DE4219062A1 - Führerkabinenschwingungsabsorptionssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Fahrerhausfederungssystem, insbesondere mit einer Führerkabinenstoßabsorbtionseinheit für Nutzkraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei den heute im Verkehr befindlichen Fahrzeugen mit auf dem Fahrzeugrahmen federnd gelagerten Fahrerhäusern werden diese Fahrerhäuser in der Regel an mehreren Punkten am Rahmen federnd befestigt.

Bei diesen heute gebräuchlichen Fahrzeugen beschränkt sich die Abstützung des Fahrerhauses auf die Ebene des Fahrzeugrahmens als Bezugsfläche.

Diese Systeme haben den Nachteil, daß Nickschwingungen bei Gliederzügen vom Fahrzeugrahmen in das Fahrerhaus eingeleitet werden, mit zunehmender Fahrerhaushöhe in steigendem Maße mit unerwünschten negativen Effekten.

Nachteilig bei diesen Systemen ist also die Tatsache, daß diese Stoßabsorbtionssysteme nur die Stoßspitzen, die über den Rahmen in das Fahrerhaus eingetragen werden, auffangen können, nicht aber aktiv Rahmenstößen und anderen Fahrerhausstörungen entge­ genwirken können.

Als Störungen sind in erster Linie die Nickschwingungen der Führerkabine zu betrachten, die infolge des kurzen Radstandes von Zugmaschinen durch in den Fahrzeugrahmen eingeleitete Fahr­ zeugschwingungen verursacht werden. Des weiteren entstehen bei herkömmlichen Zugmaschinen infolge der Drehmomenteinleitungen aus dem Antriebsstrang vor allem beim Lastwechsel in kleinen Gängen erhebliche Tauchbewegungen des Führerhauses, die, da sie um die Hinterachse als Drehpunkt auftreten immer gleichzeitig mit einer Nickbewegung verbunden sind.

Die vorgenannten Nickschwingungen werden verstärkend überlagert von Störungen um die Fahrzeuglängsachse, die bei durch Fahrbahnunebenheiten verursachte Relativbewegungen der Glieder des Zu­ ges durch die Verkürzung des Zuges über der Fahrbahnebene ent­ stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrerhausstoß­ absorptionssystem der eingangs erwähnten Art für Nutzfahrzeuge zu schaffen, das in der Lage ist, vom Rahmen in das Fahrerhaus induzierten Störungen aktiv entgegenzuwirken.

Des weiteren soll durch den mechanischen Ausgleich von Störun­ gen die Dämpfung des Fahrzeugs entlastet und Energie eingespart werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei Fahrzeug­ zügen die Anhänger- bzw. Aufliegerkupplung des Zugfahrzeuges in das Schwingungsabsorbtionsystem des Fahrzeugs integriert wird.

Über die Relativbewegung, die an der Kupplung zwischen Zugfahr­ zeug und geschlepptem Fahrzeug auftritt, wird in den Regelkreis der Dämpfung und der Aufhängungskinematik eingegriffen.

Durch den Aufbau eines virtuellen Radstandes mit der Rahmenebe­ ne des Trailers als Fahrzeugbezugsebene kann der größte Teil der Nickschwingungen des Führerhauses ausgeglichen werden.

Die relativen Bewegungen beider Fahrzeugteile, hervorgerufen durch Vertikalschwingungen, die an der Gliederkupplung einen Drehpunkt haben, werden zum mechanischen Schwingungsausgleich der Fahrerkabine ausgenutzt.

Zu unterscheiden sind vertikale Störungen, je nach der Achse, von der sie in den Fahrzeugrahmen eingeleitet werden.

Der nach oben gerichtete Störimpuls auf die Vorderachse des Zugfahrzeugs bewirkt eine nach oben gerichtete Schwingung des Rahmens um die Hinterachse des Zugfahrzeuges und eine Verkür­ zung des gesamten Trailerzuges über der Bezugsebene.

Daraus resultiert durch die Verkürzung der Zuglänge eine nega­ tive Beschleunigung und eine Nickschwingung, die bei herkömmli­ chen Fahrzeugen auf das Führerhaus einwirken. Bei der erfin­ dungsgemäßen Lösung wird an der vertikalen Drehbewegung der Zugkupplung die Energie abgenommen, die zum Ausgleich der Stö­ reinflüsse notwendig ist. Die Kraft kann mechanisch oder hy­ draulisch auf die Aufhängung des Führerhauses übertragen wer­ den.

Beim Auftreten eines nach oben gerichteten Störimpulses auf die Hinterachse des Zugfahrzeuges wird eine Rahmenneigung in umge­ kehrter Richtung sowohl des Zugfahrzeuges um dessen Vorderachse als auch des Trailers bewirkt. Die Beträge der Fahrzeuglinien­ verkürzung und die daraus resultierende negative Beschleuni­ gung, die auf die Kabine wirkt, addieren sich. Relativ zur Fahrbahnebene würde ein zu großer Nickausgleich auf die Fahrzeugkabine erfolgen. Da jedoch erfindungsgemäß die Rahmen­ ebene des Trailers als Bezugsebene gewählt wurde, kann auch hier ein voller Nickausgleich erreicht werden.

Beim Einleiten der nach oben gerichteten Störung in die Achse des Trailers schwingt dessen Rahmen um den Kupplungsauflage­ punkt. Dadurch wird eine geringe Verkürzung der Fahrzeuglinie bewirkt und keine Nickschwingung. Dieser nicht vorhandenen Nickschwingung wird jedoch systembedingt trotzdem entgegenge­ wirkt, wodurch eine Störung induziert wird. Diese Störung ist jedoch vergleichsweise sehr gering, da im allgemeinen der Rad­ stand vom Kupplungspunkt zur Trailerachse lang ist.

Die Aufhängung des Fahrerhauses muß mit einer Mehrlenkerkinema­ tik ausgelegt sein, wie sie vom Automobilbau als Raumlenker u.ä. Achskonstruktionen hinreichend bekannt sind.

Durch die mechanisch von der Kupplung abgenommenen Kraft oder dem entsprechenden Steuerimpuls werden drei oder weniger Stö­ rungskorrekturen der Kabine vorgenommen:

Der Ausgleich negativer Beschleunigungen, hervorgerufen durch Verkürzungen der Fahrzeuglinie, der Ausgleich der vertikalen Rahmenschwingungen der Zugmaschine unter dem Fahrerhaus und drittens der Ausgleich der Nickschwingungen.

Der Ausgleich der vertikalen Rahmenschwingungen der Zugmaschine unter dem Führerhaus kann hydraulisch z. B. durch Zufluß bzw. Abfluß von Flüssigkeiten in die Federzylinder erfolgen, genau­ sogut jedoch auch durch mechanische oder sonstige Übertragung der Kraft. Maßgebend ist die mechanische Abnahme der Störgröße oder die Abnahme eines entsprechenden Steuersignals an der Kup­ plung des Zugfahrzeuges.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Eigenschaften zeichnen sich durch die folgenden Vorteile aus:

Die virtuelle Verlängerung des Radstands durch die Einbeziehung des Trailers in die Aufhängungskinematik des Fahrerhauses.

Durch die kompensierte Paralellkinematik der Fahrerhausaufhän­ gung werden Nickschwingungen weitgehend eliminiert.

Der Ausgleich der Zuglinienverkürzungen verhindert ein Stoßen des Trailers.

Durch die direkte Einflußnahme auf die Kabinenfederung werden Dämpfungsverluste vermieden und das Schwingungsverhalten ver­ bessert.

Claims (3)

1. Fahrerkabinenschwingungsabsorptionssystem, insbesondere für Sattelzüge oder Einachsanhänger, dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem einen Schwingungsausgleich aufweist, der durch die relative Vertikalbewegung der Fahrzeugrahmen an der Fahr­ zeugkupplung mechanisch, hydraulisch oder elektrisch bewirkt, auf die Aufhängung der Kabine einwirkt.

2. Fahrerkabinenschwingungsabsorptionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die relative Vertikalbewegung der Fahrzeugrahmen an der Fahrzeugkupplung mechanisch, hydrau­ lisch oder elektrisch ein Nickausgleich der Fahrzeugkabine be­ wirkt wird.

3. Fahrerkabinenschwingungsabsorptionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die relative Vertikalbewegung der Fahrzeugrahmen an der Fahrzeugkupplung mechanisch, hydrau­ lisch oder elektrisch eine Schwingung um die Fahrzeuglängsachse erzeugt wird, die die Stoßbeschleunigungen, die durch die Ver­ änderungen der Fahrzeuglinie bewirkt werden, ausgleichen.