DE1183383B

DE1183383B - Hydraulic-pneumatic vehicle suspension

Info

Publication number: DE1183383B
Application number: DEL34840A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Kiefer
Original assignee: Dipl-Ing Heinz Kiefer
Current assignee: Dipl-Ing Heinz Kiefer
Priority date: 1959-12-02
Filing date: 1959-12-02
Publication date: 1964-12-10

Description

Hydraulisch-pneumatische Fahrzeugfederung Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulischpneumatische Fahrzeugfederung, bei der sich Radträger über einen hydraulischen Heber und einem von der Flüssigkeit des hydraulischen Hebers beaufschlagten Gasraum gegen den Fahrzeugrahmen abstützen und bei der der Abstand zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen unabhängig von der Belastung des Fahrzeugs selbsttätig konstant gehalten wird.Hydraulic-pneumatic vehicle suspension The invention relates to on a hydraulic-pneumatic vehicle suspension, in which the wheel carriers are supported by a hydraulic jack and one acted upon by the fluid of the hydraulic jack Support the gas compartment against the vehicle frame and the distance between the Wheels and the vehicle frame independently of the load on the vehicle is kept constant.

Es sind pneumatische Federungen bekannt, bei denen durch ein vom Abstand zwischen den gegeneinander abzufedemden Teilen beeinflußtes Stellglied das Volumen in den pneumatischen Federungselementen der Belastung angepaßt wird. Derartige Federungen bieten den Vorteil, daß das federnde Gasvolumen und damit die Federungseigenschaften unabhängig von der Belastung konstant bleiben. Mit vertretbarem Aufwand können jedoch nur geringe Gasdrücke erreicht werden, so daß zur Aufbringung der erforderlichen Kräfte große und schwere Anlagen erforderlich sind.There are pneumatic suspensions known in which by a distance between the parts to be cushioned against each other, the actuator influences the volume is adapted to the load in the pneumatic suspension elements. Such suspensions offer the advantage that the resilient gas volume and thus the suspension properties remain constant regardless of the load. With a reasonable effort, however, you can only low gas pressures can be achieved, so that the required Forces large and heavy equipment are required.

Weiterhin sind Federungen bekannt, bei denen die Flüssigkeit eines hydraulischen Hebers auf einen geschlossenen Gasraum wirkt, der die Federung übernimmt. Die von der Belastung der Federung abhängige Volumenänderung des Gasraumes wird durch Änderung der Flüssigkeitsmenge im hydraulischen Heber mit Hilfe eines Stellgliedes so ausgeglichen, daß die Summe von Gasvolumen und Flüssigkeitsvolumen konstant bleibt. Diese Art Federung erlaubt die Anwendung erheblich höherer Drücke als bei rein pneumatischen Federungen. Die gesamte Anlage ist daher leichter und kleiner. Durch Drosselung der im hydraulischen Heber strömenden Flüssigkeit läßt sich ohne zusätzliche Bauteile eine Schwingungsdämpfung erreichen. Nachteilig bei der zuletzt beschriebenen Federung ist, daß das federnde Gasvolumen bei zunehmender Belastung kleiner wird und die Federungseigenschaften sich dadurch ändem. Bei geringer Belastung wirkt die Federung weich, bei starker Belastung wirkt sie hart.Furthermore, suspensions are known in which the liquid is a hydraulic jack acts on a closed gas space, which takes over the suspension. The change in volume of the gas space, which is dependent on the load on the suspension, becomes by changing the amount of liquid in the hydraulic lifter with the aid of an actuator balanced so that the sum of gas volume and liquid volume remains constant. This type of suspension allows the use of considerably higher pressures than with purely pneumatic ones Suspensions. The entire system is therefore lighter and smaller. By throttling the liquid flowing in the hydraulic lifter can be removed without additional components achieve vibration damping. Disadvantage of the suspension described last is that the resilient gas volume becomes smaller with increasing load and the This changes the suspension properties. The suspension works when the load is low soft, with heavy loads it looks hard.

Die vorliegende Erfindung umfaßt die Vorteile der beschriebenen Federungssysteme, vermeidet aber deren Nachteile. Sie besteht bei Federungen der eingangs geschilderten Art darin, daß der Gasraum, auf den sich die Flüssigkeit des hydraulischen Radliebers abstätzt, über ein durch eine Hydraulik-Impulsleitung betätigbares Gassperrventil mit einem Gasraum eines zusätzlichen Druckspeichers verbunden ist, dessen Inhalt bei veränderter Belastung der Federung durch Zuleitung oder Ableitung von Druckflüssigkeit aus dem bzw. in den hydraulischen Kreis des Fahrzeugs in einen bzw. aus einem diesem Gasraum zugeordneten Flüssigkeitsraum ganz oder teilweise dem ersten Gasraum zugeführt oder teilweise aus diesem entfernt wird, wobei das Gassperrventil nur während des überströmens des Gases von einem Gasraum in den anderen geöffnet ist.The present invention includes the advantages of the suspension systems described, but avoids their disadvantages. In the case of suspensions, it exists as described above Kind in that the gas space on which the fluid of the hydraulic wheel lover removed, via a gas shut-off valve that can be actuated by a hydraulic impulse line is connected to a gas space of an additional pressure accumulator, the content of which if the load on the suspension changes due to the supply or discharge of hydraulic fluid from or into the hydraulic circuit of the vehicle into or from one of these Liquid space assigned to the gas space is supplied wholly or partially to the first gas space or partially removed therefrom, the gas shut-off valve only during the overflow of the gas from one gas space is opened in the other.

Das Gassperrventil und ein Dreiwegeventil für die Zu- oder Abführung von Flüssigkeit zu oder aus dem Flüssigkeitsraum des zusätzlichen Druckspeichers werden durch ein Hydrauhk-Fünfwegeventil gesteuert, das in bekannter Weise von dem Abstand zwischen Rad und Fahrzeugrahmen beeinflußt wird.The gas shut-off valve and a three-way valve for supply or discharge of liquid to or from the liquid space of the additional pressure accumulator are controlled by a hydraulic five-way valve, which in a known manner from the Distance between the wheel and the vehicle frame is influenced.

Bei konstanter Belastung der Federung ist das Fünfwegeventil in Schließstellung. Das Gassperrventil zwischen den Gasräumen und das Dreiwegeventil zur Änderung des Gasvolumens, des zusätzlichen Druckspeichers sind geschlbssen. Nimmt die statische Belastung zu, so verringert sich der Ab- stand zwischen den gegeneinander abzufedemden Teilen, und das Füntwegeventil wird verschoben. Dadurch wird das Gassperrventil zwischen den Gasräumen geöffnet und die Flüssigkeitszufuhr zur Verkleinerung des Gasraumes des#,zusätzlichen Druckspeichers ausgelöst. Durch das geöffnete Gassperrventil wird so lange Gas in den Gasraum gefördert, auf den sich die Flüssigkeit du hydraulischen Hebers abstützt, bis der Abstand zwischen den gegeneinander abzufedernden Teilen'seine Sollgröße erreicht hat und damit das Fünfwegeventil in seine Schheßstellung zurÜckkehrt. Bei Entlastung vergrößert sich der Abstand zwischen den gegeneinander abzufedernden Teilen. Eine entsprechende Verschiebung des Fünfwegeventils aus der Schließlage bewirkt, daß Flüssigkeit aus dem zusätzlichen Druckspeicher abgeleitet wird und so lange Gas aus dem Gasraum, auf den - sich die Flüssigkeit des hydraulischen Hebers abstützt, 'in den zusätzlichen Druckspeicher überströmt, bis # der Sollabstand eingestellt und das Fünfwegeventil in seine Schließlage zurückgekehrt ist.When the suspension is under constant load, the five-way valve is in the closed position. The gas shut-off valve between the gas compartments and the three-way valve for changing the gas volume of the additional pressure accumulator are closed. Takes the static load increases, the waste is reduced stood between the mutually abzufedemden parts, and the Füntwegeventil is moved. This opens the gas shut-off valve between the gas spaces and triggers the supply of liquid to reduce the gas space of the additional pressure accumulator. Through the open gas shut-off valve, gas is conveyed into the gas space on which the liquid is supported by the hydraulic lifter until the distance between the parts to be cushioned against each other has reached its target size and the five-way valve returns to its closed position. When the load is removed, the distance between the parts to be cushioned against each other increases. A corresponding shift of the five-way valve from the closed position causes liquid to be diverted from the additional pressure accumulator and gas from the gas space on which - the liquid of the hydraulic lifter is supported, 'flows over into the additional pressure accumulator until # the target distance is set and the five-way valve has returned to its closed position.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß im Gegensatz zu bekannten hydraulisch-pneumatischen Federungen wegen des konstanten federnden Gasvolumens die Federungseigenschaften des Fahrzeugs vom Belastungszustand unabhängig sind. Infolge der Verwendung von Flüssigkeit als Arbeitsmedium können hohe Drücke angewendet werden, wodurch die gesamte Anlage leichter und kleiner gehalten werden kann als eine rein pneumatische Anlage. Durch Drosselung der im hydraulischen Heber strömenden Flüssigkeit läßt sich in bekannter Weise ohne weitere Hilfsmittel eine Schwingungsdämpfung der Federung erreichen.This arrangement achieves that in contrast to known hydraulic-pneumatic suspension due to the constant elastic gas volume the suspension properties of the vehicle are independent of the load condition. As a result of the use of liquid as the working medium, high pressures can be applied , whereby the entire system can be kept lighter and smaller than a purely pneumatic system. By throttling the flow in the hydraulic jack Liquid can dampen vibrations in a known manner without further aids the suspension.

Eine Ausführungsforin und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.An embodiment and details of the invention are given the drawing explained for example.

Abb. 1 gibt eine schematische Darstellung der Federung eines Fahrzeugrades wieder; Abb. 2 zeigt die Ausführung eines Fünfwegeventils.Fig. 1 shows a schematic representation of the suspension of a vehicle wheel; Fig. 2 shows the design of a five-way valve.

Das Fahrzeugrad 1 ist mit einer Kurbel 2 am Fahrzeugrahmen3 angelenkt. Die Kurbel stÜtzt sich gegen den Fahrzeugrahmen über eine Stange 4 und ein hydraulisQh-pneumatisohes Federelement 5 bekannter Ausführung ab, das aus einem hydraulischen Radheber6 und einem mit diesem fest verbundenen Druckspeicher 7 besteht. Eine nachgiebige Wand 8 teilt den Druckspeicher in zwei Räume 9 und 10. Der Raum 9 ist mit FlÜssigkeit gefUt und steht mit dem Zylinder des hydraulischen Radhebers 6 in Verbindung. Der Raum 10 enthält Gas. Eine Leitung a verbindet den Raum 10 des Druckspeichers 7 über ein Gassperrventil 11 bekannter Bauart n-üt dem Raum 12 eines zweiten Druckspeichers 13. Der Raum 12 ist mit Gas gefüllt und von einem Raum 14 durch eine nachgiebige Wand 15 getrennt. Der Rau 14 ist mit Flüssigkeit gefüllt und durch eine Leitung b über ein Dreiwegeventil 16 mit dem Hydraulik-Kreis des Fahrzeugs verbunden, der in bekannter Weise aus einem Behälter 17, einer Druckpumpe 18, einem Abschaltventü 19 und einem Druckspeicker 20 besteht. Ein Fünfwapventü 21 ist mit seinem Gehäuse 22 am Fahrzeugrahmen 3 befestigt. Der Steuerkolben23 das Fünfwegevantils ist durch ein nachgiebiges Glied, beispielswehe eine Blattfeder 24, mit der Kurbel 2 gekuppelt. Das Ftinfwegeventil hat eine Zuleitung c aus dem Druckzweig des Hydraulik-Kreises und eine Rückleitung d mm Behälter 17. Die Steuerieitungen e und f führen zum Dreiwegeventü 16, die Impulsleitung g ffthrt zum Öa&gurvortil 11. Unter konstanter Belastung des Fahrzeugs befindet sich der Steuerkolben 23 relativ zum Gehäuse 22 in Ruhe und nimmt die in A b b. 2 dargestellte Mitteln steHung ein. Die Zuleitung c ist mit der Impulsleitung g über die Bahrungen 25, 26 und 27 verhunden. Der im Hydraulikkreiä des Fahrreugs herrschende Drwk verschließt das Gassperrventil 11. Die Ste,=deitungen e und f sind geschlossen. Dec Steuerkolben 28 des Dreiwegeventils 16 wird durch die Federn 29 und 30 in Mittelstältung gehalten und speM Zuleitung h und Rückleitung 1 gegen die Leitung b ab. Ein in den Steuerkitungen c und f vorhandener Druckunterschied kann sich über eine enge axiale Bohrung 31 im Steuerkolben 28 ausgleichen. Wird die, statische Belastung des. Fahrzmp erhäht, so dreht sich die, Kurbel 2 um ihren Anknkpunkt 32 zum Fahrzeugrahmen 3 hin. Der Druck in den Räumen 9 und 10 des Druckspeichers 7 steigt an. Das Gasvolumen in Raum 10 verkleinert sich entsprechend dem Druckanstieg. Gleichzeitig wird durch die elattleder 24 der Steuerkolben 23 in seine uat«e Endlage im Gehäuse 22 gebracht. In dieser Lage ist die Steuerleitung f mit der Zuleitung e, die Steuerleitung e mit der Rückleitung d verbunden. Der Steuerkolben 28 wird nach links verschoben. Aus dem Hydraulikkreis strömt Druckflüssigkeit durch die Leitungen h und b in den Raum 14 des Druckspeichers 13. Da die Impulsleitung g mit der Rückleitung d verbunden ist, öffnet das Gassperrventil 11, und durch die Leitung a wird mittels der in den Raum 14 eintretenden Druckflüssigkeit Gas vom Raum 12 in den Raum 10 gedrückt. Das Gasvolumen des Raums 10 wird so lange aufgefüllt bis der normale Abstand zwischen Kurbel 2 und Fahrzeugrahmen 3 wiederhergestellt und der Steuerkolben 23 in seine NfitteUage zurückgekehrt ist. Bei verringerter statischer lWastung dehnt sich das ini Raum 10 eingeschlos;sene Gas aus. Die Kurbel 2 dreht sich um ihren Anlenkpunkt 32 vom Fahrzeugrahmen fort, wobei der Steuerkolben 23 durch die Blattfeder 24 in seine obere Endlage iin Gehäuse 22 gebracht wird. In dimr Lage ist die Steuerleitung e mit der Zuleitung c und die Steuerleitung f mit der Rückte-itung d verbunden. Der Steuerkolben 28 bewegt sich nach rechts. Durch die Leitungen b und 1 kann Fl"gkeit aus dein Raum 14 das Druckspeichen 13 in den Behälter 17 abfließen. Die Impulsleitung g ist mit der Rückleitung d verbunden, so daß das Omsperrventil 11 geöffnet ist. Aus dem Raum 10 strömt so lange Gas in den Raum 12, bis sich zwischen Kurbel 2 und Fahrzeugrahmen 3 der normale Ab- stand eingestellt hat und der Steuerkelben 23 in seine Mittellage zurückgekehrt ist. Die mit Fliissigkeit das Hydraubldcr6ses gefüllt= Kammern 35 und 36 des Cychäuses 22 sind durch Dnnsalbohrungen 33 und 34 im Steuerkölben 23 miteinander verbunden, um dessen Bewegungen zu bremsen. Bei schnellen Ausschlägen der Kurbel 2 infolge Fahrbahnunebenheiten bleibt daher der Steuerkolben 23 in seiner Mittellage in Ruhr, so daß die GasMung des Raums 10, durch dynamische