DE1157089B

DE1157089B - Hydropneumatische Abfederung, insbesondere fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1157089B
Application number: DED26606A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Doetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-10-10
Filing date: 1957-10-10
Publication date: 1963-11-07
Also published as: FR1202014A; US2980418A; BE570729A; GB868723A; CH364418A

Description

Hydropneumatische Abfederung, insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Abfederung, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem in einem Zylinder unter Flüssigkeitsverdrängung verschiebbaren hohlen Kolben, der stirnseitig ein sich beim Einfahren selbsttätig in den Kolbenhohlraum öffnendes Ventil sowie einen in seiner ausgefahrenen Endstellung einen Vorratsraum und einen Druckraum verbindenden Kanal aufweist und bei dem der Zylinderraum einerseits über ein Saugventil mit dem Vorratsraum und andererseits mit dem Druckraum verbunden ist_, so daß der Kolben als Pumpenkolben wirkt.
Eine hydropneumatische Abfederung dieser Art ist bereits vorgeschlagen worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausfahrbewegung des hohlen Kolbens nicht linear zu dämpfen, sondern das Ausfahren erst schnell und dann allmählich langsamer erfolgen zu lassen und mit den zu diesem Zweck verwendeten Teilen zugleich die Niveauregelung zu steuern.
Die Erfindung besteht darin, daß der hohle Kolben gegenüber dem Zylinderraum mit einem Boden versehen ist und daß diesen Boden ein mit einem nur in einer Richtung dichtenden Ringlippenventil zusammenarbeitendes Steuerrohr durchsetzt, das mit je einem Ende in den Kolbenhohlraum und in einen durch einen Schwimmkolben gegen einen Federungsgasraum abgeschlossenen Hydraulikdruckraum einmündet und, auf seiner Länge verteilt, Radialbohrungen aufweist.
Der Vorratsraum umfaßt zweckmäßig in an sich bekannter Weise den Zylinder.
Vorzugsweise ist in an sich bekannter Weise eine der Verschiebung des Kolbens in das Innere des Zylinders entgegenwirkende Feder vorgesehen, die erst beim Ende der Einwärtsbewegung wirksam wird.
Die im Vorratsraum enthaltene Flüssigkeit wird vorteilhaft in an sich bekannter Weise unter Druck gehalten.
Der Zylinder und der Kolben können vorteilhaft in an sich bekannter Weise als Schwingungsdämpfer ausgebildet sein, und zu diesem Zweck kann das Steuerrohr an seinem freien Ende einen in dem Kolben geführten Dämpfungskolben besitzen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.
Die erfindungsgemäße Abfederung besteht aus einem Rohr 1, das einseitig mit einem Lagerauge 28 zur Befestigung am Fahrgestell versehen ist. Im Rohr 1 befindet sich oben ein Federmedium 2. In diesem Falle besteht das Medium aus komprimiertem Gas. Es könnte aber auch bestehen aus irgendwelchen Federn bekannter Art. Der Gasraum 2 ist unten durch ein verschiebbares Trennelement 3 abgeschlossen. Unterhalb des Trennelementes 3 ist im Rohr 1 ein Hydraulikdruckraum 4 vorgesehen, von dem sich ein Steuerrohr 5 in einen Zylinder 6 erstreckt, der sich an den Boden 7 des Druckraumes 4 anschließt. Das Steuerrohr 5 mündet mit seinem oberen Ende in den Druckraum 4 ein. Das untere Ende des Steuerrohres 5 ist ebenfalls offen und mündet in den Hohlraum 8 eines hohl ausgebildeten Kolbens 9, der im Zylinder 6 dichtend geführt ist. Der Kolben 9 trägt an seinem oberen Ende zwischen Muttern 10 und 11 ein Rückschlagventil 12, das als Ringlippenventil ausgebildet ist, derart, daß beim Verschieben des Kolbens 9 in Richtung nach oben innerhalb des Zylinders 6 enthaltene Flüssigkeit in den Hohlraum 8 gelangen kann.
Das Steuerrohr 5 trägt in Abständen Radialbohrungen 13, 14, 15 und 16.
Der Zylinder 6 trägt am oberen Ende ebenfalls eine Radialbohrung 17, in der sich ein Rückschlagventil 18 befindet. An die Radialbohrung 17 schließt sich ein Rohr 19 an, das sich in einen Vorratsbehälter 20 erstreckt, der zwischen Rohr 1 und Zylinder 6 liegt. Das Rohr 1 schließt zu diesem Zweck unten dichtend am Kolben 9 an. Der Kolben 9 trägt eine Bohrung 21, die bei der Stellung des Kolbens gemäß Zeichnung den Innenraum 8 mit dem Vorratsraum 20 verbindet. Außerdem kann die Außenwandung des Kolbens 9 mit einer Nut 22 ausgerüstet sein, die kurz vor Ausfahrstellung des Kolbens 9 eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 23 des Zylinders 6 und dem Vorratsraum 20 schafft. Am unteren Ende des Steuerrohres 5 befindet sich ein Kolben 26 mit Durchlaßöffnung, wie bei Schwingungsdämpfern üblich, der im Innern des Kolbens 9 geführt ist.
Der Zylinder 6, die Kolben 9 und 26 und das Rückschlagventil 12 stellen einen Schwingungsdämpfer üblicher Art dar.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Es sei angenommen, daß die Abfederung mit ihren Lageraugen 28 und 24 zwischen Radachse und Fahrgestell eingesetzt ist und daß die Ausfahrstellung gemäß der Zeichnung vorliegt. Das im Raum 2 befindliche Gas ist komprimiert.
Der Hydraulikdruckraum 4, der Kolbenhohlraum 8 und der Zylinderhohlraum 23 sind ganz mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt. Der Vorratsraum 20 ist zum Teil mit Flüssigkeit gefüllt.
