DE1294235B - Hydraulic suspension, especially for motor vehicles - Google Patents

Hydraulic suspension, especially for motor vehicles

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DE1294235B
DE1294235B DET24744A DET0024744A DE1294235B DE 1294235 B DE1294235 B DE 1294235B DE T24744 A DET24744 A DE T24744A DE T0024744 A DET0024744 A DE T0024744A DE 1294235 B DE1294235 B DE 1294235B
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Dipl-Phys Fritz
Ostwald
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Continental Teves AG and Co oHG
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Alfred Teves GmbH
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem am Aufbau und an der Achse angelenkten Zylinder-Kolben-Aggregat, bestehend aus einem Kolbenstangenzylinder und einem überdruckventil und mit einer Druckmittelquelle und einem Behälter, die an die Arbeitsräume des Zylinder-Kolben-Aggregates angeschlossen sind.The invention relates to hydraulic suspension, in particular for motor vehicles with a cylinder-piston unit linked to the body and the axle, consisting of a piston rod cylinder and a pressure relief valve and with a Pressure medium source and a container connected to the working spaces of the cylinder-piston unit are connected.

Es sind bereits Federungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen zwischen dem Rahmen und der Radachse eine durch einen Zylinder und einen Kolben gebildete Druckkammer von durch einen überlauf geregelter Höhe angeordnet ist, die durch eine Pumpe fortlaufend gespeist wird. Die Druckkammer ist dabei mit Flüssigkeit gefüllt, die bei geschlossenem überlauf durch eine aus einstellbaren Ventilen oder Blenden bestehende Drosseleinrichtung entweichen kann und durch eine Leitung der Pumpe oder einem zur Speisung der Pumpe dienenden Zwischenbehälter zugeführt wird. Die Regelventile der Drosseleinrichtung sind in einem mit der Achse verbundenen Gehäuse angeordnet und durch ein Hebelsystem mit dem Fahrzeugrahmen derart verbunden, daß bei Einfederung der Räder die Ventile zur Erhöhung oder Minderung der Drosselwirkung verstellt werden. Die direkte mechanische Steuerung der Regelventile in Abhängigkeit von der Abstandsänderung zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau hat jedoch den Nachteil, daß keinerlei stoßdämpfende Wirkung erzielt wird, da unmittelbar mit der Abstandsänderung eine Erhöhung des Arbeitsdruckes erfolgt.There are already suspensions for motor vehicles known in which between the frame and the wheel axle one formed by a cylinder and a piston Pressure chamber is arranged by an overflow regulated height by a Pump is continuously fed. The pressure chamber is filled with liquid, when the overflow is closed by one of adjustable valves or orifices existing throttle device can escape and through a line of the pump or is fed to an intermediate container serving to feed the pump. The control valves the throttle device are arranged in a housing connected to the axle and connected to the vehicle frame by a lever system in such a way that upon compression of the wheels, the valves can be adjusted to increase or decrease the throttling effect. The direct mechanical control of the control valves depending on the change in distance between the vehicle axle and the vehicle body, however, has the disadvantage that none shock-absorbing effect is achieved because immediately with the change in distance a The working pressure is increased.

Es ist auch schon bekannt, zur Federung zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugachse einen mehrstufigen Arbeitszylinder anzuordnen, dessen einzelne Arbeitsräume an die Hochdruck- bzw. Niederdruckseite einer Speisepumpe angeschlossen sind und wobei zwischen Zulauf und Rücklauf ein verstellbares Überdruckventil angeordnet ist. Hierbei sind jedoch die einzelnen Bauteile des Zylinder-Kolben-Aggregates getrennt voneinander angeordnet und durch Leitungen miteinander verbunden, so daß die Störanfälligkeit des Systems recht groß ist. Da die Steuerung des Überdruckventils durch die bei der Federung entstehenden Drücke, also hydraulisch erfolgt und dadurch verzögernd einsetzt, neigt dieses System zu Resonanzschwingungen, die sich auf die Federwirkung ungünstig auswirken. Bei Ausfall der Speisepumpe, beispielsweise durch Abstellen des Motors, wird in beiden Systemen der Druck abgebaut und der Arbeitskolben bis zu einem Anschlag in das Zylindergehäuse geschoben.It is already known for the suspension between the vehicle body and Vehicle axis to arrange a multi-stage working cylinder, its individual work spaces are connected to the high pressure or low pressure side of a feed pump and an adjustable pressure relief valve being arranged between the inlet and the return is. Here, however, the individual components of the cylinder-piston unit are separated arranged from each other and connected by lines, so that the susceptibility to failure of the system is quite large. Since the control of the pressure relief valve by the at the suspension resulting pressures, so takes place hydraulically and thereby delaying begins, this system tends to resonate vibrations, which affect the spring action have an unfavorable effect. If the feed pump fails, for example when it is switched off of the engine, the pressure is reduced in both systems and the working piston up pushed to a stop in the cylinder housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als hydraulische Federung arbeitendes Zylinder-Kolben-Aggregat zu schaffen, das durch seine kompakte Bauweise die Anordnung der Steuerorgane und des Arbeitszylinders innerhalb einer Einheit ermöglicht und das nach Ausfall der Speisepumpe auf seinem Niveau gehalten wird. Diese Aufgabe wird bei Federungen der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das überdruckventil und der Arbeitskolben koaxial zueinander im Zylinder 3 des Zylinder-Kolben-Aggregates angeordnet sind und der Ventilkörper des überdruckventils in an sich bekannter Weise durch Federn mit dem Arbeitskolben gekoppelt ist. Das überdruckventil ist nach der Erfindung vorzugsweise ein teilentlastetes Maximaldruckventil. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem Zylinder des Zylinder-Kolben-Aggregates durch eine Radialwand ein erster Raum abgegrenzt, der mit dem Fluidsammelbehälter über ein überdruckventil in Verbindung steht. In dem anderen zweiten Raum des Kolbenstangenzylinders sind durch den Arbeitskolben zwei Teilkammern voneinander abgetrennt, von denen die eine unter dem Kolben dauernd mit dem Behälter verbunden ist. Der Ventilkörper des Maximaldruckventils ist abgedichtet in der Wand geführt und bildet mit der Stirnwand des ersten abgetrennten Raumes einen Ventilverschluß. Durch eine Mittelbohrung und durch Radialbohrungen verbindet er den ersten abgetrennten Raum mit der Teilkammer vor dem Kolben, wobei er dadurch annähernd druckausgeglichen ist, da seine Verschlußfläche gleich dem Querschnitt seiner Führung in der Wand ist. Zwei Federn beaufschlagen die beiden Flächen eines Bundes an einem Fortsatz des Ventilkörpers, der sich in eine Mittelbohrung des Kolbens erstreckt. Die Kraft dieser Federn ist dadurch in Ab- hängigkeit vom Hub des Kolbens geregelt, daß sie sich gegen die Stirnwand der Mittelbohrung im Kolben und gegen einen Anschlag in der Mittelbohrung des Kolbens abstützen. Ein Ventilblock verbindet auf einer Seite die Druckmittelquelle über einen Ventilraum nebst einem Ventil mit der Teilkammer über dem Kolben und auf der anderen Seite über die andere Ventilkammer nebst einem Ventil den ersten abgetrennten Raum mit dem Behälter.The invention is based on the object of creating a cylinder-piston unit working as a hydraulic suspension, which, thanks to its compact design, enables the control elements and the working cylinder to be arranged within one unit and which is kept at its level after the feed pump fails. This object is achieved according to the invention in suspensions of the type described above in that the pressure relief valve and the working piston are arranged coaxially to one another in the cylinder 3 of the cylinder-piston unit and the valve body of the pressure relief valve is coupled to the working piston in a known manner by springs. According to the invention, the pressure relief valve is preferably a partially relieved maximum pressure valve. In one embodiment of the invention, a first space is delimited in the cylinder of the cylinder-piston unit by a radial wall, which is connected to the fluid collection container via a pressure relief valve. In the other, second space of the piston rod cylinder, two sub-chambers are separated from one another by the working piston, one of which is permanently connected to the container under the piston. The valve body of the maximum pressure valve is guided in a sealed manner in the wall and forms a valve closure with the end wall of the first separated space. By means of a central bore and radial bores, it connects the first separated space with the partial chamber in front of the piston, whereby it is almost pressure-balanced because its closure surface is equal to the cross-section of its guide in the wall. Two springs act on the two surfaces of a collar on an extension of the valve body, which extends into a central bore of the piston. The force of these springs is thereby regulated in dependence on the stroke of the piston, that they are supported against the end wall of the central bore in the piston and against a stop in the central bore of the piston. A valve block connects the pressure medium source on one side via a valve chamber together with a valve with the partial chamber above the piston and on the other side via the other valve chamber together with a valve the first separated chamber with the container.

