DE1095022B - Dynamischer Schwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dynamischen Schwingungsdämpfer zum Herabsetzen der Schwingungen zweier Masse-Feder-Systeme gleicher Eigenfrequenz, der die durch äußere Kräfte hervorgerufenen Schwingungen dieser Systeme — vor allem, wenn sie mit einer ihrer Eigenfrequenz entsprechenden Frequenz angeregt werden — dämpft, d. h. in ihren Ausschlägen verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen besonders wirksamen und doch einfach aufgebauten und einfach herstellbaren Schwingungsdämpfer zu schaffen.

Die gestellte Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingungsdämpfer eine mit den beiden Systemen über eine gemeinsame Feder verbundene Dämpfungsmasse aufweist.

Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer ist überall dort mit Vorteil anwendbar, wo zwei mit Abfederungen verbundene Massen leicht in Schwingungen geraten, insbesondere bei Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen; er arbeitet auch dann noch einwandfrei, wenn zwischen den Ausschlägen und den Phasen der auftretenden Schwingungen der beiden Systeme Unterschiede auftreten.

Die die beiden genannten Systeme mit der Dämpfungsmasse verbindende Feder besteht vorzugsweise aus einer Blattfeder, weil in diesem Falle den Ausschwingungen der Dämpfungsmasse zugleich die gegenseitigen Verschiebungen der einzelnen Elemente der Blattfeder dämpfend entgegenwirken, ohne daß man einen besonderen Stoßdämpfer benötigen würde.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Aufhängungen zweier Räder einer Fahrzeugachse an einem Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugaufbau in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer in einer Ansicht von oben,

Fig. 2 die Radaufhängung gemäß Fig. 1 in einer in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Seitenansicht,

Fig. 3 und 4 zwei schematisch gehaltene Darstellungen, die die grundsätzliche Wirkungsweise des erfindungsgemäßen dynamischen Schwingungsdämpfers erläutern.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Radaufhängung ist jedes mit einer Luftbereifung 2 versehene Rad 1 am freien, als Achszapfen ausgebildeten Ende eines gemäß dem Ausführungsbeispiel als Längslenker ausgebildeten Lenkers 3 frei drehbar gelagert, während die beiden Lenker 3 mit ihren anderen Enden — über ebenfalls je einen Zapfen — in Lagern 4 eines Fahrzeugrahmens 5 des Fahrzeuges schwenkbar gelagert sind. An einer zwischen den beiden Zapfen befindlichen Stelle jedes Lenkers 3 ist noch eine Schrau-Dynamischer Schwingungsdämpfer

Anmelder:

Societe Industrielle de Mecanique

et Carrosserie Automobile,

Simca, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 7. Dezember 1957

Carlo Marchetti, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

benfederö mit ihrem unteren Ende abgestützt, auf deren oberem Ende der Fahrzeugrahmen 5 auf ruht.

Die beiden Lenker 3 sind im Bereich ihrer die Achszapfen aufweisenden Enden je über ein Zwischenglied 8 mit einem Ende einer quer zum Fahrzeug verlaufenden Blattfeder? verbunden, wobei jedes Zwischenglied 8 sowohl mit der Blattfeder 7 als auch mit dem Lenker 3 über ein Gelenk 9 verbunden ist.

Der Schwerpunkt des durch die Dämpfungsmasse 10 und die Feder 7 gebildeten Dämpfungssystems befindet sich auf der (gedachten) Achslinie 11, die die beiden Räder 1 bei deren Mittelstellung miteinander verbindet, und außerdem auf einer in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Geraden 12, die parallel zur und vorzugsweise in Richtung der Längsachse des Fahrzeuges verläuft.

Die vorstehend beschriebene Radaufhängung läßt sich schematisch in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise darstellen, wo die Massen 13 die Massen der Räder (gemäß Fig. 1), der Luftbereifung, der mit den Rädern verbundenen Teile und auch eines Teiles der mit den Rädern verbundenen Lenker darstellen, während die Federn 14 die — als masselose Federn betrachteten —■ Luftbereifungen darstellen.

Wenn sich das Fahrzeug auf der Straße fortbewegt, so werden die beiden Masse-Feder-Systeme 13, 14 von den Unebenheiten der Fahrbahn her zu Schwingungen angeregt und wenn die Frequenz der von der Fahrbahn her an den Rädern angreifenden Kräfte dabei gleich oder annähernd gleich der Eigenfrequenz des betrachteten Systems ist, schwingen die Systeme mit zuneh-

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menden Amplituden. Diese Schwingungen rufen am Fahrzeugrahmens — und folglich auch am übrigen Fahrzeugaufbau — über die zur Abfederung des Fahrzeuges dienenden Federn 6 und außerdem in der Regel auch über zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen befindliche (nicht dargestellte) Schwingungsdämpfer Reaktionen hervor, die sich für die Insassen des Fahrzeuges störend auswirken. Dem durch die Feder 7 und die Dämpfungsmasse 10 gebildeten Dämpfungssystem fällt die Aufgabe zu, die Schwingungen der Massen 13 herabzusetzen, wenn sie die Eigenschwingungszahl dieser Massen erreichen. Die Federcharakteristik der Feder 7 und die Größe der Dämpfungsmasse 10 sind dabei nach den bekannten Regeln für Schwingungsberechnungen ausgelegt.

