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Verzögerungsorgan bei Luftsteuereinrichtungen von pneumatischen Fahrzeugabfederungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verzögerungsorgan bei Luftsteuereinrichtungen
von pneumatischen Fahrzeugabfederungen, bei denen zur Regelung der Fahrzeugahmenhöhe
zwei Luftsteuerventile Regelung oder -kanäle verwendet werden, von denen das eine
der Zufuhr von Druckluft zum Aufhängungssystem und das andere zum Ablassen der Luft
aus diesem System dient, deren Steuerglied nachgiebig mit einem auf die Änderung
der Rahmenhöhe ansprechenden, zwischen Rahmen und Radteil angeordneten Impulslenker
verbunden ist.
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Bei solchen Federungen besteht die Möglichkeit, die Kennlinie des
Federungselementes in Abhängigkeit von der statischen bzw. der dynamischen Radbelastung
zu ändern. Damit wird erreicht, daß das Rad in bezug auf das Fahrgestell stets um
die gleiche Mittellage schwingt. Hierdurch wird nicht nur eine besondere Fahrsicherheit
und weitestgehende Schonung des Fahrzeuges erzielt, sondern auch ein ganz besonderer
Fahrkomfort geboten. Für die Änderung der Federungskennlinie sind bereits Steuerungseinrichtungen
vorgeschlagen worden, welche durch Regelung der Luftzufuhr bzw. -ableitung den Druck
im Federungselement den Betriebs- und Fahrverhältnissen anpassen. Das dabei erzielte
Resultat ist jedoch von der Empfindlichkeit der Steuerung abhängig.
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Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der bekannten Regelungseinrichtungen
mit Verzögerungsorgan. Erreicht wird dies dadurch, daß bei einem Verzögerungsorgan
der vorerwähnten Art das die Luftsteuerventile beeinflussende, an sich bekannte
kreisförmig schwingende Steuerglied mit einem zusiitzlichen Regelorgan in Wirkungsverbindung
steht, welchcs in Abhängigkeit von dem durch die Luftentnahme des Luftsteuerventils
bestimmten Druck im Vorratsbehälter die Ansprechempfindlichkeit der Luftsteuerventile
beeinflußt und steuert. Dabei ist das Regelorgan als ein dem Einfluß eines elastischen
Organs und dem Druck im Vorratsbehälter ausgesetzter, in einem am Fahrzeugrahmen
befestigten Zylinder geführter Kolben ausgebildet, der mit dem um einen Punkt drehbar
schwingenden Steuerglied für die Luftsteuerventile über einen um den gerannten Drehpunkt
schwingenden Übertragungshebel in Verbindung steht, durch dessen Verstellung der
tote Weg zwischen der Ruhelage des Impulslenkers und der Lage, in welcher dieser
über das schwingend Steuerglied die Ventile zu beeinflussen beginnt, verändert wird.
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Im weiteren Verfolg der Erfindung kann als Regelorgan ein zylindrischer
Steuerschieber verwendet werden, der in einem Führungszylinder angeordnet ist, wobei
der Steuerschieber in seiner Außenwandung eine dreieckähnliche Ausnehmung aufweist,
die über Steuerschlitze in dem Führungszylinder mit einem Federungselement und mit
der Außenluft in Verbindung gebracht werden kann, und der Steuerschieber an einem
Ende dem Behälterdruck und am anderen Ende denn Einfluß eines Federorgans ausgesetzt
ist, welches zwischen dem Schieber und dem zylindrischen Führungskopf eingesetzt
ist. Der Steuerschieber ist axial verschiebbar und gleichzeitig zwangsweise drehbar
geführt, so daß durch die Verdrehung des Steuerschiebers die axiale Entfernung der
Steuerkanten der Ausnehmung von des Schlitzen verändert wird. Das Regelorgan weist
einen zylindrischen Kopf auf, der in denn Zylinder des Steuerschiebers geführt ist,
wobei der Steuerschieber reit einer schrägen Führungsnut des Kopfes zusammenwirkende
Mitnehmer besitzt, welche bei einer Axialdes Kopfes den Steuerschieber eint die
ei`hene Langsachse verdreht.
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Die Erfindung vird in der Beschreibung im Züisam:nenliang mit der
Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform des
Verzögerungsorgans und seine Anordnung in schematischer Darstellung, F i g. 2 die
wesentlichen Teile einer abgeänderten Ausführungsform in schematischer Schnittdarstellung,
F i g. 3 eine Einzelheit der Einrichtung gemäß der F i g. 2, in perspektivischer
Darstellung.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird als
Federungselement komprimierte Luft verwendet. Dementsprechend weist die Einrichtung
einen vom nicht gezeichneten Fahrzeugmotor angetriebenen Luftkompressor l auf, welcher
über eine Leitung 2 über eine weitere Leitung 4 mit einem Steuerorgan 5 verbundenen
Vorratsbehälter 3 speist. Die Leitung 4 mündet am Steuerorgan 5 in einen primären
Druckraum 6, welcher über eine durch ein Ventil 8 gesteuerte Öffnung
7 mit einem sekundären Druckraum 9 verbunden werden kann. über eine durch ein Ventil
11 gesteuerte Auslaßöffnung 10 kann der sekundäre Druckraum 9 mit der Außenluft
verbunden werden. Die Ventile 8 und 11 stehen unter der Wirkung von Schraubenfedern
12.
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über eine Leitung 13 steht der sekundäre Druckraum 9 mit einem Ausgleichsbehälter
14 in Verbindung, welches einerseits über eine Leitung 15 mit dem geschlossenen
Innenraum eines Faltenbalgbehälters 16 verbunden ist. Der Faltenbalgbehälter 16
ist zwischen einer Federbrücke 17 eines Fahrgestells 18 und einem Federteller 19
eines mit dem Fahrgestell 18 durch Schwingarme 20 und 21 gelenkig verbundenen Achsschenkelträgers
22 angeordnet, wobei der Achsschenkelträger 22 das auf einen Achsschenkel
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drehbar gelagerte Rad trägt.
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Die Spindeln der Ventile 8 und 11 sind in dem Gehäuse
des Steuerorgans 5 luftdicht geführt und stützen sich auf die Enden eines bei 25
schwenkbar gelagerten zweiarmigen Kipphebels 26. Der Kipphebel 26 ist an
seiner Lagerstelle 25 durch ein übertragungsorgan, z. B. durch den Hebel 27 mit
dem Kolben 28 eines mit der Leitung 4 in Verbindung stehenden Zylinders 30 eines
Regelorgans 29 so in Wirkungsverbindung, daß die Hubbewegung des von der Druckluft
beaufschlagten Kolbens 28 das Spiel zwischen Kipphebel 26 und Spindeln der
Ventile 8,
11 verstellt, wobei die Enden des Kipphebels 26 den Ventilspindeln
genähert und von diesen entfernt werden. Zwischen dem Kolben 28 und dem Boden des
Zylinders 30 ist eine Schraubenfeder 37 eingebaut, welche bestrebt ist, den Kolben
28 entgegen dem Luftdruck zu verschieben. Auf dem übertragungshebel
27 können auch Gewichte 31 oder Dämpfer angeordnet werden, welche
als Ausgleichs- oder Verzögerungsmassen bzw. als Verzögerungsorgane dienen, um die
Funktion des Regelorgans 29 stabilisierend zu beeinflussen.
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An dem auf die Spindel des Ventils 8 einwirkenden Ende des
Kipphebels 26 ist das eine Ende eines Stößels 32 angelenkt, dessen
anderes Ende an dem Achsschenkelträger 22 angelenkt ist. Der Stößel
32
ist in seinem mittleren Teil unterbrochen, und seine gegenüberstehenden
Enden sind mit tellerartigen Köpfen 33 in einem durch eine Zwischenwand 34 unterteilten
Zyinder 35 beiderseits dieser Zwischenwand geführt. Der Zylinder 35 ist an beiden
Enden geschlossen, und die Stößelhälften sind in Bohrungen der Endwände des Zylinders
geführt. Zwischen der oberen Endwand des Zylinders 35 und dem Tellerkopf 33 des
oberen Teils des Stößels 32 sowie zwischen der Trennwand 34 und dem Tellerkopf 33
des unteren Teils des Stößels 32 sind Schraubenfedern 36 angeordnet. Auf diese Weise
entsteht eine Federwaage, welche unerwünschte Flatterbewegungen der Ventile
8 und 11 verhindert oder ausgleicht.