Um eine unzulässige Erwärmung des überdruckventils zu verhindern, ist der Kopf des Kolbenstangenzylinders, in dem das überdruckventil angeordnet ist, vorteilhaft mit Kühlrippen versehen.To prevent inadmissible heating of the pressure relief valve, is the head of the piston rod cylinder in which the pressure relief valve is located, advantageously provided with cooling fins.

Eine gute Schmierung der unteren Kolbenstangendichtung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Rücklauf des Druckmittels über die untere Teilkammer im Kolbenstangenzylinder erfolgt.Good lubrication of the lower piston rod seal is required after the Invention achieved in that the return of the pressure medium via the lower sub-chamber takes place in the piston rod cylinder.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die kompakte Anordnung der Steuer- und Arbeitsaggregate innerhalb eines Bauteiles eine einfache und wirtschaftliche Herstellung desselben ermöglicht wird. Weiterhin wird erreicht, daß das gesamte Zylinder-Kolben-Aggregat bei Störungen in einfacher Weise ausgebaut und durch ein Austauschteil ersetzt werden kann. Eine Beschädigung der einzelnen Verbindungsleitungen kann nicht so leicht erfolgen, da diese nur Bohrungen innerhalb des Zylindergehäuses sind. Schließlich wird durch die Anordnung der automatischen hy- draulischen Verriegelung bei Ausfall der Pumpe ein Absinken des Fahrzeugs verhindert.The advantages achieved with the invention are in particular that the compact arrangement of the control and working units within a component enables simple and economical production of the same. Furthermore, it is achieved that the entire cylinder-piston unit can be removed in a simple manner in the event of malfunctions and replaced by a replacement part. Damage to the individual connecting lines is not so easy because they are just bores within the cylinder housing. Finally, the arrangement of the automatic hydraulic lock prevents the vehicle from falling if the pump fails.

In dem Druckmittelkreis der hydraulischen Federung kann ein Mengenteiler angeordnet sein, der die einzelnen Federbeine mit gleichen oder unterschiedlichen Fördermengen speist, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.A flow divider can be installed in the pressure medium circuit of the hydraulic suspension be arranged that the individual struts with the same or different Feed rates, In the drawing is an embodiment of the invention shown schematically.

Es sind die Druckmittelquelle mit 1, der Behälter mit 2, der Zylinder des Zylinder-Kolben-Aggregates mit 3 und das Mengenteilventil mit 4 gekennzeichnet.The pressure medium source is marked with 1, the container with 2, the cylinder of the cylinder-piston unit with 3 and the flow divider valve with 4.

