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Vorrichtung zum Stabilisieren von Fahrzeugen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stabilisieren von Fahrzeugen, bei der die Federbewegungen auf beiden Fahrzeugseiten über derselben Achse durch gegenseitige Beeinflussung der auf beiden Fahrzeugseiten angebrachten Stabilisationseinrichtungen ausgeglichen werden und bei der eine oder mehrere zusätzliche Einrichtungen zum Ausgleichen kleiner Federbewegungen vorgesehen sind.
Die Erfindung besteht darin, dass der zusätzliche Ausgleicher derart angeordnet, ausgebildet und bemessen ist, dass bei einseitiger oder ungleichmässiger oder gegenläufiger Federbewegung die Differenz der Federwege bis zu einer bestimmten Grösse ganz von dem Ausgleicher aufgenommen wird und erst nach Überschreiten dieser Grösse teils eine Aufnahme durch den Ausgleicher, teils, in zunehmendem Masse, eine Stabilisierung erfolgt.
Die Aufgabe eines Stabilisators besteht darin, die Bewegungen des Aufbaues auf der einen Fahrzeugseite so auf die andere Fahrzeugseite zu übertragen, dass auch hier die gleichen Bewegungen stattfinden, d. h. der Aufbau soll immer möglichst parallel zur Fahrzeugachse bleiben. Bei Kurvenfahrt eines Fahrzeuges ohne Stabilisator wird die aussenliegende Feder zusammengedrückt und die innenliegende entspannt, wobei sich der Fahrzeugaufbau um seine Sehwerpunktlängsaehse nach aussen neigt.
Ordnet man nun einen Stabilisator an, so wird infolge der Zentrifugalkraft genau wie vorher auch jetzt die aussenliegende Feder zusammengedrückt. Die innenliegende Feder dagegen kann sich jetzt nicht mehr entspannen, sondern wird infolge ihrer Verbindung mit der andern Fahrzeugseite um genau den gleichen Betrag zusammengedrückt, d. h. es erfolgt nicht mehr eine Neigung, sondern nur noch eine parallele Abwärtsbewegung des Aufbaues. Eine derartige "zwangsläufig paarschlüssige" Stabilisierung ist bereits in einer'älteren Patentschrift beschrieben.
Diese vorbeschriebene starre Stabilisierung ist nun aber in gewissen Fällen unerwünscht. Die, z. B. bei unebener Fahrbahn, dauernd einseitig auftretenden Achsbewegungen sollen nicht eine Stabilisierung bewirken, sondern ohne diese ausgeglichen werden. Diese Wirkung kann in verschiedener Weise erreicht werden ; beispielsweise durch Anordnung eines Ventils, das einen Teil der Flüssigkeit aus dem Druckraum in die Reservekammer austreten lässt oder durch Anbringung je eines Ausgleichsgefässes an jede Leitung oder durch Anordnung einer Vereinigung der beiden vorgenannten Ausgleichsgefässe zu einem Ausgleieher mit Flüssigkeitsverdrängung". Diese erwähnten und auch die sonstigen bekannten Ausgleicher waren aber für die Praxis unbrauchbar.
Ventile verschmutzen und lassen auch dann Flüssigkeit durch, wenn sie eigentlich dicht schliessen müssten, anderseits schliessen sie infolge ihrer weichen Federn ruckartig. Luft in einem Ausgleicher unterliegt überdies infolge von Temperaturschwankungen wesentlichen Spannungsschwankungen. Bei der bekannten Stabilisationseinrichtung, die einen Ausgleicher mit Flüssigkeitsverdrängung besitzt, werden kleine Federbewegungen zwar in ähnlicher Weise ausgeglichen wie beim Anmeldungsgegenstand, bei grösseren Federwegen aber wird zunächst der Ausgleicherkolben bis an ein Zylinderende verschoben und erst dann setzt die Stabilisierung ein, u. zw. schlagartig. Die Folge davon ist, dass die Federungseigenschaften des Wagens nicht verbessert, sondern ganz wesentlich verschlechtert werden. Fährt z.
