DE1209891B

DE1209891B - Hydropneumatische Abfederung

Info

Publication number: DE1209891B
Application number: DEA37393A
Authority: DE
Inventors: David Alan Avner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-05-09
Filing date: 1961-05-09
Publication date: 1966-01-27

Description

Hydropneumatische Abfederung Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Abfederung mit Niveauregelung und Stoßdämpfereinrichtung für Fahrzeuge, bei der ein Gaspolster als Federungselement und eine Flüssigkeit zum Übertragen der abzufedernden Kräfte auf das Gaspolster dient und der Flüssigkeitsraum des Federungsteils mit dem Raum vor einem in einem Zylinder angeordneten Kolben verbunden ist, dessen Kolbenstange am anderen Zylinderende druckdicht geführt ist, und bei der bei Hin- und Herbewegung des Kolbens Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in den Flüssigkeitsraum des Federungsteils gepumpt wird.
Bei einer bekannten solchen Abfederung betätigt der Kolben eine gesondert vorgesehene Pumpe. Dabei kann die volle Kolbenfläche nicht für die Abfederung des Fahrzeugs ausgenutzt werden, da ein Teil der Fläche von Teilen eingenommen wird, die zur Betätigung der Pumpe durch den Kolben dienen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gesonderte Pumpe einzusparen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als Pumpenkammer der Raum zwischen der Zylinderinnenwand und der Kolbenstange dient, wobei dieser Raum über ein Auslaßventil mit dem Raum vor dem Kolben und über ein Einlaßventil mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.
Bei einer bekannten Abfederung der eingangs geschilderten Art wird dieser Raum lediglich zum Dämpfen der Kolbenbewegung ausgenutzt.
Die Abfederung gemäß der Erfindung enthält weniger arbeitende Teile als die bekannte Abfederung und ist einfacher und kompakter im Aufbau. Da zur Abfederung des Fahrzeugs die volle Kolbenfläche zur Verfügung steht, kann man mit einem kleineren Durchmesser der Abfederungseinheit als bei der bekannten Abfederung auskommen. Die Einsparung einer gesonderten Pumpe ermöglicht auch eine sehr kurze Bauweise. Ferner ist von Vorteil, daß die Pumpenkammer nahe am Umfang der Abfederungseinheit angeordnet ist, so daß eine gute Abführung der Wärme der Flüssigkeit in der Pumpenkammer gewährleistet ist.
Als Vorratsbehälter dient nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in an sich bekannter Weise ein sich im wesentlichen über die ganze Länge des Zylinders erstreckender, den Zylinder konzentrisch umgebender Ringraum. Bei dieser Ausbildungsform der Erfindung erfordert die Anordnung des Vorratsbehälters nur eine geringe Erhöhung des Durchmessers der Abfederungseinheit. Trotzdem ist ausreichendes Vorratsvolumen vorhanden. In dem Vorratsbehälter sind in an sich bekannter Weise eine oder mehrere Gasblasen vorgesehen, um einen direkten Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Vorratsbehälter und dem Raum vor dem Kolben bzw. dem Flüssigkeitsraum des Federungsteils ohne besondere Förderleitungen zu ermöglichen.
Um die Bewegung der Abfederung zu dämpfen, kann man nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen dem Flüssigkeitsraum des Federungsteils und dem Raum vor dem Kolben in an sich bekannter Weise parallele, in entgegengesetzter Richtung wirkende Ventile vorsehen, die dem Flüssigkeitsaustausch zwischen diesen beiden Räumen einen gewissen Widerstand entgegensetzen.
Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung veranschaulicht eine erfindungsgemäße Abfederung in einem Längsschnitt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich die Druckkammer aus zwei becherförmigen Bauteilen 10 und 11 zusammen. Ein ringförmiger Flansch des Bauteils 10 paßt über einen Flansch des Bauteils 11 und ist mit diesem verschraubt. In das äußere Ende des Bauteils 10 ist ein Verbindungsstück 12 eingebaut, das mit dem Bauteil 10 durch Schweißen oder auf andere Weise verbunden ist und an einem abzufedernden Teil des Fahrzeugs befestigt werden kann. Das Verbindungsstück 12 besitzt eine axiale Bohrung, in der ein Einweg- oder Rückschlagventil13 angeordnet ist, und das äußere Ende des Verbindungsstücks ist so geformt, daß man an ihm einen Anschluß zum Zuführen von Druckluft oder eines anderen Druckgases anbringen kann, so daß die Kammer oberhalb einer querliegenden flexiblen Membran 14, durch welche die Kammer unterteilt wird, mit der Druckluft bzw. dem Druckgas gefüllt wird. Der äußere Rand der Membran 14 ist zwischen dem Rand des Flansches an dem Bauteil 11 und einem Ring 15 eingespannt, welch letzterer in einer Ringnut auf der Innenseite des Bauteils 10 liegt.
