DE2405045A1 - Automatische stabilisiereinrichtung - Google Patents

Description

Automatische Stabilisiereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf automatische Stabili-. siereinrichtungen für Fahrzeuge, wie Schienen-, Strassen— und Geländefahrzeuge, jedoch auch für.fahrbare-Arbeitsmaschinen .. verschiedener Art und.für Schiffe. Die automatische Stabilisier— einrichtung soll das Fahrzeug im Verhältnis zur Wirkungsrichtung der Schwerkraft oder der Resultante der Schwerkraft und be- ■ sehleunigungs- und verzögerungsabhängigen Kräften, wie der Zentrifugalkraft bei Kurvenfahrt, Verzögerung beim Bremsen usw. in einer gewissen Lage halten.

. Bekannte Einrichtungen dieser Art umfassen im allge— . meinen einen Servokreis mit einem die Beschleunigung fühlenden Stabilisierungsgeber,zumindest einem Steuerventil und kraftübertragenden Gliedern, im allgemeinen Hydraulikzylindern, sowie gegebenenfalls einem elektrischen Verstärkerkreis.

■ Damit die Einrichtung schnell und genau arbeiten kann^ ist es wichtig*, dass sämtliche Teile des Servdkreises schnell ansprechen, und dass die insbesondere am Stabilisierungsgeber : und Steuerventil auftretenden Reibungen und Spielräume ' äusserst gering sind, Ausserdem ist es für Strassenfahrzeuge, jedoch insbesondere für Geländefahrzeuge, wichtig, dass der Stabili- . sierungsgeber gegen die bei einem Stoss auf nur das eine Rad auftretende, und das Ventil in dar -falschen Richtung betätigen- . de Winkelbeschleunigung ausgeglichen ist. Einen weiteren Vorteil erhält man, falls der Stabilisierungsgeber dem Steuerventil so grosse Betätigungskräfte zuführen' kann, dass die elektrische Verstärker stufe fortgelassen werden kann.

Es ist bekannt, als Stabilisierungsgeber ein Pendel zu gebrauchen. Die Eicfenfreguenz des Pendels wird jedoch unerwünscht niedrig, wenn man aus dem Pendel eine entsprechende · Betätigungskraft herausholt. Durch clie USA-Patente'2 048 866, 2' 257 773 und 2 492 990 ist es bekannt, ein. Pendel dieser Art

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mit Zentrierungsfedern zu belasten, um das Herausholen einer ausreichenden Betätigungskraft zu gestatten, aber diese zentrierende Pendelbelastung verhindert ein schnelles Ansprechen»

Doppelpendelsysteme, die einen einseitigen Stoss ausgleichen, sind im schwedischen Patent 224 769 beschrieben. Sie * . haben jedoch den Nachteil, dass das Doppelpendel die bereits allzu niedrige Eigenfrequenz der Einzelpendel reduziert, ohne die herausholbare Betätigungskraft zu vergrössern.

Gemäss dem schwedischen Patent 341 339 wird die Torsionswirkung des Seitenneigungsmoments auf einen im Fahrzeug querverlaufenden Torsionsstab als Mass der Seitenneigungsbeschleunigung ausgenutzt. Der Nachteil liegt hier in der reduzierten Eigenfrequenz der Seitenneigung des Fahrzeuges, indem der Torsionsstab mit dem Rad und dem Hydraulikzylinder in einer Reihe liegt.· Die gleichen und auf dieselben Gründen zurückzuführenden Nachteile weist die im schwedischen Patent 114 499 beschriebene Einrichtung auf.

Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zu schaffen,

die den eingangs erwähnten Aufgaben entspricht und gleichzeitig

,die mit den bekannten Systemen verknüpften Nachteile beseitigt» Dies wird dadurch erreicht,

dass man als Stabilisierungsgeber elastisch aufgehängte Massen benutzt, die sowohl eine verhältnismässig hohe Eigenfrequenz wie auch eine grosse Betätigungskraft gewähren! " ..

dass man zwei oder mehrere Massen derart miteinander verbindet, dass der Geber gegen die bei einem gegen ein Rad gerichteten Stoss auftretende Winkelbeschleunigung ausgeglichen wird. Durch zweckdienliche Anordnung dieses Ausgleichs kann die genannte Winkelbeschleunigung auch dazu benutzt werden, um den Geber rascher in der richtigen Richtung zu betätigen;

dass man die Massen mit Hilfe von elastisch verformbaren Elementen, beispielsweise Blattfedern aus Stahl, so reibungs- und spielfrei wie möglich aufhängt.