B. ein Wagen mit einem derartigen Ausgleicher durch eine Kurve, so neigt sich der Aufbau so lange, bis die Ausgleicherkolben an den Zylinderenden zum Anliegen gekommen sind. In diesem Augenblick beginnt nun ganz plötzlich die Stabilisierung,
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Gemäss der Erfindung ist die Stabilisationsvorrichtung so ausgebildet, dass bei hydraulischen Stabilisatoren bei kleinen Federwegen die gesamte aus den Stabilisatorzylindern verdrängte Flüssigkeit von dem Zylinder des zusätzlichen Ausgleichers aufgenommen wird und erst nach Verdrängung einer bestimmten Flüssigkeitsmenge die weiterhin verdrängte Flüssigkeit teils von dem Ausgleicherzylinder aufgenommen wird, teils in zunehmendem Masse eine Stabilisierung des Fahrzeuges bewirkt.
Die Kraft der Federn in dem zusätzlichen Zylinder, der in an sich bekannter Weise durch einen federbelasteten Kolben unterteilt ist, entspricht der Grösse der aufzunehmenden Kraft.
Erfindungsgemäss ist jede Seite des zusätzlichen Zylinders mit der Niederdruckseite der Stabilisatoren unmittelbar und mit der Hochdruckseite über Druckventile verbunden, u. zw. derart, dass bei paralleler Schwingbewegung beider Seiten, die eine Annäherung zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau zur Folge hat, die Dämpfung der aus den Kammern austretenden Flüssigkeit durch die Niederdruckventile der andern Seite erfolgt, dass bei paralleler Schwingbewegung beider Seiten, die eine Entfernung zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau zur Folge hat, die Dämpfung der aus den Kammern austretenden Flüssigkeit durch die Hochdruckventile der eigenen Seite erfolgt und
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dass bei Winkelbewegung zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau, bei Abstandsverringerung,
die Dämpfung durch die Niederdruckventile der eigenen Seite erfolgt sowie dass bei Winkelbewegung zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau, bei Abstandsvergrösserung, die Dämpfung durch die Hoehdruekventile der eigenen Seite erfolgt.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie die Wirkungsweise derselben graphisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die Anbringung der Vorrichtung in einem Fahrzeug, Fig. 2 die Anbringung eines Teiles der Vorrichtung, Fig. 3 die Vorrichtung im Schnitt, Fig. 4 das schematische Bild eines auf ebener Fahrbahn fahrenden Fahrzeuges, Fig. 5 ein schematisches Bild der Einrichtung gemäss Fig. 4, Fig. 6 ein schematisches Bild des mit einem Rad über eine Unebenheit fahrenden Fahrzeuges, Fig. 7 einen Teil der Einrichtung der Fig. 5 im Augenblick descberfahrens der Unebenheit gemäss Fig. 6, Fig. 8 ein schematisches Bild des Fahrzeuges in einer Kurve, Fig. 9 ein schematisches Bild der Einrichtung mit einer von Hand betätigbaren Reguliervorrichtung, Fig. 10 eine Reguliervorrichtung nach Fig. 9, angetrieben durch Fliehkraftgewichte, Fig.
11 diese Reguliervorrichtung elektrisch betätigt.
Nach Fig. 1 bezeichnet 1 den rechten Chassisarm, an dem das Gehäuse 2 befestigt ist, und 3 den linken Chassisarm mit dem daran befindlichen Gehäuse 4. 5 sind die Wagenfedern, die an der Fahrzeughinterachse 6 befestigt sind.
Fig. 2 zeigt das Gehäuse 4, angeschraubt an einen Chassisträger 3, eine Wagenfeder 5 und einen Teil der Hinterachse 6, an die die Feder 5 durch Briden 7, die gleichzeitig eine Lasche 8 mithalten, befestigt ist, die Lasche 8 nimmt das Gestänge 9 auf, das seinerseits mit dem Hebel 10 ein Gelenk bildet.
Der Hebel 10 sitzt auf der Welle 11 des Gehäuses 4.
Die Einrichtung ist so angebracht, dass Abstandsänderungen zwischen dem Chassisarm 3 und der Achse 6 eine Drehung der Welle 11 hervorrufen.
Bewegt sich das Gestänge 9 (Fig. 3) nach oben, so führt der Hebel 10 ebenfalls eine Drehbewegung
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im Uhrzeigersinn. Der Finger 13 gleitet in einen zylindrischen Stein 14, der seinerseits im Kolben 15 gelagert ist, und schiebt den Kolben nach links, wobei aus dem Raum 16 Flüssigkeit durch den Kanal 17 in einen Raum 18 gelangt, in dem ein Kolben 19 gleitend angeordnet ist. Auf beiden Seiten des Kolbens befinden sich die Federn 20 und 21. Während nun die Flüssigkeit durch den Kolben 15 aus dem Raum 16 verdrängt wird, nimmt der Raum 22 Flüssigkeit in derselben Menge auf. Diese Flüssigkeit wird aus dem Raum 23 geliefert, u. zw. verschiebt sich der Kolben 19 nach rechts, wobei er die Feder 21 spannt und die Feder 20 entlastet.
