DE102011009079B4 - Hydropic element - Google Patents
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Abstract
Hydrop-Element für Fahrzeug mit einem Gehäuse (2), welches einen Hydraulikzylinder (3) und eine mit diesem über einen von einer Ruheposition in eine „voll eingefederte“ Position verschiebbaren ersten Trennkolben (4) in Wirkverbindung stehenden Gasfeder (5) enthält, wobei ein Zusatzzylinder (9) mit einem zweiten Trennkolben (15) ausgebildet ist, der von einer Ausgangs- in eine Endposition verschiebbar ist und einen mit Gas gefüllten ersten Teilraum (18) des Zusatzzylinders (9) von einem mit der hydraulischen Flüssigkeit gefüllten zweiten Teilraum (19) des Zusatzzylinders (9) trennt, und wobei die Gasfeder (5) hydraulikseitig über eine erste Rohrleitung (27) mit dem Hydraulikzylinder (3) sowie gasseitig über eine zweite Rohrleitung (28) mit dem ersten Teilraum (18) verbunden ist, wobei in dem Zusatzzylinder (9) ein sich von dem bodenseitigen Ende des Zusatzzylinders (9) koaxial in einen Teilbereich des Innenraumes erstreckender Innenzylinder (14) angeordnet ist, welcher bodenseitig mit der zweiten Rohrleitung (28) verbunden ist, dass es sich bei dem zweiten Trennkolben (15) um einen Stufenkolben handelt, welcher mit seinem vorderen schmaleren Kolbenteil (16) durch die Seitenwände des Innenzylinders (14) und mit seinem heckseitigen breiteren Kolbenteil (17) durch die Seitenwände des sich an den Innenzylinder (14) heckseitig anschließenden Seitenwandbereiche des Zusatzzylinders (9) geführt wird.Hydrop element for vehicle with a housing (2) which contains a hydraulic cylinder (3) and a gas spring (5) which is operatively connected to this via a first separating piston (4) which can be moved from a rest position to a "fully compressed" position, wherein an additional cylinder (9) is formed with a second separating piston (15) which can be displaced from an initial to an end position and a gas-filled first subchamber (18) of the additional cylinder (9) is separated from a second subchamber ( 19) of the additional cylinder (9) separates, and wherein the gas spring (5) is connected on the hydraulic side via a first pipe (27) to the hydraulic cylinder (3) and on the gas side via a second pipe (28) to the first subchamber (18), wherein in the additional cylinder (9) an inner cylinder (14) extending coaxially from the bottom end of the additional cylinder (9) into a sub-region of the interior space is arranged, which at the bottom is marked with d he second pipeline (28) is connected, so that the second separating piston (15) is a stepped piston, which with its front narrower piston part (16) through the side walls of the inner cylinder (14) and with its rear-side wider piston part (17) is guided through the side walls of the side wall area of the additional cylinder (9) adjoining the inner cylinder (14) at the rear.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hydrop-Element für Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, mit einem Gehäuse, welches eine hydraulische Dämpfungseinrichtung und eine mit der Dämpfungseinrichtung über einen von einer Ruheposition in eine „voll eingefederte“ Position verschiebbaren ersten Trennkolben in Wirkverbindung stehende Gasfeder enthält.The invention relates to a hydraulic element for vehicles, in particular tracked vehicles, with a housing which contains a hydraulic damping device and a gas spring that is operatively connected to the damping device via a first separating piston that can be moved from a rest position to a “fully compressed” position.
Hydropneumatische Feder-Dämpferelemente, die üblicherweise kurz als Hydrop-Elemente bezeichnet werden, sind aus der
Insbesondere bei der Verwendung von Hydrop-Elementen in militärischen Gleiskettenfahrzeugen entsteht durch die hochfrequenten Bewegungen relativ viel Wärme in diesen Dämpferelementen. Die dabei entstehende Erhöhung der Gastemperatur führt zu einer Änderung der Druck- und Kraftverhältnisse der Gasfeder und damit zu einer Änderung der statischen Lage (Gleichgewichtslage von Radlast und Hydrop-Element) der Kolbenstange des Fahrzeuges. Dieses hat dann unter anderem eine unerwünschte Erhöhung der Kettenspannung und gegebenenfalls Änderungen der statischen Lage (Fahrzeughöhe) zur Folge.Particularly when hydropower elements are used in military crawler vehicles, the high-frequency movements generate a relatively large amount of heat in these damper elements. The resulting increase in the gas temperature leads to a change in the pressure and force ratios of the gas spring and thus to a change in the static position (equilibrium position of the wheel load and hydraulic element) of the vehicle's piston rod. This then results, among other things, in an undesirable increase in the chain tension and possibly changes in the static position (vehicle height).
