DE3410856A1

DE3410856A1 - Vorrichtung zum daempfen der schwingungen in einem kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE3410856A1
Application number: DE3410856A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Alfa Romeo Auto SpA Neapel/napoli; Alfa Romeo Auto SpA; Alfa Romeo SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-02-21
Also published as: US4606551A; IT1164365B; IT8322433A0; GB2144378B; DE3410856C2; IT8322433A1; GB2144378A; GB8407047D0; FR2550137A1; FR2550137B1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für Kraft- ' fahrzeuge, die vermag, die Schwingungen zu verringern, die durch, die relativen Hub- und Drehbewegungen zwischen Wagenaufbau und Rädern beim Lenken und je nach dem Strassenzustand entstehen. Beim Bremsen und beim Beschleunigen ist die Bewegung vornehmlich eine Nickdrehbewegung, bei. Kurvenfahrt, am Anfang und am Ende der Kurve, ist die Bewegung vornehmlich eine Rolldrehbewegung und bei Bodenunebenheiten entsteht eine zusammengesetzte. Hub- und Drehbewegung.

Im allgemeinen erfolgt bei Kraftfahrzeugen die Dämpfung der Schwingungen durch hydraulische Dämpfer in Teleskopbauweise, die die Aufgabe erfüllen, die zwischen Aufbau und Rädern wegen Bodenunebenheiten oder beim Bremsen, beim Beschleunigen und in Kurvenfahrt entstehenden relativen Verschiebungen zu verringern.

Die Wirksamkeit solcher Schwingungsdämpfer ist jedoch dadurch begrenzt, dass eine den verschiedenen Anforderungen je nach Bedarf entsprechende Kompromisseichung zur Anwendung kommen muss, die bei gewissen Betriebsbedingungen zwar vorteilhaft, aber bei anderen ungünstigt ist.

Zum Beispiel kann eine hinsichtlich des Komforts und der Haftung bei Bodenunebenheiten optimal gestaltete Eichung der Dämpfer

auch eine teilweise Dämpfung der Nickschwingungen gestatten und dagegen zum'Verringern der Rollschwingungen unzulänglich sein.

Um die Grenzen der herkömmlichen Lösungen zu überschreiten, haben wir uns bei unserer Forschungsarbeit nach der Entwick-

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long einer Dämpfungsvorrichtung orientiert, bei der in weitem Mass voneinander unabhängige und auf die zwei Hub- und Drehbewegungsarten bezogene Eichungen möglich sein sollten.

Diese Aufgabe lässt sich durch eine Dämpfungsvorrichtung lösen, bei der die einzelnen Gruppen von geeichten Öffnungen nach in Zusammenhang mit der Art der Relativbewegung zwischen Aufbau und Rädern vorbestimmten Mustern in Anspruch genommen werden, so dass die Vorrichtung bei jeder Betriebsbedingung optimal funktioniert.

Die erfindungsgemässe Dämpfungsvorrichtung umfasst wenigstens ein Paar Zylinder und doppelwirkender Kolben, die sich in den entsprechenden Zylindern abgedichtet bewegen, wobei Zylinder und Kolben, die mit dem Aufbau und mit einem Räderpaar des Kraftfahrzeuges verbunden sind, untere' und obere, mit Flüssigkeit gefüllte Verstellkammern bilden, und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verstellkammern des Zylinderpaares durch wenigstens zwei Leitungen miteinander verbunden sind, die je die obere Kammer des einen Zylinders mit der unteren Kammer des anderen Zylinders verbinden, wobei diese beiden Leitungen ihrerseits durch Dämpfungsdrosselstellen mit veränderlichem Querschnitt verbunden sind, um den Widerstand gegen den Flüssigkeitsdurchfluss mit der Flüssigkeitsgeschwindigkeit zu verändern, und in der Lage sind, in beiden Strömungsrichtungen symmetrisch dämpfend zu wirken.

Durch sinnvolle Bemessung dieser Drosseln lässt sich der zum Verringern der Schwingungen bei den relativen Drehbewegungen zwischen Aufbau und Rädern jeweils günstigste Dämpfungsgrad wählen.

Eine solche Vorrichtung hat bei Hubbewegungen praktisch kei-

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ne dämpfende Wirkung und es ist daher eine Alternativlösung vorgesehen, bei der die Dämpfungsvorrichtung auch für Hubbewegungen und für .Bewegungen mit Hubkomponenten wirksam ist.

