DE1530793A1

DE1530793A1 - Hydropneumatische Federung mit selbsttaetiger Niveauregelung

Info

Publication number: DE1530793A1
Application number: DE19641530793
Authority: DE
Inventors: Woessner Dipl-Ing Felix; Axthammer Dipl-Ing Ludwig
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1964-12-07
Filing date: 1964-12-07
Publication date: 1969-04-17
Also published as: GB1078959A; FR1456369A; US3353816A

Description

Hydropneumatisch^ Federung mit selbsttätiger Niveauregelung

Sie Erfindung bezieht sich auf hydropneumatieche Federung mit selbsttätiger Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Federraum, der mit einem unter hohem Druck stehenden Medium gefüllt ist, einem flüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum, in den ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben eintaucht, einem Pumpraum, der mit einem Saugventil mit dem Vorratsraum und einem Druckventil mit dem Arbeitsraum verbindbar istjwobei sich zwischen Vorratsraum und Arbeitsraum ein unmittelbar in Abhängigkeit vom Hub der Kolbenstange gesteuertes Organ befindet.

Bei hydropneumatischen Federungen mit Niveauregelung und Druckspeicher sind Rückschlagventile bekannt. Der Druck im Speicherraum ist bei diesen Federungen höher als der im Federraum. Die Pumpvorrichtung macht die Bewegung bei der Ein- und Ausfe- ( derung mit, dabei wird Flüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Speicherraum gepumpt. Die dabei ständig in dem Speicherraum gedrückte Flüssigkeitsmenge würde ohne die Anordnung eines Überdruckventils den Druck im Speicherraum ständig steigern und so

CD die Zerstörung der Feder bewirken. Eine Vorrichtung zur Mengen-(D

ν oder Druckregulierung für den Speicherraum ist desh-lb bei diesen (j) Konstruktionen unbedingt erforderlich, da die in den Speicher-O raum gedrückte Flüssigkeitsmenge von der Größe und Zahl der

Pumpenhübe und nicht von der Fahrzeugbelastung abhängig ist.

\ BAD ORIGINAL

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine einfach hydropneumatisch^ Federung ohne Druckspeicher zu schaffen, welche Federungen dieser Art bei Überbeanspruchung verbessert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß, wie an sich bei druckgeregelten Federungen bekannt (französische Patentschrift 1 253 864), zur Begrenzung des Druckes im Arbeitsraum auf einen vorbestimmten höchstzulässigen Wert ein Überlastventil in der den Arbeitsraum begrenzenden Wand angeordnet ist.

Gegenstand der obengenannten französischen Patentschrift ist eine druckgeregelte hydropneumatische Federung, bei der lediglich die Federungscharakteristik der Wagenbelastung angepaßt wird. Das aus dieser Patentschrift bekannte Überlastventil ist für die Funktion der Druckregelung von ausschlaggebender Bedeutung. Da die in den Speicherraum gepumpte Flüssigkeitsmenge nur von der Größe und Zahl der Pumpenhübe abhängig ist und nicht von der Fahrzeugbelastung, so muß das Überlastventil zur Vermeidung eines schädlichen Überdruckes unbedingt vorhanden sein. Es ist daher für einen Fachmann nioht naheliegend, dieses an sich bekannte Überdruckventil in die hubabhängige Niveauregelung einer hyaropneumatischen Federung einzubauen. Die Vorteile der Anwendung eines Überlastventils sind das bei Überladung des Fahrzeuges der Druck im Arbeitsraum nicht über einen bestimmten Wert ansteigen kann und dadurch eine Überbeanspruchung der Federung ausgeschlossen ist. Dies ist insbesondere bei solchen hydropneumatischen Federbeinen äußerst vorteilhaft, die zusätzlich zu einer Hauptfeder eingesetzt werden, denn diese Federbehe sollen bei leerem Fahrzeug nur einen kleinen Teil der Radlast übernehmen, dagegen bei voll-

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beladenem Fahrzeug die gesamte Zuladung tragen. Das Verhältnis von Tragkraft bei "tollbeladenem Fahrzeug zur Tragkraft bei leerem Fahrzeug ist dabei wesentlich größer als bei Federbeinen, die von vornherein die gesamte Badlast übernehmen. Besonders bei Federbeinen dieser Art wird durch die Erfindung die Gefahr einer Zerstörung infolge überladung des Fahrzeuges ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil ist, daß bei überladenem Fahrzeug eine selbsttätige Niveauregelung nicht mehr möglich ist, das Fahrzeug demzufolge eine Schräglage einnimmt, woran dessen überladung leicht erkennbar ist.

lach einem Merkmal der Erfindung ist das Überlastventil zwischen ™ Arbeitsraum und Pumpreum angeordnet, wodurch bei überladung des Fahrzeuges die Flüssigkeit vom Arbeitsraum nur in den Pumpraum ge- I langt und das zwischen Pumpraum und Vorratsraum befindliche Saugventil geschlossen bleibt.

Eine einfache und raumsparende Ausführung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, daß der in an sieh bekannterweise mit dem Druckventil vereinigte Ventilkörper des Überlastventils eine Durchfluß-Öffnung aufweist, wobei in der Kolbenstange zur Verbindung des i Pumpraumes mit dem Arbeitsraum mindestens eine Zuflußöffnung angeordnet ist.

Die Montage der hydropneumatischen Federung wird besonders einfach, da nach weiteren Merkmalen der Erfindung,* sich der Ventilsitz für

O das Druckventil oder auch das gesamte Druckventil im Ventilkörper CD

des Überlastventils befindet und dieser Ventilkörper in einer ab- ^ gesetzten Bohrung in der Kolbenstange axial beweglich angeordnet

*■> ist, von einer sich in der Kolbenstange abstützenden Druckfeder ge-

^m gen den Absatz gepreßt wird und eine sich über die ganze Länge er-

streckende Aussparung aufweist. Dadurch wird das Überlastventil mii^jsamt dem Druckventil an einer für die Montage leicht zugängliche Stelle, in die Kolbenstange eingebaut.

Erfindungsgemäß wird ein zusätzliches Federvolumen bsi Überschreiten des vorbestimmten Druckes dadurch erreicht, daß der Ventilkörper abgesetzt ist, im Bereich des größten Durchmesser»

eine Aussparung über die ganze Länge aufweist und an den der j
Dichtfläche abgewendeten Ende als Kolben ausgebildet ist, wobei die Kolbenstange einen Hohlraum besitzt, der mit einem unter hohem Druck stehenden Medium gefüllt ist und als Zylinder für den als Kolben ausgebildeten Ventilkörper dient. '

Um ein kontinuierliches Öffnen und Schließen des Überlastventils zu erreichen, wird nach der Erfindung eine entgegengesetzt zur Dichtfläche des Ventilkörpers gerichtete Entlastungsfläche gleicher Größe angeordnet. Damit ist die auf den Ventilkörper von Arbeitsraum her wirkende' Kraft vor und nach dem Öffnen des Überlastventiles gleich groß.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von zwei Aueführungsbeispielen ausführlich erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Federung nach der Erfindung, bei der der Ventilkörper durch eine Druckfeder angepreßt wird und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Federung, dessen Überlastventil einen als Kolben ausgebildeten Ventilkörper aufweist.

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- 5 - _aA0 ORIGINAL

Die hydropneumatische Federung nach Fig. 1 besteht aus dem Behälter 1, einem in dessen Innenraua angeordneten, mit einer Längsnut 17 reraehenen Zylinder 2, in dem ein mit einer Kolbenstange 3 verbundener Kolben 4 verschiebbar geführt ist. Eine elastische Trennwand 5 let zwischen dem gasgefüllten Federraum 6 und dem Arbeitsraum 7 angeordnet. Der Vorratsraum 8 ist ebenfalls durch eine elastische Trennwand 1o von einer weiteren Gasfüllung 11 getrennt, wobei eine feste Trennwand 9 »wischen des FederrauB 6 und dem Arbeitsraum 7 einerseits und dem Vorrat sraum θ mit seiner Gasfüllung 11 auf der anderen Seite befestigt ist. Das Saugventil zur Verbindung des Vorratsraumes mit dem Pumpr*ua 12 besteht aus den Bohrungen 13, der Ventilplatte 14, der Ventilfeder 15 und der Feder 16, die vom Kolben 4 zusammengedrückt wird, sobald dieser eine bestimmte Ausfahrstellung erreidht hat. Das Überlastventil sitzt- in der Kolbenstange 3> in der abgesetzten Bohrung 25 und besteht aus der Druckfeder 18 und dem Ventilkörper 19, der eine Durehi'lußöffnung 2o, eine Dichtfläche 21 sowie eine Aussparung 22 aufweist. In der Kolbenstange 3 ist im oereich des Überlastventils eine Zuflutsöffnung 23 angeordnet. Das Druckventil, welches den Arbeitsraum vom Pumpraum trennt, ist als Rückschlagventil ausgeoildet und besteht in dem vorlie_öenden Ausführungsbeis iel aus einer federbelasteten Kugel 24·

Die //irkungsweise der Federung nach Jig. 1 «ira im foxgenden

_o beschrieben. Man kann drei Arbeitsphasen unterscheiden, die

ex» durch die Stellung des Kolbens 4 definiert werden.

