DE1630713A1

DE1630713A1 - Hydropneumatischer Federungszylinder fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1630713A1
Application number: DE19671630713
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1967-06-28
Filing date: 1967-06-28
Publication date: 1971-06-09
Also published as: FR1571541A; US3570832A; GB1240129A

Description

Patentanmeldung

Gegenstand: Hydro-pneumatischer Federungszylinder für Fahrzeuge

Anmelderin: Firma Langen & Co.,

4 Düsseldorf, Klosterstr. 49

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydro-pneumatischen Federungszylinder für Fahrzeuge mit innerhalb des Zylindergehäuses liegender lliveauregeleinrichtung, die mittels eines die Druckflüssigkeit steuernden Schiebers die Höhe des Wagenkastens über den Rädern bzw. Achsen unabhängig von der Fahrzeugbeiastung konstant hält.

Durch das französische Patent I ol6 797 ist zwar schon ein ähnlich wirkender Servozylinder bekannt geworden, bei dem ein Steuerschieber den Sylinderboden und einen Teil des Kolbens durchdringt und dort im Zusammenwirken mit Steuerbohrungen den Abfluß des Druckmittels aus dem Kolbenraum steuert. Die Anordnung ist aber mit dem Nachteil behaftet, daß ein dauernder Flüssigkeitsumlauf aufrechterhalten werden muß. i/ürde man ainen solchen Zylinder bei einer Fahrzeugfederung verwenden, würde dies zn einem unerwünscht großen Flüssigkeitsverbrauch führen. Dieser Verbrauch würde durch kurze Schwingungen des Kolbens infoiye von Fahrbahnunebenhöiten noch vergrößert,, da durch die ungedämpft auf die Uivcjauregolelnrichtung einwirkenden bchwlngumjen schlagartig große Querschnitte aufgeüteuert würden, Xn ungünstigen Fallen könnten dabei neben dem hohen Verbrauch aach noch Uückkopplungsschwingunyim auftreten.

u .ο Unterlagen (Art ι*,\> .·, > r ι ~,. · j do»Xr. ien.r-,sej«. /.4.9, (ββπ

Es ist daher Aufgabe der Lrfindung, diese ilachtcilo zu vermeiden und eine wirtschaftllchere und stabilere Arbeitsweise der <.<iiveauregeleinrichtung zu erreichen, ohne auf eine kompakte, geschlossene Bauweise verzichten zu müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß ein im Zylindergehäuse eingebauter Schieber als an sich bekannter 3/3-Wegeschieber ausgebildet ist, der in einer ersten Regeisteilung den Kolbenraum mit einer Jruckquelle und in einer zweiten Regelstellung den KoI-benraum mit den Ablauf verbindet und in Neutralstellung diese Verbindung sperrt, wobei der Schieber während einer bestimmten Hublänge des Kolbens von diesem über eine Feder betätigt wird und in entgegengesetzter Richtung von einer dauernd wirkenden weiteren Kraft beaufschlagt wird. Diese weitere Kraft kann beispielsv/eise durch eine sich am 2ylindergehäuse abstutzende Feder aufgebracht werden. Der Schieber wird dabei zweckmüßigerweise als Stufenkolben ausgebildet _t uobei der dadurch entstehende Ringraum ebunsa wie der Federrauin durch Drosselstellen mit dem Kolbenrauiu verbunden sind. Xn einer anderen Ausführung kann der Ringrauu auch mit dem Ablauf verbunden sein. Dio Kraftbeaufschlagung des Schiebers erfolgt dann hydraulisch.

Der Hauptvortoil des erfindungsgemäßerx Federungszylinders liegt darin, daß nur statisch wirkende Belastungsändorungen zu einem Ansprechen des Zylinders führen. Der Flüssi^- keitsverbruuch bleibt gering, da nur bei Belastungszunahiuu

BAD ORIGINAL I09B24/016 0

und Leckölverlusten nachgefüllt werden muß. Dadurch wird es möglich, in den Flüssigkeitskreislauf einen Hydrospeicher einzubauen und die Pumpe über ein Abschaltventil zeitweilig auf drucklosen Umlauf zu schalten. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung und den Unteransprüchen.

Abbildung 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel gemäß der Lrfindung mit einem durch eine Feder beaufschlagten Schieber. Abb. 2 zeigt einen hydraulisch beaufschlagten Schieber.