Belastungsänderungen nicht beek0UM wird. Die Relativbewegung zwischen Kurbel 2 und Steuerkolben 23 wird von der Blattfeder 24 aus-5 geglichen. Eine Leitung k veibindet nur da= den Hydrauftktmis des Fahrzeugs mit dom Federekmmt 5, wenn in dies= Lß&wrhime aufzufflen sind.The vehicle wheel 1 is articulated to the vehicle frame 3 with a crank 2. The crank is supported against the vehicle frame via a rod 4 and a hydraulic-pneumatic spring element 5 of known design, which consists of a hydraulic wheel lift 6 and a pressure accumulator 7 firmly connected to it. A flexible wall 8 divides the pressure accumulator into two spaces 9 and 10. The space 9 is filled with liquid and is connected to the cylinder of the hydraulic wheel lift 6 . The space 10 contains gas. A line a connects the space 10 of the pressure accumulator 7 via a gas shut-off valve 11 of known design to the space 12 of a second pressure accumulator 13. The space 12 is filled with gas and separated from a space 14 by a flexible wall 15 . The chamber 14 is filled with liquid and connected by a line b via a three-way valve 16 to the hydraulic circuit of the vehicle, which consists in a known manner of a container 17, a pressure pump 18, a shut-off valve 19 and a pressure accumulator 20. A five-swap valve 21 is fastened with its housing 22 on the vehicle frame 3. The control piston 23 of the five-way valve is coupled to the crank 2 by a flexible member, for example a leaf spring 24. The five-way valve has a feed line c from the pressure branch of the hydraulic circuit and a return line d mm tank 17. The control lines e and f lead to the three-way valve 16, the impulse line g leads to the Öa & gurvortil 11. Under constant load on the vehicle, the control piston 23 is relatively to the housing 22 at rest and takes the in A b b. 2 represented means stand. The feed line c is connected to the impulse line g via the channels 25, 26 and 27 . The pressure prevailing in the hydraulic circuit of the Fahrreugs closes the gas shut-off valve 11. The control lines e and f are closed. The control piston 28 of the three-way valve 16 is held in the middle by the springs 29 and 30 , and the supply line h and return line 1 are directed from the line b. A pressure difference present in the control kits c and f can compensate for each other via a narrow axial bore 31 in the control piston 28. If the static load on the vehicle is increased, then the crank 2 rotates about its anchoring point 32 towards the vehicle frame 3 . The pressure in the spaces 9 and 10 of the pressure accumulator 7 increases. The gas volume in space 10 decreases according to the increase in pressure. At the same time, the control piston 23 is brought into its lower end position in the housing 22 by the leather 24. In this position, the control line f is connected to the supply line e, the control line e to the return line d . The control piston 28 is shifted to the left. Pressure fluid flows from the hydraulic circuit through lines h and b into space 14 of pressure accumulator 13. Since pulse line g is connected to return line d , gas shut-off valve 11 opens, and gas is released through line a by means of pressure fluid entering space 14 pressed from room 12 to room 10. The gas volume of the space 10 is filled until the normal distance between the crank 2 and the vehicle frame 3 is restored and the control piston 23 has returned to its position. When the static load is reduced, the gas enclosed in space 10 expands. The crank 2 rotates about its pivot point 32 from the vehicle frame, wherein the control piston 23 is brought by the leaf spring 24 in its upper end position iin housing 22nd In this position, the control line e is connected to the supply line c and the control line f to the return line d . The control piston 28 moves to the right. Through the lines b and 1, liquid can flow out of the space 14 and the pressure spokes 13 into the container 17. The impulse line g is connected to the return line d , so that the Omsperrventil 11 is open. From the space 10 gas flows into the space is adjusted 12 until between the crank 2 and the vehicle frame 3, the normal exhaust resistance and the Steuerkelben has returned to its central position 23rd the with Fliissigkeit the Hydraubldcr6ses filled = chambers 35 and 36 of the Cychäuses 22 are by Dnnsalbohrungen 33 and 34 in Control piston 23 connected to one another in order to brake its movements. In the event of rapid deflections of crank 2 due to uneven road surfaces, control piston 23 therefore remains in its central position in the Ruhr, so that the gas mung of space 10 is not affected by dynamic changes in load. The relative movement between crank 2 and control piston 23 is balanced by the leaf spring 24. A line k only connects the hydraulic system of the vehicle dom spring is 5, if this = Lß & wrhime are to be filled in.