Die Flüssigkeit muss, um aus dem Raum 23 in den Raum 22 zu gelangen, durch die Kanäle 24,25 und 26 fliessen, wobei sie das Ventil 27 passieren muss, das durch die Kraft der Feder 28 auf seinen Sitz gedrückt wird.
Dieser Vorgang findet statt, wenn ein Rad des Fahrzeuges durch eine Unebenheit emporgeschleudert wird. Die Abwärtsbewegung des Rades bedingt eine Drehung der Welle 11 im umgekehrten Uhrzeigersinn und damit ein Verdrängen der Flüssigkeit im Raum 22, die jetzt das Ventil 29 und die Kraft der Feder 30 überwinden muss. Sie gelangt dann durch die Kanäle 25 und 24 wieder in den Raum 23, drängt den Kolben 19 nach links, und dieser schiebt die Flüssigkeit im Raum 18 wieder durch den Kanal 17 in den Raum 16. Das Ventil 29 besitzt einen Schlitz 31, der einen ständigen Durchgang für die Flüssigkeit freigibt, so dass ein stossweiser Übertritt der Flüssigkeit vermieden wird.
Der Kolben 15 trägt an seinen Enden zur absoluten Abdichtung Ledermanschetten 32, die durch eine Verschraubung 33 gegen den Kolbenboden gedrückt werden. Die Verschraubung 33 besitzt eine Bohrung 34, durch die Reserveöl aufgefüllt werden kann. Ein Kanal 35 stellt die Verbindung mit der Reserveölkammer 36 her, der durch ein Kugelventil 37 abgeschlossen wird. Die Reservekammer 36 des Gehäuses 12 steht durch die Leitung 38 mit der Reservekammer 39 des Gehäuses 40, welches sich auf der andern Seite des Fahrzeuges befindet, in Verbindung und gleicht den Ölstand in beiden Kammern aus. Beim Verdrängen von Flüssigkeit aus der Kammer 16 in den Raum 18 wird der in diesen Räumen entstehende Druck durch die Leitung 41 in den Raum 42 übertragen.
Hier steht ihm die Ventilfederkraft des Ventils 43 entgegen, die erst überwunden werden muss, ehe Flüssigkeit in den Raum 44 eindringen kann.
Eingehende Versuche haben ergeben, dass die von der Fahrbahn herrührenden Unebenheiten wirksam ausgeglichen sind, wenn das Gestänge eines Apparates, z. B. das Gestänge 9,25 mm nach oben ausweichen kann. Der dabei verdrängten Flüssigkeitsmenge soll annähernd die Flüssigkeitaufnahme im Raum 18 entsprechen.
Die Stärke der Federn 20 und 21 muss so gewählt werden, dass ein Abspringen der Räder von der Fahrbahn nicht möglich ist.
Ebenso wie das Gestänge 9 eine Bewegung nach oben ausführen kann, während das Gestänge 45 in Ruhe bleibt, kann auch das Gestänge 45 eine Bewegung ausführen, während das Gestänge 9 in Ruhe
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und dabei Flüssigkeit aus dem Raum 47 durch die Kanäle 48 und 49 und durch die Leitung 50 in die Kanäle 24 und 25 gedrückt, wobei der Raum 23 aufgefüllt wird und der Kolben 19 eine Bewegung nach links ausführen muss. Dieser spannt dann die Feder 20, während die Feder 21 eine Entlastung erfährt. Der Raum 44 nimmt bei diesem Vorgang dieselbe Menge Flüssigkeit, wie sie im Raum 47 ver-
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drängt wird und die aus dem Raum 18 durch die Leitung 41 geliefert wird, auf, wobei die Flüssigkeit wieder das Ventil 43 und den Kanal 52 passieren muss.
