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Die Erfindung betrifft ein System und hydraulische
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Vorrichtung für die isostatische Kompensation der Stützenwiderstände
von Chassis, besonders von Anhängern und selbstbeweglichen Fahrzeugen mit vier hydraulischen
freistehenden Aufhängungen oder vier freistehenden Gruppen von hydraulischen Aufhängungen.
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Fahrzeuge mit hydraulischen Aufhängungen sind für den Transport von
großen Lasten, d.h. sowohl bei hohem Gewicht als auch mit großen Dimensionen besonders
ausgelegt.
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Es werden eine große Anzahl von Trägerachsen und eine besondere Bautechnik
benötigt, die dem Fahrzeug Leistungen erlauben, die mit mechanischen Aufhängungen
nur sehr-schwer erreichbar sind, wie zum Beispiel - genaue Lastabgabe, auch auf
einem ganz ungleichförmigen Boden, zwischen den angeschlossenen Aufhängungen auf
einen einzigen Vorschub (oder hydraulischen "Punkt").
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Diese wird durch Druckausgleich und durch Volumenausgleich zwischen
den verschiedenen hydrodynamischen Zylindern erreicht.
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- Möglichkeit, die Lastflächenhöhe gegenüber der Bodenfläche zu ändern
durch eine Änderung des Ölvolumens in den hydraulischen Punkten.
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- Möglichkeit, die Neigung der Lastflächen zu verändern, und zwar
durch Volumenverschiebung bezüglich der Hydraulikflüssigkeit zwischen den verschiedenen
hydraulischen Punkten.
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Ein Fahrzeug besteht schematisch aus einem flachen Rahmen, der auf
mehreren verschiedenen Vorschüben bzw.
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hydraulischen Stützpunkten gelagert ist. Als hydraulischer Punkt wird
dabei die Gruppe von zwischenabgeschlossenen hydrodynamischen Zylindern bezeichnet.
Dies gilt für jede Art der Lastfläche und für jede Anzahl von hydraulischen Stützaufhängungen.
Es werden daher Fahrzeuge mit zwei Transportsystemen hergestellt: - mit isostatischer
Stütze auf drei hydraulischen Punkten, - mit hyperstatischer Stütze auf vier hydraulischen
Punkten.
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Die Bestimmung der Reaktionskräfte auf die Vorschübe ist möglich
mit den normalen Gleichgewichtsgleichungen der Statik und sie wird von den elastischen
Eigenschaften des Rahmens nicht beeinflußt. Auch auf ganz ungleichförmigem Boden
oder auf schiefen Ebenen reagieren die drei Vorschübe isostatisch weiter, d.h. daß
der Rahmen nicht verdreht wird und sich parallel zur durchgehenden Fläche für die
drei Stützpunkte ordnet. Damit wird die Reibung der Antriebsräder für die Kraftfahrzeuge
garantiert, auch wenn der Fahrgrund nicht flach ist. Hierdurch wird ein Rutschen
vermieden, das dem Antrieb schadet und die Räder verschleißt.
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Die Fahrt auf drei Punkten benötigt jedoch keine externe Bedienung,
um eine Fahrt auf der schiefen Ebene durchzuführen. Eventuelle Änderungen der Höhe
oder der Neigung der Lastfläche ändern die isostatische Transmission der Reaktionen
nicht.
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Was die Stabilität auf drei Punkten betrifft, so ergibt sich ein
Dreieck als ebene Figur, in das der Lastschwerpunkt fallen muß, um das Überschlagen
des Fahrzeuges zu
vermeiden, wie es in der Fig. 1 schematisch dargestellt
ist. Die Scheitelpunkte A,B,C des Dreiecks sind die Schwerpunkte der drei Vorschübe
eines Rahmens, der mit T bezeichnet und durch drei hydraulische Aufhängungen 0 gehaltert
ist. Die Grenze jeder Aufhängung ist durch schraffierte Linien gekennzeichnet. E
ist der totale Schwerpunkt der Aufhängung. Beieinem Vergleich der Stabilität zwischen
drei (Fig. 1) und vier (Fig. 1A) Vorschubpunkten in einem normalen Fahrzeug ist
sogleich die schlechtere Querstabilität einer Dreipunktaufhängung erkennbar. Im
Falle einer Vierpunktaufhängung werden die Stabilitätsfläche und der Toleranzbereich
des Schwerpunktes El von dem Viereck F.
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begrenzt. Das wird wie folgt beschrieben: Die Bestimmung der Reaktionen
an den Vor schüben ist nur möglich mit einer hy>rstatischen Rechnung, die den
Biege- und Drehbeharrungszustand des Rahmens beachtet.
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Diese Reaktionen ändern sich sehr, wenn die durchgehende Fläche auf
drei Vorschübe ohne den vierten gestützt ist, z.B. während der Fahrt des Fahrzeuges
auf ganz ungleichförmigem Boden und auf einer schiefen Ebene. In diesem Fall nehmen
die zwei Quervorschübe einen großen Teil der Lasten der anderen zwei Vorschübe auf.
Das führt zu einer Überlast der entsprechenden Achsen und einer Verwindung des Rahmens.
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Die Spannung kann jedoch zu groß und zu gefährlich sein.
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Je größer die Ungleichförmigkeit des Bodens und je schiefer der Rahmen
ist, desto klarer wird das Phänomen.
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Für Kraftfahrzeuge bringt der aufgezeigte Effekt eine Verminderung
der Reibung der von den unbelasteten
hydraulischen Punkten beaufschlagten
Antriebsräder. Daraus entsteht ein Rutschen, das bei zeitweiligen Auftreten die
Luftreifen verschleißt; wenn es andauert, schadet es dem Antriebsdrang des Fahrzeuges.
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Derartige Einflüsse können während der Fahrt nur mit der kontinuierlichen
Regulierung für jede Änderung des Bodenniveaus der Höhen der hydraulischen Punkte
vom Boden vermieden werden, um die Reaktionen und also auch die Drücke in den hydraulischen
dynamischen Zylindern einzuhalten. Gleichzeitig sind auch die Höhen- und Neigungsänderungen
der Lastfläche zu beachten, die die Struktur gleichzeitig mit der Ungleichförmigkeit
des Bodens beeinflussen, wenn sie nicht ausgeglichen werden. Die Stabilität eines
Fahrzeuges mit einem Viervorschubrahmen ist aber besser als die eines Fahrzeuges
mit einem Dreivorschubrahmen, wie aus Fig. 1A ersichtlich ist, da das Stabilitätsvieleck
(F)ein Viereck ist (dessen Scheitelpunkte die vier Vorschubschwerpunkte Al,Bl,Cl,Dl
sind). Es nutzt die ganze Querdimension des Fahrzeuges (Wagenspur). Es ist aber
zu beachten, daß nur ein Teil des Stabilitätsvieleckes die ganze Vorschubsbeteiligung
zur Stütze des Fahrzeuges garantiert. Wenn der Lastschwerpunkt El außerhalb des
Totalstützrhombus (mit F1 gekennzeichnet) fällt (der Rhombus ist mit schraffierten
Linien und Punkten in Fig. 1A gezeichnet), trägt der weitest entfernte hydraulische
Punkt keine Last mehr, als Konsequenz der Unmöglichkeit der negativen Reaktionen.
Trotzdem ergibt sich noch kein Überschlagen des Fahrzeuges, weil die Last von den
anderen drei Punkten in isostatischer Weise (Rest-
stabilitätsdreieck
mit schraffierten Linien in Fig. 1A gezeichnet) getragen wird. Die obere Querstabilität
eines Fahrzeuges mit einer hydraulischen Vierpunktstütze gibt gute Ergebnisse bei
den Transporten von Lasten mit sehr hohem Schwerpunkt von der Last fläche und bei
hohen Querneigungen der Fahrt. Es darf aber keine stark geneigte schiefe Ebene auftreten
und der Lasttyp muß die Benutzung eines sehr flexiblen Rahmens erlauben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein System und hydraulische
Vorrichtung für die isostatische Kompensation der Stützenwiderstände von Chassis,
besonders von Anhängern und selbstbeweglichen Fahrzeugen mit vier hydraulischen
freistehenden Aufhängungen oder vier freistehenden Gruppen von hydraulischen Aufhängungen
zu schaffen, das die kontinuierliche und isostatische Anpassung zu den Ungleichförmigkeiten
der Fahrstrecke - eine Eigenschaft des Systems auf drei Punkten - garantiert. Gleichzeitig
soll eine große Querstabilität - eine Eigenschaft des Systems auf vier Punkten -
ohne externe Bedienung erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Eigenschaften dieses Systems sind folgende gemeinsamen Grundelemente:
a - die Drücke der vier hydraulischen Punkte müssen untereinander verschieden sein
können (zwei verschiedene hydraulische Punkte haben jedoch nie gemeinsam dasselbe
Ö1). Das garantiert die Stabilität auf vier Punkten.
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b - der Total wert der Reatkionskräfte auf zwei gegenüberliegende
Vorschübe muß gleich sein zu dem Wert der Reaktionskräfte auf die anderen zwei gegenüberliegenden
Vorschübe (mindestens innerhalb des Total-Stützerrhombus gemäß Fig. 1A). Das'vermeidet
die Rahmendrehungen auf schiefen Ebenen und zu den drei Gleichungen der Statik (eine
des vertikalen Gleichgewichts von Kräften, und zwei von Gleichgewichtsmoment, um
zwei orthogonalen Achsen auf der Rahmenfläche) führt zu einer vierten Gleichung.
Das macht das System isostatisch und unabhängig von der Rahmenelastizität.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein Schema der Stabilität eines Rahmens von
einem Fahrzeug mit hydraulischen Aufhängungen auf drei Vorschubpunkten, F i g. 1A
ein Schema eines ähnlichen Rahmens wie Fig. 1 aber mit vier Vorschubpunkten, F i
g. 2 ein hydraulisch vereinfachtes Schema entsprechend dem Fall der Fig. 1 oder
von Rahmen mit drei Vorschubpunkten, F i g. 2A ein hydraulisch vereinfachtes System
entsprechend des Rahmens gemäß Fig. 1A oder von Rahmen mit vier Vorschubpunkten,
F i g. 3, 3A ein Schema der Kräfte und der Abmessungen von vier hydraulischen Punkten,
mit den entsprechenden.
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Bezeichnungen einer Gleichung der Statik,
F i g.
3B ein Schema der hydraulischen Verbindung von einem Rahmen mit vier Vorschubpunkten,
gemäß Fig. 3, F i g. 4 ein Schema, das das Verhalten der hydraulischen Verbindung
gemäß Fig. 3 von einem Fahrzeug mit vier Vorschubpunkten, das eine schiefe Ebene
oder ungleichförmigen Boden durchfährt in schematischer Darstellung zeigt, F i g.
5 schematisch die Rahmenordnung im Verhältnis mit den Schiefebedingungen und das
Verhalten des in Fig.
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4 dargestellten Kreises, F i g. 6 einen hydraulischen Kreis ähnlich
wie der in Fig. 4, aber mit Absperrventilen, F i g. 7, 7A und 7B Schemen betreffend
die Rechnung zur Herstellung von Fahrzeugen mit hydraulischer Stützeinrichtung,
F i g. 7C ein hydraulisches Schema der Einrichtung gemäß dem System betreffend die
Gleichgewichtsgleichung des Schiebers des Kompensationszylinders, F i g. 8 ein Schema
betreffend die Gleichung für die dimensionelle Berechnung von Kompensationszylindern
eines Fahrzeugs mit vier hydraulischen Vorschubpunkten, mit dem die höchste Ungleichförmigkeit
des Bodens durchfahren werden kann, F i g. 9 ein hydraulisches Schema mit Abschlußventilen,
die im Notfall erlauben, das Reststabilitätsdreieck eines Rahmens mit drei Vorschubpunkten
gemäß der beschriebenen Einrichtung zurückzugewinnen, F i g. 10, 11, 12, 13, 14,
15 und 16 einige Strukturänderungen des Kompensationszylinders, der ein Grundteil
der Einrichtung ist, in schematischer
Darstellung, F i g. 17 ein
perspektivisches vereinfachtes Schema der Einrichtung, F i g. 18 ein hydraulisches
Schema der Kompensationseinrichtung, F i g. 19 ein generelles hydraulisches Schema
derselben Einrichtung, F i g. 20,21 und 22 ein Basisschema und zwei mögliche Änderungen
eines Drehkompensators in schematischer Darstellung, F i g. 23 eine perspektivische
Sicht eines Getriebes, das die Funktionsweise der Einrichtung darstellt.
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Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes hydraulisches System im Fall von drei
hydraulischen Vorschubpunkten, das zu der Beschreibung des Bildes 1 dient, wobei
mit A,B,C die drei hydraulischen Punkte bezeichnet sind, wovon der Punkt A unter
der Einwirkung des hydraulischen Zylinders 26 und der Punkt C unter der Einwirkung
des Zylinders 26A steht.
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Fig. 2A zeigt ein vereinfachtes hydraulisches System im Fall von
vier hydraulischen Vorschubpunkten, wobei mit 27, 28, 29, 30 die Paare von hydraulischen
Zylindern bezeichnet sind, die miteinander in Verbindung stehen.
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Jedes Paar ist unabhängig von den anderen, jedes Paar ist mit einem
Punkt verbunden: Al bzw. B1, C1, D1.
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Fig. 3 zeigt einen Rahmen 131 mit vier hydraulischen Punkten 1,2,3,4,
der bezüglich der ihn tragenden Kräfte und Abmessungen dem Schema der Fig. 3A entspricht.
Hierbei ergeben sich die folgenden Gleichungen des statischen Gleichgewichts:
R1
+ R2 + R3 + R4 = Q R1 + R2 = QxQ/t R1 + R4 = QyQ/l Vorausgesetzt: S = Oberfläche
von jedem Kompensationszylinderraum G A = Oberfläche von jedem Zylinder 31,32,33,34.
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Wenn für die vier hydraulischen Punkte 1,2,3,4 die in Fig. 3B schematisierte
Verbindung für den beweglichen Schieber H mit dem in den Räumen D,E laufenden Dichtungskolben
G verbunden wird, ergibt sich die folgende Gleichung: F1 + F3 = F2 + F4
R1 s + R3 S =R2 S + R4 A A A A R1 + R3 = R2 + R4 Die Gleichungen (I) und (II) geben
das folgende System mit den entsprechenden Lösungen:
| R1 + R2 + R3 + R4 = Q R1 =Q/2# [-@/2 + @@/t + @@/l] |
| R1 + R2 = QxQ/t R2 =Q/2# [ 1/2 + xQ/t - xQ/l] |
| R1 + R4 = QYQ/l R3 = Q/2# [ 3/2 - xQ/t - xQ/l] |
| R1 + R3 = R2 + R4 R4 = Q/2# [ 1/2 - xQ/t + xQ/l] |
Da die Vorschübe nicht in der Lage sind, die negativen Reaktionen zu übermitteln,
funktioniert ein solches System nur, solange der Schwerpunkt Q innerhalb des Totalstützrhombus
F liegt. Wenn er außerhalb dieser Fläche liegt,
ist nicht mehr
möglich, das Gleichgewicht des Schiebers H des Kompensationszylinders einzuhalten.
Er würde am Ende seines Laufes sein, und das würde die Stabilität des Fahrzeuges
schlechter machen. Daher wird nachstehend erklärt, wie beim Benutzen des Reststabilitätsdreieckes
in automatischer Weise dieses Phänomen vermieden werden kann.
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Der Totalstützrhombus F ist das Viereck, dessen Scheitel die Schnittpunkte
der vier Geraden(Rl, R2, R3, R4) sind. Jede Gerade (R1,R2,R3,R4) entspricht Löschpunkten
einer der vier Reaktionskräfte ( Fig. 3A).
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Damit wird die große verlangte Stabilität realisiert.
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Nachstehend wird das Verhalten des Systems analysiert, wenn das Fahrzeug
auf einer Unebenheit, wie z.B. einem Bodenvorsprung, steht. Ihre Höhe ist h und
sie ist nur beim Punkt 1. Diese Situation würde R1 und R3 sehr stark ansteigen lassen
und als Konsequenz R2- und R4 entlasten.
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Dies ergibt ( Fig. 3B): F1 + F3 > F2 + F4 und der Schieber des
Komsensationszylinders 4 fängt eine Verschiebung nach links an. Aus dieser Verschiebung
aber folgt gleichzeitig eine Verminderung der Höhe in den Punkten 1 und 3 und ein,e
Erhöhung der Höhe in den Punkten 2 und 4. Diese
letzten Vorschübe
beginnen dann, ihre Lastquoten wieder aufzunehmen und reduzieren fortschreitend
die Überlastung der Vorschübe 1 und 3. Die Bewegung des Schiebers nach links ist
beendet, wenn die Gleichgewichtsbedingung wieder gegeben ist: F1 + F3 = F2 + F4,
d.h. das System wird wieder in isostatische Bedingungen gebracht. Wenn mit A1 c
die Wegänderung der hydrodynamischen Zylinder bestimmt wird, die die Vorschübe realisieren
und sie als positiv betrachtet, wenn sie den Kolben aus dem Zylinder herauslaufen
läßt, und wenn mit a c die Verlegung des Schiebers des Kompensationszylinders 4
bestimmt wird, und sie als positiv betrachtet, wenn sie nach links ist, ergibt sich
( Fig.4): 5 in 4 : A'c4 = in 3 : #'c3 = - #c#S/A in 1 : #'c1 = - #c#S/A in 2 : #'c2
= #c#S/A Wenn betrachtet wird, daß die Aufhängungen eine senkrechte Position einhalten,
was dem Ergebnis nicht schadet, hat der Rahmen die Stellung der Fig. 5 (wo Ho die
konstante Höhe der vier hydraulischen Aufhängungen am Anfang ist).
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Die Koordinaten der Punkte 1,2,3 und 4 der Fig. 5, entsprechend den
gezeichneten Achsen x,y,z, sind die folgenden:
x y z Punkt 1 :
t 1 (Ho- - # c.S + h) Punkt 2 : t o (Ho+ #c#S/A) Punkt 3 : o o (Ho- #c#S/A) Punkt
4 : o o (Ho+ #c#S/A) Vorausgesetzt, daß diese Punkte auf der gleichen Ebene liegen,
wird der Wert für # #c unter solchen Bedingungen erhalten.
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Die allgemeine Gleichung einer Fläche ist: αx + ßY + #z + #
= o.
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Die Voraussetzung des Durchgangs durch die Punkte 2,3 und 4 ergibt
folgende Koeffizienten: α= 2#c/t#S/A ß=2#c/l#S/A γ = -1 # = Ho-#c#S/A
Hieraus ergibt sich die Gleichung der Fläche wie folgt:
| [2#c/t#S/A]# x + [2#c/l#S/A]#Y - Z + [Ho -#c#S/A] = 0 |
Damit auch der Punkt 1 auf der gleichen Fläche liegt, muß sein:
das heißt: 2#c . S + 2#c . S - Ho + 2#c . S - h + Ho -#c . s = O A A A außerdem:
#c = h # A AS und das ergibt:
A'cl = - h/4 ; 'c2 = h/4 #'c3 = -
h/4 ; #'c4 = h/4 Die Entwicklung solcher Gleichungen ist ähnlich auch in schwierigen
Fällen und das beweist, daß ein reduzierter Lauf des Zylinders des Systems ausreicht,
um auch große Schiefen zu durchfahren. Die Einrichtung entsprechend des Systems
ist also in der Lage, sich auf einen ganz ungleichförmigen Boden in einer kontinuerlichen,
automatischen und selbständigen Weise anzupassen. Das erlaubt die korrekte Übertragung
der Reaktionen zu den Vorschüben (isostatisch).
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Das ist möglich aufgrund der entsprechenden Verschiebung der Hydraulikflüssigkeit
zwischen den hydraulischen Pünkten, die einen unterschiedlichen Druck aufweisen,
die von dem Kompensationszylinder G durchgeführt werden.
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Wenn aber der Schwerpunkt außerhalb des Totalstützrhombus F fiele,
wäre der Schieber des Kompensationszylinders 4 nicht in der Lage, eine Gleichgewichtsbedingung
zu finden; es ist jedoch leicht zu bestimmen, daß die Reaktion R3, wenn sich in
Fig. 3A der Punkt Q über die Gerade r3 verlegt, negative Werte haben müßte, um die
Gleichgewichtsgleichung zu erfüllen. Da dies unmöglich ist, wird im Kompensationszylinder
folgender Zustand sein: F1 > F2 + F4.
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Unter der Kraft F1 - (F2 + F4) wird der Schieber nach links verlegt.
Diese Verlegung verursacht das Herausgehen der Kolben aus den Zylindern 2 und 4
und das Wiederhineingehen des Kolbens in den Zylinder 1 (auch der Kolben des Zylinders
3 geht hinein, aber er hat keinen Kontakt mehr
mit zudem Boden).
Der Rahmen neigt sich dann zu Punkt 1, der sich senkt und sich um die Diagonale
dreht, die die Punkte 2 und 4 verbindet, die sich erheben. Das bringt eine fortschreitende
Annäherung des Punktes Q (Projektion des Schwerpunktes) zu den Reststabilitätsdreieckschenkeln.
