DE19912898C1 - Verspannungsregleranordnung für ein Fahrzeug - Google Patents
Verspannungsregleranordnung für ein FahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verspannungsregleranordnung für ein Fahrzeug, das einen von vier Rädern getragenen Aufbau aufweist, wobei je zwei Räder, die einander diametral gegenüberliegen, ein Diagonalradpaar bilden. DOLLAR A Eine solche Verspannungsregleranordnung soll so ausgebildet werden, daß sie einen einfachen Aufbau aufweist und eine rasche Regelung gewährleistet. DOLLAR A Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß jedem Rad ein Druckraum zugeordnet, in dem ein mit einer am Rad angreifenden Radlast korrelierter Fluiddruck herrscht, wobei bei jedem Diagonalradpaar die zugehörigen Druckräume jeweils mit Ventilmitteln gekoppelt sind, derart, daß die Ventilmittel in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen der Summe der Drücke in den Druckräumen des einen Diagonalradpaares und der Summe der Drücke in den Druckräumen des anderen Diagonalradpaares betätigt werden und dabei die Druckräume mit dem in der Summe höheren Druckniveau mit einem Niederdruckreservoir und die Druckräume mit dem in der Summe niedrigeren Druckniveau mit einer Hochdruckquelle verbinden. DOLLAR A Bei ungleicher Achslastverteilung verhindern Rückschlagventile undefinierte Lageänderungen des Fahrzeugs (Fig. 2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Verspannungsregleranordnung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 für ein Fahrzeug, das einen von vier
Abstützelementen, z. B. Rädern, getragenen Aufbau aufweist.
Da sich die räumliche Anordnung einer Ebene durch drei Raumpunkte
eindeutig definieren läßt, ist bei einem Fahrzeugaufbau, der vier
Räder bzw. Abstützelemente aufweist und somit an vier Raumpunkten
abgestützt ist, das Abstützsystem des Fahrzeugaufbaus, z. B. den
Rädern zugeordnete Luftfedern, statisch überbestimmt.
Insbesondere stehen zur Bestimmung von vier Abstützkräften nur
drei Gleichungen zur Verfügung: Gewichtskraftverteilung (die
Summe der Radlasten entspricht dem Fahrzeuggewicht, d. h. der
statischen Belastung des Aufbaus), Nickmomentverteilung (die aus
den Radlasten resultierenden Momente bezüglich der Nickachse bzw.
Querachse des Fahrzeuges müssen sich in der Summe aufheben),
Wankmomentverteilung (die aus den Radlasten resultierenden
Momente bezüglich der Wankachse bzw. Längsachse des Fahrzeuges
müssen sich in der Summe aufheben).
Beispielsweise kommt es, wenn
sich eines der Räder außerhalb der durch die anderen drei Räder
gebildeten Ebene abstützt, zu einer sogenannten "Verspannung",
bei der die Radlastverteilung dazu führt, daß ein Fahrzeugaufbau
bezüglich einer Diagonalen, die durch diametral gegenüberliegend
am Aufbau angeordnete Fahrzeugräder verläuft, Biegebelastungen
ausgesetzt ist. Diese "Verspannungen" charakterisieren sich
dadurch, daß die Summe der Radlasten diagonal angeordneter
Abstützelemente bzw. Räder für beide Diagonalen ungleich sind.
Mit anderen Worten: Die Radlast vorne links plus die Radlast
hinten rechts ist ungleich der Radlast vorne rechts plus der
Radlast hinten links.
Eine solche Verspannung des Fahrzeugaufbaues kann erheblichen
Einfluß auf das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeuges (z. B.
Untersteuern oder Übersteuern bei Kurvenfahrt eines Kraftwagens)
haben. Beispielsweise kann es dazu kommen, daß ein
Niveauregulierungssystem, dem nur die drei vorgenannten
Gleichungen zur Verfügung stehen, am Abstützelement vorne links
(relativ zur Fahrtrichtung) eine Kraft einregelt, die um einen
Wert +X von einer Kraft abweicht, die sich bei einer idealen bzw.
verspannungsfreien Kräfteverteilung an allen Abstützelementen
einstellen würde.
Um ein Nickmoment und ein Wankmoment
auszuschalten, müssen die Kräfte an den anderen Abstützelementen
wie folgt korrigiert werden: vorne rechts um
-X, hinten links um -X, hinten rechts um +X. Es ist klar, daß
sich ein derart verspanntes Fahrzeug in Linkskurven anders
verhält als in Rechtskurven, zumal sich der Betrag des Wertes X
zufällig ergibt.
Bei Fahrzeugen, deren Räder mit rein passiven Kraftelementen,
z. B. mit herkömmlichen Stoßdämpfer-Feder-Aggregaten, am Aufbau
abgestützt sind, kann es aufgrund äußerer Einflüsse nur zu
relativ kleinen Verspannungswerten kommen. Im Unterschied dazu
kann es bei Fahrzeugen, deren Räder mit aktiven Kraftelementen,
z. B. mit steuerbaren Luftfedern, am Aufbau abgestützt sind und
die ein Regelungssystem zur Beeinflussung bzw. Steuerung der
Kraftelemente aufweisen, z. B. ein Niveauregulierungssystem oder
ein aktives Luftfederungssystem, im Rahmen der Regelung aufgrund
der statischen Oberbestimmung zu großen Werten für die
Verspannung kommen, die sich außerdem durch die permanent
ablaufende Regelung ständig ändern können.
