DE1286916B

DE1286916B - Cylinder with double-acting piston for hydro-pneumatic suspensions, especially of trucks

Info

Publication number: DE1286916B
Application number: DEL54450A
Authority: DE
Inventors: Strauff Guenter
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1966-09-02
Filing date: 1966-09-02
Publication date: 1969-01-09

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder mit seitigen Zylinderraum oder mit dem Ablauf verbundoppeltwirkendem Kolben für hydro-pneumatische den werden kann.The invention relates to a cylinder with a cylinder space on the side or with a double-acting connection to the drain Piston for hydro-pneumatic which can be.

Federungen, insbesondere von Lastkraftwagen, dessen Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß sichSuspensions, especially of trucks, whose The advantage of this design is that

flüssigkeitsgefüllter Innenraum durch den Kolben in auf einfache Weise das zulässige Lastverhältnis vereinen stirnseitigen Zylinderraum und einen kolben- 5 vielfachen läßt. Bei Verwendung eines Zylinders, desstangenseitigen Ringraum unterteilt wird, von denen sen Kolbenfläche gleich der doppelten Ringfläche ist, der stirnseitige Zylinderraum mit hydro-pneuma- ergibt sich beispielsweise eine Verdoppelung des zutischen Federelementen konstanten oder durch Zu- lässigen Lastverhältnisses. Die Umschaltung des Drei- und Abschalten einzelner Federelemente stufenweise Wegeventils wird üblicherweise während des Stillstanveränderbaren Gesamtvolumens mit konstantem bzw. io des des Fahrzeuges, etwa vor dem Beladen, vorstufenweise veränderbarem Gesamt-Federgasgewicht genommen.Combine the liquid-filled interior through the piston in a simple manner the permissible load ratio frontal cylinder space and a piston 5 multiple. When using a cylinder, the rod-side Annular space is divided, of which the piston area is equal to twice the annular area, the frontal cylinder space with hydro-pneuma-, for example, results in a doubling of the counting Spring elements constant or by permissible load ratio. The switchover of the three and switching off individual spring elements step-by-step directional control valve is usually variable during standstill Total volume with constant or io of the vehicle, for example before loading, in advance adjustable total spring gas weight.

verbunden ist und außerdem durch ein Niveauregel- Durch die USA.-Patentschrift 3 222 047 ist zwaris connected and also by a level control by the USA. Patent 3 222 047 is

ventil mit einer Druckquelle oder mit einem Ablauf schon ein Zylinder der eingangs erwähnten Art beverbindbar ist. kanntgeworden, dessen Zylinderraum mit dem Ring-valve with a pressure source or with a drain already a cylinder of the type mentioned can be connected is. became known, whose cylinder space with the ring