^ Befindet sich der Kolben 4 in der in iig, 1 dargestellten Mit-

_m telstexlung, so findet bei normaler Belastung des Fahrzeuges

ORlGiNAL - 6 -

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eine Abfederung der Kolbenstange 3 gegenüber dem Behälter 1 statt. Ohne Einwirkung sonstiger äußerer Einflüsse findet in dieser Stellung keine Flüssigkeitsbewegung zwischen Vorrats- und Arbeitsraum statt.

Erfolgt durch Erhöhung der äußeren Belastung ein Einfahren des Kolbens 4 in d.en Zylinder 2, so wird d«r Druck im Arbeitsraum 7 erhöht. Dieser Druck wirkt über die elastisch« Trennwand 5 ^auf die Gasfüllung des Federraumes 6 und bewirkt dessen Volumenverkleinerung. Gleichzeitig wird aber dabei aus dem Vorratsraum 8 über die Bohrungen 13 und die Ventilplatte 14 Flüssigkeit in d«n Pumpraum 12 gesaugt, da im Pumpraum 12 durch da· Einfahren des Kolbens 4 iⁿ den Zylinder 2 ein Unterdruck entsteht. Bewegt sich nun durch Fahrbahnstöße bedingt die Kolbenstange 3 im Pumpbereich aus dem Zylinder 2 heraus, so wird über die Zuflußöffnung 23 in&er Kolbenstange 3 sowie über die Durchflußöffnung 2o im Ventilkörper 19 des Überlastventils und der als Druckventil wirkenden federbelasteten Kugel 24» die durch den dabei entstehenden Überdruck im Pumpraum von ihrem Sitz abgehoben wird, Flüssigkeit in den Arbeitsraum 7 gebracht. Dieser Pumpvorgang findet nur statt, solange sich der Kolben 4 in dem Bereich des Zylinders 2 befindet, der nicht mit der Längsnut 17 versehen ■ ist. Dieser bei der Fahrt des Fahrzeugs durch die Unebenheiten der Fahrbahn ausgelöste Pumpvorgang bringt den Kolben wieder in

£? seine Mittelstellung.
co

ο Wird das Fahrzeug überladen, so überschreitet der Druck im Ar-

beitsraum den vorbestimmten, höchstzulässigen Wert. Die auf den Ventilkörper 19 wirkende Druckfeder 18 wird zusammengedrückt und sie öffnet somit das Überlastventil. Die Flüssigkeit strömt

- 7 - _bAd OBiGiNAL

User di· Dichtfläche 21, die Aussparung 22 und die Zuflußöffnung 23 in den Pumpraum. Der Pumpvorgang ist damit ausgeschaltet, der Kolben taucht in den Zylinder ein und kann nicht auf die Mittelstellung hoohgepumpt werden. Bas Fahrzeug nimmt eine Schräglage ein und die Überladung ist daran deutlich erkennbar.

Bei Verringerung der τοη außen auf die Federung wirkenden Belastung wird der Kolben 4 durch die Volumenvergrößerung des Gases im Federraum 6 infolge des geringeren Druckes nach außen gedrückt und gelangt in den Bereich der Längsnut 17 des Zylinders 2. Gleichzeitig wirkt der Kolben 4 auf die Feder 16, die ein Abheben der Ventilplatte 14 entgegen der Kraft der Ventilfeder 15 bewirkt. Dadurch werden die Bohrungen 15 freigegeben und die Flüssigkeit kann vom Arbeitsraum 7 durch die Längsnut 17 in den Pumpraum und von dort durch die Bohrungen 13 in den Vorratsraum θ fließen, da der Druck darin niederer ist als im Arbeitsraum 7· Dieser Flüssigkeitsverlust im Arbeitsraum 7 bewirkt, daß die Kolbenstange 3 in ihre Hittellage zurückkehrt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 darin, daß der Ventilkörper 19 an dem der Dichtfläche 21 abgewendeten Ende als Kolben 26 ausgebildet ist, der in einem lylinderförmigen Hohlraum 27 der Kolbenstange 3 gleitet, wobei dieser Hohlraum eine Gasfüllung unter hohem Druck aufweist. Die Entlastungsfläche · 28 besitzt die gleiche Größe wie die Dichtfläche 21 und ist entgegengesetzt zu dieser gerichtet. Das Druckventil, welches aus einer federbelasteten Kugel 24 besteht und die Durchlaßoffnung 2o im Ventilkörper 19 verschließt, ist innerhalb aes Ventilkörpers 19 angeordnet.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ist dieselbe wie bei der Ausführung nach Fig. 1. Der Druck der Gasfüllung im Hohlraum 27 der Kolbenstange? richtet sich nach dem höchstzulässigen Druck im Arbeitsraum 7· Wird der höchstzulässige Druck im Arbeitsraum 7 durch Überladung überschritten, so hebt der Ventilkörper von seiner Dichtfläche 21 ab und die Flüssigkeit gelangt über die Aussparung 22 und die Zuflußöffnung 23 in der Kolbenstange 5 iⁿ den'Pumpraum 12. Die Entlastungsfläche 28 ist deshalb mit der Dichtfläche 21 flächengleich, damit ein kontinuierliches Öffnen und Schließen des Überlastventils erreicht wird. Bas Druckgas im Hohlraum 27 der Kolbenstange 3 wirkt bei Überschreiten des vorbestimmten Druckes in Arbeite» raum 7 derart, daß beim Einfahren des Ventilkörpers 19 ein ausätzliches Federvolumen entsteht, wodurch ein Abflachen der Federkennlinie bewirkt wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens weitgehend abgewandelt werden.

