-
Kurvenstabilisator für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf
einen Kurvenstabilisator für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem hydraulischen Schwingungs-
oder Stoßdämpfer mit einem oder mehreren Fliehkörpern zum Steuern von im Dämpferkolben
befindlichen Durchflußöffnungen für die Dämpferflüssigkeit beim Kurvenfahren.
-
Es ist bereits bekannt, Kraftfahrzeuge mit besonderen Vorrichtungen
auszustatten, mit deren Hilfe die beim Kurvenfahren infolae Fliehkraft hervorgerufene
Seitenneigung des Fahrzeugs möglichst unterbunden werden soll.
-
Eine Vorrichtung dieser Art besteht aus einem hydraulischen Stoßdämpfer
mit einem in einem stehenden Zylinder verschiebbaren Kolben, in welchem quer zur
Verschieberichtuna des Kolbens eine Kugel als Fliehkörper auf einer leicht schrägen
Bahn frei beweglich angeordnet ist. Die Kugel ist unter dem Einfluß der Fliehkraft
derart beeinflußbar, daß sie eine die ober- und unterhalb des Kolbens befindlichen
Zylinderräume verbindende Durchlaßöffnung verschließt. Durch den Verschluß dieser
Öffnung wird der Strom der Dimpfungsflüssigkeit aus dem oberen in den unterem Zvlinderraum
unterbunden, so daß auch cin Aufwirtsbewegen des Kolbens und dadurch ein Ausfedern
verhindert ist. Die andere Seite dieser Durchflußöffnung ist durch ein bei Abwärtsbewegung
des Kolbens schließendes, gefedertes Ventil gesteuert. Ein weiterer Kolbenkanal
verbindet beide Zylinderräume und ist durch eine seine obere Öffnung steuernde Kugel
verschließbar, wenn sich der Kolben aufwärts bewegt. Dieser Kanal gestattet der,
Flüssigkeitsdurchfluß nach oben,so daß auch im stabilisierenden Zustand das Einfedern
möglich ist und Stöße aus dem Überrollen von Fahrbahnhindernissen vermieden sind.
Ein Nachteil des bekannten Kurvenstabilisators er- ergibt sich aus der Anordnung
des nur in einer Richtung funktionsfähigen, kugelförmigen Fliehkörpers, wodurch
diese Vorrichtung je nach der Stellung der Kugelrinne entweder nur bei Links oder
Rechtskurven wirksam ist. Jede Abweichung von der senkrechten Stellung des Zylinders,
z. B. bei einem schrägen Einbau desselben oder beim Fahren auf einer Z, seitlich
hängenden Straße beeinträchtigt die Funktion dieser Vorrichtung. Ferner kann die
Kugel auch durch die Flüssigkeitsströmung verschoben werden. Die Einrichtung ist
daher störanfällig und kann unter Urnständen das Stabilisieren nicht herbeiführen
bzw. eine Abwärtsblockierung auch ohne Kurvenfahrtbedingung ergeben.
-
Bei einer weiteren bekannten Ausführung einer hydropneumatischen Federun
mit Dämpfung kann hydropneumatischen Federung mit Dämpfung kann durch Verdrehen
von ineinandergleitenden Teilen des Dämpfers die Dämpfung der in der Kurve innenliegenden
Aufhängung bei der Ausdehnung und/oder liegenden Aufhängung bei der Ausdehnung und/oder
im die Dämpfung der in der Kurve außenfiegenden Aufhängung bei der Zusammendrückung
verstärkt werden. Konstruktive Einzelheiten sind in dieser Vorveröffentlichung nicht
gezeigt. Die Steuerung kann durch außenliegende Fliehkörper erfolgen.
-
Bei hydraulischen Vorrichtungen, die ausschließlich als Stoß- und
Schwingungsdämpfer Verwendung finden, ist es bekannt, die ober- und unterhalb des
Minpferkolbens befindlichen, mit Dämpferflüssigkeit gefüllien Zylinderräume durch
in den Koben eingelassene Öffnungen zu verbinden, deren Öffnungsquerschnitte zum
Zwecke einer möglichst geräuschlosen und weichen Umkehr von der einen zu der anderen
Strömungsrichtung durch Scheiben oder Federplattenventile varierbar sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
bei der ein Stoß- und niit einem hurvenstabilisierenden Fliehkörper derart zusammenarbeitet
dnß der Kurvenstabilisator weitgehend unabhängig von der Lage des Dämpferzylinders
und der Flüssigkeitssni MInpfer -ist.