Bekanntlich bestehen die Federelemente hydro- 15 raum verbindbar ist. Diese Verbindung wird aber nur pneumatischer Federungen meist aus einem Gehäuse, dann hergestellt, wenn Flüssigkeit hohen Druckes aus welches in seinem Innern durch eine bewegliche dem Zylinderraum zwecks Niveauregelung in einen Trennwand in einen Gasraum und einen Flüssigkeits- mit dem Ringraum verbundenen Niederdruckbehälter raum unterteilt ist. Der Gasraum wird mit einem abströmt. Es ist nicht möglich, mit Hilfe dieser Ver-Füllgas vorgespannt. Die Verwendung derartiger ao bindung den Druck im Zylinderraum und damit das Federelemente für Federungen von Lastkraftwagen zulässige Lastverhältnis zu variieren. Aus der franzöist bisher auf verschiedene Schwierigkeiten gestoßen, sischen Zusatzpatentschrift 85 116 zum französischen die beispielsweise bei Personenkraftwagen nicht auf- Patent 1276 461 ist ein Zylinder bekannt, bei dem treten. Während bei Personenkraftwagen das Verhält- sowohl Zylinderraum als auch Ringraum mit hydronis von Leergewicht des Fahrzeuges zum zulässigen 25 pneumatischen Federelementen verbunden sind. Wäh-Gesamtgewicht den Wert 1: 5 im allgemeinen nicht rend der Zylinderraum immer mit Druck beaufschlagt übersteigt, können dagegen bei Schwerlastwagen Ver- ist, wird der Ringraum abhängig von der Stellung hältnisse von etwa 1:10 auftreten. Da der Druck im eines Niveauregelventils mit dem Zylinderraum oder Hydrauliksystem proportional ansteigt, müßte zu- mit dem Ablauf verbunden. Es ist bei diesem Zylinder nächst die gesamte Anlage für einen sehr hohen 30 aber nicht möglich, den Ringraum bei einer beliebigen Druck ausgelegt sein. Da die Gasvorspannung in den Stellung des Kolbens vom Zylinderraum zu trennen Federelementen noch unter dem zu erwartenden und mit einem Ablauf zu verbinden. Zum Stande der Mindestdruck liegen muß, weil sonst bei diesem Be- Technik gehört auch ein durch die USA.-Patentschrift triebszustand keine Federung stattfände, wird bei 3 203 708 bekanntgewordener Zylinder, dessen Kolmaximalem Druck das Gas auf weniger als 10% des 35 ben Kanäle aufweist, die in Verbindung mit Kanälen Ausgangsvolumens kompromiert. Wenn als Trenn- in der Zylinderwand den Ringraum je nach Stellung wand eine Blase verwendet wird, treten dabei starke des Kolbens zum Zwecke der Niveauregelung ent-Knicke und Falten auf, welche die Lebensdauer der weder mit dem druckbeaufschlagten Zylinderraum Blase erheblich verringern. Solche Beanspruchungen oder mit einem Ablauf verbinden. Durch Beaufschlawerden zwar bei Verwendung einer Membrane weit- 4° gen oder Entlasten der Ringfläche wird zwar die gehend vermieden, aber die auch hier auftretende wirksame Kolbenfläche verändert, jedoch tritt dieser starke Walkung verringert ebenfalls die Lebensdauer. Effekt unabhängig von der jeweiligen Belastung auto-Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Feder- matisch immer dann auf, wenn der Kolben um einen konstante eines hydro-pneumatischen Federelementes bestimmten Betrag aus seiner der Niveauhöhe entim wesentlichen quadratisch mit der Belastung an- 45 sprechenden Lage verschoben wird. Während einer steigt. Daraus folgt, daß eine für eine geringe Be- Einfederung kann die Verbindung nicht hergestellt lastung ausgelegte Federung bei einer wesentlich höhe- werden. Damit ist auch eine Änderung des zulässigen ren Belastung unerträglich hart wird. Alle diese Nach- Lastverhältnisses nicht möglich. Weiterhin ist durch teile haben bisher die Verwendung hydro-pneuma- die deutsche Auslegeschrift 1 219 341 ein Zylinder tischer Federungen für Lastverhältnisse, die größer als 50 bekanntgeworden, dessen Zylinderraum mit dem etwa 1:5 waren, verhindert. Zwar gibt es die Mög- Ringraum verbindbar ist. Diese Verbindung erfolgt, lichkeit, die Gasvorspannung während des Betriebes wenn der Kolben eine radiale Öffnung in der Zylinzu ändern, doch ist dazu eine aufwendige Installation derwand freigibt, so daß Flüssigkeit aus dem Zymit einem Kompressor notwendig. Weiterhin hat man linderraum in einen den Zylinder umgebenden Ringversucht, Hilfsfedern bei Belastungserhöhung zuzu- 55 raum strömen kann, der seinerseits mit einem Ablauf schalten. Diese Methode hat aber den Nachteil, daß und dem kolbenstangenseitigen Ringraum des Zylindie Niveauregelung schwierig oder unmöglich wird ders verbunden