zumindest annähernd durch die Drehachse 13 des Rades 1 verläuft.

Die elliptische Ringform der Tilgermasse 7 ermöglicht in optimaler Weise, innerhalb des auf der Radaußenseite 1 a innerhalb des Felgenbettes 2 zur Verfügung stehenden knap­ pen Bauraums bei ausreichend großen vertikalen Federwegen vergleichsweise viel Masse unterzubringen. Es ist daher vergleichsweise einfach, diesen Schwingungstilger so zu bemessen, daß die höherfrequenten Radschwingungen in optimaler Weise gedämpft wer­ den.

In den Ausführungsbeispielen besteht die Federvorrichtung 8 aus einer etwa horizontal und im Bereich des Hauptdurchmessers der Tilgermasse 7 verlaufenden Biegefedervor­ richtung in Form einer Blattfedervorrichtung. Diese ist federmittig starr, insbesondere aber drehfest, am Achszapfen 3 befestigt. An ihren beiden freien Enden ist die Tilger­ masse 7 aufgehängt. Die für die gewünschte Funktionsweise des Schwingungstilgers er­ forderliche, jedoch nur vergleichsweise geringe Dämpfung der Federvorrichtung kann dadurch erzeugt werden, daß durch entsprechende Gestaltung der Verbindungs- bzw. Berührungsbereiche zwischen Federenden und Tilgermasse beim Ein- und Ausfedern Rei­ bung entsteht, oder aber auch durch Verwendung zweier oder mehrer unmittelbar auf­ einanderliegender Federblätter, bei denen dann in entsprechender Weise beim Ein- und Ausfedern ebenfalls ausreichend Reibung auftritt.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1b und 2b ist die Federanordnung in erstbe­ schriebener Weise gestaltet, wobei jeweils zwei im Abstand zueinander verlaufende Fe­ derblätter 8.1 und 8.2 vorgesehen sind.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1c besteht die federmittig starr am Achszapfen 3 befestigte Federvorrichtung 8 dagegen aus zwei dünnen Federblättern 8.1′ und 8.2′ mit dazwischen liegenden vulkanisierten Gummistreifen 8.3 und 8.4. Es liegt eine Parallel­ schaltung einer von den Federblättern 8.1′, 8.2′ gebildeten Blattfeder mit einer von den Gummistreifen 8.3, 8.4 gebildeten Gummifeder vor. Die erforderliche Dämpfung der Fe­ dervorrichtung wird im wesentlichen durch die Hysterese der Gummistreifen 8.3 und 8.4 aufgebracht, so daß für diesen Zweck keine besonderen Vorkehrungen erforderlich sind. Die Befestigung der Tilgermasse 7 an den freien Enden der Federvorrichtung 8′ erfolgt dabei über Bolzenanordnungen 14 mit für das Ein- und Ausfedern der Tilgermasse 7 ausreichend großem Spiel.

In den Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel mit einem angetriebenen Kraft­ fahrzeug-Rad dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die die Tilgermasse 7′ tra­ gende reibungsbehaftete Federvorrichtung 8 federmittig über ein radiales Wälzlager 11 an der umlaufenden Antriebswelle 9 befestigt, wobei anstelle eines Wälzlagers grund­ sätzlich natürlich auch ein Gleitlager Anwendung finden könnte. Die Tilgermasse 7′ selbst ist im wesentlichen unterhalb der Antriebswelle 9 angeordnet, so daß aufgrund der Schwerkraft verhindert wird, daß sich die Tilgermasse lagerreibungsbedingt mit der Antriebswelle 9 mitdrehen kann. Im Ausführungbeispiel weist die Tilgermasse 7′ in Anlehnung an die für nichtangetriebene Räder konzipierte Ausführung der Fig. 1a bis 1c eine zumindest annähernd elliptische Halbringform auf, deren Hauptdurchmesser wiederum zumindest annähernd horizontal und - bei im Ruhezustand verharrender Til­ germasse 7′ - zumindest annähernd durch die Drehachse 13 des Rades 1 verläuft.