Wird durch Überfahren eines Hindernisses auf den Kolben 9 ein Stoß übertragen, so wird der Kolben 9 in den Zylinder 6 eingeschoben, und die im Hohlraum 23 befindliche Flüssigkeit strömt zum Teil durch das Rückschlagventil12 in den oberhalb des Kolbens 26 gelegenen Teil des Kolbenhohlraumes B. Gleichzeitig tritt auch Flüssigkeit durch die Bohrungen 13, 14, 15 und 16 in das Steuerrohr 5 und damit in den Druckraum 4 ein. Die Folge davon ist, daß eine erhöhte Kompression des im Raum 2 befindlichen Gases erfolgt.
Ist der Kolben 9 vollkommen eingefahren, d. h. liegt etwa die Mutter 10 am Boden 7 an, so erfolgt unter der Wirkung des komprimierten Gases 2 eine Rückbewegung. Der Kolben 9 fährt wieder aus. Dieses Ausfahren vollzieht sich gebremst zufolge der Wirkung des vorbeschriebenen Schwingungsdämpfers.
Da bei diesem Ausfahren im Zylinderhohlraum 23 nach Schließen des Rückschlagventils 12 ein Unterdruck eintritt, wird unter Abheben des Rückschlagventils 18 über das Rohr 19 Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 20 angesaugt, so daß das Gesamtvolumen der Flüssigkeit in den Räumen 4, 23 und 8 ein vergrößertes ist. Ist nun die Belastung normal, so wird der Kolben 9 wieder vollkommen ausfahren. Damit wird über die CSffnung 21 und/oder die Längsnut 22 eine Verbindung zwischen dem Vorratsraum 20 und dem Kolbenhohlraum 8 einerseits oder dem Zylinderhohlraum 23 und dem Vorratsraum 20 andererseits hergestellt und die vorher eingepumpte Flüssigkeit in dem Vorratsraum wieder verdrängt. Bei wiederholtem Auftreten eines Hindernisses wiederholt sich der Vorgang in gleicher Weise.
Ist die Belastung nun aber durch Zuladung od. dgl. gestiegen, so wird der Kolben 9 nicht mehr ganz ausfahren, d. h., eine Verbindung zwischen den Räumen 4, 23 und 8 einerseits und dem Raum 20 andererseits wird nicht eintreten. Das Mehr an Flüssigkeit, das beim Beginn des Ausfahrens angesaugt wurde, verbleibt im Arbeitskreis. Die Feder 2 ist mehr gespannt, und damit ist der erhöhten Belastung durch erhöhten Druck des Federmediums Rechnung getragen. In der Praxis erfolgt diese Angleichung erst nach mehreren Hüben des Kolbens 9. Ist die Spannung des Federmediums 2 auf das gewünschte Maß gestiegen, wird auch der Kolben 9 bei Überfahren eines Hindernisses nicht mehr vollkommen in den Zylinder 6 einfahren bzw. er wird wieder so weit ausfahren, daß, wie oben beschrieben, Flüssigkeit in den Vorratsraum 20 zurückströmt. Wird nun die Belastung des Fahrzeuges wieder verringert, z. B. auf das Anfangsmaß gebracht, so wird der Kolben 9 wieder vollkommen ausfahren mit der Folge, daß über die Öffnungen 21 und 22 wieder ein Volumenausgleich der Flüssigkeit erfolgt.
Die Radialbohrung 14 des Steuerrohres 5 hat die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß ein Einpumpen von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 20 nur im oberen Hubbereich des Kolbens 9 erfolgt. Ist der Kolben 9 vollkommen eingefahren und fährt nun aus, so wird er, wie erwähnt, Flüssigkeit über das Rückschlagventil 18 ansaugen. Hat er aber die Radialbohrung 14 passiert, so wird er aus dem Steuerrohr, d. h. aus dem Druckraum 4, Flüssigkeit saugen mit der Folge, daß Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 20 nicht mehr abgezogen wird. Wird somit der Kolben 9 bei geringeren Stößen nicht ganz einfahren, so wird auch ein Aufregeln, d. h. ein Einpumpen von Flüssigkeit in den Hochdruckraum 4 nicht erfolgen.
Die Aufgabe der Radialbohrung 13 besteht darin, dafür zu sorgen, daß bei extrem langsamer Bewegung des Kolbens 9 ein Ansaugen über das Rückschlagventil 18 nicht mehr erfolgt. Die Bohrung 13 besitzt sehr kleinen Querschnitt, und bei langsamerem Ausfahren des Kolbens 9 wird dieser Querschnitt ausreichen, um entsprechend der Volumenvergrößerung des Kolbenhohlraumes 23 Flüssigkeit durch die Bohrung 13 ohne Abheben des Rückschlagventils 18 eintreten zu lassen.
Die Bohrungen 15 und 16 haben die bei Schwingungsdämpfern üblichen Aufgaben.
Bei hoher Überbelastung des Fahrzeuges wird der Kolben 9 völlig in den Zylinder 6 eingefahren. Es kann keine Bewegung und damit keine Hochregelung erfolgen. Um diesen Fall auszuschließen, ist der Kolben 9 an seinem unteren Ende mit einem Teller 27 versehen, auf dem eine Feder 25 anschlägt. Diese Feder besitzt nicht die ganze Länge des ausgefahrenen Kolbens 9. Sie wirkt nur als Anschlagfeder bei Überbelastung. Dies hat zur Folge, daß bei einer solchen Überbelastung der Kolben 9 nicht völlig in den Zylinder 6 eingefahren wird und infolgedessen die vorbeschriebene Regelung eintreten kann.
Die Flüssigkeit im Vorratsraum 20 kann unter Druck stehen, um damit zu erreichen, daß der Eintritt von Flüssigkeit durch das Rohr 19 und durch das Saugventil 18 ein Ausfahren des Kolbens beschleunigt.
Es ist aus dem Vorstehenden erkenntlich, daß unter dem Einfluß der beim Fahren auftretenden Stöße Flüssigkeit aus einem Vorratsraum gepumpt oder in diesen zurückgelassen wird, um damit in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung die Federung der Belastung anzupassen.

Claims

PATENTANSPRUCH E 1. Hydropneumatische Abfederung, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem in einem Zylinder unter Flüssigkeitsverdrängung verschiebbaren hohlen Kolben, der stirnseitig ein sich beim Einfahren selbsttätig in den Kolbenhohlraum öffnendes Ventil sowie einen in seiner ausgefahrenen Endstellung einen Vorratsraum und einen Druckraum verbindenden Kanal aufweist und bei dem der Zylinderraum einerseits über ein Saugventil mit dem Vorratsraum und andererseits mit dem Druckraum verbunden ist, so daß der Kolben als Pumpenkolben wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kolben (9) gegenüber dem Zylinderraum (23) mit einem Boden (10, 11) versehen ist und daß diesen Boden ein mit einem nur in einer Richtung dichtenden Ringlippenventil (12) zusammenarbeitendes Steuerrohr (5) durchsetzt, das mit je einem Ende in den Kolbenhohlraum (8) und in einen durch einen Schwimmkolben (3) gegen einen Federungsgasraum (2) abgeschlossenen Hydraulikdruckraum (4) einmündet und, auf seiner Dänge verteilt, Radialbohrungen (13, 14, 15, 16) aufweist.
2. Abfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (20) in an sich bekannter Weise den Zylinder (6) umfaßt.
3. Abfederung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine der Verschiebung des Kolbens (9) in das Innere des Zylinders (6) entgegenwirkende Feder (25) vorgesehen ist, die erst beim Ende der Einwärtsbewegung wirksam wird.
4. Abfederung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Vorratsraum (20) enthaltene Flüssigkeit in an sich bekannter Weise unter Druck gehalten ist.
5. Abfederung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6) und der Kolben (9) in an sich bekannter Weise als Schwingungsdämpfer ausgebildet sind und zu diesem Zweck das Steuerrohr (5) an seinem freien Ende einen in dem Kolben (9) geführten Dämpfungskolben (26) besitzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 845 453, 855 644; französische Patentschriften Nr. 873 881, 968 231; britische Patentschrift Nr. 629 565; deutsche Auslegeschrift Nr. 1006 672. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1043102.