-
Gemäß der Erfinduna wird die Aufanbe dadurch C C
gelöst, daß
deir oder die Flichkörper als die Kolbenstanac umg ebciicde, durch Federn. gegen
die Kolbeiistanrgire zeniitrizrte unter der Fliehkraftwirkung behn Xtii-,#crIfahren
radi-al verschiebbare Rin-schieber aus--e#ail-J,zt sind.
-
In weiterer z-j,7eci##in-äßiger Ausbileung sitzt außen auf jüder der
beiden, in an sich bekannter Weise init Durchflußöffnun-en versehenen Kolbenstirnscheiben
des hohlen Dämpferkolbens je einer der Rin-schicber r--diall verschiebbar.
-
Jede Stirnscheibe des Dänipferkolbens weist in dem der Fahrzeugaußenseite
und dem der Fahrzeuginnenseite benachbGrten. Teil eine oder mehrere durch den
Ringschieber
steuerbare Durchflußöffnungen für die Dämpferflüssigkeit in verschiedenem Abstand
von der Kolbenachse und außerdem in an sich bekannter Weise in diesen Teilen mit
Abdeckklappen versehene weitere Durchflußöffnungen auf.
-
Dabei deckt jedoch nur ein Ringschieber bei Auslenkung durch die Fliehkraft
die Durchflußöffnung der ihm zugeordneten Kolbenstimscheibe teilweise oder ganz
ab, während die Durchflußöffnungen der anderen Kolbenstirnseite vom zweiten Ringschieber
unbeeinflußt bleiben. Die Kolbenbewegung wird hierdurch gegen die Wirkung der Fliehkraft
im Sinne der Erhaltung einer Horizontallage des Fahrzeugaufbaues erheblich vermindert,
während sie in der entgegengesetzten Richtung nicht beeinträchtigt wird. Auf das
Kurvenverhalten des Fahrzeugs übertragen bedeutet dies, daß die kurveninnere Fahrzeugseite
kaum oder nur geringfügig angehoben, die kurvenäußere Fahrzeugseite dagegen kaum
niedergedrückt wird, wobei jedoch Unebenheiten in der Fahrbahn nach wie vor aufgefangen
werden können, soweit damit nicht die zur Stabilisierung dienende Kolbenbremsstellung
überschritten wird.
-
Für Straßenfahrzeuge kommt normalerweise nur Teilabdeckung in Frage,
um Federbewegungen bei starken Stößen nicht ganz zu verhindern.
-
Die Ringschieber können mit derart angeordneten Reihen von Durchflußöffnungen
zusammenwirken, daß sie nicht nur eine Kurvenstabilisierung bewirken, sondern auch
das Nicken des Fahrzeuges bei starkem Bremsen verhindern. Dazu können die Reihen
der von den Ringschiebern gesteuerten Durchflußöffnungen, die allein für Kurvenstabilisierung
parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufen, auch unter einem Winkel, wie etwa 45°,
zur Fahrzeuglängsachse verlaufen.
-
Besonders bei schweren Personenfahrzeugen senkt sich beim Bremsen
der vordere Fahrzeugteil stark, während sich das Heck anhebt. Die Schieber, die
zum Steuern der Durchflußöffnungen im Dämpferkolben dienen und bei der Kurvenfahrt
durch die Fliehkraft verschoben werden, wirken beim Bremsen infolge ihres Beharrungsvermögens
und decken die schrägliegenden öffnungsreihen mehr oder weniger ab. Das Fahrzeug
wird abgebremst, während die Ringschieber ihre Bewegung noch beibehalten, also eine
Relativbewegung zum Fahrzeug ausführen. Je nach der Größe der auf die Ringschieber
wirkenden Kräfte werden die Durchflußöffnungen mehr oder weniger verengt bzw. ganz
geschlossen. Dadurch wird das Einfedern der Vorderräder und das Ausfedern der Hinterräder
verhindert bzw. stark gedämpft.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Dämpferkolben nebst benachbartem
Teil des Dämpferzylinders, F i g. 2 einen Schnitt durch F i g. 1 in Pfeilrichtung
A-B und F i g. 3 bis 6 Vorder- und Seitenansichten eines Fahrzeuges beim Kurvenfahren
und beim Abbremsen, einmal ohne und das andere Mal mit den erfindungsgemäßen Kurvenstabilisatoren.
-
Der hydraulische Stoß- oder Schwingungsdämpfer besteht aus dem Zylinder
1 und dem Kolben 2, der auf der Kolbenstange 3 befestigt ist. Der Kolben 2 ist -
wie die Zeichnung erkennen läßt - als Hohlkolben ausgebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
besteht er aus den beiden Stirnscheiben 4, 5 und zwei Zwischenscheiben 6,
7. Die Stirnscheiben 4, 5 sind mit ihrem Umfang in Dichtungsmanschetten oder Dichtungsringe
8, 9 gebettet, die die Abdichtung gegenüber der Wand des Zylinders 1 Übernehmen.