Claims

Patent claims: 1. Hydraulic-pneumatic vehicle suspension, in which RadtAger support the vehicle frame via a hydraulic housing and a rubber acted upon by the fluid from the hydraulic jack and in which the distance between the wheels and the vehicle frame is independent of the load on the vehicle is automatically kept constant> d a - characterized by, MO derGesraum (le on which the Flumigkeit the hydraulic Radhabers (6) is supported via a by a hydraulic "k-IinpäWMg (t), operable Gassperrvmtll (11) having a Gaaratun (12 ) -to% äWkhem Druckwpeichm (13) is connected, dmen contents in the event of a changed situation in the suspension by supplying or discharging pressure fluid from or into the hydraulic circuit of the vehicle into or from a fluid space assigned to this gas space (12) (14) is completely or partially fed to the first gas space (10) or partially removed from it, the gas shut-off valve (11) only during the overflow of the gas from a gas space (e.g. B. 12) in the other (z. B. 10) is open.

2. Vehicle suspension according to claim 1, characterized in that the gas shut-off valve (11) and a three-way valve (16) for the supply or discharge of liquid to or from the liquid space (14) of the additional pressure accumulator (13) through a hydraulic five-way valve ( 21) are controlled, which is influenced in a known manner by the distance between the wheel (1) and the vehicle frame (3) . 3. Vehicle suspension according to Claims 1 and 2, characterized in that the three-way valve (16) in front of the gas pen valve (11) comes into operation by using means known per se. Considered publications: German Patent Specifications No. 610 541, 940 751; German Auslegeschriften No. 1003 054, 1010389. Earlier patents considered: German Patent No. 1129 845.