DE2249655A1

DE2249655A1 - Einrichtung zur verringerung von lenkrad-drehschwingungen

Info

Publication number: DE2249655A1
Application number: DE19722249655
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl Ing Grotewohl
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1974-04-25

Description

Einrichtung zur Verringerung von Lenkrad-Drehschlfingungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verringerung von an Lenkrädern von Eraftfahrzeugen auftretenden Drehschwingungen, die durch an den Laufrädern wirkende Kräfte, nämlich durch die infolge Unwacht der Räder verursachten Zentrifugalkräfte und die infolge Spur- und Sturzwinkeländerungen verursachten Seitenkräfte, angeregt werden.
Das zur Lenkung der Vorderräder eines Kraftfahrzeuges vorgesehene Lenksystem stellt ein schwingungsfähiges System dar, das im wesentlichen aus den Trägheitsmomenten der Vorderräder und des Lenkrades und den Elastizitäten von Reifen, Lenkgestänge, Lenkstangenrohr und Lenkgetriebe als Federn gebildet wird. Dieses schwingungsfähige System wird zum einen durch die infolge von Fahrbahnunebenheiten auftretenden Stöße beauf schlagt, die jedoch durch an sich bekannte Lenkungsstoßdämpfer weitgehend gedämpft werden. Zum anderen ergibt sich jedoch auch eine periodische Anregung dieses schwingungsfähigen Systems durch auf die Laufräder wirkende Kräfte, und zwar durch in der Radebene angreifende Zentrifugalkräfte infolge Unwucht der Räder und durch Seitenkräfte infolge Spur- und Sturzwinkeländerungen der Laufräder. Diese Kräfte führen zu Drehmomenten um den Lenkzapfen, wobei als Hebelarm ftir die Zentrifugalkräfte der Lenkrollradius wirkt, d. h. der Abstand zwischen der Radmitte und dem Durchstoßpunkt der Lenkachse durch die Radebene, während bei den Seitenkräften der geometrische und Reifennachlauf, also der Abstand zwischen dem Angriffspunkt der außermittigen Seitenkraft und der Lenkachse, der Hebelarm ist. Diese Anregungen führen insbesondere bei einer elastischen Vorderradaufhängung im Resonanzfall zu Drehausschlägen am Lenkrad, die auf den Fahrer des Fahrzeuges unangenehm und störend wirken können. Da zudem diese Ausschl§-ge mit größerer Betriebszeit der Reifen an Größe zuneEmPnw werden derartige Störungen häufig erst nach einer längeren Laufzeit des Fahrzeuges bemerkt.
Bei bestimmten, jeweils vom Fahrzeugtyp abhängigen Geschwindigkeitsbereichen entspricht die Frequenz der anregenden Kräfte der bei etwa 11 Hz liegenden Eigenfrequenz des schwinuungsfähigen Systems, bei der das Lenkrad in Gegenphase zu den beiden Vorderrädern schwingt. 4 Die bekannten, im allgemeinen an der Spurstange angebrachten Lenkangsdämpfer sind nun in der Regel nicht geeignet, die nur in verhältnismäBig geringer Größe auftretendea Ausschläge infolge der periodischen Anregungskräfte zu dämpfen, da diese Dämpfer bei derartig geringen Ausschlägen von etwa +0,2 bis 0,5 mm nicht ansprechen. Es ist zwar aus der deutschen Offenlegungsschrift 7 430 762 schon ein Lenkangsstoßdämpfer bekannt, der, um auch bei kleineren, von der Fahrbahn herkommenden Stößen ansprechen zu können, unter Zwischenschaltung einer Übersetzung an die Zahnstange einer Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge angeschlossen ist, derart, daß die beweglichen Stoßdämpferteile einen gegenüber dem Zahnetangenhub vergrößerten Hub zueinander ausführen. Diese Ausführung erfordert Jedoch einen erheblichen Aufwand und läßt sich in der Regel kaum oder nur mit erheblichen Kosten und Schwierigkeiten in ein schon vorhandenes Fahrzeug einbauen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung zur Verringerung der Lenkraddrehschwingungen zu schaffen, die wirkungsvoll in der Funktion und einfach in ihrem Aufbau ist, so daß auch schon vorhandene Fahrzeuge noch nachträglich damit ausgerüstet werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in einem auf die Eigenfrequenz des Lenksystems abgestimmten, hydraulischen Tilgerdämpfer, bei dem eine auf Federn abgestützte Tilgermasse in einem hydraulischen Medium mit großen Aus schlägen schwingt.
Dabei kann als Tilgerdämpfer entweder ein an der mittleren Spurstange befestigter Hubrilgerdämpfer mit in axials-r Richtung 6chwingender Tilgermasse oder aber ein an dem Lenkstangenrohr angebrachter Drehtilgerdämpfer mit in Umfangsrichtung schwingender Tilgermasse vorgesehen sein. Beiden Ausfuhrungen gemeinsam ist der verhältnismäßig einfache Aufbau, der auch ihren nachträglicheh Einbau in schon vorhandene Fahrzeuge zuläßt. Die mit großen Ausschlägen in Gegenphase zu den angeregten Vorderrädern schwingende Tilgermasse getahrleistet eine wirksame Dämpfung der Lenkraddrehschwingungen, so daß Fahrsicherheit rnd- Fahrkomfort4wesentlich verbessert verbessert werden können.
Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden-Beschreibung enthalten, die die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung-näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges in einer Ansicht in Fahrtrichtung und Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Vorderachse eines Iaftfahrzeuge 5.
Die beiden Figuren der Zeichnung stellen im wesentlichen die gleiche Vorderachse in verschiedenen Ansichten dar, wobei lediglich in der Figur 1 ein an dem Lenkstangenrohr angebrachter Drehtilgerdämpfer und in der Figur 2 ein an der mittleren Spurstange befestiger Hubtilgerdämpfer vorgesehen ist. Im übrigen weisen die einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen auf. Mit 1 sind Laufräder bezeichnet, in deren Nabe 2 jeweils ein Achsschenkel 3 gelagert ist. Der und Achsschenkel 3 dient zur Aufnahme eines Federbeins 9/ist durch einen Querlenker 4mit einem Rahmen 5 verbunden. Während mit 6 die Anlenkungspunkte der Querlenker 4 an dem Rahmen 5 bezeichnet sind, stellen 8 die Lagerpunkte eines Stabilisators 7 an dem Querlenker 4 dar. An dem Achsschenkel 3 sind über einen Lenkhebel 10 jeweils eine Spur6tange 11 für Jedes Laufrad 1 angebracht. Die Spurstangen 11 sind Jeweils bei 13 an einer gemeinsamen, mittleren Spurstange 12 angelenkt. Diese mittlere Spurstange 12 weist an ihrem einen Ende einen Lenkungs-Anschlagsbegrenzer 14 auf und ist mit ihrem anderen Ende an dem Lenkstockhebel des Lenkgetriebes 15 befestigt. An die sem Lenkstockhebel ist auch der übliche Lenkungedämpfer 16 befestigt. Mit 17 ist schließlich das Lenkstangenrohr bezeichnet, an dessen Ende ein Lenkrad 18 angeordnet ist.
In der Figur 1 ist an dem Lenkstangenrohr 17 ein Drehtilgerdämpfer 19 angebracht. Dieser Drehtilgerdämpfer 19 besteht aus einem an dem Lenkstangenrohr 17 starr befestigten, zylinderförmigen, geschlossenen Gehäuse 20, in dem eine Tilgermasse 21 über eine Drehfeder 22 schwingungsfähig aufgehängt ist.
Das Gehäuse 20 ist mit einer Ölfüllung versehene Bei Anregung der Lenkraddrehschwingungen führt die Tilgermasse 21 eine Gegenschwingung aus, die durch die Ölfüllung gedämpft wird.
In der Figur 2 ist im Gegensatz zu dem Drehtilgerdämpfer 19 ein Rubtilgerdämpfer 24 gezeigt, der bei 30 an der mittleren Spurstange 12 des Lenksystems, beispielsweise durch Schweißung, befestigt ist. Anstelle einer Schweißverbindung kann auch eine einfache Schellenverbindung vorgesehen sein. Der Eubtilgerdänipfer 24 besteht aus einem geschlossenen zylinderförmigen Gehäuse 29, in dem eine Tilgermasse 25 mittels Federn 26 so aufgehängt ist, daß sie in dem Gehäuse 29in Achsrichtung verlaufende Schwingungen ausführen kann. Das Gehäuse 29 ist mit einer Ölfüllung 28 versehen und die Tilgermasse 25 ist als Dämpferkolben mit Durchlaßöffnungen 27 für das Öl ausgebildet.
Der Tilgerdämpfer ist nun so abgestimmt, daß er bei Schwingungsanregung des Lenkungssystems in Eigenfréquenz darch die Zentrifugalkräfte und Seitenkräfte der Laufräder eine- Schwingung ausführt, die der angeregten Schwingung entgegengesetzt ist.
Bei der Schwingung der Tilgermasse erfolgt gleichzeitig eine Dämpfung infolge des gedrosselten Durchtritts des Ölvolumens durch die als Dämpferkolben ausgebildete Tilgermasse.-Während nun mit den bekannten Ienkungsdampfern nur stoßartige Ausschläge oberhalb einer bestimmten Größe gedämpft werden können, kann mit den erfindungsgemäBen GilgerdampSetn-auch den eingangs genannten, die Fahtsicherheit und den Yahrkomfort beeinträchtigenden Schwingungen begegnet werden.

Claims

ANSPRtJCRE

1. Einrichtung zur Verringerung von an Lenkrädern von Kraftfahrzeugen auftretenden periodischen Drehschwingungen, die durch an den Laufrädern wirkende Kräfte, nämlich durch die infolge Unwucht der Räder verursachten Zentrifugalkräfte und die infolge Spur- und Sturzwinkeländerungen verursachten Seitenkräfte, angeregt werden, gekennzeichnet durch einen auf die Eigenfrequenz des Lenksystems abgestimmten hydraulischen Tilgerdämpfer (19, 24), bei dem eine auf Federn abgestützte Tilgermasse in einem hydraulischen Dämpfungsmedium mit großen Ausschlägen schwingt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tilgerdämpfer ein an der mittleren Spurstange (12) befestigter Hubtilgerdämpfer (24) mit in axialer Richtung schwingender, als Dämpferkolben ausgebildeter Tilgermasse (25) vorgesehen ist. ( Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß als Tilgerdämpfer ein an dem Lenkstangenrohr (17) befestigter Drehtilgerdämpfer (19) mit in Umfangsrichtung schwingender Tilgermasse (21) vorgesehen ist.