-
Die Stirnscheibe 5 besitzt an zwei gegenüberliegenden Stellen mehrere
Durchflußöffnungen 10, die jeweils in Reihe eng nebeneinander und auf konzentrischen
Lochkreisen beiderseits der Kolbenstange verschiedenen Durchmessers liegen. Die
Reihen erstrecken sich über einen relativ kleinen Umfangsbereich und können von
oben gesehen als parallel zueinander bezeichnet werden. Außerdem hat die Stimscheibe
5 mehrere Durchflußöffnungen 11, die auf einem großen Lochkreis liegen und durch
etwa hufeisenförinige Abdecklappen 12 abgedeckt sind, die Einwegventilwirkung haben.
Die Stimscheibe 4 hat Durchflußöffnungen 13 und 14. Die öffnungen 14 sind durch
den Lappen 12 entsprechende Abdecklappen 15 abgedeckt. Außen auf den Stirnscheiben
4, 5 ist jeweils ein Ringschieber 16, 17 radial verschiebbar gelagert und durch
Federn 18 bzw. 19 zur Kolbenstange 3 elastisch zentriert. Diese Ringschieber verschieben
sich radial unter Einwirkung der beim Kurvenfahren auftretenden Fliehkräfte. Der
Ringschieber 16 hat einen derartigen Innen- und Außendurchmesser, daß sein Körper
in der zentrierten Lage zwischen den Lochkreisen der beiden Reihen 10 liegt
und deren Durchflußöffnungen 10 freigibt.
-
Die Ringschieber 16, 17 sind nach außen durch je eine
Führungsplatte 20, 21 gegen axiales Abheben von den Stimscheiben 4, 5 des
Kolbens 2 gesichert. Die Führungsplatten 20, 21 haben öffnungen 22, 23.
-
Zwischen den Zwischenscheiben 6, 7 und den Stimscheiben 4,
5 des Kolbens 2 liegen Tellerfedern 24, 25, die zum Abschirmen der
öffnungen 10 bzw. 13 der Stirnscheiben 4, 5 vom Kolbeninnem
her dienen.
-
Die Zwischenscheiben6,7 haben Durchflußöffnungen 26, 27 für
die Dämpferflüssigkeit. Von diesen Durchflußöffnungen führen Kanäle 28 zu
einer Bohrung29 in der Kolbenstange3, die in ihrem Hohlraum30 mündet, der als Ausgleichsraum
zur Aufnahme der durch Temperaturausdehnungen und durch das Kolbenstangenvolumen
verdrängten Dämpferflüssigkeit dient.
-
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet beim Kurvenfahren wie folgt:
Während ein nicht mit Kurvenstabilisatoren ausgerüstetes Kraftfahrzeug beim Befahren
einer Kurve in Pfeilrichtung C die Lage nach F i g. 3 hat,
d. h. sich nach der Außenseite neigt, so daß die dort befindlichen Räder
31 höher und die an der Innenseite liegenden Räder 32 geringer belastet
werden und damit die Gefahr des Umkippens oder Ausbrechens aus der Kurve besteht,
nimmt es bei Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Stabilisatoren die Lage
nach F i g. 4 ein. Hierbei werden die an der Kurvenaußenseite liegenden Räder
31 weniger und dafür die an der Kurveninnenseite befindlichen Räder
32 mehr belastet, wodurch die Gefahr des Ausbrechens des Fahrzeuges aus der
Kurve weitgehend behoben ist.
-
Die Fahrzeuglage nach F i g. 4 ist dadurch bedingt, daß der
Ringschieber 16 gemäß F i g. 1 beim Befahren der Kurve in Richtung
C (F i g. 3) durch die dabei auftretenden Fliehkräfte in Pfeilrichtung
D
(F i g. 1) verschoben wird und dabei die Reihen der
Durchflußöffnungen
10 der Kolbenstirnscheibe 5 ganz oder teilweise überdeckt und so ihren Querschnitt
verengt oder völlig verschließt. Diese Stellung ist strichpunktiert in F i g. 2
veranschaulicht. Im Falle der vollkommenen Abdeckung der Durchflußöffnungen 10 durch
den Schieber 16 kann sich der Kolben 2 nicht mehr in PfeilrichtungE bewegen, da
das über ihm befindliche Dämpfermittel am Durchströmen gehindert ist. Die öffnungen
10 sind durch den Schieber 16 verschlossen und die weiter noch in der Stirnscheibe
5 befindlichen Öffnungen 11 durch die Abdecklappen 12, die durch den Druck der Dämpferflüssigkeit
auf ihren Sitz gepreßt werden.
