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Federungse inrichtung für geländegängige Fahrzeuge Die Erfindung betrifft
eine Federungseinrichtung für geländegängige Fahrzeuge mit federnd und schwingungsgedämpft
aufgehängten Laufrädern, insbesondere für G leiskettenfahrzeuge.
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Die Schwingungen des Fahrzeugaufbaues von geländegängigen Fahrzeugen
werden üblicherweise durch Hydraulik- bzw. Reibungsdämpfer abgedämpft, welche einerseits
an den einzelnen Radaufhängungen, andererseits am Fahrgestell angelenkt sind. Bei
der Anwendung dieser Einrichtungen hat sich herausgestellt, daß hydraulische Dämpfer
den Vorteil besitzen, von der Fahrbahn herrührende Stöße progressiv aufzufangen.
Weiterhin stellt sich das Fahrzeug nach einem Abbremsen ziemlich exakt wieder auf
seine Normallage ein, da hydraulische Dämpfer praktisch keine Reibungshysteresis
aufweisen. Ein Nachteil dieser Dömpfungsart zeigt sich jedoch darin, daß ihre Wirkung
geschwindigkeitsabhängig ist und somit langsame Schwingungen eines schweren Fahrzeugaufbaues
nur sehr schwach gedämpft werden können, wodurch das Fahrzeug nach einem Abbremsen
eine verhältnismäßig lange Zeit zur Schwingungsberuhigung des Aufbaues braucht.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden wegabhängige Reibungsstoßdömpfer
entwickelt, die geschwindigkeitsunabhängig wirken. Ihnen wiederum haftet der Nachteil
an, daß sie Stöße nicht progressiv abfangen und daß ein mit solchen Dämpfern ausgestattetes
Fahrzeug nach dem Abbremsen im Stillstand nicht mehr ganz in die Normallage zurückfedern
kann, da dieses durch die Reibungshysteresis verhindert wird.
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Beide vorstehend beschriebenen Dämpfungssysteme sind weiterhin mit
dem Nachteil verbunden, daß ihre Wirkung eine zum Teil erhebliche Wärmeentwicklung
zur Folge hat, was zu störenden Aufheizungen und zur Beschädigung der Abdichtungen
von Gelenkverbindungen führen kann0 Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde ein Federungssystem
entwickelt, welches aufgrund von aus der Fahrzeugbewegung herrührenden Signalen,
welche Kreisel-oder Beschleunigungssensoren entnommen werden, Zusatzfedern zu- und
abschaltet, um den Schwingungen entgegenzuwirken (DT=AS 1 928 961, DT-QS 2 043 512).
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Die bei diesen bekannten Federungssystemen notwendigen kreiseln bzw.
beschleunigungs-gesteuerten Sensoren sowie die im Fahrbetrieb ständig arbeitenden
Zu- und Abschalteinrichtungen einschließlich der Zusatzfedern sind jedoch sehr aufwendig
und benötigen zusätzlichen erheblichen Bauraum.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Federungseinrichtung
für geländegängige Fahrzeuge zu schaffen, die mit einfachen Mitteln, insbesondere
ohne
aufwendige Steuervorrichtungen und Zusatzfedern, auskommt und
ein hohes Schluckvermögen für plötzliche Stöße auf einzelne Laufräder sowie ein
hohes Dämpfungsvermögen für langsame Schwingungen des Fahrzeugaufbaues, insbesondere
für Nickschwingungen, aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine elastisch
und/oder dämpfend wirkende Übertragungsvorrichtung für die gleichsinnige Koppelung
der Federbewegung eines Laufrades mit der Federbewegung eines anderen Laufrades
derselben Fahrzeugseite vorhanden ist. Unter "gleichsinnig" ist hier zu verstehen,
daß die Koppelung beim Einfedern des einen Laufrades für ein Einfedern des anderen
Laufrades, entsprechend zum Ausfedern des einen für ein Ausfedern des anderen Laufrades
sorgt. Statt an das einzelne Laufrad ist im Rahmen der Erfindung auch an eine aus
mindestens zwei hintereinander angeordneten Laufrädern gebildete Laufrädergruppe
gedacht, wobei die Laufräder in verschiedenartiger Weise untereinander bewegungsgekoppelt
und in ihrer Gesamtheit durch eine erfindungsgemäße Übertrngungsvorrichtung wie
ein einzelnes Laufrad mit einem Laufrad oder einer Laufradgruppe auf derselben Fahrzeugseite
am anderen Fahrzeugende in gleichsinniger Koppelung verbunden sein können.
