DE2443724C3

DE2443724C3 - Hydropneumatisches Federbein

Info

Publication number: DE2443724C3
Application number: DE2443724A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1973-09-12
Filing date: 1974-09-12
Publication date: 1979-07-05
Also published as: US3944197A; OA04775A; GB1473398A; FR2243373A1; DE2443724B2; RO70759A; JPS5343993Y2; JPS5053815U; DE2443724A1; TR18408A; IT1020770B; AU476988B2; FR2243373B1; AU7268574A; ES429958A1

Description

Die Erfindung geh! aus von einem hydropneumatischen Federbein mit einer in einem Arbeitszylinder untergebrachten, dem Ausgleich der Wärmedehnung der Flüssigkeit dienenden Einrichtung, die aus einer ein unter Druck stehendes gasförmiges Medium enthaltenden Hilfskammer besteht und die eine bewegliche Trennwand aufweist, welche auf der einen Seite dem Druck des Gases und auf der anderen Seite dem Druck der im Arbeitszylinder enthaltenen Flüssigkeit ausgesetzt und auf der Druekflüssigkeitsseite der Trennwand ein im Arbeitszylinder verschiebbarer Arbeitskolben vorgesehen ist.

Derartige, aus der DE-AS 10 61635 bekannte Vorrichtungen sind zur Aufrechterhaltung einer konstanten dynamischen Nullage des Arbeitskolbens mit einer temperaturabhängige Volumenänderungen der Dämpfungsflüssigkeit korrigierenden Ausgleichseinrichtung versehen, bei der ein im Arbeitszylinder zwischen Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas vorgesehener Trennkolben nach Art eines Rundschieberventils im Arbeitszylindermantel entsprechend angeordnete Flüssigkeitsein- und -auslasse steuert, die mit der Druckseite einer Speisepumpe bzw, mit dem Zulauf eines Flüssigkeitssammelbehälters verbunden sind.

Solche Dämpfungsfedereinrichtungen sind je für sich allein nicht brauchbar, vielmehr sind sie Bestandteile einer Abfederungsanlage, zu der eine Speisepumpe und ein Rüssigkeitssammelbehälter gehören, deren Ein- und Auslässe von dem Trennkolben gesteuert werden.

Abgesehen davon, daß derartige Einrichtungen sehr aufwendig sind, treten bpi ihnen zusätzliche Probleme der Abdichtung sowie der exakten Steuerung, insbesondere der Pumpe, auf. Darüber hinaus wird keine vollständige Stabilisierung der Lage der Einrichtung erreicht, weil eine Temperaturänderung nicht nur eine Verschiebung des Trennkolbens, sondern auch eine Verlagerung des Arbeitskolbens, je nach dessen Lage im Arbeitsraum, nach sich zieht

Tatsächlich kann während des Betriebes oder bei der Verwendung in einem verhältnismäßig warmen oder kalten Klima die Temperatur eines hydropneumatischen Federbeines wesentlich steigen oder fallen. Dabei wirkt sich die Ausdehnung oder die Zusammenziehung der Flüssigkeit des Federbeines zugleich mit der des Gases, das als pneumatische Feder dient, im Sinne einer Veränderung der relativen Stellung zwischen Kolben und Zylinder der Federungsvorrichtung aus. In dem Falle, in dem das Federbein zwischen den Rädern oder Achsen eines Fahrzeugs und dessen Karosserie angeordnet ist, bewirkt diese Ausdehnung oder Zusammenziehung bei einem Temperaturunterschied von 30⁰C eine Lageänderung der Fahrzeugkarosserie nach oben oder unten, um einen nicht vernachlässigbaren Betrag von etwa 2,5 cm.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein hydropneumatisches Federbein der eingangs festgelegten Art so mit einer Ausgleichseinrichtung zu versehen, daß das Ansteigen oder das Absinken der Temperatur keine Änderung der Fahrlage des Fahrzeugs zur Folge hat

Diese Aufgabe ist bei dem zu Anfang beschriebenen hydropneumatischen Federbein erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hilfskammer ein abgeschlossener, mit dem Arbeitskolben fest verbundener hohler Hilfszylinder ist, in dem die als Scheibenkolben ausgebildete bewegliche Trennwand gleitet und ein fest mit dem Scheibenkolben verbundener Schaft in eine hohle, mit Druckflüssigkeit gefüllte Kolbenstange des Arbeitskolbens verschiebbar hineinragt, wobei die aus Scneibenkolben mit Schaft bestehende Trennwand eine Kammer des Hilfszylinders in eine der größeren Fläche des Scheibenkolbens zugewandte Kammer für das Druckgas und in eine weitere der kleineren Fläche des Scheibenkolbens zugewandte Kammer für die Druckflüssigkeit unterteilt, welche über Verbindungskanäle aus dem Arbeitszylinder in die (weitere) Kammer einströmt und über federbelastete Ventile von einer Seite des Arbeitskolbens zur anderen Seite gelangt.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das untere Ende des Hilfszylinders dichtend im Innern des Arbeitszylinders gleitet, daran anschließend zwischen beiden Zylindern ein freier Raum verbleibt, der über Verbindungskanäle mit dem dem Arbeitskolben abgewandten Teil des Arbeitszylinders und über andere Verbindungskanäle mit der dem Arbeitskolben

zugewandten Kammer in Verbindung steht und die im Arbeitskolben vorgesehenen federbelasteten Ventile jeweils einen entgegengesetzten Durehlaufsinn haben.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß Temperaturschwankungen die Fahrlage des Fahrzeugs mit Sicherheit nicht verändern und daß die Vorrichtung sowohl als Feder wie als Dämpfer wirkt, ohne daß es eines nennenswerten baulichen Aufwandes bedarf.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

Das hydropneumatische Federbein gemäß der Erfindung besteht in an sich bekannter Weise aus einem Arbeitszylinder 1, der beispielsweise mit dem Radlenker des Fahrzeugs verbunden ist In dem Arbeitszylinder 1 ist ein Arbeitskolben 2 mit seiner an der Karosserie befestigten Kolbenstange 3 verschiebbar. Die Kolbenstange 3 ist hohl und mit Druckflüssigkeit gefüllt Die Flüssigkeit im Arbeitszylinder 1 kann durch federbelastete Ventile 4 mit entgegengesetztem Durchlaufsinn von der einen auf die andere Seite des Arbeitskolbens 2 gelangen. Die Oberseite des Arbeitskolbens 2 trägt einen elastischen Anschlag 5, der die Stöße am Ende des Kolbenhubes gegen den oberen Teil des Arbeitszylinders 1 dämpft Im unteren Teil des Arbeitszylinders 1 ist ein nachgiebiger verformbarer Behälter 6 vorgesehen, der ein als Feder wirkendes Gas enthält dessen Druck gleich dem Druck der umgebenden Flüssigkeit ist

Der" untere Teil des Arbeitskolbens 2 ist mit einem hohlen Hilfszylinder 7 verbunden. Dieser umschließt eine Kammer 8, welche durch einen Scheibenkolben 9 in zwei Kammern 8' und 8" unterteilt ist Der Scheibenkolben 9 ist nach oben durch einen Schaft 10 verlängert, der sich durch den oberen Teil des Hilfszylinders 7 an der Stelle erstreckt an der dieser am Arbeitskolben 2 anliegt Im oberen Teil des Hilfszylinders 7 vorgesehene Verbindungskanäle 11 ermöglichen es der im Arbeitszylinder 1 vorhandenen Flüssigkeit, in die Kammer 8" zu gelangen, und zwar durch Verbindungskanäle 12 am Fuße des Hilfszylinders 7, der die Innenwand des Arbeitszylinders I berührt sowie durch einen freien Raum 13 zwischen den Zylindern I und 7.

In der Ruhestellung, d. h. bei Umgebungstemperatur, befindet sich der Scheibenkolben 9 in der Mitte des Hilfszylinders 7. Der Raum 8' der Kammer 8 ist mit einem Gas gefüllt das unabhängig von der Stellung des Arbeitskolbens 2 im Arbeitszylinder 1 und der Temperatur des Federbeines, einen Mindestdruck der in der hohlen Kolbenstange 3 enthaltenen Flüssigkeit durch deren Entspannung und Zusammendrücken des Gases ermöglicht

Bei einer Temperaturerhöhung At im Innern des Federbeines, die eine Ausdehnung der verwendeten Flüssigkeit sowie des in dem nachgiebigen Behälter 6 enthaltenen gasförmigen Mediums zur Folge hat, bewirkt die Ausdehnung der in der hohlen Kolbenstange 3 enthaltenen Flüssigkeit eine Verschiebung des Scheibenkolbens ? um einen Betrag, der proportional zur Erhöhung des Volumens der in der hohlen Kolbenstange 3 enthaltenen Flüssigkeit ist Diese Bewegung wird durch die Zusammendrückbarkeit des in der Kammer 8' enthaltenen gasförmigen Mediums ermöglicht

lu Die Verlagerung des Scheibenkolbens 9 macht in der Kammer 8" einen Raum frei, in den eine der Wärmeausdehnung entsprechende Flüssigkeitsmenge, unter der Wirkung der gleichen Temperaturerhöhung At der im Arbeitszylinder 1 befindlichen Flüssigkeit

Ii sowie des in dem nachgiebigen Behälter 6 enthaltenen gasförmigen Mediums, eindringt -

Ein Absinken der im Federbein herrschenden Temperatur hat die entgegengesetzten Wirkungen zur Folge.

_>n Berechnung und Erfahrungswerte ermöglichen die Anpassung der Drücke und Volumina der verschiedenen Hohlräume in der Weise, daß bei einer gegebenen Temperaturänderung At die Verschiebung des Scheibenkolbens 9 ein Volumen in der Kammer 8" freisetzt,

r> das der Zunahme des Volumens der im Arbeitszylinder 1 enthaltenen Dämpfungsflüssigkeit und des in dem nachgiebigen Behälter 6 enthaltenen gasförmigen Mediums äquivalent ist und zwar ohne daß eine Verschiebung des Arbeitskolbens 2 stattfindet, d. h.

hi ohne Veränderung der Fahrlage des Fahrzeuges.

Bei einer Erhöhung der Temperatur von + 15°C auf +45⁰C würde ein hydropneumatisches Federbein ohne Ausgleichsvorrichtung eine Veränderung der Fahrlage des beladenen Fahrzeugs von etwa 2,5 cm erfahren.

r. Diese Verlagerung kann bei Verwendung der vorgehend beschriebenen Vorrichtung auf Null gehalten werden.

Bei einer Temperaturerhöhung Δ t — 30" C nimmt das Volumen der in der Kolbenstange enthaltenen Flüssig-

4i) keit um 3 cm³ zu, das einer Verlagerung des Scheibenkolbens 9 nach unten um 1,5 cm entspricht

Bei der gleichen Temperaturerhöhung A t gleich 30° C nimmt das Volumen der Flüssigkeit, die in dem Teil des Arbeitszylinders I unterhalb des Arbeitskolbens 2

Γι enthalten ist, um 21 cm³ zu, welche Zunahme voll durch die Zunahme des Volumens 8" aufgenommen wird, das vorher durch die Abwärtsbewegung des Scheibenkolbens 9 um 1,5 cm freigegeben worden ist

Das Volumen und der Druck des gasförmigen

>ii Mediums in der Kammer 8' verändert sich unter diesen Bedingungen beispielsweise von 129 cm³ bei 39 kg/cm², wenn die Temperatur + 15°C beträgt, auf 83,5 cm' und 62 kg/cm², wenn die Temperatur -I-45° C beträgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

L Hydropneumatisches Federbein mit einer in einem Arbeitszylinder untergebrachten, dem Aus- s gjejch der Wärmedehnung der Flüssigkeit dienenden Einrichtung, die aus einer ein unter Druck stehendes gasförmiges Medium enthaltenden Hilfskammer besteht und die eine bewegliche Trennwand aufweist, weiche auf der einen Seite dem Druck des Gases und auf der anderen Seite dem Druck der im Arbeitszylinder enthaltenen Flüssigkeit ausgesetzt und auf der Druckflüssigkeitsseite der Trennwand ein im Arbeitszylinder verschiebbarer Arbeitskolben vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer ein abgeschlossener, mit dem Arbeitskolben (2) fest verbundener hohler Hilfszylinder (7) ist, in dem die als Scheibenkolben (9) ausgebildete bewegliche Trennwand gleitet und ein fest mit dem Scheibenkolben (9) verbundener Schaf t

(10) in eine hohle, mit Druckflüssigkeit gefüllte Kolbenstange (3) des Arbeitskolbens (2) verschiebbar hineinragt, wobei die aus Scheibenkolben (9) mit Schaft (10) bestehende Trennwand eine Kammer (8) des Hilfszylinders (7) in eine der größeren Räche des Scheibenkolbens (9) zugewandte Kammer (8') für das Druckgas und in eine wertere der kleineren Räche des Scheibenkolbens (9) zugewandten Kammer (8") für die Druckflüssigkeit unterteilt, welche über Verbindungskanäle (12,11) aus dem Arbeitszylinder (1) in die Kammer (8") einströmt und über federbelastete Ventile (4) von einer Seite des Arbeitskolbens (2) zur acideren oeile gelangt
2. Hydropneumatisch« Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der AuBendurch- r> messer. des Hilfszylinders (7) an seinem dem Arbeitskolben (2) gegenüberliegenden Ende gleich dem Innendurchmesser des Arbeitszylinders (1) und daran anschließend kleiner ist als dieser Innendurchmesser, so daß zwischen Arbeitszylinder (1) und -in Hilfszylinder (7) ein freier Raum (13) verbleibt, der auf dem einen Ende über Verbindungskanäle (12) und auf dem andern Ende über Verbindungskanäle

(11) mit der dem Arbeitskolben (2) zugewandten Kammer (8") des Hilfszylinders (7) in Verbindung -r. steht und die federbelasteten Ventile (4) im Arbeitskolben (2) jeweils einen entgegengesetzten Durchlaufsinn haben.