In der Bohrung 1 eines Sylindergehäuses 2 gleitet flüssigkeitsdicht ein mit einer Kolbenstange 3 versehener Kolben 4. Die Bohrung 1 setzt sich in eine koaxial zu ihr liegende Bohrung 5 fort, die sich ihrerseits zu einer Bohrung 6, die durch einen Stopfen 7 verschlossen ist, erweitert. In der Bohrung 6 gleitet ein Schieber 8, der drei Schultern 9a, 9b und 9c und eine Verlängerung in Form einer Stange auf v/eist, die die Bohrung 5 durchdringt und in den Kolbenraum 11 hineinragt. Der Schieber 8 ist auf seiner Oberseite von einer Feder 12 belastet, die sich am Stopfen 7 abstützt. Die Stange Io gleitet in der gezeichneten Stellung in einer Bohrung 13, die im Kolben 4 bzw«, in der Kolbenstange 3 axial verläuft und sich zu einer Bohrung 14 erweitert,, die durch einen Stopfen 15 verschlossen ist. Am Stopfen 15 stützt sich eine Feder 16 ab und wirkt über einen Federteller 17 auf die Stange Io. In der gezeichneten lieutralstellung wird durch die Schulter 9b eine zum Kolbenraum 11 führende Leitung A verschlossen. Eine weitere zwischen den Schultern 9b und 9c mündende Leitung P ist mit einer

109824/0160 ^BAD

Pumpe IG verbunden, während die Ablaufleitung T zwischen den Schultern 9a und 9b mündet. Der Federraum 19 1st über eine Drosselbohrung 2o mit dem Kolbenraum 11 verbunden« Der Rlngrauia 21 steht mit dem Kolbenraum 11 über den Ringspalt zwischen Stange Io und Bohrung 5 in Verbindung. Als Federglied dient ein Hydrospeicher 22 mit konstantem Gasvolumen, der über eine Leitung 23 mit dem Kolbenraum 11 verbunden ist.

In Abbildung 2 gleitet der Schieber 3 in einem Zylindergehäuse 2*. Der Ringraum 21 ist nunmehr über eine Leitung 24 mit dem Ablauf T verbunden. Die Stange Io ist in der Bohrung 5¹ flüssigkeitsdicht geführt.

Jie Wirkungsweise ist wie folgt:

Unter der Voraussetzung, daß das Fahrzeug um eine gewissen Betrag entlastet wird, erniedrigt sich der DxUck in der Flüssigkeit und aus dem Hydrospeicher 22 wird Flüssigkeit in den Kolbenrauia 11 verdrängt, der sich dadurch vergrößert und den Kolben 4 nach unten bewegt. Der Schieber 8 bleibt dabei zunächst zwischen den Feder 16 und 12 eingespannt und macht erst dann eine Abwärtsbewegung, wenn die Kraft der Feder 12 die Kraft der Feder 16 übersteigt. Dies ist spätestens dann der Fall, wenn der Federteller 17 an dem Absatz zwischen den Bohrungen 13 und 14 anschlägt, und die Stange Io bei weiterer Abwärtsbewegung des KoI-bcn3 4 außer eingriff kommt. 0er Schieber 0 wird dann durch die Feder 12 In eine Endlage gedrückt, die durch den Absatz «wischen den Bohrungen 5 und 6 bestimmt ist.

109824/0160

In dieser Endlage wird der Kolbenraum 11 über die Leitungen A und T sowie die Bohrung 6 mit dem Ablauf verbunden. Flüssigkeit strömt dadurch aus dem Kolbenraum 11 zum Ablauf, der Kolben bewegt sich wieder auf den Federteller 17. Unter der Voraussetzung, daß die Vorspannung der Feder 16 etwa gleich der Vorspannung der Feder 12 in der unteren Endlage des Schiebers 8 ist, und die Härte der Feder 16 größer ist als die der Feder 12, ergibt sich nach einiger Zeit wieder die gezeichnete Neutralstellung. Bei Belastungszunahme verdrängt der Kolben 4 infolge des Druckanstieges Flüssigkeit in den Hydrospeicher 22. Auf dem Wege über die Feder 16 und die Stange Io folgt der Schieber 8 gegen die Kraft der Feder 12 der Bewegung des Kolbens 4 und stellt die Verbindung P-A her. Druckflüssigkeit strömt nunmehr in den Kolbenraum 11 und bewegt den Kolben 4 solange, bis die Neutralstellung erreicht ist.