9. Sept. 1968

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentanaprüche:

1. Hydropneumatlache Federung mit selbsttätiger Niveauregelung insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Federraum, der mit einem unter hohem Druck stehenden Medium gefüllt ist, einem flüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum, in den ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben eintaucht, einem Druckventil mit dem Arbeitsraum verbindbar ist, wobei sich zwischen Vorratsraum und Arbeitsraum ein unmittelbar in Abhängigkeit vom Hub der Kolbenstange gesteuertes Organ befindet, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bei druckgeregelten Federungen bekannt, zur Begrenzung des Druckes im Arbeitsraum (7) auf einen vorbestimmten höchstzulässigen Wert ein Überlaetventil in der den Arbeitsraum (7) begrenzenden Wand angeordnet ist.

2.Hydropneumatische Federung, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Überlastventil zwischen dem Arbeitsraum (7) und dem Pumpraum (12) angeordnet ist.

3. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlastventil in der Kolbenstange (3) angeordnet ist.

4. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise mit dem Druckventil vereinigte Ventilkörper (19) des Überlastventils eine Durchflußöffnung (2o) aufweist, wobei in der Kolbenstange 3» zur Verbindung des Pumpraumes (12) mit dem Arbeiterraum (7) mindestens eine Zuflußöffnung (23) angeordnet ist.

9. Sept. 1968 9098 1 6/0/: 9 5

ORIGINAL INSPECTED HiiUQ Unterlagen ΐΛΤ»·? |t aos. * isr. l ü-«iz a des Änderungegas. v. 4.9.

JO

5. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper (19) des Überlastventils der Ventilsitz für das als federbelastete Kugel (24) ausgebildete Druckventil angeordnet ist, welches die Durchflußöffnung (2o) abschließt.

6. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper (19) des Überlastventils das als federbelastete Kugel (24) ausgebildete Druckventil angeordnet ist und die Durchflußöffnung (2o) abschließt.

7» Hydropneumatisohe Federung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (19) des Überlastventils in einer abgesetzten Bohrung (25) in der Kolbenstange (3) axial beweglich angeordnet ist und von einer sich in der Kolbenstange (3) abstützenden Druckfeder (18) gegen den Absatz gepreßt wird und eine sich über die ganze Länge erstreckende Aussparung (22) aufweist, wobei zur Verbindung von Arbeitsraum(7) und Pumpraum (12) DurchlaßÖffnungen (23) vorhanden sind.

8. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (19) abgesetzt ist, im Bereich des größten Durchmessers eine. Aussparung (22) über die ganze Länge aufweist und an dem der Dichtfläche (21) abgewendeten Ende als Kolben (26) ausgebildet ist, wobei die Kolbenstange (3) einen Hohlraum (27) besitzt, der mit einem unter hohem Druck stehenden Medium gefüllt ist und als Zylinder für·den als Kolben (26) ausgebildeten Ventilkörper (19)

^dient* 9 0 9-8 16/(K 9 5

9· Hydropneumatisch^ Federung nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet) daß eine entgegengesetzt zur Dichtfläche (21) des Ventilkörpers (19) gerichtete Entlastungsfläche (28) gleicher Größe angeordnet ist.

9. Sept. 1968

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ORIGINAL INSPECTED