-
Unter der Wirkung der gleichen Flichkraft verschiebt sich der Ringschieber
17 gleichfalls in Pfeilrichtung D. Dabei bleiben aber die Durchflußöffnungen 13
der Stirnscheibe 4, die - wie F i g. 1 zeigt -anders herum versetzt sind wie die
Durchflußöffnungen 1,0, frei. Die unter dem Kolben 2 befindliche Dämpferflüssigkeit
kann durch die öffnungen 23 der Führungsplatte 21, die öffnungen 13 der Stimscheibe
4, über die Tellerfeder24, die öffnungen26, 27 der Zwischenscheiben 6, 7 und die
in der Stimscheibe 5 befindlichen öffnungen 11 nach dem Abheben der Abdecklappen
12 in den über dem Kolben 2 befindlichen Zylinderraum gelangen. Dadurch wird erreicht,
daß das Rad einfedern, aber nur bedingt ausfedern kann.
-
B ef indet sich das Fahrzeug in der entgegengesetzten Kurve, so werden
die Ringschieber 16, 17 in Pfeilrichtung F bewegt. Die Durchflußöffnungen 10 bleiben
geöffnet, während die Durchflußöffnungen 13 durch den Ringschieber 17 ganz oder
teilweise geschlossen werden. Nun kann die über dem Kolben 2 befindliche Dämpferflüssigkeit
zwar durch die Durchflußöffnungen 10 über die Tellerfeder 25, die öffnungen 26,
27 der Zwischenscheiben 6, 7 und die Durchflußöffnungen 14 nach dem Abheben der
Abdecklappen 15 in den unteren Zylinderraum gelangen, aber nicht oder nur in sehr
begrenztem Maße in umgekehrter Richtung strömen, da die teilweise oder ganz geschlossenen
Durchflußöffnungen 13 ein Durchströmen verhindern. Der Dämpferkolben kann sich also
in diesem Falle im wesentlichen nur in Pfeilrichtung E bewegen, während die
Richtung nach Pfeil 0 fast oder ganz versperrt bleibt. Dadurch wird erreicht, daß
die an der Kurvenaußenseite befindlichen Räder 31 des Fahrzeuges ausfedern, aber
nur bedingt einfedern, und die an der Kurveninnenseite liegenden Räder 32 einfedern,
aber nur bedingt ausfedern können. Es wird somit die in F i g. 4 wiedergegebene
Fahrzeugkurvenlage erreicht.
-
Nach Beendigung der Kurvenfahrt läßt die Fliehkraftwirkung auf die
Ringschieber 16, 17 nach. Die Federn 18, 19 drücken daher die Schieber in ihre zentrale
Lage zurück, in der sie zentrisch zur Kolbenstange 3 liegen. Der Dämpfer arbeitet
jetzt als normaler Schwingungsdämpfer.
-
Die Durchflußöffnungen 10, 13 in den Kolbenstirnscheiben 5,4 können
so angeordnet oder die Ringschieber 16,17 so ausgebildet sein, daß sie nicht nur
die seitliche Kurvenstabilität bewirken, sondern auch das Nicken des Fahrzeuges
beim Bremsen unterbinden. Für diesen Fall sind ihre Reihen in den Stirnscheiben
4,5 nicht parallel zur Fahrzeuglängsachse bzw. zur Fahrtrichtung angeordnet, sondern
so, daß sie einen bestimmten Winkel - beispielsweise von 45° - damit bilden. F i
g. 5 zeigt von der Seite gesehen ein Fahrzeug bei starkem Abbremsen, das nicht die
erfindungsgemäß ausgebildeten Dämpfer hat. Wie die Zeichnung erkennen läßt, senkt
sich das Vorderteil 35 stark ab, während das Heck 34 angehoben wird.
-
Bei der Ausführung nach F i g. 6, die ebenfalls ein Kraftfahrzeug
in der Seitenansicht wiedergibt, treten beim Bremsen diese Nachteile nicht auf,
da es mit den erfindungsgemäßen Dämpfem ausgerüstet ist. Das Fahrzeug bleibt trotz
starken Bremsens nahezu in der Normallage.
-
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. So können z. B. die Schieber auch im Innern des Kolbens sitzen, wobei
dann unter Umständen auch nur mit einem statt mit zwei Schiebern auszukommen ist.