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Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfridung bezieht
sich auf Stoßdämpfer oder andere Dämpfer zur Aufnahme von 1k«-egungen oder Schwingungen,
wie sie bei Einrichtungen beliebiger Art, insbesondere aber bei gefederten Fahrzeugen
verwendet werden können, um die Federsch"vingungen zu dämpfen oder zu steuern.
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Ein Dämpfer mit idealer Funktionscharakteristik muß so ausgebildet
sein, daß er zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit zunehmenden Widerstand entgegensetzt
und demgemäß in der Mittel- oder Neutralstellung üblicher Schwingbewegungen ein
Maximum an Widerstand bietet, während <ler Dämpfungsefffekt bei zunehmendem Abstand
von dieser Neutralstellung allmählich nachläßt, im ganzen vorzugsweise so, daß der
Dämpfungswiderstand mit zunehmender Schwingungsfrequenz ansteigt.
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Nach der Erfindung weist ein Dämpfer, der diese Voraussetzungen erfüllt,
einen permanenten oder sonstigen Magnet und einen Anker aus magnetischem Material
oder auch zwei Magnete auf, die an einer gegenseitigen Verdrehung um eine gemeinsame
Achse durch die Reibung einander anliegender Flächen und zugleich durch ihre gegenseitige
Anzugskraft gehemmt werden, derart, daß die zwischen ihnen wirkende Kraft für eine
bestimmte Stellung, z. B. die Neutral- oder Hauptstellung des Dämpfers am größten
ist, während miteinander zusammenarbeitende Einschnitte in dem magnetischen Material
der einander gegenüberliegenden Flächen bei Verdrehung der Flächen
zueinander
in der einen oder anderen Richtung den wirksamen Flächenbereich und den Kraftlinienfluß
allmählich abnehmen lassen.
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Zweckmäßig weist der Dämpfer, wie schon erwähnt, einen Magnet und
einen zugehörigen Anker auf, wobei dann der Magnet als ebener permanenter Stahlmagnet
ausgebildet oder statt dessen bzw. zusätzlich mit einer Erregerspule versehen sein
kann, die im Gebrauch durch Gleich- oder Wechselstrom gespeist wird. Der Einfachheit
halber umfaßt die Bezeichnung Anker nachstehend sowohl einen eigentlichen Anker
oder, wie ebenfalls schon erwähnt, einen zweiten Magnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Magnet und
Anker auf einer gemeinsamen Welle oder Spindel angeordnet, die z. B. am Chassis
oder sonstigen Aufbau eines Fahrzeugs gelagert ist, wobei dann das eine Element
fest mit dem Chassis verbunden ist, während das andere Element durch einen Arm gesteuert
wird, der mit der Achse des in Betracht kommenden Rades oder mit einem anderen Teil
seiner Federaufhängung verbunden ist, um die Bewegungen des Federaggregats zudämpfen.
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Die erwähnten Einschnitte, die in dem magnetischen Material der einander
gegenüberliegenden Flächen der Dämpferelemente vorgesehen sind, werden vorzugsweise
gleich bemessen, so daß sich zugehörige Einschnitte in der Hauptstellung gegenüberliegen
und demgemäß die volle Ausnutzung des magnetischen Kraftfeldes einander benachbarter
Flächenabschnitte gewährleistet ist. Dabei können die Einschnitte, falls erforderlich,
mit einem geeigneten, nicht magnetisierbaren Material ausgefüllt werden, um die
sich gegenüberliegenden Seiten als praktisch durchgehende Flächen zu gestalten.