Um den Einfluß dieser
Verspannungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges zu reduzieren,
werden Verspannungsregleranordnungen verwendet. Eine solche
Verspannungsregleranordnung hat zum Ziel, die Verspannung des die
Räder tragenden Aufbaus auf den Wert "Null" einzuregeln, bzw.
klein zu halten (je nach Reglerbauart), das heißt, daß an den
vier Rädern eine Radlastverteilung eingeregelt wird, bei der die
Summen der Radlasten diagonal angeordneter Räder gleich sind.
Durch die Berücksichtigung der Aufbauverspannung wird für die
Bestimmung der vier Radlasten somit eine vierte Gleichung zur
Verfügung gestellt.
Eine Verspannungsregleranordnung der eingangs genannten Art ist
aus der GB 2 025 863 A bekannt. Bei einem von vier Rädern
getragenen Fahrzeugaufbau bilden je zwei Räder, die einander
diametral gegenüberliegend am Fahrzeugaufbau angeordnet sind, ein
Diagonalradpaar. Jedem Rad ist ein Druckraum zugeordnet, der
derart mit dem Rad gekoppelt ist, daß in einem im Druckraum
enthaltenen Fluid ein mit einer am Rad angreifenden Radlast
korrelierter Fluiddruck herrscht.
Die bekannte
Verspannungsregleranordnung weist außerdem ein Kolben-Zylinder-
Aggregat auf, das zwei separate Zylinder aufweist, in denen
jeweils ein Kolben zwei Kammern voneinander trennt, wobei die
Kolben durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden
sind. Die den Rädern zugeordneten Druckräume sind jeweils mit
einer der Kammern des Kolben-Zylinder-Aggregates verbunden.
Bei
einer Verspannung des Fahrzeugaufbaus werden die Kolben des
Kolben-Zylinder-Aggregates angetrieben, wodurch sich die Volumina
der Kammern verändern und einen Druckausgleich in den damit
gekoppelten Druckräumen bewirken. Darüber hinaus steuern die
Kolben Druckausgleichsleitungen, die bei einer hinreichenden
Kolbenverstellung einerseits die beiden den Vorderrädern
zugeordneten Druckräume miteinander verbinden und andererseits
die beiden, den Hinterrädern zugeordneten Druckräume miteinander
verbinden. Auf diese Weise kommt es bei den Druckräumen der
Vorderräder und den Druckräumen der Hinterräder jeweils zu einem
Druckausgleich.
Bei einer derartigen, rein passiv arbeitenden
Verspannungsregelung können Nachteile bestehen, wenn die
einzelnen Druckräume relativ großvolumig sind und wenn
beispielsweise als Druckfluid ein Gas, z. B. Druckluft, verwendet
wird. Um bei diesen Voraussetzungen die Verspannungsregelung mit
einer Verdrängungswirkung zu realisieren, muß auch das
Verdrängeraggregat mit entsprechend großen Volumina arbeiten, um
Drücke ausgleichen zu können. Dies hat jedoch zur Folge, daß das
Kolben-Zylinder-Aggregat auch nur auf relativ große
Druckdifferenzen reagieren kann.
Des weiteren bestehen
Reibungsprobleme zum einen bei der Verstellung der Kolben und zum
anderen innerhalb der fluidführenden Leitungen. Kleine Leitungen
weisen relativ hohe Strömungswiderstände auf und können nur
relativ geringe Volumenströme transportieren. Demnach verhindert
auch die systembedingte Reibung den Ausgleich kleiner
Druckdifferenzen. Des weiteren erfolgt bei der bekannten
Verspannungsregleranordnung der Druckausgleich zwischen den
Druckräumen der Vorderräder bzw. zwischen den Druckräumen der
Hinterräder beim Öffnen der Druckausgleichsleitungen relativ
plötzlich, was je nach Fahrzeug unerwünscht sein kann.
Aus der WO 93/01948 A1 ist eine andere Verspannungsregleranordnung
bekannt. Dort ist jedem der vier Fahrzeugräder ein
doppeltwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat zugeordnet, wobei jedes
dieser Kolben-Zylinder-Aggregate einen Zylinder enthält, in dem
durch einen im Zylinder verstellbaren Kolben zwei fluidbefüllte
Kammern, nämlich eine obere Kammer und eine untere Kammer,
voneinander getrennt sind. Da das jeweilige Kolben-Zylinder-
Aggregat das jeweilige Rad am Fahrzeugaufbau abstützt, ergeben
sich die Relativbewegungen zwischen Kolben und Zylinder durch die
jeweilige Relativlage des Rades zum Aufbau.
Bei dieser bekannten
Verspannungsregleranordnung sind die Kolben-Zylinder-Aggregate
von Rädern, die auf einer Diagonalen des Fahrzeuges angeordnet
sind (Diagonalradpaar) miteinander gekoppelt, indem jedes
Diagonalradpaar zwei Verbindungsleitungen aufweist, die
kreuzweise jeweils die obere Kammer des einen mit der unteren
Kammer des anderen Kolben-Zylinder-Aggregates kommunizierend
verbinden. In diesen Verbindungsleitungen sind pneumatisch
gefederte Hydraulikmittelspeicher angeordnet, die im wesentlichen
dynamische Radlaständerungen abfedern. Auf diese Weise wird ein
stationärer Druckausgleich zwischen den jeweils gekoppelten
Kammern ermöglicht, der dazu führt, daß Radlastverschiebungen,
wie sie z. B. bei Kurvenfahrt und beim Bremsen auftreten können,
stationär nur geringe Kolbenbewegungen und somit auch nur geringe
Aufbaubewegungen bewirken.
Die bekannte Verspannungsregleranordnung weist außerdem ein
Ausgleichsaggregat auf, das als doppeltwirkendes Kolben-Zylinder-
Aggregat ausgebildet ist, in dem zwei miteinander
antriebsverbundene Kolben in zwei voneinander getrennten
Zylindern vier Kammern ausbilden. Jeder dieser Kammern ist eine
der Verbindungsleitungen, die eine obere und eine untere Kammer
der den Diagonalradpaaren zugeordneten Kolben-Zylinder-Aggregaten
verbindet, zugeordnet bzw. mit dieser kommunizierend verbunden.
Dabei sind die vier Verbindungsleitungen den vier Kammern des
Ausgleichsaggregates so zugeordnet, daß bei einem Diagonalradpaar
die eine Verbindungsleitung an dem einen Kolben und die andere
Verbindungsleitung am anderen Kolben gleichgerichtet angreifen,
wobei die beiden Verbindungsleitungen des einen Diagonalradpaares
in entgegengesetzter Richtung an den Kolben angreifen als die
Verbindungsleitungen des anderen Diagonalradpaares.
Auf diese
Weise bewirkt eine Lastzunahme an einem der Kolben-Zylinder-
Aggregate des einen Diagonalradpaares im Ausgleichsaggregat eine
Verstellung der Kolben, wodurch sich im Fluidkreis des belasteten
Kolben-Zylinder-Aggregates ein Druckabfall und im Fluidkreis des
anderen Diagonalradpaares ein Druckanstieg auf denselben Lastwert
einstellt, so daß schließlich die Summe der Radlasten bei den
Diagonalradpaaren gleich sind und somit der Fahrzeugaufbau
verspannungsfrei ist.
In der US 5 601 306 A wird eine Weiterbildung der vorgenannten
Verspannungsregleranordnung gezeigt, bei der durch das
Ausgleichsaggregat ein Ventil betätigt wird, über das sämtliche
Kammern der einzelnen Kolben-Zylinder-Aggregate mit einem relativ
drucklosen Reservoir und mit einer Druckquelle verbunden werden
können. Dieses Ventil ist Bestandteil einer Niveauregulierung und
ermöglicht es, den Druck in den separaten, jeweils einem
Diagonalradpaar zugeordneten Fluidkreisen gleichzeitig zu erhöhen
oder zu erniedrigen, um ein gewünschtes Aufbauniveau für das
Fahrzeug einzustellen.
Das Ventil der Niveauregulierung ist dabei
mit dem Ausgleichsaggregat der Verspannungsregleranordnung derart
gekoppelt, daß für den Fall, daß eine Verspannung auftritt und
noch nicht ausgeregelt worden ist, das besagte Ventil der
Niveauregulierung sämtliche Anschlüsse sperrt, so daß keine
Niveauverstellung durchführbar ist, solange eine Verspannung
auftritt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine
Verspannungsregleranordnung anzugeben, die einen einfachen
Aufbau aufweist und eine rasche Regelung gewährleistet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine
Verspannungsregleranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei
Fahrzeugen, deren Räder mit einem fluidischen, das heißt mit
einem hydraulischen oder mit einem pneumatischen, Stellglied am
Fahrzeugaufbau abgestützt sind, Druckräume dieser Stellglieder,
in denen jeweils ein mit der Radlast des zugehörigen Rades
korrelierter Druck herrscht, bei den Diagonalradpaaren derart
miteinander zu koppeln, daß in Abhängigkeit einer Differenz
zwischen den Summen der Drücke in den Druckräumen bei den
Diagonalradpaaren einerseits die Druckräume des Diagonalradpaares
mit dem höheren Druckniveau entspannt und andererseits die
Druckräume des Diagonalradpaares mit dem niedrigeren Druckniveau
aufgeladen werden.
Zu diesem Zweck betätigen die Druckräume der
Diagonalradpaare in Abhängigkeit der Druckdifferenz, die sich
zwischen den Druckräumen des einen Diagonalradpaares und den
Druckräumen des anderen Diagonalradpaares ausbildet,
Ventilmittel gemeinsam derart, daß gleichzeitig die Druckräume des Diagonalradpaares,
dessen Druckräume in der Summe das höhere Druckniveau aufweisen,
mit einem Niederdruckreservoir und die Druckräume des
Diagonalradpaares, dessen Druckräume in der Summe das niedrigere
Druckniveau aufweisen, mit einer Hochdruckquelle verbunden
werden.
