DE1013975B

DE1013975B - Hydropneumatische Federung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1013975B
Application number: DEH26384A
Authority: DE
Inventors: Walter Hunger
Original assignee: WALTER HUNGER FAHRZEUGWERKE
Current assignee: WALTER HUNGER FAHRZEUGWERKE
Priority date: 1956-02-25
Filing date: 1956-02-25
Publication date: 1957-08-14

Description

Hydropneumatische Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der die Dämpfungsflüssigkeit die Radlast auf das Luft- bzw. Gaspolster unter Zwischenschaltung eines frei schwimmenden Luft- oder gasgefüllten Kolbens überträgt.
Die meisten hydropneumatischen Federungen haben die unangenehme Eigenschaft, daß sie in den Endlagen verhältnismäßig hart arbeiten, d. h. daß die Federkennlinie stark progressiv ist und daher heftige Stöße unmittelbar auf den Rahmen bzw. die Karosse übertragen werden.
Dem versucht- man dadurch zu begegnen, daß große Luft- bzw. Gasvolumina vorgesehen werden, die aber infolge der baulichen Beengtheit in Straßenfahrzeugen und insbesondere in Personenkraftwagen nur schwer unterzubringen sind.
Man hat deshalb, anstatt ein Luft- bzw. Gaspolster zu verwenden, mehrere vorgesehen, die parallel oder hintereinander geschaltet werden. Die damit erzielte Weichheit der Federung, die in der Federcharakteristik zum Ausdruck kommt, bedingt jedoch auch in dieser Ausführung einen verhältnismäßig großen Platzbedarf und eine ziemlich umfangreiche bauliche Auslegung.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführung lag die Aufgabe zugrunde, bei möglichst geringem Platzbedarf ein hydropneumatisches Federelement zu entwickeln, welches den Ansprüchen des Fahrkomforts in bezug auf die Weichheit der Federung speziell gegen Ende des Hubes gerecht wird. Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der frei schwimmende Hohlkolben über einen flexiblen Schlauch mit einer Barüberliegenden Ventilkammer in Verbindung steht. Diese Ventilkammer enthält drei federbelastete Ventile, von denen zwei über den flexiblen Schlauch mit dem Hohlraum des frei schwimmenden Kolbens verbunden sind, während das dritte Ventil dem Druckraum zugeordnet ist. Die über den Schlauch mit dem frei schwimmenden Kolben in Verbindung stehenden zwei Ventile sind derart angeordnet, daß je eines als Aus- bzw. Einlaßventil arbeitet. Die Federbelastung der vorhandenen Einlaßventile für den Druckraum bzw. für den Hohlraum des frei schwimmenden Kolbens sollen dabei möglichst gleich sein. Zur Beeinflussung der Federcharakteristik des hydropneumatischen Federelementes kann das zum frei schwimmenden Kolben gehörende Ventil auf einen bestimmten Auslaßdruck eingestellt werden. Der frei schwimmende Kolben, der über den flexiblen Schlauch mit der Ventilkammer verbunden ist, ist aus elastischem Material (z. B. Gummi, Nylon) hergestellt oder als starrer Kolben ausgeführt und mit ein oder zwei elastischen Membranen versehen. Für die Anwendung dieses frei schwimmenden Kolbens ist es belanglos, ob das verwendete Übertragungs-und Dämpfungssystem mit einem hydraulischen Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 oder mit einem frei wählbaren hydraulischen Übersetzungsverhältnis von 1 : x zusammenarbeitet.
In der Zeichnung ist die Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch ein hydropneumatisches Federelement, Abb. 2 eine abgeänderte Ausführungsform, Abb.3 einen topfförmigen Kolben, Abb. 4 und 5 weitere Ausführungsformen von frei schwimmenden Kolben und Abb. 6 die Federcharakteristik.
