SE437962B - Luftfjedersystem for forarhytter till lastbilar och andra komersiella fordon - Google Patents

Description

7901318-1 10 15 20 25 30 35 "Föreliggande uppfinning avser därför att åstad- komma ett luftfjädersystem av det inledningsvis nämnda slaget, vilket icke har några begränsningar beträffande dess användning och vid vilket uppbärandet av förarhytten och dennas stabilisering gentemot nick- och gungningsrö- relser uteslutande åstadkommes genom hyttens fjäderupphäng- ningar.

Detta uppnås nu enligt uppfinningen i huvudsak genom följande kombination av särdrag, nämligen dels att fjäderupphängningsställena är utformade som i och för sig kända dubbelfjädrar, vilka var och en består av bärfjädern och en i motsatt riktning verkande och likaså såsom luftfjä- der utförd stabiliseringsfjäder, dels att de båda till var sin av förarhyttens fyra sidor hörande dubbelfjädrarna är på i och för sig känt sätt pneumatiskt förbundna med var- andra, dels att förbindelsaïmellan de båda dubbelfjädrar, som hör till ett första par motstående sidor av förarhyt- ten, är åstadkommen på i och för sig känt sätt mellan en- dast deras bärfjädrar, och dels att förbindelaalmellan de bägge dubbelfjädrar, som hör till det andra paret motståen- de sidor av förarhytten, är åstadkommen endast mellan deras stabiliseringsfjädrar.

Detta utnyttjande av dubbelfjädrar bestående av en bärfjäder och en mot denna i motsatt riktning verkande stabiliseringsfjäder liksom den inbördes förbindelsen mel- lan dragfjädrarna respektive stabiliseringsfjädrarna åstad- kommer vid en kraftverkan på förarhytten, som framkallar en gungnings- eller nickrörelse, tack vare det växelvisa kraftupptagandet, motkrafter som är riktade mot dessa kraf- ter och därmed undertrycker sådana rörelser hos förarhyt- ten. De med var sin likvärdig fjäder på den motsatta sidan av förarhytten âterkopplade stabiliseringsfjädrarna verkar därvid automatiskt stabiliserande på förarhytten. Härvid uppträder luftfjädersystemet som en fiktiv pneumatisk fjäd- ring, vars fjäderupphängningspunkter ligger i förarhyttens tyngdpunktsplan.

Förarhyttupphängningen upprätthålles emellertid 10 15 20 25 30 7901318-1 också i det fall då exempelvis genom ojämnheter i körba- nan uppkommer kontakt med ramen. Genom den inbördes för- bindelsen mellan de olika fjädrarna tillförsäkras nämli- gen att vid alla fyra hörnpunkterna av förarhytten erhål- les lika stora bärkrafter. Dubbelfjädrarna möjliggör allt- så genom sin längdutjämning en lämplig anpassning till förvridningar av ramen.

Att vid kommersiella fordon använda ett luft- fjädersystem för avfjädrande upphängning av förarhytten relativt fordonsramen, vilket system omfattar en av bär- fjädrar och en stabiliseringsfjäder bildad dubbelfjäder- anordning är i och för sig redan känt (US-PS 38 41 694).

Därvid omfattar detta luftfjädersystem endast en sådan dubbelfjâderanordning, som endast tjänar till att uppbära den vid tre punkter elastiskt eftergivligt upphängda fö- rarhytten vid dess baksida fjädrande relativt mittläget.

Det är dessutom tidigare känt att upphänga på- byggnaden hos tvåaxliga motorfordon relativt fordonsaxlar- na med hjälp av ett luftfjädersystem för minskning av krängnings- och nickrörelserna, vilket system innefattar en dubbelfjäder för varje fordonshjul, varvid dels dubbel- fjädrarna för hjulen på varje fordonssida är förbundna via deras första fjäderkamrar och dels dubbelfjädrarna hos fram- och bakaxeln är förbundna via sina andra fjäder- kamrar (US-PS 29 88 372).