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Die in der Zeichnung dargestellte Lage der Einrichtung entspricht
der Mittelstellung des Rades, in welcher alle die Radführung charakterisierenden
Größen, wie z. B. Spur, Sturz, Vorlauf, Achsschenkelneigung usw., dem erwünschten
Idealwert entsprechen. Es wird angestrebt, diese Radmittelstellung bei jeder Änderung
der statischen Last nach Möglichkeit beizubehalten oder das Rad in diese Stellung
zurückzuführen, wenn statische oder gewisse dynamische Belastungen einen positiven
oder negativen Radaufschlag hervorgerufen haben.
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In der Mittelstellung wird die Radlast durch die Menge bzw. den Druck
der im Balg eingeschlossenen Luft im Gleichgewicht gehalten. Dabei sind die Ventile
8 und 11 geschlossen. Wird nun z. B. infolge Erhöhung der Radlast der Achsschenkelträger
22
nach oben bewegt, so wird das Ventil 8 geöffnet, nachdem der vom Stößel
32 beeinflußte Kipphebel 26 sich entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn um die
Lagerstellte 25 verdreht hat und das Kipphebelende nach überwinden des Spieles gegen
die Spindel des Ventils 8 stößt und dieses öffnet. Durch das geöffnete Ventil 8
strömt aus dem von dem Vorratsbehälter 3 mit Druckluft gespeisten Druckraum 6 komprimierte
Luft in den Ausgleichsbehälter 14 und von hier in den Balgbehälter 16, dessen
gesteigerter Luftdruck der vermehrten Radlast gegenüber das Gleichgewicht wiederherstellt,
so daß das Rad der Mittelstellung zustrebt.
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Bei einer entgegengesetzten Bewegung des Rades, wenn sich also der
Achsschenkelträger 22 nach unten bewegt, schwenkt der Kipphebel
26 unter dem Einfluß des Stößels 32 im Uhrzeigersinn, wobei nach Überwindung
des Zwischenspiels das linke Kipphebelende gegen die Spindel des Ventils 11 stößt
und dieses öffnet. Dadurch wird der sekundäre Druckraum 9 des Steuerorgans 5 und
somit auch der Ausgleichsbehälter 14 und der Balgbehälter 16 mit der
Außenluft verbunden, so daß komprimierte Luft entweichen kann, um das Gleichgewicht
zwischen Radlast und Luftdruck wiederherzustellen.
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Die zum Ausgleich der wachsenden Radlast aus dem Vorratsbehälter
14 entnommene Druckluft muß durch den Luftkompressor 1 ersetzt werden. Der
im Vorratsbehälter 14 herrschende Luftdruck ist somit von der in der Zeiteinheit
entnommenen Luftmenge und von der in der gleichen Zeit vom Luftkompressor gelieferten
Luftmenge abhängig. Übersteigt die entnommene Luftmenge die gelieferte Menge, so
wird der Druck des Vorratsbehälters 14 unter den Normaldruck sinken und einen
der Luftentnahme und der Zufuhr entsprechenden Wert einnehmen. Der Normaldruck des
Behälters 14 wird erst dann wieder erreicht, wenn das Maß der Luftentnahme
auf dasjenige der Luftzufuhr absinkt. Ein nicht gezeichnetes überdruck-Abschaltventil
des Luftkompressors 1 verhindert das übersteigen des Normaldrucks.
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Eine vermehrte Luftentnahme aus dem Vorratsbehälter 3 erfolgt praktisch
dann, wenn das Fahrzeug auf einer sehr holprigen oder unebenen Fahrbahn verkehrt.