Die Einschnitte lassen sich beispielsweise in der Weise schaffen, daß man zwischen
peripherischen Ansätzen des Magnets und des Ankers Raum frei läßt. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung, die einen scheibenförmigen Anker und einen scheibenförmigen Elektromagnet
mit ringförmiger Erregerwicklung vorsieht, welch letztere in die .Arbeitsfläche
des Magnets eingelegt ist, bilden die erwähnten Einschnitte flache Kanäle, die radial
vom Mittelpunkt des Magnets und des Ankers ausgehen. Entsprechend der Breite und
"Zahl der Kanäle kann dabei jeder gewünschte Prozentsatz an Änderung im Kraftlinienfluß
für bestimmte DrehNvinkel der Teile erzielt werden. Des weiteren könnte man auch
so vorgehen, daß die Kanäle oder Einschnitte in irgendeinem Winkel geschnitten werden
oder einer Kurve folgen, wodurch es möglich wird, jede gewünschte charakteristische
Veränderung oder beliebige Drehmomente zu erzielen bzw. irgendwelche Gesetzlichkeiten
in der Änderung der Verhältnisse einzuhalten, um dadurch bestimmten Formen der Abfederung
oder Aufhängung gerecht zu werden. Die Kanäle oder Einschnitte können auch als Schmiernuten
für die Arbeitsflächen dienen, wenngleich man die Schmierung natürlich auch durch
eine Reihe kleiner Ausnehmungen oder durch eine dünne bewegliche Scheibe erzielen
könnte, die, aus geeignetem Werkstoff bestehend, zwischen die einander benachbarten
Flächen eingefügt ist.
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Die magnetische Anziehungskraft zwischen Magnet und Anker kann im
allgemeinen proportional der Frequenz und Schnelligkeit der abzudämpfenden Bewegung
gehalten werden, indem man innerhalb der Ankerfläche eine kurzgeschlossene Sekundärwicklung
vorsieht, in der durch die Relativbewegungen des Magnets Induktionsströme erzeugt
werden. Ein solcher Induktionsstrom wird dann zur Folge haben, daß der Anker seinerseits
als Elektromagnet wirkt, dessen Stärke automatisch -mit der Bewegungsgeschwindigkeit
zunimmt.
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Die Anpassungsfähigkeit, die sich aus der Anordnung einer Erregerspule
ergibt, läßt zahlreiche sehr nützliche Möglichkeiten zu. So kann beispielsweise
bei der Anwendung der Erfindung auf eine Fahrzeugabfederung der Dämpfungswiderstand
beim Wenden bzw. Umlenken über die normalerweise vorhandene Maximalreibung von Magnet
und Anker hinaus dadurch verbessert werden, daß man ein quer verstellbares Element,
etwa ein seitwärts schwingendes Pendel vorsieht, das einen Steuerarm zur Erhöhung
des Erregerstroms betätigt, sobald das Element oder die Masse durch die beim Umlenken
auftretende Zentrifugalkraft verstellt wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung,
die ein Ausführungsbeispiel wiedergibt.
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Fig. i zeigt schaubildlich einen Stoßdämpfer in Verbindung mit der
Aufhängung eines Fahrzeugvorderrades; Fig. 2 zeigt die Seitenansicht des Stoßdämpfers,
während Fig. 3 die verschiedenen Teile des letzteren in auseinandergenommenem Zustand
veranschaulicht. In Fig. i ist mit i der vordere Teil eines Fahrzeugrahmens bezeichnet.
2 ist ein lenkbares Rad des Fahrzeugs, das um das Lenkzapfenlager 3 schwingen kann.
Das letztere ist seinerseits über einen Halter io am Rahmen i in üblicher Weise
befestigt, z. B. mittels eines unteren brustbeinförmigen Lenkers .4 und eines oberen
Lenkers 5.
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Die Rahmengelenke der beiden Lenker sind bei 6 und 7 angedeutet, während
8 und 9 die gelenkigen Verbindungen zwischen den freien Enden der Lenker 4 und 5
und dem Halter io für das Achsschenkellager 3 darstellen.
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Die Abfederung zwischen Rad und Fahrzeuggestell kann beispielsweise
durch eine Spiralfeder 12 erfolgen, die zwischen den unteren Lenker 4 und eine seitliche
Konsole i^ des Rahmens i eingefügt ist.
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Der Stoßdämpfer, allgemein mit i i bezeichnet, sitzt, wie Fig. i erkennen
läßt, auf der Vorderseite des Rahmenteils i und ist koaxial zur Schwingachse y des
oberen Lenkers 5 angeordnet, mit welchem er derart verbunden ist, daß die Anordnung
eines besonderen Hebels oder Verbindungsgliedes zur Kupplung des Stoßdämpfers mit
der Fahrzeugaufhängung entbehrlich wird.
Aus Fig. i ersieht man,
daß die gegen die Fahrzeugvorderseite hin gelegene Nahe des Lenkers mit einem quadratischen
Durchbruch 13 versehen ist, der zur Aufnahme des Vierkants 14 der Dämpferspindel
dient.
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In den Fig. 2 und 3 ist im einzelnen dargestellt, <laß der Stoßdämpfer
i t einen kreisförmigen Elektromagnet 16 und einen scheibenförmigen Anker 17 aus
weichem Eisen aufweist, welch letzterer zwischen einer Grundplatte 18, die durch
Schrauben i9 am Rahmenteil i befestigt ist, und einem Gehäuse 20 eingeschlossen
wird, das mit Hilfe von auf seinem Umfang verteilten Schrauben 21 an der Grundplatte
montiert ist. Der Anker 17 kann innerhalb des Gehäuses 2o frei gedreht werden und
ist mit Hilfe zweier Keile 22 auf der Spindel 23 festgemacht, die durch ein Nadellager
24 und eine Öldichtung 25 des Gehäuses 2o nach außen in den schon erwähnten Durchbruch
13 des Lenkers ragt. Das Nadellager 24 und die Dichtungsscheibe 25 sind in einer
Nahe 26 des Gehäuses 20 untergebracht, die auch einen Ölnippel 15 aufweist.
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Der Elektromagnet 16 besitzt eine Mittelöffllung 27, die zur Aufnahme
einer an der Grundplatte i8 vorgesehenen Nahe 28 dient. Eine Verdrehung zwischen
Grundplatte und Magnet wird durch zwei parallel laufende Stege 29 des Magnets verhindert,
die von dessen Rückseite abragend in entsprechende Nuten 30 der Grundplatte
greifen.
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Die Nabe .28 ist hohl, ihre Bohrung ist mit einem Futter 31 ausgekleidet,
das als Lager für das rückwärtige Ende der Dämpferspindel 23 dient.
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Die vordere Stirnseite des Magnets 16 weist eine tiefe ringförmige
Nut 32 auf, in welche eine Wicklung 33 eingepaßt ist. Des weiteren zeigt diese Stirnseite
des Magnets eine Reihe flacher, radial verlaufender Nuten 34, die zusammen mit entsprechenden
Nuten 35 des Ankers 17 diejenigen obenerwiffinten Einschnitte bilden, die vorgesehen
sind, um bei Verdrehung des Dämpfers in der einen oder anderen Richtung von der
Hauptstellung ausgehend eine Verminderung des Kraftlinienstromes herbeizuführen.
In der Grund- oder Hauptstellung des Stoßdämpfers liegen die Einschnitte 34 den
Einschnitten 35 gegenüber, und es können irgendwelche, in der Zeichnung nicht dargestellte,
geeignete Mittel vorgesehen werden, um die richtige Winkeleinstellung des Magnets
in Abhängigkeit vom einzelnen Fahrzeug, vom Beladungszustand u. dgl. zu erzielen.
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Die Enden der `'Wicklung 33 sind über Anschlußklemmen 38 des Gehäuses
20 mit einer passenden Stromquelle, etwa der Fahrzeugbatterie, verbunden. Außerdem
ist das Gehäuse 20 mit einem Ölablauf 39 versehen. Wird bei einer Einrichtung vier
beschriebenen Art der das Rad tragende Halter to senkrecht bewegt, so schwingt der
obere Lenker 5 um seine Achse 7, die ja auch die Achse des Stoßdämpfers ist, so
daß also über die Spindel 23 und die Keile 22 die Schwenk- oder Drehbewegung auch
auf den Anker 17 übertragen wird. Hierbei dämpft dann der letztere die Bewegung,
teils infolge der Reibungskräfte zwischen ihm und dem @iagilet 16, teils infolge
der zwischen den Teilen 16 und 17 wirksamen magnetischen Kraft.
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Die arbeitende Stirnfläche des Ankers 17 weist außer den Einschnitten
35 noch eine ringförmige Einsenkung 36 auf, die zur Aufnahme eines geschlossenen
flachen Ringes 37 aus hoch leitfähigem Material, z. B. Aluminium oder Kupfer, dient.
Dieser Ring bildet eine kurzgeschlossene Sekundärwicklung, in welcher, wie' oben
angegeben, ein Induktionsstrom entsteht, wenn sich der Magnet und der Anker relativ
zueinander bewegen. Der Induktionsstrom läßt dann den Anker als Elektromagnet wirken,
dessen Stärke automatisch zunimmt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit ansteigt.
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Wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Erregerstromkreis verwendet,
so kann dieser durch irgendwelche Mittel unterbrochen werden, wenn das Fahrzeug
steht und die Stoßdämpfer nicht in Aktion treten. Man könnte zu diesem Zweck beispielsweise
einen Schalter vorsehen, der irgendwie auf die Drehung der Fahrzeugräder anspricht.
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Der Erregerstromkreis könnte ferner mit einem variablen Widerstand
versehen werden, der von Hand schaltbar ist, um eine Angleichung an die Bewegung
des Fahrzeugs zu erreichen. Ein derartiger Widerstand ließe sich dann entweder zusätzlich
oder alternativ auch automatisch durch die Deformationen der Fahrzeugfedern steuern,
um die Reibung des Stoßdämpfers in Übereinstimmung mit den Federverformungen zu
variieren.
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Die Reibungsflächen des Stoßdämpfers können hart sein, um die Abnutzung
möglichst gering zu halten. So könnte man gehärteten oder Hartgußstahl verwenden,
Materialien, die gewöhnlich ein hohes magnetisches Zurückhaltungsvermögen zeigen
und daher den Vorteil einer entsprechenden Remanenz bieten. Man könnte die einander,
anliegenden Flächen auch mit einer Auflage von Hartmetall versehen, etwa durch Elektroplattierung.
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Während das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung einen für
ein Fahrzeug bestimmten Dämpfer zum Gegenstand hat, der kreisförmig ausgebildet
ist und flache Arbeitsflächen aufweist, kann der Erfindungsgedanke naturgemäß auch
in anderer Weise und in Anwendung auf andere Einrichtungen verwirklicht werden.
So ,könnten Magnet und Aniker zylindrische Form 'besitzen und, konzentrisch. angeordnet
sein, wobei die miteinander zusammenarbeitenden Einschnitte und die ringförmigen
Nuten zur Aufnahme der Erregerwicklung urrd der k urzgeschlossenen Sekundärwicklung
in den einander gegenüberliegenden zylindrischen Mantelflächen von Magnet und Anker
ausgebildet werden.
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Als eine weitere Möglichkeit ist zu erwähnen, daß Magnet und Anker
Platten von unregelmäßiger Gestalt und Kontur darstellen, die relativ zueinander
vierdrehbar sind, und zwar entweder auf gemeinsamer oder auf getrennten Achsen.
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Bei einer Abänderungsform der Erfindung werden Magnet und Anker so
eingerichtet, daß sie
geradlinige Bewegungen zueinander ausführen.
So könnten Magnet und Anker zylindrische Form besitzen und konzcntr.isch ineinand'erliegen,
um hin und :her gehende Bewegungen zueinander auszuführen, wobei die miteinander
zusammenarbeitenden Einschnitte in den sich anliegenden Mantelflächen zweckmäßig
ringförmige Kontur besitzen. Schließlich könnte ein in geeigneter Weise gestalteter
Anker so angeordnet werden, d-aß er sich in und entlang einer Nut oder Nockenführung
in der Oberfläche eines Magnets bewegt.
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Durch die Erfindung wird ein verbesserter Dämpfer zum Auffangerz von
Stößen oder sonstigen Bewegungen geschaffen, der sich einfach herstellen läßt und
in seiner Arbeitsweise wirksam und anpassungsfähig ist, wobei die Dämpfungswirkung
entweder konstant oder variabel gehalten wird und wobei die Steuerung entweder automatisch
oder von Hand durch äußere Mittel erfolgt, je nach den zu dämpfenden Bewegungen
und sonstigen Zusammenhängen.