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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antiroll- und Antinickvorrichtung
für Fahrzeuge,
insbesondere ein System, das bei Fahrzeugen eingesetzt werden soll,
die mit Radgruppen versehen sind, speziell vier Radgruppen, die
jeweils durch ein oder mehrere Räder
gebildet werden, wobei es ein derartiges System ermöglicht,
das mit dem Fahrzeugaufhängungssystem
zusammen arbeitet oder dieses ersetzt, dass die Radgruppen Kontakt
mit dem Boden halten, sowie eine gleichmäßige Verteilung der Belastung
selbst im Falle unebenen Geländes,
wobei derartige Radgruppen in einer Beziehung von zwei zu zwei in
Diagonalrichtung stehen, auf solche Weise, dass die Belastungen,
die durch die Vertikalbewegungen einer der Radgruppen erzeugt werden,
an die entgegengesetzte Radgruppe übertragen werden, um eine derartige
Kraft zu übertragen,
die eine entsprechende Bewegung in der Vertikalrichtung einer derartigen
Radgruppe hervorruft, so dass in Zusammenarbeit mit der Aufhängung des
Fahrzeugs, oder diese ersetzen, ermöglicht wird, dass alle Räder Kontakt
mit dem Boden halten, selbst wenn dieser unregelmäßig ist,
und keine unerwünschte
Auswirkungen auf unebenem Gelände
hervorgerufen werden.
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Eine
Fahrzeugaufhängung
besteht hauptsächlich
aus Schraubenfedern und elastischen Elementen, welche die Fahrzeugkarosserie
tragen, deren Gewicht und die Trägheitskräfte an die
Radgruppen übertragen,
und die Vorrichtung zum Abfangen der Rüttelvorgänge zur Verfügung stellen,
die durch das Fahren des Fahrzeugs über die Straßenunregelmäßigkeiten
verursacht werden. Derartige Federn und elastische Elemente weisen
Stoßdämpfer auf, um
die gefederten Bewegungen zu modellieren, und verlängerte Schwingungen
zu vermeiden.
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Zusätzlich dazu,
Vibrationen oder Stöße von der
Straßenoberfläche abzufangen,
muss eine Fahrzeugaufhängung
für ein
sicheres Fahren sorgen, eine optimale Position in der geradlinigen
Trajektorie halten, und die Fahrzeugsicherheit beim Kurvenfahren
sicherstellen.
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Die
Fahrzeugstabilität
steht in enger Beziehung zu den Schwingungen der Fahrzeugkarosserie entlang
ihrem Kurs, oder wenn bei dieser Roll-, Steuerkurs- und Schleuderbewegungen
zusätzlich
zum Ausfedern auftreten. Derartige Schwingungen müssen abgefangen
werden, um die Stabilität
und den Komfort des Fahrzeugfahrverhaltens zu erhöhen.
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Stand der
Technik
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Stabilisatoren
stellen wohlbekannte Vorrichtungen dar, die zum Kontrollieren des
Rollens verwendet werden, das normalerweise beim Betrieb eines Fahrzeugs
auftritt.
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Herkömmliche
Antirollsysteme verwenden einen Stabilisator, der eine kleine elastische
Komponente aufweist, um einen adäquaten
Fahrkomfort zu erzielen, jedoch kann er dann nicht seinem Zweck zufriedenstellend
erzielen, wenn das Fahrzeug abbiegt, wobei dies durch die beim Kurvenfahren
hervorgerufene Zentrifugalkraft verursacht wird.
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Wenn
im Gegensatz hierzu der Antirollstabilisator sehr steif ist, stört er das
Aufhängungssystem, und
beeinträchtigt
den Komfort des Fahrverhaltens.
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Uns
ist das vorhandene US-Patent 2.840.387 bekannt, welches den nächstliegenden Stand
der Technik gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 bildet, bei welchem die Kräfte, die in einem Fahrzeugrad
hervorgerufen werden, wenn es abbiegt, über zwei Spurstangen an das
diagonal entgegengesetzte Rad übertragen
werden, welche die Kraft in der selben Richtung reproduzieren, Nr. 3.147.990,
bei welchem die Räder
auf einer Seite des Fahrzeugs miteinander verbunden sind, und mit
jenen auf der anderen Seite, über
Drehmomentarme, Nr. 3.992.026, bei welchem rechte und linke Drehstabfedern,
die im Wesentlichen in Längsrichtung verlaufen,
die rechte und linke Seite eines vorhandenen vorderen Antirollstabilisators
mit einem rechten bzw. linken Aufhängungsarm verbinden, Nr. 5.505.479,
bei welchem zwei untere Arme der vorderen Aufhängung in Querrichtung zwischen
entgegengesetzten Vorder- und Hinterrädern ausgerichtet sind, und
dazwischen durch ein in Längsrichtung
angeordnetes, elastisches Element verbunden sind, all dies zu dem
Zweck, die Vertikalbewegungen der Räder in eine Drehbewegung umzuwandeln,
gesehen von der Vorderseite des Fahrzeugs aus, und Nr. 5.882.017,
bei welchem eine senkrechte Verbindungsstange, die mit dem Fahrzeug
gekuppelt ist, und ein Paar von Gelenkelementen, welche diese Verbindungsstange
mit den Vorderrädern
verbinden, ein Paar von Bewegungsgrenzen aufweisen, die selektiv
betätigt
werden, und mit dem zentralen Teil einer derartigen Verbindungsstange
in Verbindung stehen.