Da der Kolben 28 von dem im Vorratsbehälter 3 beherrschenden Druck gegen die Wirkung
der Feder 37 im Gleichgewicht gehalten wird und der Druck des Vorratsbehälters von
der Luftentnahme des Steuerorgans 5 abhängig ist, bestimmt letzten Endes die Beschaffenheit
der Fahrbahnoberfläche und die Fahrgeschwindigkeit die Stellung des Kolbens
28 und dadurch auch die Stellung des zweiarmigen Kipphebels oder des schwenkbaren
Steuergliedes
26 zu seiner Lagerstelle 25. Der Kipphebel oder das
Steuerglied 26 reguliert mit seinen mit einem gewissen Spiel auf die Spindeln der
Ventile 8 und 11 einwirkenden Enden die Steuerung der Ventile 8, 11 und damit den
Druck im Behälter 14, wobei mit zunehmendem Spiel zwischen dem Kipphebel 26 und
den Spindeln der Ventile 8, 11 die zeitliche Verzögerung zwischen einem Impuls des
Stößels 32 und dem darauffolgenden Ansprechen eines der Ventile 8, 11 zunimmt. Eine
Verringerung dieses Zwischenspieles durch eine entsprechende Einstellung der Lagerstelle
25 des Kipphebels 26 wirkt sich in entgegengesetztem Sinne aus, so daß das Steuerorgan
mit entsprechend kleinerem Verzug auf die Impulse reagiert.
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Die Wirkungsverbindung zwischen dem Kolben 28 und dem Kipphebel 26
ist so gestaltet, daß bei gesteigertem Luftdruck im Vorratsbehälter 3 das Spiel
zwischen den Enden des Kipphebels und den Spindeln der Ventile 8, 11 verkleinert,
bei sinkendem Behälterdruck hingegen vergrößert wird. Bei guter Fahrbahnbeschaffenheit
wird die Federung selektiv, bei schlechter Fahrbahnbeschaffenheit hingegen grob
gesteuert. Auf diese Weise werden die Federungseigenschaften nicht nur der statischen,
vielmehr auch der dynamischen Radbelastung angepaßt, wobei auch noch die Fahrgeschwindigkeit
eine bestimmende Rolle spielt.
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Die in den F i g. 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform der
Einrichtung weist einen, in einem an einem Ende geschlossenen hohlzylindrischen
Gehäuse 41 eines Steuerorgans 45 angeordneten axial verschiebbaren Schieber 42 auf.
Eine Leitung 44 verbindet das Gehäuse 41 mit einem nicht gezeichneten Vorratsbehälter.
Seitlich weist das Gehäuse 41 einen oberen Zuführungsschlitz 48 und einen darunterliegenden
Ableitungsschlitz 51 auf, wobei der Zuführungsschlitz 48 mit einem nicht gezeichneten
pneumatischen Federungselement verbunden ist, während der Ableitungsschlitz 51 das
Innere des Gehäuses 41 mit der Außenluft verbindet.
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Der zylindrische Schieber 42 ist hohl ausgebildet, wobei Durchbrechungen
43 den Hohlraum 46 des Schiebers 42 mit dessen Außenseite verbinden. Im Bereich
der Durchbrechungen 43 weist die Außenfläche des Schiebers 42 eine dreieckförmige,
nicht durchgehende Ausnehmung 52 auf. Ein zentrisch angeordneter Längszapfen 47
des Schiebers 42 erstreckt sich nach unten in eine ebenfalls zentrische axiale Bohrung
eines zylindrischen und in der Bohrung des Gehäuses 41 axial verschiebbaren Regelkopfes
53, welcher mit einem an den nicht gezeichneten Achsschenkelhalter angelenkten Stößel
54 gelenkig verbunden ist. Der in den Regelkopf 53 eindringende Teil des Längszapfens
47 weist radial hervorstehende Mitnehmerstifte 49 auf, welche in schrägverlaufenden
Führungsnuten 50 des Regelkopfes 53 geführt werden. Zwischen den einander
zugekehrten Stirnflächen des Schiebers 42 und des Regelkopfes 53 ist eine Schrauben-
oder Spiralfeder 55 eingesetzt.
