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Vorrichtung zum Vermeiden von Nickbewegungen von
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Fahrzeugen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein durch die US-PS 2 289 907 bekanntes Fahrzeug
mit hydraulischen Bremsen und mit Achsen, die mittels Federn relativ zum Fahrzeug
nachgiebig angeordnet sind, hat an seiner Vorderradachse als Hydraulikzylinder mit
zugeordneten elastischen Elementen ausgebildete Mittel, die beim Bremsen wirksam
werden zum Vermeiden von Nickbewegungen des Fahrzeugs. Die Hydraulikzylinder sind
gemeinsam mit Bremszylindern an einen Hauptbremszylinder angeschlossen und drücken
beim Bremsen über die elastischen Elemente zusätzlich zu den Federn der Vorderradachse
gegen diese. Nachteilig ist, daß wegen der Anzapfung der Bremsanlage deren Betriebssicherheit
vermindert wird, daß ein Bremspedal, das einen in dem Hauptzylinder befindlichen
Kolben zu bewegen hat, wesentlich vergrößerte Wege zurücklegen muß, um die Hydraulikzylinder
zu füllen, und daß durch Fahrbahnunebenheiten bedingte
unterschiedliche
Einfederungen der Vorderachse über die Hydraulikzylinder die Bremskräfte in unerwünschter
oder gar gefährlicher Weise verändern. Weil gleichzeitig auch Rückwirkungen auf
das Bremspedal stattfinden, kann der Fahrzeuglenker gegebenenfalls so irritiert
werden, daß er einen Unfall verursacht.
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Vorteile der Erfindung Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ist keine Anzapfung des hydraulischen
Teils der Bremsanlage notwendig und es wird dieser auch keine Verstellenergie entzogen.
Dadurch wird die Funktionssicherheit der Bremsanlage nicht gefährdet bei irgendeinem
Defekt an der das Nicken vermeidenden Vorrichtung. Außerdem wird die für die Sicherheit
wichtige Ansprechgeschwindigkeit der Bremsanlage nicht verschlechtert. Die Bremsanlage
bleibt außerdem frei von Rückwirkungen infolge des Arbeitens der erfindungsgemäßen
Vorrlchtung. Gegenüber einer Niveauregelung hat die erfindungsgemäße Vorrichtung
den Vorteil, daß zufällige Ein- und Aus federungen von Achsen infolge von Fahlbahnunebenheiten
nicht zu Verlusten an Federungskomfor führen oder gar störendes Anheben oder Absenken
des Fahrzeugs verursachen. Die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs werden
beispielsweise den Vorderachsen von zwei- oder mehrspurigen Fahrzeugen zugeordnet.
Bei Krafträdern wird die Vorrichtung vorzugsweise den Hinterachsen zug ordnet, weil
die Anbringung der verstellenden Mittel an der Vorderradgabel wegen der Anbringung
von Schläuchen undiauch infolge ihrer Massen die Lenkbarkeit verschlechtern könnten.
Die Vorrichtung hat insbesondere bei Krafträdern
den Vorteil, daß
der Nachlauf der Vorderräder beim Bremsen nicht verändert wird, und daß dadurch
die Fahrzeuge auch während des Bremsens gute Geradeauslaufeigenschaften haben.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders
vorteilhaft ist gemaß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 die Kombination
der Vorrichtung mit einer Blockierschutzvorrichtung. Dadurch können Sensoren mehrfach
ausgenützt werden, was den technischen Aufwand vermindert. Besonders vorteilhaft
ist auch die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8, weil
dadurch die Betriebseigenschaften der Vorrichtung an unterschiedliche Beladungen
des Fahrzeugs anpaßbar sind. Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruch 13 hat noch den Vorteil, daß unterschiedliche Viskositäten der Hydraulikflüssigkeit
infolge wechselnder Temperaturen keine störenden Verstellfehler verursachen.
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Zeichnung Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist in Verbindung mit einem Kraftrad in der Zeichnung dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die Vorrichtung
mit einem Teil des Kraftrades in der Seitenansicht.