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Durch diese mechanisch oder hydraulisch zu realisierende Koppelung
von Laufrädern wird erreicht, daß beispielsweise beim Einfedern eines vorderen Laufrades
aufgrund einer Fahrbahnunebenheit zusätzlich zu der Federungseinrichtung dieses
Laufrades eine weitere Federungseinrichtung, nämlich die eines gekoppelten rückwärtigen
Laufrades, hinzugeschaltet wird, wenn nicht gleichzeitig das hintere Laufrad
ebenfalls
durch eine Fahrbahnunebenheit zur Einfederung gezwungen wird.
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Mithin ist eine gegenseitige progressive Wirkung des Federungssystems
des einzelnen Laufrades ohne Einbau von Zusatzfedern gegeben, außerdem steuert das
erfindungsgemäße Federungssystem beim Abbremsen des Fahrzeuges den Nickschwingungen
entgegen. Aus den Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaues herrührende Signale werden
also der Einfederung von Laufrädern entnommen, die in Fahrtrichtung gesehen, einen
großen Achsenabstand haben. Diese Nicksignale, herrührend aus der Federbewegung
eines vorderen oder hinteren Laufrades, werden durch die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung
in der richtigen Weise selbsttätig in eine Hinzuschaltung der Federungseinrichtung
des jeweils anderen Laufrades umgesetzt.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Übertragungsvorrichtung mindestens zwei jeweils zwischen der Achsbefestigung
eines Laufrades und dem Fahrgestell angelenkte, doppelt wirkende Hydraulikzylinder,
deren zu beiden Seiten ihrer Kolben befindliche Arbeitsräume jeweils durch Umgehungsleitungen
verbunden sind, welche mindestens ein funktionsabhängiges Ventil enthalten, und
ferner Koppelungsleitungen aufweist, die jeweils den fahrzeugseitigen Arbeitsraum
des zu einem Laufrad an einem Fahrzeugende gehörenden Hydraulikzylinders mit dem
vom Anlenkpunkt am Fahrzeug abgewandt liegenden Arbeitsraum des zu einem Laufrad
am anderen Fahrzeugende gehörenden Hydraulikzylinders verbinden.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen,
daß sich
bei der vorstehend beschriebenen Federungseinrichtung die
Umgehungsle itungen mit den funktionsabhängigen Ventilen jeweils um Kolben des betreffenden
Hydm u 1 ikzy 1 inders befinden.
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Es ist weiterhin gemäß der Erfindung von Vorteil, wenn in die Koppelungsleitungen
funktiornabhängige Dämpfungsventile eingesetzt sind0 Hierdurch wird eine weitere
Möglichkeit zur Milderung der Stoßauswirkungen zwischen den gekoppelten Laufrollen
geschaffen.
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Bei Federungseinrichtungen, die entsprechend den vorstehend beschriebenen
Vorschlägen ausgestaltet sind, ist weiterhin bei einer besonderen Ausführungsform,
die mindestens drei hintereinander angeordnete Laufräder auf jeder Fahrzeugseite
aufweist, erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Hydraulikzylinder eines Laufrades
an einem Fahrzeugende mit dem gleichartigen Hydraulikzylinder eines benachbarten
Laufrades derselben Fahrzeugseite ueber Hilfsleitungen parallel geschaltet ist und
beide Hydraulikzylinder mit ihren gleichartigen Arbeitsräumen an die Koppelungsleitungen
angeschlossen sind, die zu den Arbeitsräumen des Hydraulikzylinders eines Laufrades
am anderen Fahrzeugende fUhren. Hierdurch ist eine weitere Möglichkeit gegeben,
die Wirkung plötzlicher Stöße in vorteilhafter Weise zu mindern und auf die einzelnen
Laufräder zu verteilen.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn in die Koppelungsleitungen
Druckspeicher eingesetzt sind. Die Druckspeicher verbessern die Charakteristik
der
Koppelung, vermindern weiterhin die Auswirkungen plötzlicher Stöße und dienen außerdem
dazu, das Arbeitsmedium unter einem bestimmten Druck zu halten, um Kavitationen
zu vermeiden. Außerdem ist es damit möglich, Ungleichheiten in den Arbeitsmittelvolumen
aufzufangen, die entsprechend in Arbeitsräume mit oder ohne Kolbenstangen bzw. aus
ihnen heraus gefördert werden.
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Bei hydraulischer Ausführung des erfindungsgemäßen Federungssystems
läßt sich durch Anbringung von funktionsabhängigen Ventilen in der Umgehungsleitung
und/ oder Druckspeicherfedern in besonders einfacher Weise eine Abstimmung erreichen,
aufgrund derer beispielsweise eine plötzliche Federbewegung eines vorderen Laufrades
das rückwärtige Laufrad praktisch nicht beeinflußt, wodurch das Schluckvermögen
des Federungssystemes für kurzzeitige Stöße vergrößert wird, ohne das es zu einem
Aufbäumen des Fahrzeuges um die Querachse kommt.
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Bei der mechanischen Ausführung des erfindungsgemäßen Federungssystems
ist vorgesehen, daß die Übertragungsvorrichtung an sich bekannte fonnschlüssige
Übertragungselemente aufweist. Insbesondere ist eine solche Federungseinrichtung
nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung einen
Drehstab mit an seinen Enden angewinkelt befestigten Hebelarmen aufweist, die jeweils
am Kurbelarm eines vorderen und eines rückwärtigen Laufrades angelenkt sind. Die
mechanische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federungssystems kann gemäß einer
anderen Ausgestaltung aber auch eine Übertragungsvorrichtung
aufweisen,
die aus einem an den Kurbelarmen angelenkten Gestänge oder Seilzugsystem mit eingesetzten
Federelementen besteht.
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Durch diese Maßnahmen sind weitgehend wartungsfreie Federungse inrichtungen
mit der Eigenschaft geschaffen, sowohl plötzliche Stöße von Geländeunebenheiten
her als auch langsame Nickschwingungen des Fahrzeugaufbaues abzufangen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens
ist es bei einer Federungseinrichtung, die eine Übertragu ngsvorrichtung mit formschlüssigen
Übertragungselementen aufweist, besonders vorteilhaft, wenn zwischen einzelnen Laufrädern
und der Übertragungsvorrichtung hyraulische Dämpfungselemente eingesetzt sind, die
mindestens aus einer Zylinder-Kolben-Einheit mit zwei Druckmittelräumen und einer
diese Druckmittelräume verbindenden, vorzugsweise im Kolben untergebrachten, Überbrückungsleitung
mit eingesetztem druckabhäng ig betätigbarem Drosselventil bestehen.
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Bei kleineren Kräften verhalten sich diese Zylinder-Kolben-Einheiten
wie starre Koppelungsglieder: übersteigen diese Kräfte jedoch, beispielsweise beim
Überfahren eines Geländehindernisses, ein bestimmtes Maß, so wird infolge Öffnen
des Drosselventils dieser Stoß aufgefangen, ohne daß nennenswerte Kräfte in die
formschlUssig untereinander verbundenen Teile der Übertragungsvorrichtung weitergeleitet
werden0 Eine Rückstellung des Kolbens in die Ausgangsstellung erfolgt über definierte
Und ichtigke iten und/oder Düsenbohrungen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren in der Zeichnung
näher erläutert.
