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Vorrichtung zum Stabilisieren von schweren Anhängefahrzeugen mit Luftfederung und Kurbelachsen
Die Luftfederung für Strassenfahrzeuge bringt für den Fahrkomfort der Passagiere und für empfindli- ches Fördergut bedeutende Vorteile. Es besteht die Möglichkeit, die Eigenschwingungszahlen von Radauf- hängungen und Fahrzeugaufbau weit ausserhalb des Erregerbereiches zu verlegen. Bei gewissen Konstruk- tionen kann der Bereich der Federkonstante sogar während der Fahrt verändert werden. Besonders bei Leer- fahrten werden der Fahrkomfort und die Bodenhaftung der Fahrzeuge bedeutend verbessert. Infolge der nur wenig steilen Federcharakteristik reagieren die mit Luftfeder ausgerüsteten Fahrzeuge jedoch auch gegenüber der Zentrifugalkraft, wie sie in der Kurve auftritt, sehr empfindlich, fein und weich, so dass diese Fahrzeuge eine starke Kurvenneigung besitzen.
Bei Geradeausfahrt ist eine weiche Federung des
Fahrzeuges erwünscht. Bei Kurvenfahrt kann sie sich sehr unangenehm bemerkbar machen. Vor allem bei Lastfahrzeugen mit Starrachsen wirkt sich die Kurvenneigung besonders stark aus, weil der Hebel- arm der Zentrifugalkraft vom Schwerpunkt zum Momentanzentrum relativ lang ist, verglichen mit dem
Abstand der Feder zum Momentanzentrum als Hebelarm für die aufrichtende Kraft.
Schon wesentlich günstiger liegen die Verhältnisse bei Kurbelachsen bzw. Längslenkern mit Luftfe- derung. Unabhängig davon, wo jeweils das Federelement eingebaut wird, ist die Radspur der jeweilige
Angriffspunkt der aufrichtenden Federkraft, weil bei dieser Art von Radaufhängung nach dem System der kurbelachse durch die Parallelführung aller ursprünglich parallelen Achsen das interne System der Kräf- te geschlossen bleibt. Ein Anheben des Fahrzeugrades an seiner Spur wird linear auf das Federelement übertragen, ganz gleichgültig auf welcher Wagenbreite das Federelement angeordnet ist.
Immerhin ist auch bei dieser Einzelradaufhängung noch mit einer gewissen Empfindlichkeit in der Kurve zu rechnen, weil das Luftfederelement im ganz geöffneten Zustande, im Gegensatz zur Stahlfeder, noch eine vom pneumatischen Restdruck herrührende Stützkraft überträgt. Diese verschärft die Kurvenneigung zusätzlich und kann z. B. durch eine Hubbegrenzung abgefangen werden.
Die Erfindung soll diesen Nachteil der Luftfederung aufheben und auch in der Kurve mit Hilfe eines Stabilisators gute Fahreigenschaften ermöglichen. Fest eingebaute Torsions-Stabilisatoren, welche dauernd in Eingriff stehen, sind für verschiedene Radaufhängungen und Metallfedern bereits ausgeführt worden.
Bekannt sind ferner Kurbelachsen, welche in Wagenmitte mit einer Klauenkupplung versehen sind.
Andere Verfahren verwenden Stabilisatoren, in einer zweiten Achse mit Elektromagnet-Kupplung, welche von einer Quecksilber-Libelle gesteuert werden. Diese Anordnungen vermochten sich aus verschiedenen Gründen nicht durchzusetzen. Die fest eingebaute Drehstabfeder wirkt schon auf gerader Fahrbahn federverhärtend und vermochte sich nur für die Anwendung in Personenwagen durchzusetzen. Die Klauenkupplung bringt eine unerwünscht starre Verbindung. Die Elektromagnet-Kupplung bzw. die QuecksilberLibelle sprechen erst an, wenn die Zentrifugalkraft sich bereits ausgewirkt hat. Bei empfindlicher Libelle muss damit gerechnet werden, dass auch andere seitliche Beschleunigungen, wie sie bei normaler Geradeausfahrt auftreten können, elektrischen Kontakt herstellen und die Kupplung betätigen.
Eine andere Vorrichtung für Kurven-Stabilisierung besteht aus hydraulischen Zylindern zwischen den Achsen, welche über je zwei lange Drehstäbe mit den Dreieckslenkern der Radaufhängung verbunden sind.
Die Merkmale dieser Anordnung bestehen darin, dass diese hydraulischen Zylinder mit dem hydraulischen System der Servo-Lenkung gekoppelt werden.
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Bekannt ist ferner ein hydro-pneumatischer Schwingungs-Dämpfer für Dreieckslenker mit Stahlfede- rung, - wobei in der hydraulischen Zone ein Drosselhahn eingebaut ist, zwecks progressiver Verhärtung des
Schwingungs-Dämpfers in der Kurve. Dieser Drosselhahn wird durch das Lenkrad betätigt. Er darf aber nie ganz geschlossen werden, ansonst das Rad ohne jegliche Federung sich auf dem hydraulischen Polster ab- stützen würde. Der pneumatische Teil des Dämpfers hat nicht die Aufgabe einer Luftfederung.