Das Gehäuse 5 des vorgenannten Zylinders 3 ist mit dem Auge 6 an dem Aufbau angelenkt und enthält einen Kolben 7, der mit dem Auge 8 an der Achse befestigt ist. Eine Trennwand 9 unterteilt den Zylinder 3 in einen ersten Raum 10, der mit dem Fluidsammelbehälter 2 in dauernder Verbindung steht. Den anderen Raum 11 teilt der Kolben 7 in die Teilkammern 12 und U.' In einer Bohrung der Wand 9 ist der Verschlußkörper 14 des Maximaldruckventils 15 abgedichtet durch den Dichtring 16 geführt.The housing 5 of the aforementioned cylinder 3 is hinged to the structure with the eye 6 and contains a piston 7 which is fastened with the eye 8 on the axle. A partition 9 divides the cylinder 3 into a first space 10 which is in permanent communication with the fluid collection container 2. The piston 7 divides the other space 11 into the sub-chambers 12 and U. ' In a bore in the wall 9 , the closure body 14 of the maximum pressure valve 15 is guided through the sealing ring 16 in a sealed manner.

Von der Druckmittelquelle 1, in diesem Falle einer Pumpe, wird das Druckmittel aus dem Fluidsammelbehälter 2 durch die Leitung 17 angesaugt und durch die Leitung 18 über das Mengenteilventil 4 und die Leitung 19 dem Anschluß 20 des Zylinders 3 zugeführt. Von hier gelangt es über einen Ventilblock 21 durch den Ventilraum 21 a und durch den Kanal 22 in die obere Teilkammer 1.2. Es füllt durch die Radialbohrungen 23 die Mittelbohrung 24 des Verschlußkörpers 14 bis vor die Stirnwand 25 des ersten Raumes 10. Von dort strömt es bei geöffnetem Ventilverschluß 25, 26 durch den ersten Raum 10, den Kanal 27, den Ventilraum 21 b in einen Ablauf 28 zum Fluidsammelbehälter 2, der durch die untere Teilkammer 13 und die Leitung 28' führt.From the pressure medium source 1, in this case a pump, the pressure medium is sucked in from the fluid collecting container 2 through the line 17 and fed through the line 18 via the flow divider valve 4 and the line 19 to the connection 20 of the cylinder 3. From here it passes via a valve block 21 through the valve chamber 21 a and through the channel 22 into the upper sub-chamber 1.2. It fills through the radial bores 23, the central bore 24 of the closure body 14 to the front end wall 25 of the first chamber 10. From there, it flows when the valve is open shutter 25, 26 through the first space 10, the channel 27, the valve chamber 21 b into a drain 28 to the fluid collection container 2, which leads through the lower sub-chamber 13 and the line 28 ' .

Das Maximaldruckventil 15 wird durch die angedrehte Schulter 29, zwischen der und der Stirnseite 30 der Wand 9 eine Ventilfeder 31 eingespannt ist, druckausgeglichen.The maximum pressure valve 15 is pressure-compensated by the turned shoulder 29, between which and the end face 30 of the wall 9 a valve spring 31 is clamped.

Der Stangenteil vom Arbeitskolben 7 weist eine Mittelbohrung 32 auf, in die der Zapfen 33 des Verschlußkörpers 14 hineinragt. Er endet in einem Bund 34 und stützt sich über die Druckfeder 35 an dem einen Ende der Bohrung 32 und über die Druckfeder 36 sowie den Anschlag 37 an dem Kolben 7 ab.The rod part of the working piston 7 has a central bore 32 into which the pin 33 of the closure body 14 protrudes. It ends in a collar 34 and is supported via the compression spring 35 at the one end of the bore 32 and the compression spring 36 and the stop 37 on the piston 7 from.

Solange die Pumpe 1 läuft, ist der Zylinder 3 vom Druckmittel durchströmt. Steht die Pumpe, dann ist der Ventilblock 21 eine hydraulische Sperre für jede Bewegung des Kolbens 7. As long as the pump 1 is running, the cylinder 3 is traversed by the pressure medium. When the pump is at a standstill, the valve block 21 is a hydraulic lock for every movement of the piston 7.

