<Desc/Clms Page number 1>
Hydropneumatische Abfederung mit Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Abfederung mit kombinierter Stossdämpfer- wirkung und hydraulischer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Die Niveauregelung, welche die Aufgabe hat, den Abstand der Karosserie vom Boden unabhängig von der Belastung konstant zu halten, wurde in bekanntgewordenen Vorrichtungen auf zwei verschiedenen
Wegen erreicht :
Im einen Fall wurde Fremdenergie benützt, um dem Federelement Federmedium oder Krafttibertra- gungsmittel zuzuführen. Solche Anlagen umfassen einen oder mehrere Kompressoren, Vorratsbehälter, Re- gelventile und ein umfangreiches Leitungssystem.
Damit treiben diese Vorrichtungen einen grossen Aufwand und werden entsprechend teuer.
Im andern Fall wurde eine in sich geschlossene Federungs- und Regeleinheit vorgeschlagen. Statt der
Fremdenergie wurde die Energie der Radbewegung zur Niveauregelung verwendet. Kennzeichnend für diese Anordnung ist, dass das Fahrzeug nach dem Absinken durch Belastung langsam hochgepumpt wird.
Dies geschieht dadurch, dass aus einem Vorratsraum Flüssigkeit in den Arbeitsraum oder Federraum gepumpt wird. Damit erhöht sich der Druck im Federraum und das Fahrzeug erreicht wieder seinen ursprünglichen Bodenabstand.
Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt in der verhältnismässig langen Zeitspanne des Hochregeins. Bei Zuladung dauert es einige Zeit, bis sich das Fahrzeug auf seinen normalen Arbeitsbodenabstand einregelt.
Erst dann kommen die Vorteile der hydropneumatischen Federung zur Geltung. Diese Anordnung ist überdies nicht geeignet, das Fahrzeug sofort aus einer Neigung aufzurichten, vor allem bei Kurvenfahrt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder-, Dämpfungs- und Regeleinheit zu schaffen, deren Regelung unverzüglich und wirksam einsetzt, die unabhängig von Fremdenergie sowie Zu- und Ableitung ist, die es-im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen dieser Art-ermöglicht, die Fahrzeughöhe bei Belastungsänderung auch bei stehendem Fahrzeug gleich zu halten, die die Neigung des Fahrzeuges in Kurven sofort ausgleicht und die das Absinken des Fahrzeuges bei scharfem Bremsen verhindert.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer hydropneumatischen Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit hydraulischer Kraftübertragung, Niveauregelung und Stossdämpferwirkung, bei der sämtliche zusammenwirkenden Teile eine von aussen liegenden Druckerzeugern unabhängige Einheit bilden, die gekennzeichnet ist durch einen unter federndem Druck stehenden, die Abfederung bewirkenden, mit Flüssigkeit gefüllten Arbeitsraum, durch einen Vorratsraum für die Flüssigkeit, durch einen unter federndem Druck stehenden Speicherraum für die Flüssigkeit, durch eine Ventilanordnung, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Verkleinerung des Arbeitsraumes einen Übertritt der Flüssigkeit aus dem Speicherraum in den Arbeitsraum bewirkt, durch eine weitere Ventilanordnung,
die bei Überschreiten einer vorgegebenen Vergrösserung des Arbeitsraumes einen Übertritt der Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum in den Vorratsraum bewirkt und durch eine von den Abfederungsbewegungen betätigte Pumpenanordnung, die Flüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Speicherraum mit einem Druck pumpt, der höher liegt als der Druck im Arbeitsraum bei Ruhestellung der Abfederung.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird unter anderem beim Absinken des Fahrzeuges infolge
<Desc/Clms Page number 2>
Belastung oder bei einer bestimmten Neigung de Fahrzeuges ine Verbindung zwischen dem Arbeits- und dem Speicherraum hergestellt, wodurch das Fahrzeug sofort in seine normale Lage gehoben bzw. die Nei- gung ausgeglichen wird.
