DE1049246B

DE1049246B - Ausgleichfederung fuer Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1049246B
Application number: DED25956A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Fiala
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1957-07-10
Filing date: 1957-07-10
Publication date: 1959-01-22
Also published as: GB845621A; US3083033A; FR1204706A

Description

DEUTSCHES

kl. 63 c 40

INTERNAT. EL. B 62 d

PATENTAMT

D 25956II/63c

ANMELDETAG: 1 0. j u LI 19 5 7

BEKANNTMACHUNG DEK ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGE SCHRIFT: 22. januar 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei der zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Rädern, z. B. den beiden Vorder- und den beiden Hinterrädern, ein Verbindungssystem vorhanden ist, das entgegengesetzte Hubbewegungen der jeweils nebeneinanderliegenden Räder zwanglos, gleichgerichtete Hubbewegungen jedoch nur gegen Feder- bzw. Stoßdämpferkraft zuläßt, wobei die entgegengesetzten Radhubbewegungen entsprechende Bewegung des einen (z. B. zwischen den Vorderrädern wirkenden) Verbindungssystems im entgegengesetzten Sinne auf das andere (z. B. zwischen den Hinterrädern wirkende) Verbindungssystem und die gleichgerichteten Radhubbewegungen entsprechende Bewegung des einen Verbindungssystems im gleichen Sinne auf das andere Verbindungssystem übertragen werden.

Erfindungsgemäß befindet sich in jedem der beiden Verbindungssysteme eine Stelle, die bei entgegengesetzten Hubbewegungen der beiden Räder in Ruhe bleiben kann, bei gleichsinniger Hubbewegung beider Räder aber bewegt wird und die mit der entsprechenden Stelle des anderen Verbindungssystems im Sinne einer Übertragung gleichsinniger Hubbewegungen vorzugsweise federnd verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Härte der Federung für die für den Fahrbetrieb wichtigsten Fälle (Bewegung des Fahrzeuges parallel zur Straßenebene, Kurvenneigung, Brems- bzw. Beschleunigungsnicken und Überfahren einer Bodenschwelle) weitgehend unabhängig voneinander auszulegen und außerdem Verwindungsbeanspruchungen vom Rahmen fernzuhalten, wie im einzelnen an Hand eines Ausführungsbeispiels weiter unten erläutert wird.

In Ausgestaltung des Haupterfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß im Nebenschluß zu einer ein Druckmittel zum Übertragen der Hubbewegungen der jeweils nebeneinanderliegenden Räder enthaltenden Leitung eine weitere Leitung liegt, in der zwei hydraulische Motoren, die mechanisch im Sinne eines Gegeneinanderarbeitens gekoppelt sind, angeordnet sind und daß das Druckmittel in dem Mittelstück der Nebenschlußleitung zwischen den beiden Motoren unter Federdruck, insbesondere unter dem Druck einer Luftfeder, steht. Hierbei kann die Anlage weiterhin so ausgebildet sein, daß in dem von der Nebenschlußleitung umgangenen Teil der Übertragungsleitung zwischen den jeweils nebeneinanderliegenden Rädern je ein weiterer, hydraulischer Motor angeordnet ist und daß diese beiden je dem einen Verbindungssystem zugeordneten Motoren mechanisch, vorzugsweise federnd, z. B. mittels eines Torsionsstabes, derart miteinander verbunden sind, daß eine Strömung zwischen dem einen Räderpaar in einer be-

Ausgleichfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr, 136

Dr.-Ing. Ernst Fiala, Sindelfingen (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

stimmten Richtung, z. B. vorn von links nach rechts, eine entgegengesetzte Strömung zwischen dem anderen Räderpaar, z. B. hinten von rechts nach links, bewirkt.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann in die bei entgegengesetzten Hubbewegungen der jeweils nebeneinanderliegenden Räder wirkende Verbindung zwischen den beiden Verbindungssystemen eine Übersetzung eingeschaltet sein, z. B. dadurch, daß die beispielsweise durch einen Torsionsstab miteinander verbundenen Räder der beiden weiteren hydraulischen Motoren einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Hierdurch wird erreicht, daß beim Kurvenfahren die Raddruckdifferenzen vorn und hinten in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Durch Wahl dieses Verhältnisses, also der eingeschalteten Übersetzung, kann man ein bestimmtes Verhalten des Fahrzeuges bezüglidh Übersteuern bzw. Untersteuern erreichen.

Für die Übertragung gleichsinniger Hubbewegungen von dem einen Verbindungssystem zwischen zwei nebeneinanderliegenden Rädern auf das andere wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beiden in den Nebenschlußleitungen liegenden hydraulischen Motoren eines jeden der beiden Verbindungssysteme_j z. B. mit Hilfe eines Torsionsstabes, in mechanischer Antriebsverbindung miteinander stehen derart, daß das jedem der Verbindungssysteme zugeordnete Motorenpaar im gleichen Sinne arbeitet.

In der Zeichnung ist in

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt;
Fig. 2 zeigt eine Variante.

Mit 1 ist ein die Fahrtrichtung anzeigender Pfeil bezeichnet, 2 und 3 sind die Achsen des linken und des rechten Vorderrades 2 a und 3 a, 4 und 5 die Achsen des linken und des rechten Hinterrades 4»

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und 5 α. Die Radadhsen sind mit Kolben 6, 7, 8 und 9 verbunden, die ein Diudimittel_j vorzugsweise ein hydraulisches Mittel, verdrängen. Das Verbindungssystem zwischen den beiden Vorderrädern besteht aus einer Druckmittelleitung_iIO_r die sich in einen Hauptzweig Ii und einen Nebehzweig 12 aufspaltet. Entsprechend besteht das Verbindungssystem zwischen den beiden Hinterrädern aus einer Leitung 13, die sich in einen Hauptzweig 14 und einen Nebenzweig 15 aufspaltet.-

In der Hauptleitung 11. ist ein Zahnradmotor 16 (der, wie alle bei der Erfindung verwendeten hydraulischen Motoren, auch als Pumpe wirken kann) und- in der Hauptleitung 14 ein Zahnradmotor 17 angeordnet. Die beiden Zahnradmotoren sind über einen Torsionsstab -F4 miteinander verbunden, wobei die beiden mit dieser Verbindungswellegelcoppelten Räder der Pumpe 16 und der Pumpe 17 einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

In der Nebenleitung 12 sind zwei Zahnradmotoren und 19 und in der Nebenleitung 15 zwei Zahnradmotoren 20 und 21 angeordnet. Die Motoren 18 und 19 einerseits sowie 20 und 21 andererseits sind starr miteinander gekoppelt. Beide Motorenpaare stehen durch einen Torsionsstab F3 miteinander .in Verbindung. Von dem zwischen den jeweiligen beiden Motoren befindlichen Stück der Leitungen 12 und 15 leitet ein Abzweig 22 bzw. 23 zu hydropneumatischen Federn F1 und F2.

Die Wirkungsweise der Anlage sei an Hand der wichtigsten im Fahrbetrieb auftretenden Fälle beschrieben:

1. Bewegung des Fahrzeuges parallel zur Straßenebene

00

Beim Einfedern erhöht sich der Druck in sämtlichen Leitungen. Die Zahnradmotoren 18 und 19 sowie 20 und 21 werden im gleichen Sinne beaufschlagt, so daß sich die Druckerhöhung auch zu den Leitungen 22 und 23 und damit zu den Federn Fl und F2 fortsetzen ' kann. Das nachgiebige Element F3 synchronisiert die Bewegungen der Zahnradmotoren 18 und 19 sowie 20 und 21 und verhindert so das Entstehen von Nickschwin-'gnngen. Die Motoren 16 .und 17 bewegen sich +5 nicht, da auf beiden Seiten der Zähne jeweils die gleiche Druckerhöhung auftritt. Um besondere Federungseigenschaften zu erzielen, können die Federn Fl und F2 verschieden ausgelegt sein. Insbesondere ist es möglich, die Federn Fl undF2 sehr weich zu machen, weil sie, wie weiter unten gezeigt wird, keinen Einfluß auf die Härte und Federung des Fahrzeuges bei Bewegungen um die Fahrzeuglängsachse haben.

2. Kurvenneigung

- -Beim Durchfahren z. B. einer Linkskurve erhöht -sich der Druck bei den Kolben 7 und 9 um das gleiche Maß, um das er bei den Kolben 6 und

• - sinkt. Die FedernFl und F2 werden durch diese Druckänderung nicht beeinflußt, da auf die einzelnen Zahnradmotoren der Motorenpaare 18, und 20, 21 jeweils ein'gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes · Moment wirkt, so daß

" · diese Motoren sich nicht bewegen. . Hingegen treten an den Rädern der Motoren 16 und 17 entgegengesetzt gerichtete Momente auf,· so daß die Feder F4 gespannt wird. Wegen der verschiedenen

-.' Größe der mit der Feder F4 gekoppelten Zahnräder kann nur dann Gleichgewicht herrschen,

wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden, durch den Motor 17 getrennten Teilen der Leitung 14 im Verhältnis der Zahnraddurchmesser kleiner ist als in den beiden durch den Motor 16 getrennten Teilen der Leitung 11. Die Größe der Kurvenneigung wird ausschließlich durch die Härte des Torsionsstabes F 4 bestimmt und ist unabhängig von der Härte der Federn F1 und F2. Die Neigung kann daher an sich beliebig klein gehalten werden. Allerdings werden bei einem sehr harten Federelement F4 auch alle anderen Momente um die Wagenlängsachse sehr hart aufgenommen.

