SE458195B - Arrangemang foer kontrollerad daempning av ledvinkelroerelser vid ett fordon med tvaa med varandra ledbart foerbundna fordonsenheter - Google Patents

Description

458 195 10 15 20 25 30 35 Att avkänna hastigheter på ledvinkelutslaget genom att avkänna hastigheten hos hydrauloljeströïlningen innebär dock svårigheter att välja ett lämpligt kritiskt gränsvärde för när aktivering av ledspärren skall ske. Under normala driftförhállanden, varmed även avses kurvkörning med såväl låg san hög hastighet, skall systemet ej vara alltför känsligt, men samtidigt rnåste systemet _vara till- räckligt känsligt för att snabbt kunna reagera vid onormala ledvinkelutslag. I vissa fall kan ett sådant okontrollerat ledvin- kelutslag även ske relativt långsamt. Dessa rnotsatsförhàllanden har medfört att kända praktiska utformningar av ledspärrsystem ofta predestineras med gränsvärden utgörande kompromisser för när ledspärren skall aktiveras. Detta förorsakar att en dylik ledspärr under vissa driftförhállanden aktiveras när den inte skall göra det och vice versa- En annan principlösning är baserad på att arrangera organ som avkänner ledvinkelutslaget mellan fordonsenheterna och organ som avkänner fordonets styrvinkelutslag. Signaler motsvarande dessa storheter järnföras, och i de fall ledvinkelutslaget är större än vad som är motiverat av det aktuella styrvinkelutslaget aktiveras spärrorgan som förhindrar fortsatt ledvinkelutslag. Även detta systan uppvisar dock vissa nackdelar. Vid utgången av en tvär kurva eller vid sväng i en gatukorsning kornner styrvinkelut- slaget att minska fortare än ledvinkelutslaget. Detta medför att ledspärrem på avsett sätt kommer att aktiveras 'och förhindra en fortsatt ökning av ledvinkelutslaget. Vid ett dylikt driftförháll- ande är det vanligt att föraren börjar accelerera fordonet så snart den främre fordonsenheten passerat kurvan /gatukorsningen och trots att ledvinkelutslaget därvid kan vara relativt stort. I de fall friktionsförhállandet mellan fordonets hjul och underlaget är litet kan i en dylik situation den bakre fordonsenlietens strävan att gá rakt fram medföra att den mittre axelns fordonshjul utsätts för glidning. Den aktiverade ledspärren kcmner i detta fall att enbart förhindra en fortsatt ökning av ledvinkelutslaget, men den konrrer inte att kunna förhindra att fordonets bakre enhet utför en okont- rol lerad rörelse. 10 15 20 25 30 35 458 195 Vid en ytterligare annan känd principlösning utnyttjas s k höghastighetsdänpning. Därvid avkännes när fordonet överskrider en viss hög hastighet och när styrutslaget överstiger ett visst lågt värde. När så sker utlöses en kraftig dämpning genom det att en strypning inkopplas i en förbindelseledning melllan dämparna. Det är även känt att i denna förbindelseledning anordna ytterligare strypningar, varvid lägre grad av dämpning kan inkopplas vid lägre hastigheter och vid större styrutslag.

Detta system uppvisar emellertid allvarliga brister vid körning med låg hastighet och vid stora ledvinkelutslag. Eftersom endast styrutslaget avkännes är det ej möjligt att avkänna något ledvinkelutslag med detta system. Förändringen av nivån på dämpningen kan ske snabbt, varför fordonets körning kan upplevas ojämn och ryckig. Dessutom föreligger risk att dessa snabba förändringar, särskilt vid körning på halt underlag, initierar en okontrol lerad ledvinkelrörelse .