Auf diese Weise kann die Druckdifferenz zwischen den
Diagonalradpaaren rasch abgebaut werden, 50 daß in allen
Druckräumen rasch Drücke eingeregelt werden können, die bewirken,
daß die Summe der Radlasten diagonal angeordneter Abstützelemente
bzw. Räder bei beiden Diagonalradpaaren gleich groß ist, so daß
keine Verspannung mehr auftritt.
Im Unterschied zu den bekannten Verspannungsregleranordnungen
kommt die erfindungsgemäße Anordnung mit jeweils einer
Verbindungsleitung zwischen den Druckräumen eines
Diagonalradpaares aus, so daß hier ein vereinfachter Aufbau
vorliegt.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Anordnung eine
Verspannung besonders rasch ausregeln, da bei einer
Druckdifferenz zwischen den Druckräumen der Diagonalradpaare das
Druckniveau der einen Druckräume gesenkt und gleichzeitig das
Druckniveau der anderen Druckräume angehoben wird.
Darüber hinaus
arbeitet die Erfindung nach dem Servo-Prinzip, so daß aufgrund
der ausgebildeten Kraftverstärkungswirkung die einzelnen
Stellmittel, Schaltmittel und Komponenten, wie z. B. hydraulische
Aktuatoren, relativ klein dimensioniert werden können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Verspannungsregleranordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen
in Verbindung mit der Zeichnung und der zugehörigen Figurenbeschreibung
anhand der Zeichnung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung für eine
erfindungsgemäße Verspannungsregleranordnung und
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch einer anderen
Ausführungsform der Verspannungsregleranordnung.
Die Verspannung eines Fahrzeugaufbaus ist die Differenz aus der
Summe der Radlasten der einen Fahrzeugdiagonalen und der Summe
der Radlasten der anderen Fahrzeugdiagonalen. Die Verspannung des
Aufbaus ist Null, wenn die Radlastsummen beider Diagonalradpaare
gleich groß sind. Mit der nachfolgend beschriebenen
Verspannungsregleranordnung soll die Verspannung auf den Wert
Null eingeregelt werden. Es ist klar, daß die vorliegende
Erfindung nicht nur bei Straßenfahrzeugen, sondern auch bei
Schienenfahrzeugen anwendbar ist, um beispielsweise Verspannung
in einem die Räder enthaltenden Fahrzeugaufbau, z. B. Radgestell
oder Drehgestell, auszuregeln.
Einander entsprechende Bauteile und Elemente sind in den Fig. 1
und 2 gleich bezeichnet.
Entsprechend Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße
Verspannungsregleranordnung 1, die in Fig. 1 durch einen mit
unterbrochenen Linien gebildeten Rahmen gekennzeichnet ist, vier
Radkraftstellglieder 2, 3, 4, 5 auf, die jeweils ein nicht
dargestelltes Rad eines Fahrzeuges an einem Aufbau des Fahrzeuges
abstützen. Ein solches Stellglied kann beispielsweise ein
Luftfederbalg sein. Die Stellglieder 2, 3, 4, 5 sind dabei so mit
den zugehörigen Rädern und dem Fahrzeugaufbau gekoppelt, daß in
einem Druckraum 6, 7, 8, 9 der Stellglieder 2, 3, 4, 5 in einem
darin enthaltenen Fluid, z. B. Luft, ein Druck herrscht, der mit
einer am jeweiligen Rad angreifenden Radlast korreliert bzw. dazu
proportional ist.
Je zwei Druckkammern 6, 9 bzw. 7, 8, die jeweils den am
Fahrzeugaufbau diametral gegenüberliegend angeordneten Rädern
(Diagonalradpaar) zugeordnet sind, sind jeweils über eine
Verbindungsleitung 10 bzw. 11 kommunizierend miteinander
verbunden. Auf diese Weise herrscht in den diagonal zueinander
angeordneten Druckkammern 6, 9 bzw. 7, 8 jeweils derselbe Druck,
mit der Folge, daß auch an den zugehörigen Rädern dieselbe
Radlast angreift. Insoweit sind die beiden Druckkammern 6, 9 bzw.
7, 8 jeweils eines der Diagonalradpaare zueinander parallel
geschaltet.
Über ihre Verbindungsleitung 10 sind die Druckkammern 6, 9 des
einen Diagonalradpaares an ein erstes Ventil 12 angeschlossen.
Die Verbindungsleitung 10 kommuniziert zu diesem Zweck mit einem
ersten Anschluß 13 und einem zweiten Anschluß 61 des ersten
Ventils 12. An einen dritten Anschluß 14 des ersten Ventils 12
ist eine Hochdruckleitung 15 angeschlossen, die das Ventil 12 mit
einem Druckspeicher 16 verbindet. Der Druckspeicher 16 ist an
eine Druckseite einer Pumpe 17 angeschlossen, die den
Druckspeicher 16 permanent oder bedarfsabhängig auflädt. Eine
Saugseite der Pumpe 17 kommuniziert mit einem relativ drucklosen
Niederdruckreservoir 18, das bei der Verwendung von Luft als
Druckfluid auch die atmosphärische Umgebung des Fahrzeuges sein
kann. Ein vierter Anschluß 19 des ersten Ventils 12 ist mit einer
Niederdruckleitung 20 verbunden, über die das erste Ventil 12 mit
dem Reservoir 18 kommuniziert.
Im ersten Ventil 12 ist ein erstes Schaltelement 21 verstellbar
gelagert. Bei der in Fig. 1 dargestellten Normallage des
Schaltelementes 21 sind sämtliche Anschlüsse 13, 14, 19, 61 des
ersten Ventils 12 gesperrt. Wenn das Schaltelement 21
entsprechend Fig. 1 nach oben verstellt wird, sind die parallel
geschalteten Druckkammern 6, 9 über ihre Verbindungsleitung 10
durch die Niederdruckleitung 20 mit dem Reservoir 18 verbunden.
Wenn sich das Schaltelement 21 entsprechend Fig. 1 nach unten
verstellt, sind die Druckkammern 6, 9 über ihre
Verbindungsleitung 10 durch die Hochdruckleitung 15 mit dem
Druckspeicher 16 verbunden.
In entsprechender Weise ist die Verbindungsleitung 11 der anderen
parallel geschalteten Druckkammern 7, 8 an einen ersten Anschluß
22 und an einen zweiten Anschluß 62 eines zweiten Ventils 23
angeschlossen, dessen dritter Anschluß 24 mit der
Niederdruckleitung 20 und dessen vierter Anschluß 25 mit der
Hochdruckleitung 15 verbunden ist. Dementsprechend sind in der in
Fig. 1 dargestellten Normallage eines zweiten Schaltelementes 26
ebenfalls sämtliche Anschlüsse 22, 24, 25, 62 des zweiten Ventils
23 gesperrt, während bei einer Verstellung des Schaltelementes 26
entsprechend Fig. 1 nach oben die Druckkammern 7, 8 über ihre
Verbindungsleitung 11 durch die Hochdruckleitung 15 mit dem
Druckspeicher 16 und bei einer Verstellung des Schaltelementes 26
entsprechend Fig. 1 nach unten durch die Niederdruckleitung 20
mit dem Reservoir 18 kommunizierend verbunden sind.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform, bei der die
Druckkammern 6, 9 bzw. 7, 8 der Diagonalradpaare miteinander
kommunizieren können, ist insbesondere für spezielle
Anwendungsfälle geeignet, bei denen der Schwerpunkt des
Fahrzeugaufbaus etwa im Schnittpunkt der Fahrzeugdiagonalen
liegt. Denn wenn der Schwerpunkt von diesem Schnittpunkt
abweicht, würde z. B. eine stärkere Belastung der Vorderachse,
d. h. der Druckkammern 6 und 7, der dann stattfindende diagonale
Druckausgleich bewirken, daß sich der Fahrzeugaufbau vorn
absenkt. In Verbindung mit einer Niveauverstelleinrichtung kann
dies zwar ausgeglichen werden, würde aber eine permanente
Niveauregulierung zur Folge haben.
Um eine solche ununterbrochene Nachregelung zu vermeiden, werden
bei einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 2 die
Verbindungsleitungen 10 und 11 jeweils in zwei Teilabschnitte 10a
und 10b bzw. 11a und 11b aufgeteilt, die jeweils an eine weiter
unten beschriebene Ventilanordnung 54 bzw. 55 angeschlossen
sind. Durch die Ventilanordnungen 54 und 55 sind die
Teilabschnitte 10a, 10b und 11a, 11b unabhängig voneinander an
die Ventile 12 und 23 angeschlossen. Die in Fig. 2 dargestellte
Verspannungsregleranordnung 1' arbeitet völlig unabhängig von
einer Niveauverstelleinrichtung und hat insbesondere keinen
Einfluß auf das Niveau und die Ausrichtung des Fahrzeugaufbaus.
Entsprechend Fig. 2 weisen die Ventilanordnungen 54 und 55
jeweils zwei parallele Zweige 56, 57 bzw. 58, 59 auf, an die
jeweils beide Teilabschnitte 10a, 10b bzw. 11a, 11b angeschlossen
sind. In jedem Zweig 56, 57, 58, 59 sind jeweils zwei
Rückschlagventile 60 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung
angeordnet. Zwischen seinen Rückschlagventilen 60 ist der Zweig
56 an den ersten Anschluß 13 des Ventils 12 angeschlossen, wobei
die Rückschlagventile 60 zum Ventil 12 hin sperren. Der Zweig 57
ist zwischen seinen Rückschlagventilen 60 an den zweiten Anschluß
61 des Ventils 12 angeschlossen, wobei die Rückschlagventile 60
vom Ventil 12 weg sperren. Dementsprechend ist der Zweig 58
zwischen seinen Rückschlagventilen 60 an den ersten Anschluß 22
des Ventils 23 angeschlossen, wobei die Rückschlagventile 60 zum
Ventil 23 hin sperren. Schließlich ist der Zweig 59 zwischen
seinen Rückschlagventilen 60 an den zweiten Anschluß 62 des
Ventils 23 angeschlossen, wobei die Rückschlagventile 60 vom
Ventil 23 weg sperren.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 kommuniziert jede Druckkammer 6, 7,
8, 9 über eine Druckleitung 27, 28, 29, 30 mit einem fluidischen
Aktuator 31, 32, 33, 34. Ein solcher fluidischer Aktuator kann
beispielsweise als einfachwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat
ausgebildet sein. Jeder Aktuator 31, 32, 33, 34 enthält eine
Druckkammer 35, 36, 37, 38, die über die jeweilige Druckleitung
27, 28, 29, 30 mit dem zugehörigen Druckraum 6, 7, 8, 9
kommuniziert. Über einen im Aktuator 31, 32, 33, 34 verstellbar
gelagerten Kolben 39, 40, 41, 42 treiben die Aktuatoren 31, 32,
33, 34 eine Schaltstange 43 an, wobei die jeweils einem
Diagonalradpaar zugeordneten Aktuatoren 31, 34 bzw. 32, 33 so
miteinander gekoppelt sind, daß sie quasi parallel geschaltet
sind und gleichgerichtet auf die Schaltstange 43 einwirken. Damit
die Aktuatoren 31, 32, 33, 34 eine Kraft auf die Schaltstange 43
übertragen können, sind sie in entsprechender Weise am Fahrzeug
befestigt, wobei diese Befestigung in Fig. 1 mit 44 und 45
symbolisiert ist.