Beim Einfedern des Kolbens 7 wird die Spannung der Druckfeder 35, mit der das Maximaldruckventil 15 beaufschlagt ist, entsprechend dem Hub des Kolbens 7 verstärkt. Dementsprechend wird das den Zy- linder 3 durchströmende Druckmittel in der Ventilöffnung 25,26 gedrosselt.When the piston 7 is compressed, the tension of the compression spring 35, with which the maximum pressure valve 15 is acted upon, is increased in accordance with the stroke of the piston 7 . Accordingly, the relieving is throttled the ZY 3 by flowing pressure medium in the valve opening 25,26.

Die Federn 31,35 und 36 sind so aufeinander abgestimmt, daß das Federbein 3 die fahrtechnisch gewünschte Federcharakteristik erhält. Die Antriebsleistungen für die Druckmittelquelle einer solchen Anlage betragen etwa 1 bis 3 PS für ein Fahrzeug von 1 Tonne Eigengewicht.The springs 31 , 35 and 36 are matched to one another in such a way that the spring strut 3 receives the spring characteristics desired for driving. The drive power for the pressure medium source of such a system is about 1 to 3 HP for a vehicle of 1 tonne weight.

Durch Anwendung von hydraulischen Drosseln und Blenden kann diesem Federbein nicht nur die Eigenschaft einer Feder, sondern auch die eines Stoßdämpfers gegeben werden, wobei die Stoßdämpfercharakteristik mit bekannten einfachen Mitteln beeinflußbar ist.This can be achieved by using hydraulic throttles and orifices Suspension strut not only has the properties of a spring, but also that of a shock absorber are given, the shock absorber characteristics by known simple means can be influenced.