ist. Da der Ringraum immer mit dem und daß der Platzbedarf steigt. Ablauf verbunden ist, kann sich in ihm auch keinAs is known, the spring elements consist of hydro space which can be connected. But this connection is only Pneumatic suspensions usually consist of a housing, then made when high pressure liquid from which in its interior by a movable the cylinder space for the purpose of level control in a Partition into a gas space and a liquid low-pressure container connected to the annular space space is divided. The gas space is discharged with a. It is not possible to use this filling gas biased. The use of such ao binding the pressure in the cylinder space and thus that Spring elements for suspensions of trucks to vary the permissible load ratio. From the French So far encountered various difficulties, Sian additional patent specification 85 116 to the French For example, in passenger cars not on Patent 1276 461 a cylinder is known in which step. While in passenger cars the ratio of both the cylinder space and the annular space with hydronis from the curb weight of the vehicle to the permissible 25 pneumatic spring elements. Weh total weight the value 1: 5 is generally not rend the cylinder chamber is always pressurized If, on the other hand, heavy trucks can be used, the annulus depends on the position ratios of about 1:10 occur. Since the pressure in a level control valve with the cylinder chamber or Hydraulic system increases proportionally, would have to be connected to the drain. It's with that cylinder next the entire system for a very high 30 but not possible the annulus at any Pressure. Because the gas bias is in the position of the piston to separate from the cylinder space Spring elements still below the expected and to be connected to a drain. To the state of Minimum pressure must be, because otherwise this technology also belongs to a US patent specification In the case of 3,203,708 cylinder that became known, the maximum cylinder capacity of the cylinder would be no suspension Pressure the gas to less than 10% of the 35 ben channels that are in communication with channels Compromised output volume. If as a partition in the cylinder wall, the annular space depending on the position If a bladder is used, strong kinks occur in the piston for the purpose of level control and wrinkles on which the life of neither with the pressurized cylinder space Significantly reduce the bladder. Connect such stresses or with a process. By getting sleepy if a membrane is used, the ring surface is increased by 4 ° or the pressure is relieved going avoided, but the effective piston area that occurs here also changes, but this occurs heavy flexing also reduces the service life. Effect auto-on regardless of the respective load Another disadvantage is that the spring mechanism always opens when the piston is around a constant amount of a hydro-pneumatic spring element determined from its level height entim is shifted substantially quadratically with the load-responsive position. During one increases. It follows that for a slight compression the connection cannot be made load-designed suspension with a significant increase in height. This also changes the permissible stress becomes unbearably hard. None of these post-load ratios are possible. Furthermore is through parts have so far used hydro-pneuma- the German Auslegeschrift 1 219 341 one cylinder table suspensions for load ratios that have become known to be greater than 50, the cylinder space of which with the about 1: 5 were prevented. Although there is the possibility of an annulus that can be connected. This connection is made possibility to adjust the gas preload during operation when the piston has a radial opening in the cylinder change, but this requires an elaborate installation of the wall so that liquid from the zymite a compressor is necessary. Furthermore one has linderraum in a ring test surrounding the cylinder, Auxiliary springs can flow to room when the load increases, which in turn with a drain switch. However, this method has the disadvantage that and the piston rod-side annular space of the cylinder Level control difficult or impossible is connected. Since the annulus is always with the and that the space requirement increases. There can be no process in it either

