DE2060025A1 - Anlage fuer Fahrzeuge zum Vermindern der durch Fliehkraft und/oder geneigten Untergrund hervorgerufenen Neigung des Wagenkastens - Google Patents

Description

• Gegenstand: Anlage für Fahrzeuge zum Vermindern der durch Fliehkraft und/oder geneigten Untergrund hervorgerufenen Neigung des Wagenkastens Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage für Fahrzeuge zum Vermindern der durch Fliehkraft oder geneigten Untergrund hervorgerufenen Neigung des Wagenkastens mit einem hydraulischen Verstellmotor, welcher zwei verschiedenen Rädern oder Radpaaren zugeordnete Ililfsfederglieder, vorzugsweise Torsionsstäbe, gegensinnig zu verstellen in der Lage ist, wobei die Arbeitsräume des Verstelllaotors über Anschlüsse mindestens eines Steuerventils, welches von einem auf Fliehkraft und Neigung reagierenden Massesystem, vorzugsweise ein Pendelsystem, gesteuert wird, derart mit einer Jruckquelle oder einem Ablauf verbunden werden, daß der Neigung des Wagenkastens entgegengewirkt wird.
• ähnliche Anlagen für Fahrzeuge sind bereits zum Schräystellen eines Wagenkastens entgegen der Fliehkraft beim Kurvenfahren bekannt geworden (deutsches Patent 1 17 o93).
• Diese Anlagen besitzen in der Regel zwei TorsionsstäLe, die relativ zwischen den ungefederten Massen (Räder, Radträger) und den gefederten Massen (Wagenkasten) wirksam werden, in dem sie durch hydraulische Beaufschlagung des Verstellmotors, z.B. ein Drehkolbensystem, gegeneinander verspannt werden und dadurch eine Wagenseite anheben und die andere absenken. Je nach Auslegung der Anlage ist es möglich, den Wagenkasten bis in eine waagerechte Lage oder auch darüber hinaus zu schwenken. Die Beaufschlagung des Verstellmotors erfolgt über ein durch ein Pendelsystem verstellbares Steuerventil. Pendelsystem und Steuerventil sind dabei am Wagenkasten befestigt. Diese Anordnung weist insofern siachteile auf, als es nicht ohne beträchtlichen steuerungstechnischen Aufwand möglich erscheint, statisch und dynamisch hervorgerufene Neigungen des fagenkastens im gleichen Maße zu kompensieren. Während z.B. eine statisch bedingte Neigung durch die relative Lage des Pendels pum 'liagenkasten gemessen und über das Steuerventil und den Verstellmotor voll kompensiert werden kann, würde das Pendel dynamisch, also unter Einwirkung von Fliehkräften, auch bei einem vollkommen waagerecht liegenden tsagenkasten ausgelenkt werden.
• Es ist daher Aufgabe der erfindung, diese Nachteile zu vermeiden, d.h. eine Anlage der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß statisch und dynamisch bedingte Neigungen des Wagenkastens in der gleichen Weise ausgeglichen werden.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß Steuerventil und Massesystem an den ungefederten Massen befestiyt sind und der Steuerkolben des Steuerventils gegensinnig wirkende Reaktionsflächen aufweist, die über Steuerleitungen vom Druck in den Arbeitsräumen derart beaufschlagt werden, daß der Auslenkung des Steuerkolbens entgegengewirkt wird.
• Die Erfindung geht von der Überlegung aus, als Rückmeldung für eine erfolgte Kompensation nicht mehr wie bisller die Lage des Wagenkastens zu benutzen, weil dann die Unterscheidung zwischen dynamischen und statischen Kräften nicht möglich ist, sondern zur Rückmeldung den für Verstellbewegungen notwendigen Druck heranzuziehen. Dein Steuerventil fällt dabei im Z@sammenwirken mit dem ilassesystem die zusätzliche Aufgabe zu, die Druckdifferenz in den Arbeitsräumen auf einen Wert zu begrenzen, der durch die auf die Masse einwirkende Schwerkraft oder Fliehkraft vorgegeben ist.