Das Bauteil 11 trägt ein damit fest verbundenes ringförmiges Bauteil 16, in das das obere Ende eines Zylinders 17 fest eingebaut ist. Ein zylindrischer Mantel 18 ist auf die Außenseite des Bauteils 16 aufgeschraubt und konzentrisch zum Zylinder 17 angeordnet; der Ringraum zwischen dem Zylinder und dem Mantel bildet einen Vorratsbehälter 19 für eine Flüssigkeit.
In eine zentrale Öffnung in der Basis des Bauteils 11 bzw. des Bauteils 16 ist gleichachsig mit dem Zylinder 17 ein Bauteil 21 eingesetzt, durch das sich Kanäle 22 erstrecken, die durch entgegengesetzt arbeitende Tellerventile 23 und 24 gesteuert werden. Somit kann die Flüssigkeit zwischen dem oberen Ende des Zylinders und dem unter der Membran 14 liegenden Teil der Druckkammer in beiden Richtungen strömen, doch wird die Strömungsgeschwindigkeit durch die Ventile 23 und 24 herabgesetzt.
In dem Zylinder 17 arbeitet ein Kolben 25, der am oberen Ende einer Kolbenstange 26 befestigt ist; der Durchmesser der Kolbenstange ist kleiner als der Bohrungsdurchmesser des Zylinders 17. Die Kolbenstange ist in einer Führung 27 verschiebbar, die das untere Ende des Zylinders 17 und des Mantels 18 verschließt und mit Dichtungen 28 und 29 für die Kolbenstange ausgerüstet ist.
Zwischen dem Kolben 25 und dem Verschlußteil 27 erstreckt sich an der Außenseite der Kolbenstange 26 ein Ringraum 31, dessen axiale Länge bzw. dessen Volumen in Abhängigkeit von axialen Relativbewegungen zwischen dem Zylinder und dem Kolben variiert.
Das untere Ende des Ringraums 31 steht über Öffnungen 32 in der Zylinderwand und ein Rückschlagventil 33 in Verbindung mit dem Vorratsbehälter 19, so daß dann, wenn das Aggregat axial zusammengedrückt wird und das Volumen des Ringraumes 31 zunimmt, Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den Ringraum hineingesaugt wird.
Eine radiale Öffnung 34 in der Kolbenstange führt von dem Ringraum 31 zu einer axialen Bohrung 35, die sich durch das obere Ende der Kolbenstange erstreckt, welches in einer axialen Aussparung des Kolbens liegt. Am oberen Ende der Bohrung 35 greift ein Ventilteller 36 an, der durch eine Feder 37 vorgespannt und in einer auf das obere Ende der Kolbenstange aufgeschraubten Kappe 38 angeordnet ist. In die Kappe 38 eingebohrte Kanäle 39 führen zu der Aussparung des Kolbens, die am oberen Ende in Verbindung mit dem Zylinder 17 steht. Wenn das Aggregat ausgefahren wird und sich das Volumen des Ringraums 31 verringert, wird somit Flüssigkeit über das Ventil 36 aus dem Ringraum in das obere Ende des Zylinders gedrückt.
Ein erheblicher Teil des Volumens des Vorratsbehälters 19 wird vorzugsweise von einem zusammendrückbaren flexiblen Beutel 41 eingenommen, der mit Luft oder einem anderen Gas unter einem relativ niedrigen Druck gefüllt ist und sein Volumen ändern kann, um Änderungen des Flüssigkeitsvolumens in dem Vorratsbehälter zu ermöglichen. Man kann einen einzigen Beutel oder zwei oder mehr kleinere Beutel verwenden.
Die Wandung des Zylinders weist eine oder mehrere Öffnungen 42 auf, die derart längs der Zylinderachse angeordnet sind, daß sie durch den Kolben verdeckt werden, wenn das Aggregat auf eine Länge ausgefahren worden ist, die der Höhe entspricht, auf welcher die Karosserie des Fahrzeugs gehalten werden soll.
Das untere Ende der Kolbenstange trägt ein Auge 43 zum Anbringen des Aggregats an einer Achse oder einem anderen nicht gefederten Teil des Fahrzeugs.
Anfänglich sind der Zylinder, der Ringraum 31 am Umfang der Kolbenstange, der unter der Membran 14 liegende Teil der Druckkammer und der Vorratsbehälter 19 vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, und der über der Membran liegende Teil der Druckkammer ist mit Druckluft oder Druckgas gefüllt.
Durch die Belastung der Achse oder eines anderen nicht gefederten Teils des Fahrzeugs, mit dem das Aggregat verbunden ist, wird das Aggregat axial in einem Ausmaß zusammengedrückt, das sich nach dem Druck in der Druckkammer richtet, wobei die Last von dem Druck getragen wird, der auf die Stirnfläche des Kolbens wirkt.