Die Dämpfung der Schwingungen des Dämpfungssystems (Masse 10 und Feder 7) wird durch die Reibung der einzelnen Elemente der Blattfeder untereinander bewirkt, könnte aber auch durch zwei zwischen den Lenkern 3 und der Dämpfungsmasse 10 vorzusehende besondere Stoßdämpfer erfolgen.

Die beschriebene Dämpfungsvorrichtung arbeitet unterschiedlich, je nachdem, ob die senkrechten Auslenkungen der beiden Räder 1 der betrachteten Achse gleichartig miteinander oder ungleichartig erfolgen. Erfolgen die Auslenkbewegungen oder Schwingungen der beiden Räder genau gleichartig, d. h. in gleicher Phase und auch mit gleicher Amplitude, wobei sie also stets gleichzeitig in gleicher Weise nach oben und unten ausgelenkt werden, dann wird die Dämpfungsmasse 10 senkrecht angeregt und schwingt in Richtung der senkrechten Geraden 15 (Fig. 2 und 3). Erfolgen die Auslenkungen und Schwingungen der beiden Räder in entgegengesetzten Richtungen, wobei also das eine Rad sich gerade nach oben bewegt, während das andere nach unten ausgelenkt wird, dann wird die Dämpfungsmasse 10 im Sinne von Drehschwingungen um die waagerechte Gerade 12 angeregt.

Im übrigen können die jeweils gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen erfolgenden Ausschwingungen der Massen 13 auch als Drehschwingungen einer einzigen Masse um die letztgenannte Gerade aufgefaßt werden, wodurch sich ein Dämpfungssystem ergibt, wie es analog Fig. 3 schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. In Fig. 4 entspricht die Charakteristik eines Torsionsstabes 16 der Charakteristik der Feder 14 der Fig. 3, das Trägheitsmoment der Schwungmasse 17 den Massen 13, die Charakteristik der Torsionshohlwelle 18 der Charakteristik der Feder 7, das Trägheitsmoment der Schwungmasse 19 der Dämpfungsmasse 10, die Charakteristik des Torsionsstabes 20 der Charakteristik der Federn 6 und schließlich das Trägheitsmoment der Schwungmasse 21 der Masse des Fahrzeugrahmens 5 bzw. des Fahrzeugaufbaues.

Die von der Schwungmasse 17 über die Torsionshohlwelle 18 zu hin und her verlaufenden Drehschwingungen angeregte Schwungmasse 19 gerät in Torsionsschwingungen um ihre Achse und erzielt dadurch die gewünschte Dämpfungswirkung.

Aus der vorstehenden Funktionsbeschreibung folgt, daß bei Zugrundelegung einer bestimmten, in ihrer Federcharakteristik festgelegten Feder das gesamte Masse-Feder-System (der Dämpfungsmasse 10 und der Feder 7) eine bestimmte Masse M und auch ein bestimmtes Trägheitsmoment/ um die waagerechte Trägheitsachse (Gerade 12) aufweisen muß, damit der

ίο Schwingungsdämpfer bei beiden vorgenannten Erregungszuständen richtig arbeitet.

Man kann die vorgenannte Bedingung leicht einhalten, wenn man der Dämpfungsmasse 10 eine mehr oder weniger langgestreckte Form in Richtung der Achslinie 11 gibt (ohne dabei ihr Gewicht zu vergrößern), und erhält so korrekte Werte für das Trägheitsmoment / und die Masse M, wie sie sich aus der Berechnung ergeben.

Im allgemeinen Fall, wo die beiden Räder 1 irgendwelche voneinander unabhängige Bewegungen machen, wird die Dämpfungsmasse 10 zugleich zu zwei Bewegungen angeregt; zu einer ersten Bewegung entlang der senkrechten Geraden 15 jeweils dann, wenn sich die beiden Räder bei ihren ungleichartigen Bewegungen gerade vorübergehend gleichartig (entweder nach oben oder nach unten) bewegen, und zu einer zweiten, um die waagerechte Gerade 12 herum erfolgende Drehbewegung, die von den beiden Rädern aus dann angeregt wird, wenn sich diese während ihrer voneinander unabhängigen Bewegung gerade vorübergehend in entgegengesetztem Sinne bewegen.

Beide Bewegungsarten gleichzeitig werden dann angeregt, wenn die Räder sich gleichsinnig bewegen, dabei jedoch mit unterschiedlichen Kräften an den gegenüberliegenden Enden der Feder 7 angreifen oder auch, wenn die beiden sich im entgegengesetzten Sinne bewegenden Räder an den Enden der Feder 7 ebenfalls mit verschieden großen Kräften angreifen.

Als Dämpfungsmasse 10 wird bei der praktischen Anwendung des Schwingungsdämpfers zweckmäßig irgendeine geeignete, ohnehin am oder im Fahrzeug befindliche Masse verwendet, z. B. die Fahrzeugbatterie, das Geschwindigkeits-Wechselgetriebe oder das Differentialgetriebe.

„

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Dynamischer Schwingungsdämpfer zum Herabsetzen der Schwingungen zweier Masse-Feder-Systeme gleicher Eigenfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer eine mit den beiden Systemen (2, 3, 6 bzw. 14, 13, 6 bzw. 16, 17, 20) über eine gemeinsame Feder (7 bzw. 18) verbundene Dämpfungsmasse (10 bzw. 19) aufweist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Systeme mit der Dämpfungsmasse verbindende Feder als Blattfeder (7) ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen