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Achsanordnung für geländegängige Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Achsanordnung für geländegängige Fahrzeuge mit wenigstens einer um die Fahrzeuglängsachse schwenkbaren Achse, an der die Räder um je eine in Fahrtrichtung liegende Achse schwenkbar angeordnet sind und die Achsschenkel beider Räder je einen aufrechtstehenden Lenkarm aufweisen, welche Lenkarme durch eine Stange, deren Längsmitte am Fahrzeugrahmen in einer senkrechten Querebene schwenkbar gelagert ist, miteinander verbunden sind und beider hydraulisch betätigte Verstellvorrichtungen zum gemeinsamen Verschwenken der Räder um die horizontalen Längsachsen der Achsschenkel vorgesehen sind, welche Verstellvorrichtungen mittels eines von der Fahrzeugschräglage beeinflussten Pendelsystems steuerbar sind.
Solche Anordnungen und Vorrichtungen sollen den Fahrzeugkörper stabilisieren, insbesondere bei Quer- bzw. Schrägfahrt an geneigten Hängen.
Eine bekannte Anordnung dieser Art ist vor allem mit einer zu grossen Trägheit des Pendelsystems behaftet, um mit der nötigen Schnelligkeit auf vom Fahrzeug überfahrene Bodenunebenheiten zu reagieren, da das Steuerpendel in einer Flüssigkeit gedämpft ist. Das flüssigkeitsgedämpfte Pendel läuft zu sehr nach. Das System möge zwar genügen, wenn das Fahrzeug im wesentlichen auf glattem Gelände fährt und der Übergang von ebenem zu schrägem Gelände nicht so plötzlich erfolgt. Treten aber zusätzlich verhältnismässig kleinflächige, aber hohe Bodenunebenheiten auf, kann ein solches System die von diesen Bodenunebenheiten herrührenden schnellen Lageänderungen des Fahrzeuges nicht mehr ausgleichen.
Demgegenüber sind hydraulische Systeme bekannt, die praktisch trägheitslos arbeiten, zumindest mit so geringer Trägheit, dass die Steuerimpulse ohne merkliche Verzögerung auf die Steuerungseinrichtung des Fahrzeuges wirken können. Dies bedeutet, dass bei Einzelstössen das Pendelsystem zunächst nicht im Sinne einer Stabilisierung, sondern genau entgegengesetzt wirken würde, weil bei durch Einzelstösse ausgelösten Pendelbewegungen das hydraulische System dieser Pendelbewegung sehr schnell folgen würde. Erst einen Augenblick später würde das Pendel dann die stabilisierende Steuerbewegung auslösen. Es könnte dergestalt unter Umständen zu einem gewissen Schwingungsvorgang kommen.
Es ist also nicht so, dass ein Stabilisierungssystem umso besser ist je feinfühliger und schneller die Steuerung reagiert. Bei der zu lösenden Aufgabe der Fahrzeugstabilisierung neigen diese Systeme zu einer Übersteuerung, also direkt zur Einleitung der erwähnten Schwingungsvorgänge oder unter Umständen auch zu einer einmaligen Überstützung des Kippmomentes und nicht zum Ausgleich desselben.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das Pendelsystem so auszubilden, dass unter allen denkbaren, durch das jeweilige befahrene Gelände gegebenen Umständen eine Wirkung der Steuerung im Sinne einer Stabilisierung des Fahrzeuges erhalten bleibt. Es muss also ein Weg gefunden werden, der eine Steuerung in genau der richtigen Zeitspanne nach Auslösung des Steuerimpulses durch entsprechende Geländeveränderungen erlaubt. Diese Steuerungsvorrichtung soll nicht wie ein flüssigkeitsgedämpftes Pendel nachlaufen, sie soll auch nicht wie ein ungedämpftes Pendel ausschwingen, sondern sie muss im wesentlichen senkrecht hängenbleiben, damit die Steuerschieber der Hydraulik in ge-
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aber schlagartiges und kurzzeitiges Neigen des Fahrzeuges erfolgt.
In der Praxis werden sich sogar beide
Möglichkeiten überlagern, z. B. wenn das Fahrzeug einen frisch gerodeten Berghang quer anfährt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe, ausgehend von der eingangs geschilderten Achsanordnung, dadurch, dass senkrecht über einem in der Fahrzeuglängsmittelebene mit horizontaler Achse gelagerten
Hängependel ein zweites Pendel mit der Schwenkachse parallel zu der des Hängependels als Gegenge- wicht aufrechtstehend vorgesehen ist und beide Pendel in ihren Anlenkstellen je einen rechtwinkelig abstehenden Arm aufweisen, wobei diese beiden Arme an ihren freien Enden mittels einer Koppel zu gleichsinniger Bewegung gelenkig verbunden sind, und dass die hydraulisch betätigte Verstellvorrichtung aus zwei doppelt wirkenden Druckzylindern besteht, die einerseits an der schwenkbaren Radachse und anderseits an den mit den Achsschenkeln verbundenen Lenkarmen angelenkt sind.
