DE60107916T2

DE60107916T2 - Vorrichtung zur dämpfung von drehbewegungen einer pendelradaufhängung eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE60107916T2
Application number: DE60107916T
Authority: DE
Inventors: Claes Eriksson; Anders Bodin
Original assignee: Land Systems Hagglunds AB
Current assignee: LAND SYSTEMS HAEGGLUNDS AKTIEBOLAG, ORNSKOELDSVIK, S
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2021-06-02
Also published as: DE60107916D1; EP1198381B1; SE0002104D0; EP1198381A1; US20020113395A1; NO20020562D0; NO20020562L; CA2381201A1; SE516438C2; CA2381201C; US6739607B2; NO322224B1; WO2001094190A1; AU6446201A; SE0002104L

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Drehbewegungen einer Pendelradaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft insbesondere eine derartige Vorrichtung sowohl zur positions- als auch zur geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung von Drehbewegungen von Pendelradaufhängungen eines Kettenfahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
In der DE-A-19 61 008 ist bereits eine Federungs- und Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Drehbewegungen einer Pendelradaufhängung eines Kettenfahrzeugs beschrieben. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einem Hohlraum zur drehbaren Lagerung einer Pendelachse der Pendelradaufhängung auf; eine Anordnung von Platten in dem Gehäuse, die eine Anzahl von koaxial aneinander angrenzenden, ringförmigen Scheibenplatten umfasst, die abwechselnd im Gehäuse und auf der Pendelachse drehfest befestigt, aber axial verschiebbar sind; eine erste ringförmige Druckscheibe, die auf der Pendelachse der Pendelradaufhängung drehfest befestigt, aber axial verschiebbar ist; eine zweite ringförmige Druckscheibe, die in dem Gehäuse drehfest befestigt, aber axial verschiebbar ist, wobei die beiden Druckscheiben einander gegenüberliegende Seiten mit Elementen aufweisen, die so ausgestaltet sind, dass sie bei Drehung der ersten Druckscheibe eine axiale Bewegung der Druckscheiben zueinander hervorrufen; und eine Druckfedereinheit, die so ausgestaltet ist, dass sie eine Druckkraft auf die Druckscheiben und die Scheibenplatten ausübt. Federungsbewegungen der Pendelradaufhängung werden durch eine Torsionsstange, mit der die Pendelradaufhängung verbunden ist, zugelassen, während eine positionsabhängige Dämpfung von Druckfederungsbewegungen der Pendelradaufhängung dadurch erreicht wird, dass Reibungsscheibenplatten durch die Aktion der Druckfedereinheit gegeneinander und gegen eine Bremsscheibe in dem Gehäuse gedrückt werden, wenn die Druckscheiben mittels zusammenwirkender Keilelemente in der komprimierenden Federung der Pendelradaufhängung voneinander getrennt werden.
Bei extremen Gelände (Off-Road)-Fahrbedingungen eines Kettenfahrzeugs mit einem derartigen Federungs- und Dämpfungssystem tritt leicht Bodenberührung auf, wenn das System keinen besonders starren Aufbau hat, der zu einer nachteiligen Wirkung auf die Bequemlichkeit bei normalen Straßenbedingungen führt. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert auf der DE-A-19 61 008.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Dämpfung von Drehbewegungen der Pendelradaufhängung eines Kettenfahrzeugs herzustellen, welche sowohl positionsabhängige als auch geschwindigkeitsabhängige Dämpfung der Pendelradaufhängung im Falle von Druckfederung sowie positionsabhängige Dämpfung im Falle von Dehnungsfederung ermöglicht, um sowohl beim normalen Fahren des Fahrzeugs auf Straßen als auch bei extremen Geländefahrbedingungen eine gute, komfortable Federungs- und Dämpfungsfunktion zu erzeugen.
ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG
Im Hinblick auf diese Aufgabe ist die vorgenannte, erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie einen axial verschiebbaren Kolben aufweist, der zwischen der Druckfedereinheit und den Druckscheiben angeordnet ist, und ein Drosselelement, das die Strömung eines hydraulischen Druckmediums von der einen Seite des Kolbens zu der anderen Seite ermöglicht. Dadurch wird eine Dämpfungsvorrichtung erhalten, die aufgrund der Lagerung des Kolbens zwischen der Druckfedereinheit und den Druckscheiben als hydromechanische Dämpfung arbeiten kann, die schnelle Druckfederungsbewegungen der Pendelradaufhängung abbremsen und Bodenberührung verhindern kann.