• Da die ungefederten Massen im Gegensatz zum Wagenkasten ihre relative Lage zum Untergrund nicht ändern, bleiben diese auf das Massesystem wirkenden äußeren Kräfte unabhangig von Verstellbewegungen gleich. Durch Anbringen von Dämpfungseinrichtungen in den Steuerleitungen und/ oder am Massesystem kann die Ansprechempfindlichkeit der Anlage verändert werden. Ein vollkommener Neigungsausgleich läßt sich durch Abgleich der wirksamen Flächen, der Federkonstanten, der Hebellängen, usw. in Bezug auf die tasse des Fahrzeuges und die Lage des Fahrzeugschwerpunktes erreichen. Insbesondere sollten die wirksamen Flächen des Steuerkolbens zu den entsprechenden Flächen des Verstellmotors im gleichen Verhältnis stehen.
• Anhand eines in den Abbildungen dargestellen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt eine Starrachse mit einer erfindungsgemalen Anlage, wobei der Wagenkasten der Ubersichtlichkeit halber nicht gezeichnet ist.
• Figur 2 zeigt die wichtigsten hydraulischeM Teile in Form eines mit Symbolen dargestellten Schaltplans.
• figur 3 zeigt schematisch den Aufbau des Steuerventils.
• Zwei Räder 1 und 2, von denen Rad 1 nur angedeutet gezeichnet ist, sind an einer Starrachse 3 befestigt.
• Die Starrachse 3 trägt Konsolen 4 und 5, auf denen Blattfedern 6 und 7 aufliegen, welche einen nicht gezeichneten Wagenkasten tragen. Die Blattfeder 6 ist nur etwa zur lialfte dargestellt, um eine größere Ubersichtlichkeit in der Darstellung zu crzielen, An der Starrachse sind weiterhin Lagerstellen 8, 9, lo und 11 angebracht. In den Lagerstellen 8 und 9 ist ein Torsionsstab 12 gelagert, dessen Enden 13 und 14 etwa um 120 ° gegeneinander gekröpft sind. Die Lagerstellen 10 und 11 dienen zur Lagerung eines Torsionsstabes 15, dessen Enden 16 und 17 etwa um 60 ° gegeneinander gekröpft sind. Die Enden 13 und 17 sind mit dem Wagenkasten verbunden. Zwischen den Enden 14 und 16 ist ein Verstellmotor in Form eines doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Systems18 wirksam. Der Zylinder 19 ist mit dem Ende 14 verbunden, während die KolLlenstange 20 am Ende 16 befestigt ist. Das Nolben-Zylinder-System 18 besitzt zwei Arbeitsräume 21 und 22, die über Leitungen 23 und 24 mit den Verbraucheranschlüssen B und A eines Steuerventils 25 verbunden sind, welches auch an der Starrachse 3 angebracht ist. Das Steuerventil 25 ist weiterhin rnit einem Druckanschluß P versehen, welcher über eine Leitung 26 mit einer Pumpe 27 verbunden ist.
• Der Rücklauf der Flüssigkeit erfolgt vom Rücklaufanschluß T des Steuerventils 25 aus über eine Rücklaufleitung 28 und ein Filter 29 zum Reservoir 30. Ein Schutz des Systems vor überlastung wird durch ein Druckbegrenzungsventil 31 erzielt. Das Steuerventil 25 besitzt ein Gehäuse 32, welches eine innere Bohrung 33 aufweist, in der ein Steuerkolben 34 gleitet, Durch eine sich an die Bollrung.33 anschließende Bohrung 35 gelangt eine mit dem Steuerkolben 34 verbundene Betätigungsstange 36-nach außen. Diese Betätigungsstange 36 besitzt einen Zapfen 37 oder dergleichen, welcher in einer Führung 38 gleitet. Die Führung 38 befindet sich in einer Stange 39, die am Gehäuse 32 yelenkig aufgehanden ist und zusammen mit einer angehängten Masse 40 ein Pendel 41 bildet. Der Steuerkolben 34 besitzt drei Schultern, 42, 43 und 44, die durch Taillen 45 und 46 voneinander getrennt sind. In der Ausgangslage des Steuerkolbens 34 verschließt die-Schulter 42 einen mit dem Druckanschluß P verbundenen Ringkanal 47, während die Schultern 43 und 44 untereinander durch einen Kanal 48 verbundene Ringkanäle 49 und So verschließen, die mit dem Rücklaufanschluß T verbunden Stand. Im Bereich der Taille 45 mündet der Verbraucilernaschlub A, im Bereich der Taille 46 der Verbraucheranschluß B. Der wirksame Querschnitt der Schulter 43 ist mit F und der wirksame Querschnitt der Betätigungsstanye 36 mit f bezeichnet. Der stirnseitig vor der Schulter 43 liegende Raum ist mit 51 bezeichnet.
• Der Ringraum um die Uetätigungsstange 36 herum hat die Bezugszahl 52. In den Raum 51 mündet eine Steuerleitung Y, welche von der Leitung 23 abzweigt und in die eine Drossel 53 eingebaut ist. In den Ringraum 52 mündet eine Steuerleitung X, die von der Leitung 24 abzweigt und in die eiiie Drossel 54 eingebaut ist. Der mögliche kiub des Steuerkolbens 34 soll in beiden Richtungen auf kleine Werte begrenzt sein, so daß sich der Winkel zwischen der Betätigungsstange 36 und der Stange 39 im wesentlichen nicht ändert.
• Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß auf Grund einer Neigung oder Fliehkraft der Wagenkasten die Blattfeder 7 stärker belasten würde als die Blattfeder 6. In gleicher Weise würde dann eine Kraft das Pendel 41 auszulenken versuchen. Die Auslenkung würde entsprechend Figur 1 zuin Rad 2 hingerichtet sein, oder auf Figur 3 bezogen, nach rechts. Die Auslenkung des Pendels 41 bewirkt eine Verschiebung des Steuerkolbens 34 derart, daß P mit A und B mit T verbunden wird.
• Infolgedessen strömt Flüssigkeit vom Druckanschluß P über den Verbraucheranschluß A und die Leitung 24 in den Arbeitsraum 22 des Nolben-Zylinder-Systems 18 und baut dort einen Druck auf. Der entstehende Druck verursacht ein Einfahren der Kolbenstange 20, wodurch eine Verspannung der Torsionsstäbe 12 und 15 gegeneinander auftritt. In Abhängigkeit von der Höhle dieser Verspannung wird das Ende 17 und der darauf aufliegende Teil des Wagenkastens angehoben, während das Ende 13 in umgekehrter Weise abgesenkt wird. Das bedeutet, daß die Blattfeder 7 entlastet wird, und die blattfeder 6 eine verstärkte Belastung erfährt. Der hydraulische Druck in der Leitung 24 bzw. im Arbeitsraum 22 wird durch das Steuerventil 25 begrenzt. Zu diesem Zweck wird der Druck aus dem Arbeitsraum 22 über die Leitung 24, die Steuerleitung X und die Drossel 54 in den Ringraum 52 geleitet, wo er auf die wirksame Fläche F-f wirkt. Wenn die aus dem Produkt aus der Fläche F-f und dem Druck sich ergebende Kraft die auf den Steuerkolben 34 wirkende Pendelkraft übersteigt, wird der Steuerkolben 34 gegen die Pendelkraft solange verschoben, bis die Verbindung P-R wieder geschlossen wird. Wenn die Pendelkraft an der fletätigungsstange 36 z.B. 40 kp ausmacht, ergibt sich bei einer wirksamen Fläche von 1 cm2 ein möglicher Druck in der Leitung 24 bzw. im Arbeitsraum 22 von etwa 40 kp/cm2.
• Einen entsprechenden Traganteil übernehmen dann die einen 13 und 17 und bewirken eine geringere Schräglage des Fahrzeuges. Bei einer umgekehrten Neigung des Wagenkastens schlägt das Pendel 41 zur anderen Seite aus und stellt am Steuerkolben 34 die Verbindungen P-D und A-T her. Druckflüsssigkeit strom dann vom Druckanscilluß P über das System B, 23 in den Arbeitsraum 21.