In diesem Fall ist die Dämpfungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen je mit entsprechenden Dämpfungsdrosselstellen versehen sind, die einen veränderlichen Querschnitt haben, um den Widerstand gegen den Flüssigkeitsdurchfluss mit der Flüssigkeitsgeschwindigkeit zu verändern, und die in der Lage sind, in den zwei Strömungsrichtungen unterschiedlich dampfend zu wirken.

Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen als nicht beschränkende Beispiel darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Vorderansicht eines Kraftfahrzeuges dessen Vorderradpartie mit der erfindungsgemässen Dämpfungsvorrichtung versehen ist,

Fig. 2 eine Ansicht im Einzelnen der Dämpfungsvorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 die Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges, bei dem das rechte und das linke Räderpaar jeweils mit einer erfindungsgemässen Dämpfungsvorrichtung versehen sind.

In Fig. 1 sind die Räder der Vorderpartie eines Kraftfahrzeuges mit 10 und 11, die Achsschenkel mit 12 und 13 und die unteren sowie die oberen Aufhängungslenker mit 14, 15, 16", 17 bezeichnet, die am Wagenaufbau 18 angelenkt sind.

Der Einfachheit halber sind die üblichen Federelemente der Aufhängung, wie Federn und Drehstab, nicht dargestellt.

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Zwischen den Aufhängungslenkern 14, 15 und dem Aufbau 18 des Kraftfahrzeuges ist eine insgesamt mit 19 bezeichnete Dämpfungsvorrichtung angeordnet, die zwei mit dem Aufbau 18 verbundene und mit Öl gefüllte Zylinder 20 und 21 und zwei doppelwirkende Kolben 22 und 23 aufweist, die sich in den entsprechenden Zylinder abgedichtet bewegen und über die Kolbenstangen 24 und 25 mit den Aufhängungslenkern 14 und 15 verbunden sind. Der Deutlichkeit halber sind die Zylinder 20 und 21 phantombildlich dargestellt.

Mit 26 und 27 sind die obere und die untere Verstellkammer des Zylinders 2 0 und mit 28 und 29 die entsprechenden Kammern des Zylinders 21 bezeichnet. Mit 30 und· 31 sind die in jedem Zylinder 20 und 21 vorgesehenen Ausgleichkammern für die' Kolbenstangen 24 und 25 vorgesehen. Die Ausgleichkammern 30 und 31 sind mit dem Kammern 2 6 und 28 über Drosselstellen verbunden, die allgemein mit 32 und 33 bezeichnet sind und die Körper schematisch darstellen, die aus den Tabletten 43 und 44 mit den entsprechenden Gruppen von geeichten Dämpfungsöffnungen 48, 49 bzw. 53, 54 sowie den entsprechenden Lamellenventilen 58, 59 bzw. 60, 61 bestehen, die in Fig. 2 im Einzelnen dargestellt sind.

Die Ausgleichkammern 30 und 31 sind über die Leitungen 34 und 35 auch mit einem Druckspeicher 36 verbunden, der die Aufgabe erfüllt," den Ölkreis unter leichtem Druck zu halten und Kavitationserscheinungen

Die obere Kammer- 2 6 des Zylinders 20 ist über die Leitungen 37 und 37a mit der unteren Kammer 29 des Zylinders 21 verbunden. Die Kammer 28 des Zylinders 21 ist über die Leitungen 38 und 38a mit der unteren Kammer 27 des Zylinders 2 0 verbunden. Die beiden Leitungen 37 und 38 sind über die Leitungen 39

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und 39a miteinander verbunden.

Zwischen den Leitungen 37 und 37a befindet sich eine allgemein mit 40 bezeichnete Dämpfungsdrosselstelle: zwischen den Leitungen 38 und 38a ist eine Dämpfungsdrosselstelle 41 und zwischen-den Leitungen 39 und 39a eine Dämpfungsdrosselstelle 42 vorgesehen. Die Drosselstellen 40, 41, 42 stellen die Körper mit den Gruppen von geeichten Däjnpfungsöffnungen und den entsprechenden Lamellenventilen schematisch dar, die nach der für die gewöhnlichen Dämpfer in Teleskopbauart üblichen Technik, wie in Fig. 2 dargestellt, gefertigt sind.

Die Körper 40, 41, 42 bestehen je aus Tabletten 45, 46., 47, die je mit einer ersten Reihe geeichter, durchgehender Öffnungen 50, 51, 52 und mit einer zweiten Reihe geeichter, durchgehender Öffnungen 55, 56, 57 versehen sind. Jede Tablette weist ein Paar Ventile auf, die aus elastisch verformbaren Scheibenlamellen 62 und 63, 64 und 65,"66 und 67 bestehen. Jede" Lamelle weist eine Reihe durchgehender Bohrungen auf, die wie üblich mit denjenigen geeichten Öffnungen der entsprechenden Tablette fluchten, die durch das von der anderen Lamelle gebildete Ventil geregelt werden. Die Tabletten 45, 46, 47 sind im Inneren des Hohlraumes 68 eines Körpers 69 angeordnet, in den die Leitungen 37, 37a, 38, 38a münden.

Mit der Dämpfungsdrosselstelle 42 könnten die" Leitungen 39 und 39a die Leitungen 38a und 37a abwechselnd miteinander verbinden und die Drosselstellen 40 und 41 könnten in den Leitungen 37 und 38 vor den Leitungen 39 und 39a vorgesehen werden.

Die geeichten Öffnungen und die entsprechenden Lamellenven-

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tile bilden daher die Dämpfungsdrosselstellen mit veränderlichem Querschnitt, um den Widerstand gegen den Öldurchfluss mit der Ölgeschwindigkeit zu verändern.

Die Öffnungen und die Ventile der Tabletten 45, 46 sind dazu geeicht, um eine unterschiedlich dämpfende Wirkung in den beiden,, der Druckspannung und der Ausfederung der Dämpfungsvorrichtung entsprechenden Strömungsrichtungen auszuüben. Die Bemessung der Öffnungen der einen Reihe und des entsprechenden Ventils unterscheidet sich daher von der Bemessung der Öffnungen der anderen Reihe und des entsprechenden Ventils. Die Öffnungen und die Ventile der Tablette 4 7 sind dagegen dazu geeicht, um eine in beiden Stromüngsrichtungen symmetrisch dämpfende Wirkung auszuüben, so dass die geeichten Öffnungen der beiden Reihen und die entsprechenden Ventile identisch bemessen sind.

Finden zwischen Aufbau 18 und Rädern 10, 11 relative Hubverschiebungen statt, so erfolgt die Dämpfung der Schwingungen über die Drosselstellen 40 und 41. Die Drosselstelle 42 bleibt unwirksam und leistet überhaupt keinen Beitrag, wie auch ihre Eichung sein mag. Bei relativen Drehverschiebungen erfolgt dagegen die Dämpfung· der Schwingungen durch die Drosselstellen 40, 41, 42 und auch bei zusammengesetzten Hub- und Drehverschiebungen werden alle drei Drosselstellen 40, 41, 42 in Anspruch genommen.

Die Dämpfung der bei Drehbewegungen entstehenden Schwingungen hängt nicht nur von der Eichung der Drosselstellen 40 und 41, sondern auch von der Eichung der Drosselstelle 42 ab, und nimmt mit der Abnahme des Durchflussquerschnittes der Drosselstelle 42 (Öffnungen 52 und 57 und Lamellenventile 66 und 67 der Tablette 47) zu.

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Die Dämpfung der bei Drehbewegungen entstehenden Schwingungen würde dagegen gleichwertig wie die mit den gewöhnlichen Dämpfern in Teleskopbauart mit geeichten Drosselstellen 40 und 41 erhältliche Dämpfung sein_# wenn die Leitungen 39 und 39ä freie Durchflussquerschnitte hätten und die Drosselstelle 42 fehlen würde.

Durch Veränderung der Drosselstelle 42 ist es daher möglich, die die Drehbewegungen dämpfende Wirkung der Vorrichtung zu verändern und gleichzeitig die die Hubbewegungen dämpfende Wirkung aufrechtzuerhalten. Beim Bremsen des Kraftfahrzeuges unterliegt zum Beispiel der Aufbau 18 einer Nickbewegung mit Schwingungen, die zu den Rädern der Vorder- und der Heckpartie hubartig sind. Wenn die Zylinder 20, 21 zu den Kolben 22 und 23 niedergehen, wird das Volumen der Kammern 2 6 und 28 kleiner, während das Volumen der Kammern 27 und 29 grosser wird. Heben sich die Zylinder 20 und 21 zu den Kolben 22 und 23/ so wird das Volumen der Kammern 26 und 28 grosser, während das Volumen der Kammern 27 und 29 kleiner wird.

Das in Kammer 26 gedrückte Öl wird gezwungen, durch die geeichten Öffnungen 50 der Tablette 45 (Fig. 2) zur Kammer 29 zu fHessen, weil sich das Lamellenventil 62 aufgrund des auf seine Stirnseiten wirkenden Druckunterschiedes hebt.

Ein Teil des in der Kammer 26 enthaltenen Öls fliesst nach Heben des Lamellenventils 58 durch die Öffnungen 49 in die Ausgleichkammer 30. Die in die Kammer 30 kommende Ölmenge entspricht dem' in der Kammer 29 von der Stange 25 eingenommenen Raum. Gleichzeitig wird das in der Kammer 28 gedrückte Öl gezwungen, durch die geeichten Öffnungen 51 der Tablette .46 zur Kammer 27 zu fliessen, weil sich das Lamellenventil · 65 aufgrund des auf seine Stirnseiten wirkenden Dkuckunter-

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schiedes hebt.

Ein Teil des in der Kammer 28 enthaltenen Öls fliesst nach Heben des Lamellenventils 60 durch die Öffnungen 54 zur Ausgleichkammer 31. Auch in diesem Fall entspricht die in die Kammer 31 kommende ölmenge dem in der Kammer 27 von der Stange 24 eingenommenen Raum.

Wenn nach der Druckspannung die Ausfederung der Dämpfungsvorrichtung 19 erfolgt, fliesst das Öl in umgekehrter Richtung von der Kammern 29 und 30 durch die geeichten Öffnungen 55 der Tablette 45 und die geeichten Öffnungen 48 der Tablette 43 zur Kammer 2 6 zurück und von den Kammern 27 und 31 durch die geeichten Öffnungen 56 der Tablette 4 6 und die geeichten Öffnungen 53 der Tablette 44 zur Kammer 28 zurück.

Bei der Dämpfung der Hubschwingungen werden daher nur die geeichten Offnungen und die entsprechenden Ventile der Tabletten 45 und 46 in Anspruch genommen, die in den zwei Strömungsrichtungen eine unterschiedlich dämpfende Wirkungen haben. Die geeichten Öffnungen der Tablette 47 bleiben dagegen unwirksam, weil kein Öl durch dieselben fliesst, da die auf die Stirnseiten der Lamellen 66 und 67 wirkenden Drücke identisch sind.

Bei Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges, zum Beispiel bei einer Kurve nach links, unterliegt der Aufbau 18 wegen der dadurch entstehenden Fliehkraft einer Rollbewegung mit Schwingungen, die gegenüber dem Räderpaar der Vorder- und der Heckpartie Drehschwingungen sind.

Geht der Zylinder 21 zum Kolben 23 nieder, so hebt sich der Zylinder 2 0 zum Kolben 22 und die Volumen der Kammern 27 und

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28 werden kleiner, während die Volumen der Kammern 2 6 und 29 grosser werden.

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Das 01/ das in der Kammer-28 gedrückt wird, wird gezwungen, durch die geeichten Öffnungen 57 der Tablette 47 zur Kammer 26 zu fliessen, weil sich das Lamellenventil 66 aufgrund des auf seine Stirnseiten wirkenden Druckunterschiedes hebt.

Gleichzeitig wird das in der Kammer 27 gedrückte öl gezwungen, durch die geeichten Öffnungen der Tablette 46, durch die geeichten Öffnungen der Tablette 47 und schliesslich durch die geeichten Öffnungen 50 der Tablette 45 zur Kammer 29 zu fliessen, weil sich die Lamellenventile 64, 66 und 62 aufgrund des auf ihre Stirnflächen wirkenden Druckunterschiedes heben.

Bei einer zu den Rädern 10 und 11 umgekehrten Drehbewegung des Aufbaues 18 hebt sich der Zylinder 21 zum Kolben 23 und der Zylinder 2 0 geht zum Kolben 22 nieder: in diesem Fall . fliesst das Öl durch die geeichten. Öffnungen 55, 52, 51 der Tablette 45, 47, 46.

Bei der Dämpfung der Drehschwingungen werden daher die geeichten Öffnungen und die entsprechenden Ventile aller drei Tabletten 45, 46, 47 in Anspruch genommen, aber die dämpfende Wirkung der Drehbewegungen hängt vor allem von der Eichung der Öffnungen und der Ventile der Tablette 47 ab, deren Dämpfwirkung mit der Abnahme ihrer Durchflussquerschnitte zunimmt und die eine in beiden Strömungsrichtungen symmetrisch dämpfende Wirkung haben.

Wenn nur ein Rad auf eine Bodenunebenheit stösst, erfolgt die Dämpfung der Schwingungen des Aufbaues 18 über eine Korabination der oben beschriebenen Wirkungen, weil die entsprechenden Bewegungen des Aufbaues als eine Kombination von

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Hub- und Drehbewegungen betrachtet werden kann.