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Es zeigen in vereinfachter Darstellung: Fig. 1 den Schaltkreis einer
hydraulischen Federungseinrichtung mit gekoppelten vorderen und hinteren Laufrädern;
Fig. 2 die Schaltung der hydraulischen Federungseinrichtung zweier Laufräder, die
eine Laufradgruppe bilden und in analoger Weise an die Koppelungsleitungen angeschlossen
sind wie die einzelnen in Fig. 1 dargestellten Laufräder; Fig. 3 eine derAusführungsform
in Fig. 1 ähnelnde Einrichtung (der Übersichtlichkeit halber ohne abstützende Federelemente
gezeichnet); Fig. 4 eine mechanische Ausführungsform einer Federungseinrichtung
nach der Erfindung; Fig. 5a eine der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung entsprechende
mechanisch über einen Pendel hebel zusammengeschlossene La ufrödergruppe; Fig. 5b
weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen mechanischen Federungs-und 5c
einrichtung; Fig. 6 den Teil einer Federungseinrichtung mit mechanischen Bestandteilen
und einem hydraulischen Dämpfungselement.
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In Fig. 1 sind schematisch ein vorderes 1 und ein rückwärtiges Laufrad
2 dargestellt, die über ihre zugehörigen Stützfedern 3 am Fahrgestell 4 abgestützt
sind. Ferner sind zwischen den Laufrädern 1 bzw. 2 und dem Fahrgestell 4 Hydraulikzylinder
5
angelenkt, der jeweils einen fahrzeugseitigen 6 und einen vom
Fahrzeug abgewandt liegenden Arbeitsraum 7 beiderseits ihrer Kolben 8 aufweisen.
Umgehungsleitungen 9 mit eingesetzten funktionsabhängigen Ventilen 10 verbinden
die Arbeitsräume 6 und 7.
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Ferner sind Koppelungsleitungen 11 vorgesehen, die jeweils einen fahrzeugseitigen
Arbeitsraum 6 eines Laufrades mit dem vom Anlenkpunkt am Fahrzeug abgewandt liegenden
Arbeitsraum 7 des anderen Laufrades verbinden. Hierdurch wird die erfindungsgemäße
gleichsinnige Koppelung der Federbewegungen der Laufräder gewährleistet. Die Umgehungsleitungen
9 mit den Ventilen 10 sorgen für das Schlucken plötzlicher Federbewegungen, ohne
daß diese zu unerwünschten Druckmittelstößen in die Koppelungsleitungen 11 hinein
führen.
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Fig0 2 zeigt die Zusammenschaltung von zwei Laufrädern 1 und 1' zu
einer Laufrädergruppe. Zur Federungseinrichtung gemäß Fig. 1 analoge Teile sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Fall ist eine für beide Hydraulikzylinder
5 und 5' der Laufräder 1 und 1' eine gemeinsame Umgehungsleitung 9 mit funktionsabhängigem
Ventil 10 vorgesehen. Es kann auch, wie es in Fig. 6 vereinfacht dargestellt ist,
die Umgehungsleitung 9 und das Ventil 10 im Kolben 8 bzw. 8' untergebracht sein.
In Fig. 2 ist ferner gezeigt, in welcher Weise gemäß der Erfindung weitere hydraulische
Elemente eingesetzt werden. In die Koppelungsleitungen 11 sind funktionsabhängige
Dämpfungsventile 12 und Druckspeicher 13 eingeschaltet, die einer weiteren Verbesserung
der Eigenschaften des Federungssystems dienen. Die Laufrädergruppe kann an eine
entsprechend geschaltete Laufrädergruppe oder an ein einzelnes Laufrad am anderen
Fahrzeugende gekoppelt sein, und zwar in der in Fig. 1 wiedergegebenen
gekreuzt
verlaufenden Anordnung der Koppelungsleitungen 11.
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In Fig. 3 findet sich die schematische Darstellung einer dem Beispiel
in Fig. 1 entsprechenden Federungseinrichtung, bei welcher Drehsch iebervorr ich
tungen 14 anstelle der Hydrnulikzylinder 5 eingesetzt sind. Bei der hier abgebildeten
Einrichtung sind ferner. Druckspeicher 13 und funktionsabhängige Dämpfungsventile
12 in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen.
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Die die Laufräder 1 und 2 abstützenden Federn sind nicht eingezeichnet.
Teile mit gleicher Bedeutung oder mit gleicher Funktion (wie in den Figuren 1 und
2) sind mit denselben Bezugszeichen wie dort bezeichnet.
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Fig. 4 stellt eine mechanische Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Federungseinrichtung dar. Am Fahrgestell 4 sind Torsionsstäbe 15 mit daran befestigten
Kurbelarmen 16 verankert. An diesen das vordere 1 und das rückwärtige Laufrad 2
tragenden Kurbelarmen 16 ist jeweils eine Zwischenstange 17 angelenkt, die zu Hebelarmen
18 führt, welche wiederum an einem im wesentlichen zur Fahrzeuglängsrichtung parallel
angeordneten Drehstab 19 angewinkelt befestigt sind.
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In ähnlicher Weise wie die in Fig. 2 gezeigte Laufrädergruppe ist
eine in Fig. 5a gezeigte Laufrädergruppe zusammengeschaltet. Von den Laufrädern
2 und 2' herrührende Ausschläge der Kurbelarme 16 und 16' werden zunächst in einen
Pendelhebel 20 eingeleitet und von diesem auf den Hebelarm 18 und weiter in den
Drehstab 19 übertragen, um sich über diesen Drehstab einem vorderen Laufrad oder
einer in gleicher Weise mit einem Pendelhebel verbundenen Laufrädergruppe mitzuteilen.
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Fig. 5b zeigt eine erfindungsgemäße Federungseinrichtung mit an den
Torsionsstäben 15 befestigten Drehhebeln 21 und mit Seilzügen 22, welche für eine
Übertragung der Laufradfederbewegungen sorgen. In die Seilzüge 22, an deren Stelle
auch ein Gestänge eingesetzt sein kann, sind Federelemente 23 eingesetzt, die unter
Zugvorspannung stehen. In Fig. 5c ist schließlich ein-Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem zur Übertragung der Bewegungen Winkelgetriebe 24, beispielsweise Hypoidgetriebe,
an beiden Enden des Drehstabes 19 vorgesehen sind.
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Das in Fig. 6 gezeigte Beispiel weist ein zwischen dem Kurbelarm 16
des Laufrads 1 und dem Hebelarm 18 des Drehstabes 19 angeordnetes hydraulisches
Dämpfungselement 25 auf. Dieses hydraulische Dämpfungselement 25 besteht aus einer
Zylinder-Kolben-Einheit, bei der im Kolben eine Überbrückungsleitung 26 und ein
druckabhängig betätigbares Drosselventil 27 angebracht sind. Die die neben erwähnte
Rückstellung des Dämpfungselementes in die Ausgangslage ermöglichenden Vorrichtungen
sind nicht eingezeichnet.
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Schließlich läßt sich das hydraulische System, z.B. durch zusätzliche
Ventile in den Leitungen 9 und 11 nach Fig. 1, absperren, so daß durch eine starre
Koppelung während des Stillstandes des Fahrzeugs überhaupt keine Einfederung oder
Nickbewegung mehr übertragen kann, und zwar für den Fall, daß das Fahrzeug als Lafette
für schwere Geschütze Verwendung findet, um eine Überlastung des Federungssystems
durch den Geschützrückstoß oder ein Auslenken des Fahrzeugs bei schnellfeuernden
Waffen zu vermeiden.