Bei abgefederten Fahrzeugen kann man eine erhöhte , Eigenfrequenz und einen verringerten Leistungsbedarf erzielen, indem man einen kraftausübenden Zylinder direkt zwischen den abgefederten und den nicht abgefederten Massen des Fahrzeuges arbeiten lässt, derart, dass der Zylinder nicht vom Fahrseug-

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gewicht beeinflusst wird.

Bei einem nicht abgefederten Fahrzeug, dessen Aufbau voitl Untergestell mittels an beiden Seiten vorgesehener Hydraulikzylinder getragen ist, kann man den Leistungsbedarf dadurch reduzieren, dass man den Winkel zwischen der betreffenden Radachse und dem Aufbau mit Hilfe einer zwischen den Zylindern vor-' gesehenen Hydraulikpumpe regelt. Die Pumpe braucht dabei nur gegen den Unterschied zwischen den Zylinderdrücken arbeiten.

Sowohl bei abgefederten wie bei nicht abgefederten Fahrzeugen erhält man eine Regelmöglichkeit gegenüber der an jeder Seite getragenen Masse, falls die Zylinder an beiden Selten in dieser Weise über eine Pumpeinrichtung gemäss der Erfindung miteinander verbünden werden.

: ; Indem man die um eine Achse schwenkbare Einheit eines * Fahrzeugs mit einem Stabilisierungssystem gemäss der Erfindung ausrüstet, kann der Fahrer das Fahrzeug in eine gewünschte I»age einstellen, die das System dann automatisch beibehält.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung ersichtlich.

Es «eigen:

Fig. 1 schematisch das Grundprinzip der Anordnung eines Stabilisierungsgebers bei der erfindungsgemässen Einrichtung.

FIg* 2 ein Beispiel der Verbindung dreier beweglicher * Massen/ " ' / ; ' .;-■:' ';■ :

B¹Ig* 3 eine durch den Fahrer ausführbare Einstellung des Gebers, '.'.■"■-. . . . - ν ' ---'-■ .... . ;■'/./ ,.-^; Fig«-4 eine alternative Anordnung eines Gebers^ ;

Fig* 5 die Anordnung eines abgefederten Fahrzeuges mit , «tarter Radachse und mit einem neigungsdämpfenden Flüssigkeitsdervale Hittel bei der Eittrichtung der Erfindung aus-

wo als Kraftttber* :,

eine Pumpe, beispielsweise vom umlaufenden Tyf»/ benujbzt wird, und ■":■:.-.■. ■-,'-. ■ . ■ . . ' ..:../'■;.. -;;;"■ -^; _; .-,"■_-■ _'

Fig. 8 ein komplettes Stabilisierungssystem gemäss der Erfindung an einem Fahrzeug, das mit einer Flüssigkeitsfederung <* wie in Fl#. 6 und mit einem Querzylinder wie inEig. 5 ausgerüs

tet ist*

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Eine Masse 1 ist mittels Federglieder in Form von Stahlbändern 2 elastisch an einem tragenden Teil 4 aufgehängt. Die Stahlbänder sind- mittels Schraubverbände 3 fest an beiden · Enden an der Masse 1 und dem tragenden Teil 4 eingespannt (Fig. 1).

Eine Ausfuhrungsform, bei der mehrere Massen miteinander verbunden sind, ist in Fig. 2 gezeigt. Mit der Masse 1 sind über ein WinkeHenkersystem zwei weitere Massen 5 mit Aufhängungen 2' ähnlicher Art wie für die Masse 1 verbunden. Fig. 3" zeigt ein Beispiel der gelenkigen Aufhängung des tragenden Teils 4 mit den Massen 1, 5 und einem am tragenden Teil befestigten Steuerventil 6 mittels eines Lenkers 7 (siehe Fig. 2) in einem Punkt 7 am Fahrzeugrahmen 8. üeber ein nicht gezeigtes' Betätigungsglied (z.B. einen Hydraulikzylinder) und eine Kraftübertragungsstange 20 kann der Teil 4 vom Fahrer eingestellt werden.

Ein Beispiel der elastischen Anbringung einer Masse 1 mittels Gummikörper 9 ist in Fig. 4 gezeigt.