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Uns
ist weiterhin bekannt das Patent
ES 2110
509 , bei welchem die in einem Rad erzeugten Kräfte hydraulisch
an das diagonal entgegengesetzte Rad übertragen werden, unter Verwendung
doppelt wirkender Hydraulikzylinder, die WO 95/23076, bei welchem, ähnlich wie
voranstehend geschildert, die in einem Rad erzeugten Kräfte an das
diagonal entgegengesetzte Rad mit Hilfe von doppelt wirkenden Zylindern übertragen
werden, und in einem Fall einfach wirkende Zylinder die Räder auf
einer Seite miteinander und mit einer zentralen Vorrichtung verbinden,
sowie die
FR 1.535.641 ,
US 3.752.497 und
US 5.447.332 , bei welchen
doppelt wirkende Hydraulikkolben auf jedem Rad eingesetzt werden,
in einer Beziehung von zwei zu zwei, wobei in den zwei letztgenannten
Patenten eine zentrale Vorrichtung vorhanden ist, welche die vier
Räder verbindet,
und einen Doppel- oder Dreifachhydraulikzylinder aufweist, bei welchem
sich einige verbundene Kolben in der selben Richtung bewegen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Alle
bekannten Antirollvorrichtungen stören sich in gewissem Ausmaß mit der
vorhandenen Aufhängung,
da sie eine kritische Elastizität
aufweisen müssen,
zur Anpassung an die Stabilität
und die Anpassbarkeit an unebenes Gelände.
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Daher
werden ein Antirollsystem und ebenfalls eine Antinickvorrichtung
benötigt,
die sich nicht geometrisch mit dem vorhandenen Aufhängungssystem
stören,
und mit diesem zusammenwirken können,
oder es ersetzen, und dazu fähig
sind, eine frei wählbare
Steifigkeit ohne Beeinträchtigung
der Fahrzeugstabilität
aufzuweisen.
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Unter
derartigen Vorgaben wurde die Antiroll- und Antinickvorrichtung
für Fahrzeuge
entwickelt, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet,
wobei diese Vorrichtung in der Anordnung zwischen den Radgruppen
besteht, die durch Wechselwirkungsvorrichtungen verbunden sind,
welche die Auswirkung von einer oder mehreren Radgruppen empfangen,
und diese ausgleichen, bevor sie an die anderen Radgruppen weitergegeben
werden, um eine gleichmäßige Lastverteilung
des Gewichts aufrechtzuerhalten, und das Nicken und Rollen des Fahrzeugs
zu verringern.
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Die
Erfindung nimmt an, dass die Übertragung
der Kräfte,
die durch die Vertikalbewegungen hergerufen werden, von einer Radgruppe
an die diagonal entgegengesetzte durch mechanische Vorrichtungen
implementiert wird, welche elastisch Zugkräften, Kompressionskräften, Torsionskräften und
Biegekräften
widerstehen können, über Hydraulikvorrichtungen, über Pneumatikvorrichtungen,
oder über elektrische
oder elektronische Vorrichtungen, die dazu verwendet werden, Servostellglieder
auf jedem Rad zu betätigen,
wobei diese Vorrichtungen entweder getrennt oder in irgendwelchen
Kombinationen überlegt
werden.
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Gemäß den voranstehend
erwähnten
Möglichkeiten
zur Implementierung des Systems umfasst die Erfindung mehrere Fälle geeigneter
Vorrichtungen zum Implementieren des momentanen Systems.
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Bei
der vorliegenden Erfindung weist eine Antiroll- und Antinickvorrichtung
für Fahrzeuge
ein Empfangselement auf, das einer ersten Radgruppe des Fahrzeugs
zugeordnet ist, die Vertikalbewegungen des Rades an ein direkt transformierendes
Element überträgt, welches
sie in Horizontalbewegungen umwandelt, wobei wiederum durch ein
entgegengesetztes transformierendes Element diese Horizontalbewegungen
in Vertikalbewegungen umgewandelt werden, die sich auf eine zweite
Radgruppe diagonal entgegengesetzt zur ersten auswirken, und eine
Vertikalbewegung entsprechend jener in der ersten Radgruppe hervorrufen.
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In
allen diesen Fällen
steht das direkt transformierende Element in Beziehung mit dem invers transformierenden
Element mit Hilfe eines Übertragungselements,
das mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch sein kann.
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Eine
Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist jener Fall, in welchem
empfangende und betätigende
Elemente aus einer Stange bestehen, die an einem Ende mit einer
Radgruppe über
ein Universalgelenk verbunden ist, während das andere Ende gelenkig
an einem direkt transformierenden Element im Falle des empfangenden
Endes angebracht ist, und an einem invers transformierenden Element
im Falle eines Betätigungselements.
In diesem Fall ist das direkt transformierende Element eine gewinkelte
Verbindungsstange einer ersten Art, und ist das invers transformierende
Element eine gewinkelte Verbindungsstange einer zweiten oder dritten
Art, deren Schwenkpunkte durch die Fahrzeugkarosserie über Lager
gehaltert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht die Übertragungsvorrichtung
zwischen Paaren aus direkt und invers transformierenden Elementen
aus einer starren Stange, die an ihren Enden mit jedem transformierenden
Element verbunden ist. Es wurde ebenfalls überlegt, dass die Übertragungsvorrichtung aus
zwei flexiblen Streben bestehen kann, wobei in diesem Fall die beiden
transformierenden Elemente aus dreiarmigen Verbindungsstangen bestehen,
in Form eines „T", mit dem Schwenkpunkt
nahe dem Schnittpunkt, wobei die Streben an die beiden Enden der
kürzeren
Arme angeschlossen sind, und der dritte Arm beider transformierender
Elemente in Vertikalrichtung arbeitet.
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Es
ist ebenfalls eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, dass
die elastischen Elemente, die an die Übertragungselemente angeschlossen sind,
mit der Fahrzeugkarosserie über
einen Gelenk-Waagebalken verbunden sind, auf solche Weise, dass
dessen Enden mit den elastischen Elementen verbunden sind, und das
Zentrum mit der Fahrzeugkarosserie vereinigt ist.
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Andere
Eigenschaften der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass die
empfangenden und betätigenden
Elemente die Stangen von Kolben von einfach wirkenden Hydraulikkolben
sein können,
welche wiederum die direkt und invers transformierenden Elemente
darstellen, die über
Hydraulikleitungen in Beziehung stehen.
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In
einem Fall wird die Hydraulikschaltung durch die beiden einfach
wirkenden Hydraulikzylinder gebildet, welche die direkt und invers
transformierenden Elemente darstellen, und eine Hydraulikleitung,
die eine eingeführte
Betätigungsvorrichtung zum
Aufrechterhalten des Drucks in der Schaltung aufweist.
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Es
ist ebenfalls eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, dass
dann, wenn jede aufnehmende und betätigende Vorrichtung aus einfach
wirkenden Kolben besteht, die direkt und invers transformierenden
Elemente über
eine Wechselwirkungsvorrichtung organisiert sind, die aus einer
zentralen Vorrichtung besteht, die als Hydraulikkolben ausgebildet ist,
der zwei entgegengesetzte, konzentrische Kolben mit jeweils gleichen
Flächen
enthält,
und eine Feder oder unter Druck stehendes Fluid, die bzw. das dazwischen
wirkt, wobei jedes Zylinderende ein koaxial zylindrisches Abteil
entsprechend den aktiven Abschnitten dieser Kolben aufweist, und
jedes Abteil in Verbindung mit dem jeweiligen empfangenden oder
betätigenden
Element steht.
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Es
gibt eine andere, bevorzugte Implementierung, bei welcher die Wechselwirkungsvorrichtung,
die in Beziehung mit jedem Paar von Radgruppen steht, als zentrale
Hydraulikvorrichtung ausgebildet ist, die aus drei konzentrischen,
gekuppelten Zylindern besteht, die an den Enden der Gruppe geschlossen
sind, wobei der zentrale Zylinder einen größeren Durchmesser aufweist,
und die beiden Zylinder an den Seiten beide den gleichen Durchmesser
aufweisen, wobei innerhalb der Zylinder zwei Doppelkolben ohne externe
Stange vorgesehen sind, und ein größerer Kolben innerhalb des
zentralen Zylinders vorgesehen ist, und ein kleinerer Kolben in
einem der kleineren Zylinder, auf solche Weise, dass fünf Hohlräume festgelegt
werden: ein zentraler Hohlraum, und zwei Paare von Hohlräumen an
jeder Seite der Vorrichtung, getrennt durch die Kolben mit kleinerem
Durchmesser, welche die Doppelhohlräume an jedem Ende der Vorrichtung
bilden, die jeweils mit den Hydraulikleitungen entsprechend hydraulischen
einfach wirkenden Kolben an jeder diagonal entgegengesetzten Radgruppe
verbunden sind, während
der zentrale Hohlraum mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden
ist, die eine e lastische Vorrichtung und/oder ein Fluid aufweist,
das mit einer Expansionskammer verbunden werden kann, welche den
beiden Doppelkolben gegenüber
liegt, die sich aneinander annähern.
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Eine
andere Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass der zentrale
Zylinder der zentralen Vorrichtung eine Fläche aufweist, die annähernd doppelt
so groß ist
wie die Flächen
jedes Seitenzylinders.
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Es
ist offensichtlich, dass durch geeignete Abänderungen derartige Hydraulikelemente
so umgewandelt werden können,
dass sie zu pneumatischen Elementen werden.
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Die
Erfindung umfasst, dass die elastische Vorrichtung in dem zentralen
Hohlraum tatsächlich durch
zwei elastische Elemente gebildet wird, die jeweils unabhängig auf
jeden der größeren Kolben
einwirken, welche diesen zentralen Hohlraum schließen, so
dass die zentrale Hydraulikvorrichtung auf zwei Hälften aufgeteilt
ist, die über
eine zusätzliche Leitung
in Verbindung stehen, die eine Flussregelvorrichtung aufweist.
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Jeder
Doppelkolben in der zentralen Hydraulikvorrichtung kann aus zwei
oder mehr herkömmlichen
Kolben bestehen, die miteinander verbunden sind, obwohl sie jeder
auf unabhängige
hydraulische, einfach wirkende Kolben einwirken, auf solche Weise,
dass die zwei oder mehr neuen Hohlräume der neuen Zylinder die
zwei Paare von Hohlräumen
ersetzen, die vorher durch jeden Kolben mit kleinerem Durchmesser
getrennt wurden, dem Diagonalschema folgend, wobei die beiden Gruppen
von Kolben durch ein elastisches Element verbunden sind, das als
der bisherige zentrale Hohlraum dient.
