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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.
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Device for stabilizing heavy trailer vehicles with air suspension and crank axles
The air suspension for road vehicles has significant advantages for the comfort of the passengers and for sensitive conveyed goods. It is possible to move the natural vibration numbers of wheel suspensions and vehicle bodies far outside the excitation area. With certain constructions, the range of the spring constant can even be changed while driving. Driving comfort and road grip of the vehicles are significantly improved, particularly when driving empty. As a result of the only slightly steep spring characteristics, the vehicles equipped with air springs also react very sensitively, finely and gently to the centrifugal force that occurs in the curve, so that these vehicles have a strong curve inclination.
When driving straight ahead, the
Vehicle desired. It can be very uncomfortable when cornering. The curve inclination has a particularly strong effect on trucks with rigid axles, because the lever arm of the centrifugal force from the center of gravity to the instantaneous center is relatively long compared to the
Distance of the spring to the moment center as a lever arm for the righting force.
The conditions for crank axles or trailing arms with air suspension are much more favorable. Regardless of where the spring element is installed, the wheel track is the respective one
Point of application of the righting spring force, because with this type of wheel suspension based on the system of the crank axis, the parallel guidance of all originally parallel axes means that the internal system of forces remains closed. A lifting of the vehicle wheel on its track is transferred linearly to the spring element, regardless of the width of the car on which the spring element is arranged.
At least a certain sensitivity in the curve is to be expected in this independent wheel suspension because the air spring element in the fully open state, in contrast to the steel spring, still transmits a supporting force resulting from the residual pneumatic pressure. This aggravates the curve inclination and can, for. B. be intercepted by a stroke limiter.
The invention is intended to eliminate this disadvantage of the air suspension and also enable good driving characteristics in the curve with the aid of a stabilizer. Fixed torsion stabilizers, which are permanently engaged, have already been implemented for various wheel suspensions and metal springs.
Also known are crank axles which are provided with a dog clutch in the middle of the car.
Other methods use stabilizers in a second axis with an electromagnetic clutch, which are controlled by a mercury level. For various reasons, these orders could not be implemented. The permanently installed torsion bar spring has a spring-hardening effect even on a straight road surface and was only able to establish itself for use in passenger cars. The claw coupling creates an undesirably rigid connection. The electromagnetic clutch and the mercury level only respond when the centrifugal force has already taken effect. If the vial is sensitive, it must be expected that other lateral accelerations, such as those that can occur during normal straight-ahead travel, establish electrical contact and actuate the clutch.
Another device for cornering stabilization consists of hydraulic cylinders between the axles, which are each connected to the wishbones of the wheel suspension via two long torsion bars.
The features of this arrangement are that these hydraulic cylinders are coupled to the hydraulic system of the power steering.
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Also known is a hydro-pneumatic vibration damper for wishbones with steel suspension, - a throttle valve being built into the hydraulic zone for the purpose of progressive hardening of the
Vibration damper in the curve. This throttle valve is operated by the steering wheel. However, it must never be completely closed, otherwise the wheel would be supported on the hydraulic cushion without any suspension. The pneumatic part of the damper does not act as an air suspension.
The scope of the invention comprises a device for stabilizing heavy trailer vehicles with air suspension and crank axles, a torsion bar spring being built into the axle of the crank bearing, one end of which is firmly connected to one crank axle. It differs from the known constructions in that the free end of the torsion bar spring is connected to the other crank axle via a lever and a double-acting hydraulic cylinder, the hydraulic
Cylinder with a. Detour line and a remote control valve is provided which can be controlled from the vehicle steering system in such a way that the remote control valve is closed when the steering is turned.
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the subject matter of the invention. 1 shows a floor plan with two crank axles according to the invention in section, FIG. 2 shows an elevation along the section line 11-11 of FIG. 1, partly shown schematically.
Fig. 1 shows in plan as a section two identical crank axles or trailing arms 1 and 2 with indicated stub axles 3 and 4 for the vehicle wheels. In the case of powered vehicles, a tubular axle with drive shaft must be installed in place of the stub axles 3 and 4. The two crank axles 1 and 2 are attached to the vehicle frame with the aid of bearing brackets 5, 6, 7 and 8. The claws
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Connect the wheel to the vehicle frame 19 (Fig. 2).
The crank axles 1 and 2 can execute oscillating rotary movements in the bearing brackets 5, 6, 7 and 8 independently of one another. A torsion bar 11, made of high-quality spring steel, is used to stabilize the vehicle structure in the curve, which bar is mounted continuously inside the bores of the two crank axles 1 and 2. The latter is positively connected to the former by a toothing 12 between the crank arm 2 and the torsion bar 11. The torsion bar 11 transmits the rotational movements of the crank arm 2 to a lever 25, which is also mounted on the torsion bar 11 in a rotationally fixed manner with the aid of a toothing in the eye 13 of the lever 25.
2 shows the same wheel suspension in elevation with the air spring element 10, which is installed behind the axle 3 in the direction of travel. According to the drawing, a support bracket 20 is installed between the vehicle frame 19 and the air spring element, but this is not related to the subject matter of the invention. The bearing bracket 5 could advantageously be shortened by the height of the bracket 20, provided the installation height of the axle and the frame height allow this. The outline 23 of the wheel is entered in dash-dotted lines.
The connection of the lever 25 to the crank axle 26 takes place hydraulically according to FIGS. 1 and 2 via a double-acting cylinder 27 and a fastening eye 28. The valve 30 of the bypass line 31 remains open when the vehicle is traveling straight ahead, so that the crank axle 26 is independent of the lever 25 , d. H. can also move in an oscillating manner independently of the opposite crank axis. When cornering, for example, by a control pulse from the turntable or the vehicle steering via the control element 32 of the valve 30, the bypass line 31 is closed and thus the cylinder 27 and the piston 33 are hydrostatically blocked against each other, whereby the two crank axles are coupled to one another via the elastic torsion bar 11 are.
Of course, instead of an electrical remote control valve 30/32, the control of the valve 30 from the vehicle steering system can be controlled with a mechanical linkage, e.g. B. a flexible train / push connection.
Other auxiliary media, such as oil or compressed air, can also be used to control the valve 30.
The advantage of the invention consists in better cornering stability of air-sprung vehicles.
When using this stabilizer, the air suspension can be designed with very flat spring characteristics, which significantly improves driving comfort when driving straight ahead and reduces air consumption. Theoretically it would be possible to compensate every curve inclination pneumatically by means of a correspondingly finely adjusted control valve. However, this would increase the air consumption very strongly, which would require suitably dimensioned compressors and compressed air tanks.