Im Vergleich zu den in den Fig. 1a bis 1c für nichtangetriebene Räder dargestell­ ten Ausführungsbeispielen kann hierbei - gleiche Raumverhältnisse auf der Radaußen­ seite 1 a vorausgesetzt - natürlich nur eine etwa halb so große Tilgermasse unterge­ bracht werden.

Wie insbesondere die Fig. 1a und 2a erkennen lassen, sind für die Unterbringung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers üblicherweise allenfalls geringfügige Ände­ rungen an der Radscheibe bzw. der Radschüssel 14 und am Achszapfen 3 bzw. der An­ triebswelle 9 notwendig. In jedem Falle können Rad 1 und Tilgermasse 7 bzw. 7′ jedoch so gestaltet werden, daß das Rad in üblicher Weise durch eine Radkappe nach außen bündig abgeschlossen werden kann.

Grundsätzlich ist es natürlich auch denkbar, die reibungsbehaftete Federvorrichtung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers sowie die Tilgermasse 7 bzw. 7′ selbst anders als in den dargestellten Ausführungsbeispielen auszubilden. Wesentlich ist lediglich, daß ei­ ne ausreichend große Tilgermasse in möglichst definierter Weise in senkrechter Richtung mit ausreichenden Federwegen reibungsgedämpft schwingen kann.

Claims (8)

1. Schwingungstilger für Kraftfahrzeug-Räder, gekennzeichnet durch eine auf der Radaußenseite (1 a) radial innerhalb des Felgen­ betts (2) des Rades (1) angeordnete Tilgermasse (7, 7′′), die über eine reibungsbehaf­ tete Federvorrichtung (8) vertikalfedernd mit dem Achszapfen (3) oder der Antriebs­ welle (9) des Rades (1) in Verbindung steht.

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgermasse (7) eine zumindest annähernd ellipti­ sche Ringform aufweist, deren Hauptdurchmesser zumindest annähernd horizontal und - bei im Ruhezustand verharrender Tilgermasse - zumindest annähernd durch die Radachse verläuft.

3. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgermasse (7′) unterhalb des Achszapfens (3) bzw. der Antriebswelle (9) angeordnet ist und eine zumindest annähernd elliptische Halb­ ringform aufweist, deren Hauptdurchmesser zumindest annähernd horizontal und - bei im Ruhezustand verharrender Tilgermasse (7′) - zumindest annähernd durch die Radachse verläuft.

4. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für nichtangetriebene Kraftfahr­ zeug-Räder, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tilgermasse (7, 7′) mit dem Rad (1) verbindende Federvorrichtung (8) starr, insbesondere aber drehfest am Achszapfen (3) befestigt ist.

5. Schwingungstilger nach Anspruch 1 oder 3 für über eine Antriebswelle angetriebene Kraftfahrzeug-Räder, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tilgermasse (7′) mit dem Rad (1) verbindende Federvorrichtung (8) über ein radiales Wälz- oder Gleitlager (11) an der Antriebs­ welle (9) befestigt ist.

6. Schwingungstilger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorrichtung (8) aus einer etwa horizontal und im Bereich des Hauptdurchmessers der Tilgermasse (7, 7′) verlaufenden Biegefeder­ vorrichtung besteht, an deren beiden freien Enden - unter Bildung einer Reibverbin­ dung - die Tilgermasse (7, 7′) aufgehängt ist und die mittig am Achsschenkel (3) bzw. an der Antriebswelle (9) befestigt ist.

7. Schwingungstilger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedervorrichtung aus zwei oder mehreren reibend aufeinanderliegenden Blattfedern besteht.

8. Schwingungstilger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Blattfedern (8.1, 8.2) jeweils mit diesen vulkanisierte Gummistreifen (8.3, 8.4) angeordnet sind.