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Füllungs- und Kurvenneigungsregler für rein luftgefederte Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf Füllungs- und Kurvenneigungsregler für rein luftgefederte
Kraftfahrzeuge.
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Die Luftfederung von Kraftfahrzeugen muß der Belastung entsprechend
regelbar sein. Besonders Omnibusse im Stadtverkehr, bei denen die Besetzung stark
wechselt; verlangen eine selbsttätige Regelung, damit die Eigenfrequenz des Fahrzeuges
konstant bleibt.
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Es ist bereits eine Ausgleichsvorrichtung bekanntgeworden, bei der
ein durch Schraubenfedern abgefedertes Fahrzeug dynamisch stabilisiert werden soll.
Hierbei handelt es sich aber nur um einen Kurvenneigungsregler, bei dem die bekannten
hydraulischen Stabilisatoren durch mit Preßluft gefüllte Zylinder ersetzt sind,
die zusätzlich zur Abfederung herangezogen werden. Bei Kurvenfahrten gelangt dabei
ein höherer Luftdruck in die Anlage als bei Geradeausfahrt.
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Bei der erfindungsgemäßen Kombination übernimmt der Kurvenneigungsregler
die Stabilisierung des Fahrzeuges, während der Füllungsregler dazu dient, je nach
Belastung des Fahrzeuges dem Luftzylinder zur Einstellung und Erhaltung einer bestimmten
statischen Mittellage PreBluft aus einem Behälter zuzuführen bzw. gespannte Luft
aus dem Luftzylinder ins Freie abzulassen.
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Einzelaufgehängte, rein luftgefederte Räder ergeben bei der angestrebten
Weichheit erhöhte Kurvenneigung. Bei Anwendung der Luftfederung
ist
es jedoch möglich, diese unerwünschte Erscheinung erfindungsgemäß dadurch zu stabilisieren,
daß Füllungsregler und Kurvenneigungsregler als Einheit zusammengebaut werden.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der 'Zeichnung beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt Abb. I schematisch die Einzelradaufhängung eines rein luftgefederten
Kraftfahrzeuges, Abb. 2 das Fahrzeug in der Kurve, ohne die Wirkung des Neigungsreglers,
Abb. 3 und 4 Schnitte durch den Regler, Abb. 5 und 6 schematisch die Wirkungsweise
des Neigungsreglers in der Kurvenlage nach Abb. 2, Abb. 7 die durch elektromagnetische
Spulen betätigten Schieber des Neigungsreglers, Abb. 8 einen Schnitt durch den Geber
für die elektromragnetischen Spulen, Abb. 9 einen starren, gefederten Betätigungshebel.
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Zu Abb. I : Das an dem Achsstummel I befestigte Führungsrohr :2 bewegt
sich in der mit Preßluft gefüllten Geradführung 3. An letzterer oder einem Teil
des Rahmens oder Aufbaues ist das Gehäuse 4 des Reglers befestigt. Das Auge des
in dem Beispiel als Blattfeder ausgebildeten Hebels 5 ist durch die Stange 6 mit
dem Achsstummel I verbunden.
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Das linke Rad befindet sich in normaler Ruhelage, wobei die Blattfeder
gestreckt ist und ungefähr waagerecht steht. Das rechte Rad fährt gerade über ein
Hindernis, wobei die Beschleunigungskraft so groß ist, daß annähernd volle Durchfederung
nach oben bewirkt wird. Die an der Achse 7 befestigte Blattfeder hat sich nach oben
durchgebogen, ohne die Achse mitzunehmen, ,worauf weiter unten noch näher eingegangen
werden wird.
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Der Regler darf bei den durch Unebenheiten der Fahrbahn verursachten
Federbewegungen nicht ansprechen, da hierdurch ein dauerndes Füllen und Ablassen
von Druckluft eintreten würde, was einen großen Luftpresser erfordern und einen
unnötigen Kraftverbrauch bedeuten würde.
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Zu Abb. 3 und 4: Das Gehäuse 4 und die Zylinder 8 und 9 sind vollständig
mit Öl gefüllt, derart, daß die Membran Io- nach außen gedrückt wird. Die Membran
dient .zur Aufnahme einer Volumenveränderung bei Temperaturänderung. Die Blattfeder
5 ist mit der Achse 7 fest verbunden. Auf der Achse sitzt die Exzenterscheibe II,
welche die Blechscheibe 12, die lose auf- der Achse 13 angordnet ist, auf- und abbewegen
kann. Die in den Zylindern 8 und 9 gleitenden Kolben 14 und 15 werden durch Federkraft
auf die Nase der Blechscheibe 12 bzw. auf die Anschläge der Zylinder gedrückt. An
dem Boden des Kolbens sitzt eine Düse 16 und ein Kugelventil 17. Es sind nun zwei
Ausführungen des Kolbens möglich. Der Kolben kann gleichzeitig als Steuerkolben
wie 15 ausgebildet werden oder dem Kolben kann ein Ventil 18 zugeordnet werden.
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Zur Regelung der Kurvenneigung sind folgende Teile angeordnet: Fest
mit der Achse 13 ist der Hebel I9 verbunden. Dieser Hebel bewegt mit seinen Enden
je einen gleichartigen Schieber 2o. Beim Zylinder 8 ist der Schieberringraum 21
mit dem ersteren durch die Bohrung 40 verbunden (Abb. 4). Beim Zylinder I9 ist eine
andere Ölführung erforderlich, auf die hier nichteingegangen werden soll.
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Auf dem einen Ende der Achse 13 ist der Hebel 22 mit dem Fliehgewicht
23 befestigt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Der Regler ist so einreguliert, daß
bei gestreckter waagerechter Stellung der Blattfeder 5. das Ventil 18 bzw. der gleichzeitig
als Steuerkolben ausgebildete Kolben 15 nicht anpricht. Die Stange 6 (Abb. I) wird
so eingestellt; daß bei der beschriebenen waagerechten Lage der Federweg h bis zum
oberen Anschlag gewahrt wird. Wie schon weiter oben gesagt, bewirken kurzfristige
Stöße nach oben und unten keine oder nur eine geringe Drehung der Achse 7. Bei -einer
Drehung der letzteren müßte durch die Exzenterscheibe die Blechscheibe 12 und somit
die Kolben 14 oder I5 bewegt werden. Zu dieser Bewegung ist erforderlich, daß ein
Teil des Ölinhalts aus den Zylindern austreten kann, was durch die Düse 16 verzögert
wird. Durch die Unebenheit der Fahrbahn schwingt also die Blattfeder um die Mittellage
nach oben und unten, die vollen Ausschläge sind durch die Stellung 24 bzw. 25 strichpunktiert
eingezeichnet.
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Zunächst soll das Fahrzeug in ruhendem Zustand betrachtet werden.
Wird nun ein Rad durch Zuladung mehr belastet (rechtes Rad der Abb. I), so wird
das Auge der Blattfeder nach oben gedrückt. Durch das hierbei erzeugte Drehmoment
wird Öl aus dem Zylinder 8 durch die Düse 16 des Kolbens 14 herausgepreßt. Nach
einem gewissen Kolbenweg wird das Ventil 18 durch die Blechscheibe 12 angehoben,
so daß Luft vom Preßluftbehälter in den Federungszylinder nachströmen kann, so lange,
bis ungefähr die Radstellung auf der linken Seite der Abb. i erreicht und das Ventil
18 wieder geschlossen ist.
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Bei Entlastung des Rades Abb. 2 links findet der Vorgang umgekehrt
statt. Vom Federungszylinder strömt dann Luft über das geöffnete Ventil ins Freie
bzw. bei Anordnung eines als Schieber ausgebildeten Kolbens strömt die Luft aus
dem Fe.derungszylinder in den Ringraum 26 des Schiebers und voh dort über die Bohrung
27 ins Freie bis zur Wiederherstellung der Normallage.
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Nun soll das in Bewegung befindliche Fahrzeug in der Kurve wie in
Abb. 2 betrachtet werden. Die im Schwerpunkt angreifende Zentrifugalkraft C versucht
das Fahrzeug nach außen zu neigen. Die Aufgabe des Neigungsreglers ist, diese Lage
nicht nennenswert in Erscheinung treten zu lassen.
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Wie schon weiter oben beschrieben, ist am Ende .der Achse 13 das Fliehgewicht
23 durch den Hebel 12 22 pendelnd aufgehängt. Zur Einstellung .der Mittellage des
Hebels i9 sind zwei Federn 28 und 29 angebracht; außerdem drückt eine unter Federkraft
stehende Kugel 30, um ein dauerndes Pendeln zu unterbinden, in einen Ausschnitt
der Scheibe 3 1.
Durch die nach dem Einfahren in die Kurve
wirkende Zentrifugalkraft werden die Fliehgewichte 23 nach außen bewegt; hierdurch
drehen sich die Achsen 13 mit den Hebeln I9, so daß die Schieber 2o mitbewegt werden.
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Die Abb. 5 zeigt die rechte, die Abb. 6 die linke Seite :dieses Vorganges,
bezogen auf Abb. 2. Durch die Bewegung der Schieber werden die Öffnungen 32 freigelegt,
so daß das Öl beim Ansprechen der Kolben sofort ohne die verzögernde Düsenwirkung
aus den Zylinderräumen austreten kann, womit die Kurvenneigung verhindert wird.
In dem rechten Federungszylinder der Abb. 2 wird hierbei Luft ein-, aus dem linken
abgelassen, so daß das Gleichgewicht der Kräfte und die waagerechte Lage des Fahrzeuges
erhalten bleibt.
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Um beim Herausgehen aus der Kurve keine seitlicheNeigung nach innen
aufkommen zu lassen, ist es notwendig, daß sämtliche Kolben sofort ansprechen; bei
den angehobenen Kolben tritt zu diesem Zweck für den Rückgang das Kugelventil 17
in Tätigkeit, bei den anzuhebenden Kolben hat das Öl die Möglichkeit, ohne Drosselung
aus den Zylindern durch die Bohrungen 33 zu entweichen.
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Bei durch Fliehgewichte betätigtem Neigungsregler muß jedem Regler
ein Fliehgewicht zugeordnet werden. Die Gewichte können pendelnd wie bei dem Ausführungsbeispiel
oder auf einer Stange angeordnet werden.
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Bei der an sich bekannten Ausführung nach Abb. 8 ist nur ein Geber
für sämtliche Regler notwendig. In dem gebogenen Metallrohr 34 befindet sich eine
den elektrischen Strom leitende Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, dessen waagerechter
Spiegel durch das Zeichen angedeutet ist. An den beiden Enden befinden sich isolierte
Kontakte 35 und 36. Kommt nun das Fahrzeug in die Kurve, so wird das Quecksilber
nach außen gedrängt. Sobald die leitende Verbindung (Kontakt, Quecksilber, Metallröhre)
zustande gekommen ist, wird die elektromagnetische Spule 37 (Abt. 7) unter Strom
gesetzt, so daß sich der Schieber 2o gegen die Kraft der Feder 38 nach links bewegt.
Nach dem Aufhören der Zentrifugalkraft wird der Stromkreis unterbrochen und der
Schieber durch Federkraft in seine Ausgangslage gebracht.
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Während bei Geradeausfahrt die Blattfeder 5 ziemlich gleichmäßig oder
weniger um ihre Mittellage schwingt, verlagert sich bei durch Undichtheiten verursachten
Luftverlust die Schwingungsmittellinie nach oben, so daß durch Öffnen des Ventils
18 eine Nachfüllung stattfindet.
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An Stelle der Blattfeder 5 kann auch ein starrer Hebel angeordnet
werden, welcher beweglich auf der Achse 13 sitzt. Mit dem Hebel und der Achse verbundene
Schraubenfedern erlauben. einen gewissen gefederten Weg des Hebelendes, welcher
mindestens dem Gesamthub des Achsstummels I entspricht. Auf der Rückseite des Hebels
sitzt die Schraubenfeder symmetrisch, spiegelbildlich zur Längsachse des Hebels.
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Der Kurvenneigungsregler, welcher in der beschriebenen Ausführung
die Aufgabe hat, die Neigung des Fahrzeuges nach außen zu verhindern, kann auch
so ausgeführt werden, daß sich das Fahrzeug in der Kurve nach innen, wie ein Motorrad
oder Flugzeug, legt.
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Bei geländegängigen Fahrzeugen kann ferner der Kurvenneigungsregler
von Hand so betätigt werden, daß beim schrägen Befahren von Hängen das Fahrzeug
seitlich seine waagerechte Lage behält.