Bei plötzlichen und kurzzeitigen, also stossartigen Lageveränderungen des Fahrzeuges erfährt das hängende Pendel durch das mit ihm zusammenwirkende Gegengewicht eine gewisse Dämpfung, so dass eine oder sogar eine mehrfache Reaktion des Pendels verhindert wird. Bei kontinuierlich zunehmender
Lageänderung tritt dieser Dämpfungseffekt jedoch nicht auf. Die Steuerung folgt der Lageänderungdes Fahrzeuges ohne Verzögerung.
Bei einer Achsanordnung für ein zweiachsiges, vierrädriges und geländegängiges Fahrzeug können die Druckzylinder der einen Achse und der andern Achse zum direkten Druckausgleich über das vom Steuerschieber einer Steuerung kommende Leitungssystem an den Verbindungspunkten der Leitungen von der Steuerung zu den Druckzylindern und der Leitungen von den Druckzylindern selbst jeweils direkt miteinander in Verbindung stehen.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung an Hand des in den beigegebenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch im teilweisen Schnitt die erfin- dungsgemässe Achsanordnung bei Fahrt auf horizontalem Gelände, Fig. 2 die gleiche Darstellung bei Fahrt am geneigten Hang, in Fig. 3 ist in schematischer Darstellung die Steuerung der Druckausgleichszylinder und Fig. 4 eine Ausführungsform des dazu verwendeten Pendels dargestellt, wogegen Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der Druckleitung bei einem Fahrzeug mit zwei erfindungsgemäss ausgebildeten Achsen zeigt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung am Beispiel eines dreirädrigen Fahrzeuges erläutert. Ohne dass die Anwendbarkeit der erfindungsgemässen Achsanordnung damit auf Dreiradfahrzeuge mit einer hinteren Antriebachse beschränkt werden soll, stellt dieses jedoch die einfachste Ausführungsform für die Erfindung dar. Ausserdem bietet ein Dreiradfahrzeug hinsichtlich seiner Wendigkeit gewisse Vorteile gegenüber einem Vierradfahrzeug.
An einem Fahrzeugkörper 1 ist in an sich bekannter Weise ein Ausgleichsgetriebe 2 um die Fahrzeuglängsachse schwingbar aufgehängt. Vom Differentialgetriebe 2, das seinen Antrieb in beliebiger Weise erhalten kann, wird die Bewegung über zwei Halbachsen 3, 3' und die gelenkig angeschlossene Radnabe 4, 4' auf die Triebräder 5, 5' übertragen. An der Nabe sind aufrechtstehende
Lenkarme 6, 6' fest angeschlossen, welche ihrerseits gelenkig an einer parallel zu denHalbachsen 3, 3'verlaufenden, am Fahrzeugkörper schwenkbar befestigten Stange 7 angeschlossen sind.
Die Halb- achsen 3, 3', die Lenkarme 6, 6' und die Stange 7 stellen somit ein parallelogrammartig ver- schiebliches Gestänge dar. An den freien Enden der Halbachsen 3, 3' sind die Räder 5, 5' mittels bekannter Gelenke derart angebracht, dass die Gelenkachsen je in einer Ebene mit den Längsachsen der
Lenkarme 6, 6' liegen.
Zur Stabilisierung des an sich instabilen Gestänges sind zwei vorzugsweise hydraulisch betriebene
Druckzylinder 8, 8' vorgesehen, die auf der einen Seite über Arme 9, 9'gelenkig an den Halbach- sen 3, 3' im Bereich des Ausgleichsgetriebes 2 befestigt und deren Kolben 10, 10' ebenfalls ge- lenkig am oberen Ende der Lenkarme 6, 6' angeschlossen sind.
Die Druckzylinder 8, 8' sind über einen Steuerschieber in an sich bekannterWeise an eine Druck- leitung angeschlossen, in deren Kreislauf sich eine Ölpumpe befindet. Fig. 3 zeigt in schematischer Dar- stellung den Steuerschieber mit der Zuleitung 31 von der Ölpumpe, den beiden Druckleitungen 32 zu den Druckzylindern 8, 8', die wechselweise als Vor-und Rücklaut dienen, sowie den Rücklauflei- tungen 16, 17 zum Clsammelbehälter, aus dem die Ölpumpe gespeist wird. Die Betatigung dieses
Steuerschiebers erfolgt über eine Steuerstange 21 durch ein Pendelsystem.
Das in Fig. 4 dargestellte Pendelsystem ist der impulsgebende Teil der hydraulischen Stabilisierungs- vorrichtung der erfindungsgemässen Achsanordnung. Bei dem Pendelsystem sind ein Pendel 23 und ein
Gegengewicht 24 um Bolzen 25, 26 drehbar entgegengesetzt zueinander aufgehangt. Das Pen- del 23 hangt frei nach unten, wogegen das Gegengewicht 24 an einem entsprechend dem grosseren
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Abstand dieses Gewichtes von dem Berührungspunkt zwischen Rad und Geländeoberfläche kürzeren Hebelarm auf dem Kopf stehend angebracht ist. Beide Pendel tragen in den Drehpunkten 25, 26 biegesteif mit ihnen verbundene horizontale Arme 27, 28, die an ihren Endpunkten wieder gelenkig mit einer Koppel 29 verbunden sind. Bei 22 ist die Verbindung zum Steuerschieber angedeutet.
