DE2545806A1

DE2545806A1 - Vorrichtung zum kompensieren temperaturabhaengiger volumenaenderungen in einer bewegungen uebertragenden, mit druckmittel arbeitenden einrichtung

Info

Publication number: DE2545806A1
Application number: DE19752545806
Authority: DE
Inventors: Bengt Lars Olof Engstroem
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-13
Publication date: 1976-04-22
Also published as: SE7412872L; GB1522495A; US4026110A; FR2288243A1; FR2288243B3; SE390807B

Description

Vorrichtung zum Kompensieren temperaturabhängiger Volumenänderungen in einer Bewegungen übertragenden, mit Druckmittel arbeitenden

Einrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kompensieren temperaturabhängiger Volumenänderungen in einer Bewegungen übertragenden, mit Druckmittel arbeitenden Einrichtung, die wenigstens zwei Bauteile mit veränderlichem Volumen und eine diese verbindende Rohrleitung aufweist, so daß ein geschlossenes Druckmittelsystem gebildet ist, da s eine Volumenänderung in dem einen Bauteil auf wenigstens ein anderes Bauteil im Druckmittelsystem übertiägt und dadurch eine Bewegungsübertragung zwischen Teilen außerhalb des Systems ermöglicht. .

Die Erfindung hat vielerlei Anwendungsmöglichkeiten und ist in einer Vorrichtung zum Nachstellen von Fahrzeugscheinwerfern in Abhängigkeit der Fahrzeugbelastung besonders vorteilhaft.

9817/0904

/2

In solchen Vorrichtungen zur Scheinwerfernachstellung bestehen bezüglich der genauen Einstellung der winkeligen Lage der Scheinwerfer relativ zur Straße hohe Anforderungen. Kleine Fehler in dieser Einstellung bereits beeinflussen wichtige Sicherheitsfaktoren des Verkehrs nachteilig, beispielsweise die Reichweite und die Blendwirkung_o In Nachstellvorrichtungen mit einem druckmittelgefüllten übertragungssystem kann eine unerwünschte Veränderung der Scheinwerfereinstellung aus der Temperaturabhängigkeit des Volumens des Druckmittels herführen. Temperaturänderungen an einem Fahrzeug können derart große Volumenänderungen des Druckmittels nach sich ziehen, daß spezielle Vorrichtungen erforderlich werden, um den Einfluß von Volumenänderungen auf die Einstellung der Scheinwerfer innerhalb annehmbarerer Grenzen zu halten.

Bei bekannten Vorrichtungen zum Kompensieren des Einflusses der Temperatur auf hydraulische Schaltungen in Höhennachstelleinrichtungen für Fahrzeugscheinwerfer werden verschiedene Arten von Kompensationskammern an die hydraulische Schaltung angeschlossen, wobei diese Kammern offen mit der Schaltung verbunden sind. Diese bekannten Lösungen sind teuer und platzaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zum Kompensieren von temperaturabhängigen Volumenänderungen in einer Druckmittelschaltung, insbesondere in einer Einrichtung zum Nachstellen von Fahrzeugscheinwerfern in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eines der Bewegung übertragenden Bauteile zwei Enden aufweist, die relativ zu der Rohrleitung in deren Längsrichtung freibeweglich sind, und von denen eines an einer Stützebene anliegt, deren Lage in Abhängigkeit von einer temperaturbedingten Volumenänderung einer an der Stützebene befestigten flexiblen Vorrichtung veränderbar ist, die mit wenigstens einem Ende an einer relativ zur Rohrleitung starr befestigten Vorrichtung anliegt, während das andere Ende des

17/0904 /³

Bauteils relativ zu der flexiblen Vorrichtung freibeweglich ist, so daß temperaturabhängige Veränderungen im Bauteil durch Verschiebungen der Stützebene unter dem Einfluß von Volumenänderungen in der flexiblen Vorrichtung kompensiert sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnete

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur zur Temperatur-

, . ,, Stützebene bzw, eines .

kompensation verwendbar. Die Bewegung der/ Stutzrings ist direkt proportional zu einer Temperatüränderung, so daß die Vorrichtung auch zur direkten Temperaturanzeige auf einer Skala oder als Träger von Temperaturinformationen in temperaturgesteuerten Vorrichtungen verwendbar ist. Des_,weiteren ist es bei Verwendung der Vorrichtung als Maschinenbauteil möglich, zwei kompensierende Bälge als Linearmotor oder Pumpe wirken zu lassen. Bei einer solchen Verwendung ist von Bedeutung, daß eine große Bewegung des Stützrings eine kleine Änderung des in den Bälgen eingeschlossenen Volumens bedeutet. Dies wird durch einen kleinen Unterschied zwischen den Querschnittsflächen der Bälge erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zum Nachstellen von Fahrzeugscheinwerfern in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kompensationsvorrichtung für einen Balg in einer druckmittel^gefüllten Schaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

/4

G09817/09IH

25A 5806

Die in Fig, 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Regelung der Einstellung zweier Scheinwerfer 1 und 2 eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung. Eine Änderung der Fahrzeugbelastung ruft Änderungen der Lage des Fahrzeugchassis relativ zur Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, hervor. Das heißt auch, daß das Fahrzeugchassis seine Lage relativ zur Hinterachse 5 des Fahrzeugs und zu einer damit verbundenen Vorrichtung ändert. Diese unvermeidlichen Lageänderungen werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Nachstellung der Scheinwerfer verwendet, um Blendungen entgegenkommender Fahrzeuge zu verhindern. Zu diesem Zwecke sind die Scheinwerfer 1 und 2 so am Fahrzeug angebracht, daß sie

um starr am Fahrzeug angebrachte waagrechte Achsen 3 und 4 drehbar sind. Zur Lageeinstellung der Scheinwerfer 1 und 2 ist zwischen der Hinterachse 5 und einer fahrzeugfesten Stelle ein Arm 6 angeordnet. Ein Ende dieses Arms 6 ist schwenkbar in einer Halterung 7 aufgenommen, die am Fahrzeugkörper befestigt ist, von dem in Fig. 1 ein Teil mit 8 bezeichnet ist. Wenn sich die Lage des Fahrzeugkörpers 8 gegenüber der Hinterachse 5 ändert, dreht sich der Arm 6, dessen freies Ende an der Oberseite der Hinterachse 5 anliegt, um die Halterung 7.

Gemäß Fig. 1 ist am Fahrzeugkörper 8 weiter ein Träger 9 befestigt. Dieser Träger 9 trägt ein Fühlelement in Form eines flexiblen Balges 10, der gewöhnlich aus Metall besteht, und der an einem Ende an der Halterung 9 befestigt ist und am anderen Ende mit einem Zapfen 10a versehen ist, der am Arm 6 anliegt. Schwenkbewegungen des Arms 6 werden auf diese Weise über den Zapfen 1Oa auf den Balg

10 übertragen, so daß dessen Volumen verändert wird.

Das befestigte Ende des Balges 10 ist über eine Rohrleitung 11 an eine Betätigungsvorrichtung angeschlossen, die als ein in der Nähe der Scheinwerfer 1 und 2 des Fahrzeugs angeordneter, flexibler Balg 12 ausgebildet ist. Die Bälge 10 und 12 und die Rohrleitung

11 bilden somit ein geschlossenes System, das mit einem Betriebsmittel zum Übertragen der Bewegungen des Balgs 10 auf den Balg gefüllt ist. Das Betriebsmittel ist normalerweise eine Flüssigkeit,

«509817/0904

/5

kann aber auch ein Gas sein. Eine Änderung des Volumens des Balges 10 führt zu einer entsprechenden Änderung des Volumens des Balges 12. Das mit der Rohrleitung 11 verbundene Ende des Balges 12 ist am Fahrzeug befestigt (nicht dargestellt), und das freie Ende des Balges 12 steht über einen an dem Balg angebrachten Zapfen 12a mit einem senkrechten Arm 13 in Eingriff. Der Arm 13 ist am Scheinwerfer 1 befestigt,» Bewegungen des Balges 12 bei einer Volumenänderung werden auf diese Weise über den Zapfen 12a und den Arm 13 in eine Schwenkbewegung des Scheinwerfers 1 um die waagrechte Achse 3 umgewandelt.