Die Aktuatoren 31, 32, 33, 34 sind so angeordnet, daß die
Aktuatoren 31 und 34 des einen Diagonalradpaares in
entgegengesetzter Richtung auf die Schaltstange 43 einwirken als
die Aktuatoren 32 und 33 des anderen Diagonalradpaares. Auf diese
Weise befindet sich die Schaltstange 43 in der in den Fig. 1 und
2 dargestellten Normallage, wenn in den Druckkammern 35 und 38
des einen Diagonalradpaares in der Summe derselbe Druck herrscht
wie in den Druckkammern 36 und 37 der dem anderen Diagonalradpaar
zugeordneten Aktuatoren 32 und 33. Sobald jedoch eine
Druckdifferenz zwischen der Drucksumme der dem einen
Diagonalradpaar zugeordneten Druckkammern 35, 38 und der
Drucksumme der dem anderen Diagonalradpaar zugeordneten
Druckkammern 36, 37 auftritt, verstellt sich die Schaltstange 43
entsprechend den Fig. 1 und 2 mehr oder weniger nach oben oder
nach unten.
Die Schaltstange 43 ist mit den Schaltelementen 21 und 26 der
Ventile 12 und 23 gekoppelt, so daß eine Verstellung der
Schaltstange 43 eine gleichzeitige simultane Verstellung der
Schaltelemente 21 und 26 bewirkt. Bei der in Fig. 1 gezeigten
Variante können die Druckkammern 35, 38 bzw. 36, 37 bzw. die
Aktuatoren 31, 34 bzw. 32, 33 der Diagonalradpaare jeweils zu
einer Druckkammer bzw. zu einem Aktuator zusammengefaßt sein.
Die Schaltstange 43 ist durch Federmittel 46 in ihre Normallage
vorgespannt. Außerdem können Dämpfermittel 47 vorgesehen sein, um
eine entsprechende Dämpfungswirkung für die Verstellbewegungen
der Schaltstange 43 zu erzielen.
Darüber hinaus kann jeder Druckraum 6, 7, 8, 9 der Stellglieder
2, 3, 4, 5 über Regelventile 48, 49, 50, 51 und entsprechende
Hochdruckleitungen 52 und Niederdruckleitungen 53 direkt mit
einer Hochdruckquelle oder mit einem Niederdrucktank verbunden
werden, wobei der Niederdrucktank des Reservoir 18 und die
Druckquelle der Druckspeicher 16 sein können. Die genannten
Regelventile 48, 49, 50, 51 können dabei Bestandteil einer
Niveauverstelleinrichtung sein, durch die das Niveau des
Fahrzeugaufbaues auf einen vorbestimmten Wert eingestellt bzw.
eingeregelt werden kann. Die erfindungsgemäße
Verspannungsregleranordnung arbeitet jedoch völlig unabhängig von
einer derartigen Niveauverstelleinrichtung.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Verspannungsregleranordnung 1 ist im folgenden für die
Ausführungsform gemäß Fig. 2 erläutert. Die Ausführung gemäß Fig.
1 arbeitet entsprechend, wobei zusätzlich die Kopplung der
diagonalen Druckkammern 6, 9 bzw. 7, 8 stets für einen
Druckausgleich sorgt.
Wenn das Fahrzeug beispielsweise durch eine Fahrbahnunebenheit
verspannt wird, derart, daß das dem Stellglied 2 zugeordnete Rad
einer größeren Radlast ausgesetzt ist als die Stellglieder 3, 4,
5 der anderen Räder, stellt sich zunächst in der Druckkammer 6
des Stellgliedes 2 ein erhöhter Fluiddruck ein. Außerdem herrscht
dieser erhöhte Druck aufgrund der Druckleitung 27 schließlich
auch in der Druckkammer 35 des zugehörigen Aktuators 31. Da dann
die Drucksumme in den Druckkammern 35 und 38 größer ist als die
Drucksumme in den Druckkammern 36 und 37 der dem anderen
Diagonalradpaar zugeordneten Aktuatoren 32, 33 ergibt sich bei
gleichartigen Aktuatoren 31, 32, 33, 34 eine Druck- bzw.