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Die
Erfindung umfasst auch folgende Tatsachen:
- a)
Hydraulikfluidregel- oder Dämpfungsvorrichtungen
werden in die Hydraulikleitungen von der zentralen Vorrichtung zu
jedem Hydraulikkolben eingefügt,
der mit den Radgruppen verbunden ist, oder zwischen den Zylindern,
welche konjugierten Radgruppen zugeordnet sind.
- b) Der zentrale Hohlraum, die beiden Paare von Seitenhohlräumen, die
Leitungen, welche diese mit den Hydraulikkolben an jeder Radgruppe
verbinden, oder die Hydraulikzylinder, können mit einer oder mehreren
Expansionspneumatikkammern verbunden sein, über Elektroventile.
- c) Die vier Leitungen, welche die doppelten Seitenhohlräume von
der zentralen Hydraulikvorrichtung mit jedem Hydraulikkolben an
den Radgruppen verbinden, können über Vorrichtungen
in Verbindung stehen, die einen begrenzten Volumenfluss ermöglichen,
abhängig
von der Druckdifferenz zwischen den Leitungen, wobei diese Vorrichtungen
vorzugsweise zwischen Leitungen zu Radgruppen an der selben Seite
des Fahrzeugs eingesetzt werden.
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Es
ist ebenfalls möglich,
die Vorrichtung zum Zuführen
von unter Druck stehendem Hydraulik- oder Gasfluid in dem zentralen
Hohlraum vorzusehen, oder zu dessen Entleerung, zu dem Zweck, die
mittlere Entfernung zwischen den Rädern und der Fahrzeugkarosserie
zu verändern.
Zu diesem Zweck kann auch eine mechanische Vorrichtung zur Bereitstellung
eines Axialdrucks zwischen den beiden Kolben mit größerem Durchmesser
eingesetzt werden, die sich im zentralen Hohlraum der zentralen
Hydraulikvorrichtung befinden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Antiroll- und Antinickaufhängungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung, welche
zwei diagonal entgegengesetzte Räder über eine
einzige Druck-Zugstrebe
verbindet.
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3 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung, welche
zwei diagonal entgegengesetzte Räder über eine
einzelne Drehstabfeder verbindet.
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4 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung, welche
zwei diagonal entgegengesetzte Räder über eine
Gelenk-Drehstabfeder verbindet.
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5 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung, welche
zwei diagonal entgegengesetzte Räder über ein
Paar nur auf Zug beanspruchter, flexibler Streben verbindet.
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6 ist
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zwei
diagonal entgegengesetzte Räder über einfach
wirkende Hydraulikkolben verbindet.
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7 ist
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zwei
diagonal entgegengesetzte Räder über Servostellglieder und
eine elektrisch/elektronische Schaltung verbindet.
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8 ist
eine schematische Perspektivansicht der bekannten Queranordnung
für die Rad-Drehstabfedern,
welche diagonal in Paaren über
zwei Übertragungsstangen
verbunden sind, die sich an einem Punkt überkreuzen.
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9 ist
eine schematische Perspektivdarstellung der rückwärtigen Seite der in 8 gezeigten
Anordnung, bei welcher gemäß der Erfindung derartige Übertragungsstangen
mit der Fahrzeugkarosserie über
unabhängige,
elastische Elemente verbunden sind.
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10 ist
eine schematische, vergrößerte Perspektivdarstellung
der elastischen Elemente in 9.
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11 ist
eine schematische Darstellung einer Anordnung ähnlich jener in 9,
bei welcher die unabhängigen,
elastischen Elemente an einem Mittelpunkt der Übertragungsstangen angeordnet
sind.
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12 ist
eine schematische, vergrößerte Perspektivdarstellung
der Anordnung von 11.
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13 ist
eine schematische Darstellung einer Einzelheit wie in 12,
wobei die beiden elastischen Elemente nicht unabhängig sind,
und über
einen Waagenarm verbunden sind.
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14 ist
eine schematische Darstellung einer Einzelheit wie in 10,
bei welcher die beiden elastischen Elemente nicht unabhängig sind,
und über
einen Waagenarm verbunden sind.
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15 ist
eine schematische Perspektivdarstellung der Anordnung in Querrichtung
auf Grundlage von Drehstabfedern, bei welcher die Übertragungsstangen
sich gleichmäßig kreuzen,
und über ein
gemeinsames, elastisches Element verbunden sind, in diesem Falle
unter Druckbeaufschlagung.
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16 ist
eine schematische Perspektivdarstellung einer Anordnung in Längsrichtung
auf Grundlage von Drehstabfedern, bei welcher die Übertragungsstangen
quer angeordnet sind.
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17 ist
eine schematische Perspektivdarstellung einer Anordnung gemäß der Erfindung
für ein
Vierradfahrzeug, auf Grundlage von Drehstabfedern, die über eine
gekreuzte Übertragung
verbunden sind, die mit einem gemeinsamen, elastischen Element verbunden
ist.
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18, 19 und 20 sind
schematische Perspektivdarstellungen und vergrößerte Darstellungen von Einzelheiten
von 17.
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21 ist
eine schematische Darstellung einer Hydraulikvorrichtung mit einfach
wirkenden Kolben, die auf die vier Fahrzeugräder einwirken.
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22 ist
eine schematische Darstellung einer Hydraulikvorrichtung mit einfach
wirkenden Kolben, die auf die vier Fahrzeugräder einwirken.