Zur Temperaturkompensation der in den Dämpferelementen entstehenden Wärme wird in der vorstehend erwähnten
Die
Bei bekannten Dämpfern, beispielsweise der Firma Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH und Co., werden zur Temperaturkompensation der Federkennlinie zwei voneinander getrennte Gasvolumen (Primär- und Sekundärgasvolumen) verwendet, um damit die Kompensation innerhalb des Dämpfers passiv zu realisieren.In known dampers, for example from Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH and Co., two separate gas volumes (primary and secondary gas volume) are used to compensate the temperature of the spring characteristic, in order to passively implement the compensation within the damper.
Die
Ein Federungssystem zur Anpassung an sich ändernden Lasten an Fahrzeugachsen offenbart die
Aus der US 2001 / 0 024 005 A1 ist ein Fahrzeug mit Rädern bekannt, wobei die Bewegung zwischen den Rädern und dem Chassis durch Dämpfer gesteuert wird. Ein Strömungsregler dient dazu, die Dämpfungskräfte unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen zu verstärken.A vehicle with wheels is known from US 2001/0 024 005 A1, the movement between the wheels and the chassis being controlled by dampers. A flow regulator is used to increase the damping forces under a variety of operating conditions.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrop-Element der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem eine einfache Temperaturkompensation möglich ist.The invention is based on the object of specifying a hydroponic element of the type mentioned at the outset, in which simple temperature compensation is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, das Hydrop-Element derart mechanisch aufzubauen, dass sich eine Temperaturkompensation durch die Verwendung einer stufenförmigen Gasfederkennlinie ergibt, wobei das Hydrop-Element derart ausgelegt ist, dass die entsprechende Kraftstufe beim Erreichen der statischen Lage der Kolbenstange auftritt. Dazu werden in einem bekannten Hydrop-Element ein Stufenkolben und ein Zylinder, ein Sekundärdrosselventil sowie eine Hochdruckgasleitung eingebunden, diese also zusätzlich in dieses integriert.The invention is essentially based on the idea of mechanically constructing the hydropower element in such a way that temperature compensation is achieved through the use of a stepped gas spring characteristic, the hydropower Element is designed such that the corresponding force level occurs when the static position of the piston rod is reached. For this purpose, a stepped piston and a cylinder, a secondary throttle valve and a high-pressure gas line are integrated into a known hydroponic element, which means that these are also integrated into this.
Das Hydrop-Element umfasst nunmehr einen Hydraulikzylinder als hydraulische Dämpfungseinrichtung mit einem lasttragenden Kolben, der mit einer hohlen Kolbenstange verbunden ist, wobei die mit Öl gefüllte Kolbenstange in einem zylinderförmigen ersten Gehäuseteil, von einer voll ausgefederten über eine statische in eine voll eingefederte Position axial verschiebbar angeordnet ist.The hydrop-element now comprises a hydraulic cylinder as a hydraulic damping device with a load-bearing piston which is connected to a hollow piston rod, the oil-filled piston rod being axially displaceable in a cylindrical first housing part from a fully rebounded to a static position to a fully rebounded position is arranged.
Das erste Gehäuseteil enthält dabei den am bodenseitigen Ende befestigten und sich koaxial in das erste Gehäuseteil erstreckenden Zusatzzylinder, wobei sich zwischen der inneren Oberfläche des ersten Gehäuseteiles und der äußeren Oberfläche des Zusatzzylinders ein Ringraum ergibt, entlang dessen die Kolbenstange verschiebbar ist, derart, dass zwischen Kolbenstange und äußerer Oberfläche des Zusatzzylinders ein Ölkanal verbleibt. In dem Zusatzzylinder ist ein axial von einer Ausgangs- in eine Endposition verschiebbarer zweiter Trennkolben angeordnet, welcher einen mit Gas gefüllten ersten Teilraum des Innenzylinders von einem mit der hydraulischen Flüssigkeit gefüllten zweiten Teilraum des Zusatzzylinders trennt, wobei der zweite Teilraum über ein erstes Drosselventil mit dem Innenraum der Kolbenstange verbunden ist.The first housing part contains the additional cylinder attached to the bottom end and extending coaxially into the first housing part, with an annular space between the inner surface of the first housing part and the outer surface of the additional cylinder, along which the piston rod can be displaced, such that between An oil channel remains on the piston rod and the outer surface of the auxiliary cylinder. In the additional cylinder there is arranged a second separating piston which is axially displaceable from an initial to an end position and which separates a first subchamber of the inner cylinder filled with gas from a second subchamber of the additional cylinder filled with the hydraulic fluid, the second subchamber with the Interior of the piston rod is connected.