Föreliggande uppfinning har till uppgift att för ledade fordon, företrädesvis ledbussar, begränsa uppkomsten av okontrollerade ledvinkelrörelser på ett sätt som ej uppvisar de nackdelar som förekommer vid kända lösningar. Uppfinningens ändamål är därvid att åstadkomma en dämpning av ledvinkelrörelserna i ett flertal olika nivåer i beroende av lämpliga fordonsparametrar. Enligt uppfinningen innefattar arrangemanget åtminstone två hydrauliska dämpare anordnade mellan fordonsenheterna, ett hydrauliskt styrsystem hydrauliskt förbundet med dämparna, ett elektriskt styrsystem elektriskt förbundet med elektriskt manövrerade ventiler i det hydrauliska styrsystemet och med ett antal givare avkännande olika fordonsparametrar, av vilka fordonets hastighet utgör en pararneter och fordonsenheternas ledvinkelutslag en annan parameter, varvid det elektriska styrsystemet är anordnat att via elektrornagnetventilerna inkoppla olika nivåer av strypningar i förbindelseledningar mellan dämparna i det hydrauliska styrsystenet .

Uppfinningen kännetecknas därvid av att det elektriska styrsystemet anordnat att inkoppla de olika nivåerna av strypning i beroende 458 195 (JW 10 15 20 25 30 35 av parametervärden representerande både ledvinkelutslagets storlek och fordonshastigheten.

Genom att uppfinningsenligt låta ledvinkelutslagets storlek och fordonshastigheten styra dämpningen mellan fordonsenheterna, kan dämpníngen för varje enskild körsituation optimeras. Dämpningen kan väljas i ett flertal olika nivåer och övergångarna mellan de olika nivåerna kan ske mjukt, vilket bidrager till att fordonet under körning upplevs som stabilt.

Ytterligare uppfinningen utzmärkande egenskaper och fördelar framgår av bifogade beskrivningsexempel, vilket hänvisar till bifogade ritningar. Av dessa visar Figur 1 ett schematiskt kopplingsschefrxa av ett uppfinningsenligt arrangemang för att dämpa ledvinkelrörelser och Figur 2 en tabell för dämpningens beroende av fordonets hastighet och ledvinkelutslag.

Ett fordon, närmare bestämt en ledbuss l, innefattar en främre fordonsenhet 2 och en bakre fordonsenhet 3, vilka via en led 4 är ledbart förbundna med varandra. Den främre fordonsenheten 2 innefattar en främre axel uppbärande styrbara hjul och en mittre axel uppbärande frirullande hjul (ej visade). Den bakre fordonsenheten 3 innefattar en bakre axel uppbärande drivhjul (ej visade), vilka på konventionellt sätt är drivkraftöverförande förbundna med ett i bakre fordonsenheten 3 anordnat drivaggregat.

Leden 4 utgöres av två ledskivor, av vilka en övre skiva är fast förbunden med den bakre fordonsenheten 3 och en undre skiva är fast förbunden med den främre fordonsenheten 2. Nämnda skivor anligger gl idbart mot varandra och är i horisontell riktning fixerade till varandra av en central vertikal axelbult 7 (enbart schematiskt visad som ett vridningscentrimx), kring vilken axel skivorna och således även fordonsenheterna 2,3 kan vrida sig relativt varandra. 10 15 20 25 30 35 458 195 Avkänning av relativ vridning mellan fordonsenheterna 2,3, ett s k ledvinkelutslag °<,utföres med hjälp av fyra beröringsfria lägesgi- vare 8 anfästa till den med den bakre fordonsenheten 3 fast förbundna övre ledskivan 5. Givama 8 är placerade i en rad utefter varandra i radiell riktning från ledens 4 vridningscentrmn 7 och parallellt med den bakre fordonsenlietens 3 längdaxel 10. Givarna 8 samverkar med en vid den undre ledskivan anfäst kamskiva ll, vilken är försedd med fyra radiella ansatser 12 anordnade syïmnetriskt på vardera sida cm den främre fordonsenhetens 2 längdaxel 9. I figuren l har kamskivans ll dimensioner överdrivits för att dess utformning klarare skall framgå. Kamskivans ll ansatser l2 är anordnade av- kännas under en vridningsrörelse, varvid varje ansats l2 kan avkännas enbart av en av de fyra givarna 8. Ansatserna 12 upptager olika stora vinkelsektorer och genom avkänning av vilka ansatser 12 som befinner sig mitt för sina respektive givare 8 erhålles en indikation på ledvinkelutslagetví' mellan fordonsenheterna 2,3. En ansats 14 är vald så att en givare 8 avkänner när ledvinkelutslaget är större än 9 grader. De övriga ansatserna 12 är valda så att avkänning erhålles vid överskridandet av respektive 18 grader, 30 grader och 47 grader. Maximalt ledvinkelutslag är ca 50 grader.