Die Aufhängepunkte 25, 26 von Pendel und Gegengewicht müssen genau in der Mittelachse des Fahrzeuges liegen, u. zw. so weit es die Bodenfreiheit zulässt, möglichst tief und derart, dass das Pendel 23 und das Gegengewicht 24 quer zur Fahrzeuglängsachse schwingen können. Die Verbindung von Pendel 23 und Gegengewicht 24 über das Gestänge 27, 28, 29 muss, wie bereits erwähnt, steif und die Lagerung des Gestänges spielfrei sein. Bei Fahrt des Fahrzeuges auf horizontaler Ebene, also bei alleiniger Einwirkung der Schwerkraft, hängt das Pendel 23 immer im Lot, wogegen das Gegengewicht 24 lotrecht über seinem Aufhängepunkt steht.
Das Pendelsystem betätigt bei Schrägstellung des Fahrzeuges, also bei Fahrt quer zu einer geneigten Ebene, den Steuerschieber (Fig. 3). Dieser Steuerschieber besteht zweckmässigerweise aus zwei hintereinander auf einer Kolbenstange 11 angeordneten Kolben 12, 13, die in an beiden Seiten mit Zubzw. Ableitungen versehenen Zylindern 14, 15 laufen. Diese Zu- und Ableitungen sind mit den einander entsprechenden Abteilungen der Druckzylinder 8, 8' in Verbindung. Bei Schrägfahrt des Fahrzeuges auf einem geneigten Hang gibt der Steuerschieber infolge Betätigung durch das Pendelsystem die Druckleitung 31 für den Druck von der Ölpumpe im gleichen Mass frei wie er die andere Druckleitung 16 oder 17 für einen Flüssigkeitsrücklauf freigibt.
Es wird also bei entsprechender Schaltung durch die Ölpumpe auf die Kolben der Zylinder 8, 8' ein Druck in der Weise ausgeübt, dass der Fahrzeugkörper bei Schrägstellung der Achse 3, 3' wieder gerade gerichtet wird. In dieser Lage hat das Pendelsystem wieder seine Ruhelage erreicht und schliesst die Druckleitungen über den Steuerschieber wieder (Fig. 2). Trotz Querfahrt auf einem bis zu etwa 400 geneigten Hang steht das Fahrzeug senkrecht.
Das Vorderrad, dessen Lenkachse senkrecht durch den Mittelpunkt des Rades geht, macht alle Bewegungen des Fahrzeugkörpers zwangsläufig mit.
Trifft ein Rad des Fahrzeuges beim Überfahren von Geländeunebenheiten auf ein Hindernis, so stellt sich das Fahrzeug zunächst schräg und es entsteht ein Seitenstoss, der auch den Aufhängepunkt 25 des Pendels 23 trifft. Infolge dieses Stosses hat der Aufhängepunkt das Bestreben, auf einem Kreisbogen um den Berührungspunkt des dem Hindernis gegenüberliegenden Rades mit dem Boden auszuweichen.
Infolge seiner Trägheit würde das Pendel 23 ohne die Anordnung eines Gegengewichtes dem Stoss in der falschen Richtung ausweichen. Das bedeutet, dass bei einem einzigen hängenden Pendel bei derartigen Stössen die Schräglage des Fahrzeuges verstärkt würde. Durch die Anordnung eines Gegengewichtes 24, das mit dem Pendel 23 über ein Gestänge verbunden ist, wird diese Reaktion bei plötzlichen Stössen ausgeschaltet. Um das zu erreichen, müssen die Gewichte der Pendel 23, 24 sowie die Länge ihrer Hebelarme in einem bestimmten Verhältnis zu der Höhenlage ihrer Aufhängepunkte sowie der Spurweite des Fahrzeuges stehen.
Wie in Fig. 5 dargestellt, lässt sich die erfindungsgemässe Achsanordnung auch an zweiachsig - vierrädrigen Fahrzeugen anwenden. Die Verbindung der Zylinder 8, 8' und 38, 38' erfolgt in der dargestellten Weise, wobei bei 30 eine der in Fig. 3 dargestellten entsprechende Steuerung anzubringen ist.
Die Leitungen 32 führen über Verteilerpunkte 33 und Leitungen 34 bzw. 35 zu den Zylindern 8 und 38 bzw. 8'und 38'an den beiden Achsen des Fahrzeuges.
Bei diesem Fahrzeugtyp kann also beim Überfahren von Geländeunebenheiten bereits zwischen den den beiden Achsen zugeordneten Zylindern ein Druckausgleich erfolgen, ohne dass die Druckflüssigkeit erst den bei 30 vorgesehenen Steuerschieber passieren muss.
Dieser Fahrzeugtyp kann sowohl mit einer angetriebenen nicht gelenkten Achse und einer nicht angetriebenen gelenkten Achse als auch mit zwei angetriebenen und gelenkten Achsen ausgeführt werden.
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