Einzelheiten und weitere Ausgestaltung der Erfindung gehen aus den nachstehenden Beschreibungen und Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Fig. 1 bis 12 hervor, die Abfederungsvorrich- tungen in axialen Längs-und Teilschnitten wiedergeben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleichartige
Bauelemente.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Abfederung, Fig. 2, 3,4, 5 und 6 zeigen
Ausführungsformen nach Art der in Fig. 1 dargestellten, jedoch mit veränderter Pumpenanordnung. Fig. 7 bis 11 zeigen schematisch verschiedene Anordnungen von Vorratsraum, Arbeitsraum, Pumpenkörper und
Pumpenkolben bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Fig. 12 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem flüssigkeitsgebremsten Dämpfkolben.
Die dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entsprechende Vorrichtung zur hydropneumatischen Abfede- rung besteht aus einem Arbeitszylinder 1, in welchem ein Differentialkolben 2 verschiebbar ist. Ein Vorratsraum 16 ist gegenüber einem Dämpfungsraum 15 mittels einer von einer Abschlussschraube 4 gehalte- nen Hochdruckdichtung 3 abgedichtet. Nach aussen ist der Differentialkolben 2 durch einen Gummiring 5 abgedichtet. Ein Federbalg 10 teilt einen Federraum in einen gasgefüllten Raum 6 und einen flüssigkeits- gef üllten Raum 6'. Er ist zwischen einem Aussenbehälter 12 und dem Arbeitszylinder 1 bzw. einem Pumpenkörper 7 derart eingespannt, dass der Federraum 6 abgedichtet ist.
Ein Trennbalg 8, der einen Spei- cherraum in einen gasgefüllten Raum 9 und einen flüssigkeitsgefüllten Raum 9'abteilt, ist ebenfalls zwischen dem Aussenbehälter 12 und dem Pumpenkörper 7 eingespannt. Damit ist auch der Speicherraum 9 abgedichtet. Ein im Differentialkolben 2 gegen eine Feder 13 verschiebbarer Pumpenkolben 14 ist an seinem freien Ende verschiebbar im Pumpenkörper 7 geführt.
Im betriebsfertigen Zustand sind der Arbeitsraum 18 im Differentialkolben 2, der Dämpfungsr, aum 15, der Federraum 6'und der Speicherraum 9'vollständig und der Vorratsraum 16 teilweise mit geeigneter Flüssigkeit, z. B. Öl, angefüllt. Der Federraum 6 und der Speicherraum 9 sind mit Druckgas gefüllt. Das Füllen des Federraumes 6 und des Speicherraumes 9 mit Druckgas geschieht über die Rückschlagventile 17 und 11.
Die Wirkungsweise ist wie folgt :
Es sei angenommen, dass die Abfederungsvorrichtung zwischen Radachse und Fahrgestell angebracht ist. Wird durch Überfahren eines Hindernisses auf den Differentialkolben 2 em Stoss übertragen, so wird der Differentialkolben 2 in den Arbeitszylinder 1 hineingeschoben. Dabei strömt Flüssigkeit vom Arbeitsraum 18 über eine oder mehrere Bohrungen 19 in den Federraum 6'und erzeugt in dem durch den Federbalg 10 abgeschlossenen Federraum 6 einen Druckanstieg. Wird der Differentialkolben 2 entlastet, so drückt der hochgespannte elastische Federraum 6 Flüssigkeit in den Arbeitsraum 18 zurück, wobei der Differentialkolben 2 nach aussen verschoben wird.
Ein Teil der bei der Einwärtsbewegung des Differentialkolbens 2 verdrängten Flüssigkeit strömt über mehrere Bohrungen 20 und 21 in den Raum 15 und dient der Dämpfung : Beim Auswärtshub des Differentialkolbens 2 werden einige der Bohrungen 20 durch Ventildichtungen 50 geschlossen ; das hat zur Folge, dass die Flüssigkeit über einen verringertenQuerschnitt in den Arbeitsraum 18 zurückströmen muss, was die Auswärtsbewegung des Differentialkolbens 2 in gewünschter Weise dämpft.
