DE2511289A1

DE2511289A1 - Oelpneumatisches federungselement

Info

Publication number: DE2511289A1
Application number: DE19752511289
Authority: DE
Inventors: Augustin Dachicourt; Rene Krin
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Priority date: 1974-03-14
Filing date: 1975-03-14
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR2264223B1; GB1492697A; IT1027485B; FR2264223A1; DE2511289B2; US3970292A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D —8 MÖNCHEN

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMAMN Steinsdorfstraße

Dr. r.r. „ct. W. KÖRBER » « ·»-"

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS ZO I I I O CJ

PATENTANWÄLTE

14.3.1975

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola
Billancourt (Seine) Frankreich

und

AUTOMOBILES PEUGEOT

75, Avenue de la Grande Arme'e Paris / Frankreich

Patentanmeldung

ölpneumatisches Federungselement

Die Erfindung betrifft ein ölpneumatisches Federungselement, das in der Lage ist, die temperaturbedingten Veränderungen des Flüssigkeits- und des Gasvolumens einwandfrei auszugleichen.

Im Betrieb oder bei Verwendung in einem relativ warmen oder relativ kalten Klima kann die Temperatur eines Stoß-

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dämpfers oder einer ö!pneumatischen Federung in erheblichem Maße ansteigen oder absinken. In solchen Fällen ändert sich infolge der Ausdehnung oder der Zusammenziehung der in dem Federungselement enthaltenen Flüssigkeit in Verbindung mit derjenigen des als Luftfeder wirkenden Gases die gegenseitige Lage zwischen den Kolben- und den Zylinderteilen der Vorrichtung. Wenn der Stoßdämpfer oder das ö!pneumatische Federungselement zwischen den Rädern oder Achsen eines Fahrzeugs und der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, führt diese Ausdehnung oder Zusammenziehung zu e iner Anhebung oder einem Absinken der Karosserie um einen nicht zu vernachlässigenden Betrag,der bei einer Temperaturdifferenz von 30⁰C grössenordnungsmässig 2,5 cm erreicht»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen, indem an einem solchen ö!pneumatischen Federungselement eine Kompensationseinrichtung derart vorgesehen wird, daß eine Lageänderung des Fahrzeugs vermieden wird.

Die Erfindung sieht im wesentlichen ein ölpneumatisches Federungselement für Kraftfahrzeuge vor, das die Aufgabe eines hydraulischen Stoßdämpfers und einer Luftfeder erfüllt und mit einer Einrichtung versehen ist, die die temperaturbedingte Ausdehnung mindestens eines der in ihr enthaltenen Fluide kompensiert, und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder mit zwei darin abgeteilten Räumen vorgesehen ist, von denen der eine ein Gas und der andere ein Hydraulikfluid enthält und in denen sich ein zweiter, an seinen Enden geschlossener Hohlzylinder bewegt, der im wesentlichen Hydraulikfluid und in einem kleinen Raum unter Druck stehendes Gas enthält und einen Bund aufweist, der die Wirkung eines Kolbens hat und mit Ventilen versehen ist, die den Durchgang des dämpfend wirkenden Hydraulikfluids in beiden

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Richtungen regeln, während auf einer Seite des Bundes mindestens ein Durchlaß in den zweiten Zylinder vorgesehen ist, so daß ein Ausgleich zwischen den auf den beiden Seiten der Wand des zweiten Zylinders herrschenden Drücken möglich ist»

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Fig» I und 2 beschrieben werden, die in Form von Längsschnitten einen ö!pneumatischen Arbeitszylinder darstellen, bei dem die durch einen Temperaturanstieg verursachte Volumenzunahme des Öls bzw· die durch einen Temperaturanstieg verursachte Volumenzunahme des Öls und des Gases unschädlich gemacht wird (Fig. 1 bzw» Fig. 2).

Gemäß Fig, 1 besteht die δ!pneumatische Federung gemäß der Erfindung aus einem Aussenrohr 1, dessen Enden durch einen Boden 10 mit einem Ventil 8 und durch einen Deckel 7 verschlossen sind, der einen Mitteldurchlaß mit einer Abdichtung 11 aufweist. Das Rohr 1 besteht aus zwei Abschnitten 3 bzw. t, die durch eine Mitteltrennwand 9 begrenzt sind, in der ebenfalls ein Mitteldurchlaß mit einer Abdichtung 12 vorgesehen ist; die abgeteilten Räume 3 bzw. 4· sind mit einer Hydraulikflüssigkeit, etwa einem öl, wie es üblicherweise in Stoßdämpfern verwendet wird, bzw. einem inerten Gas, etwa Stickstoff, das durch das Ventil 8 eingeführt ist, gefüllt.