Zur Erzielung einer Niveauregelung sowie lastabhängiger wegunabhängiger Federungen kann das System relativ einfach erweitert werden. Als ergänzendes Bauelement für eine Zentralhydraulik läßt sich eine Einführung besonders als Konkurrenz zur Luftfederung vorstellen, der gegenüber der große Vorteil der eingebauten hydraulischen Stoßdämpfung besteht.To achieve level control as well as load-dependent travel-independent Suspension, the system can be expanded relatively easily. As a complementary component for a central hydraulic system, an introduction can be especially seen as a competition to the Imagine air suspension over the great advantage of the built-in hydraulic There is shock absorption.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Hydraulische Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem am Aufbau und an der Achse angelenkten Zylinder - Kolben - Aggregat, bestehend aus einem Kolbenstangenzylinder und einem überdruckventil und mit einer Druckmittelquelle und einem Behälter, die an die Arbeitsräume des Zylinder - Kolben - Aggregates angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das überdruckventil (15) und der Arbeitskolben(7) koaxial zueinander im Zylinder (3) des Zylinder-Kolben-Aggregates (5) angeordnet sind und der Ventilkörper (14) des überdruckventils (15) in an sich bekannter Weise durch Federn (35, 36) mit dem Arbeitskolben (7) gekoppelt ist. Claims: 1. Hydraulic suspension, in particular for motor vehicles, with a hinged on the structure and on the axis of the cylinder - piston - assembly, consisting of a piston rod cylinder and a pressure relief valve and with a pressure medium source and a tank, attached to the working chambers of the cylinder - piston - Unit are connected, characterized in that the pressure relief valve (15) and the working piston (7) are arranged coaxially to each other in the cylinder (3) of the cylinder-piston unit (5) and the valve body (14) of the pressure relief valve (15) in on is coupled to the working piston (7) in a known manner by springs (35, 36). 2. Hydraulische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das überdruckventil (15) als teilentlastetes Maximaldruckventil ausgebildet ist. 3. Hydraulische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder (3) des Zylinder-Kolben-Aggregates (5) durch eine Radialwand (9) ein erster Raum (10) abgegrenzt ist, der mit dem Fluidsammelbehälter (2) über ein Cberdruckventil (21 d) in Verbindung steht, und daß von dem Arbeitskolben (7) in dem anderen zweiten Raum (11) des Zylinders (3) zwei Teilkammern (12,13) abgetrennt sind, von denen die Teilkammer (13) unter dem Kolben (7) dauernd mit dem Behälter (2) verbunden ist, daß der Ventilkörper des Maximaldruckventils (14), der abgedichtet in der Wand (9) geführt ist, mit der Stirnwand (25) des ersten abgetrennten Raumes (10) einen Ventilverschluß bildet und durch eine Mittelbohrung (24) und durch Radialbohrungen (23) den ersten abgetrennten Raum (10) mit der Teilkammer (12) vor dem Kolben (7) verbindet, wobei er dadurch annähernd druckausgeglichen ist, da seine Verschlußfläche (26) gleich dem Querschnitt seiner Führung in der Wand (9) ist, daß ferner die zwei Federn (35,36) die beiden Flächen eines Bundes (34) an einem Fortsatz (33) des Ventilkörpers (14) beaufschlagen, der sich in eine Mittelbohrung (32) des Kolbens (7) erstreckt, wobei die Kraft dieser Federn (35,36) dadurch in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens (7) geregelt ist, daß sie sich gegen die Stirnwand der Mittelbohrung (32) im Kolben (7) und gegen einen Anschlag (37) in der Mittelbohrung (32) des Kolbens (7) abstützen und daß ein Ventilblock (21) auf einer Seite die Druckmittelquelle (1) über einen Ventilraum (21 a) nebst Ventil (21 e) mit der Teilkammer (12) über dem Kolben (7) und auf der anderen Seite über eine Ventilkammer (21 b) nebst Ventil (21 d) den ersten abgetrennten Raum (10) mit dem Behälter (2) verbindet. 4. Hydraulische Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das überdruckventil (15) in dem mit Kühlrippen versehenen Kopf des Kolbenstangenzylinders angeordnet ist. 5. Hydraulische Federung nach den Ansprüchen 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf des Druckmittels über die untere Teilkammer (13) erfolgt, so daß eine Schmierung der unteren Kolbenstangendichtung durch das rücklaufende Druckmittel gewährleistet ist.2. Hydraulic suspension according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve (15) is designed as a partially relieved maximum pressure valve. 3. Hydraulic suspension according to claims 1 and 2, characterized in that a first space (10) is delimited in the cylinder (3) of the cylinder-piston unit (5) by a radial wall (9) , which is connected to the fluid collection container ( 2) is in communication via a pressure relief valve (21d), and that two sub-chambers (12, 13) are separated from the working piston (7) in the other second space (11) of the cylinder (3) , of which the sub-chamber (13 ) under the piston (7) is permanently connected to the container (2) that the valve body of the maximum pressure valve (14), which is guided in a sealed manner in the wall (9) , with the end wall (25) of the first separated space (10) forms a valve closure and connects the first separated space (10) with the partial chamber (12) in front of the piston (7) through a central bore (24) and radial bores (23) , whereby it is approximately pressure-balanced because its closure surface (26) equal to the cross-section of its leadership in the wall (9) is that further di e two springs (35,36) act on the two surfaces of a collar (34) on an extension (33) of the valve body (14) which extends into a central bore (32) of the piston (7) , the force of these springs ( 35,36) is regulated as a function of the stroke of the piston (7) in that it rests against the end wall of the central bore (32) in the piston (7) and against a stop (37) in the central bore (32) of the piston (7 ) and that a valve block (21) on one side the pressure medium source (1) via a valve chamber (21 a) together with valve (21 e) with the sub-chamber (12) above the piston (7) and on the other side via a valve chamber (21 b) together with valve (21 d ) connects the first separated space (10) with the container (2). 4. Hydraulic suspension, in particular for motor vehicles, according to claims 1 to 3, characterized in that the pressure relief valve (15) is arranged in the head of the piston rod cylinder provided with cooling fins. 5. Hydraulic suspension according to claims 1 to 4, characterized in that the return of the pressure medium takes place via the lower sub-chamber (13) , so that lubrication of the lower piston rod seal is ensured by the returning pressure medium.
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