Fig. 5 zeigt ein abgefedertes Fahrzeug 8 auf einer starren Radachse 10. Die abgefederte Masse des Fahrzeuges ist von der Achse an jeder Seite mittels Federn 11 getragen. Die Querkräfte v/erden von einer. Strebe 12 und die Seitenneigungsmomente werden von einem hydraulischen Dämpfer 13 aufgenommen. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, kann dieser Dämpfer als Kraftzylinder in der Einrichtung gemäss der Erfindung Anwendung finden.

Fig. 6 und 7 zeigen ein Fahrzeug 8, dessen Aufbau von Flüssigkeitszylindern 14 getragen ist, die über eine sowohl umschaltbare als auch stellbare Flüssigkeitspumpe 15 gemäss Fig. 6 oder alternativ eine umschaltbare,jedoch nicht stellbare Flüssigkeitspumpe 16 gemäss Fig. 7 miteinander verbunden sind.

Fig. 8 zeigt ein Fahrzeug 8 mit starrer Radachse. Zwischen dem Fahrzeugaufbau (abgefederte Masse) und der Achse 10 sind tragende Flüssigkeitsfederglieder 17 vorgesehen, die . über sine Leitung 18 miteinander verbunden sind.-Die Querkräfte werden von der Querstrebe 12 aufgenommen, und dem Seitenneigungsmoment wirkt der Zylinder 13 entgegen.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird der Zylinder 13 von einem Steuerventil 6 geregelt, welches seinerseits von den

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Massen 1 und 5 betätigt wird. Die in Fig. 8 gezeigte Anordnung umfasst ausser dem Zylinder 13 auch paarweise Stossdämpfer 19/ 14 in Fig. 6 zwischen den Massen und dem tragenden Teil 4, welcher die Massen, das Steuerventil und den Stossdämpfer 19 trägt und um eine sich durch das Fahrzeug 8 erstreckende Achse schwenkbar ist.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Stabilisiereinrichtung ist nun anhand der Fig. 8 näher beschrieben.

Bei einer Seitenneigungsbeschleunigung, beispielsweise infolge einer Zentrifugalkraft/ wird die Masse 1 seitlich verschoben und bewegt über den Lenker 7 die restlichen Massen 5 und betätigt die Stossdämpfer und das Steuerventil 6. Dabei wird der Zylinder 13 mit Druckflüssigkeit versorgt. Das geneigte Fahrzeug richtet sich auf, und nimmt wieder die richtige Lage ein, wenn die Massen das Steuerventil in seine Nullage zurückgeführt haben. Selbstverständlich kann die direkte mechanische Verbindung des Steuerventils mit den Massen durch eine Verstärkungswirkung gewährleistende Glieder (nicht gezeigt) ergänzt oder ersetzt werden. Man kann beispielsweise als Steuerventil ein elektrisches Servoventil gebrauchen, dessen Verstärkerkreis an die Massen über ein Potentiometer angeschlossen ist. Dies bringt jedoch den Nachteil, dass das System die An- Sprechschnelligkeit der Einrichtung reduziert.

Bei einem senkrechten Stoss gegen das eine Rad wird das Fahrzeug um einen Punkt nahe dem Bodenanliegungspunkt des gegenüberstehenden Rades schwenken. Hierdurch wird die Masse 1 infolge ihrer Trägheit in der falschen Richtung verschoben. Erst nach einer gewissen Zeit, wenn sich die.vom Stoss erzeugte Neigungswinkelbeschleunigung des Fahrzeuges Null nähert und sich der Neigungswinkel dem Höchstwert nähert, wird die Masse 1 in der richtigen Richtung verschoben. Dies führt im allgemeinen zu einer unannehmbaren Funktion, der jedoch mit Hilfe der beiden Seitenmassen 5 entgegengewirkt werden kann. Falls die Massen 5 in der auf der Zeichnung veranschaulichten Weise angeordnet sind, beträgt die Winkelbeschleunigung der einen Masse 5 beim Stoss fast Null, während die andere Masse 5 eine starke vertikale Beschleunigung erhält, die der Beschleunigungskraft auf die Masse 1 entgegenwirkt.

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Es leuchtet ein, dass man für einen gegebenen Abstand in Höhenrichtung zwischen der Masse 1 und dem Schwenkpunkt die " Stossbeschleunigung völlig ausgleichen kann.