3. Brems- bzw. Beschleunigungsnicken

Beim Bremsen (für das Beschleunigen gelten entsprechende Überlegungen) erhöht sich der Druck in den Leitungen 10, 11 und 12 und verringert sich entsprechend in den Leitungen 13, 14 und 15. Dadurch werden auf die Räder der beiden Motorenpaare 18, 19 und 20, 21 jeweils gleichsinnig gerichtete Momente ausgeübt, die aber für die beiden Motorenpaare entgegengesetzt gerichtet sind. Folglich wird der Torsionsstab F 3 gespannt. Von diesem Federelement und der Härte der Federn Fl und F2 ist die Größe des Nickausschlages bei gegebenem Moment abhängig. Mit härter werdendem Torsionsstab F 3 wird die Bremsneigung kleiner und kann beliebig klein gemacht werden.

4. Überfahren einer Bodenschwelle mit den beiden Vorderrädern

Jede Bodenschwelle ruft eine Druckerhöhung in dem Leitungssystem 10 bis 12 hervor. Diese Druckerhöhung setzt die Motoren 18 und 19 in Bewegung, wodurch einerseits die Feder Fl und andererseits über den Torsionsstab F 3 auch die Feder F 2 gespannt wird und der Druck in dem Leitungssystem 13,14,15 gesenkt wird. Die Bodenschwelle wird um so besser überfahren, je weicher die Federn Fl, F2 und F3 sind. Vorteilhaft wird ein geringes Bremsnicken in Kauf genommen (F3 nicht zu hart), um ein weiches Überrollen von Querhindernissen zu erreichen.

5. Gleichsinnige Bewegung diagonal zueinander liegender Räder

Bei üblichen Federungen, bei denen jedes Rad gegen den Rahmen abgefedert ist, treten dann besonders große Verwindungsbeanspruehungen im Rahmen auf, wenn die beiden Vorder- und die beiden Hinterräder derart gegeneinander schwingen, daß beim Hochgehen des rechten Vorderrades das linke Hinterrad ebenfalls hochgeht und das linke Vorderrad sowie das rechte Hinterrad abwärts gehen. Im Resonanzfall ergeben sich die bekannten Schüttelschwingungen. Durch die Ausgleichfederung nach der Erfindung werden diese Verwindungsbeanspruehungen verhindert oder doch ganz wesentlich verringert. Bei einem Anheben z.B. des rechten Vorderrades und des linken Hinterrades sowie bei gleichzeitigem Sinken des linken Vorderrades und des rechten Hinterrades führen die Zähnradmotoren 16 und 17 eine entsprechende Drehung aus, ohne daß sich der Druck in den Leitungen 10 und 13 ändert. Die Zahnradmotoren 18,19, 20 und 21 stehen hierbei still. Voraussetzung dafür, daß sich der Raddruck nicht ändert, ist allerdings, daß die Größe der Bewegung an den Hinterrädern im Verhältnis der Raddurch- - messer der Zahnradmotoren 17 und 16 größer ist

Claims

als die Größe der Bewegung der Vorderräder. Trifft dies nicht genau zu, so wird durch die Weichheit des Torsionsstabes F4 der Ausgleich hergestellt, wobei allerdings gewisse Verwindungsmomente in den Rahmen eingeleitet werden. Jeder beliebige andere Federungsfall läßt sich auf die angeführten fünf Fälle oder auf eine Kombination derselben zurückführen. Zur Schwingungsdämpfung können an geeigneten Stellen Drosselstellen vorgesehen sein, z. B. in Form von Drosselventilen oder Leitungsstellen mit besonders geringer lichter Weite, wobei die Drosselstellen für verschiedene Bewegungseinrichtungen einen unterschiedlichen Widerstand haben können. Auch können die Drehbewegungen und/oder die Federbewegungen der Federn F 3 und F 4 durch geeignete Mittel gedämpft sein. Bei der Variante nach Fig. 2 sind die Federn Fl und F2 zu einer einzigen Feder F12 zusammengefaßt. Mit 24 und 25 sind Drosselventile bezeichnet, die besonders zum Dämpfen der Nickschwingungen dienen. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können z. B. die Zahnradmotoren durch Kolbenmotoren od. dgl. ersetzt sein. a5 Patentansprüche:

1. Ausgleichfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei der zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Rädern, z. B. den beiden Vorder- und den beiden Hinterrädern, ein Verbindungssystem vorhanden ist, das entgegengesetzte Hubbewegungen der jeweils nebeneinanderliegenden Räder zwanglos, gleichgerichtete Hubbewegungen jedoch nur gegen Federkraft zuläßt, wobei die entgegengesetzten Radhubbewegungen entsprechende Bewegung des einen (z. B. zwischen den Vorderrädern wirkenden) Verbindungssystems im entgegengesetzten Sinne auf das andere (z.B. zwischen den Hinterrädern wirkende) Verbindungssystem und die gleichgerichteten Radhubbewegungen entsprechende Bewegung des einen Verbindungssystems im gleichen Sinne auf das andere Verbindungssystem übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem der beiden Verbindungssysteme (10, 11, 12 und 13, 14, 15) eine Stelle (bei 18,19 bzw. 20,21) befindet, die bei entgegengesetzten Hubbewegungen der beiden Räder (2 a und 3 a bzw. 4 a und 5 a) in Ruhe bleiben kann, bei gleichsinniger Hubbewegung beider Räder aber bewegt wird und die mit der entsprechenden Stelle (20, 21) des anderen Verbindungssystems (13, 14, 15) im Sinne einer Übertragung gleichsinniger Hubbewegungen vorzugsweise federnd (F3) verbunden ist.

2. Ausgleichfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Nebenschluß zu einer ein Druckmittel zum Übertragen der Hubbewegungen der jeweils nebeneinanderliegenden Räder (2a und 3 a) enthaltenden Leitung (11) eine weitere Leitung (12) liegt, in der zwei hydraulische Motoren (18 und 19), die mechanisch im Sinne eines Gegeneinanderarbeitens gekoppelt sind, angeordnet sind, und daß das Druckmittel in dem Mittelstück der Nebenschlußleitung zwischen den beiden Motoren unter Federdruck, insbesondere dem Druck einer Luftfeder (Fl), steht.

3. Ausgleichfederung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Nebenschlußleitung (12 bzw. 15) umgangenen Teil (11 bzw. 14) der Übertragungsleitung zwischen den jeweils nebeneinanderliegenden Rädern je ein weiterer, hydraulischer Motor (16 bzw. 17) angeordnet ist und daß diese beiden je dem einen Verbindungssystem zugeordneten Motoren mechanisch, vorzugsweise federnd, z. B. mittels eines Torsionsstabes (F4), derart miteinander verbunden sind, daß eine Strömung zwischen dem einen Räderpaar in einer bestimmten Richtung, z. B. vorn von links nach rechts, eine entgegengesetzte Strömung zwischen dem anderen Räderpaar, z. B. hinten von rechts nach links, bewirkt.

4. Ausgleichfederung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die bei entgegengesetzten Hubbewegungen der jeweils nebeneinanderliegenden Räder wirkende Verbindung (16-F4-17) zwischen den beiden Verbindungssystemen eine Übersetzung eingeschaltet ist.

5. Ausgleichfederung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die z. B. durch einen Torsionsstab (F4) verbundenen Räder der beiden weiteren hydraulischen Motoren (16 und 17) einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

6. Ausgleichfederung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in den Nebenschlußleitungen (12 bzw. 15) liegenden hydraulischen Motoren (18 und 19 bzw. 20 und 21) jedes der beiden Verbindungssysteme, z. B. mit Hilfe eines Torsionsstabes (F3), in mechanischer Antriebsverbindung miteinander stehen derart, daß das jedem der Verbindungssysteme zugeordnete Motorenpaar im gleichen Sinne arbeitet.

7. Ausgleichfederung nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß die Mittelstücke der beiden je einem der Verbindungssysteme zugeordneten Nebenschlußleitungen (12 und 15) zusammengeführt und an eine einzige, vorzugsweise hydropneumatische Feder (F12) angeschlossen sind.

8. Ausgleichfederung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem der Mittelstücke eine Leitung abzweigt, die sich vor dem Eintritt in die hydropneumatische Feder (F12) vereinigen, vorzugsweise unter Anordnung je einer Drosselstelle, z. B. Drosselventil (24 bzw. 25), vo*r der Vereinigungsstelle.

9. Ausgleichfederung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungssystemen an geeigneten Stellen zur Schwingungsdämpfung Drosselstellen, z. B. in Form von Drosselventilen (24 und 25), oder Leitungsstellen mit besonders geringer lichter Weite vorgesehen sind, wobei die Drosselstellen für verschiedene Bewegungsrichtungen einen unterschiedlichen Widerstand haben können.

10. Ausgleichfederung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegungen und/oder die Federbewegungen der die beiden Verbindungssysteme koppelnden Torsionsstäbe (F3 und F 4) gedämpft sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 741583, 1110721, 404.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen