DE2411797C3 - Hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zum Anschluß an eine außen liegende Druckflüssigkeitsquelle für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Kraftfahrzeuge besitzt einen Satz von vier Federbeinen 1, 2, 3 und 4, die zwischen dem Karosserierahmen F ■sines Kraftfahrzeugs und den Vorderrad- und Hinterradpaaren (nicht gezeigt) angeordnet sind. Die Federbeine sind teleskopisch ausgebildet mit je einem Außenzylinder 5, der an seinem unteren Ende mit dem zugeordneten Rad verbunden ist, und einem Innenzylinder 6, der im Außenzylinder 5 gleitbar und an seinem oberen Ende mit dem Karosserierahmen F verbunden ist Der Außenzylinder 5 ist an seiner Seitenwand mit einer Einlaßöffnung 8 und mit einer Auslaßöffnung 11 versehen, welch letztere oberhalb der Einlaßöffnung 8' angeordnet ist Die Einlaßöffnungen 8 der Außenzylinder 5 aller Federbeine sind mit einer gemeinsamen Druckölleitung 8A verbunden, die von der Förderöffnung einer Druckölpumpe 7 ausgeht und ein Druckbegrenzungsventil sowie ein Rückschlagventil 9 enthält Die Auslaßöffnungen 11 der Außenzylinder S sind dagegen mit einer gemeinsamen ölauslaßleitung UA verbunden, die in einen Ölbehälter 10 mündet Ein Druckspeicher 12, der eine als Feder wirkende Druckgaskammer enthält, ist oberhalb von jedem der Innenzylinder 6 in Verbindung mit dem Innenraum desselben angeordnet Die zwei Innenzylinder 6, die am Karosserierahmen F auf dessen rechten bzw. linken Seite befestigt sind, haben miteinander Strömungsverbindung durch eine Ausgleichsleitung 16 mit einer Drosselstelle 18.

Nachfolgend wird der Aufbau der Federbeine nach der Erfindung, die alle von der gleichen Bauart sind, in Verbindung mit Fig.2 beschrieben, welche eines der Federbeine im Schnitt, nämlich das dem linken Hinterrad zugeordnete Federbein 3, zeigt

Wie sich aus F i g. 2 ergibt, ist der Innenzylinder 6 zur vertikalen Gleitbewegung mit Bezug auf den Außenzylinder 5 durch eine rohrförmige Hülse 20 gelagert, die fest im offenen oberen Teil des Außenzylinders 5 angeordnet ist, und trägt einen Kolben 21, der am unteren Ende des J nnenzylinders 6 befestigt und in dem Außenzylinder 5 gleitbar ist, um den Innenraum desselben in eine obere und in eine untere ölkammer a und b zu unterteilen. Der Kolben 21 ist mit einem gewöhnlichen Dämpfungsventil 22 versehen, das dazu dient, die Fluidverbindung zwischen der oberen und der unteren ölkammer a bzw. b zu drosseln. Ferner wird die obere ölkammer a im Außenzylinder 5 in Fluidverbindung mit einer weiteren ölkammer c, die durch den Innenzylinder 6 begrenzt wird, durch Öffnungen 23 in der Wand des Innenzylinders gehalten. -

Die Hülse 20 weist eine obere und eine untere so Ringnut 24 bzw. 25 auf, die an ihrem Innenumfang vorgesehen sind und in Verbindung stehen mit der Auslaßöffnung 11 bzw. mit der Einlaßöffnung 8 des Außenzylinders 5. In Stegabschnitten 26, 27 und 28 der Innenumfangsfläche der Hülse 20 sind Dichtungen 29, 30 und 31 vorgesehen. Der mittlere Stegabschnitt 27, der eine bestimmte axiale Breite hat, bildet eine Niveauregeleinrichtung V in Zusammenwirkung mit einer Steueröffnung 32, die sich durch die benachbarte Seitenwand des Innenzylinders 6 erstreckt Hierbei ist zu erwähnen, daß die Steueröffnung 32 in ihrer Größe so bemessen ist, daß sie der ölströmung durch sie hindurch einen größeren Widerstand entgegengesetzt als das Dämpfungsventil 22.

In F i g. 2 ist ferner mit 33 eine Schwingachse μ bezeichnet, die zur Lagerung eines Hinterrades dient und an ihrem Basisende am Karosserierahmen F über ein Gelenk 34 angelenkt ist. Die Schwingachse 33 ist ferner zwischen ihren Enden über ein weiteres Gelenk 35 mit dem unteren Ende des Außenzylinders 5 des zugeordneten Federbeins 3 gelenkig verbunden und trägt an ihrem freien Ende ein Hinterrad (nicht gezeigt).

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der vorangehend beschriebenen Höheregelvorrichtung erläutert Im normalen Zustand ist, wenn das Fahrzeug in seiner normalen Höhe gehalten wird, die Steueröffnung 32 im Innenzylinder 6 durch den Stegabschnitt 27 der Hülse 20 verdeckt wie in F i g. 2 gezeigt so daß die obere und die untere Ringnut 24 bzw. 25 in der Hülse 20 keine Strömungsverbindung miteinander und mit der Ölkammer c haben. Hierbei ist zu erwähnen, daß die untere Ringnut 25 ständig unter Öldruck gehalten wird, da sie mit der Druckölleitung 8/4 in Verbindung steht, wobei das in der Ringnut 25 gehaltene Drucköl das Bestreben hat zur Niederdruckseite zu lecken und insbesondere zum oberen Ende der Hülse 20. Da jedoch die obere Ringnut 24 zwischen der unteren Ringnut 25 und dem oberen Ende der Hülse 20 liegt und ständig mit der Ölauslaßleitung UA in Verbindung gehalten wird, kann das Drucköl in der unteren Ringnut 25 nur in die ölauslaßleitung IM austreten, jedoch niemals durch das obere Ende der Hülse 20 herauslecken, selbst wenn es aus der unteren Ringnut 25 nach oben lecken kann. Hierdurch sind keine teuren Hochdruck-Dichtungselemente erforderlich.

Es sei nun angenommen, daß die Höhe des Fahrzeugs unter das normale Niveau durch eine vertikal nach unten gerichtete Kraft abgesenkt wird, die auf den Karosserierahmen F wirkt, und mit der Fahrgast- und/oder Gepäckbelastung zunimmt. Unter diesen Bedingungen wird der Innenzylinder 6 jedes der Federbeine 1—4 mit Bezug auf den Außenzylinder 5 nach unten bewegt und wird die Steueröffnung 32 schließlich von der Unterkante des mittleren Stegabschnitts 27 der Hülse 20 wegbewegt, so daß sie zur unteren Ringnut 25 hin offen ist Dies hat zur Folge, daß die ölkammer cim Innenzylinder 6 in Strömungsverbindung mit der Druckölleitung BA über die Steueröffnung 32 und die untere Ringnut 25 gebracht wird, so daß Drucköl von der Druckölpumpe 7 zur ölkammer c gefördert wird und von dieser zur oberen und zur unteren ölkammer a und b im Außenzylinder 5 über die Öffnungen 23 und das Dämpfungsventil 22, um einen Öldruck sowohl auf die obere als auch auf die untere Endfläche des gleitbaren Kolbens 21 auszuüben. Der Kolben 21 wird daher, da seine obere freiliegende Fläche kleiner als die untere freiliegende Fläche ist, nach oben getrieben, bis die Steueröffnung 32 wieder in ihre normale Stellung zurückgeführt und wieder durch den mittleren Stegabschnitt 27 der Hülse 20 verschlossen worden ist, um die ölkammer c im Innenzylinder 6 zu entlasten. Gleichzeitig hiermit wird die Fahrzeughöhe wieder auf ihr normales Niveau gebracht und kommt der Kolben 21 zum Stillstand, um die normale Höhe des Fahrzeugs beizubehalten.

Wenn dagegen die nach unten gerichtete Last auf dem Karosserierahmen F herabgesetzt wird und sich dadurch die Fahrzeughöhe über das normale Niveau erhöht, wird diesmal die Steueröffnung 32 im Innenzylinder 6 zur oberen Ringnut 24 in der Hülse 20 freigegeben, um die ölkammer c mit der ölauslaßleitung IiA in Verbindung zu bringen, so daß sich der Kolben 21 abwärtsbewegen kann, bis die normale Fahrzeughöhe wieder hergestellt ist. Hierbei ist zu erwähnen, daß die beschriebene Funktion des Ausgleichs der Fahrzeughöhe von jedem der Federbeine 1,

2, 3 und 4 unabhängig voneinander ausgeführt wird, so daß eine seitliche Neigung des Karosserierahmens FaIs Folge einer einseitigen Belastung oder plötzlichen Bremsung wirksam korrigiert werden kann.

Wenn die Räder des Fahrzeugs auf- und abschwingen, beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs über eine unregelmäßige Fahrbahnoberfläche, werden die dem jeweiligen Rad zugeordneten Federbeine 1, 2, 3 und 4 unabhängig voneinander verlängert und verkürzt und in jedem der Federbeine setzt das Dämpfungsventil 22 einen geeigneten Strömungswiderstand dem öl entgegen, das zwischen der oberen und der unteren Ölkammer a und b, die miteinander durch die ölkammer c verbunden sind, hin- und herströmt, so daß Schwingungen und/oder Stöße, die dem Karosserierahmen F mitgeteilt werden, wirksam wie bei herkömmlichen Stoßdämpfern gemildert werden. Elei dieser teleskopischen Arbeitsweise der Federbeine 1,2,3 und 4 kann die Steueröffnung 32 in der Seitenwand des Innenzylinders 6 manchmal zur oberen bzw. unteren Ringnut 24 bzw. 25 frei werden. In diesen Fällen jedoch ist die durch die Steueröffnung 32 fließende Ölmenge sehr beschränkt wegen der verhältnismäßig hohen Frequenz der Schwingungen und wegen der beträchtlichen Drosselwirkung der Steueröffnung 32, so daß die Fahrzeughöhe im wesentlichen unverändert bleibt.

Wenn das Fahrzeug durch eine Kurve fährt, wird der Karosserierahmen in kontinuierlicher Weise unter der Wirkung der Fliehkraft seitlich geneigt, so daß er an der radial inneren Seite absinkt, während er auf der radial äußeren Seite angehoben wird. Wenn in einer solchen Situation der Niveauregelvorgang der Federbeine 1—4 langsam vor sich gehen soll, wird auch der Rückregelvorgang der Federbeine, wenn nachfolgend die Kurvenrichtung des Fahrzeugs umgekehrt wird, in einem beträchtlichen Maße verzögert- Diese Verzögerung in der Wirkungsweise könnte in Kombination mit dem Bestreben des Fahrzeugs, sich unter der Wirkung der Fliehkraft, die nun ihre Richtung geändert hat, in der entgegengesetzten Richtung zu neigen, eine ungewöhnliehe Seitenneigung des Fahrzeugs verursachen, wodurch dessen Fahrt gefährdet wird.

Zur Vermeidung der durch die Seitenneigung entstehenden Gefahr werden die zwei rechten bzw. die zwei linken Federbeine 2 und 1 bzw. 4 und 3 bei der