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23 stellt
einen Abschnitt der Implementierung der zentralen Hydraulikvorrichtung
gemäß 22 dar.
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24 stellt
einen Perspektivschnitt der Implementierung der zentralen Hydraulikvorrichtung der 22 und 23 dar.
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25 ist
eine schematische Darstellung einer alternativen Implementierung
der zentralen Hydraulik, die in der Funktionsweise äquivalent
zur Vorrichtung ist, die in den 22 und 23 dargestellt ist.
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26 ist
eine schematische Darstellung mehrerer Expansionskammern, welche
die Einstellung der Steifigkeit der Aufhängung ermöglichen.
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27 ist
eine schematische Darstellung einer begrenzten Volumenübertragung,
die zwischen zwei Hydraulikschaltungen eingefügt werden soll.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
vorgeschlagene Antiroll- und Antinick- Aufhängungsvorrichtung verbindet,
wie die in 1 dargestellte, bekannte Vorrichtung,
die Paare diagonal entgegengesetzter Fahrzeugräder auf solche Weise, dass
die Kräfte,
die durch die Vertikalbewegungen eines von ihnen erzeugt werden,
an das konjugierte Rad übertragen
werden, um eine Kraft zu übertragen,
welche analoge Bewegungen in der selben Vertikalrichtung festlegt.
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1 zeigt
das linke Vorderrad A, das rechte Vorderrad B, das linke Hinterrad
C und das rechte Hinterrad D. Das vorgeschlagene System verbindet die
Räder A
und D, und die Räder
B und D.
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Die
Achse jedes Rades A, B, C und D ist mit einem starren Element 1 verbunden,
das wiederum auf den Rädern
A und B mit ersten Verbindungsstangen verbunden ist, die sich auf 3 verschwenken,
und auf den andere Rädern
mit zweiten oder dritten Verbindungsstangen 4, die sich
auf 5 verschwenken, wobei jede Verbindungsstange mit der
Verbindungsstange 4 diagonal entgegengesetzt über ein Übertragungselement 6 verbunden
ist.
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2 zeigt
entsprechend, wie eine Vertikalkraft FB, die durch die Geländeunregelmäßigkeiten auf
das Element 1 des Rades B einwirkt, über die zugehörige Verbindungsstange 2 in
eine nicht-vertikale Kraft F umgewandelt wird, die zur entsprechenden Verbindungsstange 4 weitergeleitet
wird, und in eine vertikale Kraft FC umgewandelt wird, entsprechend FB
in Bezug auf die Richtung und Intensität.
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Die Übertragung
der Kräfte,
die durch die Vertikalbewegungen in jedem der beiden Räder einer in
Diagonalrichtung entgegengesetzten Gruppe festgelegt werden, wird
durch mechanische Vorrichtungen durchgeführt, welche elastisch
Zug-,
Kompressions-, Torsions- und Biegekräften widerstehen können, durch
Hydraulik- und/oder Pneumatikvorrichtungen, und elektrische und/oder
elektronische Vorrichtungen, welche über Stellglieder auf jedes
Rad einwirken.
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Allgemein
kann dieses System durch eine Vorrichtung implementiert werden,
wie sie nachstehend auf Grundlage von 2 beschrieben
wird.
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Die
Vorrichtung weist ein starres Element 1 auf, das mit einem
ersten Fahrzeugrad B verbunden ist, und dessen Vertikalbewegungen
FB auf ein di rekt transformierendes Element überträgt, beispielsweise die Verbindungsstange 2,
welches sie in horizontale oder nicht-horizontale Bewegungen umwandelt,
die wiederum über
die Elemente 6 an ein invers transformierendes Element übertragen
werden, beispielsweise die Verbindungsstange 4, welche
diese Horizontalbewegungen in Vertikalbewegungen des starren Betätigungselements 1 eines
diagonal entgegengesetzten, zweiten Rades C umwandelt, bei dem dann
eine Vertikalbewegung entsprechend jener beim ersten Rad auftritt.
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Das
selbe starre Element wurde als empfangendes Element oder betätigendes
Element bezeichnet, wobei die erste Bedeutung verwendet wird, wenn es
sich um das Element handelt, welches die Geländeunregelmäßigkeit empfängt, und
die zweite Bedeutung, wenn es tatsächlich die Bewegung an das Rad überträgt, so dass
auf beiden Rädern
empfangende und betätigende
Elemente die gleichen Elemente sind. Entsprechend kann die selbe
Konvention bei den invers und direkt transformierenden Elementen
verwendet werden.
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Bei
einer der Implementierungen dieser Vorrichtung bestehen die starren
Elemente 1, die als empfangendes oder betätigendes
Element dienen, aus einer gelenkigen Verbindungsstange, die über eine
Verbindung 7 mit einem Rad an einem Ende verbunden ist,
und über
eine zweite Verbindung 7 mit einem direkt transformierenden
Element an dem anderen Ende, wobei dieses transformierende Element aus
einer gewinkelten Verbindungsstange 2 einer ersten Art
besteht, wenn das starre Element 1 als Empfänger arbeitet,
und ein invers transformierendes Element aus einer gewinkelten Verbindungsstange 4 einer
zweiten oder dritten Art besteht, wenn das starre Element 1 als
Stellglied arbeitet.