Bei entgegengesetzter Bewegung des Gestänges 45 wird die Flüssigkeit wieder aus dem Raum 44 verdrängt, sie muss nach Überwindung der Ventilfederkraft des Ventils 53 durch die Leitung 41 in den Raum 18 zurückfliessen, wobei der Kolben 19 nach rechts bewegt wird und der Raum 23 durch den Kanal 24, die Leitung 50 und die Kanäle 49 und 48 Flüssigkeit in den Raum 47 abgibt. Der Kolben 15 ist mit federbelasteten Ledermanschetten 54 versehen und besitzt eine Bohrung 55, deren Öffnung auch durch Düsen bestimmt werden kann. Diese Bohrung 55 hat die Aufgabe, sowohl bei der Stossdämpferwirkung als auch bei der stabilisierenden Wirkung der Vorrichtung den allmählichen Druckanstieg in den einzelnen Kammern zu regulieren und damit Stösse oder einen ruckweisen Übergang zu vermeiden.
Man kann diese Bohrung 55 auch durch Bohrungen ersetzen, die in den Gehäusen 12 oder 40 vorgenommen werden, was dazu führt, dass man dieselben von aussen zu regulieren imstande ist.
In Fig. 4 ist schematisch ein auf ebener Fahrbahn fahrendes Fahrzeug dargestellt, und Fig. 5 zeigt den augenblicklichen Zustand der Fig. 3 schematisch, wobei runde Gehäuse und Flügelkolben gewählt wurden. Gemäss der Fig. 4 befindet sich das Aggregat nach Fig. 5 in Ruhe und der Kolben 19 (vgl. auch Fig. 3) steht in der Mitte.
Fährt nun das Fahrzeug, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, über eine Unebenheit, beispielsweise von der Höhe h, so wird das auf dieser Seite befindliche Gestänge, welches gemäss der Beschreibung nach Fig. 3 mit 9 bezeichnet ist, angehoben und dabei der Hebel 10 im Uhrzeigersinn gedreht. Der Kolben 19 (Fig. 7) führt eine Bewegung nach rechts aus. Gemäss der Fig. 5 wird dann der Flügelkolben 56 im Uhrzeigersinn gedreht, so dass er Flüssigkeit aus der Kammer 57 durch die Leitung 58 in den Raum 59 verdrängt. Der Kolben 19 schiebt nach rechts und drückt Flüssigkeit aus dem Raum 60 durch die Leitung 61 und 62 in den Raum 63.
Derselbe Vorgang tritt ein, wenn das Gestänge 9 in Ruhe bleibt, das Gestänge 45 angehoben wird und Flüssigkeit durch den Flügelkolben 64 aus der Kammer 65 durch die Leitungen 66 und 61 in den Raum 60 verdrängt wird, nur führt dann der Kolben 19 eine Bewegung nach links aus und verdrängt Flüssigkeit aus dem Raum 59 durch die Leitung 67 in den Raum 68.
Bei gleicher Abstandsänderung der Achse und Aufbau auf beiden Seiten bleibt der Kolben 19 in Ruhe und es findet dann ein Übertritt der Flüssigkeit aus dem Raum 65 in den Raum 63 und aus dem Raum 57 in den Raum 68 statt.
Den Vorgang der Stabilisierung zeigt die Fig. 8 schematisch. Tritt eine Fliehkraft C, die in dem Schwerpunkt S des Fahrzeugaufbaus angreift, auf, so dreht sie diesen um die mit A bezeichnete ideelle Achse, wobei dann die Hebel gegenläufig werden, so wie es die Pfeile anzeigen. Die Kolben verdrängen in diesem Falle Flüssigkeit in eine Leitung, z. B. in die Leitung 58 in Fig. 5. Die in den Raum 59 gelangende Flüssigkeitsmenge ist dann doppelt so gross und der Kolben 19 wird mit doppelter Geschwindigkeit nach rechts gedrängt, wobei die Flüssigkeit aus dem Raum 60 durch die Leitung 61 in die Leitungen 62 und 66 gelangt und je zur Hälfte die Räume 63 und 65 füllen kann. Dabei ist wichtig, dass die Flüssigkeit vor dem Eindringen in den Raum 63 das Ventil 69 passieren muss, während sie in den Raum 65 frei gelangen kann.
Ein Neigen des Aufbaus wird durch diese Einrichtung und Schaltung praktisch verhindert.