An den Durchlässen im Bereich des Deckels 7 und der Mitteltrennwand 9 ist ein hohles Innenrohr 2 durch das Rohr 1 hindurchgeführt; das Innenrohr 2 ist an.seinen Enden verschlossen und weist einen Bund 6 ungefähr in der Mitte seiner Längserstreckung auf, der^xSahn des Innenrohrs in dem Raum 3 begrenzt; in dem Bund 6 sind ferner Bohrungen mit in bestimmter Richtung wirksamen Ventilen 13, 13' angebracht.

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Ausserdem ist unterhalb des genannten Bundes mindestens ein Durchlaß 14 vorgesehen, der den Druckausgleich zwischen den beiden Seiten der Wand des Rohres 2 herstellt.

Das Rohr 2 ist innen zum Teil mit der gleichen Flüssigkeit gefüllt, die sich in dem Raum 3 befindet, der obere Teil des Rohres 2 enthält aber unter Druck stehendes Gas 5.

Der obere Teil des Rohres 2 ist an der Fahrzeugkarosserie oder an dem Fahrgestell befestigt, während das Rohr 1 an der Radaufhängung befestigt ist.

Der obere Teile des Rohres 1 arbeitet als üblicher Stoßdämpfer, und wenn bei der Ausführung nach Fig. 1 ein Stoß von unten nach oben wirkt, entsteht ein Oberdruck in der Flüssigkeit, die sich in dem unterhalb des Bundes 6 gebildeten Teil des Raumes 3 befindet,, und diese Flüssigkeit wird durch die Ventile 13', die den Durchgang von Flüssigkeit in der geeigneten Richtung ermöglichen, in den oberhalb des Bundes 6 gebildeten Teil des Raumes 3 überführt.

Ein in entgegengesetzter Richtung auftreffender Stoß würde eine analoge Wirkung auslösen und eine Übertragung von Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung durch die dazu vorgesehenen Ventile 13 zur Folge haben.

Der Querschnitt des Durchlasses oder der Durchlässe 14 ist so gewählt, daß der Druckabfall durch diese öffnungen grosser ist als der durch den Flussjgkeitsübergang durch die Ventile 13' hindurch verursachte, so daß der grössere Teil der Flüssigkeit vorzugsweise mit durch die Ventile 13' hindurchtritt und nicht so sehr in das Rohr 2 übergeht.

Der untere Abschnitt des Rohres 1 hat die Wirkung einer Luftfeder, beruhend auf der Kompressibilität des in dem

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Raum 4 befindlichen Druckgases.

Nun soll untersucht werden, welche Wirkung eintritt, wenn die Vorrichtung eine Temperaturerhöhung erfährt, die beispielsweise auf ein häufiges Ansprechen der Vorrichtung oder auf eine Erhöhung der Umgebungstemperatur zurückzuführen ist.

Unter diesen Umständen nimmt das Volumen der in dem Raum des Rohres 1 enthaltenen Flüssigkeit um einen bestimmten Betrag AV zu, der nach und nach durch die öffnungen 14 in das Innere des Rohres 2 einzudringen vermag.

Diese Zuführung von Flüssigkeit ist möglich wegen der Anwesenheit des Gases 5, das dank seiner Kompressibilität den Volumenzuwachs Δν aufzunehmen vermag.

Man sieht also, daß die Volumenzunahme ΔV der Flüssigkeit von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommen wird, ohne daß eine Änderung der gegenseitigen Lage des Rohres 1 und 2 erfolgt, ganz im Gegensatz zu dem Verhalten der bisher üblichen Stoßdämpfer.

Ausserdem erfolgt die Abdichtung zwischen dem Volumen des unter Druck stehenden Gases in dem Raum 4 und der Aussenluft ausser durch die Dichtungen 11 und 12 auch durch die in dem Raum 3 enthaltene Flüssigkeit; das ist als ein Vorteil gegenüber einer allein durch Dichtungen erfolgenden Abdichtung zwischen zwei gaserfüllten Bereichen.

Fig. 2 zeigt eine noch verbesserte Vorrichtung, die dem gleichen Zweck dient, die Lage eines Fahrzeugs unabhängig von der Arbeitstemperatur der Stoßdämpfer konstant zu

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halten, die aber ausser der Ausdehnung der Flüssigkeit im Raum 3 auch noch die Ausdehnung des Gases in dem Raum M-unschädlich macht.

Diese Vorrichtung weist eine bestimmte Anzahl von Bauteilen auf, die auch bei der Vorrichtung nach Fig, I verwendet werden und die daher auch das gleiche Bezugszeichen erhalten haben. Einen wesentlichen Unterschied stellt aber die Verwendung eines mittleren Kompensationskolbens 20 und einer Dichtung 24 dar, die sich beide in dem innenliegenden Hohlrohr 2 befinden, das zu diesem Zweck mit einer Lagerstelle 2 2 und einer zum Abdichten dienenden Dichtung 23 versehen ist.