Selbstverständlich kann man auch' eine Stossbeschleunigung überkompensieren, um damit zu gewährleisten, dass das System schneller anspricht als bei vollem Ausgleich. Man kann die Eigenschaft ausnutzen, dass die Beschleunigung um 180° vor der Neigungswinkelvergrösserung in der Phase liegt, welche gestattet, dass der Ausgleich nur vom Bewegungsbetrag in Höhenrichtung anstatt, vom Bewegungsbetrag in Seitenrichtung beeinflusst werden kann. Der Stabilisierungsgeber braucht also nicht im Mittelpunkt des Fahrzeuges angebracht zu werden, und es kann vorteilhaft · sein, den Geber verhältnismässig hoch anzubringen, da man durch eine solche Änderung der Höhe eine geringere Änderung des Kompensierungsmasses als bei niedriger Anbringung erhält.

Die Einstellung der automatisch aufrechtzuerhaltenen Fahrzeuglage kann gemäss Fig. 3 und 8 mit einem von Hand betätigbaren Mittel (Ventil) ausgeführt werden, indem die Lage des tragenden Teils 4 im Fahrzeug 8 geändert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene und auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsform beschränkt, da sie in mehrfacher Weise im Rahmen des von den Patentansprüchen definierten Erfindungsgedankens abgeändert werden kann.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   Stabilisiereinrichtung für Land- und Wasserfahrzeuge, umfassend einen die Beschleunigung von Seitenneigungsbewegungen, Zentrifugalkräften und/oder Verzögerungen beim Bremsen fühlenden Geber, eine Regelvorrichtung und eine Stabilisier™ üng bewerkstelligende Kraftübertragungsglieder, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber zumindest eine Masse (1) umfasst, die unter dem Einfluss einer gewissen Beschleunigung aus einer Gleichgewichtslage entgegen der Wirkung einer Federkraft verschoben wird.
2. 2. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass der Geber zwei oder mehrere Massen umfasst, die miteinander verbunden und in einer oder mehreren!, vorzugsweise parallelen Ebenen beweglich sind, die zu einer Achse, um weiche die Stabilisierung erfolgen soll, hauptsächlicii senkrecht orientiert sind.
3. 3. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber, zweckmässigerweise zusammen mit einem in der Regelvorrichtung enthaltenen Ventil (6) od.dgl., schwenkbar am Fahrzeug (8 in Fig. 3 und 8) aufgehängt ist.
4. 4. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (1) oder jede Masse (1-, · 5) von elastischen Gliedern getragen ist, die in zu der beabsichtigten Verschiebungsachse senkrechten Richtungen hauptsäeli-* lieh starr sind.
5. 5. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, dass die elastischen Glieder Blattfedern (2) sind.
6. 6. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Glieder Gummikörper (9) sind.
7. 7. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 1 zum Stabilisieren eines Fahrzeugkörpers im Verhältnis zur einer Fahrzeugachse oder ähnlichem Tragglied für den Fahrzeugkörper, dadurch gekennzeichnet, dass das die Stabilisierung bewerkstelligende Kraftübertragungsglied (13) dadurch entlastet ist,

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   das.s der Fahrzeugkörper von der genannten Fahrzeugachse oder Tragglied (10) mittels anderer Glieder (11) als des genannten Gliedes (13) getragen ist.
8. 8. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied, welches zweckmässigerweise ein Flüssigkeitszylinder (13).ist, direkt zwischen dem Fahrzeugkörper (8) und der genannten Achse oder Tragglied (10) angebracht ist.
9. 9. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied eine umstellbare Flüssigkeitspumpe (15) ist, die zwischen zwei im Abstand voneinander vorgesehenen, mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Kraftübertragungsgliedern (14} angebracht ist, welche einen Fahrzeugkörper (8) im Verhältnis zu einer Radachse, einem Fahrzeuguntergestell od.dgl. tragen, so dass das Pumpmoment nur den Unterschied zwischen den Drucken des betreffenden Kraftübertragungsgliedes (14) zu überwinden hat.
10. 10. Stabilisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrzeugkörper (8 in Fig. 8) und die Fahrzeugachse oder das Fahrzeuguntergestell (10) verbindenden und tragenden Glieder druckflüssigkeitsangetriebene Betätigungsglieder, wie einfachwirkende Hydraulikzylinder (17) umfassen/ die bei (18) miteinander verbunden sind.

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