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Die Übertragungsvorrichtungen 6 bestehen aus:
einer starren Stange, die an jedem Ende mit den transformierenden
Elementen 2 und 4 verbunden ist, wie aus 1 und 2 hervorgeht;
einer einstückigen
Drehstabfeder 8, die mit der Fahrzeugkarosserie am Punkt 9 verbunden
ist, etwa wie in 3; aus einer Drehstabfeder,
die gelenkig über
Universalgelenke 10 angelenkt ist, wie in 4;
und aus zwei flexiblen Zugstangen 11 wie in 5,
wobei die beiden transformierenden Elemente aus „T"-förmigen
Verbindungsstangen 12 mit drei Armen bestehen, die auf 3 in
der Nähe
des Schnittpunktes verschwenkt werden, und die Enden der ausgerichteten
Arme mit Verbindungen 7 an den Enden der sich kreuzenden
Zugstangen 11 verbunden sind, auf solche weise, dass der
dritte Arm entlang der selben Vertikalrichtung auf jedes starre
Element 1 einwirkt, das als empfangendes oder betätigendes
Element arbeitet.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind,
wie in 6 gezeigt, die starren Elemente die Stangen 13,
die mit den Kolben 14 einfach wirkender Hydraulikkolben 15 verbunden
sind, die über
eine Verbindung 15A an der Fahrzeugkarosserie angebracht
sind, wobei diese Kolben die direkt und invers transformierenden
Elemente darstellen, wie in 6 gezeigt,
wobei die Hydraulikkolben 15 über Leitungen 16 verbunden
sind, welche eine Betätigungsvorrichtung 17 aufweisen,
die unter Verwendung von Hydraulikkolben 18, elastischer
Elemente 19, und/oder Pneumatikvorrichtungen 20 den
Druck in der Schaltung aufrechterhalten.
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7 repräsentiert
jenen Fall, in welchem jedes Rad ein konjugiertes Paar aus einem
Servostellglied 21 in Verbindung mit einer Steuereinheit 22 aufweist.
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Wie
aus 8 hervorgeht, bestehen direkt und invers transformierende
Elemente aus Drehstabfedern 23 mit einem Arm 24 an
jedem Ende; eines verbunden mit einer Radhalterung 25,
und das andere mit einem Übertragungselement 26.
Derartige Übertragungselemente 26 überkreuzen
sich, um jedes konjugierte Paar von Rädern diagonal zu verbinden.
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Wie
aus 9 und im Einzelnen aus 10 hervorgeht,
ist jedes Übertragungselement 26 mit
der Fahrzeugkarosserie über
ein elastisches Element verbunden, beispielsweise eine Schraubenfeder 27, die
zwischen zwei Stützen
angeordnet ist, von denen eine (28) an dem Fahrzeug befestigt ist,
und die andere (29) an dem Ende des Übertragungselements befestigt
ist.
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Die
Anordnung der Schraubenfedern 27 kann, wie in 11 und 12 gezeigt,
durchgeführt werden,
wobei die Übertragungselemente 26 aus zwei
Segmenten 26A und 26B bestehen, die an einer Platte 30 verbunden
sind, die an einer Schraubenfeder 27 angebracht ist. Eine
derartige Feder ist zwischen zwei Stützen 28 und 29 angebracht,
von denen letztere an einem Querträger 31 befestigt ist,
der auf der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, und zwei Stangen 32 als
Führung
für die
Schraubenfedern 27 und Druckenden 33 aufweist,
die auf die Platten 30 einwirken, und lose hindurchgehen.
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13 zeigt
eine Anordnung, bei welcher die beiden Schraubenfedern 27,
die mit den transformierenden Elementen 26 verbunden sind,
mit der Fahrzeugkarosserie über
den Waagebalken 34 verbunden sind, der mit der Fahrzeugkarosserie über eine
Achse verbunden ist, die durch den Schwenkpunkt 35 hindurchgeht,
und mit den Stangen 32 an ihren Enden verbunden sind, welche
die Druckenden 33 wie im vorherigen Fall aufweisen.
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14 zeigt
eine unterschiedliche Ausbildung des Waagebalkens 34, der
die Stützen 28 und 29 an
den Enden seiner Arme aufweist, wobei Schraubenfedern zusammengedrückt einwirken,
wie in 9.
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15 zeigt,
wie in den vorherigen Figuren, das Layout der transformierenden
Elemente 23 mit einer Kompressionsschraubenfeder 27,
welche die beiden sich kreuzenden Übertragungselemente 26 verbindet,
die in zwei parallelen Ebenen angeordnet sind.
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16 zeigt
ein Layout, bei welchem die direkt und invers transformierende Achse
in Längsrichtung
in Bezug auf das Fahrzeug angeordnet sind, und sich die Übertragungselemente 26 in
Querrichtung kreuzen, wobei eine einzelne Schraubenfeder 27 vorgesehen
ist.
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17 ist
eine Darstellung eines mechanischen Layouts ähnlich 15, bei
welchem die Übertragungselemente 26A und 26B auf
der selben Ebene angeordnet sind, Seite an Seite, über die
einzelne Schraubenfeder 27, die zwischen den Stützen 37 angebracht
ist, wobei jedes von ihnen mit Befestigungsmitteln 38 und 39 verbunden
ist, die jeweils mit einem Übertragungselement 26A und 26B verbunden
sind, wie dies in der Detailansicht von 19 gezeigt
ist.
