DE1290048B

DE1290048B - Hydropneumatische Federung mit Niveauregelung fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer Nutzkraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1290048B
Application number: DED50436A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Diether; Dipl-Ing Paul; Scarpatetti; Strifler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1966-06-30
Filing date: 1966-06-30
Publication date: 1969-02-27

Description

Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Federung mit Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, bei der ein in einem Zylinder gleitender Arbeitskolben mit dem Ölteil eines Arbeitsluftraumes in Verbindung steht, dessen Luftteil seinerseits mit dem Luftteil eines Reserveluftraumes durch eine enge Öffnung verbunden ist, und bei der bei Be- oder Entladung des Fahrzeuges Öl in den Ölteil des Reserveluftraumes gepumpt oder daraus abgelassen und dadurch Luft aus dem Reserveluftraum in den Arbeitsluftraum gedrückt wird, oder umgekehrt, bis eine vorgegebene Höhe des Fahrzeugaufbaues erreicht ist, wobei Ölverluste im Zylinder des Arbeitskolbens dadurch ausgeglichen werden, daß bei unbeladenem Fahrzeug in Abhängigkeit vom Volumen der dann im Luftteil des Reserveluftraumes vorhandenen Luft eine Verbindung zwischen einer Ölpumpe und dem Zylinder des Arbeitskolbens hergestellt bzw. unterbrochen wird, nach Patent 1260 997.
Zum Feststellen des Volumens der im Luftteil des Reserveluftraumes vorhandenen Luft ist bei den im Hauptpatent dargestellten Ausführungsbeispielen ein als Abtaster dienender Regelteller vorgesehen, der auf der Membran des Reserveluftraumes aufliegt und kraftschlüssig deren Lageänderungen folgt.
Diese Anordnung bringt insofern eine Unsicherheit mit sich, als z. B. bei einem Verklemmen des Abtasters bei sich nach unten bewegender Membran der Fall eintreten kann, daß der Abtaster den Bewegungen der Membran nicht mehr folgt und so keine Auffüllung von Leckölverlusten am Arbeitskolben des Federelements mehr erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Mängel einer nur kraftschlüssigen Verbindung bei einer hydropneumatischen Federung nach dem Hauptpatent zu vermeiden und diese Federung weiterzuverbessern.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1177 951 ist es bereits bekannt, bei einer Dämpfungseinrichtung einer Federung ein Übertragungsglied formschlüssig mit einer Membran zu verbinden.
In Anwendung dieser bekannten Lehre zum technischen Handeln wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Übertragungsglied, das die vom Volumen der im Luftteil des Reserveluftraumes vorhandenen Luft abhängige Stellung einer Membran zwischen dem Ölteil und dem Luftteil des Reserveluftraumes auf die Regeleinrichtung überträgt, formschlüssig mit der Membran verbunden ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Übertragungsglied mit einer Steuerhülse verbunden, die axial verschiebbar in einem Steuerkolben angeordnet ist, der seinerseits in einem Gehäuse verschiebbar geführt ist und dessen Stellung von dem im Reserveluftraum herrschenden Druck bestimmt wird, zu dem jeweils ein bestimmtes Sollvolumen der im Luftteil des Reserveluftraumes vorhandenen Luft gehört, so daß Ölverluste im Zylinder des Arbeitskolbens oder dem mit diesem verbundenen Ölteil des Arbeitsluftraumes bei jedem Belastungszustand in Abhängigkeit vom Volumen der jeweils im Luftteil des Reserveluftraumes vorhandenen Luft ausgeglichen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Steuerkolben an seinen beiden unterschiedlich großen Stirnflächen von dem im Ölteil des Reserveluftraumes herrschenden Öldruck beaufschlagt und zusätzlich von einer im Gehäuse angeordneten Druckfeder belastet wird, die so ausgelegt ist, daß der Steuerkolben für jeden Beladungszustand eine bestimmte Stellung einnimmt, derart, daß sein Abstand zur Membran des Reserveluftraumes konstant bleibt, solange Ölverluste vermieden werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß bei durch Leckölverluste verursachtem Absinken der Membran des Reserveluftraumes und der damit verbundenen Abwärtsbewegung der Steuerhülse relativ zum Steuerkolben über zwei Segmentnuten an der Steuerhülse, in die je eine Bohrung mündet, und über eine Ringnut im Steuerkolben eine Verbindung zwischen einer von der Ölpumpe kommenden Rohrleitung und einer zum Ölteil des Arbeitsluftraumes führenden Rohrleitung hergestellt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Federung sind den Ansprüchen zu entnehmen.
Die hydropneumatische Federung nach der Erfindung soll im folgenden an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Federung im Schnitt und F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Ein Arbeitsluftraum l und ein Reserveluftraum 2 der Federung sind jeweils durch eine Membran 3 bzw. 4 in einen Ölteil 1 a bzw. 2 a und einen Luftteil 1 b bzw. 2 b unterteilt, wobei die Luftteile 1 b und 2 b durch eine in einer Trennwand 5 angeordnete enge Öffnung 6 verbunden sind, deren Querschnitt so ausgelegt ist, daß keine durch Federungsbewegungen bewirkten schnellen Druckschwankungen, sondern nur langsame, durch Änderung der Beladung des Fahrzeuges hervorgerufene Druckänderungen vom Arbeitsluftraum in den Reserveluftraum übertragen werden.
Mit der Membran 4 des Reserveluftraumes 2 ist ein Übertragungsglied 7 formschlüssig verbunden, das an seinem anderen Ende an einer Steuerhülse 8 befestigt ist, die innerhalb eines hohlen Steuerkolbens 9 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Steuerkolben 9 ist seinerseits in einem Gehäuse 10 verschiebbar, das einen unter Außendruck stehenden Raum 10 a, eine unter dem im Ölteil 2 a des Reserveluftraumes 2 herrschenden Öldruck stehende Kammer 10 b und einen in die Steuerhülse 8 hineinragenden zentralen Zapfen 10 c aufweist. Die Lage des Steuerkolbens 9 wird bestimmt durch den auf seine Stirnflächen 9a und 9 b wirkenden Öldruck und durch eine im Raum 10 a des Gehäuses 10 angeordnete Druckfeder 11.
Die Ölzufuhr zu dem erfindungsgemäßen Federungssystem erfolgt aus einem Ölbehälter 12 über eine Ölpumpe 13, der ein Druckspeicher 14 nachgeschaltet ist.
Von der Ölpumpe 13 führt eine Rohrleitung 15 direkt zum Zapfen 10 c des Gehäuses 10, wo sie in eine Segmentnut 16 der Steuerhülse 8 mündet. Eine weitere Rohrleitung 17 führt von der Ölpumpe 13 über ein Höheneinstellventi118, das in bekannter Weise in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Achse und Aufbau gesteuert wird, mit einem Zweig 17 a in die Kammer 10 b des Gehäuses 10 und mit einem zweiten Zweig 17 b zum Ölteil 2 a des Reserveluftraumes 2. Eine Ölrücklaufleitung 19 führt vom Höheneinstellventil 18 zum Ölbehälter 12. Der ölzufuhr zum ölteil 1 a des Arbeitsluftraumes 1 dient eine Rohrleitung 20, die an ihrem anderen Ende in den Zapfen 10 c des Gehäuses 10 führt und dort im Bereich einer weiteren Segmentnut 21 der Steuerhülse 8 mündet.
Von der Außenfläche der Steuerhülse 8 führt eine Bohrung 22 zu der Segmentnut 16 und eine Bohrung 23 zu der Segmentnut 21.
Durch eine vorspringende Paßfeder 24 am Zapfen 10 c, die in einer Nut 25 (F i g. 2) der Steuerhülse 8 gleitet, ist diese gegen Verdrehen gesichert.
Im Steuerkolben 9 ist eine Ringnut 26 vorgesehen, die in einer solchen Höhe angeordnet ist, daß sie durch eine Relativbewegung von Steuerkolben 9 und Steuerhülse 8 zueinander zur Deckung mit den Bohrungen 22 und 23 gebracht werden kann.
Im folgenden soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung näher beschrieben werden. Bei Belastungszunahme oder bei Ölverlust im Ölteil 1 a des Arbeitsluftraumes 1 gibt das Höheneinstellventil 18 die Rohrleitung 17 frei, und es wird Öl in den Ölteil 2 a des Reserveluftraumes 2 gefördert. Dadurch wird die Membran 4 nach unten gedrückt. Während der Steuerkolben 9 seine Stellung beibehält, wandert das Übertragungsglied 7 und damit die Steuerhülse 8 nach unten, und zwar nur bei Ölverlust im Ölteil 1 a des Arbeitsluftraumes 1 so weit, bis die Ringnut 26 im Steuerkolben 9 und die Bohrungen 22 und 23 in der Steuerhülse 8 zur Deckung kommen. Damit strömt Öl aus der Rohrleitung 15 über die Segmentnut 16, die Bohrung 22, die Ringnut 26 und die Bohrung 23 in die zweite Segmentnut 21 und von dort über die Rohrleitung 20 in den Ölteil 1 a des Arbeitsluftraumes 1, der mit dem nicht dargestellten Arbeitszylinder des Federbeines in Verbindung steht. Wenn der Leckölverlust aufgefüllt ist, tritt wieder eine gegenseitige Verschiebung von Steuerhülse 8 und Steuerkolben 9 ein, und der Ölstrom wird unterbrochen.
Ein Konstanthalten der Höhe des Fahrzeugaufbaues auch bei überladenem Fahrzeug kann bei einer erfindungsgemäßen Federung durch folgende Maßnahmen erreicht werden: Die Trennwand 5 zwischen Arbeitsluftraum 1 und Reserveluftraum 2 weist in ihrer Mitte eine zum Reserveluftraum konkave Einbuchtung 27 auf, in die sich bei überladenem Fahrzeug und damit an der Trennwand 5 anliegender Membran 4 das übertragungsglied 7 legen kann. Dadurch werden auch in diesem Fall die Ringnut 26 und die Bohrungen 22 und 23 zur Deckung gebracht. Bei Ansprechen des Höhenregelventils 18 wird dann das gesamte durch die Rohrleitung 17 fließende Öl in den Ölteil 1 a des Arbeitsluftraumes 1 gefördert, bis die vorgegebene Höhe des Fahrzeugaufbaues erreicht ist. Dabei wird entsprechend der höheren Belastung die im Arbeitsluftraum 1 vorhandene Luft stärker zusammengedrückt, was eine Verhärtung der Federung zur Folge hat, die jedoch zugunsten einer konstanten Höhe des Fahrzeugaufbaues in Kauf genommen werden kann. Bei Verminderung der Überladung bewegt sich das Übertragungsglied 7 und damit die Steuerhülse 8 nach oben, und durch eine oberhalb der Bohrung 23 gelegene Bohrung 28 strömt das überschüssige Öl aus dem Ölteil 1 a des Arbeitsluftraumes 1 in die Kammer 10 b des Gehäuses 10 und von dort über die Rohrleitung 17, das Höheneinstellventil 18 und die ölrücklaufleitung 19 zum ölbehälter 12.

Claims

Patentansprüche: 1.. Hydropneumatische Federung mit Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, bei der ein in einem Zylinder gleitender Arbeitskolben mit dem Ölteil eines Arbeitsluftraumes in Verbindung steht, dessen Luftteil seinerseits mit dem Luftteil eines Reserveluftraumes durch eine enge Öffnung verbunden ist, und bei der bei Be- oder Entladung des Fahrzeuges Öl in den Ölteil des Reserveluftraumes gepumpt oder daraus abgelassen und dadurch Luft aus dem Reserveluftraum in den Arbeitsluftraum gedrückt wird, oder umgekehrt, bis eine vorgegebene Höhe des Fahrzeugaufbaues erreicht ist, wobei Ölverluste im Zylinder des Arbeitskolbens dadurch ausgeglichen werden, daß bei unbeladenem Fahrzeug in Abhängigkeit vom Volumen der dann im Luftteil des Reserveluftraumes vorhandenen Luft eine Verbindung zwischen einer Ölpumpe und dem Zylinder des Arbeitskolbens hergestellt bzw. unterbrochen wird, nach Patent 1260 997, dadurch gekennzeichnet, daß ein übertragungsglied (7), das die vom Volumen der im Luftteil (2 b) des Reserveluftraumes (2) vorhandenen Luft abhängige Stellung einer Membran (4) zwischen dem Ölteil (2 a) und dem Luftteil (2 b) des Reserveluftraumes (2) auf die Regeleinrichtung überträgt, in an sich bekannter Weise formschlüssig mit der Membran (4) verbunden ist.
2. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das übertragungsglied (7) mit einer Steuerhülse (8) verbunden ist, die axial verschiebbar in einem Steuerkolben (9) angeordnet ist, der seinerseits in einem Gehäuse (10) verschiebbar geführt ist und dessen Stellung von dem im Reserveluftraum (2) herrschenden Druck bestimmt wird, zu dem jeweils ein bestimmtes Sollvolumen der im Luftteil (2 b) des Reserveluftraumes (2) vorhandenen Luft gehört, so daß Ölverluste im Zylinder des Arbeitskolbens oder dem mit diesem verbundenen Ölteil (1 a) des Arbeitsluftraumes (1) bei jedem Belastungszustand in Abhängigkeit vom Volumen der jeweils im Luftteil (2 b) des Reserveluftraums (2) vorhandenen Luft ausgeglichen werden.
3. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (9) an seinen beiden unterschiedlich großen Stirnflächen (9 a und 9 b) von dem im Ölteil (2 a) des Reserveluftraumes (2) herrschenden Öldruck beaufschlagt und zusätzlich von einer im Gehäuse (10) angeordneten Druckfeder (11) belastet wird, die so ausgelegt ist, daß der Steuerkolben (9) für jeden Beladungszustand eine bestimmte Stellung einnimmt, derart, daß sein Abstand zur Membran (4) des Reserveluftraumes (2) konstant bleibt, solange Ölverluste vermieden werden.
4. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1. bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei durch Leckölverluste verursachtem Absinken der Membran (4) des Reserveluftraumes (2) und der damit verbundenen Abwärtsbewegung der Steuerhülse (8) relativ zum Steuerkolben (9) über zwei Segmentnuten (16 und 21) an der Steuerhülse (8), in die je eine Bohrung (22 bzw. 23) mündet, und über eine Ringnut (26) im Steuerkolben (9) eine Verbindung zwischen einer von der Ölpumpe (13) kommenden Rohrleitung (15) und einer zum Ölteil (1 a) des Arbeitsluftraumes (1) führenden Rohrleitung (20) hergestellt wird.
5. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (8) einen Zapfen (10 c) des Gehäuses (10) umschließt und gegenüber diesem durch eine Paßfeder (24) und eine Nut (25) gegen Drehen gesichert ist.
6. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (5) zwischen dem Arbeitsluftraum (1) und dem Reserveluftraum (2) in ihrer Mitte eine zum Reserveluftraum konkave Einbuchtung (27) aufweist.
7. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerhülse (8) oberhalb der ersten Bohrung (23) eine weitere Bohrung (28) vorgesehen ist.