Der Bereich der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Stabilisieren von schweren Anhänger-Fahr- zeugen mit Luftfederung und Kurbelachsen, wobei in der Achse der Kurbellager eine Drehstabfeder einge- baut ist, deren eines Ende mit der einen Kurbelachse fest verbunden ist. Sie unterscheidet sich von den bekannten Konstruktionen dadurch, dass das freie Ende der Drehstabfeder über einen Hebel und einen dop- pelt wirkenden hydraulischen Zylinder mit der andern Kurbelachse verbunden ist, wobei der hydraulische
Zylinder mit einer. Umwegleitung und einem Fernsteuerventil versehen ist, welches von der Fahr- zeuglenkung aus steuerbar ist, derart, dass beim Einschlagen der Lenkung das Fernsteuerventil ge- schlossen ist.
Die Fig. l und 2 zeigen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt einen Grund- riss mit zwei Kurbelachsen gemäss der Erfindung im Schnitt, Fig. 2 zeigt einen Aufriss nach der Schnitt- linie 11-11 von Fig. 1, zum Teil schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Grundriss als Schnitt zwei identische Kurbelachsen oder Längslenker 1 und 2 mit an- gedeuteten Achsstummeln 3 und 4 für die Fahrzeugräder. Bei angetriebenen Fahrzeugen muss an Stelle der Achsstummel 3 und 4 eine Rohrachse mit Antriebswelle eingebaut werden. Die beiden Kurbelach- sen 1 und 2 sind am Fahrzeugrahmen mit Hilfe von Lagerkonsolen 5,6, 7 und 8 befestigt. Die Pratzen
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Verbindung des Rades zum Fahrzeugrahmen 19 (Fig. 2) herstellen.
Die Kurbelachsen 1 und 2 können unabhängig voneinander oszillierende Drehbewegungen in den Lagerkonsolen 5,6, 7 und 8 ausführen. Zur Stabilisierung des Fahrzeugaufbaues in der Kurve dient ein Torsionsstab 11, aus hochwertigem Federstahl, welcher Stab durchgehend im Inneren der Bohrungen der beiden Kurbelachsen 1 und 2 gelagert ist. Durch eine Verzahnung 12 zwischen Kurbelarm 2 und Torsionsstab 11 ist der letztere mit dem ersteren formschlüssig verbunden. Der Torsionsstab 11 überträgt die Drehbewegungen des Kurbelarmes 2 auf einen Hebel 25, welcher ebenfalls mit Hilfe einer Verzahnung im Auge 13 des Hebels 25 drehfest auf dem Torsionsstab 11 gelagert ist.
Fig. 2 zeigt dieselbe Radaufhängung im Aufriss mit dem Luftfederelement 10, welches in Fahrtrichtung hinter der Achse 3 eingebaut ist. Zwischen Fahrzeugrahmen 19 und Luftfederelement ist gemäss Zeichnung eine Stützkonsole 20 eingebaut, die jedoch mit dem Gegenstand der Erfindung nicht im Zusammenhang steht. Die Lagerkonsole 5 könnte vorteilhafterweise um die Höhe der Konsole 20 gekürzt werden, sofern dies die Einbauhöhe der Achse und die Rahmenhöhe gestatten. Der Umriss 23 des Rades ist strichpunktiert eingetragen.
Die Verbindung des Hebels 25 mit der Kurbelachse 26 erfolgt gemäss Fig. 1 und 2 hydraulisch über einen doppeltwirkenden Zylinder 27 und ein Befestigungsauge 28. Das Ventil 30 der Umwegleitung 31 bleibt bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges geöffnet, so dass sich die Kurbelachse 26 unabhängig vom Hebel 25, d. h. auch unabhängig von der gegenüberliegenden Kurbelachse oszillierend bewegen kann. Bei Kurvenfahrt wird beispielsweise durch einen Steuerimpuls vom Drehschemel oder von der Fahrzeuglenkung aus über das Steuerorgan 32 des Ventils 30 die Umwegleitung 31 geschlossen und damit der Zylinder 27 und der Kolben 33. gegeneinander hydrostatisch blockiert, wodurch die beiden Kurbelachsen über den elastischen Torsionsstab 11 miteinander gekuppelt sind.
Selbstverständlich kann an Stelle eines elektrischen Fernsteuer-Ventiles 30/32 die Steuerung des Ventiles 30 von der Fahrzeuglenkung aus mit einem mechanischen Gestänge, z. B. einer flexiblen ZugDruck-Verbindung vorgenommen werden.
Es können auch andere Hilfsmedien, wie Öl oder Druckluft für die Steuerung des Ventils 30 verwendet werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht in einer besseren Kurvenstabilität von luftgefederten Fahrzeugen.
Bei Anwendung dieses Stabilisators kann die Luftfederung mit einer sehr flachen Federcharakteristikausgelegt werden, was den Fahrkomfort bei Geradeausfahrt wesentlich verbessert und den Luftverbrauch reduziert. Theoretisch wäre es möglich, jede Kurvenneigung durch ein entsprechend fein eingestelltes Steuerventil auch pneumatisch abzufangen. Damit würde aber der Luftverbrauch sehr stark anwachsen, was'entsprechend dimensionierte Kompressoren und Druckluftbehälter bedingen würde.