Kraftdifferenz, die die Schaltstange 43 entsprechend den Fig. 1
und 2 nach oben verstellt. Bei nach oben verstellter Schaltstange
43 werden im ersten Ventil 12 die Leitungsabschnitte 10a und 10b
mit der Niederdruckleitung 20 und im zweiten Ventil 23 die
Leitungsabschnitte 11a und 11b mit der Hochdruckleitung 15
verbunden. Mit der Folge, daß sich das in den Druckräumen 6 und 9
herrschende, in der Summe relativ höhere Druckniveau aufgrund der
Verbindung mit dem drucklosen Reservoir 18 absenkt, während sich
das in der Summe relativ tiefere Druckniveau der Druckräume 7 und
8 durch die Verbindung mit dem Druckspeicher 16 erhöht. Durch die
Verbindung der Druckräume 6, 7, 8, 9 mit den Druckkammern 35, 36,
37, 38 ergibt sich eine Rückkopplung, die die Druckdifferenz
zwischen den summierten Drücken in den Druckkammern 35, 38 und
somit den Druckräumen 6, 9 des einen Diagonalradpaares und den
summierten Drücken in den Druckkammern 36, 37 und somit den
Druckräumen 7, 8 des anderen Diagonalradpaares ausregelt, das
heißt auf Null reduziert. Nach dem Regelungsvorgang herrscht
somit in den Druckräumen 7 und 8 in der Summe derselbe Druck wie
in den Druckräumen 6 und 9, so daß folglich an den diagonal
angeordneten Rädern in der Summe dieselbe Radlast wirkt.
Die Verbindungsleitungen 10 und 11 bzw. deren Teilabschnitte 10a,
10b, 11a, 11b sowie die Druckleitungen 27, 28, 29, 30 sind
vorzugsweise so ausgebildet bzw. dimensioniert, daß ein
Druckausgleich zwischen den Druckräumen 6 und 9 bzw. 7 und 8
sowie die Druckanpassung zwischen den Druckräumen 6, 7, 8, 9 und
der jeweils zugeordneten Druckkammer 35, 36, 37, 38 jeweils
gedrosselt erfolgt, so daß die erfindungsgemäße
Verspannungsregleranordnung 1 vorzugsweise solche Verspannung
ausregelt, die sich aufgrund länger anhaltender Verspannungen des
Fahrzeugaufbaues ausbilden, während hochfrequente bzw.
höherdynamische Verspannungsänderungen, wie sie z. B. durch die
Wankmomentenaufteilung bei Kurvenfahrten entstehen, weitgehend
unberücksichtigt bleiben.
Claims (12)
1. Verspannungsregleranordnung für ein Fahrzeug, das einen von
vier Rädern getragenen Aufbau aufweist, wobei je zwei Räder, die
einander diametral gegenüberliegend am Aufbau angeordnet sind,
ein Diagonalradpaar bilden, wobei jedem Rad ein Druckraum
(6; 7; 8; 9) zugeordnet ist, der derart mit dem Rad gekoppelt ist,
daß in einem im Druckraum (6; 7; 8; 9) enthaltenen Fluid ein mit
einer am Rad angreifenden Radlast korrelierter Fluiddruck
herrscht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckräume (6; 9) des einen Diagonalradpaares und die
Druckräume (7; 8) des anderen Diagonalradpaares mit Ventilmitteln
(12; 23) gekoppelt sind, derart, daß die Ventilmittel (12; 23) in
Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen der Summe der Drücke
in den Druckräumen (6; 9) des einen Diagonalradpaares und der
Summe der Drücke in den Druckräumen (7; 8) des anderen
Diagonalradpaares gemeinsam betätigt werden, wobei über die Ventilmittel
(12; 23) gleichzeitig die das in der Summe höhere Druckniveau aufweisenden
Druckräume (6; 9) oder (7; 8) mit einem Niederdruckreservoir (18)
und die das in der Summe niedrigere Druckniveau aufweisenden
Druckräume (7; 8) oder (6; 9) mit einer Hochdruckquelle (16, 17)
verbunden werden.
2. Verspannungsregleranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Rad ein fluidisches (hydraulisches oder pneumatisches)
Stellglied (2; 3; 4; 5), z. B. ein Luftfederbalg, zugeordnet ist, das
einerseits mit dem Fahrzeugaufbau und andererseits mit dem
jeweiligen Rad gekoppelt ist und den jeweiligen Druckraum (6; 7;
8; 9) enthält.
3. Verspannungsregleranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilmittel ein erstes Ventil (12) und ein zweites
Ventil (23) aufweisen.