Wird infolge Zuladung oder einer andern Belastung der Differentialkolben 2 so weit in den Arbeitszylinder geschoben, dass der Differentialkolben 2 über die Feder 22 und den Stift 23 auf das Regelventil 24 drückt, so wird eine Verbindung zwischen dem Speicherraum 9'und dem Arbeitsraum 18 hergestellt. Ein Teil der unter höherem Druck stehenden Flüssigkeit im Speicherraum 9'strömt dann in den Arbeitsraum 18. Die Verbindung bleibt so lange geöffnet, bis der Differentialkolben durch den Druckanstieg im Arbeitsraum 18 und Federraum 6'sich auswärts bewegt und sich von der Feder abhebt.
Wird das Fahrzeug entlastet, so hebt der im Arbeitsraum 18 herrschende Druck den Differentialkolben 2 über seine Mittelstellung hinaus an. Wenn die Bohrung 21 dabei über die Hochdruckdichtung 3 gelangt, ist eine direkte Verbindung zwischen dem unter hohem Druck stehenden Raum 18 und dem nicht unter Druck stehenden Raum 16 hergestellt. Es strömt so lange Flüssigkeit aus dem Raum 18, wobei der Arbeitsdruck sinkt, bis die Bohrung 21 wieder unter die Hochdruckdichtung 3 gesunken ist. Jede grössere Verschiebung des Differentialkolbens 2 aus seiner Mittellage wird also durch die beschriebenen Regelvorrichtungen unmittelbar korrigiert. Dabei ist es gleichgültig, ob das Fahrzeug in Bewegung ist oder steht.
Dem Speicherraum 9', dem beim Öffnen des Regelventils 24 Flüssigkeit entnommen wird, muss zur Aufrechterhaltung der Funktion auch Flüssigkeit zugeführt werden. Dies besorgt eine Pumpvorrichtung.
<Desc/Clms Page number 3>
Der Pumpenkolben 14, der mit dem Differentialkolben 2 über die Feder 13 gekoppelt ist, macht die hinund hergehenden Bewegungen des Differentialkolbens 2 mit. Bei einer Auswärtsbewegung des Pumpenkolbens 14 wird Flüssigkeit über ein Saugventil 27, eine Bohrung 26 und ein Rohr 28 aus dem Vorratsraum 16 angesaugt. Bei der Einwärtsbewegung des Pumpenkolbens 14 wird die angesaugte Flüssigkeitsmenge über ein Rückschlagventil 25 in den Speicherraum 9'geschoben.
Die Pumpwirkung findet ihr Ende, wenn der Druck im Speicherraum 9'so weit gestiegen ist, dass die Federkraft nicht mehr ausreicht, das Rückschlagventil 25 zu öffnen. In diesem Fall hort die Bewegung des Pumpenkolbens 14 auf. Es wird nur noch die Feder 13 gespannt und entspannt. Die Pumpwirkung setzt sofort wieder ein, sobald aus dem Speicher-
EMI3.1
Speicherraum 9'vorsehen. Bei denPumpenanordnungen nach diesen Figuren fällt die Feder 13 nach Fig. l weg ; der Pumpenkolben 14 ist fest mit dem Differentialkolben 2 verbunden.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Wirkungsweise wie folgt :
Beim Auswärtshub des Pumpenkolbens 14 wird uber das Saugventil 27 und das Rohr 28 Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 16 angesaugt. Bei der Einwärtsbewegung wird die angesaugte Flüssigkeitsmenge über das Rückschlagventil 25 in den Speicherraum 9'geschoben. Von einem bestimmten erhöhten Druck im Speicherraum 9'ab wird nicht mehr das Ruckschlagventil 25 geöffnet, sondern das Saugventil 27 gegen die Bohrung 31 und die Nut 30 einen Rückflussweg zum Vorratsbehälter 16 freigeben. Der maximale Druck im Speicherraum 9'lässt sich also durch die Feder 29 einstellen.