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es daher Auf- wesentlicher Druck aufbauen, d. h., eine Änderung gäbe der Erfindung, eine einfache, billige und raum- 60 des zulässigen Lastverhältnisses ist nicht möglich. Besparende Möglichkeit zu schaffen, das zulässige Last- kannt ist aus der deutschen Auslegeschrift 1185 071 Verhältnis zu vergrößern, ohne gleichzeitig stärkere auch ein als Stoßdämpfer dienender Zylinder, dessen Pumpen und stärker dimensionierte Elemente instal- Zylinderraum und Ringraum durch eine Umgehungslieren zu müssen leitung, in die ein einstellbares Drosselrückschlag-To avoid these disadvantages, it is therefore necessary to build up substantial pressure, i. i.e., a change If the invention gave, a simple, cheap and space-60 of the permissible load ratio is not possible. Saving The possibility to create the permissible load is from the German Auslegeschrift 1185 071 To increase the ratio without at the same time also a stronger cylinder serving as a shock absorber, its Pumps and more heavily dimensioned elements instal- cylinder space and annulus through a bypass duct to have a line in which an adjustable one-way flow control

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungs- 65 ventil und ein Absperrventil geschaltet sind, verbungemäß dadurch, daß zur Veränderung der wirksamen den werden können. Zudem sind an Zylinderraum Kolbenfläche durch ein Dreiwegeventil der kolben- und Ringraum mit Absperrventilen versehene Leitunstangenseitige Ringraum wahlweise mit dem stira- gen angeschlossen, durch die Flüssigkeit zu- bzw. ab-The solution to this problem occurs according to the invention, a valve and a shut-off valve are connected by being able to change the effective ones. In addition, there are cylinder spaces Piston area through a three-way valve the piston and annulus with shut-off valves on the control rod side Annular space optionally connected to the star, through which the liquid is added or removed

geführt werden kann. Dieser Zylinder soll eine beliebige Höheneinstellung innerhalb eines Bereiches zwischen dem ungefederten Teil und dem gefederten Teil eines Fahrzeuges ermöglichen. Zu diesem Zwecke wird die Lage des Kolbens durch Zu- oder Abführen von Flüssigkeit in der gewünschten Weise verändert. Nach dem Schließen der Absperrventile ist der Kolben dann hydraulisch eingespannt und kann sich relativ zum Zylinder nicht mehr bewegen. Hinweise zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgäbe konnten dieser Konstruktion wegen des unterschiedlichen Auf baus und Verwendungszweckes nicht entnommen werden.can be performed. This cylinder should have any height setting within a range between the unsprung part and the sprung part of a vehicle. To this end the position of the piston is changed in the desired manner by adding or removing liquid. After the shut-off valves have been closed, the piston is then hydraulically clamped and can move relatively stop moving to the cylinder. Instructions for solving the tasks on which the invention is based could not use this construction because of the different structure and purpose can be removed.

Die Abbildung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. The figure shows schematically an embodiment of the invention.