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Wie
aus den 18 und 20 hervorgeht, überkreuzen
sich die Übertragungselemente 26A und 26B mit
Hilfe der Verbindungsarme 23, so dass der Arm 24B mit
dem Arm 24C verbunden ist, und der Arm 24A mit
dem Arm 24.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
die elastischen Elemente, die mit der Fahrzeugkarosserie verbunden
sind, auf ein oder zwei mechanischen, elektromechanischen oder hydraulischen
Betätigungselementen
angebracht sein, so dass ihre Bewegung in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie
deren Höhe
in Bezug auf den Boden ändert;
die Waagenbalkenachse kann auf ein oder zwei mechanischen, elektromechanischen
oder hydraulischen Betätigungselementen
angebracht sein, so dass deren Bewegung in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie
ihre Höhe
in Bezug auf den Boden ändert;
und das zentrale, elastische Element kann ein mechanisches, elektromechanisches
oder hydraulisches Betätigungselement
aufweisen, welches eines der Befestigungsmittel für das elastische
Element bewegen kann, auf solche Weise, dass sich dessen effektive Länge ändert, und
so die Höhe
des Fahrzeugs in Bezug auf den Boden geändert wird.
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21 zeigt
eine Abänderung,
bei welcher jedes empfangende und betätigende Element der beiden
Paare von Fahrzeugrädern
durch die Stangen 40 von Kolben 41 einfach wirkender
Hydraulikkolben 42 gebildet wird, die direkt und invers
transformierenden Elemente in einem einheitlichen, zentra len Hydraulikzylinder 43 angeordnet
sind, der zwei sich frei bewegende, entgegengesetzte Kolben 44 enthält, welche
gleiche und konzentrische aktive Bereiche 45 aufweisen,
und von einem internen Stellglied beaufschlagt werden, das aus einer
Schraubenfeder 46 und/oder einem unter Druck stehenden
Fluid 47 besteht, wobei an jeder Kolbenaußenseite
ein zylindrisches und koaxiales Abteil 49 und 50 vorgesehen
ist, welches den aktiven Abschnitten dieser Kolben entspricht, wobei
jedes Abteil 49 und 50 eine Verbindung 51 zum
zugehörigen
empfangenden und betätigenden
Element 40 aufweist.
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Bei
der voranstehend geschilderten Implementierung kann der aktive,
zentrale Abschnitt der sich frei bewegenden Kolben 44 weggelassen
werden, der als aktiver Bereich arbeitet, auf dessen innere Oberfläche die
Schraubenfeder einwirkt.
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Die
Betätigungsvorrichtungen
können
aus einem Paar einfach wirkender Hydraulikkolben wie in 6 bestehen,
mit einer gemeinsamen Einwirkkraft. Derartige zwei Zylinder können konzentrisch sein,
und die gleiche aktive Fläche
aufweisen, aus drei Zylindern bestehen, wobei einer äquivalent
zu den anderen zwei ist, oder aus vier gleichen Kolben, die an den
Enden eines Kreuzes angeordnet sind.
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Die 22 und 23 zeigen
eine Abänderung,
bei welcher der zentrale Hydraulikzylinder 43 durch Verbindung
von drei hohlzylindrischen Zylindern gebildet wird, wobei ein zentraler
Zylinder 57 einen größeren Durchmesser
aufweist, und die Seitenzylinder 53 einen gleichen, kleineren
Durchmesser aufweisen, und an ihren freien Enden 54 geschlossen
sind. Innerhalb eines derartigen Hohlkörpers sind zwei frei bewegbare
Doppelkolben 55 vorgesehen, die aus einem Kolben 55A mit
größerem Durchmesser,
der innerhalb des größeren, zentralen
Zylinders 52 angeordnet ist, und einem kleinerem Kolben bestehen,
der innerhalb des zugehörigen
Endzylinders 53 angeordnet ist, wodurch ein größerer, zentraler
Hohlraum 65 festgelegt wird, der dem zentralen Zylinder 52 zugeordnet
ist, zwei kleinere, mittlere Hohlräume 57 und 58,
und zwei kleinere Endhohlräume 59 und 60,
die den Seitenzylindern 53 zugeordnet sind, wobei sämtliche
Hohlräume
auf solche Weise verbunden sind, dass die kleineren, mittleren Zwischenräume 57 und 58 jeweils
mit dem einfach wirkenden Hydraulikkolben 42 für die Räder B und
A verbunden sind, wogegen die kleineren Endhohlräume 59 und 60 jeweils
mit dem einfach wirkenden Hydraulikkolben 42 für die Räder C und
D in Verbindung stehen, und der zentrale Hohlraum 56 eine
Betätigungsvorrichtung
aufweist, die aus einer elastischen Einrichtung besteht, beispielsweise
einem Fluid unter Druck, einer Schraubenfeder, oder einem gummiartigen
Körper,
wobei die beiden letztgenannten Fälle nicht in der Figur dargestellt
sind. Eine bevorzugte Implementierung einer derartigen, zentralen
Hydraulikvorrichtung 43 ist in den 23 und 24 dargestellt.
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Vorzugsweise
ist die Fläche
des zentralen Zylinders 52 annähernd doppelt so groß wie die
Fläche
jedes der Seitenzylinder 53.
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Die
elastische Vorrichtung, die in dem Stellglied in dem zentralen Hohlraum
verwendet wird, kann aus einem doppelten, elastischen Element bestehen,
welches unabhängig
die Kolben 55A mit Druck beaufschlagt, welche diesen größeren, zentralen
Hohlraum 56 schließen.