In Fig. 3 sind der Aufbau 18 eines Kraftfahrzeuges, ein rechtes Vorderrad 100 und ein rechtes Hinterrad 101 sichtbar. Mit 102 und 103 sind die Aufhängungslenker des Vorderrades und mit 104 ein Aufhängungslenker des Hinterrades bezeichnet. Zwischen den Aufhängungslenkern der Räder und dem Wagenaufbau ist eine Dämpfungsvorrichtung angeordnet, die wie die Vorrichtung nach Fig. 1. ausgeführt ist, wobei die gleichen Teile mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet sind.

Auch in diesem Fall findet bei einer relativen Hubverschiebung zwischen Aufbau und Rädern die Dämpfung der Schwingungen über die Drosselstellen 40 und 41 statt. Bei einer relativen Drehverschiebung werden die Schwingungen durch die Drosselstellen 40, 41, 42 gedämpft und auch bei einer zusammengesetzten Hub- und Drehverschiebung werden alle'drei Drosselstellen 40, 41, 42 in Anspruch genommen.

Auch in diesem Fall stellen die Drosselstellen 40, 41, 42 die Körper mit Gruppen von geeichten öffnungen und entsprechenden Lamellenventilen schematisch dar, von denen Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel zeigt.

Natürlich sind in diesem Fall die Relativbewegungen zwischen Aufbau und Rädern auf die an derselben Kraftfahrzeugseite angeordneten Räderpaare bezogen und es handelt sich daher um Drehbewegungen bei Nickschwingung, um Hubbewegungen bei Rollschwingung.und um zusammengesetzte Hub- und Drehbewegungen bei Bodenunebenheiten.

Bei einer Alternativlösung könnte die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zusammen mit der in Fig. 3 dargestellten Vor-

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richtung in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommen, um die Dämpfung der Schwingungen bei Roll- und bei Nickbewegungen
vorzunehmen.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die Drosselstellen passiv veränderliche Querschnitte auf, sie können jedoch auch in Abhängigkeit von auf das Fahrverhalten des
Kraftfahrzeuges' bezogenen Parametern aktiv veränderlich gestaltet werden.

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Claims

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ALFA ROMEO AUTO S.p.A.

Vorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen in einem Kraftfahrzeug-

PATENTANSPRÜCHE

J 1.J Dämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Aufbau, Rädern, Aufhängungen und zwischen dem Aufbau und den Rädern angeordneten Federmittel die wenigstens ein Paar Zylinder und doppel wirkender Kolben umfasst,die sich in den entsprechenden Zylindern abgedichtet bewegen, wobei Zylinder und Kolben, die mit dem Aufbau und mit einem Räderpaar, des Kraftfahrzeuges verbunden sind, untere und obere, mit Flüssigkeit gefüllten Verstellkammern bilden und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verstellkammern des Zylinderpaares durch wenigstens zwei Leitungen miteinander verbunden sind, die je die obere Kammer des einen Zvlinders mit der unteren Kammer

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des anderen Zylinders verbinden, wobei diese beiden Leitungen ihrerseits durch Dämpfungsdrosselstellen mit veränderlichem Querschnitt verbunden sind/ um den Widerstand gegen _m den Flüssigkeitsdurchfluss mit der Flüssigkeitsgeschwindigkeit zu verändern, und in der Lage sind, in beiden Strömungsrichtungen symmetrisch dämpfend zu wirken. ,
2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen je mit entsprechenden Da'mp'-fungsdrosselstellen versehen sind, die einen veränderlichen Querschnitt haben, um den Widerstand gegen den Flüssigkeitsdurchfluss mit der Flüssigkeitsgeschwindigkeit zu verändern, und die in der Lage sind, in den zwei-Strömungsrichtungen unterschiedlich dämpfend zu wirken.
3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, -dass die sich von den oberen und den unteren Kammern der Zylinder abzweigenden Leitungen in den Hohlraum eines Körpers münden, in dem drei Tabletten enthalten sind, die je mit zwei Reihen geeichter, durchgehender Offnungen und mit zwei entsprechenden, aus elastisch verformbaren Lamellen bestehenden Ventilen versehen sind, die die beiden Reihen geeichter Öffnungen auswählend absperren, wobei die mit den oberen Zylinderkammern und die mit den unteren Zylinderkammern verbundenen Leitungen im.Bereich der entgegengesetzten Stirnseiten von zwei Tabletten münden, bei denen die geeichten Öffnungen der einen Reihe mit entsprechendem Ventil anders als die geeichten Öffnungen der anderen Reihe mit entsprechendem Ventil geeicht sind, wobei die mit den oberen Zylinderkammern verbundenen Leitungen ihrerseits im Bereich der entgegengesetzten Stirnseiten der dritten Tablette münden, bei der die geeichten Öffnungen der beiden Reihen mit den entsprechenden Ventilen identisch bemessen sind.

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