In einem Zylinder 1 gleitet ein mit einer Kolbenstange 2 versehener doppeltwirkender Kolben 3. Ein stirnseitiger Zylinderraum 4 ist gegen einen kolbenstangenseitigen Ringraum 5 durch eine Dichtung 6 abgedichtet, während der Ringraum 5 gegen die Atmosphäre durch eine Dichtung 7 abgedichtet ist. Der stirnseitige Zylinderraum 4 steht mit einem oder mehreren hydro-pneumatischen Federelementen 8 a, 8 b... inVerbindung, wobei das Federelement 8 b durch ein Absperrventil 9 willkürlich zu- oder abgeschaltet werden kann. Der stirnseitige Zylinderraum 4 und der Ringraum 5 sind durch eine Leitung 10, in die ein Dreiwegeventil 11 geschaltet ist, verbindbar. In einer zweiten Schaltstellung des Dreiwegeventils 11 wird diese Verbindung unterbrochen und der Ringraum 5 mit dem Ablauf 12 verbunden. Über eine Leitung 13 und ein Niveauregelventil 14, welches auf Relativbewegungen zwischen Zylinder 1 und Kolben 3 anspricht, ist der stirnseitige Zylinderraum 4 entweder mit einer Druckquelle 15 oder dem Ablauf 12 verbindbar. Die Kolbenstange 2 kann beispielsweise an der nicht gezeichneten Achse eines Lastkraftwagens und der Zylinder 1 am Chassis befestigt sein.A double-acting piston 3 provided with a piston rod 2 slides in a cylinder 1. The frontal cylinder space 4 is connected to one or more hydro-pneumatic spring elements 8 a, 8 b ... , whereby the spring element 8 b can be switched on or off at will by a shut-off valve 9. The end-face cylinder space 4 and the annular space 5 can be connected by a line 10 into which a three-way valve 11 is connected. In a second switching position of the three-way valve 11, this connection is interrupted and the annular space 5 is connected to the outlet 12. The end-face cylinder space 4 can be connected to either a pressure source 15 or the outlet 12 via a line 13 and a level control valve 14, which responds to relative movements between cylinder 1 and piston 3. The piston rod 2 can, for example, be attached to the axle of a truck (not shown) and the cylinder 1 to the chassis.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei leerem oder wenig beladenem Fahrzeug wird durch das Dreiwegeventil 11 der Zylinderraum 4 mit dem Ringraum 5 verbunden, so daß in beiden Räumen jeweils der gleiche Druck herrscht. Diese Schaltung bewirkt, daß bei einer Belastung der Kolbenstange 2 als wirksame Fläche nur die Kolbenstangenfläche übrigbleibt, da zwischen der Ringfläche und der gegenüberliegenden, der Ringfläche entsprechenden Kolbenfläche auf Grund des gleichen Druckes und der gleichen Flächen ein Kräftegleichgewicht besteht. Wenn die Belastung einen bestimmten Wert übersteigt, wird mittels des Dreiwegeventils 11 der Ringraum 5 vom stirnseitigen Zylinderraum 4 getrennt und mit dem Ablauf 12 verbunden. Dadurch entspricht die wirksame Fläche nun der ganzen Kolbenfläche, die beispielsweise doppelt so groß sein kann wie die Kolbenstangenfläche. Dadurch ergäbe sich bei doppelter Belastung der gleiche Druck. Um die Federhärte und die Eigenfrequenz der Federung ändern zu können, kann man noch verschiedene Federelemente 8 b zu- oder abschalten. Ebenso kann man zwischen den Federelementen 8 a und 8 b und dem Zylinderraum 4 Drosselelemente einbauen. Das Niveauregelventil 14 kann von beliebiger bekannter Bauart sein.The mode of operation is as follows: When the vehicle is empty or lightly loaded, the three-way valve 11 connects the cylinder space 4 to the annular space 5, so that the same pressure prevails in both spaces. This circuit has the effect that when the piston rod 2 is loaded, only the piston rod surface remains as an effective surface, since there is an equilibrium of forces between the ring surface and the opposite piston surface corresponding to the ring surface due to the same pressure and the same surfaces. If the load exceeds a certain value, the annular space 5 is separated from the end-face cylinder space 4 by means of the three-way valve 11 and connected to the outlet 12. As a result, the effective area now corresponds to the entire piston area, which can, for example, be twice as large as the piston rod area. This would result in the same pressure if the load is doubled. In order to be able to change the spring stiffness and the natural frequency of the suspension, various spring elements 8 b can be switched on or off. Likewise, you can install 4 throttle elements between the spring elements 8 a and 8 b and the cylinder chamber. The level control valve 14 can be of any known type.

Claims

Claim:

Cylinder with double-acting piston for hydro-pneumatic suspension, in particular of trucks, the liquid-filled interior of which through the piston into an end-face Cylinder space and an annular space on the piston rod side is subdivided, of which the end-face Cylinder space with hydro-pneumatic spring elements constant or by supply and Switching off individual spring elements gradually changeable total volume with constant or stepwise variable total spring gas weight is connected and also by a The level control valve can be connected to a pressure source or to a drain, characterized in that that to change the effective piston area by means of a three-way valve (11) the piston rod-side annular space (5) is optional can be connected to the frontal cylinder space (4) or to the drain (12).

1 sheet of drawings