Eine andere Möglichkeit besteht
darin, die zentrale Hydraulikvorrichtung 43 auf zwei Hälften aufzuteilen,
die über
eine zusätzliche
Leitung verbunden werden können,
die eine Vorrichtung aufweist, welche den Fluss des Fluids regeln kann.
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25 zeigt
eine Anordnung des zentralen Hydraulikzylinders 43, bei
welcher jeder Doppelkolben 55 aus zwei oder mehr verbundenen
Kolben 63 in einzeln wirkenden, unabhängigen Hydraulikkolben 64 besteht,
zu dem Zweck, dass zwei oder mehr Hohlräume dieser neuen Zylinder die
beiden mittleren kleineren Hohlräume 57 und 58 und
die Endhohlräume 59 und 60 ersetzen
können,
die durch die Kolben 55B mit kleinerem Durchmesser getrennt
sind, wobei sämtliche
Hydraulikleitungen entsprechend der freiliegenden Diagonalanordnung
ausgebildet sind, und sämtliche
Stangen der zwei Gruppen der Kolben 53 durch ein elastisches
Element 66 verbinden, welches als die Betätigungsvorrichtung
dient, die in dem größeren, zentralen
Hohlraum 56 verwendet wird.
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22 zeigt,
wie Zweiwegeregelvorrichtungen oder Dämpfungsvorrichtungen 67 in
die Rohre eingefügt
sind, welche die zentrale Hydraulikvorrichtung mit sämtlichen
einfach wirkenden Hydraulikzylindern 42 verbinden, die
den Rädern
zugeordnet sind. Zusätzlich
sind der größere, zentrale
Hohlraum 56, die kleineren, mittleren Hohlräume 57 und 58,
die Endhohlräume 59 und 60,
die Hydraulikleitungen 61, welche diese Teile mit den Hydraulikkolben 42 verbinden,
die jedem Rad zugeordnet sind, sowie die eigentlichen Hydraulikkolben 42,
mit einer oder mehreren Pneumatikexpansionskammern 68 verbunden, die
durch elektrische Ventile 69 abgeschaltet werden können, wie
jene, die in 26 dargestellt sind.
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Andererseits
können
die vier Haupthydraulikleitungen 61, welche die kleineren
Hohlräume 57, 58, 59 und 60 der
zentralen Hydraulikvorrichtung 43 mit den einfach wirkenden
Hydraulikkolben 42 verbinden, die den Rädern zugeordnet sind, untereinander
durch Vorrichtungen verbunden werden, die den Fluss einer begrenzten
Menge an Fluid zulassen, abhängig
von der Druckdif ferenz zwischen den Hydraulikleitungen. Diese Verbindung
wird vorzugsweise zwischen Hydraulikleitungen von Rädern auf
der selben Seite des Fahrzeugs eingesetzt. 27 zeigt diese
Vorrichtung, die aus einem frei beweglichen Kolben 70 zwischen
zwei Schraubenfedern innerhalb des Zylinders 71 besteht.
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Weiterhin
wurde überlegt,
eine Vorrichtung vorzusehen, um ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid
oder Gasfluid vorzusehen, oder dieses von dem größeren, zentralen Hohlraum 56 abzuziehen, zu
dem Zweck, die mittlere Entfernung zwischen der Fahrzeugkarosserie
und den Rädern
zu ändern.
Das selbe Ergebnis wird dadurch erzielt, dass eine mechanische Vorrichtung
vorgesehen wird, welche die beiden Kolben 55A mit größerem Durchmesser,
die in dem zentralen Hohlraum 56 angeordnet sind, in der
zentralen Hydraulikvorrichtung 43 mit Druck beaufschlagt.
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Daher
kann der Hohlraum 56 ein oder mehrere elastische Elemente
aufweisen, welche ein oder mehrere mechanische, hydraulische, oder
elektromagnetische Stellglieder aufweisen, welche die mittlere Entfernung
zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Boden ändern können.
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Alternativ
wurde überlegt,
dass jede Hydraulikleitung 61 einer oder mehreren Vorrichtungen
mit einem Hohlraum mit variablem Volumen zugeführt wird, so dass dann, wenn
der Schaltungsdruck zunimmt, das Zusammendrücken eines elastischen oder
pneumatischen Elements erfolgt, welches den Zugang von Hydraulikflüssigkeit
in den Hohlraum erleichtert. Entsprechend kann jede Hydraulikleitung ein
oder mehrere Regelvorrichtungen oder Regelventile aufweisen, passiv
oder aktiv, für
das Hydraulikfluid.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst, dass ein Rad oder mehrere Räder durch
Radgruppen ersetzt werden, wobei jedes Rad einen einfach wirkenden Hydraulikkolben
aufweist, und sämtliche
Kolben untereinander verbunden sind, wobei die Hydraulikleitung
der Radgruppe der zentralen Hydraulikvorrichtung entspricht. Eine
derartige Ersetzung kann bei einer Raupenschleppervorrichtung erfolgen.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls die Tatsache, dass dann,
wenn die Radgruppen aus mehr als einem Rad bestehen, jeweils mit
dem zugehörigen,
einfach wirkenden Hydraulikkolben, sämtliche Hydraulikkolben miteinander
verbunden sind, und mit der hydraulischen Zentralvorrichtung, über die
Leitung entsprechend einer derartigen Radgruppe.