Bei den Anordnungen nach den Fig. 3 und 4 kommt zu den angeführten Teilen noch ein Überdruckventil 32 hinzu.'Es ist auf einen bestimmten Druck eingestellt und lässt bei Überschreiten dieses Druckes Flüssigkeit aus dem Speicherraum 9'austreten. In Fig. 3 kehrt die Flüssigkeit zum Vorratsraum 16 zurück, in Fig. 4 strömt sie in den Pumpenraum, was zur Folge hat, dass die Querschnittsfläche des Pumpenkolbens 14 druckbeaufschlagt wird und somit die Auswärtsbewegung des Differentialkolbens 2 unterstützt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Mengenregelung für den Speicherraum 9'. An Stelle des Trennbalges 8 bei den Anordnungen nach den Fig. 1-4 tritt ein Im Behälter 12 verschiebbarer Trennkolben 8', an dem ein Steuerkolben 33 befestigt ist. Der Pumpenkolben 14 fördert in der oben beschriebenen Weise Flüssigkeit in den Speicherraum 9', wodurch der Trennkolben 8'und der Steuerkolben 33 nach unten gleiten.
Ist die vorgesehene Flüssigkeitsmenge im Speicherraum 9'erreicht, öffnet der Durchbruch 34 einen Rückflussweg. Die Anordnung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach Fig. 5 dadurch, dass der Rückfluss im ersten Fall (Fig. 6) zum Vorratsraum 16 erfolgt, im andern Fall (Fig. 5) zum Pumpenraum, was bedeutet, dass der druckbelastete Querschnitt des Pumpenkolbens 14 die Ausfahrkraft verstärkt. Bei allen Pumpenanordnungen setzt selbstverständlich bei Unterschreiten des festgesetzten Druckes bzw. der festgesetzten Flüssigkeitsmenge im Speicherraum 9'die Förderung der Pumpe wieder ein.
Die Fig. 7, 8,9, 10 und 11 zeigen schematisch verschiedene Anordnungen von Vorratsraum und Arbeitsraum sowie Pumpenkörper und Pumpenkolben.
Bei der Anordnung nach Fig. 7 befindet sich der Vorratsraum 16 im Differentialkolben 2. Der Pumpenkörper 14 ist hohl ausgebildet und seine Bohrung 28 schafft über die Ventile 25 und 27 eine Verbindung zum Speicherraum 9'.
Fig. 8 stellt eine Umkehrung der Anordnung nach Fig. 7 dar. Der Vorratsraum 16 befindet sich im Behälterboden und der Speicherraum 9 im Differentialkolben 2. Die Abregelung aus hochbelastetem Zustand erfolgt aus dem Arbeitsraum 18 über die beiden Bohrungen 21 und 21'in den Vorratsraum 16, sobald der Pumpenkolben 14 so weit ausgefahren ist, dass er die beiden Bohrungen 21 und 21'freigibt.
Bei der Anordnung nach Fig. 9 ist der Pumpenkörper 7 in den Differentialkolben 2 verlegt und es ist eine doppeltwirkende Pumpe vorgesehen. Ein Trennboden 36 trägt dabei den feststehenden Pumpenkolben 14. Die Pumpbewegung führt der Pumpenkörper 7 aus, der die Saugventile 27 und 27'für das Ansaugen von Flüssigkeit beim Auswärts- bzw. Einwärtshub trägt. Die Rückschlagventile 25 und 25'zum För- dem von Flüssigkeit in den Speicherraum 9'bei Einwärts-bzw. Auswärtshub sind im Pumpenkolben 14 eingeordnet. Die Abregelung, das ist der Rückfluss vom Arbeitsraum 18 zum Vorratsraum 16, erfolgt beim entsprechenden Stand des Differentialkolbens 2 über die Nut 21"und die Bohrung 21.
Die Anordnung nach Fig. 10 enthält einen im Differentialkolben untergebrachten offenen Pumpenkörper 7 mit einer einseitig während der Auswärtsbewegung des Differentialkolbens fördernden Pumpe. Dabei unterstützt die Querschnittsfläche des Pumpenkolbens 14 die Pump-und Auswärtsbewegung des Differentialkolbens 2, u. zw. um so mehr, je höher der Druck im Speicherraum 9'ist. Beim Einwärtshub. kommt
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
EMI4.2