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Ausgleichsfederung mit selbstpumpenden hydropneumatischen Federbeinen
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Ausgleichsfederungen mit selbstpumpenden
hydropneumatischen Federbeinen für Kraftfahrzeuge, bei denen gleichartige Federbeine
durch Leitungen derart verbunden sind, *daß sich die Drücke in den einander entsprechenden
Arbeitsräumen der einzelnen Federbeine ausgleichen.
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Diese Eigenschaft wird dann beispielsweise von zwei Federbeinen verlangt,
wenn sie sich in ihrer Tragfähigkeit nicht wesentlich unterscheiden sollen. Speziell
besteht diese Aufgabe, für das rechte und das linke Federbein einer Fahrzeugachse,
deren Stabilisierungskräfte nicht von den unterschiedlichen Federkräften der Federbeine,
sondern von den Federkräften eines wechselseitig beanspruchten mechanischen Stabilisators
hervorgerufen werden sollen.
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Es liegt nahe, bei hydropneumatischen selbstpumpenden Federbeinen,
wie es bei hydropneumatischen Federbeinen bekannt ist, die Arbeitsräume der Federbeine
miteinander zu verbinden. Dies ist bei selbstpumpenden Federbeinen, die meist mehrere
Arbeitsräume oder Ausgleichsräume oder Vorratsräume oder Druckräume besitzen, deren
unterschiedlicher Druck verschiedene Tragfähigkeiten der Federbeine ergibt, verhältnismäßig
umständlich, wenn alle Räume durch Leitungen verbunden werden müssen. Beim Vorhandensein
von beispielsweise zwei Arbeits- oder Vorratsräumen sind zwei Verbindungsleitungen
nötig. Wenn nur die Hochdruckräume miteinander verbunden sind, könnte der Fall eintreten,
daß der Vorratsraum in einem der beiden Federbeine vollkommen leergesaugt und die
Funktion der Federung gestört wird. Die Erfindung löst die Aufgabe, mit nur einer
Leitung auszukommen, dadurch, daß nur eine Leitung vorgesehen ist, die die Pumpenzylinder
der Federbeine miteinander verbindet. In diesem Falle saugen die Pumpen aller Federbeine
aus dem Vorratsraum desjenigen Federbeins, in dem sich der höhere Druck eingestellt
hat, und fördern in den Druckraum desjenigen Federbeins, in dem der niedrigere Druck
herrscht. Dadurch werden sowohl in den Vorratsräumen wie in den Druckräumen der
miteinander verbundenen Federbeine die Drücke angeglichen, bis sie gegenseitig gleich
sind.
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F i g. 1 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel
einer erflindungsgemäßen Ausgleichsfederung, bei der zwei Federbeine mit innerer
Niveauregelungg gemeinsam die Last einer Achse tragen, die mit der in F i
2. 2 dar2estellten Kurvenstabilisierung ausgerüstet ist.
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Die anteilige Last des Fahrzeugaufbaues 1 wird von den Rädern
2, 3 einer Achse getragen, die durch Parallellenker 4, 5 unabhängig
am Fahrzeugaufbau 1
aufgehängt sind. Die Federbeine 6, 7 sind die tragenden
Verbindungselemente zwischen Rad und Aufbau. Die weiterhin beschriebenen Teile des
Federbeins 6
sind entsprechend auch im Federbein 7 vorhanden.
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Der Boden 8 stützt sich gelenkig an dem oberen Lenker 4 ab,
die aus dem Federbein tretende Kolbenstange 9 stützt sich mittels elastischer
Aufhängeglieder 10 am Aufbau 1 ab. Der Hochdruckarbeitsraum
11 und der Niederdruckarbeitsraum 12, die durch Öffnungen 13, 14 mit
den zugehörigen Ausgleichsräumen 15, 16 kommunizieren, sind durch den Druck
der getrennt angeordneten Gaspolster 17, 18
belastet. Zur Trennung von
Öl und Gas sind die Membranen 36, 37 vorgesehen. Der Kolben
19 am Ende der Kolbenstange 9 trennt die Arbeitsräume 11, 12
dicht voneinander ab. Der Pumpenzylinder 20 wird durch die hohle Kolbenstange
9 gebildet, der Pumpenkolben durch eine am Boden 8 befestigte Pumpenstange
21. Bei den Hin- und Herbewegungen des Federbeins wird aus dem Niederdruckraum 12
über das Saugventil 22 Öl in den Pumpenzylinder 20 (Yesaugt und über das
Auslaßventil 23 in den Hochdruckraum 11 gefördert. Dabei steigt die
Tragfähigkeit des Federbeins an, und der Kolben 19 wird nach außen getrieben,
bis er die Steueröffnung 24 freigibt, und Öl aus dem Hochdruckraum
11 in den mit dem Niederdruckraum 12 kommunizierenden Ausgleichsraum
16 abgelassen, wodurch die Tragfähigkeit wieder sinkt. Zur Erzeugung von
Dämpfungskräften können die Verbindungsöffnungen 13, 14 entsprechend gedrosselt
und zwischen den Arbeitsräumen 11, 12 und den Ausgleichsräumen
15, 16
ventilbelastete Dämpferventile eingebaut sein.