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Wenn der Lauf des Kompensationszylinders hoch ist, ergibt sich ein
Überschlag (möglich auch wegen der Massenträgheitskräfte der Last, die während der
Senkung des Punktes 1 entstehen. Sie sind feststellbar, wenn der Schieber an das
Ende seines Weges kommt). Um den Verbleib innerhalb der Restfläche zu erreichen
und um eine Notstabilität zu bekommen, kann folgendes gemacht werden: der Kompensationszylinder
muß von den hydraulischen Punkten abgekoppelt bzw. getrennt werden, sofort nachdem
eine der vier Drücke null wird. In Fig. 6 wird die Einrichtung der Fig. 3B schematisiert,
mit den Abschlußelektroventilen 35, die in erregter Position dargestellt sind (Schaltung).
Wenn sich einer der Drücke löscht (oder fast), werden die entsprechenden Ventile
ausgeschaltet und der Zylinder abgekoppelt.
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Im folgenden werden die Ergebnisse der Rechnung aufgezeigt, die von
durchgeführten Experimenten bestätigt worden sind. Die Rechnung von Kräften und
Verlegungen (Verschiebungen) wurde nach dem gleichen Prinzip durchgeführt, wie bereits
voranstehend für den einfachsten Fall angegeben (Fig. 3) wurde. In den Formeln werden
allgemeine Buchstabenausdrücke verwendet. Damit können die Ergebnisse für die Abmessung,
die Bestimmung und das funktionelle Studium eines Fahrzeuqes mit hydraulischer Stütze
benutzt
werden. Die Kräfte, Orientierungen und Grenzen entsprechen
denen in Fig.- 7 und 7A dargestellten. Es wurde das kartesianische System mit Zentrum
P3 benutzt, wobei die x Achse durch P2 ( Fig. 7A) gelegt ist.
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Koordinaten der Punkte
| Punkt Abzisse Ordinate |
| P1 x1 y1 |
| P2 X2 0 |
| P3 O 0 |
| P4 x4 y4 |
| P XQ YQ |
P1 = Schwerpunkt der Aufhängungen des rechten Vorpunktes P2 = " " " " " Rückpunktes
P3 = " " " " linken " P4 = " " " " " Vorpunktes PQ = Projektion des Lastschwerpunktes
R1 = Reaktionskraft in Punkt P1 R2 = " " " P2 R3 = " " " P3 R4 = " " " P4 Q = Last
R1 + R2 + R3 + R4 = Q R1 . Y1 + R4 . Y4 = Q . YQ R1 . yl + R2 . x2 + R4 . x4 = Q
. XQ Gleichgewicht des Schiebers der Kompensationszylinder:
R1
. S1 + R3 . S3 = R2 . S2 + R4 . S4 Al A3 - A2 A4 R1 .µ1 + R3 . 8 3 = R2 . µ 2 +
R4; mit: µ1 = S1 # #4 ; µ2 = S2 # A4; µ3 = S3 # A4 S4 Al S4 A2 S4 A3 Al = Totalquerschnitt
der Zylinder vom Punkt 1 A2 = " ,I II II " 2 2 A3 = " " " " " 3 A4 = " " " " " 4
Querschnitte der Räume der Kompensationszylinder: S1 = Querschnitt mit Punkt 1 verbunden
S2 = " II 2 2 S3 = " " " 3 " S4 = II " tF 4 Mit Ac ist der Totalquerschnitt der
Zylinder eines bestimmten Punktes gekennzeichnet; A stimmt mit Ac überein, wenn
der Zylinder die Reaktion direkt trägt. Wenn der Zylinder über Hebelarme verbunden
ist (z.B. Zirkelaufhängung oder Parallelaufhängung), wird mit R die Bodenreaktion
und mit Rc die Zylinderspannung bezeichnet, und es ergibt sich: A = Ac R Rc Die
Gleichungen der Fig. 7B und 7C geben das folgende System mit den entsprechenden
Lösungen:
| R1+R2+R3+R4 = Q |
| #Q1=(XQ#Y1-YQ#X1) |
| R1#Y1+R4#Y4 = Q#YQ |
| # Vorausgesetzt: # |
| #14=(X1#Y4#Y1#X4) |
| R1#X1+R2#X2+R4#X4 = Q## |
| #Q4=(XQ#Y4-YQ#X4) |
| R1.µ1+R3.µ3 = R2.µ2+R4 |
| Ergibt sich: |
| R1 = Q # ########################### # |
| R2 = Q # ########################### # |
| R3=Q # ############################################# # |
| R4 = Q # ########################### # |
Die Geraden, die den Totalstützrhombus ( Fig.7A) begrenzen, haben folgende Gleichungen:
Die Berechnung der Wege, die die Kolben der hydrodynamischen Zylinder (die die Vorschübe
repräsentieren) und der Kompensationszylinder durchlaufen ist ähnlich zu der für
den einfachen Fall. Es wird mit A'c die Wegänderung der Zylinder zu den Vorschüben
(positiv, wenn der Kolben aus dem Zylinder herausgeht) und mit ac die Verlegung
der Kolben der Kompensationszylinder (positiv, wenn sie in dem Schema der Fig. 7B
nach links ist),bestimmt. Es ergibt sich dann: in 4 : #'c4 -#cS4 in 1 : A'cl = -
AcSl A4 Al in 3 : #'c3=-#cS3 in 2 : #'c2 = #cS2 A3 A2
Diese Werte
sind die Durchschnitte, die für alle Zylinder des gleichen Punktes gelten.
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Wenn der Weg des Zylinders einer Aufhängung dem Weg des Reifens nicht
entspricht, so ist er über entsprechende Hebelgleichungen proportional, so daß in
dem Ausdruck von # #c bei jedem hydraulischen Punkt vorausgesetzt werden R muß:
A = Ac -, wobei Ac der Totalquerschnitt der Zylinder Rc dieses Punktesl R die Reaktionskraft
und Rc die Spannungskraft des Zylinders ist. Also, wenn dcr die Wegänderung der
Reifen ist, und wenn R a #c/# cr vorliegt, ergibt sich: A = Ac # 'c/# cr, also :
#cr = # # cS/A = + #cS 8 cr entsprechend zu dc = + # DcS.
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Ac # c Ac.
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Nur im Fall R = Rc ist # #cr = 'c und A = Ac.
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Wenn der Rahmen auf der schiefen Ebene horizontal bleibt, kann der
Wert von A c errechnet werden, ebenso für das Durchfahren eines ungleichförmigen
Bodens. Um diesen Boden zu beschreiben, kann die durch den Punkt, auf den es die
Reaktion R3 gibt, gehende Fläche verwendet werden. Es werden hl,h2 und h4 (positiv,
wenn sie nach oben gerichtet sind) und die Lastquoten der Punkte bestimmt, auf denen
es die Reaktionen R1, R2 und R4 gibt (Es wird hierbei Bezug genommen auf die Schwerpunkte
der vier hydraulischen Punkte) ( Fig.8).
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Das Ergebnis der Rechnung ist folgendes:
| hl-Yl # 14 . h2 + h4 |
| Y4 X2.Y1 |
| 'c = |
| # 14 |
| (S1/A1 - S3/A3) + Y1/Y4[.(S2/A2 +S3/A3) + (S3/A3 + S4/A4)] |
| x2#Y1 |
Wird die höchste Ungleichförmigkeit des Bodens gekannt, können
die Kompensationszylinder entsprechend bemessen werden. Wenn A c bekannt ist, können
die n'c Werte jedes hydraulischen Punktes errechnet werden. Die Fig. 9 ist das hydraulische
Schema der beschriebenen Einrichtung mit Exclusions- oder Absperrventilen 36; mit
37 ist die Zentrale für die elektrische Steuerung der Ventile 36 bezeichnet; mit
38 sind die elektrischen Drucktasten oder Druckmeßschalter und mit G die Kompensationszylindergruppe
bezeichnet. Die Ventile 36 erlauben auch im allgemeinen Anwendungsfall das Wiedergewinnen
des Reststabilitätsdreiecks, um die Höchstausnutzung der gesamten Möglichkeiten
des Fahrzeuges zu erreichen. Wie bereits angegeben, zeigen die Fig. 10 bis 16 einige
Strukturänderungen entsprechend der Zylindergruppe oder dem'hydraulischen Kompensationszylinder.
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Die hydraulische Kompensationseinrichtung "Translator" hat immer
der Schieber H mit vier aktiven Flächen, die von zwei Kolben H1 und H2 dargestellt
werden, die mit dem Schaft H dieses Schiebers zusammengeschlossen sind, der die
Spannung überträgt. Innen- (Fig. 10 + 11) oder Außenschäfte (Fig. 12 + 16) können
vorgesehen werden.
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Sie begrenzen die Oberfläche des Kolbens entsprechend oder sie bewirken
das Positionsverhalten des Schiebers mit Außenkraft. Die Zylinderräume G, isoliert
von den hydraulischen Punkten, sind mit dem Öltank verbunden.
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Die möglichen Konstruktionsvariationen, die das funktionelle Prinzip
verwirklichen und das Stabilitätsviel-
eck beeinflussen, sind neben
denen, die schematisch gezeichnet wurden, sehr zahlreich.
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Fig. 17 zeigt das hydraulisch vereinfachte Schema in perspektivischer
Sicht, das die Verbindung des Kompensationszylinders G mit den vier hydraulischen
Punkten zeigt.
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Das besondere hydraulische Schema der Einrichtung ist in Fig. 18
gezeichnet. Darin wird mit 39 die Verbindung zur Pumpe, mit 40 ein Maxiventil und
mit 41 der elektrische Verteiler gezeichnet.
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Darüber hinaus hat der Schaft H der Kompensationsgruppe G einen elektrischen
Zeiger 42 (Fig. 18), der mit einem Transduktor in jedem Moment die exakten Auskünfte
über die Fahrt des Fahrzeuges geben kann.
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Fig. 19 zeigt ein allgemeines hydraulisches Schema für die Anlage
der Einrichtung auf einem Fahrzeug mit einer Lastfläche T.
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Fig. 20, 21 und 22 zeigen eine hydraulische "Drehänderung" statt
eine "Übertragungsänderung" der o. g. Einrichtung.
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Die Grundeigenschaft der o. g. Einrichtung kann auch mit der Benutzung
von hydraulischen Transformationsmotoren realisiert werden. Diese Transformationsmotoren
können die Auftriebe der vier hydraulischen Vorschübe mit den Reaktionen der Gegenquerrechten
in Drehmomente transformieren.
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Fig. 20 zeigt schematisch ein Paar von hydraulischen Motoren 42,43
mit den hydraulischen Punkten 4,3-1,2 verbunden.
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Fig. 21 zeigt die zwei hydraulischen Motoren 42,43, die mit Zahnrädern
45,46 gepaart sind und die zu den hydraulischen Punkten 3,4-21, in der Lage sind,
ähnliche Druckänderungen
wie die von dem Translationssystem mit
Kompensationszylinder G übertragenen zu übertragen. Das Gleiche gilt für die schematische
Fig. 22, wo die hydraulischen Motoren 42,43 mit einer konischen Gruppe von Zahnrädern
46,47 gepaart sind. Fig. 23 zeigt perspektivisch und schematisch die mechanische
Lösung für die isostatische Kompensation der Vorschubreaktionen von Rahmen von Fahrzeuganhängern
oder selbstbeweglichen Fahrzeugen der Erfindung entsprechend.
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Wie sich aus dem Schema der Fig. 23 und entsprechend den Erklärungen
ergibt, sind, wenn auf den Seiten eines Rahmens T schwenkbare und mit Tragreifen
54 verbundene Kragarme 52,53 eingeschraubt sind, solche Kragarme mit Paaren von
Zugankern 50,51 gelidert und mit Paaren von Bügeln 48,49 verbunden. Die Reaktionsweise,
die die Vorrichtung auf ungleichförmigem Boden mit seifen 54 durchführt, gleicht
der bereits voranstehend beschriebenen, wobei schnellere Reaktionen, da der Beharrungszustand,
eine Eigenschaft des hydraulischen Systems, nicht anwesehend ist, erreicht werden.
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Hieraus ergeben sich die Eigenschaften der Einrichtung entsprechend
dem o. g. System für die isostatische Kompensation der Vorschubreaktionen von Rahmen
von Anhängern und von selbstbeweglichen Fahrzeugen und die Vorteile der Benutzung
dieses Systems, denn das beschriebene System und die hydraulische Vorrichtung garantieren
gleichzeitig, während der Fahrt eines Fahrzeuges mit vier hydraulischen Aufhängungen
oder vier freistehenden Gruppen von hydraulischen Aufhängungen, die kontinuierliche,
isostatische
und automatische Anpassung an die Ungleichförmigkeiten
der Fahrtstrecke, was bisher eine Eigenschaft eines Aufhängungssystems auf drei
Punkten darstellte. Darüberhinaus ergibt sich eine sehr gute Querstabilität, an
sich eine Eigenschaft einer Aufhängung auf vier Punkten (Fig. -17) Die Erfindung
ist nicht auf die beschriebenen Fälle begrenzt, sondern sie kann bei jeder anderen
hydraulischen und/oder mechanischen Lösung benutzt werden, die ähnlich ist.