• Dort wird ebenfalls wieder ein Druck erzeugt, der sich über die Steuerleitung Y und die Drossel 53 auf die wirksame Fläche F des Steuerkolbens 34 fortpflanzt und diesen gegen die Kraft des Pendels 41 zu verschieben versucht. Wenn die Größe der Fläche F mit 2 cm2 angenommen ist, ergibt sich bei gleicher Pendelkraft ein maximaler Druck von 20 kp/cm2. Unter der Voraussetzung, daß sich die entsprechenden wirksamen Flächen des Solben-Zylinder-Systems 18 ebenso wie 1 : 2, oder allgemein gesagt, wie die wirksamen Flächen des Steuerkolbens 34 verhalten, ergibt sich die gleiche Stellkraft. Bei günstiger Abstimmung der Hebellangen, Federkennlinien usw. ist es dann möglich, den Wagenkasten in eine waagerechte oder nahezu waagerechte Lage zu bringen. Die Drosseln 53 und 54 dämpfen die Bewegungen des Pendels 41,so daß bei kurzzeitig wirkenden Kräften keine Kompensation erfolgt.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. So ist es z.B.
• ohne weiteres möglich, das Kolben-Zylinder-System 18 durch ein Drellkolbellsystelll zu ersetzen. In der Konstruktion des Steuerventils sind auch andere Lösungen denkbar.
• nstelle einer positiven Überdeckung kann auch ein "opencenter"-Ventil benutzt werden, welches dann die Druck differenz in den beideii Arbeitsräumen auf einen rnaximalen Wert begrenzt. Zusätzlich könnten auch die wirksamen Flächen gleich sein. Man benutzt dann entweder einen gestuften Steuerkolben, oder versieht den Steuerkolben an beiden Seiten mit Betätigungsstangen, von denen aber nur eine benutzt wird. Die Ausbildung und Anlerikurig des Pendels kann eLenfalls auf verschiedene Arten erfolgen. Schließlich ist die Anlage nicht auf Fahrzeuge Init Llattfedern beschränkt, sondern kann bei allen möglichen Federungen verwendet werden. Die Dämpfung des Massesystems kann durch eigens eingebaute Dämpfer erfolgen.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Anlage für Fahrzeuge zum Vermindern der durch # Fliehkraft oder geneigten Untergrund hervorgerufenen Neigung des Wagenkastens mit einem hydraulischen Verstellmotor, welcher zwei verschiedenen Rädern oder Radpaaren zugeordnete Hilfsfederglieder, vorzugsweise rorsionsstäbe, gegensinnig zu verstellen in der Lage ist, wobei die Arbeitsräume des Verstellmotors über Anschlüsse mindestens eines Steuerventils, welches von einem auf Fliehkraft oder Neigung reagierenden Massesystem, vorzugsweise ein Pendelsystem, gesteuert wird, derart mit einer Druckquelle oder einem Ablauf verbunden werden, daß der Neigung des tfagerlkastens entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerventil (25) und Massesystem (Pendel 41) an den ungefederten Massen (Starrachse 3) befestigt sind und der Steuerkolben (34) des Steuerventils (25) gegensinnig wirkende Reaktionsflächen (F, i3-f) aufweist, die über Steuerleitungen (Y, X) von Druck in den Arbeitsräumen (21, 22) derart beaufschlagt werden, dats der Auslenkung des Steuerkolbens (34) entgegengewirkt wird.

2. Anlage für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die 'iteuerleitungen (X, Y) Drosseln (54, 53) eingebaut sind.

3. Anlage für Fahrzeuge nach nnsprucli 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (34) nur um kleine Wege auslenkbar ist.

4. Anlage für Fahrzeuge nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Rekationsflächen (@, F-f) des SteuerkolL is (34) sich zueinander verhalten wie die wirksamen Flächen des Verstellmotors (Kolben-Zylinder-System 18).

L e e r s e i t e