Wie aus Abb. 1 ersichtlich, steht der frei schwimmende Hohlkolben 1 über einen flexiblen Schlauch 3 mit der Barüberliegenden Ventilkammer 4 in Verbindung. Diese Ventilkammer 4 enthält drei federbelastete Ventile 12, 6, 7, von denen zwei, und zwar 6, 7, über den flexiblen Schlauch 3 mit dem Hohlraum 2 des frei schwimmenden Kolbens 1 verbunden sind, während das dritte Ventil 12 dem Druckraum 8 zugeordnet ist. Die Ventile 6, 7 sind dabei derart angeordnet, daß je eines für Ein- bzw. Auslaß vorgesehen ist. Die Federbelastung des Ventils 6 ist gleich der des Ventils 12. Zur Beeinflussung der Federcharakteristik ist das Ventil ? auf einen bestimmten Auslaßdruck einstellbar. Der frei schwimmende Hohlkolben 1 ist als Formteil aus elastischem Material, z. B. Gummi, Nylon, vorzugsweise mit einem angeordneten Schlauch 3 ausgebildet.
Der Erfindungsgegenstand ist nach Abb. 1 in ein hydropneumatisches Federelement eingebaut, dessen hydraulisches Übersetzungsverhältnis durch die Wahl der Durchmesser von Kolben 9 und Kolbenstange 10 in gewissen Grenzen variiert werden kann, jedoch immer kleiner als 1 : 1. Das hydropneumatische Federelement wird in bekannter Weise mit den Augen 13, 14 an der Achse und am Rahmen bzw. an der Karosse befestigt. Nach dem Aufpumpen des Federelementes auf den gewünschten Druck über den Einfüllstutzen 11 kann dieser mit einer Kappe 5 gasdicht verschlossen werden.
Nach Abb. 2 erfolgt die Aufhängung des Federelementes durch ein unteres Auge 13 und durch Wellenstümpfe 15 oder Flansch 16. Die Ventilkammer 4 und damit der Druckraum 8 und der Hohlraum 2 stehen über eine Rohrleitung 17 mit einer Luft- bzw. Gasquelle in Verbindung. Das Dämpfungs-und Übertragungsmedium wird in bekannter Weise durch zwei wechselseitig beaufschlagte Ventile geleitet, wobei das hydraulische Übersetzungsverhältnis hierbei 1 : 1 ist.
In der Abb. 3 ist eine andere Ausführungform eines frei schwimmenden Kolbens dargestellt. Der Kolben 18 aus festem Werkstoff ist topfförmig ausgebildet, wobei die offene Seite mit einer elastischen Membran 19 mit vorzugsweise angearbeitetem Schlauch 3 verschlossen ist.
Nach Abb. 4 ist der topfförmige Kolben 18 in der Weise eingebaut, daß der Boden des Kolbens dem gasförmigen Medium zugekehrt und der Schlauch 3 an diesem befestigt ist. Die offene Seite des Kolbens ist mit einer elastischen Membran 20 verschlossen.
In Abb. 5 ist der frei schwimmende Kolben 21 ringförmig ausgebildet, wobei die offenen Seiten durch elastische Membranen 19, 20 verschlossen werden. An der Membran 19 ist vorzugsweise der Schlauch 3 angearbeitet.
In der Abb. 6 ist die mit dem Erfindungsgegenstand zu erreichende Federcharakteristik als Vollinie dargestellt, während die Federcharakteristik einer bekannten hydropneumatischen Feder nach der strichlierten Linie verläuft.
Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist wie folgt: Über den Einfüllstutzen 11 bzw. -die Rohrleitung 17 wird ein gasförmiges Medium eingeblasen, welches über die Ventile 12, 6 gleichzeitig den Druckraum 8 und durch den flexiblen Schlauch 3 den Hohlraum 2 des frei schwimmenden Kolbens 1 füllt. Nach Erreichung des für die Vorspannung nötigen Druckes wird der Einfüllstutzen 11 mit der Kappe 12 gasdicht verschlossen oder eine weitere Erhöhung des Druckes durch ein Überdruckventil (in Abb. 2 nicht gezeichnet) in der Rohrleitung 17 vermieden.
Beim Einfedern des Kolbens 9 wird entsprechend dem hydraulischen Übersetzungsverhältnis von 1 : x, welches durch die Wähl der Durchmesser des Kolbens 9 und der Kolbenstange 10 bestimmt wird, der frei schwimmende Kolben 1 durch die Dämpfungs-und Übertragungsflüssigkeit gegen die Gasfüllung im Druckraum 8 gepreßt. Die im Druckraum 8 und Hohlraum 2 des frei schwimmenden Kolbens 1 auftretenden Drücke sind dabei gleich, und die Federkennlinie zeigt einen progressiven Verlauf.
Beim weiteren Druckanstieg öffnet das auf einen bestimmten Auslaßdruck einstellbare Ventil 7, und das im Hohlraum 2 des frei schwimmenden Kolbens 1 eingeschlossene Gasmedium kann über den flexiblen Schlauch 3 mehr oder weniger in die Ventilkammer 4 strömen. Die Federkennlinie nimmt hierbei einen horizontalen Verlauf.
Nachdem das Gasmedium vollständig aus dem Hohlraum 2 des frei schwimmenden Kolbens 1 herausgepreßt ist, wird der vom Kolben 9 erzeugte Druck unmittelbar auf den Druckraum 8 übertragen, und die Federkennlinie verläuft wiederum progressiv.
Beim Ausfedern des Kolbens 9 und des damit verbundenen Druckfalles im Druckraum 8 strömt das unter erhöhtem Druck in der Ventilkammer 4 eingeschlossene Gasmedium über das Ventil 6 wieder in den Hohlraum 2 des frei schwimmenden Kolbens 1 nach, und in einer bestimmten Stellung, nämlich der Normallage des Kolbens 9, besteht Druckgleichheit im Innern des gesamten Systems.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Gegenstandes besteht also darin, daß die normalerweise stark progressiv verlaufende Federkennlinie durch die Größe des Hohlraumes 2 des frei schwimmenden. Kolbens 1 und durch die Federspannung des Ventils 7 beliebig beeinflußbar ist und damit die Federcharakteristik einer hydropneumatischen Federung gemäß Abb. 6 wesentlich verbessert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der die Dämpfungsflüssigkeit die Radlast auf das Luft- bzw. Gaspolster unter Zwischenschaltung eines frei schwimmenden luft- oder gasgefüllten Kolbens überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) des frei schwimmenden Kolbens (1) über einen flexiblen Schlauch (3) mit einer darüberliegenden Ventilkammer (4) in Verbindung steht. 2: Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (4) drei federbelastete Ventile (12, 6; 7) enthält, von denen zwei über den flexiblen Schlauch (3) mit dem Hohlraum (2) des frei schwimmenden Kolbens (1) verbunden sind, während das dritte Ventil (12) der Druckkammer (8) zugeordnet ist. 3. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (6, 7) in der Art angeordnet sind, daß je eines für Ein- bzw. Auslaß vorgesehen ist. 4. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbelastung des für sich gesondert angeordneten Ventils (12) gleich der des einen (6) der beiden gemeinsam vorgesehenen Ventile (6, 7) ist. 5. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Federcharakteristik des pneumatischen Federelementes mit Flüssigkeitsdämpfung das eine (7) der beiden Ventile (6, 7) auf einen gewünschten Auslaßdruck einstellbar ist. 6. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwimmende IHohlkolben (1) vorzugsweise mit angearbeitetem Schlauch (3) ausgebildet ist. 7. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwimmende Kolben (18) topfförmig ausgebildet ist und die offene Seite mit einer elastischen Membran (19) verschlossen ist, an welche vorzugsweise der Schlauch (3) ähge'-arbeitet ist. B. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwimmende Kolben (18) topfförmig ausgebildet ist, wobei der Boden dem gasförmigen Medium zugekehrt und der Schlauch (3) an diesem Boden befestigt ist. 9. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwimmende Kolben (21) ringförmig ausgebildet ist und die offenen Seiten durch elastische Membranen (19, 20) verschlossen sind, wobei der Schlauch (3) an der Membran (19) vorzugsweise angearbeitet ist. 10. Hydropneumatische Federung mit Flüssigkeitsdämpfung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der frei schwimmende Kolben (1, 18, 21) mit Schlauch (3) und Ventilen (6, 7) sowohl bei Dämpfungs- und Übertragungssystemen mit einem hydraulischen Übersetzungsverhältnis von 1 : x (Abb. 1) als auch bei einem hydraulischen Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 (Abb. 2) zur Anwendung kommen kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 908 102; USA.-Patentschriften Nr. 1276 151, 2 410176.