De med varandra kombinerade separata fjädrarna i dubbelfjädern är dock till sitt verkningssätt uteslutan- de utformade som bärfjädrar, varför ingen stabilisering erhålls av fordonspåbyggnaden på det sätt som avses med föreliggande uppfinning.

Vid förverkligandet av uppfinningen visar sig det därvid lämpligt, om vid fordon, som är särskilt av- sedda för vägtrafik, de bärande fjädrarnas volymer, som är sinsemellan förbundna, hör till den respektive fordons- lângsidan medan de med varandra förbundna volymerna av stabiliseringsfjädrarna ligger bredvid varandra i fordo- nets tvärriktning. Detta medför en särskilt god elimine- 7901318-1 10 15 20 25 30 ring av svängningsrörelser i längsled, nämligen både vid bromsning och vid start. På samma sätt kan man härigenom också uppta stötliknande svängningar i längsled, som exempelvis uppkommer vid påhängsfordon. Vidare visar sig denna utformning lämplig också med hänsyn till vindtryck- krafterna. Den omvända typen av förbindelse kan vara lämp- lig vid fordon som till övervägande del eller uteslutande är avsedda att framföras i terräng och där det för använd- ningen gäller att åstadkomma största möjliga stabilisering av svängningsrörelserna i tvärled. Bägge villkoren kan emellertid också uppfyllas på enkelt sätt inom ramen för uppfinningen genom att man utför förbindelserna omkastba- ra, alltså så att de bägge förutnämnda;möjligheterna val- bart kan inkopplas.

Inom ramen för uppfinningen finns det dessutom möjlighet att på enkelt sätt utöva inflytande på fjädrings- förhållandet genom att man åtminstone beträffande två av de varandra motstående sidorna anordnar ett strypställe mellan de förbundna fjädrarna. Beroende på inställningen av denna strypning öppnas förbindelsen mer eller mindre, Vilket medför att vid kraftigare strypning uppnås en kvasi- reell fyrpunktsupphängning, vilket man önskar för ren väg- trafik med hänsyn till bästa möjliga återkoppling och upp- fångning av fordonsrörelserna hos föraren.

För att göra funktionsförmågan hos systemet enligt föreliggande uppfinning oberoende av belastningstillståndet hos förarhytten vid små fjädringsvägar lämpliga för upp- hängningen av förarhytten visar det sig lämpligt att åt- minstone förse de bärande fjädrarna men företrädesvis ock- sâ stabiliseringsfjädrarna med nivâanpassande tryckluft- tillförsel. Regleringen av denna trycklufttillförsel kan ske på känt sätt, antingen lastberoende mekaniskt eller också ma- nuellt, så att särskilt i samband med den likaså enligt upp- finningen föreslagna strypningen erhålles långtgående anpasaüngs- 7901318-1 5 möjligheter till alla förhållanden. Vid en ytterligare vidareutveck- ling av uppfinningen kan tillskottsvolymer anordnas i samband med förbindelsen mellan åtminstone några av fjädrarna, för att man skall kunna tillförsäkra god fjädringskomfort också vid små fjäderelement.

Sådana fjäderelement kan enligt uppfinningen lämpligen om- fatta en bärande och en stabiliserande fjäder, varvid bär- och sta- biliseringsfjädrarna kan vara hopbyggda koaxiellt till ett enda fjäderelement. Utöver fjäderelementen och eventuellt inbyggda i kan enligt uppfinningen förefinnas särskilda dämporgan, speciellt hydrauliska stötdämpare. Särskilt visar det sig enligt uppfinningen lämpligt att utnyttja passande, kompakta fjäderelement av den typ, som närmare beskrivits i svenska patentansökan 78 11640-7.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken visas schematiskt en perspektivvy av ett utföringsexempel på uppfinningen. Närmare bestämt visas på rit- ningen ett fjädersystem anordnat mellan ramen och förarhytten på ett fordon, varvid fordonsramen 1 är visad med heldragna linjer medan förarhytten 2 visats med punktstreckade linjer.

Mellan fordonsramen l och förarhytten 2 är anordnad en fyrpunktsupphängning, varvid hörnpunkterna i upphängningen är bildade av fjäderupphängningar 3, som var och en omfattar en bäran- de fjäder 4 och en stabiliserande fjäder 5. Bärfjädern 4 och stabi- liseringsfjädern 5 är vid det på ritningen visade utföringsexemplet sammanbyggda koaxiellt till ett fjäderelement, som centralt innehål- ler en stötdämpare 6. Mellan bärfjädern 4 och stabiliseringsfjädern 5 vilka bägge är utformade såsom luftfjädrar, finns ett skiljeele- ment 7, vilket kan vara utformat såsom en stel vägg eller också sá- som ett membran. Fjädrarna, som uppvisar olika stora och i motsatta riktningar tryekpåverkade samt från varandra vända verksamma fjäder- ytor, som är varierbara till sin storlek i beroende av fjädrings- sträckan, omfattar en rullbälg och de bägge från varandra vända fjäderytorna på fjädrarna vilar mot med varandra förbundna fjäder- kolvar, vilka vid det visade utföringsexemplet kan vara förbundna exempelvis via stötdämparens mantelrör. De av de bägge rullbälgar- na avgränsade fjädervolymerna är avpassade till en volymstorlek som 1 huvudsak är oberoende av fjädringsvägen.

Med hänsyn till fordonets längdriktning är 1 de fjäderupp- hängningar 5, som är anordnade vid fordonets långsidor, bärfjädrar- na 4 förbundna med varandra medelst en förbindelseledning 8, varvid i detta exempel ungefär på mitten av dæsaåranordnat ett stryporgan .__ __..___.___._...._._..... ._..>. . 7901318-1 6 9. Detta stryporgan 9 är reglerbart och kan exempelvis inställas manuellt eller också i beroende av de aktuella vägbetingelserna, varvid största möjliga öppning av stryporganet 9 är avsedd för det tillfälle då stora ramförvridningar uppträder på grund av ojämn- heter i körbanan.

Vidare är vid detta exempel också de främre och de bakre fjäderupphängningarna 5 parvis förbundna med varandra, varvid i detta fall en förbindelseledning 10 går mellan stabiliseringsfjäd- rarna 5 och också här ett stryporgan ll kan vara anordnat i denna förbindelseledning 10.

I ledningen 8 mellan de sinsemellan förbundna bärfjädrarna 4 är anordnade tillskottsvolymer 12, somhär är antydda i form av mellanbehållare eller dylikt. Givetvis är det emellertid också möj- ligt att åstadkomma dessa tillskottsvolymer exempelvis genom mot- svarande tvärsektion i förbindelseledningen 8.

Vid en given upphängning av förarhytten 2 i förhållande till fordonsramen l erhålles för hyttens 2 rörelse i förhållande till ramen l imaginära svängningsaxlar, vilka ligger i tyngdpunktsplanen till förarhytten och vilka här betecknats 15 och 14 och skär varandra i en punkt M, varvid 15 betecknar förarhyttens längd- eller rollaxel.

För att ta hänsyn till belastningsändringar hos förarhytten 2 är enligt uppfinningen vid utföringsexemplet anordnade ytterligare nivåregleringsventiler 15, 15' resp. 16, l6', som med hänsyn till en avkänning av nivån, vilken avkänning är så oberoende som möjligt av svängningsrörelserna i längs- och tvärled, är anordnade på längd- och tväraxeln 13 resp. 14. Nivåregleringsventilerna 15, 15' hör därvid till förbindelseledningarna 8 mellan bärfjädrarna 4 och nivåregleringsventilerna 16, 16' hör till förbindelseledningarna 10 mellan stabiliseringsfjädrarna 5. Anslutningen till ledningen 8 resp. 10 har antytts schematiskt intill de här anordnade stryp- ningarna 9, ll. Genom att nivåregleringsventilen ligger på den nämnda svängningsaxeln påverkas det aktuellaxentilparet icke av svängningsrörelserna i längs- och tvärriktningen. I det fall blan- dade rörelser uppträder ligger nivåregleringsventilerna på lägsta relativa höjdavstànd och kommer då icke att reagera om de arbetar med lämplig tröghet i tidshänseende.

På ritningen har dessutom antytts ytterligare en omkopp- lingsanordning med ventiler 17, l7', via vilka en reglering kan uppnås oberoende av arbetstrycket i bärfjädrarna 4 resp. stabili- seringsfjädrarna 5, så att man genom lämplig relativ ändring av 7901318-1 7 trycken i bärfjädrarna 5 och stabiliseringsfjädrarna 5 kan omställa det totala fjädringsförhållandet till en mjukare eller hårdare fjädring. Ju högre trycket inställes desto hårdare fungerar fjäd- ringen och desto mindre blir svängningsrörelserna i längs- och tvärled, så att man erhåller en förhållandevis direkt koppling till fordonsramen och därigenom en direkt känsla för fordonets rörelser. Inom ramen för uppfinningen kan givetvis också en sepa- rat tryckinställning utföras för de direkt sinsemellan förbundna bärfjädranna 4 respektive stabiliseringsfjädrarna 5.

Om ett fjädersystem enligt uppfinningen användes vid en tippbar förarhytt så kan det inom ramen för uppfinningen vara lämp- ligt att för genomförande av tippningen anordna en avstängning av nivàregleringen eller en blockering av åtminstone de fjädrar, in- vid vilka den aktuella tippningsaxeln ligger. Istället för en mekanisk blockering kan härvid eventuellt också utföras en separe- ring av fjädervolymerna från varandra. Denna separering kan even- tuellt ske i beroende av tippningsvinkeln.

Vid den enligt uppfinningen föreslagna lösningen uppvisar stabiliseringsfjädrarna företrädesvis en väsentligt mindre volym än bärfjädrarna. Vidare har stabiliseringsfjädrarna och bärfjädrar- na lämpligen motsatt riktad. progressiv fjäderkonstant. Lämpligen har därvid bärfjädrarna progressiv verkan i infjädringsriktningen medan stabiliseringsfjädrarna har progressiv verkan i utfjädrings- riktningen. Härav följer stabilisering till ett mittläge, som mot- verkar svängningsrörelser i längs- och tvärled. Vid den enligt upp- finningen föreslagna lösningen åstadkommas sålunda medelst ett fjädersystem (exempelvis stabiliseringsfjädrarna) motriktade kraf- ter, som motverkar de rörelser, som det andra fjädersystemet (t.ex. bärfjädrarna) tillåter. Även vid relativt styv karaktär hos de en- skilda fjädrarna, såsom delvis är önskvärt med hänsyn till den be- hövliga direkta kontakten med ramen, upptas vid systemet enligt uppfinningen på den ena eller bägge sidan uppkommande stötar för- hàllandevis mjukt, då via förbindelserna alla fjädrarna reagerar praktiskt taget samtidigt. Genom lämplig förstärkning av progres- siviteten i ändlägena kan vid fjädringssystemet enligt uppfinning- en också ändlägesanslagen inräknas. Detta uppnås företrädesvis genom lämplig dimensionering av fjäderytorna.

Claims (15)

7901318-1 10 15 20 25 30 35 Patentkrav

1. Luftfjädersystem för förarhytter till lastbi- lar och andra kommersiella fordon och uppvisande stabili- seringsanordningar samt fyra, till de fyra hörnpunkterna av förarhytten hörande fjâderupphängningsställen, vilka innefattar såsom luftfjädrar utformade bärfjädrar, av vil- ka åtminstone de till den ena av de fyra sidorna av förar- hytten hörande bärfjädrarna är pneumatiskt förbundna med varandra, k ä n n e t e c k n a t av följande kombina- tion av särdrag, nämligen dels att fjäderupphängningsstäl- lena (3) är utformade som i och för sig kända dubbelfjäd- rar, vilka var och en består av bärfjädern (4) och en i motsatt riktning verkande och likaså såsom luftfjäder ut- förd stabiliseringsfjäder (5), dels att de båda till var sin av förarhyttens (2) fyra sidor hörande dubbelfjädrarna (3) är på i och för sig känt sätt pneumatiskt förbundna med varandra, dels att förbindelsen mellan de båda dubbelfjäd- rar (3), som hör till ett första par motstående sidor av förarhytten (2) är âstadkommen på i och för sig känt sätt mellan endast deras bärfjädrar (4), och dels att förbin- delsen mellan de bägge dubbelfjädrar (3), som hör till det andra paret motstående sidor av förarhytten (2), är åstad- kommen endast mellan deras stabiliseringsfjädrar (5).

2. Luftfjädersystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid de med fordonets längd- riktning parallella sidorna är bärfjädrarna (4) på känt sätt förbundna med varandra.

3. Luftfjädersystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid de med fordonets tvär- riktning parallella sidorna är stabiliseringsfjädrarna (5) på känt sätt förbundna med varandra.

4. Luftfjädersystem enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone vid två av de inbördes motstående sidorna är mellan deras förbund- na bär- och stabiliseringsfjädrar (4 resp. 5) i dubbelfjäd- rarna (3) anordnat ett strypställe (9, 11).

5. Luftfjädersystem enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t av att tvärsektionen hos stryp- 10 15 20 25 30 35 7901318-1 stället är varierbar.

6. Luftfjädersystem enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t av att tvärsektionen hos stryp- stället är reglerbar i beroende av ojämnheter i körbanan och/eller av fordonshastigheten.

7. Luftfjädersystem enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att tvärsektionen hos stryp- stället är liten vid hög körhastighet.

8. Luftfjädersysten enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att tvärsektionen hos stryp- stället är stor vid ojämn körbana.

9. Luftfjädersystem enligt något av patentkraven 1-8, k ä n n e t e c k n a t av att fjädertrycket i fjädersystemet är beträffande bärfjädrarna (4) och/eller stabiliseringsfjädrarna (5) varierbart på känt sätt.

10. Luftfjädersystem enligt något av patentkra- ven 1-9, k ä n n e t e c k n a t av att till åtmins- ne förbindelsen mellan två av dubbelfjädrarna (3) hör en tillskottsvolym (12).

11. Luftfjädersystem enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a t av att tillskottsvolymen (12) är anordnad i förbindelsen mellan bärfjädrarna (4).

12. Luftfjädersystem enligt något av patentkra- ven 1-11, k ä n n e t e c k n a t av att i varje dub- belfjäder (3) är bärfjäder (4) och stabiliseringsfjäder (5) sammanförda koaxiellt med varandra.

13. Luftfjädersystem enligt något av patentkra- ven 1-12, k ä n n e t e c k n a t av att dubbelfjäd- rarna (3) är försedda med två i fjädringsriktningen mot varandra rörliga infästningsställen liksom med slutna fjädervolymer och två olika stora samt motsatt tryckpåver- kade och från varandra vända verksamma fjäderytor, som är varierbara till sin storlek i beroende av fjädringsväg- sträckan, varvid två rullbälgar är anordnade, vars från varandra vända fjäderytor vilar mot med varandra fast för- bundna fjäderkolvar, varjämte de till de bägge rullbälgar- na hörande delvolymerna av dubbelfjädrarna (3) är skilda från varandra i ändamål att åstadkomma en av fjädringsväg- sträckan i huvudsak oberoende storlek hos dessa volymer. 7901318-1 10 10

14. Luftfjädersystem enligt något av patentkra- ven 1-13, k ä n n e t e c k n a t av att utöver dub- belfjädrarna (3) är på känt sätt anordnade till dessa hö- rande separata dämporgan, särskilt hydrauliska stötdämpare (5)-

15. Luftfjädersystem enligt något av patentkra- ven 1-14, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone till bärfjädrarna (4) hör en nivåanpassande trycklufttill- försel (15, 15').