Der Scheinwerfer 2 kann in Abhängigkeit von Bewegungen des Arms 13 um die waagrechte Achse 4 gedreht werden. Ein zweites Fühlelement in Form eines flexiblen Balges 14 ist an einem Ende am Fahrzeug (nicht dargestellt) befestigt und der Balg 14 ist derart angeordnet, daß er Bewegungen des Arms 13 mittels eines an seinem freien Ende angebrachten Zapfens 14a aufnimmt. Der Balg 14 ist über eine Rohrleitung 15 mit einem zweiten Betätigungselement in Form eines Balges 16 verbunden. Die Bälge 14, 16 und die Rohrleitung 15 bilden somit ein geschlossenes System, das mit einem Mittel, normalerweise der gleichen Art wie das im geschlossenen System 10, 11, 12 verwendete Mittel, gefüllt ist. Der Balg 16 ist mit einem Ende am Fahrzeug befestigt (nicht dargestellt) und greift mit einem an seinem freien Ende angebrachten Zapfen 16a an einem senkrechten Arm 17 an, der am Scheinwerfer 2 befestigt ist. Bewegungen des Balges 16 bei Volumenänderungen werden somit über den Zapfen 16a und den Arm 17 in Schwenkbewegungen des Scheinwerfers 2 umgewandelt.

Durch entsprechende Dimensionierung der eingebenden Bauteile können die Scheinwerfer 1 und 2 derart geschwenkt werden, daß in ihrer Einstellung Lagenänderungen des Fahrzeugchassis relativ zur Oberfläche, auf der gefahren wird, und relativ zur Hinterachse 5 aufgrund von Belastungsänderungen kompensiert werden.

/6

609817/0904

2b45806

Um zu verhindern, daß der Balg 10 oder die Rohrleitung 11 bei starken Bewegungen der Hinterachse 5, beispielsweise beim Fahren über eine unebene Oberfläche, brechen oder zerstört werden, ist der Arm 6 so gebaut, daß er solchen Bewegungen elastisch nachgibt. Zu diesem Zwecke ist ein Teil des Arms 6 gemäß Fig. 1 als eine eng gewundene Schraubenfeder 18 ausgebildet, die bei normaler Bewegung steif bleibt aber sich bei plötzlichen Bewegungen biegt und dadurch den Balg 10 gegenüberlastung schützt.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer Kompensationsvorrichtung für einen Balg 21, die einen oder mehrere der Bälge 10, 12, 14 und 16 in der Nachstellvorrichtung gemäß Fig. 1 ersetzen kann. Die Kompensationsvorrichtung ist in der Lage, Temperaturänderungen in einer geschlossenen Druckmittelschaltung auszugleichen und ist zu diesem Zwecke an einer Rohrleitung 22 angeschlossen, die in der Nachstellvorrichtung gemäß Fig. 1 jede der Rohrleitungen 11 oder 15 ersetzen kann. Die tatsächliche Kompensationseinrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 2 weist zwei zueinander konzentrische Bälge 23 und 24 auf, deren sich gegenüberliegende Enden offen sind und über einen Stutzen 25 dichtend miteinander verbunden sind. Die Bälge 23 und 24 bilden somit ein geschlossenes Volumen, das mit einem Druckmittel, wie es in dem besagten geschlossenen System verwendet wird, gefüllt ist. Die Rohrleitung 22 erstreckt sich durch die Bälge 23 und 24. Mit der Rohrleitung 22 sind die nach entgegengesetzten Seiten zeigenden Enden der Bälge 23 und 24 mit ihren Endplatten 26 und 27 starr verbunden. Im Stützring 25 ist zwischen den Bälgen 23 und 24 mit Übermaß ein Loch für die Rohrleitung 22 ausgebildet. Wegen der ungleichgroßen Durchmesser der Bälge 23 und 24 kann sich der Stützring 25 in Längsrichtung der Rohrleitung 22 bewegen, wenn sich die Größe des geschlossenen Volumens in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Wenn sich der Stützring 25 bewegt, bewegt sich der Balg 21 ebenfalls. Der Balg 21 ist an einem Ende dichtend an dem Stützring 25 befestigte Der Balg 23 der Kompensationsvorrichtung ist somit in dem Balg 21 enthalten. Das im Balg 21 eingeschlossene Volumen steht mit der Rohrleitung 22 über die Rohröffnung 28 in Verbindung, die innerhalb des Balges 21 auf der gleichen Seite der Endplatte 25 wie der Balg 21 angeordnet ist.

£09817/0904

/7

25A5806

Die Entfernung zwischen der Öffnung 28 und der Endfläche 29 des Balges 21 ist in Fig. 2 mit k bezeichnet. Die Aufgabe der Kompensationsvorrichtung liegt darin, diese Entfernung k unabhängig von Temperaturänderungen zu halten. Wie dies erreicht wird, ist im folgenden erklärt:

Eine Volumenvergrößerung des Druckmittels in dem Balg 21 infolge eines Temperaturanstieges ruft eine Ausdehnung des Balges 21 hervor. Dies würde eine Vergrößerung der Strecke k nach sich ziehen, wenn keine Kompensation erfolgen würde. Die Temperaturerhöhung ruft aber ebenfalls eine Volumenvergrößerung des in den Bälgen 23 und 24 enthaltenen Druckmittels hervor. Weil der Balg 23 einen größeren Durchmesser als der Balg 24 hat, zieht diese Volumenvergrößerung eine Verlängerung des Balges 23 und eine entsprechende Verkürzung des Balges 24 nach sich. Der Stützring 25 wird dadurch weg von der Öffnung 28 in der Rohrleitung 22 bewegt. Der Bewegung des Stützrings 25 folgt der gesamte Balg 21, wodurch sich die Endfläche 29 des Balges 21 der Öffnung 28 der Rohrleitung 22 nähert. Dadurch wird eine Kompensation der temperaturabhängigen Volumenvergrößerung im Balg 22 erzielt. Durch Auswahl der Abmessungen des Balges 21 und der Bälge 23 und 24 in der Kompensationsvorrichtung kann eine volle Kompensation erzielt wer-

zumindest
den oder, falls erwünscht,/in zufriedenstellender Weise erhalten werden. Die Beziehung, die zur vollständigen Kompensation der Volumenvergrößerung des Balges 21 erfüllt sein muß, läßt sich theoretisch folgendermaßen beschreiben:

- V₂₃] Jy₂₃ + V₂₄]

^Ä21 " ^A23 ^A23 ^A24

wobei Vp₁, V„_ und V„ . die Volumen der entsprechenden Bälge, ^A21 ' ^Α?^ ^un(^ ^A24 ^^e Q^uerschnitte der entsprechenden Bälge,

t die Temperaturänderung und
t^. der Volumenausdehnungskoeffizient des Druckmittels sind.

609817/0904

25A5806

Wie aus der obigen Beziehung ersichtlich, ist das in der Rohrleitung 22 enthaltene Volumen unberücksichtigt. Weil die Abmessungen der Rohrleitung relativ klein sind, ist dieses Volumen relativ zu den Volumen der Bälge relativ klein. Aus diesem Grunde kann der Einfluß des Rohrleitungsvo_v ^Lumens auf die Scheinwerfereinstellung vernachlässigt werden. Es ist aber möglich, in der obigen Beziehung V₃₁ als Summe aus dem Volumen des Balges 21 und der Rohrleitung 22 zu nehmen, so daß bei der Bemessung der Kompensationsvorrichtung die Veränderung des in der Rohrleitung 22 enthaltenen Volumens mit der Temperatur in gewisser Weise berücksichtigt werden kann.

Es sind vielerlei Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsform möglich. Der Balg 24 der Kompensationsvorrichtung kann durch eine Schraubenfeder ersetzt werden und der verbleibende Kompensationsbalg 23 kann mit einer Dichtung gegen die Rohrleitung 22 ausgerüstet werden. Diese Dichtung hat somit eine flexible Verbindung mit dem Balg 23, so daß der Balg in Richtung des Rohrs 22 gedehnt werden kann. Weiter ist möglich, die Kompensationsvorrichtung vom Balg 21 zu trennen, so daß sie den Stützring für den Balg der Nachstellvorrichtung außerhalb des Balges beeinflußt. Weiter können in der Kompensations- und der Nachstellvorrichtung verschiedene Druckmittel verwendet werden. Dies schließt die Möglichkeit ein, die Kompensationsvorrichtung als ein Bauteil aus festem Werkstoff, beispielsweise als Feder, auszubilden, dessen Länge sich mit der Temperatur stark ändert.

Weiter kann die Kompensationsvorrichtung in Druckmittelschaltungen verwendet werden, die anstelle von Bälgen Betätigungsglieder in Form einer Kolben-Zylindereinheit oder in Form eines Zylinders mit einer an einem Kolben anliegenden Membran enthalten. Dasjenige Ende des Zylinders, durch das sich diekolbenstange nicht erstreckt, ist dann dichtend an dem beweglichen Stützring befestigt.

/Ansprüche

£09817/0904

Claims

ANSPRÜCHE

1. ; Vorrichtung zum Kompensieren temperaturabhängiger Volumenänderungen in einer Bewegungen übertragenden, mit Druckmittel arbeitenden Einrichtung, die wenigstens zwei Bauteile mit veränderlichem Volumen und eine diese verbindende Rohrleitung aufweist, so daß ein geschlossenes Druckmittelsystem gebildet ist, das eine Volumenänderung in dem einen Bauteil auf wenigstens ein anderes Bauteil im Druckmittelsystem überträgt und dadurch eine Bewegungsübertragung zwischen Teilen außerhalb des Systems ermöglicht, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eines der Bewegung übertragenden Bauteile (21 oder 10, 12 oder 14, 16) zwei Enden aufweist, die relativ zu der Rohrleitung (22) in deren Längsrichtung freibeweglich sind und von denen eines an einer Stütz· ebene (Stützring 25) anliegt, deren Lage in Abhängigkeit von einer temperaturbedingten Volumenänderung einer an der Stützebene befestigten flexiblen Vorrichtung (23, 24) veränderbar ist, die mit wenigstens einem Ende an einer relativ zur Rohrleitung (22) starr befestigten Vorrichtung (26, 27) anliegt, während das andere Ende des Bauteils v'21) relativ zu der flexiblen Vorrichtung (23, 24) freibeweglich ist, so daß temperaturabhängige Veränderungen im Bauteil (21) durch Verschiebungen der Stützebene (Stützring 25) unter dem Einfluß von Volumenänderungen in der flexiblen Vorrichtung (23, 24) kompensiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß die flexible Vorrichtung (23, 24) ein mit einem auf Temperatur ansprechenden Druckmittel gefülltes, geschlossenes Volumen aufweist.

/10

809817/0904

OWGlNAL

- ίο -

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Vorrichtung (2) sich gegenüberliegende Bälge (23 und 24) mit ungleichen Querschnittsflächen aufweist, deren voneinander abgewandte Enden an der starr an der Rohrleitung (22) befestigten Vorrichtung (26, 27) befestigt sind, und deren sich gegenüberliegende Enden offen sind und an der Stützebene (Stützring (25) für das Bauteil (21) um ein in der Stützebene ausgebildetes Loch befestigt sind, das die Innenräume der Bälge (23, 24) verbindet,und daß der Balg (23) mit größerer Querschnittsfläche auf der gleichen Seite der Stützebene (Stützring 25) angeordnet ist wie das Bauteil (21).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bälge (23, 24) und das Bauteil (21) im wesentlichen zylindrische Form aufweisen, daß die Bälge (23, 24) einen kleineren Durchmesser und eine kleinere Länge als das Bauteil (21) haben und die Bälge (23, 24) konzentrisch zu dem Bauteil (21) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Bauteile (21, 10, 12, 14, 16) als Bälge ausgebildet sind.

60981770904

Le e rs e

ite