Fig. 9 zeigt dieselbe Vorrichtung, jedoch sind nebeneinanderliegende Zylinder gewählt. Die Vorrichtung besteht in der Hauptsache aus den Gehäusen 70 und 71, die je zwei nebeneinanderliegende Kolbenbohrungen 72,73, 74 und 75 besitzen, in denen sich die Kolben 76,77, 78 und 79 befinden. Die Kolben sind durch die Pleuel 80, 81, 82 und 83 angetrieben, die ihrerseits mit den an den Wellen 84 und 85 befindlichen Armen 86, 87, 88 und 89 bewegt werden. Die Führung der Leitungen und die Anordnung der Ausgleichvorrichtung mit dem Kolben 19 entsprechen der Fig. 3. Nur ist hier in die Leitung 90 ein Schieber 91 eingeschaltet, der durch die Feder 92 offen gehalten wird. Der Schieber 91 befindet sich in dem Gehäuse 93, in welches auf der entgegengesetzten Seite der Feder die Leitung 94 einmündet, die an ihrem andern Ende mit dem Körper 95 verbunden ist.
In der Leitung 94 befindet sich Flüssigkeit, die mit dem Raum 96 in Verbindung steht. In dem Raum 96 ist ein Kolben 97, der durch eine Feder 98 gegen den Stift 99 gedrückt wird. Neben dem Kolben 97 ist der Raum 100, der durch ein Rückschlagventil 202 mit dem Raum 96 in Verbindung steht. Wird der Stift 99 nach links bewegt, so verdrängt der Kolben 97 Flüssigkeit aus dem Raum 96 und durch die Leitung 94, wobei der Schieber 91 die Leitung 90 abschliesst und die Bewegung des Kolbens 19 aufgehoben wird.
Diese Vorrichtung ist notwendig bei Fahrzeugen, bei denen in Standruhe Rückschläge aus Geräten zu erwarten sind (Geschütze). Wird der Stift 99 wieder zurück-, also nach rechts bewegt, so drückt die Feder 98 den Kolben 97 ebenfalls nach rechts, die in dem Raum 100 befindliche Flüssigkeit kann durch das Rückschlagventil 202 in den Raum 96 gelangen und die Flüssigkeit hinter dem Schieber 91 kann durch die Leitung 94 ebenfalls in den Raum 96. Der Schieber wird durch die Feder 92 zurückgedrückt und dabei die Leitung 90 freigegeben.
Fig. 10 zeigt dieselbe Vorrichtung, wobei der Schieber 102 als Drehschieber ausgebildet ist, an dem sich der Hebel 103 befindet, der durch ein Gelenk mit dem Gestänge 104 und einem Flieh- kraftregler 205 in Verbindung steht. Der Fliehkraftregler wird durch die Welle 106 angetrieben, die ihrerseits mit einer Getriebewelle des Fahrzeuggetriebes gekuppelt ist und nur dann eine drehende
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Bewegung ausführt, wenn sich das Fahrzeug fortbewegt. Bei Standruhe wird somit der Drehschieber 102 geschlossen, während er sofort bei Beginn der Fahrt geöffnet wird.
Fig. 11 zeigt dieselbe Vorrichtung elektrisch betätigt, u. zw. wird der Drehschieber 102, an dessen Hebel 103 sich ein Gestänge 107 befindet, durch eine Feder 108 ständig geschlossen gehalten, während beim Schliessen des Stromkreises durch den Schalter 109 die Spule 110 einen Eisenkern 111, an dem sich das Gestänge 107 befindet, anzieht und den Drehschieber 102 öffnet.
Die in den Fig. 1 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiele können beliebig erweitert werden ; auch können Funktion und Wirkungen des Kolbens 19 durch andere Mittel ersetzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Stabilisieren von Fahrzeugen, bei der die Federbewegungen auf beiden Fahrzeugseiten über derselben Achse durch gegenseitige Beeinflussung der auf beiden Fahrzeugseiten angebrachten Stabilisationseinrichtungen ausgeglichen werden und bei der eine oder mehrere zusätzliche Einrichtungen zum Ausgleichen kleiner Federbewegungen vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, Ausbildung und Bemessung des zusätzlichen Ausgleichers, dass bei einseitiger oder ungleichmässiger oder gegenläufiger Federbewegung die Differenz der Federwege bis zu einer bestimmten Grösse ganz von dem Ausgleicher aufgenommen wird und erst nach Überschreiten dieser Grösse teils eine Aufnahme durch den Ausgleicher, teils in zunehmendem Masse eine Stabilisierung erfolgt.