to dargestellten Ausführungsform durch die Ausgleichsleitung 16, in der sich eine Drosselstelle 18 befindet, in Strömungsverbindung miteinander gehalten. Bei dieser Anordnung kann, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt und die entgegengesetzten Seiten des Karusserierahrnc-iis F angehoben bzw. abgesenkt werden, öl durch die Druckölleitung SA in die Federbeine gefördert werden, die auf der einen oder der anderen Seite des Fahrzeugs angeordnet sind, beispielsweise in die Federbeine 1 und 3, welches öl das Bestreben hat, durch die Ausgleichsleitungen 16 zu den Federbeinen 2 und 4 zu fließen, die auf der entgegengesetzten Seite des Fahrzeugs angeordnet sind. Andererseits wird der Druck in den Federbeinen 2 und 4 durch deren Ableitung über die ölauslaßleitung WA herabgesetzt, so daß aus den Federbeinen 1 und 3 austretendes Öl über die Drosselstellen 18 in die jeweiligen Federbeine 2 und 4 fließen kann, um sofort einen Zustand hydraulischen Gleichgewichts zwischen den Federbeinen 1 und 3 einerseits und den Federbeinen 2 und 4 andererseits herzustellen. Auf diese Weise werden die Federbeine 1 —4 von ihrer Niveauregelfunktion entlastet, so daß das Fahrzeug Kurven in der gleichen Weise befahren kann, wie dies bei einem gewöhnlichen Fahrzeug der Fall ist, das nicht mit einer Höheregelvorrichtung ausgerüstet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zum Anschluß an eine außenliegende Druckflüssigkeitsquelle für Fahrzeuge, mit einem in einem Außenzylinder, der mit einem ungefederten oder einem gefederten Fahrzeugteil verbunden ist teleskopartig verschiebbaren Innenzylinder, der mit einem gefederten bzw. einem ungefederten Fahrzeugteil verbunden ist und an seinem inneren Ende einen Kolben trägt welcher im Außenzylinder eine zylindrische und eine ringförmige Ölkammer voneinander trennt, die Ober Dämpfungsventile und eine im Innenzylinder angeordnete dritte ölkammer is miteinander in gedrosselter Verbindung stehen, mit einem die Flüssigkeit in den Ölkammem unter hohen Druck setzenden, als Feder wirkenden Gaspolster, und mit einer die relative statische Mittellage von Außenzylinder und Innenzylinder zueinander konstant haltenden Niveauregeleinrichtung, die aus einer Steueröffnung in der Wand des Innenzylinders und zwei durch einen Stegabschnitt von vorgegebener axialer Länge voneinander getrennten, zum Außenumfang des Innenzylinders hin offenen Ringnuten in einem ein Gleitlager für den Innenzylinder bildenden Rohrabschnitt des Außenzylinders besteht von denen die eine Ringnut über eine Einlaßöffnung in der Wand des Außenzylinders an die Druckflüssigkeitsquelle und die andere Ringnut über eine Auslaßöffnung in der Wand des Außenzylinders an einem drucklosen Flüssigkeitsauslaß angeschlossen sind, wobei die Anordnung so getroffen ist daß die Steueröffnung bei Einhaltung der vorgegebenen statischen Mittellage durch den Stegabschnitt verschlossen wird, bei einem Ineinanderschieben von Innen- und Außenzylinder über ein vorgegebenes Maß hinaus mit der an die Druckflüssigkeitsquelle angeschlossenen Ringnut und bei einem Auseinanderziehen von Innen- und Außenzylinder über ein vorgegebenes Maß hinaus mit der an den Flüssigkeitsauslaß angeschlossenen Ringnut in Verbindung kommt dadurch gekennzeichnet, daß der das Gleitlager für den tnnenzylinder (6) bildende und die Ringnuten (25 und 24) der Niveauregeleinrichtung (V) enthaltende Rohrabschnitt aus einer zwischen dem Innenmantel des Außenzylinders (5) und dem Außenmantel des Innenzylinders (6) angeordneten und im Außenzylinder (5) ortsfest verankerten separaten HQIse (20) so besteht

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   Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zum Anschluß an eine außenliegende Druckflüssigkeitsquelle für Fahrzeuge, mit einem in einem Außenzylinder, der mit einem ungefederten oder einem gefederten Fahrzeugteil verbunden ist teleskopartig verschiebbaren Innenzylinder, der mit einem gefederten bzw. einem ungefederten Fahrzeugteil verbunden ist und an seinem inneren Ende einen Kolben trägt, welcher im Außenzylinder eine zylindrische und eine ringförmige ölkammer voneinan- *,·> der trennt, die über Dämpfungsventile und eine im Innenzylinder angeordnete dritte ölkammer miteinander in gedrosselter Verbindung stehen, mit einem die Flüssigkeit in den ölkammern unter hohen Druck setzenden, als Feder wirkenden Gaspolster, und mit einer die relative statische Mittellage von Außenzylinder und Innenzylinder zueinander konstant haltenden Niveauregeleinrichtung, die aus einer Steueröffnung in der Wand des Innenzylinders und zwei durch einen Stegabschnitt von vorgegebener axialer Länge voneinander getrennten, zum Außenumfang des Innenzylinders hin offenen Ringnuten in einem ein Gleitlager für den Innenzylinder bildenden Rohrabschnitt des Außenzylinders besteht von denen die eine Ringnut über eine Einlaßöffnung in der Wand des Außenzylinders an die Druckflüssigkeitsquelle und die andere Ringnut über eine Auslaßöffnung in der Wand des Außenzylinders an einen drucklosen Flüssigkeitsauslaß angeschlossen sind, wobei die Anordnung so getroffen ist daß die Steueröffnung bei Einhaltung der vorgegebenen statischen Mittellage durch den Stegabschnitt verschlossen wird, bei einem Ineinanderschieben von Innen- und Außenzylinder über ein vorgegebenes Maß hinaus mit der an die Druckflüssigkeitsquelle angeschlossenen Ringnut und bei einem Auseinanderziehen von Innen- und Außenzylinder über ein vorgegebenes Maß hinaus mit der an den Flüssigkeitsauslaß angeschlossenen Ringnut in Verbindung kommt

   Federbeine dieser Art sind Bestandteile von Regelanlagen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Aufbauhöhe von Fahrzeugen unabhängig von der jeweiligen Belastung. Sie sind gewöhnlich zwischen einem Karosserierahmen und den Rändern des Fahrzeugs angeordnet und vereinigen in sich die Funktionen einer Feder, eines Teleskopstoßdämpfers und eines Niveauregelventils.

   Bei einem bekannten hydropneumatischen Federbein dieser Gattung sind die durch einen Stegabschnitt voneinander getrennten, zum Außenumfang des Innenzylinders hin offenen Ringnuten in die Innenwand des Außenzylinders eingearbeitet (US-PS 31 28 089). Dieser Zylinder ist verhältnismäßig lang und die Nuten sind auf halber Länge des Zylinders angeordnet Es ist schwierig, die Nuten dort genau einzuarbeiten. Diese bekannte Lösung erfordert daher einen hohen Arbeitsaufwand und somit hohe Kosten.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hydropneumatische Federbeine der genannten Art für eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Höhenlage von Fahrzeugen zu schaffen, bei denen die Steuerkanten des Regelventils, das den Innenzylinder umgibt, in einfacher Weise mit großer Genauigkeit hergestellt werden können.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der das Gleitlager für deti Innenzylinder bildende und die Ringnuten der Niveauregeleinrichtung enthaltende Rohrabschnitt aus einer zwischen dem Innenmantel des Außenzylinders und dem Außenmantel des Innenzylinders angeordneten und im Außenzylinder ortsfest verankerten separaten Hülse besteht

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

   F i g. 1 einen ölhydraulischen Kreislauf in schematischer Darstellung einer Höhenregelanlage für Fahrzeuge mit Federbeinen nach der Erfindung und

   F i g. 2 eine Ansicht im axialen Schnitt eines Federbeines nach der Erfindung ohne den die eigentliche Feder bildenden hydropneumatischen Speicher.

   Die in F i g. 1 schematisch dargestellte, an sich bekannte (DE-AS 16 80 183) Höheregelanlage für