Ledvínkelutslag 0 grader motsvarar körning rakt fram. Genom att kamskivan ll är synmetriskt anordnad relativt den främre fordonsen- hetens 2 längdaxel 9 erhålles indikering vid de ovan angivna ledvinkelutslagen En femte lägesgivare 13 är anordnad på analogt sätt med de fyra oberoende av i vilken riktning utslagen sker. övriga givarna 8 och samverkar med ett i kamskivan ll anordnat urtag 14. Nämnda urtag 14 utsträcker sig utefter kamskivan ll enbart pà den ena sidan om den främre fordonsenhetens 2 längdaxel 9. Den femte givaren 13 utnyttjas för att indikera i vilken rikt- ning ledvinkelutslagetuâ sker. signalerna från de respektive givarna 8,13 tilledes en elektrisk styrenhet 15, vilken pá i sig konventionellt sätt cxnforrnar de respektive signalerna till lämpliga signaler representerande olika ledvinkelutslagwl och riktning på ledvinkelutslagen. På bifogade figur l har givarnas 8,13 förbindel- se med styrenheten 15 därför enbart återgivits schematiskt.

Styrenheten 15 är även förbunden med en hastighetsgivare 16, som avgiver en signal representerande fordonets l hastighet. Lämpligen är denna givare 16 anordnad att avkänna rotationshastigheten på en 458 195 10 15 20 25 30 35 kardanaxel mellan fordonets l drivaggregat och dess drivhjul. Dä utformningen av detta i sig är väl känd avgränsasudensamxna frán närmare beskrivning.

I leden 4 mellan fordonsenheterna 2,3 är vidare anordnad tvâ hydra- uliska dämpare l7,l8, vardera innefattande en hydraulcylinder 19 i vilken en förskjutbar kolv 20 är anordnad. Respektive kolvar 20 är via kolvstänger 21 anfästa till främre lagringsaxlar 22 anordnade i konsoler fast förbundna med den främre fordonsenheten 2, medan respektive cylindrar 19 är arxfästa till bakre lagringsaxlar 23 pà den med den bakre fordonsenheten fast förbundna övre ledskivan 5.

Dämparnas 17,18 fräxnre lagringsaxlar 22 är synmetriska relativt den främre fordonsenhetens 2 längdaxel 9 och dämparnas 17,18 bakre lagringsaxlar är symmetriska relativt den bakre fordonsenlxetens 3 längdaxel lO.

Kolvarna 20 uppdelar respektive cylindrar 19 i en främre kanmare 24,25 och en bakre kammare 26,27. Kamrarna 24-27 är korsvis led- ningsförbundna med varandra, så att den främre kammaren 24 i den ena dämparen 17 är förbunden med den bakre kanmaren 27 i den andra dämparen 18 och vice versa. På detta sätt bildas tvâ med varandra samverkande utrymmen 24,27 resp. 25,26, vilka utrymmen via en första och en andra hydraulledning 31,32 är förbundna med ett hydrauliskt styrsysten 30, scm är schefnatiskt återgivet i figur l.

De båda utrymxnena 24,27 resp. 25,26 är via styrsystenet 30 även förbundna med varandra. Den första hydraulledningen 3l är ansluten till en första grenpuxfln: 33, till vilken även är ansluten en första och en andra backventil 34,35. Den första backventilen 34 tillåter strömming enbart frán grenpunlcten 33, medan den andra backventilen 35 tillåter ströming enbart till grenpmmten 33. Pà analogt sätt är den andra hydraul ledningen 32 ansluten till en andra grenpunkt 36, till vilken även är ansluten en tredje backventil 37 som till- låter strömning från grenpuxikten 36 och en fjärde backventil 38 som tillåter snörning till grenpurflttax 36. Den första och den tredje backventilen 34,37 är via en tredje hydraulledning 39 förbundna med varandra, liksom den andra och den fjärde backventilen 35,38 via en fjärde hydraulledning 40 är förbundna med varandra. 10 15 20 25 30 35 458 195 Parallellt med den andra backventilen 35 är mellan den tredje och den fjärde ledningen 39,40 anordnad en s k riktníngsventil 41, vilken utgöres av en elektriskt manövrerad ventil med ett normalt öppet läge och ett aktiverat stängt läge. På samna sätt är en andra riktningsventil 42 anordnad parallellt med den fjärde backventilen 38. Den tredje och den fjärde ledningen 39,40 är via tre parallell- kopplade strypledningar 43,44,45 förbundna med varandra. Den första strypledningen 43 innefattar enbart en fast första strypning 46.

Den andra strypledningen 44 innefattar en fast andra strypning 47 i serie med en elektromagnetisk ventil 48, vilken har ett normalt öppet läge och ett aktiverat stängt läge. Den tredje strypledningen 45 innefattar en fast tredje strypning 49 i serie med en elektro- magnetisk ventil 50, vilken har ett normalt öppet läge och ett aktiverat stängt läge.

De tre strypledningarna 43,44,45 är i sina respektive ena ändar via femte hydraulledning 51 anslutna till en tredje grenpurald: 52 på den tredje ledningen 39. I sina respektive andra ändar är strypled- ningarna 43,44,45 anslutna till en fjärde grenpunkt 53 på den fjärde leansfngen 40.

En överströrmingsventil S4 är inkopplad mellan denna femte ledning 51 och den fjärde ledningen 40, för att om trycket i den femte ledningen 51 skulle överstiga ett visst värde leda hydrauloljan direkt vidare till den fjärde ledningen 40. Under alla normala driftförhållanden är dock överstrünningsventilen 54 stängd.

Till den fjärde ledningen 40 är i den fjärde grenpunkten 53 även ansluten en ackmnalatorbehàllare 55 till och från vilken hydraulol- ja kan ledas vid volymvariationer i det hydrauliska systemet.

Dylika volymvariationer kan orsakas av att volymen i dämparnas 17,18 respektive kamrar 24-27 är olika p g a kolvstàngens 21 utrym- mesbehov eller orsakas av temperaturvariationer hos hydrauloljan.

Det hydrauliska styrsystenets 30 elektromagnetventiler 4l,42,48,50 styres i beroende av signaler från det elektriska styrsystenet 15.

I figur 1 är det elektriska styrsystemcts 15 ledningsförbindning 458 195 10 15 20 25 30 35 med respektive ventil 4l,42,48,50 enbart schematiskt àtergiven som fyra ledningar 56 mellan styrsystemen 15,30.

Det elektriska styrsystemet l5 innefattar ett förutbestämt program san i beroende av insignaler från givarna 8,13 resp. l6 avkännande ledvinkelutslag, ledvinkelutslagsriktning och fordonshastighet aktiverar de olika ventilerna 41,'42,48,50. Bifogade figur 2 visar i tabellform hur olika grader av dämpning erhålles i beroende av ledvimelutslagetßl och fordonets hastighet v. Scm framgår av figur 2 överensstämmer i huvudsak de aktuella intervallen för ledvinke- lutslaget -lmed de san avkännes av givarna 8. Med 0 betecknas att ingen eller obetydlig dämpning erhålles, med I att dämpningen är svag, med II att dämpningen är måttlig och med III att dämpningen är kraftig. vid dämpmlng av nivå 0 sker ett utbyte av hydraulolja i dämparnas 17,18 respektive kamrar 24-27 utan något hinder. Därvid verkar styrsystæet 30 som en ren förbindelse mellan de respektive utrym- mena 24,27 resp. 25,26. De båda riktningsventilerna 41,42 intager därvid sina normalt öppna lägen, vilket medgiver att hydraulolja från den' första hydraulledningen 31, via den ena riktningsventilen 41, den fjärde hydraulledningen 40 -och den andra riktningsventilen 42 kan ledas till den andra hydraulledningen 32. Dämpning av nivå O förekcxmzer främst vid körning rakt fram eller med små ledvinkelut- slag Åflexempelvis mindre än 9 grader, vid hastigheter v under en relativt hög fordonshastzlghet, exempelvis 75 km/h.

Dämpning av nivå I motsvarar en mjuk dämpning som förekommer vid nåttliga ledvinkelutslageß vid låga fordonshastigheter v, varvid i figuren 2 angivits exemplifierade gränsvärden. Vid ledvinkelutslag avkänner lägesgivarna 8,13 dess storlek och riktning. Vid exempel- vis en högersväng kommer under fordonsenheternas 2,3 invifmngsrörelse dämparnas 17,18 kamrar 25,26 att minska sin volym, medan kamrarna 24,27 i motsvarande grad ökar sin volym. hydraulolja strëmnar därvid till det hydrauliska styrsystemet via den första hydrauloljeledningen 31. Saxntidigt aktiveras av det elektriska styrsystemet den ena riktningsventilen 41 i beroende av signaler representerande ledvinkelutslagsriktningen, varvid denna 10 15 20 25 30 35 458 195 ventil 41 intager sitt stängda läge. Hydrauloljan ledes därför i stället via den andra backventilen 34 till den tredje hydraulled- ningen 39. Därifrån ledes oljan vidare till den femte hydraul ledningen 51 och via de tre parallellkopplade strypledningarna 43,44,45 vidare till den fjärde ledningen 40. Genom att i detta fall oljan ledes genom de tre parallella strypningarna 46,47,49 erhålls endast en svag begränsning av oljans gencmströnning. Oljan ledes sedan vidare via den andra riktningsventilen 42 till den andra hydrauloljeledningen 32 och till dämparens kamrar 24,27.

Efter det att ledvinkelutslaget nått sitt största värde sker en uträtning av leden 4. Därvid förändras kamrarnas 24-27 volymer i motsatt riktning och hydraulolja måste därför ledas i motsatt riktning till vad som ovan angivits. Den ena riktningsventilen 4l kvarstår dock i sitt aktiverade, stängda läge. Hydrauloljan kommer därvid att ledas från den andra ledningen 32, via den andra rikt- ningsventilen 42, den fjärde ledningen 40 och via den första backventilen 35 till den första ledningen 31. Således kommer stryp- ningarna 46,47,49 ej att ha någon dämpande funktion. Dänxparna 17,18 konmer således endast att verka dämpande under fordonsenheternas 2, 3 invikningsförlopp, medan ingen dämpning erhålls vid uträtning.

Vid ett ledvinkelutslag át rrotsatt håll, d v s vid en vänstersväng, aktiveras den andra riktningsventilen 42 i stället för den första riktningsventilen 41. Hydrauloljan ledes för övrigt på analogt sätt genom' styrsystenet 30.

Däxrpning av nivå II sker på samma sätt som vid nivà I, men dessutom aktiveras den ena magnetventilen 48 i den andra strypledningen 44.

Därvid karmer oljan att ledas endast genom två parallella stryp- ningar 46,49. På motsvarande sätt aktiveras vid dämpning av nivå lII även magnetventilen 50 i den tredje strypledningen 45 varvid oljan endast ledes genom en strypning 46.

Det har vid prov visat sig fördelaktigt att vid körning med rela- tivt hög hastighet, exempelvis över 75 km/h, låta dämparna vara verksamma bàde vid fordonsenheternas invikningsrörelse och uträt- ning. Med anledning därav gäller den ovanstående beskrivningen vad avser att dämpningen ej är verksam vid fordonsenhetemas uträtning vid fordonshastigheter underskridande omnämnda hastighet. Vid 458 195 lO 15 20 25 30 35 10 hastigheter över denna hastighet aktiveras de båda riktningsventi- lerna samtidigt, varvid ingen hydraulolja kan passera genom riktningsventilerna. I stället ledes hydrauloljan i båda rikt- ningarna genom de aktuella strypledningarna i enlighet med vad som tidigare beskrivits.

Det uppfinningsenliga arrangananget medger att ledvirflcelutslagsrö- relser kan dämpas i beroende av både ledvinkelutslagets storlek och fordonets hastighet. Därvid kan en för varje situadon optimal dämpning erhållas utan att detta inverkar negativt på en annan situation. Genom att dämpningen är anordnad i ett flertal olika nivåer, kan dessa väljas så att övergången mellan nivåerna blir knappt märkbar .

Den exemplifierade utföringsformen innefattar i sig huvudsakligen konventionella komponenter och funktionssäkerheten kan därför hållas hög samtidigt som kostnaderna kan hållas låga.

Det är även möjligt att kombinera det uppfinningsenliga arrange- manget med redan befintliga system för kontroll av ledvinkelrörelser vid ledbussar, erhållas. varvid ytterligare fördelar kan uppfinningen kan inom ramen av efterföljande patentkrav modifieras och utformas annorlunda än vad sun angivits i beskriv- ningsexemplet. I stället för de fasta strypningarna är det möjligt utnyttja varierbara strypningar, vilka :möjliggör att en för varje fordon optimal strypning kan injusteras för olika driftförhâllan- den. I stället för att utnyttja parallellt kopplade strypningar är det även möjligt att utnyttja seriekopplade strypningar, vilka i så fall kan förbikopplas med lämpliga Inagnetventiler.

Vidare är det möjligt att i stället för stegvis olika nivåer av strypning utnyttja en kontinuerligt reglerbar strypning, vilket därmed skulle medge en kontinuerligt varierbar dämpning.

De i beskrivningen och i figur 2 angivna gränsvärdena för ledvinke- lutslag och fordonshastighet kan också väljas annorlunda om så är önskvärt .

Claims (4)

10 15 20 25 30 458 195 11 PATENTKRAV

1. l. Arrangemang för kontrollerad dämpning av ledvinkelrörelser vid ett fordon med två med varandra ledbart förbundna fordonsenheter (2,3) , företrädesvis en ledbuss, innefattande åtminstone tvà hydrauliska dämpare (l7,l8.) anordnade mellan fordonsenheterna (2,3), ett hydrauliskt styrsystem (30) hydrauliskt förbundet med dämparna (l7,l8), ett elektriskt styrsystem (15) elektriskt förbundet med elektriskt manövrerade ventiler (4l,42,48,50) i det hydrauliska styrsystemet (30) och med ett antal givare (8,l3,l6) avkännande olika fordonsparametrar, av vilka fordonets hastighet utgör en parameter och fordonsenhetemas (2,3) ledvinkelutslag en annan parameter, varvid det elektriska styrsystemet (15) är anordnat att via elektromagnetventilerna (4l,42,48,50) inkoppla olika nivåer av strypningar (46,47,49) i förbindelseledningar (3l,32) mellan dämparna (l7,l8) i det hydrauliska styrsystemet (30), k ä n n e t e c k n a t av att det elektriska styrsystemet (15) är anordnat att inkoppla de olika nivåerna av strypning (46,47,49) i beroende av parametervärden representerande både ledvinkelutslagets storlek och fordonshastigheten.

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det även innefattar en givare (13) avkännande ledvinkelutslagets riktning, vilken givare (13) är förbunden med det elektriska styrsystemet (15) och att det elektriska styrsystenet (15) är anordnat att i beroende av ( l 3 ) f fordonshastigheter under ett förutbestämt värde, reglera signaler fràn denna givare åtminstone vid elektriskt rnanövrerade ventiler (4l,42) som förbikopplar strypningarna (46,47,49) vid uträtning av ledvinkelrörelser.

3. Arrangemang enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att det hydrauliska styrsystemet (30) innefattar tre med varandra parallellt anslutna strypledningar (43,44,45), vardera innefattande en strypning (46,47,49). 458 195 12

4. Arrangemang enligtpatantlqav3, kän nete ckna t av att åtminstone tvâ av strypledningarna (44,45) innefattar elektriskt Inanövrerade ventiler (48,50) med vilka genomströmningen genom respektive strypledning (44,45) kan blockeras.