Weitere besondere Merkmale der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Torsionsdämpfungsvorrichtung für eine in einem Kraftfahrzeug drehbar gelagerte Pendelradaufhängung;
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht durch die Torsionsdämpfungsvorrichtung in 1, wobei die Pendelachse der Pendelradaufhängung weggelassen wurde;
3 ist eine Querschnittsansicht eines oberen Teils des Gehäuses der Torsionsdämpfungsvorrichtung mit einem darin untergebrachten Druckbegrenzungsventil;
4 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Druckscheibe zur drehfest befestigten Anbringung auf der Pendelachse der Pendelradaufhängung;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines inneren ringförmigen Teils einer zweiten Druckscheibe zur drehfest befestigten Anbringung in dem Gehäuse der Torsionsdämpfungsvorrichtung;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines äußeren ringförmigen Teils der zweiten Druckscheibe; und
7 und 8 sind Diagramme, die jeweils die positions- und geschwindigkeitsabhängige Dämpfung von Federungsbewegungen der Pendelradaufhängung mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeig eine erfindungsgemäße Torsionsdämpfungsvorrichtung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, zur positions- und geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung von Drehbewegungen einer Pendelradaufhängung 12 um eine Achse A. An ihrem freien Ende trägt die Pendelradaufhängung 12 ein Trägerrad 14, das im eine Achse B frei drehbar ist, und das die obere Seite eines niedrigeren Laufelements eines (nicht gezeigten) endlosen Raupenfahrwerks eines Kettenfahrzeugs unterstützend tragen soll. Die Dämpfungsvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 16 auf, das fest an der Seite eines Karosserieteils des Kettenfahrzeugs zu befestigen ist, wo eine Anzahl derartiger trägerradstützender Pendelradaufhängungen in Reihe drehbar gelagert sind.
2 zeigt detaillierter, wie die erfindungsgemäße Torsionsdämpfungsvorrichtung 10 aufgebaut ist. Das Gehäuse 16 der Torsionsdämpfungsvorrichtung 10 weist einen mittigen Hohlraum 18 zur Aufnahme und drehbaren Lagerung eines (nicht gezeigten) hohlen Pendelachsschenkels der Pendelradaufhängung 12 auf der drehfest an einer (nicht gezeigten) Torsionsfeder in Form einer Torsionsstange, die koaxial mit der Achse A verläuft, befestigt ist. Eine Anordnung von Platten, die eine Anzahl von koaxial aneinander angrenzenden, ringförmigen Scheibenplatten 20, 22 umfasst, ist in einem vergrößerten zylindrischen Hohlraum 24 in dem Gehäuse 16 untergebracht. Hierbei ist jede zweite Scheibenplatte der Scheibenplatten 20 drehfest befestigt, aber axial auf dem Achsschenkel der Pendelradaufhängung 12 mittels einer Keilverbindung verschiebbar, während die anderen Zwischenscheibenplatten 22 drehfest befestigt, aber mittels einer anderen Keilerbindung in dem Gehäuse 16 axial verschiebbar sind. An einem Ende weist die Anordnung von Platten einen festen axialen Anschlag 26 gegen das Gehäuse 16 auf und an ihrem anderen Ende einen axial verschiebbaren Anschlag in Form einer ersten ringförmigen Druckscheibe 28, die so verbunden ist, dass sie drehfest befestigt, aber mittels einer Keilverbindung auf den Wellenzapfen der Pendelradaufhängung axial verschiebbar ist. Eine zweite ringförmige Druckscheibe 30 ist koaxial gegen die erste Druckscheibe 28 angebracht und ist drehfest befestigt, aber ebenfalls mittels einer Keilverbindung in dem Gehäuse 16 axial verschiebbar.
Wie in 4 detaillierter gezeigt ist, weist die erste Druckscheibe 28 auf der der zweiten Druckscheibe 30 gegenüberliegenden Seite drei in Umfangsrichtung verlaufende keilförmige Nocken 32 auf, die so ausgestaltet sind, dass sie mit drei komplementären Nocken 34 zusammenwirken, die auf der entgegengesetzten Seite der zweiten Druckscheibe 30 ausgebildet sind (5). Diese zweite Druckscheibe 30 weist, wie in 5 und in 6 gezeigt ist, einen inneren Ring 30a mit Nocken 34 und einen äußeren Ring 30b auf, wobei die Ringe 30a, 30b drei ineinander greifende Ausnehmungen 36 und 38 zur Aufnahme eines kugelförmigen Elements 40 aufweisen (2), das die Ringe zusammenkoppelt, so dass sie drehfest befestigt sind, aber eine axiale Verschiebung zueinander ermöglicht wird.