- - wobei ein erster Anschluß (13) und ein zweiter Anschluß (61) des ersten Ventils (12) mit den dem einen Diagonalradpaar zugeordneten Druckräumen (6; 9) kommunizieren,
- - wobei ein erster Anschluß (22) und ein zweiter Anschluß (62) des zweiten Ventils (23) mit den dem anderen Diagonalradpaar zugeordneten Druckräumen (7; 8) kommunizieren,
- - wobei ein dritter Anschluß (14) des ersten Ventils (12) und ein vierter Anschluß (25) des zweiten Ventils (23) mit der Hochdruckquelle (16, 17) kommunizieren,
- - wobei ein vierter Anschluß (19) des ersten Ventils (12) und ein dritter Anschluß (24) des zweiten Ventils (23) mit dem Niederdruckreservoir (18) kommunizieren.
4. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß jedem Druckraum (6; 7; 8; 9) ein separater fluidischer Aktuator (31; 32; 33; 34) zugeordnet ist, die jeweils eine Druckkammer (35; 36; 37; 38) enthalten, die jeweils mit einem der Druckräume (6; 7; 8; 9) kommunizieren,
- - daß die dem einen Diagonalradpaar und dem anderen Diagonalradpaar jeweils zugeordneten zwei Aktuatoren (31; 34) und (32; 33) jeweils mechanisch parallel geschaltet sind,
- - daß die parallel geschalteten Aktuatoren (31; 34) und die parallel geschalteten Aktuatoren (32; 33) mit entgegengesetzter Wirkrichtung an einer die Ventilmittel (12, 23) betätigenden Schaltstange (43) angreife, derart, daß die Schaltstange (43) in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen den Druckkammern (35; 38) der einen parallel geschalteten Aktuatoren (31; 34) und den Druckkammern (36; 37) der anderen parallel geschalteten Aktuatoren (32; 33) aus ihrer Normallage verstellbar ist.
5. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß Federmittel (46) vorgesehen sind, die die Schaltstange (43)
in deren Normallage vorspannen.
6. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß Dämpfermittel (47) vorgesehen sind, die die
Verstellbewegungen der Schaltstange (43) dämpfen.
7. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Rädern zugeordneten Stellglieder (2; 3; 4; 5)
jeweils als fluidisches Verdrängeraggregat ausgebildet sind.
8. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das jeweils einem Diagonalradpaar zugeordnete Ventil (12;
23) als Proportionalregelventil ausgebildet ist.
9. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellglieder (2; 3; 4, 5) Bestandteile einer
Luftfederung und/oder einer Niveauverstelleinrichtung des
Fahrzeuges sind.
10. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckräume (6; 7; 8; 9) mit an ein Reservoir und an eine
Druckquelle angeschlossenen Regelventilen (48; 49; 50; 51) einer
Niveauverstelleinrichtung kommunizieren.
11. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kommunizierenden Verbindungen zwischen den Druckräumen
(6; 9) und (7; 8) der Diagonalradpaare und zwischen den
Druckräumen (6; 7; 8; 9) und der jeweils zugeordneten Druckkammer
(35; 36; 37; 38) gedrosselt sind.
12. Verspannungsregleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckräume (6; 9) bzw. (7; 8) eines Diagonalradpaares über eine Ventilanordnung (54) bzw. (55) mit den Ventilmitteln (12) bzw. (23) verbunden sind, wobei jede Ventilanordnung (54; 55) zwei parallele Zweige (56; 57) und (58; 59) aufweist, in denen jeweils zwei entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile (60) angeordnet sind, wobei zwischen den Rückschlagventilen (60) der Zweige (56; 57) und (58; 59) jeweils die Verbindungen zu den Ventilmitteln (12) bzw. (23) münden, wobei die Rückschlagventile (60) so, orientiert sind, daß zwischen den Druckräumen (6; 9) bzw. (7; 8) eines Diagonalradpaares kein Druckausgleich erfolgen kann
und daß durch Betätigung der Ventilmittel (12; 23) ein Aufladen der Druckräume (6; 9) bzw. (7; 8) aus der Hochdruckquelle (16, 17) sowie ein Entladen der Druckräume (6; 9) bzw. (7; 8) in das Niederdruckreservoir (18) ermöglicht ist (Fig. 2).
daß die Druckräume (6; 9) bzw. (7; 8) eines Diagonalradpaares über eine Ventilanordnung (54) bzw. (55) mit den Ventilmitteln (12) bzw. (23) verbunden sind, wobei jede Ventilanordnung (54; 55) zwei parallele Zweige (56; 57) und (58; 59) aufweist, in denen jeweils zwei entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile (60) angeordnet sind, wobei zwischen den Rückschlagventilen (60) der Zweige (56; 57) und (58; 59) jeweils die Verbindungen zu den Ventilmitteln (12) bzw. (23) münden, wobei die Rückschlagventile (60) so, orientiert sind, daß zwischen den Druckräumen (6; 9) bzw. (7; 8) eines Diagonalradpaares kein Druckausgleich erfolgen kann
und daß durch Betätigung der Ventilmittel (12; 23) ein Aufladen der Druckräume (6; 9) bzw. (7; 8) aus der Hochdruckquelle (16, 17) sowie ein Entladen der Druckräume (6; 9) bzw. (7; 8) in das Niederdruckreservoir (18) ermöglicht ist (Fig. 2).
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DE1999112898 Expired - Fee Related DE19912898C1 (de) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | Verspannungsregleranordnung für ein Fahrzeug |
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WO2000056562A1 (de) | 2000-09-28 |
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