DE1480197C3

DE1480197C3 - Suspension system for off-road vehicles

Info

Publication number: DE1480197C3
Application number: DE19631480197
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 5309 Meckenheim Stark
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-12-19
Filing date: 1963-12-19
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE1480197A1; DE1480197B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Federsystem für geländegängige Fahrzeuge, wie Gleiskettenfahrzeuge, mit Einrichtungen zum Abbau der Aufbau-Schwingungen, durch welche dem Federsystem Schwingungsenergie entzogen und phasenverschoben wieder zugeführt wird.The invention relates to a spring system for all-terrain vehicles, such as crawler vehicles, with Devices to reduce the body vibrations, through which the spring system vibrational energy withdrawn and fed back out of phase.

Es sind derartige Federsysteme bekanntgeworden, die Schwingungstilger umfassen, welche auf Grund ihrer zur Aufbaumasse gleichen Eigenfrequenz durch um 180° phasenverschobenes Schwingen den gewünschten Effekt der Schwingungstilgung verursachen (USA.-Patentschrift 2 016 207).Such spring systems have become known, which include vibration absorbers, which due to their natural frequency, which is the same as the body mass, through 180 ° phase-shifted oscillation Cause the vibration damping effect (USA.-Patent 2,016,207).

Zum Anpassen des Federungssystems eines Kraftfahrzeuges an unterschiedliche Belastungen ist bereits vorgeschlagen worden, zwei Federn hintereinander zu schalten und parallel zu einer der Federn einen einstellbaren Dämpfer anzuordnen (Österreich!- sehe Patentschrift 154 061).To adapt the suspension system of a motor vehicle to different loads is already it has been proposed to connect two springs in series and parallel to one of the springs to arrange an adjustable damper (Austria! - see patent specification 154 061).

Es ist bereits ein Federsystem mit mehreren hintereinandergeschalteten Federn bekannt, von denen eine oder mehrere mittels einer Blockiervorrichtung gelegentlich ausgeschaltet werden können (DT-PS 091 905). Hierdurch soll eine ruhige Schußbasis erzielt werden.It is already a spring system with several one behind the other Known springs, one or more of which can occasionally be switched off by means of a blocking device (DT-PS 091 905). This is intended to achieve a steady shooting base.

Geländegängige Fahrzeuge, wie Gleiskettenfahrzeuge, wurden bisher außer der üblichen Federung mit Dämpfern ausgerüstet, mit denen die bei Fahrt über unebenes Gelände entstehenden Schwingungen der Aufbaumasse, — Hubschwingungen, Nickschwingungen und Rollschwingungen —, gedämpft werden sollen. Bei Fahrt im Resonanzbereich der Aufbaumasse und darüber werden solche Dämpfer übermäßig beansprucht, so daß hier schneller Ausfall die F.olge ist. Die von den Dämpfern in Wärme umgewandelte Schwingun'gsenergie der Federn muß zudem von der Vortriebsenergie abgezweigt werden, so daß bei einem gegebenen Gewicht der Aufbaumasse und einer gewünschten Geschwindigkeit ein Antrieb mit größerer Leistung in dem Fahrzeug installiert werden muß, als allein zur Erzeugung der erforderlichen Vortriebsenergie benötigt wird.All-terrain vehicles, such as caterpillars, were previously used in addition to the usual suspension Equipped with dampers to counteract the vibrations that occur when driving over uneven terrain the body mass - lifting vibrations, pitching vibrations and rolling vibrations - dampened should be. Such dampers are generated when driving in the resonance range of the body mass and above excessively stressed, so that here rapid failure is the consequence. The one converted into heat by the dampers Vibration energy of the springs must also be diverted from the propulsion energy, see above that for a given weight of the body mass and a desired speed, a drive must be installed with greater power in the vehicle than to generate the required alone Propulsion energy is required.