Um nun eine auf jede Fahrbahnunebenheit reagierende Schieberbewegung zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Bewegung des Schiebers zu dämpfen. Dies geschieht beispielsweise durch die Drosselbohrung 2o, die den Federraum 19 mit dem Kolbenraum 11 verbindet und eine schnelle Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Federraum 19 verhindert,, Das Ansprechvsrhalten der Miveauregeleinrichtung wird wesentlich vom Verhältnis der Federhärten und -Vorspannungen der Federnl2 und 16 bestimmt. Ks besteht die Möglichkeit, die Feder 16 erst zur Wirkung kommen zu lassen, wenn sich der Schieber 8 an seinem oberen Anschlag befindet. Die Verbindung zwischen Kolben 4 und Stange Io ist in diesem

109824/0 160

Fall innerhalb des Hubbereiches des Schiebers 8 als starr zu betrachten. Die Ansprechzeit wird sehr kurz sein. Man kann aber andererseits die Feder 16 weicher machen, wodurch eine Einwärtsbewegung des Kolbens 4 in geringeren Maße auf den Schieber 8 übertragen wird. In der gleichen Weise lassen sich durch Veränderung einer oder beider Federvorspannungen verschiedene Niveaus einstellen, da verschiedenen Gleichgewichtszuständen zwischen den Kräften der Federn 12 und 16 dann verschiedene Stellungen des Kolbens 4 entsprechen.

Bei der Ausführung nach Abbildung 2 erfolgt die Beaufschlagung des Schiebers 8 hydraulisch. Der im Kolbenraum 11 wirkende Druck pflanzt sich über die Drosselbohrung 2o in den Raum 19' auf der Oberseite des Schiebers 8 fort. Da der Ringraum 21 .über die Bohrung 24 entlastet ist, ergibt sich die Ringfläche als wirksame Fläche. Um die Niveauhöhe belastungsunabhängig zu halten, empfiehlt es sich, die Vorspannung der Feder 16 größer zu machen als die maximal auf die Ringfläche wirkende Druckkraft. Die Feder 16 wirkt dann bis zum Anschlag des Schiebers 8 am Stopfen 7 bei statischer Belastung als starres übertragungsglied.

Die Erfindung Ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere bezüglich der Schieberausbildung und der Anordnung der Federn, z.B. Zugfedern statt der im vorliegenden Beispiel verwendeten Jruckfedern sind andere Ausführungen möglich. Auch auf beidseitig von Flüssigkeit beaufschlagte Kolben läßt sich die Erfindung anwenden. Die Dämpfung der Schieberbewegung läßt sich z.B. durch ein Drosselrückschlagventil in der Vorbindungsleitung 2o anders gestalten.

— 7 —

109824/0160

Claims

·— 7 —

Patentansprüche:

1. Hydro-pneumatischer Federungszylinder mit innerhalb des Zylindergehäuses liegender Niveauregeleinrichtung, die mittels eines die Druckflüssigkeit steuernden Schiebers die Höhe des Wagenkastens über den Rädern bzw. über den Achsen unabhängig von der Fahrzeugbelastung konstant hält, dadurch gekennzeichnet» daß der im Zylindergehäuse (2, 2') eingebaute Schieber (8) als an sich bekannter 3/3-Wegeschieber ausgebildet ist> der in einer ersten Regelstellung den Kolbenraum {11) mit einer Druckquelle (18) und in einer zv/eiten Hegelatellung den Kolbenraum (11) mit der Ablaufleitung (T) verbindet und in Weutralstellung diese Verbindungen sperrt, wobei der Schieber (8) während einer bestimmten iiublänge des Kolbens (4) von diesem Über eine Feder (16) betätigt wird und in entgegensetzter Richtung von einer dauernd wirkenden weiteren Kraft beaufschlagt wird.

2. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach Anspruch 1', dadurch gekennzeichent, daß die Kraft durch eine Feder (12) aufgebracht wird, die sich am Zylindergehäuse (2,7) abstützt und vorgespannt ist.

3. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) als Stufenkolben ausgebildet 1st.

4. Hydro-pneumatischer Federungezylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

NtU* Unterlagen (αλ 1 1ι Abe. a Nr. ι satz **· tattle**··.«.* ««Π 10982A/016Q

daß der Schieber (8) in seinem Hub durch Anschläge (Stopfen 1 bzw. Absatz zwischen 5 und 6) begrenzt ist.

5. Hydro-pneuraatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (21) mit dem Kolbenraum (11) über den Drosselspalt zwischen Stange (lo) und Bohrung (5) verbunden ist.

G. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (19,19*) über eine Jrosselbohrung (2o) mit dem Kolbenraum (11) in Verbindung stent.

7. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (16) in der Bohrung (14) der Kolbenstange (3) angeordnet ist.

8w Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (16) zwischen Anschlägen (Stopfen 15 bzw. Absatz zwischen 13 und 14) vorgespannt ist.

9. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (12) und/oder die Vorspannung der Feder (16) einstellbar ist.

Io. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) sowie die Federn (12,16) koaxial zur Bohrung (1) angeordnet sind.

10982Λ/0160

11. Hydro-pneumatischer Federungszylinder nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (21) über eine Leitung (24) mit der Ablaufleitung (T) verbunden ist.

I OU 8 7/, / π ! [j(i