DE977319C - Hydraulische Regeleinrichtung zum Konstanthalten der Hoehenlage des Rahmens von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Regeleinrichtung zum Konstanthalten der Höhenlage des Rahmens von Kraftfahrzeugen, mit je einem am Rahmen befestigten, einen Kolben zum verstellbaren Abstützen der Radfedermittel enthaltenden Hydraulikzylinder für jedes Rad, wobei die Zu- bzw. Ableitung der Druckflüssigkeit für den Hydraulikzylinder von einem Verteiler gesteuert ist, dessen Ventilkörper mit der Radaufhängung federnd in Triebverbindung stehen und dem eine hydraulische Verzögerungseinrichtung zugeordnet ist, welche die raschen Bewegungen der Radaufhängung nicht bis zum Verteiler gelangen läßt, wohl aber solche, welche aus einer längeren Veränderung der Radbelastung entstehen.

Für die Straßenlage von Fahrzeugen ist es angebracht, daß sich dieselben möglichst nahe am Boden befinden und dabei in bezug auf diesen einen genügenden Abstand einhalten. Ferner ist es für eine Verbesserung der Annehmlichkeit der Abfederung zweckmäßig, Federn mit großer Durchbiegung anzuwenden. Die Verminderung des Totgewichtes des Fahrzeuges steigert nun das Verhältnis zwischen dem Gewicht des leeren und des

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beladenen Fahrzeuges, wodurch wieder die Veränderung der Durchbiegung der Abfederung gesteigert wird.

Bei den üblichen Abfederungen ist man daher genötigt, einen Mittelweg einzuschlagen, damit da; leere Fahrzeug nicht zu hoch und das beladene Fahrzeug nicht zu tief liegt, was, abgesehen von den Nachteilen für die Straßenlage oder die Vermeidung von Bodenhindernissen, auch in ästhetischer Hinsicht unerwünscht wäre.

Ferner hat das Fahrzeug in den Kurven das Bestreben, sich nach der Außenseite hin zu neigen, wodurch den Fahrgästen ein Gefühl der Unsicherheit gegeben wird.
Zur Vermeidung aller dieser vorerwähnten Nachteile ist es erforderlich, eine Selbstkorrektur der Trimmlage des Fahrzeuges, d. h. eine Selbstkorrektur der Änderungen in der Fahrzeughöhe, über dem Boden zu erreichen.
Bei der zu diesem Zweck bekannten Vorrichtung der eingangs umrissenen Art stützen sich die Federn gegen das Fahrgestell durch eine Flüssigkeit in einem Zylinder, dessen Kolben den eigentlichen Stützkörper der Feder bildet. Der Zylinder steht durch eine Rohrleitung mit einer Vorrichtung zur Korrektur der Trimmlage in Verbindung. Bei geschlossener Rohrleitung steht der Stützpunkt der Feder fest, genau wie bei einer üblichen Abfederung. Wird durch eine Laständerung die Höhe des Fahrzeugrahmens über der Radachse geändert, so wird diese Änderung der Höhenlage auf die Trimmkorrekturvorrichtung übertragen, die dann durch einen mittels Ventilschiebern arbeitenden Verteiler den Zylinder entweder mit einer Druckflüssigkeitsleitung oder mit einem Auslaß· verbindet, bis die Höhe des Fahrzeugrahmens wieder den ursprünglichen Wert erreicht. Sobald dieser Wert wieder eingestellt ist, wird die entsprechende Leitung wieder geschlossen.

Um das Eingreifen der Korrekturvorrichtung bei jeder normalen Schwingbewegung der Räder zu vermeiden, sind Federn vor die Ventilschieber-Korrekturvorrichtung geschaltet, und für die Bewegungen des Verteilers ist eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Bei raschen Bewegungen eines Rades greift daher der Verteiler nicht ein. Er arbeitet nur bei einer genügend lange andauernden Änderung der mittleren Radlage.

Die bekannte Einrichtung ist in verschiedener Hinsicht nachteilig. So ist bei ihr das Vorhandensein von unter Druck stehender Flüssigkeit zum Einspeisen in den Zylinder davon abhängig, daß das Rad relativ zum Fahrzeug auf- und niederschwingt, da die Pumpe zur Lieferung von Druckflüssigkeit nur durch solche Schwingungen betätigt wird. Dieser Mangel kann beseitigt werden, indem man eine von der Radaufhängung unabhängige Pumpe vorsieht.

Weitere Mängel der bekannten Einrichtung liegen in ihrer baulichen Aufwendigkeit und der durch die Anordnung von Ventilschiebern wenig betriebssicheren und im Dauerbetrieb zum Verschleiß und damit zu Undichtigkeit neigenden Ausbildung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Regeleinrichtung zu schaffen, welche diese Mängel nicht aufweist. Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei einer Einrichtung der eingangs definierten Art das Ein- und Ausströmen des Hydraulikmittels steuernde Nadelventile über einen einerseits an einem Radstützhebel befestigten und andererseits mit einem federnd ausgebildeten bzw. angeordneten Hebel verbundenen Lenker von den Schwingungen des Fahrzeugrades betätigt werden, wobei der Hebel mit einem zylindrischen Zapfen verbunden ist, der an einer Stelle bis zum Durchmesser ausgespart ist und einen Nocken bildet, der auf Schulteransätze der Nadelventile wirkt.

Eine zweite Lösungsform verzichtet auf die Anordnung einer Feder zwischen Radaufhängung und Ventilkörper. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß als Verteiler zwei Elektroventile in Form jeweils einer auf ein Messingrohr gewickelten Spule vorgesehen sind, die sich bei Schluß eines durch einen Lenker entsprechend den Ausschlägen des jeweiligen Fahrzeugrades betätigten Mittelstellungskontaktes mit einem Kontakt erregen lassen und dabei jeweils mittels eines von einem Spulenkern mit Spiel betätigten Stiftes Nadelventile steuern, welche die Druckflüssigkeit in den bzw. aus dem Hydraulikzylinder ein- bzw. ausströmen lassen.

Nachfolgend sind an Hand der Zeichnungen Beispiele der beiden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Fig. ι ist ein schematisches Schaubild der Vorrichtung zum selbsttätigen Einstellen der Höhe über dem Boden im Fall einer Abfederung mit Torsionsstab;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der gleichen Vorrichtung bei einer pneumatischen Abfederung; . Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen einem Rad und der Trimmkorrekturvorrichtung ;

Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch die Steuerung der Trimmkorrekturvorrichtung;

Fig. 5 ist ein waagerechter Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. ι ist das Rad 1 am Ende eines Armes 2 gelagert, der an einem Ende eines Torsionsstabes 3 befestigt ist. Am anderen Ende dieses Stabes ist ein Stützhebel 4 vorgesehen, der sich gegen einen Kolben 5 legt, der in einem am Fahrzeugrahmen befestigten Zylinder 6 gleitet. Die Rohrleitung 7 verbindet den Zylinder 6 mit der Trimmkorrekturvorrichtung. Bei geschlossener und mit Flüssigkeit gefüllter Rohrleitung 7 stützt sich der Hebel 4 durch den Kolben 5 und die Flüssigkeit gegen den Fahrzeugrahmen.

Es kann bei jeder Belastung des Rades die Flüsigkeitsmenge im Zylinder 6 derart verändert werden, daß das Rad gegenüber dem Fahrzeugrahmen eine konstante Lage einnimmt.

In der Zeichnung ist eine Abfederung mit Torsionsstab dargestellt. Selbstverständlich kann man

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aber auch mit Abfederungen sonstiger Art zum gleichen Ergebnis gelangen. Hierzu muß es nur möglich sein, den Stützpunkt der Federn auf dem Fahrzeugrahmen zu ändern.

Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel bei einer pneumatischen Abfederung. In diesem Fäll wird die Länge der hydraulischen Übertragung verändert.

Ist das Rad ι auf dem bei 8 am Fahrzeugrahmen angelenkten Hebel 2 gelagert und besteht die Abfederung aus einem am Fahrzeugrahmen befestigten Zylinder g, in dem sich ein durch einen Lenker 11 mit dem Hebel 2 verbundener Kolben io verschiebt, wobei der Zylinder ein verdichtetes Gas und beispielsweise öl enthält, so kann die Lage des Rades *5 gegenüber dem Fahrzeugrahmen durch Änderung der ölmenge verändert werden, die sich zwischen dem Kolben und dem verdichteten Gas befindet.

Die Steuerung der Trimmkorrekturvorrichtung

oder des Verteilers 13 ist in Fig. 3 dargestellt. Der Arm 2 des Rades 1 ist mit dem Hebel 12 des am Fahrzeugrahmen festsitzenden Verteilers 13 durch einen Lenker 14 verbunden. Der Verteiler steht durch die Rohrleitung 15 mit der Pumpe P und durch die Rohrleitung 16 mit dem Speisebehälter R in Verbindung. Eine weitere Rohrleitung 7 stellt die Verbindung mit dem Zylinder 6 (Fig. 1) bzw. mit dem Zylinder 9 (Fig. 2) her.

Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die Einzelanordnung des Verteilers. Dieser besteht aus einem Körper 13, in dem zwei Nadel-Ventilkörper 17 und 18 gleitend geführt sind, die von Federn 19 und 20 derart beeinflußt werden, daß sie die öffnungen der Rohrleitungen 15 und 16 schließen.

Durch das Verschwenken des zylindrischen Zapfens 21 wird das eine oder das andere der Ventile 17 und 18 von seinem Sitz abgehoben. Zu diesem Zweck ist der Zapfen 21 auf einer Seite bis zum Durchmesser ausgeschnitten, wodurch ein Nocken entsteht, der auf geeignete Schulteransätze 17 a und 18 α der Ventile einwirkt.

Zwischen den Schulteransätzen der Ventile und dem Boden der Ausnehmung des Zapfens ist ein derartiger Spielraum e frei gelassen, daß das öffnen des einen oder des anderen Ventils erst nach einer Bewegung des Rades, beispielsweise von 2 cm, stattfinden kann.

Am Zapfen 21 sitzt ein innerer Hebel 22, der auf einen Kolben 23 einwirkt. Letzterer gleitet in einem Zylinder, dessen unteres Ende mit dem Innenraum der Korrekturvorrichtung in Verbindung steht, dessen oberes Ende aber mit dem Innenraum des Körpers nur durch einen Kanal 24 verbunden werden kann, dessen Durchlaßquerschnitt durch ein Stiftventil 25 eingestellt werden kann. Der Zweck des Kolbens besteht darin, die Schwenkbewegung des Zapfens 21 zu bremsen, was dadurch möglich gemacht wird, daß der Zapfen 21 federnd vom Hebel 12 betätigt wird. Hierzu ist der Hebel 12 elastisch gestaltet und besteht beispielsweise aus Federblättern, die seine Durchbiegung zulassen.

Mit dieser Anordnung kann das folgende Ergebnis erzielt werden: Bewegt sich der Hebel 12 langsam, z. B. während des Beladens des Fahrzeuges, so verschiebt sich der als Dämpfungsglied wirkende Kolben 23 ebenfalls, und eines der Ventile wird geöffnet. Erfolgt aber die lotrechte Bewegung des Rades rasch beiderseits der Gleichgewichtslage, so ist die Zeit zur Verschiebung des Kolbens zwischen zwei Schwingungen zu kurz, und die Ventile bleiben geschlossen.

■ Während der Fahrt auf der Straße schwingen die Räder beständig um eine gewisse mittlere Lage. Bleibt diese mittlere Lage konstant, so greift die Korrekturvorrichtung nicht ein, wohl aber, wenn diese mittlere Lage sich während einer gewissen Zeit verändert.

Bei normaler Fahrt kann diese Änderung z. B. dann eintreten, wenn die Steigung der Straße sich verändert, wodurch ein Teil der Last von einer Wagenachse auf die andere übertragen wird. Sie kann auch dann erfolgen, wenn das Fahrzeug aus einer in der Querrichtung flachen Straße in eine gewölbte Straße übergeht, oder in einer Kurve, wobei die Fliehkraft die Querverteilung der Lasten verändert.

Im beschriebenen Falle ist die Steuerung der Vorrichtung durch einen federnden Hebel bewirkt, man kann aber zum gleichen Ergebnis auch durch andere Mittel gelangen. Der Hebel 12 kann starr sein, wogegen der Lenker 14 federnd ausgebildet ist (Teleskopstäbe mit eingeschalteten Federn). Der Hebel 12 kann starr und auf dem Zapfen 21 durch einen Gummiring befestigt sein, der auf Torsion beansprucht wird. Der Zapfen kann auch durch eine Spiralfeder betätigt werden. Schließlich kann der Federkörper statt außen auch im Körper selbst angeordnet sein.

Das Dämpfungsglied ist durch einen Kolben 23 dargestellt, der in einer Bohrung gleitet. Es ist dies die theoretisch einfachste Lösung der Aufgabe. Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, kann man jedoch auch andere Anordnungen zum Dämpfen anwenden.

Eine elektrische Vorrichtung zur Trimmkorrektur ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Sie besteht für jedes Rad aus zwei gleichen Elektroventilen 26 und 27 mit einem gemeinsamen Rohr 7, das mit dem Zylinder 6 (Fig. 1) oder dem Zylinder 9 (Fig. 2) verbunden ist, wogegen die zweite öffnung des Ventils 26 durch die. Leitung 15 mit der Pumpe und die zweite öffnung des Ventils 27 durch die Leitung 16 mit dem Speisebehälter verbunden ist (die Leitungen 7, 15 und 16 sind ebenfalls in Fig. 3 dargestellt). Die Bewegungen des Rades gegenüber dem Fahrzeugrahmen bewirken entsprechende Bewegungen des Kontakthebels 28 eines am Fahrzeugrahmen befestigten Schalters.

Senkt sich der Fahrzeugrahmen, so legt sich der Kontakthebel gegen den Knopf 29, und der Strom erregt das Ventil 26, das den Einlaß der Flüssigkeit steuert. Hebt sich der Rahmen, so geht der Strom durch den Kontaktknopf 30 und erregt das Ventil 27, wodurch die Flüssigkeit ausgelassen wird.

Die Elektroventile 26 und 27 bestehen aus einem Hohlkörper, in den eine auf ein Messingrohr 32 gewickelte Spule 31 eingeschlossen ist. Ein loser

Kern 33 gleitet mit einem geringen Spielraum im Messingrohr 32. In diesem Kern ist ein Messing-Stift 34 axial gleitend gelagert, der am oberen Ende mit einem ebenfalls aus Messing bestehenden Kopf 35 und am unteren Ende mit einem auch aus nichtmagnetischem Metall bestehenden Teller 36 versehen ist. Dieser Teller trägt einen Kegel 37, der die öffnung der Leitung 15 (oder 16) verschließt. Der Kegel 37 wird durch die auf den Teller 36 einwirkende Feder 38 und auch durch die auf den Kern 33 und den Teller 36 einwirkende Feder 29 gegen seinen Sitz gedrückt.

Solange kein Strom durch die Spulefließt, befinden

sich die beiden Teile 33 und 36 miteinander in Berührung. Zwischen dem Kern 33 und dem Boden 26 a des Hohlkörpers ist ein Spalt vorgesehen, der etwas größer ist als der Abstand e zwischen dem Kopf 35 des Stiftes 34 und dem Boden des diesen Kopf aufnehmenden Hohlraumes des Kernes 33.

ao Der Unterschied muß gleich dem Hub des Ventils sein.

Die Arbeitsweise der elektrischen Trimmkorrekturvorrichtung ist folgende: Befindet sich das Fahrzeug in der' Ruhelage und nimmt das Rad gegenüber dem Fahrzeugrahmen nicht die vorgesehene Lage ein, so geht der Strom der Batterie 40 durch den einen oder anderen Kontaktknopf 29 oder 30 (je nachdem das Fahrzeug zu tief oder zu hoch liegt). Der elektrische Strom erregt die Magnet- · spule, der Kern 33 verschiebt sich zunächst allein und drückt dabei die Feder 39 zusammen. Beim Hubende stößt er gegen den Kopf 35 des Stiftes 34 und nimmt diesen mit. Dadurch wird der Kegel von seinem Sitz angehoben, und die Leitung 15 (oder 16) wird mit der Leitung 7 verbunden. Es ergibt sich daraus eine Änderung der Höhenlage des Fahrzeuges.

Sobald die gewünschte Höhe erreicht ist, wird durch den Hebel 28 des Schalters der Strom abgeschaltet. Um ein Schwingen um die mittlere Lage des Schalters zu vermeiden, ist eine neutrale Zone vorgesehen, in welcher das Einschalten des Stromes weder mit dem Knopf 29 noch mit dem Knopf 30 stattfinden kann.

Wenn das Rad sich während der Fahrt ebenfalls beiderseits der mittleren Lage bewegt, erhält jedes Elektroventil 26 und 27 Stromstöße von einer gewissen Frequenz, wobei die Kontaktzeiten und deren Abstände untereinander gleich sind. Ändert sich aber die mittlere Lage, dann ergeben sich daraus ungleiche Zeiten. Bei jedem Schließen des Stromkreises wird der Kern 33 in Richtung des Bodens verschoben, jedoch muß er dabei den Widerstand der Feder 29 sowie den Widerstand der Flüssigkeit überwinden, die sich im Spalt befindet und die nur durch den Spalt zwischen den Teilen 33 und 32 bzw. 33 und 34 oder durch einen zu diesem Zweck vorgesehenen Kanal (der gegebenenfalls einstellbar sein kann) entweichen kann. Die Bewegung des Kernes wird somit gebremst, und wenn die Zeit der Erregung zu kurz ist oder wenn die Erregungszeit kürzer ist als die Nichterregungszeit, so steht dem Kern nicht die zum Durchlaufen des ganzen Hubes notwendige Zeit zur Verfügung und er bleibt in einer Gleichgewichtslage stehen, die sich zwisehen der Ruhelage und der Öffnungslage befindet.

Das auf elektrischem Wege erzielte Ergebnis ist somit genau gleich dem mit der Vorrichtung gemäß den Fig. 4 und S auf mechanischem Wege erzielten Ergebnis.

In der vorstehenden Beschreibung ist angegeben, daß alle Räder derart mit einer Trimmkorrekturvorrichtung versehen sind, daß die auf einem Fahrzeug angebrachte Gesamtanordnung das Bestreben hat, den Fahrzeugrahmen parallel zu einer Ebene zu halten, die durch die Berührungspunkte der Räder mit dem Boden geht, und zwar mit einem gleichbleibenden Abstand. Praktisch befinden sich nun die vier Räder eines Fahrzeuges niemals in einer Ebene. Es wäre somit stets ein Rad vorhanden, das die genaue Trimmkorrektur nicht bewirken könnte, und dadurch würden verschiedene Nachteile entstehen. Um diesem Übelstand abzuhelfen, genügt es, als Bezugsebene diejenige anzunehmen, die durch den Berührungspunkt der beiden Räder einer Achse und durch den Mittelpunkt der Verbindungslinie der Berührungspunkte der Räder der anderen Achse geht.

Zu diesem Zweck kann man z. B. eine Korrekturvorrichtung an den beiden Enden der Vorderachse vorsehen und die beiden Korrekturvorrichtungen der Hinterräder dadurch steuern, daß man den Lenker 14 (Fig. 3 und 6) mit dem Mittelpunkt der Hinterradachse verbindet. Handelt es sich um getrennt abgefederte Räder, so kann man leicht ein Gestänge vorsehen, das zum gleichen Ergebnis führt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hydraulische Regeleinrichtung zum Konstanthalten der Höhenlage des Rahmens von Kraftfahrzeugen, mit je einem am Rahmen befestigten, einen Kolben zum verstellbaren Abstützen der Radfedermittel enthaltenden Hydraulikzylinder für jedes Rad, wobei die Zu- bzw. Ableitung der Druckflüssigkeit für den Hydraulikzylinder von einem Verteiler gesteuert ist, dessen Ventilkörper mit der Radaufhängung federnd in Triebverbindung stehen und dem eine hydraulische Verzögerungseinrichtung zugeordnet ist, welche die raschen Bewegungen der Radaufhängung nicht bis zum Verteiler gelangen läßt, wohl aber solche, welche aus einer längeren Veränderung der Radbelastung entstehen, dadurch gekenn2eichnet, daß das Ein- und Ausströmen des Hydraulikmittels steuernde Nadelventile (17, 18) über einen einerseits an einem Radstützhebel (2) befestigten und andererseits mit einem federnd ausgebildeten bzw. angeordneten Hebel (12) verbundenen Lenker (14) von den Schwingungen des Fahrzeugrades betätigt werden, wobei der Hebel (12) mit einem zylindrischen Zapfen (21) verbunden ist, der an einer Stelle bis zum Durchmesser ausgespart ist und einen Nocken

   bildet, der auf Schulteransätze {17 a, 18 α) der Nadelventile (17, 18) wirkt.
2. 2. Hydraulische Regeleinrichtung zum Konstanthalten der Höhenlage des Rahmens von Kraftfahrzeugen, mit je einem am Rahmen befestigten, einen Kolben zum verstellbaren Abstützen der Radfedermittel enthaltenden Hydraulikzylinder für jedes Rad, wobei die Zu- bzw. Ableitung der Druckflüssigkeit für den Hydraulikzylinder von einem Verteiler gesteuert ist, dessen Ventilkörper in Abhängigkeit von der Lage der Radaufhängung verlagerbar ist und dem eine hydraulische Verzögerungseinrichtung zugeordnet ist, welche die raschen Bewegungen der Radaufhängung ohne Wirkung auf den Ventilkörper bleiben und nur solche wirksam werden läßt, welche aus einer längeren Veränderung der Radbelastung entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verteiler zwei Elektroventile (26,27) in Form jeweils einer auf ein Messingrohr (32) gewickelten Spule (31) vorgesehen sind, die sich bei Schluß eines durch einen Lenker (14) entsprechend den Ausschlägen des jeweiligen Fahrzeugrades betätigten Mittelstellungskontaktes (28) mit einem Kontakt (29 oder 30) erregen lassen und dabei jeweils mittels eines von einem Spulenkern (33) mit Spiel (e) betätigten Stiftes (34) Nadelventile (37) steuern, welche die Druckflüssigkeit in den bzw. aus dem Hydraulikzylinder (6 oder 9) ein- bzw. ausströmen lassen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 612982, 628359; französische Patentschriften Nr. 433 179,
   544838,839343;

   britische Patentschriften Nr. 445589, 515969; USA.-Patentschriften Nr. 1990 517, 2241826.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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