Eine Druckfedereinheit in Form eines Paars ringförmiger Tellerfedern 42, 44, von denen eine Feder 44 dicker und steifer ist als die andere, übt auf die Druckscheiben 28, 30 und auf die Scheiben 20, 22 der Anordnung von Platten eine Vorspannkraft aus durch einen Kolben 46, der sich zwischen den Druckscheiben und der Federeinheit befindet und sich an dem inneren Ring 30a abstützt und in einem zylindrischen Teil 48 des Gehäuses 16 axial verschiebbar ist. Der Kolben 46 weist eine feste Drosselstelle 50 auf, die es einem hydraulischen Medium (Öl) ermöglicht, von einer Seite des Kolbens zu der anderen zu fließen, wenn der Kolben 46 axial verschoben wird. Der Kolben 46 weist auch ein Rückflussventil 52 auf, das zusammen mit der Drosselstelle 50 eine schnellere Verschiebung (Zurückbewegung) des Kolbens 46 nach links als nach rechts in 2 ermöglicht, d. h. es ermöglicht einen stärkeren Ölfluss von der linken Seite des Kolbens zu der rechten Seite bei einer Zurückbewegung des Kolbens 46, unterstützt durch die Druckfedereinheit 42, 44 im Fall einer Zurückbewegung oder Dehnungsfederung der Pendelradaufhängung mittels der Torsionsstange. Der Raum links von dem Kolben 46 ist des weiteren mit dem Raum rechts von dem Kolben mittels einer Kammer 54 in einem Überbau 56 des Gehäuses 16 verbunden. Kanäle 58 und 60 verbinden die jeweiligen Seiten des Kolbens 46 mit der Kammer 54. Mit dem Kanal 58 ist ein Druckbegrenzungsventil 62 koordiniert (3), das so ausgestaltet ist, dass es die Verbindung zwischen der Kammer 54 und dem Raum rechts von dem Kolben 46 öffnet, wenn ein vorgegebener Öldruck in der letztgenannten Kammer überschritten wird, was im Falle von schneller Druckfederung der Pendelradaufhängung 12 auftritt.
Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung funktioniert wie folgt:
Beim Fahren eines Kettenfahrzeugs werden die Pendelradaufhängungen in unterschiedlichem Ausmaß und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in Abhängigkeit von Bodenunebenheiten und von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs druckgefedert. Im Falle einer relativ langsamen Druckfederung (positionsabhängige Dämpfung) dreht die Pendelradaufhängung 12 die erste Druckscheibe 28, die dann gegen die Aktion der Tellerfedern 42, 44 mittels der Nocken 32 und 34 die zweite Druckscheibe 30 und den Kolben 46 von sich weg drückt. Gleichzeitig drückt die erste Druckscheibe 28 die Scheibenplatten 20, 22, die in Öl arbeiten, gegeneinander und gegen den festen Anschlag 26 in dem Gehäuse 16, so dass die Druckfederung der Pendelradaufhängung 12 umso mehr reibungsgedämpft wird, je weiter die Pendelradaufhängung komprimiert wird, wie in der Graphik in 7 gezeigt ist. Nach Überschreiten einer bestimmten Winkelposition (Druckfederung) der Pendelradaufhängung 12, bei der die schwächere Tellerfeder 42 an einen Grenzanschlag gedrückt wird, wird die steifere Tellerfeder 44 aktiviert, was zu einer steileren Dämpfungskurve in 7 führt. Gleichzeitig fließt Öl mittels der Drosselstelle 50 von der rechten Seite des Kolbens 46 zu der linken Seite, wodurch ein geschwindigkeitsab hängiges Dämpfungsmoment auf die Pendelradaufhängung 12 gemäß der linken fallenden Kurve in 8 ausgeübt wird.
Bei extremen Geländefahrbedingungen, bei denen die Pendelradaufhängung 12 eine schnelle Druckfederungsbewegung über eine vorgegebene Winkelgeschwindigkeit hinaus durchführen muss, öffnet sich das Druckbegrenzungsventil 62 aufgrund der Öldruckerhöhung und ermöglicht es damit dem Öl auf der rechten Seite des Kolbens 46, ebenfalls durch das Ventil 62 zu der Kammer 54 und zu der entgegengesetzten Seite des Kolbens 46 zu fließen. Dadurch wird eine sofortige dynamische Schwingungsdämpfung der Pendelradaufhängung 12 gemäß der horizontalen Kurve in 8 erreicht. Im Falle der schnellen Dehnungsfederung der Pendelradaufhängung 12 öffnet sich das Rückflussventil 52, wodurch das Öl mittels des Rückflussventils 52 und der festen Drosselstelle 50 schnell zu der rechten Seite des Kolbens 46 zurückfließt.
Es ist, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auch möglich, die Ventilelemente 50 und 52, wie das Druckbegrenzungsventil 62, in dem Überbau 56 des Gehäuses 16 anzuordnen, anstatt vor dem Kolben 46, wodurch die Ventile für Wartung und Instandhaltung leichter zugänglich sind.
Durch die Zweifachaktion der Dämpfungsvorrichtung bei statischer und dynamischer (positions- und geschwindigkeitsabhängiger) Dämpfung der Pendelradaufhängung 12 bei Druckfederung sowie positionsabhängiger Dämpfung bei Dehnungsfederung werden in dem Fahrzeug verbesserter Komfort und bessere Fahreigenschaften mit reduziertem Risiko des Bodenkontakts bei dem Federaufhängungssystem erreicht.

Claims

Vorrichtung zur Dämpfung von Drehbewegungen einer Pendelradaufhängung (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (16) mit einem Hohlraum zur drehbaren Lagerung einer Pendelachse der Pendelradaufhängung (12); einer Anordnung von Platten in dem Gehäuse, die eine Anzahl von koaxial aneinander angrenzenden, ringförmigen Scheibenplatten (20, 22) umfasst, die abwechselnd im Gehäuse (16) bzw. auf der Pendelachse drehfest befestigt, aber axial verschiebbar sind; einer ersten ringförmigen Druckscheibe (28), die auf der Pendelachse der Pendelradaufhängung drehfest befestigt, aber axial verschiebbar ist; einer zweiten ringförmigen Druckscheibe (30), die in dem Gehäuse (16) drehfest befestigt, aber axial verschiebbar ist, wobei die beiden Druckscheiben (28, 30) einander gegenüberliegende Seiten mit Elementen (32, 34) aufweisen, die so ausgestaltet sind, dass sie bei Drehung der ersten Druckscheibe (28) eine axiale Bewegung der Druckscheiben (28, 30) zueinander hervorrufen; und einer Druckfedereinheit (42, 44), die so ausgestaltet ist, dass sie eine Druckkraft auf die Druckscheiben und die Scheibenplatten ausübt, gekennzeichnet durch einen axial verschiebbaren Kolben (46), der zwischen der Druckfedereinheit (42, 44) und den Druckscheiben (28, 30) angeordnet ist, und ein Drosselelement (50, 62), das die Strömung eines hydraulischen Druck mediums von der einen Seite des Kolbens (46) zu der anderen Seite ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement eine erste Drosselstelle (50) im Kolben (46) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselstelle (50) einen festgelegten Durchgangsbereich hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement eine zweite Drosselstelle in Form eines Druckbegrenzungsventils (62) in dem Gehäuse (16) aufweist, die so ausgestaltet ist, dass ein hydraulisches Druckmedium von der der Druckfedereinheit (42, 44) zugewandten Seite des Kolbens (46) zu der anderen, den Druckscheiben (28, 30) zugewandten Seite des Kolbens strömen kann, wenn ein bestimmter Druck im Druckmedium auf der erstgenannten Seite des Kolbens überschritten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Rückflussventil (52), das im Kolben (46) angeordnet ist, um einen Rückfluss des Druckmediums von der den Druckscheiben (28, 30) zugewandten Seite des Kolbens zu dessen der Druckfedereinheit (42, 44) zugewandten Seite zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit (42, 44) eine progressive Federkennlinie aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit ringförmige Tellerfederelemente (42, 44) verschiedener Stärke aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckscheibe (30) einen äußeren Ring (30b) umfasst, der drehfest an dem Gehäuse (16) befestigt ist, und einen inneren Ring (30a), der mittels kugelförmiger, in Umfangsrichtung beabstandeter und in axialen, einander ergänzenden Ausnehmungen (36, 38) im äußeren und inneren Ring (30b, 30a) gelagerter Elemente (40) mit dem äußeren Ring drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente, die eine axiale Bewegung der ersten und der zweiten Druckscheiben relativ zueinander hervorrufen, aus einander gegenseitig ergänzenden, keilförmigen Nockenelementen (32, 34) auf den gegenüberliegenden Seiten der Druckscheiben (28, 30) bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ring (30a) der zweiten Druckscheibe mit dem keilförmigen Nockenelement (34) versehen ist.