Die pneumatische Gasfeder umfasst ein den ersten Trennkolben enthaltendes zweites zylinderförmiges Gehäuseteil, das durch den ersten Trennkolben in einen bodenseitigen dritten Teilraum und einen axial davor befindlichen vierten Teilraum getrennt wird, wobei der dritte Teilraum über ein zweites Drosselventil und eine erste Rohrleitung mit dem Ringraum des ersten Gehäuseteils und der vierte Teilraum über eine zweite Rohrleitung mit dem ersten Teilraum des Zusatzzylinders verbunden sind.The pneumatic gas spring comprises a second cylindrical housing part containing the first separating piston, which is separated by the first separating piston into a third subchamber on the bottom and a fourth subchamber located axially in front of it, the third subchamber via a second throttle valve and a first pipeline with the annular chamber of the first Housing part and the fourth subchamber are connected to the first subchamber of the additional cylinder via a second pipeline.
Das erste Drosselventil, die Abmessungen des zweiten Trennkolbens und der Zusatzzylinder sowie der Gasdruck in dem zweiten Gehäuseteil sind derart gewählt, dass bei einer Verschiebung der Kolbenstange von seiner voll ausgefederten Position in seine statische Lage der zweite Trennkolben von seiner Ausgangsposition in seine Endposition verschoben wird, ohne dass dabei eine Verschiebung des ersten Trennkolbens aus seiner Ruheposition heraus erfolgt und dass eine weitere Verschiebung der Kolbenstange nach Erreichen der statischen Lage erst möglich ist, wenn der erste Trennkolben - aufgrund der Vorspannung des Gases der Gasfeder - nach Erreichen des Maximalwertes eines vorgegebenen sprunghaften Kraftverlaufes aus seiner Ruheposition heraus verschiebbar ist.The first throttle valve, the dimensions of the second separating piston and the additional cylinder as well as the gas pressure in the second housing part are selected in such a way that when the piston rod is moved from its fully rebounded position to its static position, the second separating piston is moved from its starting position to its end position, without the first separating piston being displaced from its rest position and further displacement of the piston rod after reaching the static position is only possible when the first separating piston - due to the bias of the gas of the gas spring - after reaching the maximum value of a predetermined sudden force curve is displaceable from its rest position.
Vorzugsweise ist in dem Zusatzzylinder ein sich von dem bodenseitigen Ende des Zusatzzylinders koaxial in einen Teilbereich des Innenraumes erstreckender Innenzylinder angeordnet, welcher bodenseitig mit der zweiten Rohrleitung verbunden ist. Außerdem handelt es sich bei dem zweiten Trennkolben um einen Stufenkolben, welcher mit seinem vorderen schmaleren Kolbenteil durch die Seitenwände des Innenzylinders und mit seinem heckseitigen breiteren Kolbenteil durch die Seitenwände des vor dem Innenzylinder befindlichen Zusatzzylinderbereiches geführt wird. Aufgrund der Kraftübersetzung am Stufenkolben wird auf einfache Weise sichergestellt, dass der Trennkolben bis zum Erreichen der statischen Lage der Kolbenstange noch nicht verschoben wird.An inner cylinder, which extends coaxially from the bottom end of the additional cylinder into a partial area of the interior space and is connected to the second pipeline at the bottom, is preferably arranged in the additional cylinder. In addition, the second separating piston is a stepped piston, which is guided with its narrower front piston part through the side walls of the inner cylinder and with its wider piston part at the rear through the side walls of the additional cylinder area in front of the inner cylinder. Due to the force transmission on the stepped piston, it is ensured in a simple manner that the separating piston is not yet displaced until the piston rod has reached the static position.
Um einen möglichst platzsparenden Aufbau des Hydrop-Elementes zu erhalten, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das erste und das zweite zylinderförmige Gehäuseteil parallel zueinander angeordnet, wobei in einem die beiden Gehäuseteile verbindenden dritten Gehäuseteil die ersten und zweiten Rohrleitungen integriert sind.In a preferred embodiment of the invention, the first and second cylindrical housing parts are arranged parallel to one another in order to obtain the most space-saving structure possible for the hydropower element, the first and second pipelines being integrated into a third housing part connecting the two housing parts.
Mit der vorstehenden Variante wird eine robuste Temperaturkompensation ohne Einsatz von Sensorik und zusätzlichen Baugruppen für hydropneumatischen Federungs- und Dämpfungselemente unter der Verwendung von nur einem Gaskolben realisiert. Speziell dieses Konzept eines Hydrops mit Stufenkolben und nur einem Gasvolumen realisiert eine einfachere Konstruktion. Die Hydrops mit Stufenkolben und zwei Gasvolumen sind technisch deutlich aufwändiger.With the above variant, a robust temperature compensation is realized without the use of sensors and additional assemblies for hydropneumatic suspension and damping elements using only one gas piston. Especially this concept of a hydrops with stepped piston and only one gas volume realizes a simpler construction. The hydrops with stepped pistons and two gas volumes are technically significantly more complex.
Bezüglich der Betriebssicherheit ergeben sich die Vorteile, dass Gasverlust von außen erkennbar ist, wobei eine Fehlbedienung bei der Gasbefüllung sich nur auf die Befüllung eines Gasvolument beschränkt, da nur eine Gasfeder befüllt werden muss. Diese Befüllung kann dabei über eine zentrale Befüllschnittstelle am Fahrzeug erfolgen kann. Dafür müssen dann die Hydrops nicht mehr ausgebaut bzw. vollständig entlastet werden. Ein besserer Zugang der Befüllanschlüsse ist gewährleistet. Zudem ist eine Optimierung der Ausfederkennlinie möglich, es kann ein höherer Temperaturbereich abgedeckt werden. Die Hauptkolbenstangenführung kann des Weiteren einstufig ausgeführt werden, eine Teleskopierbarkeit ist nicht mehr Bedingung.With regard to operational safety, there are the advantages that gas loss can be recognized from the outside, with incorrect operation during gas filling being limited to filling a gas volume, since only one gas spring has to be filled. This filling can take place via a central filling interface on the vehicle. For this, the hydrops no longer have to be expanded or completely relieved. Better access to the filling connections is guaranteed. In addition, it is possible to optimize the rebound characteristic; a higher temperature range can be covered. The main piston rod guide can also be designed in one stage, telescoping capability is no longer a requirement.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes, bei dem die Kolbenstange sich in ihrer „voll ausgefederten“ Position befindet; -
2 das in1 dargestellte Hydrop-Element, bei dem sich die Kolbenstange in ihrer statischen Lage befindet; -
3 das in1 dargestellte Hydrop-Element, bei dem sich die Kolbenstange in ihrer „voll eingefederten“ Position befindet; -
4 Diagramme, welche die Federkennlinie des erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes zeigen.
-
1 a longitudinal section through a schematic representation of a hydroponic element according to the invention, in which the piston rod is in its “fully rebounded” position; -
2 this in1 Hydropic element shown, in which the piston rod is in its static position; -
3 this in1 Hydrop-element shown with the piston rod in its "fully compressed"position; -
4th Diagrams showing the spring characteristics of the hydropol element according to the invention.
In
Die hydraulische Dämpfungseinrichtung
Das erste Gehäuseteil
In dem Zusatzzylinder
Die Gasfeder
Das zweite Gehäuseteil
Das erste Drosselventil
Nachfolgend wird, ausgehend von
Die Kolbenstange
Fährt nun die Kolbenstange
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes im Hinblick auf die Temperaturkompensation bei Einnahme seiner statischen Lage wird nachfolgend mit Hilfe der in
Wie der mit I bezeichneten Federkennlinie des erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes zu entnehmen ist, nimmt bei der Bewegung des Kolbens
Durch den sprunghaften Anstieg der Kraft im Bereich der statischen Lage der Kolbenstange
Mit dem Bezugszeichen II ist in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Hydrop-ElementHydropic element
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- DämpfungseinrichtungDamping device
- 44th
- erster Trennkolbenfirst separating piston
- 55
- GasfederGas spring
- 66th
- KolbenPistons
- 77th
- KolbenstangePiston rod
- 88th
- (erstes) Gehäuseteil(first) housing part
- 99
- ZusatzzylinderAdditional cylinder
- 1010
- innere Oberflächeinner surface
- 1111
- äußere Oberflächeouter surface
- 1212th
- RingraumAnnulus
- 1313th
- ÖlkanalOil channel
- 1414th
- InnenzylinderInner cylinder
- 1515th
- zweiter Trennkolben, Stufenkolbensecond separating piston, graduated piston
- 1616
- schmales Kolbenteilnarrow piston part
- 1717th
- breites Kolbenteilwide piston part
- 1818th
- erster Teilraum (Innenzylinder)first subspace (inner cylinder)
- 1919th
- zweiter Teilraum (Zusatzzylinder)second subspace (additional cylinder)
- 2020th
- erstes Drosselventilfirst throttle valve
- 2121
- Innenrauminner space
- 2222nd
- (zweites) Gehäuseteil(second) housing part
- 2323
- drittes Gehäuseteilthird housing part
- 2424
- dritter Teilraumthird subspace
- 2525th
- vierter Teilraumfourth subspace
- 2626th
- zweites Drosselventilsecond throttle valve
- 2727
- erste Rohrleitungfirst pipeline
- 2828
- zweite Rohrleitungsecond pipeline
Claims (8)
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Legal Events
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Representative=s name: THUL PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE |
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Owner name: RHEINMETALL LANDSYSTEME GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: RHEINMETALL LANDSYSTEME GMBH, 24107 KIEL, DE Effective date: 20131125 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: THUL PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE Effective date: 20131125 |
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R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20150121 |
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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