Die
zur Erklärung der Ausgleichsfederung wichtigen korrespondierenden Teile des Federbeins
7 sind der Pumpenzylinder 120, der Hochdruckarbeitsraum 111, der Niederdruckarbeitsraum
112, das Saugventil 122, das Auslaßventil 123, die Steueröffnung 124. Die
Pumpenzylinder 20 und 120 sind durch die Leitung 25 verbunden.
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Nach F i g. 2 sind die Räder 202, 203 am Fahrzeugaufbau
201 angelenkt, und die Federbeine 206, 207
tragen die Fahrzeuglast. Der Drehstab
240 dient in bekannter Weise zur Aufnahme von wechselseitigen Lastunterschieden
der beiden Räder 202, 203, insbesondere bei Kurvenfahrt.
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Wenn das Rad 3 bei Kurvenfahrt als kurvenäußeres Rad stärker
belastet ist als das Rad 2, so federn das Rad 3 so lange ein und das Rad
2 so lange aus, bis die Lastunterschiede durch die Federkräfte der Federbeine
6, 7 und von dem Drehstab 240 aufgenommen sind. Nunmehr wäre das Federbein
7 ohne Vorhandensein der Leitung 25 bestrebt, sich hochzupumpen, da
die Steueröffnung 124 übersteuert ist und keine Verbindung der Arbeitsräume
111, 112 besteht. Das Federbein 2 wäre bestrebt, in seiner Tragfähigkeit
nachzulassen, da die Steueröffnung 24 die Verbindung der Arbeitsräume
11 und 12 hergestellt hat. Dementsprechend würde der Druck in dem
Arbeitsraum 111 gegenüber dem Arbeitsraum 11
immer mehr ansteigen und
der Druck im Arbeitsraum 112 gegenüber dem Arbeitsraum 12 immer mehr abfallen. Dies
wird durch die Verbindung der Pumpenzylinder 20 und 120 mit der Leitung
25 verhindert.
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Bei Vergrößerung des durch den Pumpenzylinder 20, die Leitung
25 und den Pumpenzylinder 120 gebildeten Pumpenraumes, gleichgültig ob sie
durch Bewegungen der Pumpenstange 21 des Federbeins 6,
der des Federbeins
7 oder beider zugleich zustande kommt, öffnet das Saugventil 22 früher als
das Sangventil 122, wenn im Niederdruckraum 12 ein höherer Druck herrscht als im
Niederdruckraum 112. Bei Verkleinerung des gemeinsamen Pumpenraumes öffnet das Auslaßventil
23 früher als das Auslaßventil 123,
wenn im Hochdruckraum
11 ein kleinerer Druck herrscht als im Hochdruckraum 111. Auf diese
Weise wird der Druck im kaum 12 dem Druck im Raum 112 und der Druck im Raum
11 dem Druck im Raum 111 angeglichen, wie es die Aufgabenstellung
verlangt.
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Im Federbein 6 erfolgt während der vorausgesetzten Kurvenfahrt
der zur Niveauregulierung vorgesehene Rückfluß vom Hochdruckraum 11 in den
Niederdruckraum 11 durch die Steueröffnung 24. Durch einen entsprechend eng
bemessenen Querschnitt der Steueröffnung 24 wird erfahrungsgemäß erreicht, daß die
Pumpleistung beider Federbeine ausreicht, um den der jeweiligen Last entsprechenden
Druckunterschied der Arbeitsräume 11, 12 aufrechtzuerhalten. Bei geringen
Pumpbewegungen auf guter Straße können die Federbeine unbeschadet so weit absinken,
bis die Steueröffnung 24 geschlossen ist. Bei großen Pumpbewegungen auf schlechter
Straße sorgen weitere Öffnungen 26 für das Freiwerden größerer Verbindungsquerschnitte
und verhindern das Hochpumpen bis zum Anschlag.
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Wenn der Hersteller die Federbeine ölgefüllt und mit gefüllter Gaspolstern
17, 18 dem Fahrzeugbauer anliefert, besteht die Verbindungsleitung
25 zweckmäßig noch nicht. In diesem Falle sind bekannte Einrichtungen
27, 127 vorgesehen, die einen Anschluß der Leitung 25 unter Druck
zulassen, oder werden nach der Montage der Verbindungsleitung 25
in den Einrichtungen
27, 127 vorgesehene Ventile geöffnet. Bei Federbeinen, in denen auf der Niederdruckseite
eine Membran 36 nicht vorgesehen ist und Öl und Gas nicht getrennt
sind, besteht die einfache Möglichkeit, daß das Gaspolster 18 beim Federbeinhersteller
noch nicht gefüllt ist, sondern nur das Gaspolster 17, wobei die Membran
37 durch den Zylinder 38 in ihrer Ausdehnung begrenzt und der Arbeitsraum
12 druck-los ist. Durch ein Füllventil 39
in der Leitung 25 werden
nach dem Einbau der Federbeine die Gaspolster 18, 118 mit Druckgas gefüllt.
Hierbei wird jedes Federbein in seine ganz ausgezogene Stellung gebracht, und das
eingefüllte Gas gelangt im Federbeim 6 durch den Pumpzylinder 20, das Auslaßventil
23, den Arbeitsraum 11, die Öffnung 24 in den Ausgleichsraum
16 und schließlich in das Gaspolster 18, wobei die Membrane
37 in ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die als Ausführungsbeispiel gewählten
Federbeine mit einem Hochdruck-und einem Niederdruckarbeitsraum beschränkt. Sie
läßt sich unter anderem auch auf Federbeine anwenden, bei denen die Pumpe aus einem
Vorratsraum von geringem Druck oder atmosphärischem Druck saugt, und auf solche
mit äußerer Niveauregelung.
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Nach F i g. 2 kann die Verbindungsleitung 225
durch ein
manuell oder automatisch gesteuertes Ventil 228 mit einem Druckspeicher
229 verbindbar sein, der im Fahrbetrieb durch überschüssige Pumparbeit gefüllt
und im Stand oder nach Fahrbeginn bei Erhöhung der Zuladung entleert wird, um die
Hochpurnpzeit zu verkürzen. Das Ventil 228 kann auch mit bekannten Mitteln
in Abhängigkeit von dem Ab-
stand zwischen Achse und Aufbau oder in Abhängigkeit
von dem Druck im Pumpenzylinder gesteuert werden. Das Ventil 228 kann ferner
als bekannter Niveauregler ausgebildet werden, der bei Lastzunahme in die Leitung
225 aus dem Druckspeicher 229 Öl einläßt und bei Lastabnahme über
einen Anschluß 230 in einen nicht gezeichneten Ölbehälter abläßt, der über
eine nicht gezeichnete Pumpe und ein Abschaltventil mit dem Druckspeicher so zusammenarbeitet,
daß diese Regelfunktion vorzugsweise nur im Stillstand oder beim Anfahren des Fahrzeugs
vorhanden ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die erste durch
den Niveauregler regelbare Fahrzeughöhe tiefer ist als die zweite, durch die Steueröffnungen
24, 124 regelbare. Dann ist die Verbindung mit dem Druckspeicher 229 ständig
unterbrochen, sobald die zweite Fahrzeughöhe im Fahrbetrieb durch die Pumparbeit
der selbstpumpenden Federbeine erreicht ist. In dieser Stellung wird über den Anschluß
230 so lange Öl in den nicht gezeichneten ölbehälter zurückgepumpt,
bis in ihm eine vorbestimmte Menge Öl enthalten ist, die nunmehr zum Auffüllen
des Druckspeichers zur Verfügung steht.