Man erkennt, daß die Flüssigkeit aus dem Raum 3 durch die Durchlässe I¹+ hindurch in den Raum 21 gelangt, der durch die Mantelfläche des Kompensationskolbens 20 und die Innenwandfläche des Rohres 2, die Lagerung 22 und die Unterseite des Kolbens 20 abgegrenzt ist.

Ferner ist die freie Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit bei den dem Rohr 2 nach Fig. 1 enthaltenen Fluiden durch eine körperliche Abgrenzung ersetzt, die durch die Flächen des Kolbens 20 gebildet wird.

Ausserdem ist der Druck, unter dem das Gas 5 steht, im Vergleich zu demjenigen, der auf die entgegengesetzte Seite des Kolbens 20 ausgeübt wird, so groß, daß dieser immer einen Druck auf die Flüssigkeit in dem Raum 21 ausübt.

Die Arbeitsweise von Stoßdämpfer bzw. Feder, d.h. der Räume 3 bzw. ^ der Vorrichtung entspricht der Arbeitsweise, die oben in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1

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beschrieben wurde.

Nun ist noch zu überlegen, was passiert, wenn eine Temperaturzunahme eine Volumenzunahme von Flüssigkeit und Gas zur Folge hat.

Die Zunahme AV^ des Volumens der in dem Raum 3 befindlichen Flüssigkeit wird durch die Durchlässe It hindurch in den Raum 21 übertragen, der sich infolgedessen durch Anheben des Kolbens 20 vergrössert, was dank der Kompressibilität des Gases 5 möglich ist.

Die Zunahme Δ V₂ des in dem Raum 4 enthaltenen Gases wird durch die Verschiebung des Kolbens 20 aufgefangen (die auf die Volumenvergrösserung AV₁ des Öls der Räume 3 und 21 zurückzuführen ist), wodurch ein dem Volumen Vg gleiches Volumen in dem Raum H freigegeben wird. Dazu ist es nötig, die Volumina und Querschnitte der verschiedenen Bauteile, aus denen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammensetzt, zweckmässig zu dimensionieren»

Man sieht, daß die Vorrichtung dazu dienen kann, die Lage des Fahrzeugs konstant zu halten, indem die auf eine Temperaturzunahme von FlüssigteLt und Gas in der Vorrichtung zurückzuführende Volumenzunahme von Flüssigkeit und Gas aufgefangen wird.

Aus Symmetriegründen bleibt, wie leicht einzusehen ist, auch eine Abnahme der Temperatur des Systems ohne Einfluß auf die Lage des Fahrzeugs, weil die Volumenänderungen der Fluide in analoger Weise aufgefangen werden.

Ansprüche:

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Claims

A η s ρ r ü ehe

ΓΐJ ö!pneumatisches Federungselement für Kraftfahrzeuge, das die Aufgabe eines hydraulischen Stoßdämpfers und einer Luftfeder erfüllt und mit einer Einrichtung versehen ist, die die temperaturbedingte Ausdehnung mindestens eines der in ihr enthaltenen Fluide kompensiert,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (1) mit zwei darin abgeteilten Räumen (3 und 4) vorgesehen ist, von denen der eine ein Gas und der andere ein Hydraulikfluid enthält, und in denen sich ein zweiter, an seinen Enden geschlossener Hohlzylinder (2) bewegt, der im wesentlichen Hydraulikfluid und in einem kleinen Raum unter Druck stehendes Gas enthält und einen Bund (6) aufweist, der die Wirkung eines Kolbens hat und mit Ventilen (13 - 13') versehen ist, die den Durchgang des dämpfend wirkenden Hydraulikfluids in beiden Richtungen regeln, während auf einer Seite des Bundes (6) mindestens ein Durchlaß (14) in den zweiten Zylinder (2) vorgesehen ist, so daß ein Ausgleich zwischen den auf den beiden Seiten der Wand des zweiten Zylinders herrschenden Drücken möglich ist»

2» ö!pneumatisches Federungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hohlzylinder C2) einen beweglichen Kolben (20) aufweist, der aus einem

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Kopfteil, der den das Gas enthaltenden Raumabschnitt des Zylinders von dem die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Abschnitt trennt, und einem Korpus besteht, der in dem die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Ra umteil des zweiten Zylinders(2) durch eine dichtende Lagerung geführt ist, die diesen Raumteil von dem das Gas enthaltenden Raum (40 trennt.

ölpneumatisches Federungselement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Querschnittsfläche der die Aussenseite des Hohlzylinders (2) mit seiner Innenseite verbindenden Durchlässe (14) so groß ist, daß der Druckabfall der die Durchlässe passierenden Flüssigkeit größer ist als der Druckabfall, der auftritt, wenn die FlüssigteLt die Ventile (13 - 13') in dem Bund (6) durchläuft.

Der Patentanwalt

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