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Beschreibung des Ausführungsheispiels Das Kraftrad 2 hat einen Rahmen
3, eine Hinterachsschwinge-4, die mittels einer Schwingachse 5 am Rahmen 3 gelagert
ist,
eine Hinterradachse 6, eine an der Hinterradachse 6 angeordnete Bremse 7 für ein
nicht dargestelltes Rad, wobei die Bremse 7 Bestandteil beispielsweise einer hydraulischen
Bremsanlage 8 mit einer Blockierschutzvorrichtung 9 ist, wenigstens ein Federbein
10 mit einer Feder 11 und mit einem Dämpfer 12. Der Dämpfer 12 ist mittels eines
Bolzens 13 an der Hinterachsschwinge 4 gelenkig angeordnet. Etwa auf halber Länge
der Hinterachsschwinge 4 ist ein weiterer Bolzen 14 angeordnet.
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Dieser verbindet eine Stange 15, die im wesentlichen parallel zum
Federbein 10 ausgerichtet ist, gelenkig mit der Hinterachsschwinge 14. Über einen
weiteren Bolzen 16 ist das Gestänge 15 mit einem doppelarmigen Schwinghebel 17 gelenkig
verbunden. Der Schwinghebel 17 ist mittels einer Achse 18 am Rahmen 3 gelagert.
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Die Vorrichtung 20 zum Vermeiden des Nickens beim Bremsen hat einen
hydraulischen Verstellzylinder 21, der in der Verlängerung des Federbeins 10 in
Richtung des Schwinghebels 17 angeordnet ist und einen beidseitig beaufschlagbaren
Verstellkolben 22 aufnimmt. Von dem Versteilkolben 22 ausgehend ragt aus dem Verstellzylinder
21 eine Kolbenstange 23 heraus. Diese Kolbenstange ist mittels eineslBolzens 24
gelenkig mit dem Schwinghebel 17 verbunden. Dadurch stützt die Feder 11 über die
Achse 18 den Rahmen 3 relativ zur Hinterachsschwinge 4. Unterhalb des Kolbens 22
weist der Verstellzylinder 21 einen Anschluß 25 auf Ein weiterer Anschluß 26 befindet
sich oberhalb des Kolbens 22. Von den Anschlüssen 25, 26 führen Hydraulikleitungen
27, 28 zu einem Magnetventil 29. Dieses ist über weitere Hydraulikleitungen 30,
31 mit einem zweiten Magnetventil 32 verbunden. Das Magnetventil 32 ist zusätzlich
uber Verbindungsleitungen 33, 34 und eine Versorgungsleitung 35 mit einer Verstellenergiequelle
37
verbunden. Die Verstellenergiequelle hat einen Vorratsbehälter 38, eine von einem
Motor 39 angetriebene Pumpe 40, einen Druckspeicher 41 und ein Überdruckventil 42.
Von dem Vorratsbehälter 38 führt eine Ansaugleitung 43 zu der Pumpe 40. Der Druckspeicher
41 ist über eine Druckleitung 44 mit der Pumpe 40 verbunden.
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Die Versorgungsleitung 35 zapft die Druckleitung 44 an.
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Von der Versorgungsleitung 35 zweigt eine Leitung 45 ab, an die das
Überdruckventil 42 angeschlossen ist. Dieses ist noch über eine Rücklaufleitung
46 mit der Leitung 43 verbunden. Bei laufendem Motor 39 fördert die Pumpe 40 Hydraulikflüssigkeit
47 in den Druckspeicher 41 und die Versorgungsleitung 35. Bei Überschreitung eines
vorgewählten Grenzdrucks strömt Hydraulikflüssigkeit durch die Leitungen 44, 35,
45, das Überdruckventil 42 und die Rücklaufleitung 46 zurück zur Ansaugleitung 43.
Das Magnetventil 32 ist über Rücklaufleitungen 48, 49 und eine Rücklaufsammelleitung
50 mit dem Vorratsbehälter 38 verbunden. Von der Leitung 35 führt eine Leitung 51
zu einem Drucksensor 52. Dieser Drucksensor 52 dient der Überwachung des von der
Verstellenergiequelle 37 zu erzeugenden Drucks, insbesondere eines Mindestdrucks,
der Voraussetzung für das Arbeiten der Vorrichtung 20 ist.
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Die Vorrichtung 20 hat auch ein Steuergerät 53, das über eine elektrische
Leitung 54 mit dem Drucksensor 52 und über weitere elektrische Leitungen 55, 56
mit den Magnetventilen 29, 32 verbunden ist. Das Steuergerät 53 wird über einen
Schalter 57 und eine Leitung 58 mit elektrischer Energie versorgt. Von einem Bremslichtschalter
59 führt eine Leitung 60 und von einem Wahlschalter 61 eine Mehrfachleitung 62 zum
Steuergerät 53. Außerdem ist das Steuergerät 53 über eine Leitung 63 an die Blockierschutzvorrichtung
9 angeschlossen. Die Blockierschutzvorrichtung
9 ist über eine
Leitung 64 mit einem Hauptbremszylinder 65 und über eine weitere Leitung 66 mit
der Bremse 7 verbunden. Der Bremse 7 ist ein Raddrehwinkelsensor 67 von einer bei
Blockierschutzvorrichtungen üblichen Art zugeordnet. Dieser Raddrehwinkelsensor
67 ist über eine elektrische Leitung 68 mit der Blockierschutzvorrichtung 9 verbunden.
Die Blockierschutzvorrichtung 9 enthält eine elektrische Auswerteschaltung, mittels
der Zeitabstände von Impulsen, die der Raddrehwinkelsensor 67 abgibt, gemessen werden.
Aus den gemessenen Zeitabständen werden Beschleunigungs- und Bremsverzögerungswerte
generiert. Diese Werte gelangen über die elektrische Leitung 63 in einen Eingang
69 des Steuergeräts 53. Die Leitung 62 ist mit einem in dem Steuergerät 53 untergebrachten
Kennfeldspeicher 70 verbunden. Dieser Kennfeldspeicher 70 enthält unterschiedlichen
Beladungen des Kraftrades 2 zugeordnete Verstellwerte für unterschiedliche Bremsverzögerungen.
Der Wahlschalter 61 dient zum Auswählen aus denjenigen Verstellwerten, die der Beladung
des Kraftrades 2 zugeordnet sind. Der Kennfeldspeicher 70 gibt die Verstellwerte
an einen Mikrorechner 71, der ebenfalls in das Steuergerät 53 eingebaut ist. Der
Mikrorechner wird durch Schließen des Schalters 57 in Betrieb gesetzt und fängt
an zu arbeiten, wenn der Drucksensor 52 über die Leitung 54 einen ausreichend hohen
Betriebsdruck im Druckspeicher 41 meldet.
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Wenn die Blockierschutzvorrichtung 9 keinen Bremsverzögerungswert
anzeigt, dann steuert der Mikrorechner 71 über die elektrische Leitung 55 das Magnetventil
29 in Durchlaßstellung. Dadurch fließt, weil das Magnetventil 32, wie dargestellt,
die Hydraulikleitung 30 mit der Verbindungsleitung 33 und dadurch auch mit dem Druck
speicher 41 verbindet, Hydraulikflüssigkeit 47 von dem
Druckspeicher
41 durch die Leitungen 44, 36, 35, 33, das Magnetventil 32, die Hydraulikleitung
30, das Magnetventil 29 und die Hyqraulikleitung 27 unter den Verstellkolben 22.
Dieser bewirkt eine Abstandsvergrößerung der Bolzen 13 und 24, so daß der Rahmen
3 des Kraftrades 2 relativ zur Hinterradachse 6 eine höchstmögliche Ausrichtung
einnimmt. Das Magnetventil 32 verbindet auch die Hydraulikleitung 31 mit der Rücklaufleitung
49. Dadurch strömt von oberhalb des Verstellkolbens 22 durch die Leitung 28, das
Magnetventil 29, die Leitung 31, das Magnetventil 32 und die Leitungen 49, 50 Hydraulikflüssigkeit
47 zurück in den Vorratsbehälter 38. Die genannte höchstmögliche Ausrichtung des
Rahmens 3 ist diejenige für den Betrieb des Kraftrades in ungebremsten Zustand.
Beispielsweise ist das Kraftrad 2 eine Rennmaschine. Wenn das Kraftrad für den normalen
Gebrauch auf Straßen bestimmt ist, können zusätzliche Mittel wie Hilfsfedern dem
Federbein 10 zugeordnet sein zur Höhenausrichtung des Rahmens 3 bei wechselnden
Belastungen infolge von Zuladung eines Beifahrers und/oder von Gepäck. Solche Mittel
können beispielsweise mechanisch mit dem Wahlschalter 61 gekoppelt sein. Das Magnetventil
29 ist vorzugsweise als Sitzventil ausgebildet, so daß es sich bei Außerbetriebnahme
des Kraftrades 2 wie dargestellt dicht schließt und keine Hydraulikflüssigkeit aus
der Leitung 27 entweichen läßt.
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Wenn infolge einer Betätigung der Bremse 7 mittels des Hauptbremszylinders
65 und/oder einer Vorderradbremse 7a über eine Leitung 66a der Sensor 67 und/oder
ein der Vorderradbremse 7a zugeordnet er Sensor 67a Impulse mit länger werdenden
Abständen abgibt, generiert die Blokkierschutzvorrichtung 9 die zugehörigen Bremsverzögerungswerte
und
meldet sie dem Eingang 69. Der Mikrorechner 71 holt sich dann aus dem Kennfeldspeicher
70 den zugeordneten Verstellwert, der eine Durchlaßzeit für das Magnetventil 29
bestimmt und gleichzeitig bei ansteigender Bremsverzögerung das Magnetventil 32
umschaltet, so daß es den Druckspeicher 41 mit dem Anschluß 26 und den Anschluß
25 mit dem Vorratsbehälter 38 verbindet. Infolgedessen zieht der Verstellzylinder
21 mittels des Verstellkolbens 22 den Bolzen 24 zum Federbein 10 und senkt dadurch
den Rahmen 3 relativ zur Hinterradachse 6 ab. Das Maß der Absenkung hängt ab von
der Zeitdauer, innerhalb der das Magnetventil 29 auf Durchlaß geschaltet ist. Die
Durchlaßzeitdauer wird geschaltet von einem einstellbaren Digital-Pulslängen-Wandler
72, der an den Mikrorechner 71 angeschlossen ist und aus diesem die Verstellwerte
erhält. Ist die in dieser Art bestimmte Durchlaßzeit beendet, dann sperrt das Magnetventil
29 die Hydraulikleitungen 27, 28 ab. Wird die Bremsverzögerung verstärkt, so ermittelt
der Mikrorechner 71 einen zusätzlichen Verstellwert und der Digital-Pulslängen-Wandler
72 schaltet das Magnetventil 29 für eine zusätzliche Zeitspanne in die Durchlaßstellung.
Die in der beschriebenen Weise durchgeführte Absenkung des Rahmens 3 über der Hinterradachse
6 bewirkt, daß trotz der Zusammendrückung einer Vorderradfederung des Kraftrades
2 und einer teilweisen Entlastung der Feder 11 der Rahmen 3 keine oder nur eine
unwesentliche Nickbewegung ausführt.
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Wird beispielsweise zur Beendigung des Bremsvorgangs die Bremsverzögerung
vermindert, so schaltet der Mikrorechner 71 das Magnetventil 32 in die dargestellte
Ausgangsstellung um und der Größe eines errechneten Verstellwerts entsprechend wird
über den Wandler 72 das Magnetventil 29
eine Zeit lang in die Durchgangsstellung
geschaltet.
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Dies bewirkt, daß die Absenkung des Rahmens 3 in Abhängigkeit von
der Art der Beendigung des Bremsvorgangs relativ zur hinteren Achse 6 in einem oder
mehreren Verstellschritten rückgängig gemacht wird. Ist die Bremsverzögerung beendet,
so kann das Magnetventil 29 offen gehalten werden zum Ausgleichen von Verstellfehlern
derart,daß der Verstellkolben 22 relativ zum Verstellzylinder 21 eine vorbestimmte
Stellung einnimmt.
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Anstelle oder zusätzlich zum wenigstens einen Verstellzylinder 21
lassen sich ein oder zwei parallel arbeitende Verstellzylinder beispielsweise in
Teleskoprohre einer nicht dargestellten Vorderradgabel einbauen. Entsprechend der
gewählten Verstellzylinderanordnung wird der Kennfeldspeicher 70 anders geladen,
so daß er gegebenenfalls Verstellwertpaare für vordere und hintere Verstellzylinder
enthält.
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Wenn keine Beschleunigungswerte errechnende Blockierschutzvorrichtung
9 in das Kraftrad 3 eingebaut ist, dann wird der Steuerung 53 ein Beschleunigungssensor
73, der beispielsweise eine bekannte elastisch gelagerte trage Masse hat, zugeordnet.
Es kann aber auch beispielsweise eine Bremskraftmeßdose 74 eingebaut und mit dem
Steuergerät 53 verbunden werden.
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Eine Weiterbildung der Vorrichtung hat einen Geber 75, der beispielsweise
als Schalter, vorzugsweise als Potentiometer oder induktiver Weggeber ausgebildet
ist und über eine Leitung 76 die Stellung des Verstellkolbens 22 relativ zum Verstellzylinder
21 an das Steuergerät 53 meldet, und ist zusätzlich eingerichtet zum Vermeiden des
Aufbäumens des Kraftrades 2 während starker Beschleunigungen. In
unbeschleunigtem
Zustand des Kraftrades wird der Verstellkolben 22 unter Zuhilfenahme des Gebers
74 in eine vorbestimmte Stellung, die im mittleren Bereich des Verstellzylinders
21 liegt, gebracht. Treten Beschleunigungen auf, so wird der Verstellkolben 22 und/oder
andere Verstellkolben in umgekehrter Richtung als bei Bremsungen beaufschlagt. Hierzu
wird das Magnetventil 32 in eine Schaltstellung gebracht, die die Verbindungsleitung
33 mit der Hydraulikleitung 30 und die Hydraulikleitung 31 mit der Rücklaufleitung
49 verbindet, und das Magnetventil 29 für eine Zeitdauer auf Durchlassen geschaltet.
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Der Geber 75 ist auch verwendbar zur Überwachung der Größe von Verstellungen
zwecks Ermittlung von gegebenenfalls nötigen Korrekturen während Brems- und/oder
Beschleunigungsvorgängen. Die Verwendung des Gebers 75 macht die Umgestaltung des
Steuergeräts 53 zu einem Regler möglich.
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Dieser Regler enthält einen Vergleicher, der an den Geber 75 und einen
Stellungssollwertgeber für den Verstellkolben 22 relativ zum Verstellzylinder 21
angeschlossen ist.
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Stellungssollwerte werden vorzugsweise ebenfalls mittels eines Mikrorechners
bestimmt unter Verwendung eines entsprechend geladenen Kennfeldspeichers 70 und
eines Beschleunigungssensors 73. Das an diesem Regler angeschlossene Magnetventil
29 ist beispielsweise als stufenlos öffen- und schließbares Ventil ausgebildet und
dazu geeignet, Verstellungen des Verstellkolbens 22 relativ zu dem Verstellzylinder
21 proportional dem Anstieg und Abfallen von Bremsverzögerungen und auch Beschleunigungen
durchzuführen. Anstelle der Magnetventile 29 und 32 kann beispielsweise ein vorzugsweise
stufenlos arbeitendes Dreistellungsventil eingebaut sein.
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Die anhand eines Kraftrades beschriebene Vorrichtung ist natürlich
auch in mehrspurigen Kraftfahrzeugen einsetzbar. Ihre Verwendung ist besonders vorteilhaft
in Sattelzugmaschinen, die bekanntlich sonst sehr große und für deren Fahrer unangenehme
Nickbewegungen ausführen würden.