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Die gezeichnete Stellung der Einrichtung entspricht der Mittellage
des Rades. Sowohl die Zuführungsöffnung 48 als auch die Ableitungsöffnung 51 sind
durch den Schieber 42 verschlossen, und sie haben keine Verbindung mit der dreieckförmigen
Ausnehmung 52. Die Kraft der Feder 55 ist mit dem auf den Boden des Hohlraumes 46
des Schiebers 42 wirkenden Luftdruck aus dem Vorratsbehälter im Gleichgewicht. Übt
nun der Stößel 54 eine nach oben gerichtete Impulsbewegung auf den Regelkopf 53
aus, so wird dieser und über die Feder 55 auch der Steuerschieber 42 angehoben.
Die obere Steuerkante der Ausnehmung 52 gibt die Zuführungsöffnung 48 frei, so daß
komprimierte Luft aus dem Vorratsbehälter durch die Leitung 44, den Hohlraum 46,
die Durchbrechungen 43 und die Ausnehmung 52 den Zuführungsschlitz 48 passieren
und dem Federungselement zugeführt werden kann. Sobald das Gleichgewicht zwischen
der Radlast und dem Druck des Federungselements wiederhergestellt ist, verschiebt
sich der Schieber 42 nach unten, so daß die Luftzufuhr durch den Zuführungsschlitz
48 unterbunden wird.
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Bei einem nach unten gerichteten Impuls des Stößels 54 wird der Schieber
42 nach unten verschoben, wobei die untere Steuerkante der Ausnehmung 52 den Ableitungsschlitz
51 so lange freigibt, bis durch die Wiederherstellung des Gleichgewichts der Schieber
42 in die gezeichnete Stellung zurückkehrt und den Ableitungsschlitz 51 abschließt.
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Bedingt :durch häufig wiederholte Luftentnahme wird der Druck des
Vorratsbehälters unter den Normalwert sinken, so daß sich die Feder 55 ausdehnen
und den Schieber 42 gegenüber dem Regelkopf 53 nach oben verschieben kann. Dabei
wird durch die Wechselwirkung der Mitnehmerstifte 49 und der Führungsnuten 50 der
Schieber 42 im Gehäuse 41 etwas verdreht. Die Verdrehung findet bei der dargestellten
Ausführung von oben gesehen im @e@enuhrzei-ersinn statt. Dadurch kommt ein der Spitze
näher liegender Teil der dreieckförmigen Ausnehmung 52 zwischen dem Zuführungsschlitz
48 und dem Ableitungsschlitz 51 zu liegen, wodurch die Entfernung zwischen den Steuerkanten
und den Schlitzen 48, 51 vergrößert wird. Beim Verschieben des Schiebers 42 nach
oben oder nach unten muß ein toter Weg überwunden werden, bevor die Steuerkanten
die Schlitze 48, 51 freigeben. Damit entsteht ein zeitlicher Verzug zwischen einem
Impuls und dem darauffolgenden Ansprechen der Steuerung, dessen Größe vom Behälterdruck
bzw. von den Fahrverhältnissen abhängen.
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Sobald jedoch der Behälterdruck steigt, wird die Kraft der Feder 55
überwunden und der Schieber 42 gegen den Regelkopf 53 verschoben. Dabei bewirken
die Stifte 49 zusammen mit den Führungsnuten 50 eine Verdrehung des Schiebers 42
im Gehäuse, von oben gesehen im Uhrzeigersinn. Diese Verdrehung bringt einen verbreiterten
Teil der dreieckförmigen Ausnehmung 52 in den Bereich zwischen den Schlitzen 48
und 51, wodurch diese bereits bei einer geringen Verschiebung des Schiebers 42 freigegeben
werden. Diese Steuerung wird damit in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit
und Fahrverhältnissen feinreguliert funktionieren.