Mit den bekannten Feder- und Dämpferanordnungen versehene Gleiskettenfahrzeuge werden aus all diesen Gründen in unebenem Gelände tunlichst nicht mit einer Geschwindigkeit im Resonanzbereich oder in dessen Nähe gefahren. Da dieser Resonanzbereich gewöhnlich schon bei recht niedrigen Geschwindigkeiten liegt und auch ein Durchfahren des Resonanzbereiches die beschriebenen Nachteile mit sich bringt, kann unebenes Gelände bisher nur mit·•geringer Geschwindigkeit überfahren werden.With the known spring and damper arrangements provided caterpillar vehicles are from all For these reasons in uneven terrain, if at all possible, not at a speed in the resonance range or drove near it. Because this resonance range usually occurs at very low speeds and passing through the resonance range also entails the disadvantages described brings, up to now uneven terrain can only be driven over at low speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federsystem der eingangs beschriebenen Art'so aus,-zugestalten, daß ein damit ausgerüstetes Fahrzeug im-Gelände mit einer höheren Geschwindigkeit auch im Resonanzbereich der Aufbaumasse des Fahrzeuges und über den Resonanzbereich hinaus gefahren werden kann.The invention is based on the object of designing a spring system of the type described at the beginning, that a vehicle equipped with it in the field with a higher speed also in the Resonance range of the body mass of the vehicle and be driven beyond the resonance range can.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfassen die Einrichtungen zum Abbau der Aufbauschwingungen bei einem Federsysfem nach der Erfindung eine von einer Steuervorrichtung schaltbare Blockiervorrichtung, mittels der mindestens eine von mehreren hintereinander geschalteten Federn in Abhängigkeit von Kraft und/oder Richtung, Zeit, Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung etwa im Schwingungstotpunkt des Fahrzeugaufbaus blockierbar und bei Erreichen etwa der statischen Lage des Fahrzeugaufbaus wieder lösbar ist.To solve this problem, the devices for reducing the structural vibrations include a spring system according to the invention, a blocking device switchable by a control device, by means of the at least one of several springs connected in series as a function of Force and / or direction, time, distance, speed, acceleration, for example at the vibration dead center of the vehicle body can be blocked and again when the vehicle body has reached the static position is solvable.

Das Federsystem nach der Erfindung arbeitet wie folgt:The spring system according to the invention works as follows:

Wenn bei Fahrt über unebenes Gelände der Fahrzeugaufbau in Schwingungen gerät, wird im Schwingungstotpunkt des Fahrzeugaufbaus eine der Federn arretiert. Dadurch wird nur noch die verbleibende Feder wirksam, so daß die Federung insgesamt härter wird und nur noch der Federweg der unblockierten Feder oder Federn zur Verfügung steht. Wenn der Fahrzeugaufbau die statische Lage des Fahrzeugaufbaus erreicht, wird die Blockierung der Feder aufgehoben, so daß die in der blockierten Feder gespeicherte Energie freigesetzt wird. Dies führt zu einem hochfrequenten Verschwingen der Federn gegeneinander, wobei Schwingungsenergie in Wärme umgesetzt und abgeführt wird. Mit dem Federsystem nach der Erfindung läßt sich also Federungsenergie zu gewählten Zeitpunkten aus dem Federsystem herausspeichern und bei Erreichen der statischen Ruhelage der Fahrzeugmasse durch hochfrequente Dämpfung abführen.If the vehicle body starts to vibrate when driving over uneven terrain, it is at the vibration dead center of the vehicle body locks one of the springs. This will only add the remaining Spring effective, so that the suspension is overall harder and only the spring deflection of the unblocked Spring or springs is available. When the vehicle body is the static position of the vehicle body reached, the blocking of the spring is released, so that the stored in the blocked spring Energy is released. This leads to a high frequency oscillation of the springs against each other, whereby vibration energy is converted into heat and dissipated. With the spring system after According to the invention, therefore, suspension energy can be stored out of the spring system at selected times and when the static rest position of the vehicle mass is reached through high-frequency damping dissipate.

Mit dem Federsystem nach der Erfindung werden unter anderem folgende Vorteile erzielt:With the spring system according to the invention, inter alia, the following advantages are achieved:

Das Federsystem ermöglicht das Fahren mit hohen Geschwindigkeiten auch in unebenem Gelände, weil es die Schwingungen des Fahrzeugaufbaus wirksam vermindert. Durch Blockieren einer Feder wird die Federkonstante der Gesamtfederung so verändert, daß der Resonanzbereich des Fahrzeugaufbaus ver-The spring system enables driving at high speeds even on uneven terrain because it effectively reduces the vibrations of the vehicle body. By blocking a spring, the The spring constant of the overall suspension is changed so that the resonance range of the vehicle body

schoben wird. Wenn das Fahrzeug also mit einer Geschwindigkeit in unebenem Gelände fährt, die Resonanzschwingungen des Fahrzeugaufbaus zur Folge hat, wird durch Blockieren der einen Feder erreicht, daß der Resonanzbereich verschoben wird, so daß das Fahrzeug bei gleicher Geschwindigkeit nicht mehr im Resonanzbereich der verstimmten Federung, fährt. Das Federsystem nach der Erfindung ermöglicht also auch ein Fahren im Resonanzbereich oder ein Durchfahren des Resonanzbereiches der unverstimmten Federung.is pushed. So when the vehicle is traveling at a speed on uneven terrain, the resonance vibrations of the vehicle body is achieved by blocking one spring, that the resonance range is shifted so that the vehicle is not at the same speed more in the resonance range of the detuned suspension, drives. The spring system according to the invention enables thus also driving in the resonance range or going through the resonance range of the undununited Suspension.

Wegen des Wegfalls der üblichen, große Energiemengen vernichtenden Dämpfer wird Vortriebsenergie eingespart, so daß das Fahrzeug zum Realisieren einer gewünschten Vortriebsleistung mit einer kleineren Antriebsmaschine ausgerüstet werden kann. Schließlich ist der Fahrkomfort jenseits des Resonanzbereichs des Fahrzeugauf baus besser.Because of the elimination of the usual dampers, which destroy large amounts of energy, propulsion energy is used saved, so that the vehicle to realize a desired propulsive power with a smaller one Drive machine can be equipped. After all, the driving comfort is beyond the resonance range of the vehicle structure better.

Ein weiterer Vorteil des Federungssystems nach der Erfindung besteht darin, daß die Blockiervorrichtung nicht bei jeder beliebigen Auslenkung eingeschaltet zu werden braucht, sondern erst ab einer vorgegebenen Mindestamplitude des Fahrzeugaufbaus. Bei Fahrt über ebenen Untergrund wird das Fahrzeug dann ausschließlich durch die gesamte Federung gefedert. Erst ab einer der vorgegebenen Mindestamplitude des Fahrzeugaufbaus entsprechenden Unebenheit wird die Blockiervorrichtung wirksam. Another advantage of the suspension system according to the invention is that the locking device does not need to be switched on at any deflection, but only from one specified minimum amplitude of the vehicle body. When driving over level ground, this will The vehicle is then sprung exclusively through the entire suspension. Only from one of the specified Minimum amplitude of the vehicle body corresponding unevenness, the locking device is effective.

Bei einem bevorzugten Federsystem nach der Erfindung ist die unblockierte Feder so ausgelegt, daß in ihr nach dem Blockieren der anderen Feder diejenige Energie vorhanden ist, welche zum Rückschwingen des Fahrzeugaufbaus auf etwa die statische Lage erforderlich ist.In a preferred spring system according to the invention, the unblocked spring is designed so that in it, after the other spring has been blocked, there is the energy that is needed to swing back of the vehicle body to approximately the static position is required.

Ein ausgeführtes Federsystem nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen blockierbaren und nicht blockierbaren Federn ein hydraulisches Gestänge angeordnet ist. In diesem Fall ist die Blockiervorrichtung zweckmäßig als Ventil zum Sperren des hydraulischen Gestänges ausgebildet.An executed spring system according to the invention is characterized in that between lockable and a hydraulic linkage is arranged for non-lockable springs. In this case it is The blocking device is expediently designed as a valve for blocking the hydraulic linkage.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im . folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in. the following with reference to schematic drawings explained. It shows

F i g. ί ein Schema für ein Federsystem nach der Erfindung,F i g. ί a scheme for a spring system according to the invention,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion des Federsystems nach der Erfindung.F i g. 2 shows a diagram to explain the function of the spring system according to the invention.

Das in F i g. 1 gezeigte Federsystem ist zwischen den Rädern und dem Fahrzeugaufbau M eines geländegängigen Fahrzeuges angeordnet. Das Federsystem umfaßt drei Federn Fl, eine Feder F 2 und ein dazwischen geschaltetes hydraulisches Gestänge. In das hydraulische Gestänge ist eine als Ventil ausgebildete Blockiervorrichtung V eingeschaltet, die mittels einer Steuervorrichtung Λ steuerbar ist. Wenn das Federsystem bei Fahrt über unebenes Gelände mit seiner Eigenschwingungszahl über die hintereinandergeschalteten Federn F1 und F 2 in Schwingung gerät und z. B. einfedert,wird, bevor die Ausfederung beginnt, das Ventil der Blockiervorrichtung V geschlossen und die Feder F 2 dadurch in gespannter Lage blockiert. Der Fahrzeugaufbau M wird nun von der Federkraft der Federn Fl beschleunigt und kommt nach dem entsprechenden Ausfederungsweg in seine Totlage. In diesem Moment wird das Ventil der Blockiervorrichtung V durch die Steuervorrichtung St geöffnet und die entgegengesetzt gerichteten Federenergien der Federn Fl und F2 gleichen sich durch Eigendämpfung bei schnellen Schwingungen untereinander aus, ohne eine große Kraft auf den Fahrzeugaufbau M auszuüben. Der Fahrzeugaufbau M bleibt also während dieses Vorganges in seiner statischen Lage stehen, und die vorher eingeleitete Schwingung ist abgebaut. Der gleiche Vorgang wiederholt sich analog beim Ausfederungsvorgang der ίο hintereinandergeschalteten Federn Fl und F2.The in Fig. The spring system shown in FIG. 1 is arranged between the wheels and the vehicle body M of an all-terrain vehicle. The spring system comprises three springs F1, a spring F 2 and a hydraulic linkage connected in between. A blocking device V , which is designed as a valve and can be controlled by means of a control device Λ, is switched into the hydraulic linkage. If the spring system starts to vibrate when driving over uneven terrain with its natural number of vibrations via the springs F 1 and F 2 connected in series and z. B. compresses, before the rebound begins, the valve of the blocking device V is closed and the spring F 2 is blocked in the tensioned position. The vehicle body M is now accelerated by the spring force of the springs F1 and comes to its dead position after the corresponding rebound travel. At this moment the valve of the blocking device V is opened by the control device St and the oppositely directed spring energies of the springs F1 and F2 compensate each other by self-damping in the event of rapid vibrations without exerting a great deal of force on the vehicle body M. The vehicle body M remains in its static position during this process, and the previously initiated vibration is reduced. The same process is repeated in the same way during the rebound process of the springs Fl and F2 connected in series.

Bei der Dimensionierung der Federn Fl und F 2 ist ihre Eigendämpfung zu berücksichtigen. Das Ventil der Blockiervorrichtung V kann mittels der Steuervorrichtung St z. B. in Abhängigkeit von der Beschleunigung und/oder dem Weg des Fahrzeugaufbaus M gesteuert werden.When dimensioning the springs Fl and F 2, their own damping must be taken into account. The valve of the blocking device V can by means of the control device St z. B. be controlled as a function of the acceleration and / or the path of the vehicle body M.

Es läßt sich also mit dem beschriebenen Federsystem erreichen, daß beim Ein- oder Ausfedern des Fahrzeugaufbaus M nur soviel positive oder negative so Arbeit in der unblockierten Feder F1 belassen wird, die ausreicht, um den Fahrzeugaufbau M auf die der Gesamtfederung entsprechende statische Mittellage zu heben bzw. abzusenken. Die verbliebene Arbeit _# wird in der blockierten Feder F 2 gespeichert und · dient bei einem Erreichen der Aus- bzw. Einfederungslage der nicht blockierten Teilfederung, die der statischen Mittellage der Gesamtfederung entspricht, mit umgekehrtem Vorzeichen zum Arbeitsausgleich, so daß der Fahrzeugaufbau in dieser Lage verbleibt. F i g. 2 zeigt das Kraft-Weg-Diagramm und das Zeit-Weg-Diagramm von zwei hintereinandergeschalteten Federn Fl und F 2 gleicher Federkonstanten, wobei die drei gemäß F i g. 1 parallelgeschalteten Federn als eine Feder F1 aufgefaßt sind. Die hintereinandergeschalteten Federn Fl und F 2 haben die im Zeit-Weg-Diagramm mit F1 + F 2 bezeichnete Kennung. Mit F1 und F 2 sind die Kennungen der Teilfedern bezeichnet. Wenn die hintereinandergeschalteten Federn einfedern, werden beide Teilfedern gespannt. Wenn die Feder F 2 in diesem Zustand blokkiert wird, wird die Arbeit dieser Feder F 2 gespeichert. Die Feder F1 federt allein aus, und ihre Kraft bekommt nach dem Durchgang durch ihre statische Lage ein entgegengesetztes Vorzeichen. Bei Erreichung der äußersten Ausfederung der Feder F1 befindet sich der Fahrzeugaufbau M in der Lage, die der statischen Mittellage der aus den hintereinandergeschalteten Federn F1 und F 2 gebildeten Gesamtfederung entspricht. In diesem Moment wird die Blockierung der gespannten Feder F 2 gelöst, so daß diese Feder F 2 mit ihrer gespeicherten Vorspannung den Fahrzeugaufbau M in der statischen Lage abstützt. Der Abstützpunkt der Feder F1 wird von der gespannten Feder F 2 in deren statische Lage verschoben, ohne eine wesentliche Kraft auf die Masse auszuüben. Die im Kraft-Weg-Diagramm mit » + « bezeichnete Arbeit und die mit » — « bezeichnete Arbeit wird durch die Eigendämpfung der Federn bei schnellen Schwingungen — infolge bewußt klein gehaltener Eigenmasse der Federn — abgebaut. Dieser Vorgang ist auch im Zeit-Weg-Diagramm verdeutlicht. Auch hier federt nach dem Blockieren der Feder F 2 die eingefederte Feder Fl aus, und die Feder F2 wird zeitlich z.B. nach einer halben (180°)-Schwingung der Feder F1 freigegeben, welche im Begriff ist einzufedern. Der Fahrzeugaufbau M bleibt in dieser Lage angenähert fixiert.It can thus be achieved with the spring system described that when the vehicle body M is compressed or rebounded, only so much positive or negative work is left in the unblocked spring F1 that is sufficient to raise the vehicle body M to the static central position corresponding to the overall suspension or lower. The remaining work _# is stored in the blocked spring F 2 and serves to compensate work with the opposite sign when the extension or compression position of the unblocked partial suspension, which corresponds to the static central position of the overall suspension, is reached, so that the vehicle body is in this position remains. F i g. 2 shows the force-displacement diagram and the time-displacement diagram of two springs F1 and F 2 connected in series with the same spring constants, the three according to FIG. 1 springs connected in parallel are interpreted as a spring F1. The springs F1 and F 2 connected one behind the other have the identifier F1 + F 2 in the time-travel diagram. F1 and F 2 denote the identifiers of the sub-springs. When the springs connected in series compress, both sub-springs are tensioned. If the spring F 2 is blocked in this state, the work of this spring F 2 is stored. The spring F1 rebounds on its own, and its force takes on an opposite sign after passing through its static position. When the outermost rebound of the spring F1 is reached, the vehicle body M is in the position that corresponds to the static central position of the overall suspension formed from the springs F1 and F 2 connected one behind the other. At this moment the blocking of the tensioned spring F 2 is released, so that this spring F 2 with its stored preload supports the vehicle body M in the static position. The support point of the spring F1 is shifted into its static position by the tensioned spring F 2 without exerting any significant force on the mass. The work marked "+" in the force-displacement diagram and the work marked "-" is reduced by the natural damping of the springs during rapid vibrations - as a result of the springs' own weight being deliberately kept small. This process is also illustrated in the time-distance diagram. Here, too, after the spring F 2 has blocked, the spring F1 rebounds and the spring F2 is released temporally, for example after half a (180 °) oscillation of the spring F1, which is about to deflect. The vehicle body M remains approximately fixed in this position.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Spring system for all-terrain vehicles, such as caterpillar vehicles, with devices for reducing structural vibrations, by means of which the spring system is withdrawn from vibration energy and fed back out of phase, characterized in that these devices comprise a blocking device (V) switchable by a control device (Si), by means of the at least one of several springs (F 1 and F 2) connected in series, depending on the force and / or direction, time, distance, speed, acceleration, approximately at the vibration dead center of the vehicle body (M) can be blocked and when the vehicle body (M) is approximately in the static position ) can be solved again.

2. Spring system according to claim 1, characterized in that the unblocked spring (F 1) is designed so that in it after the blocking of the other spring (F 2) that energy is present, which to swing back the vehicle body (M) to about the static position is required.

3. Spring system according to claim 1 or 2, characterized in that between lockable and non-lockable springs (F 1 and F 2) a hydraulic linkage is arranged.

4. Spring system according to claim 3, characterized in that the blocking device (V) is designed as a valve for locking the hydraulic linkage.