Wenn sich das Fahrzeug in Fahrt befindet, bewirken Ungleichmäßigkeiten der Straßenoberfläche axiale Relativbewegungen zwischen dem Zylinder und dem Kolben, was zur Folge hat, daß Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den Ringraum 31 hineingesaugt und von dort aus in das obere Ende des Zylinders und in die Druckkammer unter der Mein, bran 14 gefördert wird. Die Länge des Aggregats wird somit fortschreitend vergrößert, bis der Kolben die Öffnung 42 freigibt. Nunmehr kann Flüssigkeit aus dem Zylinder zu dem Vorratsbehälter zurückströmen, und das Aggregat wird nicht weiter ausgefahren; hierbei wird die Karosserie des Fahrzeugs auf einer im wesentlichen konstanten mittleren Höhe gehalten, bei welcher die Menge der aus dem Vorratsbehälter in die Druckkammer überführten Flüssigkeit gleich der über die Öffnung oder Öffnungen 42 zurückströmenden Flüssigkeitsmenge ist.
Wenn die Belastung des Fahrzeugs vergrößert wird, wird das Aggregat zusammengedrückt, und es wird eine größere Flüssigkeitsmenge aus dem Vorratsbehälter abgezogen und in das obere Ende des Zylinders und in den Raum unter der Membran in der Druckkammer gepumpt, so daß der Druck der Luft oder des sonstigen Gases in dem Raum über der Membran in einem Ausmaß erhöht wird, das genügt, um die vergrößerte Last aufzunehmen, wobei die Karosserie des Fahrzeugs wiederum auf der vorbestimmten Höhe gehalten wird.
Die axialen Relativbewegungen zwischen dem Zylinder und dem Kolben werden durch die Ventile 23 und 24 gedämpft, welche von der Flüssigkeit auf ihrem Wege zwischen dem Zylinder und der Druckkammer durchströmt werden müssen, so daß ein stoßfreies Arbeiten des Aggregats auch bei unebenet Straßenoberfläche gewährleistet ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Hydropneumatische Abfederung mit Niveau regelung und Stoßdämpfereinrichtung für Fahr. zeuge, bei der ein Gaspolster als Federungselement und eine Flüssigkeit zum übertragen der abzufedernden Kräfte auf das Gaspolster dient und der Flüssigkeitsraum des Federungsteils mit dem Raum vor einem in einem Zylinder angeordneten Kolben verbunden ist, dessen Kolbenstange am anderen Zylinderende druckdicht geführt ist, und bei der bei Hin- und Herbewegung des Kolbens Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in den Flüssigkeitsraum des Federungsteilsgepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpenkammer der Raum (31) zwischen der Zylinderinnenwand (an 17) und der Kolbenstange (26) dient, wobei dieser Raum über ein Auslaßventil (36) mit dem Raum vor dem Kolben (25) und über ein Einlaßventil (33) mit dem Vorratsbehälter (19) verbunden ist.
2. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydropneumatische Federungsteil (10, 11) in an sich bekannter Weise in axialer Verlängerung des Zylinders (17) angeordnet ist.
3. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im hydropneumatischen Federungsteil (10, 11) in an sich bekannter Weise eine biegsame Membran (14) das Gas des Gaspolsters (10) von der Flüssigkeit des Flüssigkeitsraums (11) trennt.
4. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsraum (11) des Federungsteils (10, 11) und der Raum vor dem Kolben (25) in an sich bekannter Weise durch parallele, in entgegengesetzter Richtung wirkende Ventile (23, 24) verbunden sind.
5. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorratsbehälter in an sich bekannter Weise ein den Zylinder (17) konzentrisch umgebender Ringraum (19) dient, der vollständig durch die Flüssigkeit und mindestens eine Gasblase ausgefüllt ist und sich im wesentlichen über die ganze Länge des Zylinders erstreckt.
6. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Zylinders (17) in an sich bekannter Weise mindestens eine im vorbestimmten Abstand vom Zylinderende angeordnete, zu dem als Vorratsbehälter dienenden Ringraum (19) führende Öffnung (42) vorgesehen ist, die vom Kolben (25) verschließbar ist.
7. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (36) in einer axialen Ausnehmung (35) des Kolbens (25) angeordnet ist, deren eines Ende mit dem Raum vor dem Kolben und deren anderes Ende über eine radiale Bohrung (34) mit der Pumpenkammer (31) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1043 102, 1057 891, 1058 854, 1082 810, 1103 157. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen